El datum de altura australiano se introdujo en 1971 como el datum vertical oficial para Australia y, por lo tanto, sirve como punto de referencia al que se refieren todas las mediciones de altura. El datum de altura australiano es una amalgama de décadas de trabajo de nivelación de burbuja 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 ubicados alrededor de toda la costa. [1] [2] Si bien sigue siendo el datum vertical publicado para todas las operaciones de topografía e ingeniería realizadas en toda Australia , las tecnologías más nuevas han descubierto numerosas deficiencias, desviaciones 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]
Antes de la creación del Australian Height Datum, los estudios de nivelación eran realizados por topógrafos profesionales para fines de construcción y cartografía utilizando únicamente datos verticales locales o estatales. [4] La ejecución de operaciones militares en todo el continente australiano durante la Segunda Guerra Mundial expuso en gran medida la falta de cartografía topográfica australiana , a tal punto que el Primer Ministro Ben Chifley aprobó la formación del Consejo Nacional de Cartografía de Australia en 1945 con el objetivo principal de planificar y gestionar las actividades de cartografía topográfica de la nación. [5] El Consejo Nacional de Cartografía inaugural estaba formado por el Director de Cartografía Nacional, el Agrimensor General de la Commonwealth y los respectivos Agrimensores Generales Estatales. [5] [6] La primera reunión del consejo mantuvo debates entre las respectivas autoridades estatales sobre la necesidad de tener un esquema nacional unificado para la topografía y la cartografía de Australia. [6] Al finalizar 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 de la Commonwealth para ejecutar actividades de cartografía en todo el continente australiano ; una actividad que más tarde se denominó Encuesta de Nivelación Australiana. [6]
Entre 1945 y 1955, las autoridades estatales de Nueva Gales del Sur , Victoria y Australia Occidental , con la ayuda del Royal Australian Survey Corps , comenzaron el Australian Levelling Survey nivelando 4.800 km del continente. [6] [7] En 1960, se habían completado 20.800 km de nivelación controlada con la incorporación de las autoridades estatales del Territorio del Norte y Queensland . [6] Para ayudar a las empresas mineras en la búsqueda de petróleo durante la década de 1960, el Gobierno federal puso fondos adicionales a disposición del Director de Cartografía Nacional para contratar a topógrafos privados para acelerar el esfuerzo de topografía. [7] En 1970, la consolidación de los datos de nivelación y mareógrafo de estas operaciones de topografía colectiva dio como resultado la formación de una "red única y homogénea" de nivelación primaria de 97.320 km que abarcaba todo el país, denominada Red Nacional de Nivelación de Australia. [6] Mediante el ajuste lineal de 757 secciones de nivelación primarias en toda la Red Nacional de Nivelación de Australia, mientras se "mantenían simultáneamente 30 mareógrafos fijos en sus valores medios del nivel del mar", se determinó el Datum de Altura Australiano y luego fue adoptado por el Consejo Nacional de Cartografía de Australia en julio de 1971. [8] [9]
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 de 1966 a 1968. [1] [10] La superficie de referencia se basa en un ajuste de mínimos cuadrados de los datos de nivelación originales, "primarios", que abarcan 97.320 km, combinados con datos de nivelación "complementarios" más recientes que abarcan 80.000 km. [6]
Cinco autoridades de observación diferentes contribuyeron a las secciones de nivelación primaria en la Red Nacional de Nivelación de Australia que se utilizaron para determinar el Datum de Altura Australiano, cada una utilizando sus propios equipos de nivelación que llevaron a cabo una combinación de nivelación unidireccional y bidireccional. Estos equipos de nivelación consistían en dos conductores de vehículos separados, así como un hombre de instrumentos que se alternaba entre los autos mientras "saltaban a lo largo de la ruta de nivelación". [6] Esta estrategia implicaba que el hombre de instrumentos tomaba una lectura de miras tanto hacia atrás como hacia adelante , antes de ser conducido por uno de los conductores, pasando el auto estacionado del otro conductor, a la siguiente posición de configuración para tomar el siguiente conjunto de lecturas. [6] La responsabilidad de los dos conductores era sostener las miras de nivelación , mientras que el hombre de instrumentos operaba el nivel y registraba las lecturas en un libro de nivel. [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 implicaba 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 que realizan la nivelación para sus respectivas autoridades de observación:
