ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ГЕОДЕЗИИ И ТОПОГРАФИИ

геодезия

Наука, изучающая форму, размеры и гравитационное поле Земли, а также технические средства и методы измерений на местности.

Геодезия зародилась в странах Древнего Востока и в Египте, где задолго до н. э. были известны методы измерения земельных участков и проектирования крупных инженерных и архитектурных сооружений – плотин, храмов, пирамид. В античной Греции, напр., использовали методы определения размеров Земли. Расцвет геодезии в Европе связан с применением магнитного компаса, изобретением в кон. 16 в. инструментов со зрительными трубами. В России научные геодезические работы начались в 17–18 вв. и были связаны с освоением новых территорий, строительством промышленных и горнодобывающих предприятий, развитием мореплавания и военного дела. Особенно быстро съёмочные работы стали развиваться в cep. 19 в. в связи с деятельностью Корпуса военных топографов и проведением межевания земель на огромных пространствах европейской части страны. Немалая заслуга в научном обосновании геодезических работ принадлежит знаменитому русскому астроному и геодезисту, основателю и первому директору Пулковской обсерватории В. Я. Струве.

Геодезическая съёмка местности с помощью кипрегеля и мензулы

В сер. 20 в. исследования по определению фигуры и размеров Земли выполнили Ф. Н. Красовский и А. А. Изотов, вычислившие уточнённые параметры земного эллипсоида, который официально принят в нашей стране с 1942 г. и назван эллипсоидом Красовского. На тер. всей страны развита геодезическая сеть и выполнены сплошные топографические съёмки. Единый блок топографических карт масштаба 1: 25 000, охватывающих пространства России, самый крупный в мире. Всемирно известны изобретатели геодезических приборов – Ф. В. Дробышев, М. Д. Коншин, М. М. Русинов и др.

Современная геодезия тесно связана с астрономией, математикой, геофизикой, картографией и прочими науками о Земле и других планетах, а также с космонавтикой и аэрокосмическим зондированием. Осн. разделы: высшая геодезия (изучает форму и гравитационное поле Земли, методы создания геодезических сетей ), космическая, или спутниковая, геодезия (использование искусственных спутников Земли для решения научных и прикладных задач ), инженерная геодезия (геодезические измерения при проектировании и строительстве инженерных сооружений ), топография (топографические съёмки и картографирование ), маркшейдерская съёмка (подземные геодезические съёмки при горных разработках, в шахтах ).

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ГЕОДЕЗИИ И ТОПОГРАФИИ

Геодезия (от греч.— землеразделение) — одна из наук о Земле. В настоящее время содержание геодезии понимается значительно шире, и геодезия трактуется как наука, изучающая фигуру и размеры Зем­ли, разрабатывающая методы создания координатных систем для детального изучения земной поверхности и проведения на ней различных измерений. Объектом изучения геодезии является пространство в его предметном выражении, т.е. пространство, которое окружает людей, и прежде всего — это географическая оболочка Земли.

Современная геодезия выступает как самостоятельная наука, включающая практику и методы исследования.

Научные задачи геодезии заключаются, во-первых, в изучении фигуры и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, а также их изменений во времени и, во-вторых, в разработке способов, приемов и средств геодезических измерений на земной поверхности.

Практические задачи геодезии (геодезического производства) состоят в создании сети геодезических пунктов, т. е. закрепленных на местности точек, плановые координаты и высоты которых определены геодезическими измерениями. Их создание и развитие предшествуют топографическим съемкам и картографировании территории, и необходимы для решения различных научно-исследовательских и инженерно-технических задач. Кроме того, геодезия связана с навигацией, где решается задача определения положения, курса и скорости движения судов, самолетов.

Задачи геодезического метода состоят в «обслуживании» других наук о Земле: географии, геологии, геофизики и т.д. Эти задачи включают определение пространственного положения отдельных объектов, их перемещения, а также развития природных процессов, например движения ледников, течения рек, уровня вод, роста оврагов, вертикального и горизонтального перемещения земной коры и т. п.

Геодезия подразделяется на:

1.Высшую геодезию – изучающую форму и размеры Земли.

2.Топографию – науку, изучающую земную поверхность с целью создания топографических карт.

3.Картографию – науку о различных методах составления карт.

4.Морскую геодезию – разрабатывающую методы измерений дна морей и океанов.

5.Прикладную или инженерная геодезию – занимающаяся методами геодезических работ применительно к строительству дорог, зданий, мостов и т. д..

6.Космическую геодезию – в задачу которой входит определение координат и составление карт.

