Bagaimana ketinggian gunung sebenarnya diukur?

Untuk mengukur ketinggian gunung saat ini, juru ukur menentukan posisi puncak dengan GNSS dan mengubah posisinya menjadi ketinggian berdasarkan datum vertikal; K2 tercatat berada 8.61 km (5.35 mi) di atas permukaan laut. Sebelum ada satelit, juru ukur menghitung ketinggian puncak dari garis dasar di permukaan tanah yang telah diukur dan sudut yang dibidik ke puncak, lalu mengaitkan hasilnya dengan acuan permukaan laut.

Ketinggian gunung menunjukkan seberapa tinggi puncak berada di atas acuan tersebut, bukan seberapa jauh puncak menjulang dari lembah di dekatnya. Gunung Kilimanjaro tercatat berada 5.89 km (3.66 mi) di atas permukaan laut. Ketinggian K2, 8.61 km, sekitar 10 kali tinggi Burj Khalifa.

Apa arti ketinggian gunung?

Ketinggian pada peta adalah posisi vertikal puncak relatif terhadap permukaan yang telah ditetapkan. Relief setempat menjawab pertanyaan yang berbeda: seberapa jauh puncak menjulang di atas daratan di sekitarnya. Ketinggian K2 di atas permukaan laut tidak memberi tahu seberapa banyak batuan yang menjulang di atas lembah di kakinya. Untuk mengetahuinya, titik awalnya haruslah lembah, bukan acuan bersama yang digunakan untuk ketinggian pada peta.

Permukaan laut bukanlah bidang datar yang bisa diperpanjang hingga berada di bawah setiap gunung. Permukaan laut dipengaruhi gravitasi dan bentuk Bumi, sehingga juru ukur menggunakan model permukaan datar sebagai acuan, bukan pantai terdekat. Geoid memodelkan permukaan berbasis gravitasi yang mendekati permukaan laut rata-rata. Datum vertikal menyediakan acuan yang disepakati untuk melaporkan ketinggian pada peta. Penjelasan National Geodetic Survey tentang pengukuran tinggi geodetik (dibuka di tab baru) menguraikan cara juru ukur mengaitkan ketinggian dengan acuan tersebut. Hal yang sama berlaku untuk memahami makna suatu pengukuran dalam cara kita mengukur ukuran.

Titik di puncak juga penting. Puncak yang tertutup salju memiliki permukaan di atas batuan di bawahnya, dan punggung gunung yang lebar mungkin memiliki lebih dari satu titik tertinggi yang masuk akal. Ketinggian yang dilaporkan perlu menyebutkan posisi puncak dan permukaan yang diukur, bukan menganggap semua titik di dekat puncak bisa saling menggantikan.

Bagaimana juru ukur mengukur puncak sebelum ada satelit?

Sebelum penentuan posisi satelit, juru ukur membentuk segitiga antara garis dasar yang telah diukur dan puncak yang jauh. Mereka mengukur jarak di sepanjang permukaan tanah yang bisa dijangkau antara titik-titik ukur, lalu membidik puncak dari posisi-posisi yang diketahui itu dan mengukur sudutnya. Dengan garis dasar dan sudut-sudut tersebut, trigonometri menentukan bentuk segitiga: juru ukur dapat menghitung seberapa jauh puncak berada dan seberapa tinggi puncak itu dibandingkan titik-titik ukur. Uraian U.S. Geological Survey tentang survei puncak bersejarah (dibuka di tab baru) menjelaskan metode lapangan dan keterbatasannya.

Puncak tidak harus didaki untuk melakukan perhitungan itu. Juru ukur memerlukan titik-titik ukur yang stabil dengan pandangan jelas, yang mungkin berarti mengangkut instrumen ke punggung gunung dan mencari garis bidik melewati medan yang sulit. Mereka juga harus mengetahui ketinggian titik-titik ukur tersebut. Pengukuran sipat datar dari patok acuan yang diketahui dapat menetapkan ketinggian awal itu; perhitungan sudut kemudian menghasilkan ketinggian puncak relatif terhadapnya. Perjalanan panjang membantu menentukan geometri, sementara matematika membawa pengukuran hingga ke puncak yang tak terjangkau.

Bandul membantu menetapkan vertikal setempat instrumen. Gravitasi menarik bandul ke bawah, sehingga juru ukur memiliki acuan untuk membidik dan mengukur sudut. Bandul tidak mengukur gunung secara langsung. Ketinggian puncak diperoleh dari jarak hasil survei, sudut bidikan, dan ketinggian titik ukur yang diketahui, yang digabungkan melalui geometri segitiga.

Garis bidik melintasi lembah tidak seperti penggaris lurus yang diletakkan di atas meja. Bumi melengkung di bawah garis itu, dan udara membelokkan cahaya sehingga sudut tampak ke puncak yang jauh berubah. Juru ukur mengoreksi kelengkungan Bumi dan refraksi atmosfer agar pengaruh tersebut tidak mengacaukan perhitungan ketinggian. Arah vertikal setempat juga mengikuti gravitasi, yang bervariasi di seluruh Bumi. Koreksi ini penting karena instrumen mengukur sudut sepanjang garis pandang yang nyata, bukan garis ideal pada peta datar.

