Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы геодезии и топографии.pdf
Скачиваний:
59
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
10.62 Mб
Скачать

- 7 -

картами бЪIЛа nокрыта лишь Евроnейская часть государства и очень

малая часть Сибири.

ГромадНая работа по съемкам была произведена топоrрафо-rео­

дезической службой страНЬI, начиная с 30-х Годов. К 50-м годам на-

ша страна была полностью покрыта топографическими картами масшта­

ба 1:100 000, а к настоящему времени картами масштабо'В 1:25 000 и

частично 1: 1О 000.

ГЕОДЕЗИЯ

Г л а в а 1. РАЗМЕРЫ И ФОРМА ЗЕМЛИ

1.ЭВОЛЮUИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ФИГУРЕ

ИРАЗМЕРАХ ЗЕМЛИ

Представления о мироздании, о фигуре, размерах и положении

Земли в Космосе, существовавшие в разные времена, были весьма

различными, порой просто фантастичными, как, наnример, в средние

века. Однако мысль о шарообразности Земли высказывалась не один

раз разными учеными.

Впервые идея о шарообразности Земли была высказана, вероят­

но, халдейскими жрецами в VI в. до н.э. С таким же уrвержцением

выступал грек Фалалей. Ту же мысль высказывал Арнетотель в IV в. до н.э. В качестве доказательства они ссылались на то обстоя­ тельство, что шар - это самая "совершенная" из геометрических

форм. Наблюдения за уходящими за горизонт корабля.чи также натал­ кивали на мысль о том, что Земля круглая.

Попытки измерить Землю, вероятно, делзлись в древние времена

не один раз. Однако nервое исторически достоверное измерение Зем­

ли проделал грек Эратоефен Bf пrв. ДО н.э. Он заметил, что в

двух египетских городах, расположенных на Ниле, в одно и тоже

время солнце стоит в Сиенfе (нынешнем Асуане) почти в зените,

тогда как в Александрии светит nод углом. Зная расстояние между

городами S и измерив с помощью пюмона, закрепленного. в полусфе-

- 8 -

рической чаше, угол Z (зенитное расстояние), Эратоефен вычислил радиус Земли R (рис.l), п'Jскольку, R = (l80u S)/(!f~), Z=~.

t'олнцв

Рис.l. Определение радиуса Земли Эратоефеном.

Поскмьку расстояние между городами в то время измерялось в

стадиях, мы не моЖем сейчас сказать, насколько точен был резуш)-

тат измерений Эратосфена. Стадием греки называли расстояние, ко­

торое проходил человек спокойным шагом от момеmа появления краи

солнца над rоризонтом до момента nоявления всего его диска, что

составляет примерно 158-185 м. Современные расчеты, выnолненные

при этих приблизительных значениях дали результат R•63ll-6320 км,

его следует nризнать вполне .Удовлетворительным, nоскольку сейчас

мы 11ринимаем радиус Земли равным 6371

В средние века в развитии всей науки, в том числе и геоде-

зии, наступил провал. Церковь и инквизиция правильное nредставле­

ние о мироздании объявили ересью. Иtrrepec к к гео-дезии вновь воз­ ник в эпоху Возрождения. Известные круrосветиые nуrешествия в nе­

риод Великих rеоrрафических открытий подтвердили опытным nyreм,

что Земля - шар.

 

И.Нъютон в опубликованных

·в 1687 r.

"Математических началах натуралЬf{ой философии" уrверждалtчто

из-за вращения вокруг своей оси Земля должна быть сплюснугой у

полюсов и представлить cof )Й сфероид или эллипсоид вращения, т.е.

фигуру, кот\}l)ая получается, если вращать эллипс вокруг малой оси.

Эrа иде11 требовала подтверждения . Для этоrо французские ученые

орrанизовuи две эксnедиции, одну в Перу поближе к экватору, дру­

гую в Лапландию - на север Финляндии. Экспедиции должны были

произвести измерения длин дуr меридианов, один I'РадУс которых,

если Земля действительно сплк)Снуrа у полюсов, должен быть несди­

наков на севере и на юге.

