Геодезія 2

шікової геодезії, її не можна застосувати всередині споруд, в лісових регіонах, важко застосовувати між висотними забудовами. Тому класична геодезія не втрачає свого значення. Окрім того, в недалекому майбутньому слід чекати поєднання методів наземної та супутникової геодезії. Такі посилання в одному приладі уже існують. Про це буде йти мова в підручнику.

Геодезія - наукова дисципліна, тісно пов'язана з роботою на місцевості. Навчити студента "оволодіти місцевістю" одне з найважливіших завдань, яке має бути розв'язане під час викладання геодезії. Кінцевим продуктом геодезичних виробничих підприємств є плани та карги. Тому геодезист, перш за все, повинен уміти створювати карти та плани, які, на рівні з писемністю, несуть людству надзвичайно широку й важливу інформацію, необхідну для розв'язання різноманітних практичних і наукових задач.

Цей підручник не має на меті замінити практикум з геодезії. Однак у ньому, одночасно з описом теоретичних питань, відведено багато місця практичним основам геодезії.

Студенти геодезичних спеціальностей на II курсі уже мають достатні знання з влшої математики та вивчають математичну обробку геодезичних вимірів, що дозволяє викладати геодезію на II курсі на солідній математичній основі. Саме тому багато питань в підручнику викладено значно ширше, ніж цього вимагає навчальна програма.

В той же час автори намагалися доступно описувати прилади та методи виконання вимірювання, пояснювати складні, проміжні математичні перетворення під час виведення формул, щоб полегшити студентам освоєння курсу.

Проте деякі розділи підручника, вивчення яких передбачено на старших курсах як спецдисциплін, для уникнення дублювання та забезпечення міжпредметних зв'язків викладені тільки в об'ємі, достатньому для розуміння суті справи. Звичайно, це полегшує студентам навчання на старших курсах.

Автори будуть вдячні читачам за пропозиції та зауваження, спрямовані на покращення підручника.

верхня геоїда строго не збігається зі вказаною рівиевою поверхнею. За деяки ми оцінками, такі відхилення можуть сягати 1 м. Ця обставина заставила роз різняти поверхню геоїда і гак звану топографічну поверхню океанів та морів.

Зауважимо ще, що геодезія може бути розділена не на дві, а на де кілька наукових дисциплін:

1.Вища геодезія;

2.Топографія;

3.Аерофотогеодезія і фотограмметрія;

4.Прикладна (інженерна) геодезія;

5.Геодезична гравіметрія;

6.Геодезична астрономія;

7.Космічна геодезія;

8.Картографія;

9.Геодезичне приладобудування;

10.Економіка й організація геодезичних робіт.

Геодезія опирається, перш за все, на математичні дисципліни. Крім того, для вивчення геодезії важливо знати фізику, особливо оптику і фізику атмосфери, геофізику, геоморфологію. Геодезія тісно пов'язана з астрономією. Геодезія необхідна геології, геофізиці, приладознавству, геоботаніці, інженерним наукам. Будівництво залізниць, шосе, каналів, метро вимагають знання геодезії. Геодезія дуже потрібна військовій та морській справі.

Історичний аспект розвитку геодезії й уявлень людства про форму й розміри Землі подано в топографії. Тут ми тільки вкажемо, що в розвитку

різних сторін падають на Землю, а їй, виходить, падати немає куди. Великий грецький учений Ариаотель (384-322 р.р. до н.е.) довів кулеподібність Землі за формою тіні на диску Місяця під час місячних затемнень. Є відомості, що ще до Аристотеля були спроби визначити розміри земної кулі. Так, халдейські вчені визначили довжину кола Землі у 24000 миль, обраховуючи милю, яка була рівною 4000 кроків верблюда. Яким чином було зроблено це визначення - невідомо. Обґрунтовано розміри Землі, як кулі, було Ератосфеном (276-196 р.р. до н.е.).

З цього періоду і до кінця XVII віку - це другий етап. Землю вважали кулею. Слід зазначити, що останні століття рабовласницького суспільства, тобто період володарювання й розпаду Римської імперії, не внесли нічого суттєвого в історію розвитку геодезії. В наступних семи століттях центр наукової думки перемістився до арабів. У 829 р. арабські вчені визначили розміри Землі. Результат цього визначення виявився

пунктів, рівномірно розташованих на території країни й закріплених на місцевості спеціальними центрами, які забезпечують їх збереження та стійкість у плановому та висотному відношенні протягом тривалого часу.

До цієї ж групи задач можна віднести й задачі оборони країни, якщо мати на увазі будівництво захисних споруд. Для розв'язання цих двох груп задач використовують висоти точок, які отримані за допомогою нівелювання І, II, III та IV класів. Детальніше, про використання висотної основи під час розв'язання задач інженерно-технічного характеру студенти познайомляться під час вивчення курсу "Інженерна геодезія". Поки що зазначимо, що не знаючи висот не можливо збудувати навіть найпримітивнішу споруду, наприклад, гараж для автомобіля так, щоб його не заливали дощові потоки;

