El datum de altura australiano se introdujo en 1971 como el datum vertical oficial de Australia y, por lo tanto, sirve como punto de referencia al que se refieren todas las medidas de altura. El Datum de altura australiano es una combinación de décadas de trabajo de nivelación de espíritu realizado por numerosas autoridades estatales y territoriales en todo el país, y se corrigió para alinearse con las observaciones del nivel medio del mar de treinta mareógrafos colocados alrededor de toda la costa. [1] [2] Si bien sigue siendo el datum vertical publicado para todas las operaciones de topografía e ingeniería realizadas a lo largo deAustralia , las tecnologías más nuevas han descubierto numerosas deficiencias, compensaciones y distorsiones dentro del Datum de altura australiano, lo que ha llevado a discusiones sobre la definición de un nuevo datum vertical australiano. [2] [3]
Datum de altura australiano | |
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Información general | |
Unidad de sistema | métrico |
Unidad de | altura |
Fecha Establecida | Julio 1971 |
Red de referencia | La Red Nacional de Nivelación de Australia |
Fondo
El Consejo Nacional de Cartografía (antes de 1945)
Antes de la creación del Datum de altura australiano, topógrafos profesionales llevaban a cabo levantamientos de nivelación con fines de construcción y cartografía utilizando únicamente datums verticales locales o estatales. [4] La ejecución de operaciones militares en el continente australiano durante la Segunda Guerra Mundial expuso en gran medida la falta de cartografía topográfica australiana , hasta tal punto que el Primer Ministro Ben Chifley aprobó la formación del Consejo Nacional de Cartografía de Australia en 1945 con una objetivo de planificar y administrar las actividades de cartografía topográfica de la nación. [5] El Consejo Nacional de Cartografía inaugural estuvo integrado por el Director de Cartografía Nacional, el Agrimensor General del Commonwealth y los respectivos Agrimensores Generales del Estado. [5] [6] La primera reunión del Consejo sostuvo discusiones entre las autoridades estatales respectivas sobre la necesidad de tener un esquema nacional unificado para la topografía y el mapeo de Australia. [6] Una vez finalizada la reunión, los miembros del Consejo Nacional de Cartografía de Australia acordaron por unanimidad que el Director de Cartografía Nacional, Frederick Johnston , se encargaría de la coordinación de las autoridades locales, estatales y del Commonwealth para ejecutar actividades de cartografía en todo el territorio. del continente australiano ; una actividad que luego se denominó Encuesta de nivelación australiana. [6]
La Red Nacional de Nivelación de Australia (1945-1971)
De 1945 a 1955, las autoridades estatales de Nueva Gales del Sur , Victoria y Australia Occidental , con la ayuda del Cuerpo Real de Encuestas de Australia , comenzaron la Encuesta de Nivelación de Australia nivelando 4.800 km del continente. [6] [7] En 1960, se habían completado 20.800 km de nivelación controlada con la incorporación del Territorio del Norte y las Autoridades del Estado de Queensland . [6] Para ayudar a las empresas mineras en la búsqueda de petróleo durante la década de 1960, el gobierno australiano puso fondos adicionales a disposición del Director de Cartografía Nacional para contratar a topógrafos privados para acelerar el esfuerzo topográfico. [7] Para 1970, la consolidación de los datos de nivelación y mareógrafos de estas operaciones de levantamiento colectivo dio como resultado la formación de una “red única homogénea” de 97.320 km de nivelación primaria que abarca todo el país, denominada Red Nacional de nivelación de Australia . [6] Mediante el ajuste lineal de 757 secciones de nivelación primarias en la Red Nacional de Nivelación de Australia, mientras que simultáneamente "se mantienen 30 mareógrafos fijos en sus valores medios del nivel del mar", el Datum de altura australiano fue determinado y luego adoptado por el Consejo Nacional de Cartografía de Australia en julio de 1971. [8] [9]
Metodología de medidas
