- Aplikasi peta tampak dibangun di atas asumsi bahwa permukaan Bumi diam, tetapi kenyataannya pergerakan lempeng tektonik dan gempa bumi dapat terus membuat koordinat dan citra tidak lagi selaras
- GPS konsumen serta georeferensi citra udara dan satelit masing-masing menimbulkan galat dalam skala beberapa meter; studi terhadap citra beresolusi tinggi Google Earth juga menemukan galat posisi 1–50 m
- Di AS, NAD 83 untuk survei dan WGS 84 yang digunakan GPS serta Google Maps dipakai berdampingan, dan perbedaan antara datum regional dan datum global terakumulasi seiring waktu
- Di wilayah yang melintasi batas lempeng seperti California Selatan, pembaruan koordinat lebih rumit; setelah gempa, bentang alam nyata seperti jalan dan garis pantai dapat bergeser beberapa meter
- Pembaruan peta terikat oleh anggaran, praktik survei, dan presisi peralatan sehingga sulit tercermin seketika; semakin tua sebuah peta, semakin jelas ia memperlihatkan bahwa Bumi adalah planet yang dinamis
Peta di Atas Permukaan yang Bergerak
- Tempat-tempat di permukaan Bumi tidak memiliki koordinat yang sepenuhnya tetap karena pergerakan lempeng tektonik dan gempa bumi
- Agar Google Maps, navigasi mobil, dan layanan peta lain dapat memandu ke tujuan, koordinat tempat harus terus dijaga tetap akurat
- Geografer, geolog, dan geodesis mengoperasikan infrastruktur yang menjaga akurasi peta, tetapi sulit selalu langsung mengikuti medan yang bergerak
- Perbedaan ini dapat muncul sebagai galat posisi yang terlihat jelas pada peta di layar
Galat dari Penyelarasan GPS dan Citra
- Ken Hudnut menjelaskan bahwa meskipun Anda berdiri di tengah persimpangan jalan sambil memegang penerima GPS, di Google Earth Anda bisa tampak berada di luar pusat persimpangan
- Penyebab galat secara garis besar ada dua
- Perangkat keras GPS konsumen memiliki ketidakpastian posisi beberapa meter atau lebih
- Peta dan citra satelit dapat bergeser dalam skala serupa bergantung pada kualitas georeferensi yang menyesuaikannya ke kisi lintang-bujur
- Sebuah studi tahun 2008 meneliti citra Google Earth dari 31 kota di negara maju dan menemukan galat posisi dalam rentang 1–50 m
- Dalam contoh yang diperiksa langsung oleh penulis, Google Maps menampilkan lokasi dek di belakang rumah berbeda sekitar 10 m, dan ketika membandingkan citra Google Earth dari tanggal berbeda, posisi rumah tampak bergerak hingga 20 m
- Galat seperti ini umumnya lebih banyak berasal dari sulitnya menempatkan citra udara dan orbital di atas kisi koordinat daripada dari perubahan geologis itu sendiri
Titik Acuan dan Marka Survei
- Untuk menyesuaikan citra peta ke kisi koordinat, diperlukan titik acuan yang dipasang di permukaan tanah
- National Geodetic Survey (NGS) AS memelihara jaringan stasiun pengamatan GPS tetap, dan selama dua abad terakhir telah memasang marka survei berbentuk cakram logam pada batuan dasar yang tersingkap, pilar beton, serta struktur tetap
- Proses mencocokkan peta dengan medan nyata tidak sempurna
- Koordinat marka survei bisa tidak akurat
- Sebagian koordinat bahkan bisa sepenuhnya salah
- NGS dan lembaga lain sangat jarang memeriksa ulang marka survei
- Karena keterbatasan anggaran, NGS sulit mengirim personel untuk memeriksa langsung apakah marka masih ada; geocacher yang mencari marka sebagai hobi dan mengirim laporan membantu menjaga informasi pemulihan marka tetap mutakhir
NAD 83 dan WGS 84
- Kisi lintang-bujur atau datum bukan sesuatu yang diberikan secara alami, melainkan sistem acuan koordinat yang harus ditetapkan sesuai model bentuk Bumi
