МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА МАРКШЕЙДЕРИИ, ГЕОДЕЗИИ И ГЕОЛОГИИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ГЕОДЕЗИИ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

СОСТАВИТЕЛЬ: СТ. ПР. ЛИМАН С. А.

АЛЧЕВСК 2006 Г.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 Виды геодезических дисциплин

Высшая геодезия решает задачи по изучению фигуры и размеров Земли и планет, а также по созданию геодезических опорных сетей. При подробном изучении методов решения задач высшей геодезии из нее выделяются в отдельные дисциплины геодезическая астрономия, геодезическая гравиметрия и космическая геодезия. Геодезическая астрономия занимается вопросами определения исходных данных для опорных геодезических сетей на основе наблюдения небесных светил. Геодезическая гравиметрия занимается изучением фигуры Земли путем измерения с помощью специальных приборов силы тяжести в отдельных точках земной поверхности. Космическая (спутниковая) геодезия изучает геометрические соотношения между точками земной поверхности с помощью искусственных спутников Земли.

Геодезия или топография изучает вопросы, связанные со съемками сравнительно небольших участков земной поверхности и их детальным изображением в виде планов и карт.

Картография изучает методы и процессы создания изображений значительных территорий земной поверхности в виде карт различного назначения, технологию их производства и размножения.

Фототопография занимается разработкой методов создания планов и карт по фотоснимкам и аэрофотоснимкам местности.

Морская геодезия разрабатывает методы специальных измерений, связанных с картографированием и изучением природных ресурсов дна морей и океанов.

Прикладная геодезия занимается изучением методов геодезических работ, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, монтаже оборудования. Прикладная геодезия широко использует методы геодезии, а в отдельных случаях – и свои приемы и средства.

1.2 Процессы производства геодезических работ

Геодезические работы подразделяются на полевые и камеральные. Полевые работы – это процесс измерений, а камеральные – вычислительные работы и графические построения.

Измерительный процесс состоит из угловых и линейных измерений на местности, определения превышений, для чего применяются геодезические приборы - теодолиты, нивелиры, дальномеры, ленты, рулетки, рейки и т.д. Результаты измерений заносят в журналы, часто одновременно ведут схематические чертежи – абрисы.

Вычислительный процесс – математическая обработка, для чего применяют ЭВМ, микрокалькуляторы, таблицы и т.п.

Графический процесс заключается в составлении на основе результатов измерений и вычислений чертежей, планов - в соответствии с условными обозначениями и хорошего качества.

1.3 Единицы измерений, применяемые в геодезии

При производстве геодезических измерений применяют меры: длины, площади, массы, температуры, давления, угловые меры и т.д.

Линейные измерения в СНГ производятся в метрической мере, за единицу длины принят метр. Длина метра была определена из результатов градусных измерений французскими учеными Мишеню и Деламбром и в 1799 г. принята условно как 1:40 000 000 Парижского меридиана. На этом основании был изготовлен эталонный платино-иридиевый жезл соответствующей длины «архивный метр», но он оказался на 0,21 мм короче задуманного, поэтому его длина является эталоном при температуре, равной 0⁰С.

В 1875-1889 г.г. из платино-иридиевого сплава был изготовлен 31 жезл, из которых Россия получила 2 (№ 11 и № 28). № 28 хранится во ВНИМИ метрологии им. В.И.Менделеева в Ленинграде и является эталоном в нашей СНГ. С 1960 г. утвержден новый стандарт - равен 1650763,73 длины волны оранжевой линии спектра излучения атома изотопа криптона-86 в вакууме.

Для точного определения мерных приборов 3-метровые жезлы из инвара (64 % железа и 36 % никеля), длины которых определены государственным эталоном (№ 28). 1 м = 100 см = 1000 мм. 1/1000 мм = 1 микрону (мкм). Единица угловой величины – 1⁰ = 1/90 прямого угла. 360⁰ – окружность. 1⁰ = 60′; 1′ = 60″.

ℓ = 2nR– содержит 2n радиан, поэтому 1 радиан равен ρ = 57,3⁰ = 3438′ = ρ = 206265″.

Единицей S = 1 м². 10 000 м² = 1 га. 1 000 000 м² = 100 га = 1 км².

2 Форма и размеры земли

Представление о форме Земли в целом можно получить, если вообразить, что вся планета ограничена поверхностью Мирового океана в спокойном состоянии, непрерывно продолженной под материками. Такая замкнутая поверхность, в каждой своей точке перпендикулярная к отвесной линии, называется уровенной поверхностью.

Уровенных поверхностей, огибающих Землю, можно вообразить множество. Та из них, которая совпадает со средним уровнем вод морей и океанов в спокойном состоянии, образует фигуру, которая в геодезии принята за общую фигуру Земли, называемую геоидом. Фигура геоида определяется направлением отвесных линий, положение которых зависит от распределения масс в земной коре. Вследствие невозможности определения истинного распределения масс внутри Земли поверхность геоида нельзя представить каким либо конечным математическим уравнением. Поэтому возникла необходимость замены поверхности геоида математически правильной и как можно ближе подходящей к ней поверхностью.

Путем точных геодезических, астрономических и гравиметрических измерений установлено, что по форме поверхность геоида наиболее близко подходит к математической поверхности эллипсоида вращения. Размеры земного эллипсоида характеризуются длинами его полуосей а (большая полуось) и b (малая полуось) и полярным сжатием:

Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения, называются меридианами и представляют собой эллипсы (рис. 2.1). Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, перпендикулярными к оси вращения, называются параллелями и являются окружностями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида, называется экватором.

Изучение фигуры Земли сводится в первую очередь к определению размеров полуосей и сжатия эллипсоида, наилучшим образом подходящего к геоиду и правильно ориентированного в теле Земли. Такой эллипсоид называется референц-эллипсоидом.

Размеры земного эллипсоида неоднократно определялись учеными разных стран. До 1946 г. в СССР пользовались эллипсоидом Бесселя (а=6377397 м, b=6356079 м, =1:299,2). Однако эллипсоид Бесселя на территории СССР (особенно в восточных его районах) значительно отходит от поверхности геоида. В 1940 г. советскими учеными были получены размеры эллипсоида, наиболее подходящие для территории СССР (а=6378245 м, b=6356863 м, =1:298,3). Эллипсоид указанных размеров с 1946 г. принят для геодезических работ в СССР и назван эллипсоидом Красовского по фамилии руководителя работ. Эллипсоид Красовского используется и на территории Украины в настоящее время. Размеры эллипсоида Красовского, полученные из обработки геодезических, астрономических и гравиметрических материалов градусных измерений СССР, Западной Европы и США, являются наиболее обоснованными как по объему использованных материалов, так и по строгости их обработки.

Рисунок 2.1 – Земной эллипсоид.

В настоящее время изучение физической поверхности Земли производится путем определения положения точек местности относительно расположенной некоторым образом поверхности (поверхности относимости), за которую принимается поверхность референц-эллипсоида Красовского.