Flymaalinger_2016

DTU Space bidrager til præcise GPS-systemer i Afrika

torsdag 26 maj 16

Kontakt

René Forsberg
Professor
DTU Space
45 25 97 19

Geoide

Geoiden er en abstrakt matematisk model over jordens og havenes overflade. Geoide-data bruges overalt til at bestemme positioner præcist. Selv mobiltelefoner indeholder en geoide-model, som får de forskellige kort- og GPS-funktioner til at fungere og give den rigtige højde.
Geoiden er sammenfaldende med den middelvandstand, der ville være i verdenshavene, hvis de var helt i ro, og Jorden kun var påvirket af tyngdekraften. Samtidig skal man forestille sig, at denne vandstand også ville strække sig ind over land og kunne måles i smalle kanaler, der stod i forbindelse med havene.
Nogle steder vil geoiden - eller den tænkte middelvandstand - ligge højere og andre steder lavere. Et undersøisk bjerg vil eksempevis påvirke overfladen på havet og trykke den opad på grund af tyngdekraften. Samtidig påvirkes højden af denne havoverflade af 'støj' i form af vind og tidevand.
Variationerne i tyngdekraften henover jordoverfladen påvirker dermed opmålingen af jordkloden, uanset om opmålingen sker fra satellit, med fly eller på landjorden. Kun hvis man kender variationen, kan man korrigere for påvirkningen af målingerne. 

Ved at måle på variationerne i tyngdekraften meget præcist kan støjen trækkes fra og en geoide fastsættes over hav og land. Denne geoide kan så bruges som referencepunkt, så højdeforskelle kan fastsættes præcist med satellitnavigationssystemer som GPS.

(Billedet viser flyvelinjer omkring Mozambiques hovedstad Maputo med det Indiske Ocean mod øst i forbindelse med fastlæggelsen af Geoiden. Farverne angiver højden på området. Foto: DTU Space)

Mozambique og Malawi kan se frem til at få langt mere præcise højdemålinger med GPS-systemer i fremtiden. 

Eksperter fra DTU Space har afsluttet en omfattende kortlægning af tyngdekraften over Mozambique og Malawi. Målingerne er foretaget med fly. De mange data er blevet brugt til at skabe en meget præcis model for geoiden for hver af de to afrikanske lande. Denne geoide er nødvendig for at sikre præcis brug af GPS som national opmålingsmetode.

”I Mozambique havde de ikke en geoide at arbejde ud fra, så her har højdemålinger ikke tidligere været særligt præcise. Det bliver de nu. I Malawi sikrer de nye data en langt mere præcis geoide”, fortæller professor ved DTU Space, René Forsberg, der er ansvarlig for arbejdet med tyngdefeltopmålingerne.

Mere præcis opmåling

Geoiden er en abstrakt matematisk fastsat flade, der falder sammen med middelvandstanden i havet Jorden rundt (se faktaboks: Geoide). Den er nødvendig for at kunne bestemme punkters højder over havniveauet, både på vand og over landjorden. Jo mere præcis geoiden er fastlagt på land via målte data, desto mere nøjagtigt kan der bestemmes højder over landjorden i forhold til havoverfladen via satellitbaseret GPS. Systemerne får ganske enkelt mere præcise inputs til at beregne afstande ud fra.

"Vores ekspertise er efterspurgt mange steder i verden, netop fordi vi er kendte for at kunne lave meget præcise målinger"
René Forsberg, professor DTU Space

De præcise data for højder bruges til helt konkrete formål som kortlægning samt opmåling i forbindelse med anlæggelse af eksempelvis veje, vandkraftværker og vandingssystemer. Desuden kan forskere og eksperter inden for topografi og geofysik få ny viden ved hjælp af de store datasæt, der er genereret. For eksempel til efterprøvning af bjergkjæders højde samt til at lede efter olie, gas og mineraler i undergrunden.

Arbejdet med at lave en geoide består i et antal flyvninger henover det område, der skal kortlægges. Her opmåles tyngdekraften i en lang række punkter og disse data bruges til at bestemme en geoide.

Kilimanjaro lavere end antaget

I Afrika har eksperterne fra DTU Space foruden Mozambique og Malawi også kortlagt Etiopien og Tanzania. Blandt andet som led i Verdensbankens Food Security-program.

En opmålt højde mellem havet og et punkt på landjorden kan afvige op til 50 meter, hvis man ikke har en præcis måling af tyngdefeltet. I Tanzania viste de præcise målinger af tyngdefeltet således, at Afrikas højeste bjerg, det knap seks kilometer høje Kilimanjaro, faktisk var en smule lavere end hidtil antaget.

 ”Vi har gennem mange år udviklet og forfinet metoden og teknologien bag målingerne fra satellitter og fly”, siger René Forsberg.

Han har nu fremlagt de nye data på en afsluttende workshop i Mozambiques hovedstad Maputo sammen med seniorforsker ved DTU Space Allan Olesen, der leder projekterne i Afrika. DTU Space forventer at fortsætte arbejdet i regionen i de kommende år. Både Sydafrika og Namibia har udtrykt interesse for at udnytte den viden, DTU Space ligger inde med.

”Vores ekspertise er efterspurgt mange steder i verden, netop fordi vi er kendte for at kunne lave meget præcise målinger. Vi har målt og beregnet mange steder fra Storbritannien til Mongoliet og Antarktis. Og vi forventer også at foretage flere målinger i Afrika, hvor der er stort behov for at få kortlagt eller opdateret geoider”, siger René Forsberg.

Stor efterspørgsel på målinger fra DTU Space

DTU Space foretager tyngdekraftmålinger mange steder i verden i samarbejde med lokale og internationale partnere. 

Flyvningerne i Mozambique og Malawi er udført i to kampagner i samarbejde med henholdsvis CENACARTA (Mozambiques kortlægnings- og remote sensing organisation) og Malawis Department of Surveys. Projektet er nu afsluttet med en præsentation af de endelige data og træning af lokale partnere.

Projektet er finansieret af det amerikanske National Geospatial-Intelligence Agency (NGA), som DTU Space er samarbejdspartner hos. Blandt andet når det gælder forbedring af globale Earth Gravity Models, der indgår som en integreret del af GPS-systemet.

DTU Space-projekterne i Afrika ledes af seniorforsker Arne V. Olesen. Derudover har Tim Jensen og Adolfientje Kasenda været med fra DTU Space. Samarbejdspartnere fra University of Coimbra i Portugal og det tyske TU Darmstadt har også bidraget til projektet. 
De lokale danske ambassader har assisteret ved opstart af projekterne og bidraget til, at data kan udnyttes til både videnskabelige projekter og regional kapacitetsopbygning, samtidig med at der udføres internationale myndighedsopgaver/u-landsprojekter.

Relaterede Videoer  

Vis flere