Высшая геодезия изучает по­верхность Земли в целом, а топография — по частям в деталях. Так как без знания целого не может быть верного пред­ставления о частях его, и наоборот, то цели обеих наук в конечном результате сходятся.

Космическая геодезия изучает фигуру и размеры Земли с по­мощью искусственных спутников, космических ракет, кораблей и станций. С разработкой методов получения информации о земной поверхности по космическим сним­кам стала развиваться космическая топография.

. Топография и геодезия тесно связаны с картографией наукой об отображении и исследовании явлений приро­ды и общества (их размещения, свойств, взаимосвязей и изменений во времени) посредством картографических изображений. К таким изображениям относятся и топо­графические карты. Картография разрабатывает общие вопросы изображения реальной действительности на картах.

Наш курс называется «Основы геодезии и топографии». Но мы с Вами будем, в основном, изучать низшую геодезию или топографию.

Топография является прикладной математической наукой. Термин «топография» впервые был введен знаменитым греческим географом и астрономом Птолемеем примерно во II в. н.э. Слово «топография» образовано из двух греческих слов «топос» — местность и «графо» — пишу.

Изучение земной поверхности производится путём измерений отдельных, сравнительно небольших её частей, каждая из которых не превышает определённых размеров. Результаты измерений отдельной такой части земной поверхности соответствующим образом обрабаты­ваются и затем графически оформляются, обычно путём получения её уменьшенного изображения .

Топография — раздел картографии, тесно примыкающий к геодезии. В топографии карты и планы достаточно крупных масштабов составляют на основании натурных съемок местности. Топографическая карта представляет собой умень­шенное обобщенное изображение местности, показываю­щее ее элементы с помощью системы условных знаков. Она создается по определенным математическим зако­нам, сводящим к минимуму искажения, неизбежно воз­никающие при изображении земной поверхности на плоскости, и обеспечивающим максимальную ее точность по сравнению с картами других типов.

Читайте также:  Скиф журнал научных публикаций

Отличительные особенности топографической карты обусловливают следующее стандартное определение: то­пографическая карта — это подробная карта местности, позволяющая определять как плановое, так и высотное положение точек.

. Тесные связи у топографии и геодезии с географией, геологией, почвоведением и другими отраслями науки, данные которых способствуют более глубокому понима­нию свойств физической поверхности Земли, правильно­му изображению их на картах..

Методы решения научных и практических задач ге­одезии и топографии основываются на законах матема­тики и физики. При помощи математики устанавливает­ся зависимость между результатами измерений на мест­ности и величинами, необходимыми для создания карт, обосновывается и контролируется точность проводимых работ. Сведения из физики, особенно таких ее разделов, как оптика, радиофизика, электроника, необходимы при разработке новейших геодезических приборов и инстру­ментов.

Значение топографии и геодезии для науки и практи­ки трудно переоценить. Топографические карты позволя­ют изучать поверхность Земли с точки зрения условий для жизнедеятельности человека, степени освоения кон­кретных территорий и возможностей дальнейшего раз­вития этого процесса. Топографические карты являются основой для отображения результатов научных иссле­дований и практической деятельности в географии, гео­логии и других науках о Земле. Они нужны при развед­ке и эксплуатации природных богатств, при планировании и размещении производительных сил страны, проектиро­вании инженерных сооружений, при разработке и осу­ществлении стратегических, тактических, военно-инженер­ных и многих других задач. Геодезические измерения широко используются при изысканиях, проектировании и строительстве заводов и фабрик, гидротехнических и мелиоративных сооружений, атомных станций, дорожной сети и др. Объем топографических и геодезических ра­бот с каждым годом растет в связи с осуществлением государственных планов развития нашего народного хо­зяйства.

Источник

Геодезия — что это, предмет её изучения, задачи и структура

Геодезия — это наука о земле, о способах её измерений. Геодезия как практическая отрасль деятельности человека сформировалась и находила применение еще с древних времен. Приходившие со временем умения и навыки переходили в опыт и устойчивые знания. Но эти знания складывались не системно, были не структурированы и, если можно так сказать, до теоретическими. Начиная с Древней Греции, на основе общего начального знания возникает абстрактное и теоретическое мышления, которые предопределяют появление первых научных дисциплин. Среди них одной из первых считается наука геометрия, возникшая на базе знаний об измерении земли. Ее, естественно, можно назвать прародительницей будущей науки геодезия, которая за многие годы видоизменяла свое определение.

Возникновение математической науки позволило методами наблюдений и математических абстракций выдвигать новые понятия, выводить из них аксиомы, на основе которых путем логического мышления обосновывались другие новые положения и понятия. Таким образом, начинался зарождаться будущий математический аппарат для обеспечения всех вычислительных процессов в геодезии.