Fotogrametri menambahkan cara lain untuk memetakan puncak. Juru ukur menggunakan foto-foto yang saling tumpang tindih dan titik kontrol dengan posisi yang diketahui untuk membangun model medan. Cara ini dapat membantu menemukan titik tertinggi saat garis bidik yang jelas dari permukaan tanah sulit diperoleh, tetapi hasilnya tetap bergantung pada mutu titik kontrol dan penafsiran gambar.

Bagaimana GPS dan data satelit mengukur ketinggian saat ini?

Juru ukur dapat membawa penerima GNSS ke puncak dan menggunakan sinyal dari satelit navigasi untuk menentukan posisi penerima. GPS adalah salah satu sistem navigasi satelit yang digunakan dalam GNSS. Antena penerima berada di suatu permukaan fisik, sehingga juru ukur harus memperhitungkan posisi antena di atas salju atau batuan yang diukur. Panduan GPS.gov tentang survei GPS (dibuka di tab baru) menjelaskan perbedaan penentuan posisi satelit dengan metode konvensional yang menggunakan garis pandang.

Penerima terlebih dahulu menghitung ketinggian relatif terhadap permukaan matematis halus yang disebut elipsoid. Permukaan itu berguna untuk penentuan posisi, tetapi bukan geoid berbasis gravitasi yang digunakan untuk menyatakan ketinggian di atas permukaan laut. Model geoid menunjukkan perbedaan antara kedua permukaan itu di puncak. Juru ukur menggunakan perbedaan tersebut untuk mengubah ketinggian elipsoid yang diperoleh penerima menjadi ketinggian yang terikat pada acuan vertikal yang dipilih. Elipsoid adalah permukaan untuk penentuan posisi; geoid membantu menghubungkan posisi tersebut dengan ketinggian di atas permukaan laut yang biasa dilihat orang pada peta.

Datum membuat ketinggian yang telah dikonversi konsisten dengan acuan yang digunakan pada peta atau survei. Datum bukan sekadar label yang ditempelkan pada hasil pembacaan satelit: juru ukur memerlukan sistem acuan yang terdefinisi dan model yang menghubungkan posisi penerima dengannya. Itulah sebabnya koordinat GPS saja tidak otomatis menjadi ketinggian akhir sebuah gunung. Penerima menentukan posisi antena; model geoid dan datum vertikal mengubah posisi itu menjadi ketinggian yang dilaporkan.

Citra satelit dan model medan yang diturunkan dari radar dapat membantu memetakan punggung gunung dan mengenali calon titik tertinggi, terutama di tempat yang sulit dijangkau dari darat. Namun, citra radar tidak begitu saja menunjukkan ketinggian puncak di atas permukaan laut. Model medan memerlukan acuan vertikal, dan permukaan yang dipetakan mungkin menggambarkan salju, vegetasi, atau batuan secara berbeda dibandingkan penerima yang ditempatkan langsung di titik yang diukur. Untuk puncak seperti K2, menemukan titik tertinggi dan menentukan permukaannya merupakan bagian dari pengukuran, bukan sesuatu yang bisa dipastikan oleh sebuah gambar saja.

Mengapa ketinggian gunung yang dilaporkan bisa berubah?

Angka baru dapat muncul karena penentuan posisi yang lebih baik, model geoid yang lebih akurat, atau pemilihan titik puncak yang lebih presisi. Salju dan es juga dapat mengubah permukaan yang diukur oleh juru ukur. Penjelasan tersebut menggambarkan pembaruan pengukuran; bukan berarti gunung itu sendiri tiba-tiba berubah ketinggian. Laporan yang baik menyebutkan titik dan permukaan yang diukur, serta acuan yang digunakan untuk menentukan ketinggiannya.

Gunung Everest tercatat berada 8.85 km (5.5 mi) di atas permukaan laut. Ketinggian yang sudah dikenal itu, seperti angka untuk K2 dan Kilimanjaro, adalah ketinggian puncak yang dikaitkan dengan acuan permukaan laut. Survei yang berbeda dapat menyempurnakan posisi atau cara acuan tersebut diterapkan tanpa mengubah bentuk fisik gunung.

Pembaruan ketinggian Denali oleh U.S. Geological Survey (dibuka di tab baru) memperjelas peran salju di puncak. Pengamatan GPS dilakukan di puncak yang tertutup salju, dan tim juga menggunakan radar untuk mengukur kedalaman salju sehingga permukaan salju dapat dibedakan dari batuan di bawahnya. USGS melaporkan ketinggian Denali sebesar 20,310 feet, menggantikan angka sebelumnya, 20,320 feet, atau berkurang 10 feet.