Naukowcy z Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska zmierzyli wysokość najwyższych szczytów Ukrainy i Korony Gór Polski. Swoje prace, które wcześniej znalazły medialny oddźwięk, opisali już w kilku artykułach naukowych.
Kebnekaise to najwyższa góra w Szwecji, która posiada dwa wierzchołki. Do niedawna za jej najwyższy punkt uważany był południowy (Sydtoppen). Jednak według pomiarów przeprowadzonych przez badaczy z Uniwersytetu w Sztokholmie w 2018 roku po raz pierwszy musiał oddać wyższość swojemu północnemu pobratymcowi (Nordtoppen), wznoszącemu się na wysokość 2096,8 m n.p.m. Prymat pozbawiło Sydtoppen globalne ocieplenie klimatu. Wierzchołek pokrywa kopuła lodowa, która stopniała w ciągu ostatnich 50 lat o 24 m. Nordtoppen ma natomiast charakter skalisty.
Kebnekaise zaliczany jest do Korony Gór Europy, czyli zestawienia najwyższych szczytów na Starym Kontynencie, a jednocześnie prestiżowego wśród miłośników gór wyzwania, polegającego na zdobyciu każdego z nich. Ci więc, którzy stanęli na Sydtoppen, muszą poddać w wątpliwość, czy faktycznie byli na dachu Szwecji. Już więc kilkudziesięciocentymetrowe różnice w pomiarach wysokości mogą mieć wpływ na turystykę, wymuszając na przykład korektę przebiegu szlaków. Często nie spotyka się to z akceptacją lokalnych społeczności, które mogą ponieść wymierne straty po ewentualnych zmianach.
– Ciekawym przykładem jest leżąca w Himalajach przełęcz w Khardung La, gdzie różnica między podawaną przez miejscowe władze wysokością a faktycznie zmierzoną to 242,7 m. Hindusi uważają, że jest to najwyższa przełęcz na świecie dostępna dla ruchu motorowego. Podają, że wznosi się ona na wysokości 5602 m n.p.m., podczas gdy de facto ma 5359,3 m n.p.m. Z czego to wynika? Podnosi to atrakcyjność turystyczną tego miejsca i wpływa na gospodarkę państwa, czyli wszystko sprowadza się do pieniędzy. Na świecie dużo jest takich przykładów, włączając Polskę, która była poligonem naszych szczegółowych badań – wyjaśniają dr inż. Kamil Maciuk z Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH oraz dr Michał Apollo z Instytutu Geografii Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie, współautorzy artykułu na ten temat opublikowanego w prestiżowym czasopiśmie „Current Issues in Tourism”.
– Nieprawidłowo podawana wysokość szczytu może mieć znaczący wpływ na jego popularność, zwłaszcza gdy opiera się ona na byciu najwyższym. Dlatego tak ważne jest ponowne zmierzenie często uczęszczanych gór przy użyciu nowoczesnej technologii, aby uniknąć kartograficznych zniekształceń – dodaje prof. Yana Wengel z Uniwersytetu Hainan w Chinach, która również brał udział w przygotowaniu wymienionej publikacji.
Błędne wysokości na mapach
O ile jednak najbardziej znane na świecie szczyty poddawane są regularnym pomiarom w oparciu o najnowocześniejsze techniki pomiarowe, nie można tego powiedzieć o mniej popularnych górach. Na mapach oraz w innych wykorzystywanych przez turystów materiałach nadal można znaleźć wartości, które ustalono dziesiątki lat temu w oparciu o archaiczne metody lub obarczone innymi błędami.
Powyżej opisany stan rzeczy próbują zmienić m.in. prace naukowców z WGGiIŚ. W ramach współpracy z Podkarpackim Uniwersytetem Narodowym w Iwano-Frankiwsku zweryfikowali oni wysokość Howerli, najwyższego szczytu Ukrainy (aktualny pomiar – 2055,5 m n.p.m.) i Popa Iwana (2019,4 m n.p.m.). Przeprowadzone przez nich badania wykazały co najmniej kilkumetrowe różnice w stosunku do wcześniej publikowanych wartości. Wynikami swoich pomiarów dr hab. inż. Jacek Kudrys, prof. AGH, dr hab. inż. Małgorzata Buśko, prof. AGH, dr hab. inż. Krystian Kozioł, prof. AGH oraz dr inż. Kamil Maciuk dzielą się w publikacji na łamach „Maejo International Journal of Science and Technology”.