- AS menggunakan dua datum utama secara bersamaan
- NAD 83: dikembangkan oleh NGS dan dioptimalkan untuk sebagian besar peta serta survei Amerika Utara
- WGS 84: dipelihara oleh lembaga militer, menjadi dasar Google Maps dan GPS, serta memprioritaskan cakupan global
- NAD 83 diperkenalkan pada 6 Desember 1988 menggantikan datum 1927, dan karena model bentuk Bumi yang lebih akurat, koordinat beberapa lokasi berubah hingga 100 m
- Peta lama berbasis NAD 27 masih ada
- Saat Angkatan Laut AS mengembangkan sistem navigasi satelit pertama pada 1960-an, mereka mengekstrapolasi datum Amerika Utara lama untuk menentukan bujur 0 derajat; belakangan diketahui meridian itu digambar sekitar 100 m di timur marka meridian utama historis di Royal Observatory, Greenwich
Datum Global dan Datum yang Menempel pada Lempeng
- NGS dan pihak militer bekerja sama untuk menyelaraskan datum masing-masing, tetapi kemudian kedua sistem kembali menjauh dan menimbulkan ketidaksesuaian antara peta dan koordinat GPS
- WGS 84 adalah standar global yang tidak terikat pada lempeng tektonik tertentu, dan pada praktiknya tetap terhadap bagian dalam Bumi yang dalam
- Para geodesis mengasumsikan bahwa untuk memisahkan lintang dan bujur dari gerak lempeng tertentu, lempeng-lempeng tektonik bergerak seperti roda gigi yang saling mengait, dan jika semua laju rotasi dijumlahkan hasilnya nol
- Jika koordinat tidak diikat pada lempeng tertentu, lokasi survei dan peta yang dibuat di atasnya akan berbeda seiring waktu
- Sebaliknya, NAD 83 bergerak seperti jaring yang diletakkan di atas Lempeng Amerika Utara; ketika lempeng bergerak, datumnya ikut bergerak
- Datum regional semacam ini memungkinkan pengemudi dan surveyor melakukan navigasi serta pekerjaan batas tanah tanpa banyak memikirkan gerak lempeng skala besar dan gerak kutub
Ketidaksesuaian NAD 83 yang Terakumulasi dan Rencana Pembaruan 2022
- NAD 83 belum dirombak menyeluruh untuk mencerminkan pengetahuan yang lebih baik tentang bentuk dan ukuran Bumi
- Menurut Dru Smith, NAD 83 konsisten dan presisi secara internal, tetapi koordinat (0,0,0) yang semestinya berada di pusat Bumi meleset sekitar 2 m
- Sebagai gantinya membuat surveyor nyaman, kisi lintang-bujur Amerika Utara semakin menjauh dari bagian dunia lainnya
- NGS merencanakan pembaruan pada 2022, dan pembaruan ini dijadwalkan menggeser titik-titik di benua Amerika Utara sebesar lebih dari 1 m
Wilayah yang Melintasi Batas Lempeng seperti California Selatan
- California Selatan berada di atas Lempeng Amerika Utara dan Lempeng Pasifik, sehingga perbedaannya dengan “bagian dunia lainnya” lebih rumit
- Lempeng Pasifik bergerak ke arah barat laut beberapa inci setiap tahun dibandingkan wilayah Amerika Utara lainnya
- Batas lempeng bukan garis yang tajam, sehingga besaran pergerakan nyata berbeda secara kompleks dari satu lokasi ke lokasi lain
- California Spatial Reference Center di La Jolla mengoperasikan jaringan stasiun pengamatan dan secara berkala memperbarui koordinat titik acuan di negara bagian tersebut
- Pembaruan terakhir adalah pada 2018
- Surveyor menggunakan koordinat ini untuk menghubungkan survei mereka dengan NAD 83
- Yehuda Bock memandang pembaruan berkala sebagai titik kompromi, karena koordinat yang sering berubah akan menyulitkan surveyor
- Untuk penetapan batas lokal, ini mungkin bukan masalah besar, tetapi proyek berskala besar seperti kereta cepat California harus mengikuti pergerakan tektonik
Jejak Gempa pada Peta
