Бурению горизонтальных скважин

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

более широкое распространение на картах в качестве опорного и в 1884 году конференция по меридианам, проходящая в Вашингтоне, постановила "меридиан,

проходящий через центр измерительного инструмента Гринвичской обсерватории считать начальным меридианом долготы", установив, что "долгота должна отсчитываться от этого меридиана в двух направлениях по 180 градусов, причем,

восточная долгота должна быть положительной (с плюсом), а западная -

отрицательной (с минусом)".

Рис. 3.1 Рис. 3.2

При проецировании меридианов на карту, центральный меридиан представляет собой прямую линию и часто принимается за начальную точку или нулевую долготу. Это делается только лишь для облегчения вычислений. После завершения работы над картой, этот меридиан маркируется в соответствии с Гринвичским. В этой главе расчеты проделаны таким образом, что долгота Гринвича может применяться прямо.

Понятие долготы и широты ввели греческие и египетские ученые в далекие времена. Большой вклад в развитие этих понятий сделал греческий астроном Гиппарх (2 век до н. э.). Клавдий Птолемей в дальнейшем формализовал их.

Вследствие того, что любая точка наносится на карту в соответствии со своей долготой и широтой, была разработана прямоугольная сетка для нужд топографистов. Этим способом каждая точка может быть нанесена при помощи

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

определенного расстояния от двух взаимно перпендикулярных осей на плоской карте.

Эллипсоид

Эллипсоидом называется тело, получаемое вращением эллипса вокруг одной из своих осей. В частности, сжатый сфероид является эллипсоидом, получаемый вращением эллипса вокруг своей меньшей оси. Сжатый сфероид -

принципиальная форма в моделировании поверхности Земли.

Земля не является точным эллипсоидом и отклонения от этой формы постоянно развиваются. Для картографирования, однако, эта проблема может быть решена соответствующим подбором констант эллипсоида и незначительные изменения формы Земли в процессе эволюции могут быть учтены при составлении карт различных районов Земли.

Существует более дюжины принципиальных эллипсоидов, применяемых в одной или нескольких странах. Эта разница в размерах получается не только из-за различной точности геодезических измерений, но и из - за того, что кривизна Земной поверхности - не однородна из - за неравномерности гравитационного поля. До недавнего времени параметры эллипсоидов подбирались для моделирования формы Земного шара в каком-нибудь конкретном районе страны или отдельного континента.

Полярная ось модельного эллипсоида для такого конкретного района обычно не совпадала с действительной осью Земли. Те же самые трудности были и с двумя экваториальными плоскостями. Расстояние между их центрами обычно было порядка нескольких сот метров. Только спутниковую систему измерения координат, такую как, например WGS72, можно считать геоцентрической.

Эллипсоиды более поздних моделей Земли дают более полное представление о ее форме, чем эллипсоиды с параметрами вычисленными на основе измерений на поверхности, но обычно они не являются "лучшим приближением" для конкретного района.

Геодезические параметры

Геодезические параметры являются определяющими в моделировании поверхности Земли. Обычно они состоят из параметров эллипсоида, определяют

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ориентацию этого эллипсоида относительно земной поверхности, определяют единицу измерения длины, официальное название местности на той поверхности,

где они будут применяться. Поверхность эллипсоида вместе с "начальной точкой"

отсчета образуют совокупность геометрических параметров, близко совпадающих с реальной кривизной данной местности и определяют гладкую математическую поверхность, расположенную на среднем уровне моря. "Начальная точка"

определяется широтой, долготой и высотой над поверхностью эллипсоида.

Выбрав эти параметры, можно выполнять измерения на земной поверхности,

будучи "привязанным" к поверхности воображаемого эллипсоида. Долгота и широта всех контрольных точек в данном районе затем вычисляется в соответствии с поверхностью принятого эллипсоида и "начальной точкой". В

уравнениях, проецирующих этот участок на крупномасштабную карту,

необходимо использовать те же самые параметры эллипсоида, что и при выполнении геодезических измерений; в противном случае результат проецирования не будет совпадать с реальной картиной местности.

Североамериканская система единиц измерения (NAD27) - наиболее часто применяемая в геодезии на территории США, Канады и Мексики. В Европе наиболее часто применяется система (ЕD50),которая, в частности, используется при разработке месторождений в Северном море. Геодезическая система единиц измерения является частью науки и политики.

Проецирование на карту.

