Παρασκευή, 19 Απριλίου, 2024
ΑρχικήΑπόψειςΆρθρο: "Εκσυγχρονίζοντας το εθνικό κατακόρυφο δίκτυο"

Άρθρο: “Εκσυγχρονίζοντας το εθνικό κατακόρυφο δίκτυο”

Πέρα από τις γνωστές υποδομές της χώρας, όπως, π.χ, το οδικό δίκτυο, το δίκτυο αποχέτευσης κ.λπ., υπάρχουν και άλλες υποδομές, λιγότερο γνωστές, όπως οι γεωδαιτικές υποδομές. Είναι λιγότερο γνωστές καθώς χρησιμοποιούνται, κυρίως, από τους Αγρονόμους και Τοπογράφους Μηχανικούς προκειμένου να προσδιορίζουν τη θέση και το υψόμετρο σημείων στο χώρο. Οι γεωδαιτικές υποδομές περιλαμβάνουν λοιπόν τόσο το οριζόντιο (τριγωνομετρικά σημεία) όσο και το κατακόρυφο (χωροσταθμικές αφετηρίες) δίκτυο της χώρας. Αυτά τα δύο δίκτυα είναι απαραίτητα για την πραγματοποίηση κλασσικών τοπογραφικών μετρήσεων.

Του Βασίλειου Γρηγοριάδη*

Σήμερα όμως, μεγάλο μέρος των εργασιών πραγματοποιείται με δέκτες των Παγκόσμιων Δορυφορικών Συστημάτων Πλοήγησης (Global Navigation Satellite Systems – GNSS) και ως εκ τούτου ιδρύθηκαν νέα δίκτυα μόνιμων σταθμών GNSS. Με τους δορυφορικούς δέκτες μπορούμε να προσδιορίσουμε τη θέση ενός σημείου στον τρισδιάστατο χώρο. Επομένως, μπορούμε να προσδιορίσουμε και τη θέση αλλά και το γεωμετρικό υψόμετρο του σημείου. Βέβαια, οι επαγγελματίες μηχανικοί δεν χρησιμοποιούν απευθείας το γεωμετρικό υψόμετρο αλλά το μετατρέπουν σε ορθομετρικό υψόμετρο, ώστε να είναι συμβατό με το κατακόρυφο σύστημα της χώρας.

Η μετατροπή των γεωμετρικών υψομέτρων που προσδιορίζουν οι δέκτες GNSS σε ορθομετρικά υψόμετρα γίνεται μέσω ενός μοντέλου γεωειδούς. Συνήθως οι δέκτες GNSS ή το λογισμικό επεξεργασίας των μετρήσεων έχουν ενσωματωμένο ένα γεωμετρικό μοντέλο γεωειδούς. Δηλαδή, βασίζονται σε ένα μοντέλο που προέκυψε από μετρήσεις GNSS σε σημεία του κρατικού δικτύου με γνωστό ορθομετρικό υψόμετρο. Ο βασικός λόγος αυτής της επιλογής είναι η αναγκαιότητα τα ορθομετρικά υψόμετρα που υπολογίζονται από τους δέκτες GNSS να μην έχουν αποκλίσεις από αυτά του εθνικού δικτύου. Η επιλογή αυτή φαίνεται λογική, αν και στην πραγματικότητα αποκρύπτει ενδεχόμενα προβλήματα που υπάρχουν στα υψόμετρα του εθνικού δικτύου. Από θεωρητικής άποψης, το γεωμετρικό γεωειδές που υπολογίζεται με αυτόν τον τρόπο δεν είναι αυστηρά μια ισοδυναμική επιφάνεια.