- Gempa dapat menciptakan perpindahan seperti memotong peta secara diagonal di sepanjang garis sesar lalu menggeser satu sisi terhadap sisi lainnya
- Pada koordinat 34.189838, -116.433842 di utara Palm Springs, dekat episentrum gempa Landers 1992, citra historis Google Earth dapat dibandingkan untuk melihat pergeseran lateral sepanjang sesar
- Jika membandingkan citra Juli 1989 dan Mei 1994, penyelarasan Aberdeen Road yang melintasi sesar tampak berubah jelas
- Tanah di dekat sesar bergeser beberapa meter akibat gempa
- Jaringan GPS juga dapat menangkap gempa secara real time
- Video yang dibuat berdasarkan data gempa Tohoku 2011 menunjukkan garis pantai dekat episentrum bergerak mendatar hingga 4 m, dan gelombangnya menyebar ke Jepang serta seluruh dunia
Kecepatan Pembaruan Peta dan Kendala Nyata
- Diperlukan waktu sampai koreksi aktivitas tektonik tercermin pada peta
- USGS National Geospatial Technical Operations Center membuat peta topografi USGS yang digunakan penggiat aktivitas luar ruang, dan peta diperbarui setiap 3 tahun
- Di tengah pemotongan anggaran, mempertahankan siklus 3 tahun pun sulit
- Galat kecil yang muncul di antara pembaruan sering dianggap tertutup oleh ketidakakuratan pembuatan peta dan perangkat GPS
- Teknologi GPS telah mencapai tingkat yang memungkinkan koreksi kecil diterapkan lebih sering, dan di masa depan peta dapat diperbarui hampir secara real time
- Peta lama memperlihatkan fakta bahwa Bumi bukan latar statis, melainkan planet dinamis yang terus bergerak
1 komentar
Opini Hacker News
Sebagai referensi, NASA memiliki data vektor pergerakan global: https://sideshow.jpl.nasa.gov/post/series.html
Gempa Kaikōura 2016: https://en.wikipedia.org/wiki/2016_Kaik%C5%8Dura_earthquake
Jika mencari standar yang lebih jelas, ada International Terrestrial Reference System and Frame: https://en.m.wikipedia.org/wiki/International_Terrestrial_Re...
Sistem acuan yang lebih baik yang dipakai sekarang terikat pada tahun tertentu dalam sistem ini, yaitu frame acuan berbasis epoch
Misalnya GDA2020 Australia berbasis ITRF2014 pada epoch 2020.0, sedangkan GDA94 sebelumnya berbasis ITRF1992 pada epoch 1994.0. Perbedaan keduanya sekitar 1,8 m
https://www.ga.gov.au/scientific-topics/positioning-navigati...
Pernah ada diskusi tentang kiriman serupa:
What Happens to Google Maps When Tectonic Plates Move? https://news.ycombinator.com/item?id=22146454 (25 Januari 2020 — 2 poin, 0 komentar)
What happens to Google Maps when tectonic plates move? https://news.ycombinator.com/item?id=22145303 (24 Januari 2020 — 188 poin, 53 komentar)
What Happens to Google Maps When Tectonic Plates Move? https://news.ycombinator.com/item?id=12216474 (3 Agustus 2016 — 2 poin, 0 komentar)
Kalau ingin menggali lebih dalam tentang datum geodetik di seluruh dunia, ada situs khusus: https://www.asprs.org/asprs-publications/grids-and-datums
Di sana bisa melihat sejarah sistem acuan berbagai negara dan proses hingga mencapai kondisi saat ini. Bacaannya kaku, tapi sekaligus cukup menarik
Salah satu bagian yang saya sukai dari bidang ini adalah sejarahnya. Menarik melihat proses manusia berusaha memahami bentuk dunia dengan lebih baik, serta proses mengukurnya dengan lebih baik agar cocok ke peta datar
Karena penulisnya tidak berbicara dengan Google, setelah membaca tulisan ini pun kita tidak tahu bagaimana Google sebenarnya menanganinya
Saya penasaran bagaimana OpenStreetMap menanganinya, dan katanya setidaknya pada April Mop mereka menanganinya seperti ini: https://blog.openstreetmap.org/2017/03/31/osm-plate-tectonic...
