Геодезия

1.Предмет, разделы и задачи геодезии.

Геодезия- это наука об определение положении объектов на земной поверхности о размерах, формах и гравитационном поле Земли и других планет. Основной задачей геодезии является создание системы координат и построение опорных геодезических сетей позволяющих определить место положении точек на земной поверхности. Геодезия- это наука об измерении разрабатывающие способы измерение размеров, расстояний углов с помощью различных приборов. Геодезию делят на 3 раздела: -высшая геодезия, изучает фигуру Земли внешнее гравитационное поле, точное определение координат точек. Изучает большие участки поверхности земли. - геодезия(топография) изучает небольшие участки поверхности земли принимаемые за плоскость. Разрабатывает методы съемки, методы создание планов и карт конструирует приборы. - прикладная геодезия, разрабатывает методику геодезических измерений для различных отраслей народного хозяйства. Прикладные отрасли геодезии. Используется в картографии, навигации, землепользование, проектирование, строительстве, эксплуатации инженерных сооружений. Задачи геодезии: -научные задачи, изучение фигуры земли, гравитационного поля. - практическое создание сети геодезических пунктов. - обслуживание других наук о земле. Геодезические работы ведутся на 3-х уровнях: - плановая съемка на местности, т.е, определение положения точек на земной поверхности относительно местных опорных пунктов для создания топограф. Карт, которые используют при строительстве и т.д. - проведение съемок в масштабе всей страны при этом площадь и форма поверхности определяется по отношению глобальной опорной сетью с учетом кривизны земной поверхности. - создание опорной сети для других видов геодезических работ.

2. Формы и размеры Земли. Для обозначение формы Земли используют термин «фигуры Земли». Различают 2 вида поверхности Земли: 1.физический 2. Математический

1.Физический- не ровная. Она состоит из подводной и надводной частей. Sпов.=510 млн.км2 71%- океаны 29%- суша средняя глубина мирового океана 3800м.,max. глубина- 11022м. средняя высота суши 800м над уровнем моря,max высота- 8848м. 2.Математическая. Если провести поверхность, которая совпадает со среднем уровнем мирового океана в спокойном состоянии, то получим основную уровенную поверхность Земли. В каждой точке этой поверхности она должна быть перпендикулярна направлению силы тяжести. На любую материальную точку А на физической поверхности Земли оказывают влияние 2 силы: сила притяжения и центробежная сила. Если через точку А построить замкнутую поверхность, которая в каждой своей точке будет перпендикулярна отвесной линии, то ее можно принять в качестве математической, такая поверхность называется уровенной или горизонтальной. Недостаток поверхности через любую точку можно провести свою уровенную поверхность следовательно их бесконечное количество. Поэтому появилась понятие общей фигуры Земли или поверхность геоида. Геоид- это выпуклая замкнутая поверхность совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярна к направлению силы тяжести в любой точки.(картинка). Из-за неравномерного распределения масс внутри Земли геоид не имеет правильной геометрической формы, поэтому его заменяют приближенными математическими моделями: 1.земной сфероид 2.земной шар 3.горизонтальная плоскость Земной сфероид или эллипсоид получается превращением эллипса вокруг его малой оси. Малая ось совпадает с осью вращения Земли, а центр эллипсоида с центром Земли. Размеры эллипсоида подбирают при условии наибольшего совпадения с поверхность геоида. Размеры эллипсоида max. Совпадают с поверхностью геоида в отдельных частях земли называют рефереснц-эллибсоида. На территории России размеры референдса-эллибсоида получили в 1940 году Красовским Ф.Н. rп=6356.863;rэ=6378,245 км. Коэффициент сжатия у полюсов α=……………есть…………………(написать формулу). Постановлением советом министра СССР от 7 апреля 1946 года эллипсоид Красовского принят для России в качестве математической поверхности Земли. Для практических расчётов математической поверхности принимают шар со средним радиусом 6371,11 км.