También se recogieron datos del nivel del mar de treinta mareógrafos situados alrededor de la costa continental australiana 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 (1.150 km). [4] Se realizaron observaciones del nivel del mar 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 hasta el 31 de diciembre de 1960 para el único mareógrafo de Karumba , Queensland . [4] Una vez que se recogieron y procesaron todos los datos de mareas, se seleccionó la estación de mareógrafos de Port MacDonnell como el "origen nominal" y se le asignó al nivel medio del mar de la estación un valor de 0,000 m. [6] [10] Luego se utilizaron ecuaciones de condición cero entre los datos de nivel del mar de Port MacDonnell y las otras 29 estaciones 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 Red Nacional de Nivelación de Australia se ajustaron simultáneamente para adaptarse a este modelo. [3] [6] [9] De este modo, se derivó la superficie del Datum de Altura de Australia y se adoptó oficialmente en 1971 como el punto de referencia al que se hacen referencia todas las nuevas mediciones de altura vertical en Australia.
Desde la creación del sistema de referencia de altura australiano en 1971, se han identificado y examinado numerosas deficiencias, distorsiones, desfases y otros errores utilizando tecnologías más nuevas. Debido a la desesperada necesidad de Australia de un control vertical de la topografía y un mapeo topográfico preciso para la exploración minera durante la década de 1970, el sistema de referencia de altura australiano se construyó utilizando un equipo y técnicas de nivelación de menor calidad para garantizar su finalización en el menor tiempo 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 realizada por contratistas privados durante el período de 10 años de 1960 a 1970. [6] Desde entonces, se han identificado errores significativos, incluida la pendiente norte-sur de 1,5 m, el desfase entre Australia continental y Tasmania de 26 cm, así como distorsiones regionales en toda Australia Occidental. [10] [12] [13]
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 utilizar 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 mayores en todo el 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 decidió 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 áreas 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 en las fluctuaciones de 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 ubican los mareógrafos y una amalgama de dinámicas oceánicas han contribuido a la formación de una pendiente distintiva de 1,5 m de norte a sur dentro del Datum de Altura Australiano. [10] Para 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 Global de Navegación por Satélite (GNSS) . [10] [12] [13] Como las alturas 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 puede eliminar “prácticamente” el error norte-sur al convertir las lecturas GNSS a alturas del Datum de altura australiano. [13]
El Datum de Altura Australiano ( Tasmania ) se considera un datum separado del Datum de Altura Australiano, que consiste en un ajuste de mínimos cuadrados de setenta y dos secciones de nivelación en todo el estado de Tasmania, mientras que simultáneamente se asigna el nivel medio del mar de dos mareógrafos en Hobart y Burnie la altura vertical de 0,000 m durante el año 1972. [1] [6] Este método se desvía del método empleado para determinar el nivel medio del mar utilizado para crear el Datum de Altura Australiano continental, que se tomó durante el período de 1966 a 1968 para 29 de los mareógrafos y de 1957 a 1960 para el único mareógrafo 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 los datums continental y de Tasmania contengan algún grado de error en relación con el valor real del nivel medio del mar. [14] Esta desconsideración de las diferencias en la topografía dinámica media temporal del océano entre la creación del Datum de Altura Australiano (continental) y el Datum de Altura Australiano (Tasmania) resultó en un desfase marcado entre la altura de las superficies del datum continental y de Tasmania , estimado entre -61 mm y +48 mm. [14]
Además de la pendiente norte-sur, se han identificado otras numerosas 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 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 clara. [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 en todo Australia Occidental se atribuyen a errores aleatorios "presentes en las observaciones de nivelación" durante la creación del Datum de Altura Australiano. [15]