3. Наукові задачі. Як зазначалось вище, сучасна геодезія вивчає не тільки форму та розміри Землі, але і їх зміни в просторі та часі. Глобальні, регіональні та локальні зміни фігури та розмірів Землі стали об'єктом міжпредметних досліджень астрономів, геодезистів, геофізиків, сейсмологів, океанологів. Особливої уваги заслуговує вивчення локальних геодинамічних явищ на важливих промислових об'єктах. Такі дослідження вимагають побудови локальних геодинамічних полігонів (ГДП). Кінцевою метою створення ГДП є попередження катастрофічних ситуацій, аварій, сприяння надійній експлуатації промислових та енергетичних об'єктів, реалізація комплексних заходів із захисту довкілля. На ГДП, у першу чергу, виконують спостереження за вертикальними та горизонтальними рухами поверхні Землі й технологічного обладнання. До появи космічної геодезії та СРЗ-технологій, геометричне нівелювання було найточнішим методом

дослідження вертикальних рухів. І в наш час для вивчення вертикальних рухів на локальних ГДП геометричне нівелювання залишається неперевершеним за точністю. Тільки під час вивчення глобальних та регіональних геодинамічних явищ перевагу мають ОРЗ-методи. Під час розв'язання наукових задач використовують нівелірні мережі тільки І та П класів [20]. З їх допомогою вирішують наступні наукові задачі:

•визначення фігури Землі та її зовнішнього гравітаційного поля;

•визначення різниць висот морів та океанів, що омивають територію країни;

•визначення ухилів середніх рівнів поверхонь морів та океанів. Обсяг наукових задач розширюється, якщо використовують резуль-

тати повторного нівелювання. З'являється можливість:

•вивчати та прогнозувати вертикальні рухи земної кори та поверхні, а також технологічного обладнання;

•вивчати техногенні (антропогенні) процеси, тобто, вплив виробництва на довкілля, особливо під час видобутку вугілля, нафти, газу та інших корисних копалин.

Рухи земної кори є передвісниками землетрусів, тобто необхідними даними для їх прогнозування.

Результати повторного нівелювання використовують для вивчення будови земної кори, отримання даних про швидкості та напрямки рухів окремих блоків, виявлення діючих розломів у земній поверхні. Дані про вертикальні рухи земної кори та поверхні дозволяють більш цілеспрямовано виконувати пошуки корисних копалин, прогнозувати майбутнє нашої планети Землі. Результати повторного нівелювання також дозволяють підтримувати висотні державні мережі на сучасному рівні, враховувати зміни висот пунктів мережі.

Таким чином, нівелірна мережа має чимале значення в народному господарстві, у науці та обороні країни.

1.1.2. Класифікація державної нівелірної мережі

Державна нівелірна мережа України поділяється на чотири класи: мережі І, II, III та IV класів. За початковий (вихідний) рівень (нульову відмітку висот) в Україні прийнято середній (за багато років спостережень) рівень Балтійського моря, точніше - нуль Кронштадтського футштока - нуль особливої рейки на станції вимірювання рівня води.

Державні нівелірні мережі І та II класів - головна висотна основа країни. Нівелірні мережі III, IV класів згущують мережу точок із відомими висотами. Нівелювання І класу виконують із найбільш високою точністю, яку можливо досягнути завдяки сучасному рівню техніки, використовуючи найточніші прилади та методи нівелювання.

Точність нівелірних мереж II, III та IV класів поступово зменшується.

Нівелювання 1 класу виконують через кожні 25 років, а в сейсмічних районах - через кожні 15 років. Нівелювання II класу повторюють відповідно через 35 та 25 років.

Граничні значення випадкових та систематичних середніх квадратичних похибок нівелювання різних класів на один кілометр ходу та допустимі нев'язки в нівелірних полігонах або ходах (лініях) подані в

Як бачимо, особливості міської нівелірної мережі полягають у тому, шо повторне нівелювання в них виконують частіше, ніж у державних мережах, полігони та лінії (ходи) - коротші, а репери закладають значно щільніше.

1.1.4. Складання проекту нівелірної мережі

Складання проекту починають зі збору та аналізу всіх матеріалів про нівелірні роботи на даній території, виконані раніше. Відомості про ці роботи зберігають, як правило, у територіальних інспекціях Держгеонагляду, або в організаціях, що виконували ці роботи.

Проект складається із трьох основних частин: 1. Пояснювальна записка (текстова частина).

2.Карти масштабів 1:100000-1:200000 із нанесеними на них запроектованими нівелірними лініями та існуючими реперами, пунктами тріангуляції й полігонометрії, включаючи й ті, які

знаходяться від запроектованих ліній до 3 км.

3. Кошторис - грошова вартість запроектованих робіт.

Під час проектування ліній нівелювання 111 та IV класів для великомасштабного топографічного знімання в нівелірну мережу включають існуючі, а також запроектовані пункти тріангуляції та полігонометрії.

Запроектовані нівелірні лінії повинні бути надійно зв'язані з існуючими лініями: по-перше, з тими, до яких запроектовані лінії прив'язуються, а по-друге, з тими, що їх перетинають запроектовані лінії. Прив'язування ліній нівелювання ІІІ-ІУ класів до фундаментальних реперів не дозволяється.

У текстовій частині проекту вказують: коротку характеристику фізи- ко-географічних та кліматичних умов ділянок робіт; призначення проектних робіт; інформація про вихідні репери; інформація про раніше виконані нівелірні роботи та способи зв'язку їх із проектними лініями; інформація про гравіметричні роботи, якщо нівелювання Ш класу буде прокладатись в гірських районах; число запроектованих реперів за типами; технологію закладання реперів; прилади та способи нівелювання; особливі випадки нівелювання; порядок опрацювання результатів нівелювання.