El Datum de altura australiano es la altura vertical de 0,000 m establecida dentro de la Red Nacional de Nivelación de Australia (ANLN), tomando el nivel medio del mar de 30 mareógrafos a lo largo de toda la costa australiana durante el período 1966-1968. [1] [10] La superficie de referencia se basa en un ajuste por mínimos cuadrados de los datos de nivelación "primarios" originales que abarcan 97.320 km, combinados con datos de nivelación "suplementarios" más recientes que abarcan 80.000 km. [6]
Observaciones de nivelación primaria
Cinco autoridades de observación diferentes contribuyeron a las secciones de nivelación primarias en la Red Nacional de Nivelación de Australia que se utilizaron para determinar el Datum de Altura de Australia, cada una utilizando sus propios equipos de nivelación que realizaron una combinación de nivelación unidireccional y bidireccional. Estos grupos de nivelación consistían en dos conductores de vehículos separados, así como un hombre de instrumentos que alternaba entre los autos mientras "saltaban a lo largo de la ruta de nivelación". [6] Esta estrategia involucró al hombre del instrumento tomando una lectura del personal de la vista trasera , antes de ser conducido por uno de los conductores, más allá del automóvil parado del otro conductor, a la siguiente posición para tomar una lectura del personal de la vista frontal. [6] La responsabilidad de los dos conductores era sostener las varas niveladoras , mientras que el hombre de instrumentos operaría el nivel y registraría las lecturas en un libro de niveles. [11] Al emplear esta estrategia, los equipos de nivelación pudieron lograr un promedio de 35 km de nivelación primaria cada día. [6] La nivelación unidireccional implicó adoptar esta metodología descrita en una sola dirección, mientras que la nivelación bidireccional también repetiría esto nuevamente en la dirección opuesta para mejorar la precisión de las lecturas. [11] A continuación se describe la contribución acumulativa de las partes niveladoras para su respectiva autoridad de observación:
Tipo de nivelación primaria (km) | Autoridad Observadora | ||||
---|---|---|---|---|---|
Las autoridades estatales (Conjunto) | Division de Cartografía nacional | Departamento de El interior | Montañas nevadas Autoridad hidroeléctrica | Contratistas | |
Original y segundo Nivelación unidireccional | 697.0 | 4.203,8 | 23.590,0 | 0.0 | 19.613,5 |
Primer, segundo y tercer orden Nivelación bidireccional | 21.529,0 | 332,3 | 3.064,2 | 479,7 | 47.862,5 |
Observaciones del nivel medio del mar
También se recopilaron datos del nivel del mar de treinta mareógrafos colocados alrededor de la costa continental de Australia para derivar el Datum de altura australiano. Las distancias entre cada mareógrafo sucesivo variaron significativamente en todo el país, con el intervalo más pequeño entre Port Kembla y Camp Cove (128 km) y el intervalo más grande entre Point Lonsdale y Port Kembla (1150 km). [4] Las observaciones del nivel del mar se realizaron cada hora desde el 1 de enero de 1966 hasta el 31 de diciembre de 1968 para 29 de los mareógrafos designados, y desde el 1 de enero de 1957 al 31 de diciembre de 1960 para el mareógrafo único en Karumba, Queensland . [4] Una vez que se recopilaron y procesaron todos los datos de mareas, se seleccionó la estación mareográfica de Port MacDonnell como el “origen nominal” y se asignó al nivel medio del mar de la estación un valor de 0.000 m. [6] [10] Las ecuaciones de condición cero entre Port MacDonnell y los datos del nivel del mar de las otras 29 estaciones se utilizaron luego para mantener el nivel medio del mar en 0.000 m en toda la red nacional de mareógrafos, mientras que los registros de nivelación primaria y secundaria dentro de la La Red Nacional de Nivelación de Australia se ajustó simultáneamente para adaptarse a este modelo. [3] [6] [9] Al hacerlo, la superficie de referencia de altura australiana se derivó y adoptó oficialmente en 1971 como el punto de referencia al que se refieren todas las nuevas medidas de altura vertical en Australia.
