我們乘坐租車從羅馬開往托斯卡納，受到衛(wèi)星導航系統(tǒng)的支配。第一次危機是它表明我們在出口匝道上，但我們知道我們還在高速公路上。所以我們忽略了它。幾百米之后，它無動于衷地告訴我們，我們又回到了高速公路上。

人類的判斷挽救了這一天 但如果這是一輛自動駕駛汽車呢?問題是大多數(shù)汽車實施的民用衛(wèi)星導航系統(tǒng)有擺動空間; 它只能精確到10米左右。

幸運的是，最先進的技術升級正在進行中。令人驚訝的是，提供更準確的測繪也將取決于古代希臘出生的古代大地測量科學，因為在荷馬認為世界是平坦的觀點與畢達哥拉斯認為它是球形的觀點之間作出決定。

今天我們知道畢達哥拉斯是正確的，但我們的星球遠非一個完美的領域。它還有另一個怪癖，這對于二十一世紀對精密衛(wèi)星導航的需求來說是個不利的預測。大陸不會留下來。

大地測量學不是我經(jīng)常想到的科學，但現(xiàn)在我想起了因為我擔任總理科學獎的選拔小組，2018年的獲勝者是大地測量學的世界領導者之一，Kurt Lambeck教授。

當他開始作為一名年輕的測地科學家時，蘭貝克教授從未夢想過他所選擇的科學學科將成為自動駕駛汽車的關鍵推動者。

駕駛是一項復雜的挑戰(zhàn)，自動駕駛汽車需要一切為他們工作。他們使用視頻來幫助他們跟蹤車道，雷達和激光雷達(類似于雷達，但使用光而不是微波)來測量與其他汽車和物體的距離。

自動駕駛汽車最終會與附近的所有其他汽車交談，以確定他們的位置，速度和意圖，以及控制交通信號，臨時限速和道路維修的城市計算機。

但是在沒有月亮的夜晚，在鄉(xiāng)間小路上下雪，潮濕的環(huán)境會發(fā)生什么?由于所有的傳感器都是盲目的，因此汽車將完全依賴其衛(wèi)星導航系統(tǒng)。依靠今天的系統(tǒng)可能會看到許多自動駕駛汽車在不知不覺中駛入溝渠。

明天的衛(wèi)星導航會將那個扭動的房間縮小一百倍到10厘米，一只手的寬度。這將使汽車遠離溝渠。

為了實現(xiàn)如此驚人的定位精度，自動駕駛汽車將采用地面站來增加衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)。汽車接收器將通過結合來自美國和歐洲衛(wèi)星系統(tǒng)以及俄羅斯和新興中國衛(wèi)星系統(tǒng)的信號來提高其準確性。

這一切背后隱形的物理學是愛因斯坦的狹義相對論和原子鐘理論，使衛(wèi)星能夠準確地知道它們相對于彼此的位置和地球的質(zhì)量。但愛因斯坦的物理學和非凡的技術是不夠的。如果您想確切知道物體在地球上的位置，您需要一張完美的地圖。

GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的原始設計基于與美國海軍合作的測地科學家的建議。測地科學家對地球形狀的數(shù)學建模對于準確了解地球上的網(wǎng)格點相對于軌道衛(wèi)星的位置至關重要。

它的工作正好相反。通過觀察衛(wèi)星軌道的微小變化，測地科學家已經(jīng)能夠準確地測量地球的扁平和凸起，因為它對不斷作用于月球內(nèi)部的力量作出反應。

除了我們星球上的凹痕和凸起外，各大洲都在前進。例如，澳大利亞每年向北移動七厘米。這意味著未來衛(wèi)星導航系統(tǒng)的精確度將被浪費，除非地面地圖可以定期更新到同等的準確度。

測地科學家需要大量的工具和技能來實現(xiàn)這一目標，例如非常長的基線干涉測量法來測量地球周圍地面站的相對運動，其精度優(yōu)于每年1毫米。

從古希臘自然哲學的根源出發(fā)，向愛因斯坦的狹義相對論致敬，今天的測地科學家呼吁一種引以為傲的基礎科學傳統(tǒng)，以生成精確的地球地圖，為明天的無人駕駛汽車奠定基礎。