Предмет и задачи инженерной геодезии. Понятие о фигуре и размерах Земли

Предмет и задачи геодезии

Геодезия — одна из древнейших наук о Земле. Само название пред­мета (геодезия в переводе с греческого — «землеразделение») указывает, что геодезия как наука возникла из практических потребностей челове­чества, связанных с измерением и разделением земельных участков. Современная геодезия является многогранной наукой, решающей слож­ные научные, научно-технические и инженерные задачи путем спе­циальных измерений, выполняемых при помощи геодезических и дру­гих приборов, и последующей математической и графической обработки их результатов.

Геодезия — наука о методах и технике производства измерений на земной поверхности, выполняемых с целью изучения фигуры Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей, а также решения различных прикладных задач.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ). Форма и размеры Земли

Точное знание формы и размеров Земли необходимо во многих областях науки и техники (при запуске искусственных спутников и космических ракет, в авиации, мореплавании, радиосвязи и т. д.) и прежде всего в самой геодезии для правильного изображения земной поверхности на картах.

Поверхность Земли общей площадью 510 млн км² разделяется на Мировой океан (71 %) и сушу (29 %). Средняя глубина Мирового океа­на — около 3800 м; средняя высота суши над средним уровнем воды в океанах — около 875 м. Поэтому можно считать, что суша имеет вид небольшого по сравнению с общей поверхностью Земли и невысокого над уровнем моря по сравнению с его глубиной плоскогорья.

Представление о форме Земли в целом можно получить, если вооб­разить, что вся планета ограничена поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии, непрерывно продолженной под материками. Такая замкнутая поверхность, в каждой своей точке перпендикулярная к отвесной линии, т. е. к направлению действия силы тяжести, назы­вается уровенной поверхностью.

Уровенных поверхностей, огибающих Землю, можно вообразить множество. Уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем воды океанов в спокойном состоянии, образует фигуру, называемую геоидом. Термин «геоид» был введен в 1873 г. немецким физиком И.Б. Листингом. Фигура геоида, принятая в геодезии за общую фигуру Земли, определяется направлением отвесных линий, положение кото­рых зависит от распределения масс в земной коре.

Поверхность геоида нельзя представить каким-либо конечным ма­тематическим уравнением из-за невозможности нахождения истинно­го распределения масс внутри Земли. Поэтому возникла необходимость замены поверхности геоида математически правильной и возможно ближе подходящей к нему поверхностью. Обычно рассматривают две такие поверхности. первом приближении уровенную поверхность Земли заменяют сферой определенного радиуса.

Путем точных геодезических, астрономических и гравиметрических измерений установлено, что по форме поверхность геоида наиболее близко подходит к математической поверхности эллипсоида вращения (рис. 1). Данная поверхность, образованная вращением эллипса (PEP_}Ej) вокруг его малой оси (PPj), называется поверхностью земного эллипсои­да, или сфероида. Размеры земного эллипсоида характеризуются дли­нами его полуосей а (большая полуось), b (малая полуось) и полярным сжатием

а-{а—Ь)1 а.

Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения (PP_t), называются меридианами и представляют собой эллипсы.

Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, перпендикулярными к оси вра­щения, называются параллелями и являют­ся окружностями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида, называется экватором.

Основной задачей изучения фигуры Земли является определение размеров полу­осей и сжатия эллипсоида, наилучшим обра­зом подходящего к геоиду и правильно ориен-

тированного в теле Земли. Такой эллипсоид р₁

называется референц-эллипсоидом.

Величины а, Ъ, а могут быть определе- _{Рис { 3eMROU элли}псоид ны посредством градусных измерении, ко­торые позволяют вычислить длину дуги меридиана в Г. Зная величины таких дут в различных местах меридиана, можно установить форму и размеры Земли.

Особенности строения фигуры Земли полностью учитываются при математической обработке высокоточных геодезических измерений и создании государственных геодезических опорных сетей. Ввиду мало­сти сжатия (а «1:300) при решении многих задач за фигуру Земли с достаточной для практических целей точностью можно принимать сферу, равновеликую по объему земному эллипсоиду. Радиус такой сферы для эллипсоида Красовского R = 6371,11 км.

Date: 2015-09-19; view: 1629; Нарушение авторских прав