kniga_9

В. М. ГРАБОВИЙ

ГЕОДЕЗІЯ

В. М. Грабовий

Геодезія

Навчальний посібник

Житомир

Ж

ДТУ

2004

УДК 528.5 (0.38)

В. М. Грабовий

Геодезія. Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ. 2004. – 455 с.

Книга є навчальним посібником з геодезії для студентів вищих навчальних закладів системи підготовки молодших спеціалістів з спеціальностей: “Геодезичні роботи та експлуатація геодезичного обладнання”, “Прикладна геодезія”, “Землевпорядкування”, “Картографія” та інших спеціальностей, які вивчають геодезію. Вона також може бути використана працівниками топографогеодезичного виробництва як практичний посібник.

Рекомендовано Головним управлінням геодезії, картографії та кадастру при Кабінеті Міністрів України як посібник для вивчення геодезії у вищих навчальних закладах I–II рівнів акредитації.

Рецензент:

доктор технічних наук, професор Чернігівського державного інституту економіки і управління

Боровий В. О.

© Грабовий В. М., 2004

РОЗДІЛ І Вступ

§ 1. Предмет геодезії

Слово “геодезія” в перекладі з грецької мови означає – землерозділення (землерозподіл).

Геодезія – наука про методи визначення фігури і розмірів Землі, зображення земної поверхні на планах і картах, точних вимірювань на місцевості, пов’язаних з розв’язанням різних наукових та практичних завдань.

Питаннями визначення фігури, розмірів і зовнішнього гравітаційного поля Землі, а також побудовою геодезичної основи для вивчення земної поверхні займається вища геодезія.

Вимірюваннями на місцевості для зображення земної поверхні, рік, доріг, населених пунктів і т. п. на планах і картах займається топографія. Вивченням космічного простору (для запуску штучних супутників Землі і космічних апаратів) займається космічна геодезія.

Геодезія застосовується в різних галузях народного господарства, а також у військовій справі.

§ 2. Наукове та практичне значення геодезії

Основні наукові завдання вищої геодезії:

Перше головне наукове завдання полягає у вивченні фігури Землі. Точне знання фігури Землі та її розміри необхідні для астрономії, геології, геофізики й інших наук, а також для вивчення космічного простору.

Друге наукове завдання вищої геодезії – вивчення деформації Землі, тобто вивчення горизонтальних і вертикальних переміщень земної кори, визначення різниць середніх рівнів морів та океанів.

Основні завдання геодезії:

Перше завдання: визначення на основі державної геодезичної мережі пунктів, так званої знімальної геодезичної основи, відносно якої безпосередньо визначають положення об’єктів на місцевості, тобто виконують зйомочні роботи.

Друге завдання: виконання зйомочних робіт, тобто визначення положення всіх об’єктів зйомки і зображення на площині – папері у відповідно зменшеному вигляді всіх контурів і рельєфу місцевості, іншими словами – створення топографічних карт.

3

Третє завдання: виконання різних вимірювальних робіт під час вишукувань з метою проектування та будівництва споруд, перенесення проектів цих споруд на натуру (інженерна геодезія).

§3. Зв’язок геодезії з іншими науками

Впершу чергу слід відзначити нерозривний зв’язок геодезії з астрономією, гравіметрією, а також геофізикою і геологією. В геодезії знайшли широке застосування: математика, фізика, радіотехніка та електроніка.

§4. Поняття про фігуру та розміри Землі

Крім загальнопізнавального значення, розміри і фігуру Землі необхідно знати і для практичної діяльності людини. Знання розмірів і форми Землі необхідні для розв’язання науково-технічних та практичних завдань геодезії і картографії.

Спочатку необхідно визначити загальний вигляд форми Землі, яка найкраще відображає Землю в цілому, а потім визначити розміри цієї форми.

Ос но в н а р і в не ва по вер х н я Зем л і Геодезичні вимірювання пов’язані з напрямком прямовисної

(вискової) лінії в тих точках, в яких вони виконувались. Це означає, що в кожній такій точці результати вимірювань можуть бути віднесені тільки до тієї рівневої поверхні, яка проходить через дану точку

(рис. 1).

Але в такому випадку результати вимірювань на пунктах якоїнебудь геодезичної мережі будуть віднесені до різних рівневих поверхонь і зімкнутих фігур в мережі не утвориться.

В зв’язку з цим виникає необхідність приведення результатів усіх геодезичних вимірювань, до певної даної, або прийняту за загальну початкову рівневу поверхню.

Із багатьох рівневих поверхонь природно і доцільно за загальну рівневу поверхню взяти ту, яка найкраще відображає фігуру Землі в цілому.

Відомо, що більше 70% поверхні Землі займають океани і моря. Виходячи з цього, фігуру Землі відображає не поверхня суші, а поверхня води. На практиці за основну рівневу поверхню беруть так званий середній рівень океану (моря), одержаний із багаторічних спостережень рівня води по футштоках на морських водомірних станціях.

4

Рис. 1. Фізична поверхня Землі

Для нашої країни основним є кронштадський футшток, за яким ведуть спостереження рівня Балтійського моря.

Нуль кронштадського футштока відповідає середньому рівню Балтійського моря, який прийнято за початок відліку висот для всіх геодезичних робіт в нашій країні.

Гео ї д Якщо основну рівневу поверхню уявно продовжити під

континентами так, щоб в будь-якій її точці прямовисна лінія була перпендикулярна до цієї поверхні, то утвориться суцільна зімкнута поверхня без складок і ребер, яка буде охоплювати всю масу Землі

(рис. 2).

Геоїдом називається геометричне тіло, поверхня якого збігається зі спокійною поверхнею океану і уявно продовжена під континентами так, щоб в кожній точці цієї поверхні прямовисна лінія була перпендикулярна до неї.

5

Рис. 2

1 – еліпсоїд; 2 – геоїд; 3 – фізична поверхня Землі; 4 – прямовисна лінія; 5 – нормаль до поверхні еліпсоїда; u1, u2 – відхилення прямовисних ліній

Зага л ьн и й зем н и й е л і п со ї д Геоїд добре відображає Землю в цілому, але не важко прийти до

висновку, що внаслідок нерівномірного розподілу мас в тілі Землі поверхня геоїда, як одна з рівневих поверхонь поля сили ваги Землі, має складний хвильовий вигляд. Розв’язувати геодезичні задачі на поверхні геоїда неможливо, тому що не відома геометрична фігура геоїда, тобто геоїд не має свого математичного рівняння. Геоїд добре відображає фігуру Землі і в цілому дуже близько підходить до еліпсоїда обертання – фігури досить простої і добре вивченої в математичному відношенні (рис. 3).

Рис. 3

6