1. Вводная часть

1.1. Задачи геодезии

Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности и их математической обработке с целью решения различных научных и практических задач.

При этом приборы и сами измерения называются геодезическими. Основными геодезическими измерениями являются: угловые (измерения горизонтальных и вертикальных углов); линейные (измерения горизонтальных и наклонных расстояний); высотные (измерение превышений между точками).

Геодезия подразделяется на высшую и собственно геодезию. Высшая геодезия

1. изучает фигуру и гравитационное поле Земли;

2. задает систему координат, связанную с выбранной моделью фигуры Земли;

3. разрабатывает теорию и методы создания сети пунктов, закрепляющих эту систему координат на поверхности Земли.

Эти задачи решаются и для других планет Солнечной системы и их спутников.

Собственно геодезия занимается разработкой методов геодезических измерений, составлением карт поверхности Земли (как суши, так и дна океанов) и других планет, а также решением множества практических инженерных задач.

Все практические задачи геодезии применительно к специ­альностям строительного профиля связаны с изысканием (выбором оптимального расположения), проектированием, стро­ительством и эксплуатацией инженерных сооружений. Раздел геодезии, решающий эти задачи, называется инженерной геодезией. Основными перспективными проблемами ее являются:

1. Совершенствование методов измерений и приборов с целью полной автоматизации геодезических работ.

2. Создание электронных карт и цифровых моделей местности.

3. Разработка и внедрение спутниковых и компьютерных технологий при инженерно-геодезических изысканиях.

1.2. Понятие о фигуре Земли

Если бы Земля была неподвижным однородным телом, она имела бы форму шара радиуса R = 6372 км. Под действием центробежной силы, вызванной вращением вокруг оси, однородная Земля окажется сплюснутой у полюсов и примет форму эллипсоида вращения (рис.1.1), характеризующегося большой полуосью а и малой полуосью b. На такой поверхности направления силы тяжести и нормали в каждой точке совпадают.

В действительности Земля неоднородна, массы внутри земной коры распределены неравномерно. В результате поверхность ее является весьма сложной. Поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью морей и океанов и мысленно продолженная под материками при условии ее перпендикулярности силе тяжести, называется геоидом.

Для математической обработки геодезических измерений поверхность геоида ввиду ее сложности непригодна. Для этих целей выбирают более простую поверхность, близкую к геоиду.

Такой поверхностью является эллипсоид вращения, соответствующих размеров и соответствующим образом расположенный в теле Земли. В нашей стране размеры эллипсоида были получены в 1940 г. под руководством выдающегося ученого Ф.Н.Красовского. Для этого эллипсоида сжатие

Заметим, что для шара сжатие α = 0 , и, следовательно, земной эллипсоид мало отличается от шара. При решении задач высшей геодезии все измерения, выполненные на земной поверхности, относят к поверхности эллипсоида с учетом его отклонений от геоида. В инженерно-геодезической практике эти поверхности можно считать совпадающими не только между собой, но и с поверхностью шара. Более того, во многих случаях практики поверхность небольших участков Земли можно принять за плоскость.