Ο πιο δημοφιλής τρόπος υπολογισμού του γεωειδούς είναι αυτός που χρησιμοποιεί δεδομένα βαρύτητας. Σε αυτήν την περίπτωση απαιτούνται μετρήσεις βαρύτητας που να καλύπτουν ολόκληρη την ελληνική επικράτεια. Επομένως, ένα δίκτυο βαρύτητας που ανήκει αυτή τη στιγμή στις γεωφυσικές υποδομές, αποτελεί και αυτό στην ουσία γεωδαιτική υποδομή. Εναλλακτικά του παραπάνω τρόπου υπολογισμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας υβριδικός τρόπος υπολογισμού, που να συνδυάζει δεδομένα βαρύτητας με δεδομένα GNSS/υψομέτρων από χωροστάθμηση. Σε κάθε περίπτωση όμως είναι ευνόητο ότι σήμερα έχουμε διττή απαίτηση. Από τη μία να διαθέτουμε ένα μοντέλο γεωειδούς για τις δορυφορικές μεθόδους προσδιορισμού θέσης και από την άλλη να έχουμε ένα κρατικό δίκτυο / σημεία αναφοράς, ώστε να εκτελούνται οι κλασσικές τοπογραφικές μετρήσεις.

Στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος “Εκσυγχρονισμός του Ελληνικού Δικτύου Βαρύτητας”, που χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Έρευνας και Τεχνολογίας, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις βαρύτητας για την αξιολόγηση του εθνικού δικτύου βαρύτητας, όπως επίσης και μετρήσεις βαρύτητας, GNSS και χωροστάθμησης για τη διερεύνηση χρησιμοποίησης του γεωειδούς ως επιφάνειας αναφοράς για το εθνικό κατακόρυφο σύστημα αναφοράς. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν συνδυάστηκαν με εκτενή μελέτη της βιβλιογραφίας για χώρες που έχουν ήδη επίσημα υιοθετήσει ένα μοντέλο γεωειδούς για τον υπολογισμό υψομέτρων. Ο απώτερος στόχος της έρευνας ήταν να διερευνηθεί κατά πόσο αυτό είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί και στη χώρα μας, με ποιο τρόπο θα έπρεπε να γίνει, αλλά και τα πιθανά προβλήματα που θα χρειαστεί να αντιμετωπιστούν.

Ένα από τα βασικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανωτέρω έρευνα είναι πως ακόμη και χώρες που υιοθέτησαν ένα μοντέλο γεωειδούς για το κατακόρυφο σύστημα αναφοράς δεν έπαψαν να χρησιμοποιούν το υφιστάμενο κατακόρυφο δίκτυο. Αυτό υποδηλώνει πως στην καθημερινή επαγγελματική πρακτική ήταν απαραίτητα και το μοντέλο γεωειδούς αλλά και τα κλασσικά γεωδαιτικά δίκτυα. Επομένως, η υιοθέτηση ενός μοντέλου γεωειδούς δεν θα πρέπει να αναιρεί τη συντήρηση των κλασσικών γεωδαιτικών δικτύων.

Όσον αφορά τα ήδη υπάρχοντα δίκτυα και ειδικότερα το δίκτυο βαρύτητας και το χωροσταθμικό δίκτυο, η μελέτη που πραγματοποίησε η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο ακόλουθο συμπέρασμα. Τα δίκτυα αυτά δεν πρέπει πλέον να υπάρχουν ως χωριστά δίκτυα. Η πρόταση είναι πως τα επιμέρους αυτά δίκτυα θα πρέπει να ενοποιηθούν σε ένα. Δηλαδή, στο ίδιο σημείο θα πρέπει να γνωρίζουμε την τιμή της βαρύτητας, του ορθομετρικού υψομέτρου και της οριζόντιας θέσης. Επίσης, απαραίτητη προϋπόθεση για αυτά τα σημεία θα πρέπει να είναι η δυνατότητα πραγματοποίησης μετρήσεων GNSS, δηλαδή να μην υπάρχουν εμπόδια στη λήψη του σήματος από τους δορυφόρους.

