GPS và hải đồ: hai mốc chuẩn

Mốc chuẩn #1 — phương ngang: vị trí của bạn nằm trong lưới nào

Một cặp vĩ độ và kinh độ chẳng có nghĩa gì cho đến khi bạn nói rõ nó được đo trong hệ quy chiếu nào, và hệ quy chiếu đó chính là mốc chuẩn ngang. Máy thu GPS của bạn tính vị trí theo WGS84 (chính xác hơn là trong các hệ quy chiếu gắn với nó), và mọi hải đồ chính thức hiện đại đều được lập trên WGS84 hoặc một hệ cùng họ. Nhưng bộ hải đồ của thế giới thì cũ: rất nhiều hải đồ đang lưu hành — và gần như toàn bộ vị trí trong các sách hướng dẫn hàng hải, danh mục xác tàu và cẩm nang lặn cũ — được đo trên mốc chuẩn địa phương, dựng riêng cho một vùng: ED50 quanh châu Âu và Địa Trung Hải, NAD27 ở châu Mỹ, Tokyo Datum ở Đông Á, OSGB36 dưới các bản đồ đất liền của Anh. Cùng một mỏm đá thật có thể lệch 100–400 mét giữa các hệ quy chiếu — nổi tiếng nhất là khoảng 200 m giữa WGS84 và ED50 ở Địa Trung Hải.

Hải đồ thừa nhận điều này trong khung tiêu đề. Hãy tìm dòng “Positions refer to WGS84” — hoặc, trên những tờ cũ, một ghi chú về vị trí xác định từ vệ tinh cho biết lượng dịch chuyển cần áp dụng (“positions should be moved 0.06′ south…”). Kiểu sai này diễn ra âm thầm: vẽ một vị trí GPS theo WGS84 lên hải đồ mốc chuẩn cũ mà không dịch chuyển thì mọi thứ trông vẫn hợp lý, trong khi sai một cách đều đặn — cửa cảng nằm cách chỗ hải đồ vẽ 150 m. Phiên bản trên lưới đất liền của Anh cho câu chuyện này, kèm phần toán học, nằm ở WGS84 vs OSGB36.

Mốc chuẩn #2 — phương thẳng đứng: mức độ sâu số 0 nằm ở đâu

Mốc chuẩn thứ hai không liên quan gì đến vị trí. Mọi độ sâu trên hải đồ đều được đo xuống từ mốc chuẩn hải đồ — một mức 'nước số 0' được chọn. Trên các hải đồ theo quy ước quốc tế (Anh và phần lớn thế giới), mốc chuẩn hải đồ nằm ở mực nước thấp nhất theo thiên văn: mức thấp nhất mà thủy triều có thể xuống tới với bất kỳ tổ hợp thiên văn bình thường nào. Hải đồ Mỹ dùng mực nước thấp trung bình thấp hơn — trung bình của lần triều thấp hơn mỗi ngày — tức một mức số 0 hơi cao hơn. Dù thế nào, logic vẫn là thận trọng: độ sâu ghi 2.0 m nghĩa là khoảng mức nước ít nhất mà bạn có thể gặp ở đó, và độ cao thủy triều trong ngày (lấy từ bảng thủy triều, đo trên cùng mốc chuẩn đó) được cộng thêm lên trên. Độ sâu thực tế ≈ độ sâu trên hải đồ + độ cao thủy triều.

Với độ cao thì mốc tham chiếu đảo lại: khoảng thông thuyền dưới cầu và dây điện trên không được đo từ một mốc chuẩn cao (mực nước cao nhất theo thiên văn hoặc mực nước cao trung bình kỳ triều cường), nên chúng cũng là trường hợp xấu nhất. Và máy đo sâu hồi âm góp thêm mức số 0 riêng của nó — độ sâu đặt đầu dò hoặc mặt nước, tùy cách cài đặt. Đó là lý do máy đo sâu, hải đồ và bảng thủy triều chỉ khớp được với nhau khi bạn biết cả ba mức số 0. Phần thủy triều của câu chuyện tiếp tục ở giải thích về thủy triều.

Làm cho GPS và hải đồ khớp nhau

Ba thói quen sẽ khép lại khoảng cách đó. Đọc khung tiêu đề của mọi hải đồ bạn đang dẫn đường trên đó — mốc chuẩn, đơn vị (mét hay sải và foot kiểu cũ), và mọi ghi chú về dịch chuyển vị trí; chỉ một đoạn văn thôi, và đó là lúc hải đồ chỉ cho bạn cách 'nói dối' nó cho đúng. Đặt mốc chuẩn cho khớp: máy vẽ hải đồ và máy cầm tay có thể xuất vị trí theo các mốc chuẩn khác WGS84 chính vì lý do này — hãy đặt máy thu theo mốc chuẩn của hải đồ (hoặc áp dụng lượng dịch chuyển đã in) khi làm việc với một tờ cũ. Kiểm chứng với thực tế một lần: đưa thuyền cập sát một đối tượng có trên hải đồ — đầu cầu tàu, một đăng tiêu — rồi xác nhận vị trí vẽ ra nằm đúng trên đó. Một độ lệch không đổi báo ngay rằng có vấn đề về mốc chuẩn.

Hải đồ điện tử phần lớn xóa bỏ mốc chuẩn #1 — các ENC chính thức đều theo WGS84 — nhưng chúng thừa hưởng từng số đo sâu và mốc chuẩn độ sâu của nó từ các cuộc đo đạc trên giấy phía sau, có cái đã cả trăm năm tuổi. Bài học về mốc chuẩn còn đúng ngoài phạm vi biển: mỗi khi một vị trí 'dịch chuyển' giữa hai bản đồ, nghi phạm đầu tiên là hệ quy chiếu, chứ không phải điểm định vị. Điều đó đúng với một điểm lặn cũng như với một cửa cảng.