Hvordan GPS holder trit med et kontinent i konstant bevægelse

Intet på Jordens faste overflade er statisk, fordi alt land bevæger sig meget langsomt på grund af kontinentaldrift. Denne meget langsomme bevægelse påvirker alt omkring dig på samme måde, så du kan ikke se, at det sker, medmindre du er i stand til meget præcist at måle, hvor på jordens overflade du er.

Det australske kontinent, placeret på planetens hurtigst bevægende tektoniske plade, driver omkring syv centimeter om året mod nordøst. Dette tager funktioner markeret på vores kort ud af overensstemmelse med de globale navigationssatellitsystemer (GNSS) såsom GPS.

Disse globale systemer guider vores smartphones, biler og andre geopositioneringsanordninger, der anvendes i sektorer som byggeri, transportere, minedrift, landbrug og landmåling.

Hvordan kan vi holde vores kortkoordinater ajour? Det er en udfordring, som nutidens geodeister står over for.

At vide, hvor tingene er

Geolokaliseringsanordninger bestemmer deres placering i forhold til kendte referencepunkter - stabile undersøgelsesmærker, der er fastgjort i jorden og målt præcist.

Disse referencepunkter og deres koordinatsystem af breddegrader, længdegrader og højder kaldes et geodætisk datum. Hvert land har sit eget datum, og den, Australien har brugt til dato, hedder Geocentric Datum of Australia 1994, eller GDA94.

Koordinaterne for faste funktioner på vores kort, såsom veje, bygninger, ejendomsgrænser og forsyningsvirksomheder, samt koordinaterne for objekter i bevægelse, køretøjer, fly, og skibe er alle baseret på GDA94.

I begyndelsen af ​​1990'erne, GDA94 blev defineret, så den "bevægede sig" med driften af ​​det australske kontinent, som et kæmpe net bundet til landskabet. Effekten var, at faste træk havde uændrede tredimensionelle koordinater.

I modsætning, de GNSS-enheder, vi nu i stigende grad stoler på, bruger et andet datum til at bestemme deres koordinater.

Satellitpositioneringssystemer – såsom GPS, den russiske GLONASS, Den Europæiske Unions Galileo og Kinas BeiDou – giver koordinater baseret på et datum, der ikke er fastsat til noget kontinent, men derimod gennemsnittet af alle kontinenter. Så koordinaterne af faste træk på jordens overflade, såsom det australske kontinent, er altid i forandring, som langsomtgående skibe på havet.

De globale GNSS-koordinater og de australske GDA94-koordinater kommer længere ud af overensstemmelse hvert år.

Præcis positionering i horisonten

Historisk set, koordinationsforskelle på en meter eller deromkring har ikke været et problem, fordi positioneringssystemer ikke har været nøjagtige nok til, at brugerne kan bemærke det. Da GDA94 først blev introduceret, GPS-placeringerne var kun nøjagtige til omkring 100 meter og nogle gange meget værre.

Men der er sket to vigtige ting siden da. Australien har bevæget sig omkring 1,6 meter nordøst, effektivt at flytte placeringen af ​​kortlagte funktioner og deres tilknyttede GDA94-koordinater.

På samme tid, positioneringsteknologien har udviklet sig betydeligt. Inden 2020, Australien vil have flyttet sig 1,8 meter, og mange af os vil eje enheder, der kan lokalisere placeringer med så små nøjagtigheder som, godt, en smartphone. Med realtidsadgang til præcis satellitpositionering lige ved hånden, vi vil bemærke uoverensstemmelser med GDA94-kortlagte funktioner.

Forestil dig forvirringen, hvis en førerløs bil kan bestemme sine koordinater med (f.eks.) decimeter nøjagtighed, i GNSS datum, men de lagrede korttræk blev refereret til vores gamle datum GDA94 og var næsten to meter forskellige. Det er nok ikke engang i samme vognbane.

Resultatet er, at Australiens datum skal opdateres for at sikre, at Australiens pladefaste kort er synkroniseret med enheder med nøjagtige positioneringsevner.

En to-trins modernisering

Australiens datum bliver moderniseret i to faser for at tage højde for ændringens kompleksitet.

Etape 1 begynder i år og involverer at definere et nyt datum, som i gennemsnit flytter alle koordinater i Australien med 1,8 meter mod nordøst. Kaldet GDA2020, dette nye kontinent-faste datum vil bringe koordinaterne for Australiens kortlagte funktioner tilbage på linje med globale systemer i år 2020.

I 2020, Etape 2 af moderniseringen vil etablere en anden slags placeringsreferencesystem, ligner den globale, som løbende vil måle og modellere Australiens bevægelse. Modelleringen vil omfatte lokale jorddeformationer og sænkningseffekter, som kan påvirke højder, samt global tektonisk bevægelse, som for det meste er vandret.

Så vil de placeringsoplysninger, vi stoler på, altid være i overensstemmelse med de enheder, vi bruger til at få adgang til dem. Men vi bliver nødt til at vænne os til, at koordinaterne for "faste" træk i det australske landskab ændrer sig med syv centimeter om året. Dette vil være synkroniseret med de satellitter, der leverer al vores moderne positionering. Det vil være fremtidssikret!

Hvem foretager ændringerne?

Den mellemstatslige komité for opmåling og kortlægning (ICSM) har dannet en gruppe til at overvåge processen med at implementere GDA2020.

GDA Modernization Implementation Working Group (GMIWG) hjælper brugere og offentlige myndigheder med at udvikle koordinerende transformationsværktøjer og tekniske ressourcer, og give information til softwareudviklere, udstyrsudbydere og brugere af geografisk information.

Geodesister fra Geoscience Australia og alle stater og territorier har arbejdet på de nødvendige værktøjer til overgangen til GDA2020. Mens det nye datum vil blive offentliggjort tidligt i år, det vil formentlig tage indtil midten af ​​2018, før det bliver bredt vedtaget.

Hvordan påvirker ændringerne dig?

Det vigtigste at huske er, at for at være pålidelig, placeringsoplysninger skal identificeres ved datoen såvel som breddegraden, længde- og højdekoordinatværdier.

Folk, der arbejder med nøjagtig rumlig information og er afhængig af positioneringsteknologier, bliver nødt til at holde sig ajour med de vigtige ændringer, der foretages i Australiens datum.

For andre, datumskiftet vil stort set være usynligt, bortset fra forbedringer af placeringstjenesterne fra smartphones.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.