Πράγματι, εάν εξετάσει κανείς τη σημερινή θέση των σημείων βαρύτητας του δικτύου, θα παρατηρήσει πως σε αρκετά από αυτά είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η θέση τους με δέκτες GNSS. Αυτό οφείλεται στο γεγονός πως δεν υπήρχαν δέκτες GNSS όταν επιλέχθηκαν αυτά τα σημεία. Εκτός των ανωτέρω, η υιοθέτηση ενός ενιαίου δικτύου για όλους τους τύπους μετρήσεων έχει και ένα πολύ βασικό πλεονέκτημα, τη δυνατότητα δηλαδή διαχρονικής παρακολούθησης των μεταβολών τους. Το ιδανικό βέβαια θα ήταν στα σημεία αυτά να υπήρχαν μόνιμα εγκατεστημένοι δέκτες GNSS, ενώ, με κάποια ειδική κατασκευή, να μπορούσαν να πραγματοποιηθούν μετρήσεις βαρύτητας, χωροστάθμησης ή και παρατηρήσεις με γεωδαιτικό σταθμό χωρίς να διακόπτεται η λειτουργία των δεκτών GNSS.

Δυστυχώς, με την πάροδο του χρόνο πολλά από τα σημεία των γεωδαιτικών δικτύων καταστράφηκαν. Αυτό συνέβη είτε από φυσικά αίτια, π.χ., καθίζηση, είτε από παρέμβαση των ίδιων των πολιτών, οι οποίοι αδυνατούσαν να καταλάβουν τη σημασία τους. Σε κάθε περίπτωση όμως, είναι αναγκαία η συντήρηση και η προστασία των δικτύων τόσο για λόγους επιστημονικούς όσο και για λόγους εθνικής ασφάλειας. Όσο και αν φαντάζει περίεργο ή εξωπραγματικό, ένα κράτος θα πρέπει να έχει εναλλακτικά σχέδια στην περίπτωση που υπάρξει μία συνταρακτική αλλαγή, όπως, για παράδειγμα, η παύση λειτουργίας των συστημάτων GNSS είτε από φυσικά είτε από ανθρωπογενή αίτια.

Αντίστοιχο παράδειγμα υπάρχει στον προσδιορισμό της θέσης στη θάλασσα, όπου ένα παρωχημένο πλέον σύστημα προσδιορισμού θέσης, το LORAN-C, θα κάνει την επανεμφάνισή του με μια σημαντικά βελτιωμένη εκδοχή του, το e-LORAN με δυνατότητα προσδιορισμού θέσης και στην ξηρά. Επειδή το σύστημα λειτουργεί με εντελώς διαφορετικό τρόπο από τα συστήματα GNSS, θεωρείται ως η καλύτερη εναλλακτική στην περίπτωση που διακοπεί η λειτουργία των συστημάτων GNSS. Επανερχόμενοι στα γεωδαιτικά δίκτυα, και λαμβάνοντας υπόψη όσα προαναφέρθηκαν, καταλήγουμε στο συμπέρασμα πως τα κλασσικά υφιστάμενα δίκτυα αποτελούν από μόνα τους την ασφαλή εναλλακτική λύση σε περίπτωση διακοπής λειτουργίας των συστημάτων GNSS, χωρίς αυτό να αποκλείει την υιοθέτηση και άλλων παρεμφερών συστημάτων.

Εν κατακλείδι, ο εκσυγχρονισμός των υφιστάμενων δικτύων μπορεί να προέλθει μέσα από την ενοποίησή τους, η οποία θα δώσει τη δυνατότητα διαχρονικής παρακολούθησής τους και κατά συνέπεια θα οδηγήσει σε ακριβέστερες εφαρμογές.

*Η ερευνητική ομάδα του προγράμματος “Εκσυγχρονισμός του ελληνικού δικτύου βαρύτητας” αποτελείται από τους Γρηγοριάδη Βασίλειο (Αναπληρωτή Καθηγητή του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης), Ανδριτσάνο Βασίλειο (Αναπληρωτή Καθηγητή του Τμήματος Μηχανικών Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής) και τον Νατσιόπουλο Δημήτριο (Δρ. Αγρονόμο και Τοπογράφο Μηχανικό – Μεταδιδακτορικό Ερευνητή). Η χρηματοδότηση του έργου έγινε στο πλαίσιο της Δράσης «1η Προκήρυξη ερευνητικών έργων ΕΛΙΔΕΚ για την ενίσχυση των μελών ΔΕΠ και Ερευνητών/τριών και την προμήθεια ερευνητικού εξοπλισμού μεγάλης αξίας» (έργο 1550).

 

RELATED ARTICLES