Дословно геодезия имеет свое происхождение из Древней Греции и состоит из двух частей. Первая часть «geo» означает «земля», вторая — «dаеzio» имеет такое значение, как «разделять». В результате получаем дословный перевод «землеразделение».

Интересные факты и этапы развития геодезии

Первым человеком, предположившим шарообразную форму нашей планеты, был древнегреческий математик и философ Пифагор (570 – 490 годы до нашей эры). Его идея о вращении Земли вокруг оси в течение суточного периода, а за год вокруг Солнца, получила научное подтверждение польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543). Его учение о гелиоцентрической системе стала своего рода началом первой научной революции.

Выдающимся событием следует считать деятельность персидского астронома, математика, геодезиста и философа Аль-Бируни (973-1048годы). В области геодезии он производил расчеты по определению радиуса Земли. Удивительные результаты вычислений Аль-Бируни получил при определении длины дуги меридиана угловой величиной в один градус на 32 параллели северной широты значением в 110,278км. При современных измерениях были получены линейные значения дуги в 110,895км.

Эти яркие события по определению формы и размеров Земли, измерениям на ее поверхности характерны по своему предмету исследований учеными в первый период развития геодезии.

Началом второго этапа в эволюционировании геодезической науки считаются времена морских путешествий и географических открытий: четырех экспедиций в Америку Христофора Колумба (1492-1504), трех мореплаваний в Индию Васко да Гама (1497-1524), кругосветки Фернана Магеллана (1519-1522).

В это период происходят важнейшие изобретения в геодезии:

  • зрительной трубы итальянца Галилея (1609 год);
  • метода триангуляции нидерландца Снелиусса (1614 год);
  • первое применение сетки нитей в приборах французом Пикаром;
  • выход в свет научного труда англичанина Ньютона, в котором теоретически обосновывается полюсное сжатие и определяется его величина.

Третий период характерен разрешением многих геодезических задач:

  • нахождением размеров эллипсоида Земли;
  • определением геоида; различными методами наименьших квадратов;
  • возникновением новых геодезических приборов, новых направлений наук геофизики, гравиметрии.
  • определения фигуры физической поверхности Земного шара.

В современный период значительным продвижением в геодезической отрасли являются использование спутниковых технологий, появление глобальных навигационных систем позиционирования, новых физических методов измерений, геоинформационных и компьютерных систем.

Что изучает геодезия

Современная геодезия представляет собой многогранную отрасль, которые складываются в результате научных и учебно-методических отношений, производственных и технологических процессов между частными лицами и юридическими субъектами, государственными учреждениями и различными организациями, занимающимися вопросами, связанными с деятельностью по изучению, использованию земной поверхности Земли в различных направлениях и обязательному геодезическому контролю.

Предметом изучения геодезической науки служит:

    , с периодическими определениями их размеров;
  • физическая поверхность Земли с выполнением на ней измерений;
  • геодинамических процессов, происходящих в земной поверхности;
  • определение действия сил тяжести Земли в разных ее точках;
  • установление точек и систем отсчета, координат для всей территории государства и планеты, требующихся для единого пространственного положения с целью решения системных планетарных задач разностороннего характера;
  • математические методы построения геодезических сетей для формирования единства систем координат на земной поверхности;
  • физические и математические способы геодезических измерений;
  • математических методов обработки полевых измерений и теоретических уравнительных их вычислений.
Читайте также:  Вопросительный знак белого цвета примеры использования

Основные задачи геодезии

Невозможно представить себе ни одного хозяйствующего субъекта, ни одну область экономики без присутствия и участия в них практической геодезии. По правде сказать, многие из них не подозревают или не знают о такой связи. Главное, что геодезическая отрасль востребована и решает многие практические задачи:

    разного уровня тем самым формирую государственную систему координат,
  • исполнения топографических съемок для изыскательских и картографических работ;
  • составления карт и топографических планов;
  • обеспечения геодезических процессов при строительстве объектов материального производства;
  • определения геодезическими способами деформаций грунта, просадок, сдвига фундаментов и крена конструкций сооружений;
  • геодезическо-маркшейдерское обслуживание подземных и открытых горных работ в шахтах и рудниках, карьерах и полигонах;
  • исследования и разведки природных ресурсов и полезных ископаемых;
  • при ведении землеустроительных работ и кадастрового учета;
  • обеспечение космической, воздушной, наземной и морской навигаций всевозможных летательных аппаратов, кораблей и автомобильной техники.

