GPS กับแผนที่เดินเรือ: ดาตัมสองแบบ

ดาตัม #1 — ทางราบ: พิกัดของคุณอยู่บนกริดไหน

ละติจูดและลองจิจูดไม่มีความหมายจนกว่าคุณจะบอกว่ามันวัดในกรอบอ้างอิงใด และกรอบนั้นก็คือดาตัมทางราบ เครื่องรับ GPS ของคุณคำนวณตำแหน่งใน WGS84 (พูดให้ตรงคือกรอบที่จัดวางให้ตรงกับ WGS84) และแผนที่ทางการยุคใหม่ทุกฉบับก็จัดทำบน WGS84 หรือกรอบพี่น้องของมัน แต่แผนที่เดินเรือของโลกนั้นเก่า: แผนที่จำนวนมากที่ยังใช้กันอยู่ — และตำแหน่งเกือบทั้งหมดในหนังสือนำเรือ ทะเบียนซากเรือ และคู่มือดำน้ำรุ่นเก่า — ถูกรังวัดบนดาตัมท้องถิ่นที่สร้างขึ้นเพื่อภูมิภาคเดียว: ED50 ในยุโรปและเมดิเตอร์เรเนียน, NAD27 ในทวีปอเมริกา, Tokyo Datum ในเอเชียตะวันออก, OSGB36 ใต้แผนที่ภาคพื้นดินของอังกฤษ หินก้อนเดียวกันอาจต่างกัน 100–400 เมตร ระหว่างสองกรอบ — ที่รู้กันดีคือราว 200 ม. ระหว่าง WGS84 กับ ED50 ในเมดิเตอร์เรเนียน

แผนที่สารภาพเรื่องนี้ไว้ในกรอบชื่อแผนที่ มองหาคำว่า “Positions refer to WGS84” — หรือบนแผนที่แผ่นเก่า จะมีหมายเหตุเรื่องตำแหน่งที่ได้จากดาวเทียม ซึ่งบอกค่าเลื่อนที่ต้องใช้ (“positions should be moved 0.06′ south…”) ความผิดพลาดแบบนี้เกิดอย่างเงียบ ๆ: พลอตตำแหน่ง GPS แบบ WGS84 ลงบนแผนที่ดาตัมเก่าที่ไม่ได้เลื่อนค่า ทุกอย่างดูสมเหตุสมผลแต่ผิดอย่างสม่ำเสมอ — ปากอ่าวเข้าท่าเรืออยู่ห่างจากที่แผนที่วาดไว้ 150 ม. เรื่องเดียวกันในเวอร์ชันกริดภาคพื้นดินของอังกฤษ พร้อมคณิตศาสตร์ อยู่ใน WGS84 กับ OSGB36

ดาตัม #2 — ทางดิ่ง: ความลึกศูนย์อยู่ที่ไหน

ดาตัมตัวที่สองไม่เกี่ยวกับตำแหน่งเลย ความลึกทุกค่าบนแผนที่วัดลงจากดาตัมแผนที่ — ระดับ “น้ำศูนย์” ที่เลือกไว้ บนแผนที่ที่ใช้ธรรมเนียมสากล (อังกฤษและเกือบทั้งโลก) ดาตัมแผนที่อยู่ที่ระดับน้ำลงต่ำสุดทางดาราศาสตร์: ระดับต่ำสุดที่น้ำจะลงถึงได้ภายใต้การเรียงตัวทางดาราศาสตร์ปกติ แผนที่สหรัฐฯ ใช้ระดับน้ำลงต่ำเฉลี่ย — ค่าเฉลี่ยของน้ำลงที่ต่ำกว่าในแต่ละวัน — ซึ่งเป็นศูนย์ที่สูงขึ้นมาเล็กน้อย ทั้งสองแบบใช้ตรรกะแบบเผื่อไว้: ความลึกในแผนที่ 2.0 ม. หมายถึงปริมาณน้ำที่น้อยที่สุดที่คุณควรจะพบที่นั่น แล้วความสูงของน้ำในวันนั้น (จากตารางน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งวัดเหนือดาตัมเดียวกัน) จะบวกเพิ่มขึ้นไป ความลึกจริง ≈ ความลึกในแผนที่ + ความสูงของน้ำ

ความสูงกลับด้านการอ้างอิง: ระยะลอดใต้สะพานและสายไฟเหนือหัววัดจากดาตัมระดับสูง (ระดับน้ำขึ้นสูงสุดทางดาราศาสตร์ หรือระดับน้ำขึ้นสูงเฉลี่ยช่วงน้ำเกิด) จึงเป็นค่ากรณีแย่ที่สุดเช่นกัน และเครื่องหยั่งน้ำลึกของคุณก็มีศูนย์ของตัวเองเข้ามาร่วมด้วย — ความลึกของหัวส่งสัญญาณ หรือแนวน้ำ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่า — นี่คือเหตุผลที่เครื่องหยั่งน้ำ แผนที่ และตารางน้ำจะสอดคล้องกันได้ ก็เมื่อคุณรู้ศูนย์ทั้งสามค่า เรื่องฝั่งน้ำขึ้นน้ำลงอ่านต่อได้ที่ น้ำขึ้นน้ำลงอธิบายง่าย ๆ

ทำให้ GPS กับแผนที่ตรงกัน

สามนิสัยช่วยปิดช่องว่างนี้ อ่านกรอบชื่อแผนที่ของทุกแผนที่ที่คุณใช้เดินเรือ — ดาตัม หน่วย (เมตร หรือฟาทอมและฟุตแบบเก่า) และหมายเหตุค่าเลื่อนตำแหน่งใด ๆ มันแค่ย่อหน้าเดียว และเป็นการที่แผนที่บอกคุณเองว่าต้องปรับค่าอย่างไรให้ถูกต้อง ตั้งค่าดาตัมให้ตรงกัน: เครื่องพลอตแผนที่และเครื่องมือถือให้ตำแหน่งในดาตัมอื่นนอกจาก WGS84 ได้ ก็เพราะเหตุนี้ — ตั้งเครื่องรับให้ตรงกับดาตัมของแผนที่ (หรือใส่ค่าเลื่อนที่พิมพ์ไว้) เมื่อทำงานบนแผนที่แผ่นเก่า ตรวจกับของจริงหนึ่งครั้ง: นำเรือไปเทียบข้างสิ่งที่มีในแผนที่ — หัวท่าเทียบเรือ หรือกระโจมไฟ — แล้วยืนยันว่าตำแหน่งที่พลอตตกลงบนนั้นพอดี ถ้ามีค่าคลาดคงที่ นั่นคือการประกาศว่ามีปัญหาดาตัมทันที

แผนที่อิเล็กทรอนิกส์ทำให้ดาตัม #1 หมดปัญหาไปเกือบทั้งหมด — ENC ทางการใช้ WGS84 — แต่มันรับค่าหยั่งความลึกทุกค่าและดาตัมทางดิ่งของค่านั้นมาจากงานรังวัดบนกระดาษที่อยู่เบื้องหลัง ซึ่งบางส่วนเก่าถึงร้อยปี บทเรียนเรื่องดาตัมใช้ได้กว้างกว่าเรื่องในทะเล: ทุกครั้งที่ตำแหน่ง “เลื่อน” ระหว่างแผนที่สองฉบับ ผู้ต้องสงสัยรายแรกคือกรอบอ้างอิง ไม่ใช่ค่าตำแหน่งที่วัดได้ เรื่องนี้จริงทั้งกับจุดดำน้ำและปากอ่าวเข้าท่าเรือ