Проецирование на карту - система математических уравнений,

устанавливающих взаимно однозначное соответствие между местоположением точек на сферической поверхности, определяемых параметрами долгота/широта и местоположением точек, которые могут быть нанесены на плоскую карту с некоторыми контролируемыми погрешностями и известной точностью.

Наиболее знакомый метод месторасположения является метод прямоугольных координат X, Y. Девяносто девять процентов скважин на поверхности Земли было расположено посредством применения этого метода в той или иной форме. Картографические проекции определяются в специфических величинах длины. Они обычно определяются коэффициентами, которые

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

меняются в зависимости от месторасположения на поверхности Земли. Для проецирования на карту, геодезические параметры должны выбираться в зависимости от того, какой район отображается.

Система UTM

В большинстве проекций линии долготы и широты - кривые. Квадранты,

образованные пересечением этих линий (обычно называемыми параллелями и меридианами) имеют различный размер и форму, что существенно усложняет определение расположения точек и измерение по направлениям.

В системе UTM мир делится на 60 равных зон (каждая шириной в 6°) между

84° северной и 80° южной широтами. Для полярных районов применяются другие, специальные, проекции, (см. рис. 3-2). Каждая зона имеет свое начало при пересечении своего собственного центрального меридиана с экватором и отображает собой квадрат. Таким образом, на плоской карте, внешние границы зоны - кривые, т.к. они следуют линиям меридиан на круглом глобусе. Каждая такая зона пронумерована, начиная с зоны 1 на 180 меридиане. Площади к востоку и западу от Гринвичского меридиана занимают зоны 30 и 31.

Любая точка на земле может быть идентифицирована номером своей зоны,

расстоянием в метрах от экватора ("северное удаление") и расстоянием от опорной линии Север-Юг ("восточное удаление"). Иногда зоны делятся на секторы, представляющие собой интервалы в 8° широты, начиная с зоны С при

80° С.Ш. и кончая зоной Х при 72° Ю.Ш. Буквы I и О - пропускаются. Чтобы определить местонахождение точки на глобусе, нет необходимости пользоваться этим методом.

Чтобы избежать употребления отрицательных величин при обозначении удаления к востоку, центральному меридиану каждой зоны, независимо от ее удаления к востоку, присваивается величина 500,000м. Ширина каждой зоны на экваторе приблизительно равна 600,000 м, сужаясь по мере приближения к полярным областям. В зависимости от этого, ширина зон меняется в пределах

200,000 - 800,000.

Для точек, удаленных к северу от экватора, величина смещения на север измеряется на прямую в метрах, начиная от 0 на экваторе и возрастая по мере

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 3.4

Картографическая проекция Ламберта

История. Именно Ламбертова конформная коническая проекция (рис. 3-4)

была первой новой проекцией, представленной Генрихом Иоганном Ламбертом в

1772 г. в той же самой публикации, что и преобразование Меркатора, упомянутое выше. В некоторых атласах, в частности английских, это преобразование называют "конической ортоморфной" проекцией.

Основным вкладом Ламберта является нахождение взаимно однозначного отображения плоской фигуры на сферическую поверхность. В этой модели,

меридианы - равноудаленные радиусы, а параллели дуги концентрических окружностей. По мере роста широты, расстояние между параллелями увеличивается. Прямые линии между точками апроксимируются на карте дугами больших окружностей.

Любые две параллели можно принять в качестве стандартных или опорных.

В координатной системе США (SPCS) для тех штатов, где применяется проекция Ламберта, выбор стандартных параллелей - равнозначен эффекту уменьшения масштаба центральной параллели на величину, которую невозможно выразить в простой и точной форме, тогда как в картах, где применяется преобразование Меркатора, просто уменьшается масштаб на определенную величину.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В США коническая конформная проекция Ламберта принята в качестве официальной в тех штатах, которые находятся в самом широком поясе восток-

запад. Систему Меркатора применяют для остальных штатов. Одна или несколько зон вовлечены в эту систему в каждом штате. В дополнение, проекция Ламберта применяется на Алеутских островах на Аляске, в Лонг Айленде, в Нью-Йорке и северной Каролине, хотя на остальной территории этих штатов применяется проекция Меркатора.

Узаконенные координатные системы.

Термин "Узаконенная координатная система" используется в данном изложении для официально принятой системы, включающей в себя все вышеприведенные концепции в качестве рабочей при установке геополитических образований таких как страна, штат, континент и т.п. "Узаконенная координатная система" установлена законами как на уровне федерального правительства, так и,

очень часто, на уровне штатов. Государственная координатная система США

(SPCS) или Национальная система Объединенного Королевства являются типичными, примерами. В государственной координатной системе США от 1927г

(NAD27) приняты геодезические величины, (длина измеряется в футах), и три различные картографические проекции, каждая из которых должна применяться в зависимости от расположения точки в конкретном районе США и эта система применима ко всем 50 штатам, островам, принадлежащим США и протекторатам.