Deficiencias, compensaciones y distorsiones
Desde el inicio del Australian Height Datum en 1971, se han identificado y examinado numerosas deficiencias, distorsiones, compensaciones y otros errores utilizando tecnologías más nuevas. Debido a la desesperada necesidad de Australia de un control vertical topográfico y un mapeo topográfico preciso para la exploración minera durante la década de 1970, el Datum de altura australiano se construyó utilizando un estándar más bajo de equipos y técnicas de nivelación de espolones para garantizar la finalización en el período de tiempo más corto posible. [12] [13] Por ejemplo, aproximadamente el 80% (76520 km) de la nivelación primaria que contribuye a la Red Nacional de Nivelación de Australia fue completado por contratistas privados durante el período de 10 años 1960-1970. [6] Desde entonces, se han identificado errores importantes, incluida la pendiente norte-sur de 1,5 m, un desfase entre Australia continental y Tasmania de 26 cm, así como distorsiones regionales en toda Australia Occidental . [10] [12] [13]
La vertiente norte-sur
La pendiente norte-sur es un error sistemático en la superficie horizontal del Datum de altura australiano de aproximadamente 1,5 m desde la costa norte hasta la costa sur de Australia. [3] [10] Esta inclinación es bastante problemática, ya que invalida la suposición principal al usar el Datum de altura australiano: la superficie del datum tiene un gradiente de cero (es decir, perfectamente horizontal). [10] Si bien este error sistemático es relativamente insignificante para el diseño de "proyectos de ingeniería a pequeña escala" que utilizan alturas locales, la pendiente Norte-Sur es muy influyente en el diseño de "estudios a gran escala" que abarcan distancias más grandes a través del país. [10] La pendiente Norte-Sur se debe principalmente al hecho de que el Datum de altura australiano se tomó como el nivel medio fijo del mar de 30 mareógrafos alrededor de Australia durante un período de 2 años, ignorando las variaciones naturales en la topografía de la superficie del mar . [3] El Consejo Nacional de Cartografía de Australia optó por utilizar este enfoque de "nivel medio del mar" para minimizar el uso de alturas negativas, que son bastante problemáticas para los topógrafos e ingenieros, cerca de las zonas costeras donde reside la mayor parte de la población. [6] Al utilizar el enfoque del nivel medio del mar, la creación del Datum de altura australiano descuidó la influencia significativa de la topografía dinámica media temporal del océano sobre las fluctuaciones en los niveles de la superficie del mar en todo el país. [10] La variación espacial del cambio del nivel del mar , la salida de agua dulce en las áreas portuarias donde se colocan los mareógrafos y una fusión de la dinámica del océano han contribuido a la formación de una pendiente norte-sur de 1,5 m dentro del Datum de altura australiano. [10] Con el fin de contrarrestar esta pendiente, se ha introducido el modelo cuasigeoide gravimétrico AUSGeoid09 para determinar las alturas del Datum de altura australiano a partir de las lecturas del Sistema de navegación por satélite global (GNSS) . [10] [12] [13] Como las alturas del GPS proporcionan un límite de lectura mucho mayor que la magnitud de los errores de nivel de burbuja en el Datum de altura australiano, [12] el modelo AUSGeoid09 es capaz de eliminar "prácticamente" el norte Error sur al convertir las lecturas GNSS a alturas de referencia de altura de Australia. [13]
La compensación Australia continental-Tasmania
El datum de altura australiano ( Tasmania ) se considera un datum separado del datum de altura australiano, que consiste en un ajuste por mínimos cuadrados de setenta y dos secciones de nivelación en todo el estado de Tasmania, mientras que simultáneamente asigna el nivel medio del mar de dos mareógrafos en Hobart. y Burnie la altura vertical de 0.000 m durante el año de 1972. [1] [6] Este método se desvía del método empleado para determinar el nivel medio del mar utilizado para crear el Datum de altura de Australia continental, que se tomó durante el período de 1966 - 1968 para 29 de los mareógrafos y 1957-1960 para el mareógrafo único en Karumba . [4] Al emplear enfoques inconsistentes para el período de estudio del nivel medio del mar durante el establecimiento de los dos datums, es muy probable que los niveles medios del mar para el continente y los datums de Tasmania contengan algún grado de error en relación con el verdadero nivel medio del mar. valor. [14] Este descuido de las diferencias en la topografía dinámica media temporal del océano entre la creación del Datum de altura australiano (continente) y el Datum de altura australiano (Tasmania) resultó en un desfase distintivo entre la altura del continente y las superficies del datum de Tasmania , estimada en estar entre −61 mm y +48 mm. [14]
Distorsiones regionales en Australia Occidental
Además de la pendiente Norte-Sur, se han identificado muchas otras distorsiones regionales dentro del Datum de altura australiano en todo el estado de Australia Occidental . Las mayores de estas distorsiones no lineales están presentes en las regiones de Goldfields-Esperance y el norte de Kimberley . [15] A diferencia de la inclinación norte-sur bien definida y medible en todo el estado, la regresión lineal de estas distorsiones no se presta a ninguna tendencia distinta. [15] Además, la utilización de modelos cuasigeoideos gravimétricos para eliminar "prácticamente" el impacto de la topografía dinámica media temporal del océano no minimiza el alcance de estas distorsiones regionales. [13] [15] Por estas razones, las distorsiones regionales a lo largo de Australia Occidental se atribuyen a errores aleatorios "presentes en las observaciones de nivelación del espíritu " durante la creación del Datum de altura australiano. [15]
Referencias
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