المرجع الرأسي

الموسوعة الحرة
المراجع الرأسية في أوروبا

في علم الجيوديسيا ، والمسح ، والهيدروغرافيا ، والملاحة، يُعدّ المرجع الرأسي أو المرجع الارتفاعي سطحًا مرجعيًا يُستخدم لتحديد المواقع الرأسية ، مثل ارتفاعات المعالم الأرضية ( التضاريس ، وقياس الأعماق ، ومستوى المياه ، والمنشآت) وارتفاعات مدارات الأقمار الصناعية ، وفي مجال الطيران . في علم الكواكب ، تُعرف المراجع الرأسية أيضًا باسم سطح الارتفاع الصفري [ 1 ] أو المرجع الصفري للمستوى [ 2 ] .

تشمل المعايير المعتمدة بشكل شائع لتحديد المرجع الرأسي الأساليب التالية:

طُرق

في الاستخدام الشائع، غالباً ما يتم ذكر الارتفاعات كارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، على الرغم من أن ما يعنيه "مستوى سطح البحر" في الواقع هو مسألة أكثر تعقيداً مما قد يعتقد في البداية: فارتفاع سطح البحر في أي مكان وزمان هو نتيجة للعديد من التأثيرات، بما في ذلك الأمواج والرياح والتيارات والضغط الجوي والمد والجزر والتضاريس والاختلافات في قوة الجاذبية بسبب وجود الصفائح الجليدية القريبة والجبال واختلافات الكثافة في القشرة الأرضية وفي أعماق الوشاح.

لغرض قياس ارتفاع الأجسام على اليابسة، يُستخدم عادةً مستوى سطح البحر المتوسط ​​(MSL) كمرجع. وهو مرجع مدّي يُعرَّف بأنه المتوسط ​​الحسابي لارتفاع المياه كل ساعة خلال دورة محددة مدتها 19 عامًا. يُراعي هذا التعريف تأثيرات المد والجزر (الناتجة عن جاذبية الشمس والقمر) والتقلبات قصيرة المدى. مع ذلك، لا يُزيل هذا التعريف تأثيرات قوة الجاذبية المحلية، ولذا يختلف ارتفاع مستوى سطح البحر المتوسط، بالنسبة إلى مرجع جيوديسي، حول العالم، وحتى داخل الدولة الواحدة. تميل الدول إلى اختيار مستوى سطح البحر المتوسط ​​عند نقطة محددة لاستخدامه كمعيار "مستوى سطح البحر" لجميع عمليات المسح ورسم الخرائط في تلك الدولة. (على سبيل المثال، في بريطانيا العظمى، يستند المرجع الرأسي الوطني، مرجع نيولين ، إلى مستوى سطح البحر المتوسط ​​في نيولين بمقاطعة كورنوال بين عامي 1915 و1921). [ 3 ] ومع ذلك، فإن الارتفاع الصفري كما هو محدد من قبل دولة واحدة ليس هو نفسه الارتفاع الصفري المحدد من قبل دولة أخرى (لأن مستوى سطح البحر ليس هو نفسه في كل مكان)، ولهذا السبب تختلف المراجع الرأسية المحددة محليًا عن بعضها البعض.

يُستخدم مبدأ مختلف عند اختيار مستوى مرجعي للخرائط الملاحية . ولأسباب تتعلق بالسلامة، يجب أن يكون البحار على دراية بأدنى عمق للمياه في أي نقطة. ولهذا السبب، تُقاس الأعماق والمد والجزر على الخريطة الملاحية نسبةً إلى المستوى المرجعي ، الذي يُعرَّف بأنه مستوى لا ينخفض ​​عنه المد والجزر إلا نادرًا. وتعتمد طريقة اختيار هذا المستوى على نظام المد والجزر في المنطقة التي تُرسم عليها الخريطة، وعلى سياسة المكتب الهيدروغرافي الذي يُصدر الخريطة المعنية؛ ومن التعريفات الشائعة: أدنى مستوى للمد والجزر الفلكي (أدنى مستوى يمكن التنبؤ به بفعل الجاذبية)، أو متوسط ​​أدنى مستوى للمياه (متوسط ​​أدنى مستوى للمد والجزر في كل يوم)، مع العلم أن متوسط ​​مستوى سطح البحر يُستخدم أحيانًا في المياه ذات نطاقات المد والجزر المنخفضة جدًا.