3.Система координат и высот. Для построение модели местности в геодезии применяют метод проекции и различные системы координат. Величины определяющие положение любой точки по поверхности земли или в пространстве называют координат. Системы координат установляются начальные точки отсчета или линии, а также единицы измерения координат. Применяет 3 системы координат: - географическая(угловая система координат) - прямоугольные(линейные системы координат) - полярные(линейно-угловые системы координат) 1.Географические координаты- это условные величины определяющие положение точки на земной поверхности относительно экватора и начального меридиана. Плоскость меридиана- это плоскость проходящая через ось вращения Земли. Плоскость начального меридиана проходит через астрономическую обсерваторию в Гринвиче. Плоскость проходящая через центр Земли перпендикулярна к оси вращения называется экваториальный географические координаты определяются широтой и долготой. Долгота- это двухгранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана проходящего через данную точку. Измеряется 0-180 градусов α. Широта- это угол образованный плоскостью экватора и отвесной линии проходящий через данную точку. Широта бывает северной и южной 0-90 градусов ϕ. Географические координаты место положение точки на сфероиде. 2.Прямоугольные координаты- это линейные величины определяющие положение точки на плоскости. Метод горизонтальной проекции заключается в том, что изучаемые точки с помощью вертикальных отвесных линий проектируют на уровненную проекцию, в результате этого получают горизонтальные проекции этих точек. Для определение положения точек в плоской прямоугольной системе координат используют горизонтальную координатную плоскость xOy, образованную двумя взаимоперпедикулярными прямыми. Ось Х принимают за ось абсцисс, ось У за ось ординат, точку пересечения О за начало координат.(вставить картинку.) 3. Полярные координаты- применяются при выполнении съемочных и разбивочных геодезических работ. Состоит из полюсов О и полярной оси ОР, в качестве которой применяются прямая с известным началом и направлением.(картинка). Для определения положения точек в полярной системе используют линейно-угловые координаты, к которым будут относится угол β отчитываемый по часовой стрелке от полярной оси ОР до направления на горизонтальную проекцию точки А’; вторая координата полярная расстояние ϒ от полюса системы до проекции А’. Третьей координатой определяется положение точки в пространстве является ее высота. В геодезии применяют следующие системы высот: абсолютная и относительная. Абсолютная высота- это расстояние отсчитываемой по направлению отвесной линии от поверхности геоида до данной точки, т.к. положение геоида под материками определить сложно. В нашей стране высоты определены в нормальной системе высот. Абсолютные высоты точек в России определяются в Балтийской системе высот относительно нуля кронштадтского фульштока. Фудшток- это горизонтальная черта на медной пластине прикрепленной к устью моста через обводный канал в Кронштадте. Относительная высота- измеряется от любой другой поверхности.

4. Понятие о карте и плане. Различие между картой и планом.

План местности и географическая карта- это уменьшение изображение земной поверхности на плоскости. Отличие плана от карты:

План	Карта
1.Изображают небольшие участки местности, поэтому вычерчивают в крупных масштабных начиная от 1:5000 и крупнее(напр. 1:3000)	1.изображают значительные участки местности, поэтому вычерчивают в более меньшем масштабе чем 1:5000 (напр. 1:10000, 1: 25000)
2. не учитывают крутизну Земли, считают, что участки являются плоскостью, следовательно, нет искажений	2. учитывается кривизна Земли, изображаются ……. Искажение
3. нет градусной сетки	3. есть градусная сетка
4. направлением на север считается направлением вверх; на юг-вниз; восток- вправо; запад- влево.	4. направление север, юг- определяют по меридианам, а направление запад, восток- по параллелям.

Меридиан- это линия пересечения поверхности сфероида плоскостями проходящими через ось вращения Земли. Параллели- это линии пересечения плоскости сфероида плоскостями перпендикулярными оси вращения.

5.Картографические проекции и их свойства. Основные виды картографических проекций.

