- •Предисловие
- •Введение
- •ГЕОДЕЗИЯ
- •Глава 1. РАЗМЕРЫ И ФОРМА ЗЕМЛИ
- •2. СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗЗРЕНИЯ НА ФОРМУ ЗЕМЛИ
- •Глава 2. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
- •1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ
- •7. ПОЛЯРНЫЕ КООРДИНАТЫ
- •Глава 3. ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ
- •1. ОРИЕНТИРНЫЕ УГЛЫ НАПРАВЛЕНИЙ
- •Глава 4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ
- •1. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ
- •2. ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ
- •3. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЧИСЛА
- •Глава 5. ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ЛИНИЙ
- •1. МЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
- •2.2. Поверки теодолита
- •3. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ
- •1. ПРОКЛАДКА ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА
- •3. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗАСЕЧКИ
- •4. НОВЕЙШИЕ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
- •Глава 8. НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •1. ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
- •2. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •3. ТИПЫ И УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВ
- •4. ПОВЕРКИ НИВЕЛИРОВ
- •5. ПРОИЗВОДСТВО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ
- •6 ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ
- •7. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НИВЕЛИРОВАНИЯ
- •Глава 9. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ
- •1. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПЛАНОВЫЕ СЕТИ
- •ТОПОГРАФИЯ
- •Глава 1. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ
- •1. РАЗНОВИДНОСТИ КАРТ
- •2. МАСШТАБЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •4. СОДЕРЖАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •Глава 2. СЪЕМКА МЕСТНОСТИ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЪЕМКЕ
- •2. МЕНЗУЛА И КИПРЕГЕЛЬ. ИХ УСТРОЙСТВО И ПОВЕРКИ
- •Глава 3. ДРУГИЕ ВИДЫ ГРАФИЧЕСКИХ СЪЕМОК
- •1. ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •2. БУССОЛЬНАЯ СЪЕМКА
- •2.2. Порядок работы в поле
- •3. ГЛАЗОМЕРНАЯ СЪЕМКА
- •1. ФОТОТЕОДОЛИТНАЯ СЪЕМКА
- •2. АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •3. КОМБИНИРОВАННАЯ АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •4. СТЕРЕОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
- •Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
- •1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ КАРТ
- •Оглавление
- 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" уrверждалt• что
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-