الجيويد وأنظمة GNSS¶
الجيويد نموذج نظري للأرض يمثّل سطحًا متساوي الجهد في مجال الجاذبية الأرضية. وببساطة، هو الشكل الذي سيتخذه مستوى سطح البحر لو أمكنه الامتداد عبر القارات والجبال متبعًا تغيّرات مجال الجاذبية الأرضية.
الشكل 23 تمثيل الجيويد
الخصائص:¶
- غير منتظم ومتموّج: بخلاف الكرة أو الإهليلجي المثالي، للجيويد شكل غير منتظم فيه ارتفاعات وانخفاضات. وسبب هذه المخالفات تغيّر كثافة الأرض وتوزّع كتلتها غير المنتظم، وهو ما يؤثر بدوره في مجال الجاذبية.
- سطح متساوي الجهد: الجيويد سطح نظري يكون فيه جهد الجاذبية ثابتًا. وعمليًا يعني ذلك أن الماء، لو تبع الجاذبية بحرية دون عوائق من يابسة أو غيرها، لاستقر مستواه على الجيويد.
- يمثّل مستوى سطح البحر «الحقيقي»: يوصف الجيويد غالبًا بأنه متوسط مستوى سطح البحر الحقيقي على الكوكب كله، ممتدًا تحت القارات أيضًا.
- مهم لقياس الارتفاعات: يُستعمل الجيويد مرجعًا لتحديد الارتفاعات فوق مستوى سطح البحر. والارتفاعات المقيسة بالنسبة إليه تعبّر تعبيرًا أدقّ عن «الارتفاع» الفعلي فوق متوسط مستوى سطح البحر.
ملاحظة
وفي المقابل، الإهليلجي نموذج رياضي أبسط وأكثر انتظامًا للأرض، يُستعمل أساسًا في رسم الخرائط وأنظمة الملاحة الفضائية. فالجيويد أقرب إلى الشكل الفيزيائي الفعلي للأرض، أما الإهليلجي فيقدّم تمثيلًا مبسّطًا أسهل في الحسابات ورسم الخرائط.
تقدّم نماذج الجيويد العالمية تقريبًا صالحًا في المتوسط للأرض كلها، وتُستعمل أساسًا لأغراض علمية؛ وهي لا تراعي التغيّرات المحلية ولا تصلح للأعمال الفنية إلا حين تكون الدقة المطلوبة في الارتفاعات متواضعة (في حدود بضع عشرات من السنتيمترات).
EGM96¶
EGM96 مثال على نموذج عالمي واسع الاستعمال، وهو ملك عام ومتاح مجانًا على الموقع التالي: http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/gravitymod/egm96/intpt.html
أما نماذج الجيويد المحلية فتبلغ تقريبًا أفضل على النطاق المحلي، لكنها لا تصلح إلا لمساحات محدودة.
ITALGEO¶
ITALGEO هو نموذج الجيويد المحلي لإيطاليا، وقد حسبته جامعة ميلانو للعلوم التطبيقية بالتعاون مع IGM وصدر في نسخ متتالية أكثر دقة.
وأحدثها ITALGEO2005، وهو متوافق مع المرجع الارتفاعي لشبكة التسوية الوطنية. وتُقدَّر دقته المطلقة بنحو 10 سم.
وتجدر الإشارة إلى أن فروق الارتفاع أهم في الأعمال الفنية من الارتفاعات المطلقة، ولذلك فإن ما يهم أكثر هو الدقة النسبية (تغيّر تموّج الجيويد بين نقطتين)، وهي أفضل قليلًا من الدقة المطلقة.
ملاحظة
ويُستعمل جيويد ITALGEO عمليًا عبر شبكات IGM لتحويل المراجع. فشبكات .gr1 تتضمن نموذج ITALGEO99، أما شبكات .gr2 و.grk فتتضمن نموذج ITALGEO2005 الأحدث.
وتُقدَّر قيمة التموّج في النقاط المطلوبة بالاستيفاء بين عقد الشبكة.
وفيما يلي نموذج لإيطاليا بصيغة XYZ (ASCII Gridded XYZ) مشتق من النموذج المتاح على الإنترنت. وقد استُعملت مكتبة GDAL مفتوحة المصدر للتحويل إلى صيغة XYZ.
ITG2009_20170606.xyz- ملف بصيغة XYZ لتموّج الجيويد في إيطاليا — المصدر https://www.isgeoid.polimi.it/Geoid/Europe/Italy/italgeo99_g.html
نصيحة
ولتحميل الملف في برنامج SurPAD والعمل ميدانيًا مباشرةً بالارتفاع فوق سطح البحر، راجع هنا.