في المقابل، إذا أرادت سفينة المرور بأمان أسفل جسر منخفض أو كابل كهرباء علوي، يجب على البحار معرفة الحد الأدنى للمسافة بين قمة الصاري والعائق، والتي ستكون عند المد العالي. ونتيجة لذلك، تُحدد مسافات الجسور وغيرها نسبةً إلى مستوى مرجعي يعتمد على المد العالي، مثل أعلى مد فلكي أو متوسط ​​ارتفاع المياه الربيعي.

لا يبقى مستوى سطح البحر ثابتًا عبر الزمن الجيولوجي ، ولذا فإن بيانات المد والجزر أقل فائدة عند دراسة العمليات طويلة الأمد. في بعض الحالات، لا ينطبق مستوى سطح البحر إطلاقًا - على سبيل المثال عند رسم خرائط سطح المريخ - مما يستدعي استخدام "منسوب صفري" مختلف، مثل متوسط ​​نصف القطر.

يعتمد المرجع الجيوديسي الرأسي على نقطة صفر محددة، ويحسب الارتفاعات بناءً على النموذج الجيوديسي المستخدم، دون الرجوع إلى مستويات سطح البحر. عادةً ما تكون نقطة البداية المرجعية هي مقياس المد والجزر، لذا قد تتطابق المراجع الجيوديسية والمدية عند تلك النقطة، ولكن نظرًا لتغيرات مستوى سطح البحر، قد لا تتطابق المقاييس في أماكن أخرى. ومن الأمثلة على المراجع الجيوديسية القائمة على الجاذبية NAVD88 ، المستخدم في أمريكا الشمالية، والذي يُنسب إلى نقطة في كيبيك ، كندا . أما المراجع القائمة على القطع الناقص، مثل WGS 84 و GRS80 و NAD83، فتستخدم سطحًا نظريًا قد يختلف اختلافًا كبيرًا عن الجيود .

الأنواع

تشمل الأنواع الشائعة للمراجع الرأسية ما يلي: [ 4 ]

إلى جانب خط العرض φ وخط الطول λ ، يوفر الارتفاع الإهليلجي h الإحداثيات الجيوديسية ثلاثية الأبعاد (أو الإحداثيات الجغرافية ) لموقع ما. [ 6 ]

لذا، لتحديد موقع معلم تضاريسي على سطح الأرض أو داخلها أو فوقها بدقة، يجب تحديد موقعه الرأسي أيضًا. فالأرض ليست كرة، بل شكل غير منتظم يُقارب شكل القطع الناقص ثنائي المحور . وهي شبه كروية، لكنها تتميز بانتفاخ استوائي يجعل نصف قطرها عند خط الاستواء أكبر بنحو 0.3% من نصف قطرها عند القطبين. ويتطابق محورها الأقصر تقريبًا مع محور دورانها. ورغم أن الملاحين الأوائل اعتبروا البحر سطحًا أفقيًا يُمكن استخدامه كمرجع رأسي، إلا أن هذا ليس صحيحًا. فالأرض تحتوي على سلسلة من طبقات متساوية الطاقة الكامنة ضمن مجال جاذبيتها . ويُقاس الارتفاع بزاوية قائمة على هذا السطح، باتجاه مركز الأرض تقريبًا، لكن الاختلافات المحلية تجعل طبقات تساوي الطاقة غير منتظمة (وإن كانت بيضاوية الشكل تقريبًا). ويُعد اختيار الطبقة المُستخدمة لتحديد الارتفاع أمرًا اعتباطيًا.