Szerokim medialnym echem odbił się zrealizowany przez geodetów z AGH projekt „Setka w Koronie” (oficjalna nazwa „Pomiar i weryfikacja Korony Gór Polski”). Z okazji 100-lecia Akademii pomierzyli najwyższe szczyty leżące we wszystkich pasmach górskich w naszym kraju, uwzględniając nowy podział na mezoregiony fizyczno-geograficzne wprowadzony w 2018 roku. Przeprowadzona weryfikacja nie tylko wykazała niekiedy duże różnice w stosunku do podawanych w dotychczasowych źródłach wartości, ale też zdetronizowała niektóre szczyty zaliczane do tego popularnego turystycznego zestawienia. – To swego rodzaju niuanse, które wynikają ze sposobów przyjęcia najwyższego punktu i pomiaru, ale też z krytycznego podejścia do obecnie funkcjonujących danych – wyjaśnia prof. Krystian Kozioł, który wraz dr. inż. Maciukiem opisuje pomiary w czasopiśmie „Remote Sensing”.
Pomiar wysokości nowoczesnymi metodami
Przyjrzyjmy się zatem tym niuansom, które jak soczewce skupiają różne problemy związane z określaniem wysokości szczytów górskich. Pomiary przeprowadzone przez zespół z WGGiIŚ zostały przeprowadzone w oparciu technologię GNSS (ang. Global Navigation Satellite System), opierającą się na satelitarnym pomiarze wysokości. To obecnie najdokładniejsza, aczkolwiek czasochłonna metoda pomiaru, bo wymagająca zdobycia szczytu. Aby zmierzyć wysokość, specjalistyczny odbiornik GNSS był ustawiany w najwyższym punkcie góry. Takie urządzenie pozwala uzyskać o wiele wyższą dokładność pomiaru, niż np. smartfony czy zegarki sportowe wyposażone w moduł GNSS.
Porównanie wysokości szczytu Turbacza zmierzonej przy pomocy mobilnych odbiorników GNSS, Mat. projektu „Setka w Koronie”
Często szczyt był zalesiony lub niedostępny, tym samym uniemożliwiał bezpośredni pomiar na punkcie. Wówczas odbiornik był stawiany w jego najbliższym możliwym miejscu o odkrytym horyzoncie, a różnica wysokości obliczania była z wykorzystaniem niwelacji geometrycznej.
Wszystkie uzyskane wyniki zespół porównywał z danymi z lotniczego skaningu laserowego (ang. ALS, Airborne Laser Scanning), zgromadzonymi w rządowym systemie ISOK. Zostały one zebrane na obszarze całego kraju w trakcie przelotów samolotów wyposażonych w dalmierz laserowy. Urządzenie wysyła wiązkę światła do danego punktu, ustalając odległość od niego na podstawie czasu, w jakim odbity promień wróci z powrotem do emitującego go źródła. W oparciu o to powstaje bardzo gęsta chmura punktów opisanych za pomocą współrzędnych określających ich położenie w terenie oraz wysokość. Następnie na ich podstawie powstają cyfrowe modelu terenu (ang. DEM, Digital Terrain Model) oraz wysokości (ang. DEM, Digital Elevation Model).
Analiza pokazała, że nie można do tych informacji podchodzić bezkrytycznie: – Musimy sobie zdać sprawę, że nie zawsze punkt z nalotu musiał trafić na grunt, tylko np. na niską lub średnią roślinność, bądź inne obiekty znajdujące się na szczycie. Jeśli takie punkty nie będą właściwie odfiltrowane, mogą zostać uwzględnione w trakcie interpolowania cyfrowego modelu terenu. W projekcie wykazaliśmy pewne różnice między danymi z systemu ISOK, a naszymi pomiarami. Nie zawsze są one na plus, czy na minus, ale wahają się w zależności od tego, które punkty były brane pod uwagę podczas interpolacji. Na takim szczycie jak Turbacz, za najwyższy punkt terenowy ISOK uznał ławkę (lokalizacja po współrzędnych), podczas gdy znaleziony przez nas znajduje się obok betonowej podstawy stojącego na szczycie obelisku – opisuje prof. Kozioł.
