ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОДЕЗИИ
Геодезия – это наука об измерениях земной поверхности и ее изображений. Геодезия (в переводе с греческого означает «землеразделение») возникла в глубокой древности и связана с работами по измерению и разделению земельных участков. В современной геодезии изучаются методы и техника производства измерительных работ, в результате которых определяются фигура и размеры Земли, создаются карты, планы, математические, геометрические и стереоскопические модели местности, строятся вертикальные разрезы (профили) земной поверхности.
По условиям производства работ геодезия разделяется
на наземную геодезию,
на аэрофотогеодезию,
на космическую геодезию,
Специальные виды геодезических работ, проводимые под землей, относятся к подземной геодезии – маркшейдерские работы.
В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных и научно-технических дисциплин.
Высшая геодезия решает задачи по изучению фигуры и размеров Земли и планет, а также по созданию геодезических опорных сетей. Из нее выделяются в отдельные дисциплины геодезическая астрономия, геодезическая гравиметрия и космическая геодезия.
Геодезия, или топография, изучает вопросы, связанные со съемками сравнительно небольших участков земной поверхности и их детальным изображением в виде планов и карт.
Картография изучает методы и процессы создания изображений значительных территорий земной поверхности в виде карт различного назначения, технологию их производства и размножения.
Фототопография занимается разработкой методов создания планов и карт по фотоснимкам и аэрофотоснимкам местности.
Морская геодезия разрабатывает методы специальных измерений, связанных с картографированием и изучением природных ресурсов дна морей и океанов.
Прикладная геодезия занимается изучением методов геодезических работ, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, монтаже оборудования, а также эксплуатации природных богатств страны.
Геодезия развивается в тесной связи с другими научными дисциплинами.
Математика
Астрономия
Физика,механика, автоматика, электроника.
Географии
Формы рельефа и закономерности их изменения познаются при помощи геологии и геоморфологии.
фотографии,
топографического черчения.
Знания в области геодезии применяются:
при изысканиях, проектировании и строительстве различных сооружений,
при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых,
при планировке, озеленении и благоустройстве населенных пунктов,
земле- и лесоустройстве,
осушении и орошении земель,
при наблюдениях за деформациями сооружений и т. д.
В сельском хозяйстве геодезические работы применяются для отвода земельных участков, уточнения и изменения границ землепользовании, внутрихозяйственной организации территорий сельскохозяйственных предприятий, проведения почвенных, геоботанических и других обследований и изысканий.
В обороне страны карты используются для изучения местности, отражения на ней боевой обстановки и разработки планов проведения боевых операций, при стрельбе по невидимым целям и возведении военно-инженерных сооружений.
Понятие о форме и размерах Земли
Физическая поверхность Земли представляет собой сочетание материков и водных пространств. Материки составляют 29 % поверхности, а моря и океаны – 71 %. Земля не является правильным геометрическим телом.
В геодезии введено понятие уровенной поверхности.
Уровенной поверхностью называют выпуклую поверхность, перпендикулярную к направлению силы тяжести (отвесной линии) в каждой точке.
За теоретическую форму Земли принимают тело, ограниченное поверхность океанов в спокойном состоянии, мысленно продолженной под всеми материками. Тело, образованное этой поверхностью, называют геоидом.
Исследования формы Земли астрономо-геодезическими методами показали, что Земля сплюснута у полюсов, поэтому в качестве математической поверхности, характеризующей форму Земли, принимают поверхность эллипсоида вращения (сфероида).
Размеры эллипсоида характеризуются длинами его большой полуоси а, малой полуоси b и сжатием a, определяемым по формуле
Размеры земного эллипсоида неоднократно определялись учеными в разные годы:
Деламбром (1800 г.),
Бесселем (1841 г.),
Кларком (1880 г.),
Ждановым (1893 г.),
Хейфордом (1909 г.) и многими другими.
До 1946 г. в СССР пользовались эллипсоидом, Ф.В. Бесселя (а = 6 377 397 м, b = 6 356 079 м, а = 1:299,2).
Результаты, полученные Деламбром, имеют историческое значение. Одна десятимиллионная часть четверти парижского меридиана была принята за единицу длины равной одному метру.