أمثلة

بيانات المخطط

استخدامات بيانات المد والجزر في الولايات المتحدة في المجالين المدني والبحري

يُعدّ مستوى الإسناد في الخريطة الملاحية هو سطح الماء الذي يُستخدم كنقطة مرجعية (أو سطح إحداثيات ) للأعماق المعروضة على الخريطة الملاحية، ولتحديد ارتفاعات المد والجزر والتنبؤ بها . ويُستمد مستوى الإسناد عادةً من إحدى مراحل المد والجزر ، وفي هذه الحالة يُعرف أيضًا بمستوى الإسناد المدّي. [ 8 ] ومن مستويات الإسناد الشائعة في الخرائط الملاحية: أدنى مستوى للمد الفلكي (LAT) [ 8 ] ومتوسط ​​أدنى مستوى للمياه المنخفضة (MLLW). أما في المناطق غير المتأثرة بالمد والجزر، مثل بحر البلطيق ، فيُستخدم متوسط ​​مستوى سطح البحر (MSL). [ 9 ]

يُعدّ مستوى الإسناد في الخريطة نوعًا من مستويات الإسناد الرأسية، ويجب عدم الخلط بينه وبين مستوى الإسناد الأفقي في الخريطة. ومع ذلك، فهو ليس بالضرورة مستوى متساوي الجهد الجيولوجي (سطح مائي مستوٍ): إذ يميل مستوى الإسناد في الخريطة عبر مناطق المد والجزر ، من الأصغر إلى الأكبر ؛ وفي الأنهار، يكون سطحًا مائلًا ومتموجًا يتبع أدنى مستوى للمد . [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ سميث، ديفيد إي.؛ زوبر، ماريا تي.؛ سولومون، شون سي.؛ فيليبس، روجر جيه.؛ هيد، جيمس دبليو.؛ غارفين، جيمس بي.؛ بانيردت، دبليو. بروس؛ موهلمان، دوان أو.؛ ​​بيتنجيل، غوردون إتش.؛ نيومان، غريغوري إيه.؛ ليموين، فرانك جي.؛ أبشير، جيمس بي.؛ أهارونسون، أوديد؛ ديفيد، سي.؛ هاوك، ستيفن إيه.؛ إيفانوف، أنطون بي.؛ ماكغفرن، باتريك جيه.؛ زوالي، إتش. جاي؛ دوكسبوري، توماس سي. (28 مايو 1999). "التضاريس العالمية للمريخ وآثارها على تطور سطحه". مجلة ساينس . 284 (5419). الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS): 1495-1503 . Bibcode : 1999Sci...284.1495S . doi : 10.1126/science.284.5419.1495 . ISSN 0036-8075 . PMID 10348732 .  
  2. ↑ سميث، ديفيد إي.؛ زوبر، ماريا ت. (15 ديسمبر 1998). "العلاقة بين تضاريس نصف الكرة الشمالي لـ MOLA وسطح الضغط الجوي للمريخ عند 6.1 ميغابار". رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 25 (24). الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي (AGU): 4397-4400 . Bibcode : 1998GeoRL..25.4397S . doi : 10.1029/1998gl900085 . ISSN 0094-8276 . S2CID 28320895 .  
  3. 1 2 دليل لأنظمة الإحداثيات في بريطانيا العظمى (ملف PDF) ، D00659 الإصدار 2.3، هيئة المساحة البريطانية، مارس 2015 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-06-2015
  4. ↑ تايلور، تشاك. "تحديد موقع نقطة على الأرض" . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2014 .
  5. ↑ التقرير الفني لوكالة رسم الخرائط الدفاعية: الجيوديسيا لغير المتخصصين، وكالة رسم الخرائط الدفاعية، 1983
  6. ↑ كوك، قسم المسح الجيوديسي، إدارة الأراضي، هونغ كونغ. "تحويل المرجع الجيوديسي، ص 24" (ملف PDF) . قسم المسح الجيوديسي، إدارة الأراضي، هونغ كونغ. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 1 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2014 .
  7. ↑ ريسلاند، فرانز بارثيلميس، إلماس سينم إنس، سفين. " المركز الدولي لنمذجة مجال الجاذبية العالمي ICGEM" . icgem.gfz-potsdam.de{{cite web}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. 1 2 مسرد المصطلحات الخاص بالمركز الوطني للمد والجزر التابع للمكتب الأسترالي للأرصاد الجوية(تم الاطلاع عليه في 30 أبريل 2013)
  9. ^ Sjofartsverket: متوسط ​​مستوى سطح البحر
  10. ↑ فورستر، دبليو دي 1983. الدليل الكندي للمد والجزر . الفصل 5: المراجع والتحكم الرأسي. وزارة مصايد الأسماك والمحيطات، أوتاوا، 138 صفحة.