ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
кафедра общестроительных дисциплин.
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ
ОРЕЛ-2009
Основные сведения по геодезии
Вводные сведения о дисциплине
Геодезия – наука, которая занимается изучением формы и размеров Земли или отдельных ее частей. Это изучение осуществляется посредством геодезических измерений. Такие измерения производятся на поверхности Земли, на море и в космосе. Геодезические измерения нужны для определения фигуры и размеров Земли, составления планов, карт и профилей, для решения различного рода инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
Для геодезических измерений применяют угломерные приборы и приборы для измерения расстояний.
Геодезия подразделяется на следующие дисциплины: высшую геодезию, геодезию, инженерную геодезию, фототопографию, картографию и др.
Высшая геодезия изучает фигуру, размеры и гравитационное поле Земли, обеспечивает распространение принятых систем координат и высот в пределах государства, изучает вертикальные и горизонтальные деформации земной коры, а также изучает фигуру, размеры и гравитационное поле других планет солнечной системы.
Геодезия или топография занимается изображением на планах и картах земной поверхности, а также измерением относительных высот точек земной поверхности и изображением вертикальных ее разрезов.
Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает методы проведения геодезических работ в подземных горных выработках.
Фототопография изучает методы создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.
Картография изучает методы составления, издания и использования карт, атласов.
За последние годы получили развитие новые разделы геодезии: радио- геодезия, космическая геодезия и морская геодезия.
Радиогеодезия занимается изучением радиоэлектронных методов измерения расстояний при помощи радио- и светолокаций, соответственно, приборами радиодальномером и светодальномером.
Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.
Морская геодезия занимается вопросами топографо-геодезических работ морского дна.
Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.
Для современного строительства с его масштабами, темпами, сплошными конструктивными и технологическими узлами, требующими точных привязок и стыковок, с наличием большого количества подземных коммуникаций и надземных сооружений необходимо усовершенствование существующих и создание новых методов и средств измерений в строительной геодезии. Инженерно-геодезические работы широко применяются при изысканиях, проектировании и строительстве зданий и сооружений. Современная планировка и застройка городских и сельских населенных мест, проектирование и строительство промышленных сооружений и жилых зданий, агропромышленных комплексов, ускоренное развитие трубопроводного транспорта и т. п. требуют проведения целого комплекса геодезических работ. Поэтому в подготовке инженера-строителя геодезия имеет большое значение. Современный инженер-строитель должен четко представлять себе состав и последовательность геодезических работ в строительстве, в первую очередь работ, сопровождающих процесс возведения зданий и сооружений.
Развитие современной геодезии характеризуется следующими направлениями:
совершенствование инструментальной базы на основе применения современной оптики оптики и электроники;
автоматизация полевых и камеральных работ на основе применения компьютерных технологий;
использование спутниковых технологий.
Краткая история
Геодезия – слово греческое и в переводе на русский язык означает «землеразделение».
Искусство измерять и разделять небольшие участки земли известно людям с древних времен. За 20 веков до нашей эры в Египте, Ассиро-Вавилонии, в долине рек Нила, Тигра и Ефрата проводились большие работы по орошению земель, которые немыслимы без геодезических измерений. Строительство грандиозных сооружений древности также нельзя было выполнить без знаний по геодезии.
Позже, в третьем веке до н. э., перед геодезией возникла и научная задача по определению фигуры и размеров Земли. Древнегреческий философ Аристотель высказал предположение, что Земля шарообразна и невелика по размерам, а Эратосфен вычислил размеры Земли, близкие к современным.
Путешествия Колумба, а затем Магеллана доказали, что Земля имеет шарообразную форму. Впоследствии с помощью геодезии были определены форма и размеры Земли.
Применение геодезии в России относится к XI в. В 1068 г. по приказанию князя Глеба было измерено расстояние между городами Тамань и Керчь по льду Керченского пролива.
Первой русской картой является карта Московского Государства, составленная в 1598 г.
При Петре I начаты геодезические и картографические работы общегосударственного значения.
В 1745 г. издан первый Географический атлас России.
В 1797 г. при Генеральном штабе было организовано Депо карт, которое в 1812 г. преобразовано в Военно-топографическое депо.
В 1822 г. был создан Корпус военных топографов, выполнявший геодезические, топографические и картографические работы военного общегосударственного значения.
В XIX в. начали проводиться работы по построению геодезических сетей и градусные измерения по мередиану.
В 1919 г. было образовано Высшее геодезическое управление, затем переименованное в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК).
В стране организованы научно-исследовательские и учебные институты. Создана промышленность, выпускающая геодезические приборы высокого качества.
Общие сведения
Форма и размеры Земли
Поверхность суши Земли со всеми ее неровностями называется физической или топографической поверхностью. Она имеет сложную форму и не поддается математическому выражению. Поэтому для построения карт приходится проектировать ее на иную, более простую, теоретическую (т. е. мысленную) поверхность, которая называется уровенной.
Уровенную поверхность представляют как поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материки при условии, что она в любой точке перпендикулярна отвесной линии. По сравнению с физической поверхностью ее отличает большая сглаженность.
Фигуру Земли, ограниченную уровенной поверхностью, называют геоидом (т. е. подобная Земле). Сложная форма геоида не может иметь математического выражения, но она близка эллипсоиду. Эллипсоид – поверхность, образованная вращением эллипса вокруг меньшей оси.
Рис. 2.1.1. Земной эллипсоид
Размеры земного эллипсоида (рис. 2.1.1.) определяются длинами большой и малой полуосей: а – большая полуось или радиус экватора; b – малая полуось или полуось вращения Земли.
Величина
называется сжатием земного эллипсоида.
Величины а и b
определяются посредством градусных
измерений в различных местах мередиана.
В России и ряде других стран при выполнении геодезических и картографических работ использовали эллипсоид Красовского, для которого:
а = 6378245 м; b = 6356863 м; α = 1:298,3.
Кроме того в России используются геодезические параметры Земли ПЗ-90, для которой а = 6378136 м; α = 1:298,257839303.
При решении многих задач фигуру Земли принимают за шар, объем которого равен объему эллипсоида Красовского, радиус такого шара R = 6371110 м. Для приближенных вычислений принимают R = 6371,1 км.