В 1940 г. советскими учеными под руководством проф. Ф.Н. Красовского и А.А. Изотова были получены параметры эллипсоида, наиболее подходящие для территории нашей страны (а = 6 378 245 м, b = 6 356 863 м, а = 1:298,3). Эллипсоид указанных размеров с 1946 г. постановлением правительства принят для геодезических работ в бывшем СССР и назван эллипсоидом Красовского.
При приближенных расчетах поверхность эллипсоида принимают за поверхность шара с радиусом 6371,1 км, округляя это значение до 6400 км.
Для небольших участков земной поверхности поверхность эллипсоида принимают за плоскость.
Метод проекций
Для изображения земной поверхности переносят контуры или очертания различных предметов местности и ее рельефа на сферу или плоскость. Проектирование, главным образом, производится ортогональным методом, т.е. отвесными линиями
Расстояния Аа, Bb, Cc, Dd от точек местности до уровенной поверхности называют высотами точек.
Сферические поверхности неудобны для работы и поэтому прибегают к плоским изображениям земной поверхности. Чтобы привести сферическую поверхность вместе с изображенными объектами в плоское изображение, прибегают к специальным картографическим проекциям.
Чаще всего используется равноугольная картографическая проекция.
Если изображаемый участок поверхности невелик, то уровенную поверхность можно принять за горизонтальную плоскость.
В этой проекции искажаются только длины линий, а углы не меняются, это позволяет изображать любые фигуры физической поверхности на плоских чертежах. Проекцию линии местности на горизонтальную плоскость называют горизонтальным проложением.
Задача изучения физической поверхности распадается на:
- определение положения горизонтальных проекций точек на уровенной поверхности в определенной системе координат;
- нахождение высот точек;
- преобразование сферической уровенной поверхности в плоскую картографическую поверхность.
СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ПРИНЯТЫЕ В ГЕОДЕЗИИ
Система географических или астрономических координат
Географические координаты определяют из астрономических наблюдений. В этой системе главными являются, плоскость экватора и направление начального меридиана.
Широтой называют угол образованный отвесной линией и плоскостью экватора.
Долготой называют двугранный угол между плоскостью начального меридиана (Гринвичский) и меридиана, проходящего через данную точку местности.
Геодезические координаты
Если для начального пункта географические координаты j и l определить из астрономических наблюдений, а для всех других точек широты и долготы вычислить по результатам геодезических измерений, то широты и долготы таких точек будут называться геодезическими; их обозначают через В – широту и L – долготу.
Плоские прямоугольные координаты
В этой системе начало координат для всех точек каждой зоны выбирается в точке пересечения осевого меридиана данной зоны с экватором.
Для территории России все абсциссы положительные, чтобы не иметь дела с различными знаками ординат, ординату точек среднего осевого меридиана считают не за нуль, а за +500 км. Впереди каждой ординаты указывается еще номер зоны, в которой расположена точка. Так как размер любой зоны вдоль оси Y всегда меньше 1000 км, то в такой системе все ординаты положительны, а номер зоны занимает место, соответствующее цифрам тысяч километров. Например, запись 17 487 230 м указывает на то, что точка находится в 17-й зоне и ее ордината Y = 487 230 – 500 000 = -12 770 м.
Произвольная система прямоугольных координат
Систему составляют две взаимно перпендикулярные прямые ОХ и OY, называемые осями координат. Начало координат выбирается произвольно (система координат – условная).
Положение любой точки характеризуется отрезками ХА и YА, параллельными осям координат. Значения координат Х и Y сопровождаются знаками + и - . Оси координат разделяют плоскость чертежа на четыре части, называемые четвертями: СВ, ЮВ, СЗ, ЮЗ; знаки координат точек, лежащих в этих четвертях показаны в таблице
Полярные координаты
Если на горизонтальной плоскости через произвольно избранную точку О, называемую полюсом, проведем линию ОХ — полярную ось, положение точек на плоскости в рассматриваемой системе определяется двумя координатами: горизонтальным углом b между полярной осью и направлением на определяемую точку; горизонтальным расстоянием d от полюса до определяемой точки.
Биполярные координаты