science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe GPS een continent bijhoudt dat constant in beweging is

Een beetje hoger, een beetje goed – Australië is altijd in beweging. Krediet:Shutterstock/Jayjune

Niets op het vaste oppervlak van de aarde is statisch omdat al het land heel langzaam beweegt als gevolg van continentale drift. Deze zeer langzame beweging beïnvloedt alles om je heen op dezelfde manier, zodat je niet kunt zien dat het gebeurt, tenzij je heel nauwkeurig kunt meten waar je op het aardoppervlak bent.

Het Australische vasteland, neergestreken op de snelst bewegende tektonische plaat van de planeet, drijft met ongeveer zeven centimeter per jaar naar het noordoosten. Dit leidt ertoe dat functies die op onze kaarten zijn gemarkeerd, niet in overeenstemming zijn met de wereldwijde navigatiesatellietsystemen (GNSS), zoals GPS.

Deze wereldwijde systemen sturen onze smartphones, auto's en andere apparaten voor geopositionering die worden gebruikt in sectoren zoals de bouw, vervoer, mijnbouw, landbouw en landmeetkunde.

Hoe kunnen we onze kaartcoördinaten up-to-date houden? Dat is een uitdaging waar de geodeten van vandaag voor staan.

Weten waar dingen zijn

Apparaten voor geolocatie bepalen hun locatie ten opzichte van bekende referentiepunten - stabiele meetpunten die in de grond zijn bevestigd en nauwkeurig zijn gemeten.

Deze referentiepunten en hun coördinatenstelsel van breedtegraden, lengte- en hoogten worden een geodetisch gegeven genoemd. Elk land heeft zijn eigen datum, en degene die Australië tot nu toe heeft gebruikt, heet de Geocentric Datum of Australia 1994, of GDA94.

De coördinaten van vaste objecten op onze kaarten, zoals wegen, gebouwen, eigendomsgrenzen en nutsvoorzieningen, evenals de coördinaten van bewegende objecten, voertuigen, vliegtuigen, en schepen zijn allemaal gebaseerd op GDA94.

In het begin van de jaren negentig, GDA94 werd zo gedefinieerd dat het "bewoog" met de drift van het Australische continent, als een gigantisch net vastgebonden aan het landschap. Het effect was dat vaste objecten onveranderlijke driedimensionale coördinaten hadden.

In tegenstelling tot, de GNSS-apparaten waar we nu steeds meer op vertrouwen, gebruiken een ander datum om hun coördinaten te bepalen.

Satellietpositioneringssystemen – zoals GPS, de Russische GLONASS, Galileo van de Europese Unie en BeiDou in China - geef coördinaten op basis van een datum die niet aan een continent is vastgemaakt, maar eerder het gemiddelde van alle continenten. Dus de coördinaten van vaste objecten op het aardoppervlak, zoals het Australische continent, veranderen altijd, als langzaam varende schepen op zee.

De wereldwijde GNSS-coördinaten en de Australische GDA94-coördinaten raken elk jaar verder uit de pas.

Nauwkeurige positionering aan de horizon

historisch, coördinaatverschillen van een meter of zo waren geen probleem, omdat positioneringssystemen niet nauwkeurig genoeg waren voor gebruikers om het op te merken. Toen GDA94 voor het eerst werd geïntroduceerd, de GPS-locaties waren slechts tot op ongeveer 100 meter nauwkeurig en soms veel erger.

Maar sindsdien zijn er twee belangrijke dingen gebeurd. Australië is ongeveer 1,6 meter naar het noordoosten verplaatst, het effectief verplaatsen van de locatie van in kaart gebrachte functies en de bijbehorende GDA94-coördinaten.

Tegelijkertijd, positioneringstechnologie is sterk geëvolueerd. Tegen 2020, Australië zal 1,8 meter zijn opgeschoven en velen van ons zullen apparaten bezitten die locaties kunnen lokaliseren met een nauwkeurigheid zo klein als, goed, een smartphone. Met realtime toegang tot nauwkeurige satellietpositionering binnen handbereik, we zullen verschillen opmerken met GDA94-toegewezen functies.

Stel je de verwarring voor als een auto zonder bestuurder zijn coördinaten kan bepalen met (zeg) decimeternauwkeurigheid, in de GNSS-datum, maar de opgeslagen kaartkenmerken hadden betrekking op onze oude datum GDA94 en waren bijna twee meter verschillend. Dat is waarschijnlijk niet eens in dezelfde baan.

Het resultaat is dat de Australische datum moet worden bijgewerkt om ervoor te zorgen dat de Australische plaatvaste kaarten synchroon lopen met apparaten met nauwkeurige positioneringsmogelijkheden.

Een modernisering in twee fasen

De datum van Australië wordt in twee fasen gemoderniseerd om rekening te houden met de complexiteit van de verandering.

Fase 1 begint dit jaar en omvat het definiëren van een nieuw datum dat gemiddeld alle coördinaten in Australië met 1,8 meter naar het noordoosten verschuift. GDA2020 genoemd, dit nieuwe continent-vaste datum zal de coördinaten van de in kaart gebrachte kenmerken van Australië in het jaar 2020 weer in overeenstemming brengen met wereldwijde systemen.

in 2020, Fase 2 van de modernisering zal een ander soort locatiereferentiesysteem tot stand brengen, vergelijkbaar met de wereldwijde, die de beweging van Australië voortdurend zal meten en modelleren. De modellering omvat lokale bodemvervorming en verzakkingseffecten die van invloed kunnen zijn op hoogtes, evenals globale tektonische beweging die meestal horizontaal is.

Dan is de locatie-informatie waarop we vertrouwen altijd in overeenstemming met de apparaten die we gebruiken om toegang te krijgen. Maar we zullen eraan moeten wennen dat de coördinaten van "vaste" elementen in het Australische landschap met zeven centimeter per jaar veranderen. Dit zal synchroon lopen met de satellieten die al onze moderne positionering leveren. Het wordt toekomstbestendig!

Wie voert de wijzigingen door?

Het Intergovernmental Committee on Surveying and Mapping (ICSM) heeft een groep gevormd om toezicht te houden op het implementatieproces van GDA2020.

De GDA Modernization Implementation Working Group (GMIWG) helpt gebruikers en overheidsinstanties bij het ontwikkelen van gecoördineerde transformatietools en technische middelen, en het verstrekken van informatie aan softwareontwikkelaars, leveranciers van apparatuur en gebruikers van ruimtelijke informatie.

Geodesists van Geoscience Australia en alle staten en territoria hebben gewerkt aan de tools die nodig zijn voor de overgang naar GDA2020. Hoewel het nieuwe datum begin dit jaar officieel zal worden gepubliceerd, het zal waarschijnlijk tot medio 2018 duren voordat het breed wordt aangenomen.

Welke invloed hebben de veranderingen op u?

Het belangrijkste om te onthouden is dat om betrouwbaar te zijn, locatie-informatie moet worden geïdentificeerd door zowel de datum als de breedtegraad, lengte- en hoogtecoördinaatwaarden.

Mensen die met nauwkeurige ruimtelijke informatie werken en afhankelijk zijn van positioneringstechnologieën, moeten op de hoogte blijven van de belangrijke wijzigingen die in het Australische datum worden aangebracht.

Voor anderen, de datumverschuiving zal grotendeels onzichtbaar zijn, afgezien van verbeteringen aan de locatieservices van smartphones.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.