Korkeus: määritelmä, mittaus ja käyttö ilmailussa sekä maantieteessä

Korkeus: selkeä opas määritelmään, mittausmenetelmiin ja käyttöön ilmailussa sekä maantieteessä — kartoitus, GPS, korkeusmittarit ja tulkinnat käytännössä.

Korkeus tarkoittaa korkeutta maanpinnasta tai merenpinnasta. Yleisiä käyttötarkoituksia ovat ilmailu (lentäminen, laskuvarjohyppy, purjelento) ja maantiede/mittaus. Geometriassa sitä käytetään myös itse kohteen korkeutena. Yleisesti ottaen korkeus on etäisyys, jonka jokin asia on toisen asian yläpuolella. Tämä tapahtuu pystysuunnassa tai "ylöspäin". Maanpinnan korkeudesta (kuten kukkuloista ja vuorista) käytetään myös sanaa korkeus, joka saattaa olla parempi valinta. (Vuorikiipeilijät käyttävät yleensä sanaa korkeus, varsinkin kun puhutaan siitä, miten se vaikuttaa kehoon). Rakennuksissa ja muissa maassa olevissa asioissa käytetään yleensä vain sanaa korkeus.

Pystysuuntaisia etäisyysmittauksia "alaspäin" kutsutaan yleisesti syvyydeksi.

Määritelmä ja peruskäsitteet

Korkeus on pystysuuntainen etäisyys, joka ilmaistaan yleensä joko merenpinnasta tai paikallisesta maanpinnasta. Tavallisimmin käytetyt vertauspinnat ovat keski- tai merenpinta (Mean Sea Level, MSL) sekä erilaiset vertailuelipsoidit ja geoidit, jotka kuvaavat maanpinnan painovoimasta johtuvia poikkeamia. Termit joita usein käytetään:

• Korkeus merenpinnasta (elevation / altitude): etäisyys MSL:stä.
• Absolute altitude (AGL): korkeus paikallisesta maanpinnasta (above ground level).
• Pressure altitude: korkeus, joka saadaan käyttämällä standardi-ilmanpainetta (1013,25 hPa); käytetään erityisesti ilmailussa.
• Density altitude: paineen ja lämpötilan huomioiva termi, joka kuvaa ilman tiheyden vaikutusta esimerkiksi lentokoneen suorituskykyyn.

Ilmailussa käytetyt korkeudet ja niiden mittaus

Ilmailussa korkeus on kriittinen turvallisuustekijä. Siellä erotellaan muun muassa:

• Indicated altitude (mittari näyttää): barometrinen korkeus, joka näkyy kokoonpanoissa olevassa korkeuskorkeusmittarissa.
• True altitude: todellinen korkeus merenpinnasta (MSL).
• Absolute altitude (AGL): korkeus maanpinnasta suoraan alapuolella, tärkeä laskeutumis- ja lentoturvallisuuden kannalta.
• Pressure altitude ja density altitude, jotka kuvaavat olosuhteiden vaikutusta lentosuoritusarvoihin.

Tärkeät käsitteet: QNH (asettaa barometrisen korkeuden MSL:ään), QFE (asettaa mittarin näyttämään nollan kentän pinnalla) ja siirtymäkorkeus, jossa ilmailumääräykset vaihtavat barometristen asetusten käytön.

Mittausmenetelmät

Korkeuden määrittämiseen on useita menetelmiä, joiden tarkkuus ja soveltuvuus vaihtelevat käyttötarkoituksen mukaan:

• Barometrinen mittaus (altimetria): yleisin tapa ilmailussa ja monissa kenttätöissä. Mittari perustuu ilmanpaineen vaihteluun korkeuden funktiona. Tuloksiin vaikuttavat ilmanpaineen vaihtelut ja lämpötila, joten kalibrointi (QNH) on tarpeen.
• GNSS/GPS: satelliittipohjainen korkeusmittaus antaa koordinaattien z‑arvon ellipsoidiin nähden. Tarvitaan korjauksia geoidin ja ellipsoidin erojen vuoksi, jotta saadaan korkeus MSL:stä.
• Radio- tai tutka-altimetrit: mittaavat etäisyyden suoraan maanpinnasta (AGL) radioaallon avulla; yleisiä lentokoneissa pienillä korkeuksilla ja helikoptereissa.
• Laser- ja lidar-menetelmät: kaukokartoituksessa ja yksityiskohtaisissa maastonmittauksissa käytetään laserpulssien avulla saatua tarkkaa korkeustietoa.
• Perinteinen nivelointi: maastomittauksissa käytetty erittäin tarkka menetelmä, jossa mitataan korkeuseroja kiinteiden pisteiden välillä.
• Satelliittialtimetria: kartoittaa merenpintaa ja maanpinnan vaihteluita globaaleilla mittauksilla.

Maantiede, kartografia ja sovellukset

Maantieteessä ja kartografiassa korkeus (tai korkeusasema) kuvaa maaston muotoa, jyrkkyyttä ja maisemaa. Tärkeitä käsitteitä ja sovelluksia:

• Käyrät ja korkeusviivat topografisissa kartoissa esittävät tasasuuntaisia korkeuseroja.
• Digitaaliset korkeusmallit (DEM) tarjoavat korkeustiedot numeerisesti paikkatietoanalyyseihin, kuten tulvariskien arviointiin, vesistöanalyysiin ja reittisuunnitteluun.
• Hypsometria tutkii alueen korkeusjakautumaa ja sen vaikutusta ilmastoon ja maankäyttöön.
• Korkeus vaikuttaa ilmastoon (lämpötila, sademäärät), kasvillisuusvyöhykkeisiin ja ihmisen toimintaan (maanviljely, asutus, liikenne).\

Yksiköt, tarkkuus ja virhelähteet

Korkeutta mitataan yleisesti metreinä (m) kansainvälisessä järjestelmässä ja jaloissa (ft) ilmailussa useissa maissa. Mittaustarkkuuteen vaikuttavat:

• Ilmanpaineen ja lämpötilan vaihtelut (barometrinen mittaus).
• Geoidin ja ellipsoidin erot (satelliittimittaukset vaativat korjauksia).
• Instrumenttivirheet sekä kaukokartoituksessa palautus- ja värähtelytekijät.