Структура геодезии

С эволюцией человеческой деятельности в разных областях, научно-технического и технологического прогресса геодезическая наука развивалась. В ней сформировались новые направления. В ее состав входят многие научные и практические области, которые решают свои задачи. К таким относятся:

    , ранее низшая геодезия; (теоретическая);
  • прикладная (инженерная) геодезия; ; ;
  • геодезическая астрономия;
  • космическая геодезия;
  • военная топография;
  • морская геодезия;
  • маркшейдерское дело;
  • гравиметрия;
  • приборостроение геодезического оборудования; единства измерений.

Связи геодезии с науками

В настоящее время настолько широки, что можно все и не перечислить. Несомненно, первой наукой, из которой можно сказать, и произошла геодезия это геометрия. Далее перечислим все остальные общие дисциплины, с которыми геодезия находится в контактах:

  • математика (арифметика, геометрия);
  • астрономия;
  • география;
  • физика (механика, оптика);
  • геофизика;
  • геология;
  • фотография;
  • топографическое черчение;
  • информатика; ;
  • картография;
  • компьютерные системы.

Правовые отношения в геодезии

В геодезии функционируют на основе многих правовых актов федеральных законов, кодексов, концепций, постановлений, государственных и отраслевых стандартов, приказов, инструкций, положений, норм и правил.

Основополагающим из всех считается Конституция, а именно статья 71 подпункт р), где собственно сказано, что геодезия и картография находится в правовом ведении государства.

Вторыми по степени важности, после главного закона страны, считаются федеральные законы. В них поднимаются такие понятия и вопросы:

  • отношений объектов и субъектов;
  • виды геодезической деятельности;
  • функции государства в отрасли;
  • единства измерений;
  • технического регулирования;
  • географических наименований;
  • земельных отношений;
  • кадастрового учета недвижимости и земли.

Производственные отношения в геодезии регулируются техническими и нормативными документами, регулирующими различную геодезическую деятельность. Среди них следует выделить целый список:

  • ГоСты (государственные стандарты);
  • СНиПы (строительные нормы и правила);
  • ОСТы (отраслевые стандарты);
  • ВСН (ведомственные строительные нормы);
  • ГКИНП (геодезические картографические инструкции нормы и правила);
  • технические инструкции;
  • инструкции по видам геодезических работ;
  • методики измерений;
  • руководства по выполнению;
  • положения;
  • приказы;
  • инструкции по геодезическому надзору.

Как правило, во всей нормативно-технической документации устанавливаются определенные технические и организационные требования, правила и нормы их исполнения. Все такие документы должны быть утверждены и приняты к исполнению соответствующими структурами и субъектами. Предназначаются для служб и предприятий ведущих геодезическую, маркшейдерскую, землеустроительную, строительную, картографическую и иную деятельность, требования которых распространяется для их выполнения.

Источник



Тема: Общие сведения по геодезии. Предмет геодезии

_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

_______ В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.

_______ Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.

_______ Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.

_______ Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.

_______ Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

_______ Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.

_______ Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

_______ Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.

2. Предмет геодезии. Понятие о форме и размерах Земли

_______ Предметом геодезии является планета Земля . Общая площадь Земли – 510 млн. км 2 ; 71% поверхности Земли – это моря и океаны, 29% – суша. При определении положения точек земной поверхности обычно относят их к общей фигуре Земли, которую называют геоидом .

_______ Геоид – это геометрическое тело, ограниченное уровенной поверхностью.

_______ Уровенная поверхность – поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах, которые находятся в спокойном состоянии, продолженная под материками.

_______ Эти величины определяют форму и размеры Земли. В 1946 году были приняты размеры земного эллипсоида, вычисленные группой российских ученых под руководством профессора Ф.Н. Красовского . Эти размеры: а = 6378245 м и b = 6356863 м.

3. Способы изображения земной поверхности. Метод проекций в геодезии

_______ На местности точки, линии, углы и контуры расположены в силу неровностей земной поверхности на возвышениях или впадинах. Так как возвышения и впадины являются пространственными формами, изобразить их на бумаге в виде плоской карты или плана достаточно непросто. Способы изображения земной поверхности на плоскости основываются на методе проекций .

Читайте также:  Статья 144 ГПК Отмена обеспечения иска

_______ При изучении действительной поверхности Земли точки местности проецируют отвесными линиями на поверхность земного эллипсоида. Так как уровенная поверхность радиусом до 20 км может быть заменена плоскостью, при относительно небольших площадях, точки местности проецируют на горизонтальную плоскость. Положение полученных проекций точек может быть определено координатами.

_______ В результате перенесения точек на плоскость длины линий заменяют их горизонтальными проекциями, называемыми горизонтальными проложениями ; пространственные углы заменяются плоскими, и вся фигура заменяется проекцией на горизонтальную плоскость (рис. 2).