Historyczne zaszłości
Inaczej należy tłumaczyć różnice, które ujawniło porównanie współcześnie uzyskanych danych ze źródłami historycznymi, z których część pochodziła jeszcze z drugiej połowy XIX w. – Jeżeli chodzi o archiwalne mapy, to największy wpływ na wykazane rozbieżności ma sposób pomiarów. Dawniej była inna technologia, nie tak precyzyjna jak teraz. Wynikało to też z przyjęcia zasady, że zgodnie z obecnie przyjętymi kanonami geodezyjnymi mierzymy grunt. Dawniej nie zawsze tak było, np. na Śnieżniku znajduje się gruzowisko po starym obiekcie, które podczas jednego z wcześniejszych pomiarów najprawdopodobniej zostało uznane za najwyższy punkt – opisuje prof. Kozioł.
Oprócz odbiegających od współczesnych kanonów metod pomiarów, o których zresztą nie zawsze udało się uzyskać pełną wiedzę, rozbieżności wynikały też m.in. z funkcjonowania innych niż dziś punktów referencyjnych. Na mapach podawana jest bezwzględna wysokość szczytów, czyli mierzona „nad poziomem morza” (n.p.m.). Sęk jednak w tym, że gdzie ten poziom morza dokładnie się znajduje, to kwestia umowna. Od kilku lat w Polsce za punkt odniesienia przyjęte są średnie roczne wskazania mareografu na Morzu Północnym w Amsterdamie (Holandia), wcześniej był to mareograf odnoszący się do poziomu Bałtyku w Krondtadzie (Rosja). W dwudziestoleciu międzywojennym oraz w zaborze pruskim za poziom „zero” uważany był punkt w Amsterdamie, z kolei w zaborze austriackim punkt w Trieście na poziomie Morza Adriatyckiego. O ile różnica Kronstadt-Amsterdam wynosi niewiele, bo 14 cm, to w przypadku Kronstadt-Triest dochodzi do 48 cm. Także od wysokości beskidzkich szczytów zmierzonej przed 1918 rokiem już na wstępie należy odjąć blisko 0,5 m!
Wysokość wysokości nierówna?
Obecnie nadal funkcjonują różne systemy referencyjne definiujące „poziom morza”. W przypadku Europy, rozbieżności mogą dochodzić obecnie nawet do ok. 2,3 m. O tyle bowiem różni się średni poziom morza przyjęty w holenderskim Amsterdamie i belgijskiej Ostendzie. Czy wysokości gór mierzonych w różnych systemach referencyjnych można ze sobą porównywać?
Geodeci prowadzący pomiary przy użyciu technologii GNSS nie mają z tym problemu, bo odnoszą się one do globalnego modelu elipsoidy obrotowej. Pod tym pojęciem kryje się powierzchnia matematyczna najlepiej dopasowana do średniego poziomu mórz i oceanów – geoidy. Ta ostatnia to powierzchnia pozioma, gdzie potencjał siły ciężkości Ziemi jest stały i która pokrywa się z poziomem wymienionych wód w „idealnych” warunkach. Powierzchnia ta przedłużona jest matematycznie również pod powierzchnią lądów. W ich przypadku rozkład mas nad powierzchnią geoidy jest jednak bardzo różnorodny i przez to trudny do precyzyjnego określenia. Dlatego stosuje się również model powierzchni odniesienia wyznaczony bez uwzględniania wpływu rozkładu mas topograficznych – quasi-geoidę. – Na poziomie morza geoida i quasi-geoida praktycznie się pokrywają. W wysokich górach różnice mogą dochodzić do pojedynczych metrów – precyzuje prof. Jacek Kudrys z WGGiIŚ.
Różnice pomiędzy poziomem quasi-geoidy i geoidy na świecie, zgodnie z modelem EGM2008. Skala barwna różnic wysokości podana jest w metrach (Źródło danych: icgem.gfz-potsdam.de/home)
Wysokość „n.p.m.”, którą można znaleźć na mapach, podawana jest albo względem geoidy – wówczas mówimy o wysokościach ortometrycznych, albo, jak w Polsce, w odniesieniu do quasi-geoidy – wówczas mówimy o wysokościach normalnych. W naszym kraju obowiązuje obecnie model quasi-geoidy odnoszący się do średniego poziomu morza w Kronsztadzie.
Kiedy zatem chcemy wysokość elipsoidalną odnieść do poziomu morza, musimy uwzględnić odległość między elipsoidą a geoidą lub quasi-geoidą.
Źródło: agh.edu.pl