Kalau ada yang tahu lebih banyak soal ini, silakan berbagi :-)
Sunting: ah, ternyata itu tulisan April Mop. Tapi tetap terlihat bisa diimplementasikan
Tidak dibahas di artikel, tetapi saya penasaran bagaimana koordinat batas properti di California Selatan dicatat dengan mempertimbangkan pergerakan
Di negara kami, yang lempeng tektoniknya relatif stabil, seluruh negeri memakai satu sistem koordinat
Sepertinya harus dicatat sebagai jarak dari titik kontrol lokal atau semacamnya, tetapi saya juga penasaran apa yang terjadi jika muncul pergeseran yang membelah jalan menjadi dua seperti di Turki tahun lalu
https://nationalpost.com/news/world/turkey-syria-earthquake-...
Di sebagian besar negara bagian AS, Public Land Survey System menyediakan “meridians” dan “baselines” yang berperan sebagai pusat regional. Dari sana, “township” baru dibuat setiap 6 mil, dan sudut-sudutnya berfungsi sebagai titik acuan lokal untuk batas properti
https://en.wikipedia.org/wiki/Public_Land_Survey_System
Saya sering membayangkan latar SF: jutaan tahun dari sekarang, manusia dalam bentuk yang masih familier entah bagaimana tetap bertahan hidup, sementara dua lempeng dengan vegetasi alami dan fauna yang sama sekali berbeda saling mendekat
Misalnya, jika California—yang punya banyak pendukung perlindungan tanaman asli—dan Australia mendekat hingga dalam jarak 50 mil, berita akan mulai membahas agar orang tidak memindahkan flora dan fauna di antara keduanya. Jika jaraknya kurang dari 20 mil, angin dan badai mungkin sudah memindahkan sebagian, tetapi orang-orang di kedua sisi masih bisa menolaknya. Pada saat keduanya benar-benar pertama kali bersentuhan, mungkin akan muncul sebuah perjanjian besar yang mengikat dan mengubah masa depan dunia itu
Atau mungkin mereka hanya akan membangun pagar, melarang hunian di pesisir, dan mempertahankan batas benua buatan ini selamanya
Setiap generasi menerima nilai-nilai baru, dan ketika satu generasi meninggal, nilai-nilai itu ikut menghilang. Gerak tektonik lempeng terlalu lambat, jadi kenyataannya mungkin jauh lebih membosankan daripada cerita SF itu. Ratusan ribu tahun saat dua wilayah berada dalam keadaan “cukup dekat” sudah cukup bagi kedua kelompok untuk berulang kali mengalami integrasi dan konflik ratusan kali
https://www.independent.com/2011/01/15/how-eucalyptus-came-c...
