أساليب تحديد ارتفاع GPS الشائعة في تطبيقات المسح

إن بيانات الارتفاع الدقيقة لا تقل أهمية عن تحديد المواقع الأفقية في العديد من مشاريع المسح والهندسة. في حين أن أنظمة GPS وGNSS يمكن أن توفر إحداثيات ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية، فإن تحويل الارتفاعات المشتقة من الأقمار الصناعية إلى قيم ارتفاع قابلة للاستخدام غالبًا ما يتطلب طرق معالجة إضافية.

في أعمال المسح العملية، تُستخدم عدة طرق بشكل شائع لتحديد الارتفاعات من قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يعتمد اختيار الطريقة على ظروف التضاريس والدقة المطلوبة والبيانات المرجعية المتاحة وحجم المشروع.

فيما يلي بعض الأساليب الأكثر استخدامًا.

يتضمن أحد الأساليب التقليدية استخدام خرائط الفصل الجيوديسي أو خرائط كفاف شذوذ الارتفاع.

يحصل المساحون أولاً على قيمة الفصل الجيوديسي أو قيمة شذوذ الارتفاع لموقع معين من الخريطة الكنتورية. يمكن بعد ذلك دمج هذه القيم مع الارتفاعات الإهليلجية المشتقة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لحساب إما:

• الارتفاع الأورثومتري
• الارتفاع الطبيعي

على الرغم من أن العملية نفسها واضحة نسبيًا، إلا أنه يجب وضع العديد من الاعتبارات العملية في الاعتبار.

يجب أن تتوافق الخريطة الكنتورية المستخدمة مع نفس النظام المرجعي الإحداثي مثل عمليات رصد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

إذا كان نموذج الارتفاع وقياسات GNSS تعتمد على أنظمة إحداثيات مختلفة، فقد تحدث أخطاء في الحساب.

تتأثر جودة الارتفاع النهائية بشكل كبير بدقة الخريطة الكنتورية نفسها.

حتى لو كانت بيانات تحديد المواقع GNSS دقيقة للغاية، فإن المعلومات الكنتورية غير الدقيقة أو منخفضة الدقة يمكن أن تقلل من موثوقية النتائج النهائية.

ولهذا السبب، فإن طريقة الخريطة الكنتورية تكون مناسبة بشكل عام فقط عند توفر بيانات مرجعية موثوقة للارتفاع.

يمكن اعتبار النموذج الجيودي نسخة رقمية من النهج القائم على الكفاف.

بدلاً من قراءة القيم يدويًا من الخرائط، يتم استخدام نماذج الأرض الرياضية لتقدير الفواصل الجغرافية عبر المنطقة.

تم استخدام العديد من نماذج الجيود الدولية تاريخيًا، بما في ذلك:

• OSU91A
• نماذج سلسلة EGM
• النماذج الجيولوجية الإقليمية

تعمل هذه النماذج على تبسيط تحويل الارتفاع وتحسين الكفاءة أثناء معالجة البيانات.

ومع ذلك، يتمثل أحد التحديات العملية في أن النماذج العالمية لا تحقق دائمًا أداءً جيدًا بنفس القدر في كل منطقة.

غالبًا ما تتطلب ظروف التضاريس المحلية والخصائص الجيوديسية نماذج جيوديسية خاصة بكل بلد أو نماذج جغرافية إقليمية لتحقيق نتائج أفضل.

ولهذا السبب، تحتفظ العديد من البلدان بحلولها الجغرافية المحلية الخاصة بها للتطبيقات عالية الدقة.

في مشاريع العالم الحقيقي، خاصة بالنسبة لأعمال المسح المحلية، يتم استخدام تركيبات الارتفاع بشكل متكرر.

يعتمد تركيب الارتفاع على ملاحظة أنه في المناطق الصغيرة نسبيًا، غالبًا ما تتبع شذوذات الارتفاع أنماطًا مكانية يمكن التنبؤ بها.

باستخدام النقاط المرجعية المعروفة وتقنيات الملاءمة الرياضية، يمكن للمساحين تقدير ما يلي:

• شذوذ الارتفاع
• الارتفاعات المتعامدة
• ارتفاعات عادية

وتنشئ الطريقة بشكل أساسي علاقة رياضية بين الارتفاعات الإهليلجية المشتقة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وقيم الارتفاع المعروفة.

تركيب الارتفاع هو في الأساس نهج هندسي.

ونتيجة لذلك، فإنه يحقق أداءً أفضل بشكل عام في المناطق التي تتغير فيها شذوذات الارتفاع تدريجيًا، مثل:

• التضاريس المسطحة
• السهول
• مناطق منخفضة الإغاثة

في ظل ظروف مواتية، يمكن أن تظل دقة التركيب في كثير من الأحيان في حدود بضعة سنتيمترات إلى ديسيمتر واحد.

في التضاريس الجبلية أو شديدة التغير، قد ينخفض ​​الأداء بشكل ملحوظ لأن تغيرات الارتفاع تصبح أكثر تعقيدًا وصعوبة في النمذجة.

تعتمد جودة النموذج المناسب بشكل كبير على النقاط المرجعية المستخدمة.

عادةً ما يتم الحصول على قيم شذوذ الارتفاع المعروفة من خلال الجمع بين:

• قياسات تسوية دقيقة للارتفاعات العادية
• رصدات GPS للارتفاعات الإهليلجية

في العمليات الميدانية العملية، عادة ما يقوم المساحون بما يلي:

• إنشاء نقاط GPS في المواقع المعيارية
• ربط عمليات رصد GNSS بشبكات التسوية

للحصول على أداء تركيب أفضل، يجب أن تكون النقاط المرجعية:

• تكون موزعة بالتساوي
• تغطية منطقة المسح بأكملها كلما أمكن ذلك
• قم بإحاطة شبكة GNSS بدلاً من التجمع في مكان واحد

يمكن أن يؤدي التوزيع السيئ للنقاط إلى نتائج تركيب غير مستقرة.

يعتمد العدد المطلوب من النقاط المعروفة على النموذج المناسب المستخدم.

تشمل الأمثلة النموذجية ما يلي:

بالنسبة للمشاريع الأكبر حجمًا، قد لا يمثل النموذج المناسب منطقة المسح بأكملها بشكل كافٍ.

في هذه الحالات، غالبًا ما يقوم المساحون بتقسيم المشروع إلى عدة مناطق أصغر.

تم تجهيز كل منطقة بشكل مستقل باستخدام نقاط التحكم المحلية.

يمكن مشاركة نقاط مراقبة الحدود بين المناطق المجاورة للحفاظ على الاتساق.

غالبًا ما يوفر نهج التقسيم هذا نتائج أفضل لشبكات GPS واسعة النطاق، خاصة عندما تختلف خصائص التضاريس بشكل كبير عبر منطقة المشروع.

إن تحديد الارتفاعات من قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لا يقتصر على مجرد قراءة الإحداثيات من جهاز الاستقبال.

تتطلب العملية أساليب تحويل مناسبة ودراسة متأنية للتضاريس والبيانات المرجعية ومتطلبات المشروع.

سواء كنت تستخدم الخرائط الكنتورية، أو النماذج الجغرافية، أو تقنيات التركيب، فإن اختيار النهج الصحيح يمكن أن يحسن بشكل كبير دقة الارتفاع وكفاءة المسح بشكل عام.

مع استمرار تطور تكنولوجيا GNSS، يظل الجمع بين بيانات تحديد المواقع عالية الجودة ونماذج الارتفاع الموثوقة عاملاً رئيسيًا في تحقيق نتائج مسح دقيقة.