Карт. проекция- это математически определенный способ отображения поверхности эллипсоида на плоскости. При проектировании должны выполняться след. условия: 1.изображение должно быть непрерывным 2. Каждой точке земной поверхности на карте должна соответствовать только одна точка. Для выполнения этих требований в листах разрывов выполняют растяжения изображения в местах перекрытий- сжатий, следовательно при переходе от поверхности эллипсоида к плоскости могут нарушаться. К геометрическим областям фигур относятся: площадь фигуры, форма, углы между сторонами, длины линий. Поэтому при изображении могут возникать 4 вида искажений: площади, форм, углов, длин. Для различных целей создают проекции, которые сводят к min определенный вид искажений. Таким образом проекции делятся: -равноугольные -равновеликие- сохраняют площадь -произвольные. Один из видов произвольной проекции является равнопромежуточная- сохр. Длины из одной точки в несколько или во всех направлениях. Точки и линии на карте в которых нет искажений изображений называют точками и линиями нулевых искажений. Проектирование поверхности земли осуществляет на вспомогательную геометрическую поверхность. В зависимости используемых вспомогательных проекции поверхности бывают: 1.азимутальная 2.цилидрическая 3.коническая Вспомогательные поверхности могут быть касательными или секущими, поэтому проекции различают по способу ориентирования геометрический поверхностей. 1.Нормальные- поверхности проектирования касается земного шара в точке полюса или ось вращения земли. В нормальной проекции сетка меридиан и параллелей имеет определенный вид. В нормальной конической проекции меридианы- прямые линии, параллели- дуги концентрич. Окружностей. В нормальной цилиндрической проекции меридианы и параллели взаимно перпендикулярные линии. В нормальной азимутальной проекции меридианы- прямые линии пересекающиеся в одной точке, параллели- окружность с центром в точке пересечения меридианов. 2.поперечные- плоскость проектирования касается экватора в какой-либо точке или ось цилиндра(конуса) совпадает с плоскостью экватора. 3.косые- плоскость проектирования касается земного шара в любой заданной точке. Азимутальные проекции удобно применять для полярных районов. Цилиндрические для экваториальных районов. Конические для умеренных широт.

6.Равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера.

При проектировании сферической поверхности на плоскость появляются искажения, чтобы свести искажения к минимуму применяется равноугольная картографическая проекция Гаусса-Крюгера. Характеристика проекции Гаусса-Крюгера: математическая поверхность Земли проектируется на плоскость по зонам. Протяжённость каждой зоны 6 градусов по долготе, зоны делятся друг от друга меридианами, счет зон ведется от Гринвичского меридиана на восток. Всего 60 зон. Через каждую зону по- середине проходит осевой меридиан, по нему поверхность цилиндра касается поверхности земного эллипсоида. Каждая зона проектируется самостоятельно. В пределах каждой зоны используют самостоятельную плоскую прямоугольную систему координат. Ось Х соответствует осевому меридиану зоны, ось У- экватору. Положение точки определяется координатами Х и У. Х- это расстояние от экватора, У- от осевого меридиана до точки. Четверть прямоугольной системы координат имеет знаки «+»(на север и на восток), и «-» (юг и запад). Территория России располагается в 29 зонах от 3-ий до 32, т.к. территория России расположена в северном полушарии, то все значения Х положительные. Чтобы избежать отрицательного значения У, начало отсчета ординат сдвигают на запад на 500 км. Такие координаты называют приведенными, т.к. координаты в каждой зоне могут совпадать в значении координат, У ввели номер зоны. Например: Х=6650457м У=4307128м 500000-307128=192872(расстояние от осевого меридиана) Для удобства пользования плоскими координатами. Каждую зону покрывают сеткой квадратов. Сторона квадрата 1 км., поэтому сетка называется километровой. Она изображается на топографических картах. Такая зональная система координат принята в качестве государственной, обеспечивает возможность построения прямоугольных координат и позволят получить изображение больших участков земной поверхности почти без искажений.