Ini latar yang menarik untuk dieksplorasi dalam fiksi, tetapi tidak mungkin menjadi kenyataan
Saya ingat pernah memakai Garmin GPS portabel saat pergi dari Los Angeles ke Berkeley pada era 2000-an
Speedometer mobil rusak, jadi perangkat itu juga bisa dipakai sebagai speedometer selama perjalanan, tetapi posisi yang ditampilkan di peta terus meleset sekitar 50 kaki. Kalau dipikir sekarang, saya penasaran apakah itu karena pergerakan tektonik lempeng atau hanya galat perangkatnya sendiri
Kalau teringat mobil itu, saya heran betapa rongsoknya kendaraan itu, tetapi karena convertible, tetap menyenangkan. Istri saya menganggapnya perangkap maut
Sekitar 10 tahun lalu saya banyak melakukan canyoning dan bushwalking di Blue Mountains dekat Sydney, Australia, dan saya terus menyalakan Garmin GPSMAP bahkan saat bepergian dengan mobil. Dalam lebih dari 20 perjalanan, ada bagian yang tumpang tindih saat melaju di jalan raya pegunungan, tetapi jejak-jejaknya tidak saling bertumpuk. Semuanya merupakan lintasan mulus yang sesuai dengan kelengkungan jalan, tetapi masing-masing punya offset berbeda, biasanya berjarak sekitar 2–5 m dari data peta. Median dari lebih dari 20 rute ini sangat cocok dengan data peta
Anda jadi belajar apa yang harus dilakukan saat mobil overheat, mengganti ban, mengganti sekring, membedakan bau oli terbakar dan bau coolant, jump start, serta memanggil mobil derek. Itu keterampilan hidup yang penting
Mirip dengan kecepatan tumbuh kuku
https://oceanservice.noaa.gov/facts/tectonics.html
Ada beberapa fakta menarik yang masih saya ingat ketika mencari tahu soal ini di universitas sekitar 9 tahun lalu
Perubahan posisi bukan hanya disebabkan oleh pergeseran horizontal lempeng
WGS 84 dan datum lainnya secara internal menggunakan model referensi elipsoid. Elipsoid ini dipilih untuk mendekati permukaan Bumi, tetapi karena bentuknya sederhana, ia tidak bisa merepresentasikan pegunungan atau ketidakteraturan bentuk Bumi dengan baik
Jadi, bukan hanya akurasi posisi di atas gunung menjadi lebih rendah, tetapi saat gunung bertambah tinggi, akurasinya juga makin menurun seiring waktu. Tentu saja angkanya sangat kecil, tidak seberapa dibandingkan dengan lempeng yang bergerak beberapa cm
Fakta menarik lainnya adalah karena Bumi berotasi pada sumbu tetap, elipsoid juga menjadi kurang akurat seiring waktu. Gaya rotasi membuat Bumi menjadi pipih di atas dan bawah, yaitu di wilayah kutub, dan melebar di bagian tengah. Ini juga tampaknya bisa diabaikan
Saat ini elipsoid tampaknya diukur dengan satelit, tetapi dulu harus dilakukan secara manual dan sifatnya lebih lokal. Pemetaan selalu sangat penting bagi pemerintah, jadi ada banyak sejarah di baliknya
Karena itu, hingga kini data di banyak tempat masih didasarkan pada sistem selain WGS84. Bisa berupa data historis seperti batas properti sebelum GPS ditemukan, atau karena mereka memakai datum lokal dan elipsoid lokal yang lebih sesuai dengan kebutuhan negara atau negara bagian tertentu
Suatu hari nanti, mungkin kita akan memakai tabel lookup global raksasa alih-alih representasi matematis bentuk Bumi
Pekerjaan yang saya lakukan di universitas adalah membandingkan grid lookup seluruh Jerman dengan pendekatan matematis datum seluruh Jerman. Grid lookup ini dibuat oleh lembaga pemerintah negara bagian, dan lebih akurat karena bisa mencakup datum yang lebih lokal. Secara teknis, ini bisa dianggap sebagai prakomputasi: tiap negara bagian memilih metode paling akurat, lalu hasilnya digabungkan menjadi tabel lookup nasional
Dari perbandingan ini, perbedaan antara datum seluruh Jerman dan kumpulan datum tingkat negara bagian bisa mencapai hingga 4 m
Edit: Saya menghapus kata “ketidakakuratan” dan menggantinya dengan “perbedaan”. Semuanya relatif. Intinya, saat menangani data geografi, Anda harus mengetahui datum sumber dan tujuan. Kalau tidak, hasilnya akan rusak