Vaikutukset ja käytännön merkitys

Korkeus vaikuttaa moniin ilmiöihin ja toimintoihin:

• Ilmasto: lämpötila laskee tyypillisesti korkeuden kasvaessa, mikä muokkaa kasvillisuutta ja elinolosuhteita.
• Ihmisen fysiologia: suurella korkeudella ilman happipitoisuus alenee, mikä voi aiheuttaa vuoristotautia; sopeutuminen vaatii aikaa ja joskus lääketieteellisiä toimenpiteitä.
• Tekniikka ja rakentaminen: korkeusvaatimukset vaikuttavat ilmanvaihtoon, putkistojen suunnitteluun sekä viestintä- ja lentoliikennejärjestelyihin.
• Ilmailu ja lentoturvallisuus: oikea korkeusinformaatio on välttämätön törmäysten välttämiseksi ja laskeutumisten hallitsemiseksi.

Yhteenveto

Korkeus on monikäyttöinen ja kontekstisidonnainen suure, jota mitataan ja tulkitaan eri tavoin eri sovelluksissa. Selkeät referenssipinnat (kuten merenpinta tai paikallinen maanpinta), mittausmenetelmän valinta ja korjausten huomioiminen ovat avain tarkkaan korkeustietoon niin ilmailussa, maastomittauksissa kuin kartografiassakin. Pystysuuntaiset etäisyydet alaspäin tunnetaan tavallisesti nimellä syvyys.

Korkeus ilmailussa ja avaruuslennoissa

Ilmailussa korkeutta voidaan mitata ja näyttää useilla eri tavoilla. Korkeus mitataan joko keskimääräisestä merenpinnasta (Mean Sea Level, MSL) tai maanpinnasta (Above Ground Level, AGL).

Lentokoneet voivat määrittää korkeutensa ilmanpaineen avulla. Ilma ohenee, mitä korkeammalla se on (ja sillä on pienempi paine, koska ylhäältä alaspäin painuu vähemmän ilmaa). Paine voidaan mitata, ja se voidaan muuntaa korkeudeksi merenpinnasta. Korkeuden mittauslaite on korkeusmittari (sanoista altitude ja meter). Yleinen painekorkeusmittari on eräänlainen ilmapuntari, jonka asteikko näyttää ilmanpaineen sijasta etäisyyttä (jalkaa tai metriä).

Lentokorkeutta on useita eri tyyppejä.

Yksinkertaistettuna nämä korkeustyypit voidaan selittää tapoina mitata korkeutta:

• Näytetty korkeus -- Se, mitä korkeusmittari näyttää korkeuden merenpinnan yläpuolella. Se on yleensä melko hyvä, mutta joskus sitä voidaan hieman huijata, koska se on säädettävä paikallisen ilmanpaineen mukaan.
• Todellinen korkeus -- Korkeus etäisyytenä merenpinnan yläpuolella.
• Absoluuttinen korkeus -- Korkeus etäisyytenä maaston (maan) yläpuolella suoraan sen alapuolella (Above Ground Level).
• Korkeus -- Korkeus ilmaistuna etäisyytenä jonkin pisteen yläpuolella. Tätä voidaan kutsua myös maaston korkeudeksi. Radiokorkeusmittarit mittaavat tätä korkeutta.
• Painekorkeus -- Korkeus mitataan ilmanpaineen avulla. Ilmanpaine merenpinnan tasolla on yleensä 1013,25 millibaaria eli 29,92" Hg, kun ilman lämpötila on 15 °C (59 °F). Painekorkeus ja ilmoitettu korkeus ovat samat, kun korkeusmittari on säädetty käyttämään tätä vakiotasoa.
• Tiheyskorkeus -- Korkeus mitataan ilman tiheyden perusteella. Tämä riippuu ilmakehän olosuhteista (lähinnä lämpö ja kosteus). On olemassa kansainvälinen ilmakehän standarditaulukko, jossa tiheys muunnetaan korkeudeksi.

Ilman tiheys vaikuttaa myös siihen, miten hyvin lentokone toimii. Tiheyden korkeuteen vaikuttavat ilmanpaine, kosteus ja lämpötila. Erittäin kuumana päivänä tiheyskorkeus lentoasemalla (erityisesti korkealla sijaitsevalla lentoasemalla) voi olla niin suuri, että lentokone ei voi nousta ilmaan. Tämä vaikuttaa useimmiten helikoptereihin tai lentokoneisiin, jotka kuljettavat paljon rahtia.

Vertikaalinen etäisyysvertailu

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on korkeus?

K: Mitkä ovat joitakin yleisiä korkeuden käyttötarkoituksia?

K: Miten korkeutta käytetään geometriassa?

K: Mikä on korkeuden yleinen määritelmä?

K: Mitä termiä käytetään yleisesti maanpinnan korkeudesta?

K: Mitä termiä vuorikiipeilijät käyttävät yleisesti?

K: Mitä termiä käytetään yleisesti pystysuoran etäisyyden mittaamisesta "alaspäin"?

Hae kirjaimella