4. Системы координат, принятые в геодезии

_______ В геодезии применяются следующие системы координат:
• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.

_______ С помощью географических координат, то есть широт ( φ ) и долгот ( λ ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.

_______ Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.

_______ Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.

4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ При геодезических работах на больших территориях применяется зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера (рис. 4). Для этого земной шар делится меридианами на шестиградусные или трехградусные зоны (рис. 3). Счет зон ведется к востоку от Гринвичского меридиана. Каждая зона проецируется на плоскость таким образом, чтобы средний меридиан зоны был изображен прямой линией. Средний меридиан зоны называется осевым меридианом .

_______ Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.

_______ Чтобы не иметь отрицательных ординат, ординату осевого меридиана принимают равной 500 км . Перед ординатой точки указывается номер зоны, в которой точка расположена.

Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ Зная географические координаты точки земной поверхности, можно вычислить зональные прямоугольные координаты, и, наоборот.

4.3. Полярная система координат

_______ В полярной системе координат используются полярные углы и расстояния. Подробнее эта система будет рассмотрена в последующих лекциях.

5. Системы высот, принятые в геодезии

_______ Для полного определения положения точек земной поверхности необходимо знать высоты точек над принятой уровенной поверхностью. Высоты точек, которые определяются относительно поверхности эллипсоида (по отвесной линии), называются абсолютными высотами .

_______ Абсолютная высота – длина перпендикуляра, опущенного из точки на уровенную поверхность, принятую за начало отсчета (поверхность эллипсоида).

_______ За начало счета абсолютных высот принимается нуль Кронштадтского футштока (средний уровень воды в Балтийском море). Такая система высот называется Балтийской .

_______ Уровень Балтийского моря установленный по данным многолетних наблюдений и отмеченный награвированной чертой на металлической пластине, вмурованной в гранитный устой одного из мостов через обводной канал в Кронштадте, является началом счета высот уже третий век. Если счет высот ведется от другой уровенной поверхности, такая высота называется относительной высотой .

_______ Числовые значения абсолютных высот точек земной поверхности называют отметками . Разность абсолютных высот двух любых точек называют превышением ( h ).
_______ В строительстве для отдельных зданий счет высот ведется от чистого пола первого этажа.

6. Ориентирование линий

_______ Ориентировать линию – значит определить ее направление относительно исходного меридиана.

_______ В качестве исходного направления служит меридиан начальной точки линии, или осевой меридиан зоны. Для ориентирования линий служат углы, называемые азимутами, дирекционными углами и румбами .

_______ Азимутом — горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до направления данной линии.

_______ Азимуты изменяются от 0º до 360º.

_______ Азимутом называется истинным , если он отсчитывается от истинного меридиана, и магнитным , если отсчитывается от магнитного меридиана. Направление истинного меридиана в данной точке определяется из астрономических наблюдений, а направление магнитного меридиана – при помощи магнитной стрелки.

_______ Азимут одной и той же линии в разных ее точках различен. Меридианы разных точек не параллельны между собой, так как они сходятся в точках полюсов. Отсюда азимут линии в разных ее точках имеет разное значение. Угол между направлениями двух меридианов называется сближением меридианов и обозначается γ.

_______ Для определения положения магнитного меридиана в геодезии применяют буссоль . Буссоль применяется в комплекте геодезических приборов (теодолитов, тахеометров и т.д.)

_______ Для перехода от магнитного азимута к истинному надо знать величину и название склонения магнитной стрелки δ. Склонение магнитной стрелки указывается в зарамочном оформлении листа топографической карты.

_______ В зональной системе координат Гаусса-Крюгера за исходное направление принимается осевой меридиан зоны, поэтому для ориентирования используют дирекционные углы .

_______ Дирекционным углом называется горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной по часовой стрелке до направления данной линии. Обозначается буквой α.

_______ Дирекционные углы бывают прямыми и обратными (рис.10).

_______ Обратный дирекционный угол вычисляется по формуле:

_______ Румбом называется острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления осевого меридиана (северного или южного) до данной линии (r).
Румб всегда сопровождается названием четверти, в которой расположена линия (рис. 11).

7. Съемки

_______ Для составления планов и карт необходимо на местности производить геодезические измерения. Комплекс таких измерений называется съемкой.

В зависимости от приборов и методов работы съемка бывает теодолитной , тахеометрической , фототопографической и т.д.
Геодезические измерения, выполняемые на местности, называют полевыми работами . Обработка результатов измерений, вычислений и графические работы по составлению карт и планов называют камеральной обработкой полевых измерений.

Источник