- 9 -

Длн измерr:ш;.я длин дуг мериди11нов в XVI! в. голландец Снел­

лнус предложи_.тJ метод триангуляции. Он заключается в том, что

расстояние между точками А и В опvеделялось косвенно из вычисле­

iШЯ рядов треугольников, в которых измерялись углы, а на концах

ряда определялись длины базисных сторон Ь tрис.2).

Нерваначально проделанные по тршшrуляцион-·

ным измерениям расчеты показали вместо сплюсну­

тости Земли у полюсов вытянугость. Но поел;.:- об­ r-Iаружения ошибки результат определений подтвер­ дил сфероидальность Земли.

Градусные измерения неодно!{ратно nроизводн­

ли:::ь и другими странами. В России они впервые

были проведены в лервой Iюловине XIX в. и охва­

тывали территорию от Ледовитого океана до Дуная.

Работа выnолнялась под руководством астрономов и

геодезистов Теинера и Струве. Результатом было

вычисление nараметров эллипсоида для территории

России -эллипсоида Струве. В 1743 г., работая в Лапландии, франuузский ученый Клеро открыл за··

висимость nериода колебания маятника от конкрет­

ной территории, т.е. связь ускорения силы тя­

жести с широтой места и, следовательно, сжатием

Земли.

Так возник rравиметрически.й метод изучения Рис. 2. Трианrуляцин. фигуры Земли, который практически стал

исrюльзоваться значительно позднее. Лаплас

предложил свой вариант: определять фигуру Земли по колебаниям орбиты Луны. Эта идея была осуществлена лишь nосле запуска

геодезических спутников Земли и наблюдениям ИСЗ по трассе полета.

2. СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗЗРЕНИЯ НА ФОРМУ ЗЕМЛИ

Физическая или топографическая поверхность Земли образует

физическую или действительную форму Земли с ее неровностями,

рельефом, которые изображаются на картах. Но для геодезических

- 10 -

построений они создают неудобство, поскольку такая поверхность

сложно оnисывается математически, не апnроксимируется nростыми

геометрическими формами.

В 1873 г. физик Листинг nредложил использовать для описания формы Земли понятие "геоид" (от греческих слов "ге" - земля и ''ейдос" -вид). Таким образом получилось, что форма Земли "земле­ подобна". Несмотря на странность такого термина, он подчеркивает ·индивидуальность Земли и поэтому, вероятно распространился среди

геодезистов.

Под геоидом понимается уровенная поверхность морей и океанов

(без приливов-отливов, сгонов и нагонов), продолженная под мате­

риками. Во всех точках уровенной поверхности геоида отвесная ли-

ния перпендикулярна касательной к данной точке. Геоид - всюду вы­ пуклая поверхность. Очевидно, что форма геоида связана с распре­ делением масс в теле Земли,· вращением ее вокруг оси, взаимо­ действия сил тяжести и центробежных сил. Поэтому фигура геоида

оказалась достаточно сложной и, как позднее установили, принциnи­

ально неопределимой. В связи с этим выдающийся отечественный уче­

ный М.С.Молоденский предложил перейти к nоверхности uквазигеоида" (якобы rеоида ), которая однозначно определяется по наземным из­ мерениям и совnадает с rеоидом на морях и океанах и очень близко

подходит к нему на суше.

Для научного и практическоrо использования выбрана простая

математическая аппроксимация фигуры Земли - земной эллипсоид, или эллипсоид вращенШI, размеры которого подбираются при условии наи­

лучшеrо соответствия фиrуре квазиrеоида для Земли в целом или от­

дельных ее частей. Эллиnсоид, наилучшим образом подходящий для

территории отдельной страны или нескольких стран, называется "ре­

ференц-эллипсоидом".

В 1940 r. отечественные ученые Ф.Н.Красовский и А.А.Изотов

завершили вычи~'Iение размеров референц-эллипсоида .дJ1'Я геодези­

ческих построений и картографирования территории бывшего СССР. В

1946 r. он был в~ден для всеобщего использования.

Параметры эJUiипсоида Красовского таковы: большая полуось

(радиус экватора) • 6 378 245 м, полярное сжатие 1:298,3. Как видно, Земля оч~нь мало отличается от шара с радиусом б 371 км.

Таким образом, форма Земли как планеты может быть представ-