Общие сведения о государственных геодезических сетях

Геодезическая сеть состоит из точек, закреплённых на земной поверхности,

положение которых определено в единой системе координат.

Геодезическая сеть в нашей стране строится на основе принципа перехода

"от общего к частному". Сначала на территории государства создаётся редкая сеть пунктов, координаты которых известны с большой точностью.

Затем эта редкая сеть геодезических пунктов сгущается, расстояния между пунктами уменьшаются, точность положения пунктов более густой сети понижается. Такой принцип построения геодезической сети России позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

густоты, которая необходима для производства инженерных работ и топографических съёмок в данном районе.

При создании геодезической сети на местности производят геодезические измерения - измерения горизонтальных и вертикальных улов, расстояний,

превышений, причём все геодезический измерения производят с контролем их правильности. Результаты геодезических измерений подвергаются математической обработке и позволяют определить плановое или высотное положение пунктов геодезических сетей.

По своему назначению и точности геодезические сети подразделяются на государственную геодезическую сеть, сети сгущения и съёмочные сети.

Методы создания геодезических сетей

Плановое положение пунктов геодезической сети определяется методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами.

Геодезическая сеть, созданная методом триангуляции*, представляет собой сеть треугольников, в вершинах которых расположены геодезические пункты; в

этой сети измеряют все горизонтальные углы и некоторые из сторон - базисы.

Метод трилатерации** состоит в определении планового положения вершин треугольников, в которых расположены геодезические пункты,

измерением длин всех сторон треугольников и одного горизонтального угла.

В настоящее время в связи с широким использованием светодальномеров метод трилатерации получает всё более широкое применение.

Метод полигонометрии*** состоит в построении геодезической сети путём измерения расстояний и горизонтальных углов между пунктами. Метод полигонометрии для развития геодезической сети широко применяется в закрытой (занесённой, застроенной) местности.

Государственная плановая геодезическая сеть

Государственная плановая геодезическая сеть служит основой для решения научных задач геодезии, для топографических съёмок, для проектирования,

строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Государственная плановая геодезическая сеть подразделяется на четыре класса. Геодезическая сеть 1 класса создаёт исходную геодезическую основу для

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

*Охват всей территории страны минимально возможным числом зон с разными способами проекции.

*Определение границ зон действия определенных проекций.

Нельзя нанести на плоскую карту, при картографировании, объекты,

находящиеся на искривленной поверхности Земли, без нарушения углов,

азимутов, расстояний и площадей. Но можно изготовить карту таким образом, что некоторые из этих четырех величин останутся неизменными, если выбрать соответствующую "картографическую проекцию". Картографическая проекция при которой углы на искривленной земной поверхности, будучи спроецированы на плоскую карту, остаются неизменными - называется "конформной" проекцией.

При разработке государственной координатной системы использовались три конформные проекции. Коническая конформная проекция Ламберта, поперечная проекция Меркатора и косая проекция Меркатора. Проекция Ламберта применялась в тех штатах, форма которых вытянута с востока на запад (напр.

Кентукки, Северная Каролина, Теннеси) или которые предпочитали "разбивку"

своей территории на несколько зон, простирающихся с запада на восток.

Поперечное проецирование Меркатора использовалось в штатах (или в зонах внутри штатов), простиравшихся с юга на север (напр. Вермонт, Индиана). Косая проекция Меркатора применялась в зоне Аляски, где предыдущие методы проецирования не давали удовлетворительных результатов.

Наземные измерения расстояний в 1930г.г. обычно делались при помощи рулетки или чем ни будь еще, с еще меньшей точностью. Точность измерений редко превышала 1/10000. Поэтому, разработчики SPCS27 пришли к выводу, что систематические погрешности масштаба, при проецировании, порядка 1/10000

будут "поглощены" точностью измерений и вычислений. Если измерения расстояний можно будет делать с точностью, превышающей 1/10000, то проблема может быть решена с помощью вычислений, в которых учитывается поправочный коэффициент масштаба. Таким образом, точность 1/10000 была принята в качестве стандартного уровня, но и там, где требовалась более высокая точность,

эта система хорошо работала при внесении корректировки.