24) Предмет Топография.

Топография – наука, изучающая небольшие участки поверхности Земли и их отображение на плоскости (на топографической карте). Предмет топографии – поверхность Земли.

В задачу топографии входят:

1. Измерение длин линий, углов на поверхности земли, под землёй, над землёй.

2. Вычислительная обработка результатов измерений.

3. Графическое построение и оформление карт, планов.

4. Использование результатов измерений, графических построений при решении задач промышленности, сельского хозяйства, строительства, научных исследований.

Связь топографии с другими науками:

1. Геоморфология. Геоморфология – наука о рельефе. Топографическая карта показывает рельеф.

2. Ландшафтоведение. Топография помогает в понимании границ ландшафта.

3. Математика. Методы топографии опираются на математический аппарат.

4. Физика. При проведении топографических съемок используются приборы, основанные на некоторых оптических свойствах.

5. Фотограмметрия. Фотограмметрия занимается измерением по фотоснимкам. На основе снимков обновляются топографические карты.

6. Астрономия. Астрономия помогает в ориентировании.

7. Геодезия — наука о методах и технике производства измерений на земной поверхности, выполняемых с целью изучения фигуры Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей, а также решения различных прикладных задач.

8. География. География – система естественных и общественных наук, изучающая природные компоненты, а также производственные и природно-территориальные комплексы. Один из разделов географии – картография. Топография может рассматриваться и как самостоятельный раздел картографии, изучающий проблемы картографирования территорий. А основной продукт топографии – топографическая карта.

25) Форма и размеры Земли.

Поверхность Земли общей площадью 510 млн. км² разделяется на Мировой океан (71 %) и сушу (29 %). Средняя глубина Мирового океа­на — около 3800 м; средняя высота суши над средним уровнем воды в океанах — около 875 м.

Уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем воды океанов в спокойном состоянии, образует фигуру, называемую геоидом. В России за основную принята уровенная поверхность, проходящая через ноль Кронштадского футштока. Термин «геоид» был введен в 1873 г. немецким физиком И.Б. Листингом. Фигура геоида, принятая в геодезии за общую фигуру Земли, определяется направлением отвесных линий, положение кото­рых зависит от распределения масс в земной коре. Поверхность геоида нельзя представить каким-либо конечным ма­тематическим уравнением из-за невозможности нахождения истинно­го распределения масс внутри Земли. Поверхность геоида достаточно сложная и неопределенная. Поэтому М.С.Молоденский предложил перейти к понятию «квазигеоид» (якобы геоид), которая однозначно определяется по наземным измерениям и совпадает с геоидом на морях и океанах и очень близко подходит к нему на суше.

В первом приближении уровенную поверхность Земли заменяют сферой определенного радиуса. Путем точных геодезических, астрономических и гравиметрических измерений установлено, что по форме поверхность геоида наиболее близко подходит к математической поверхности эллипсоида вращения (рис. 1). Данная поверхность, образованная вращением эллипса (PEP_tEj) вокруг его малой оси (PPjj, называется поверхностью земного эллипсои­да, или сфероида. Размеры земного эллипсоида характеризуются дли­нами его полуосей а (большая полуось), b (малая полуось) и полярным сжатием а — {а—Ъ)1 а.

Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения (PPj), называются меридианами и представляют собой эллипсы.

Линии сечения поверхности сфероида плоскостями, перпендикулярными к оси вра­щения, называются параллелями, являют­ся окружностями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида, называется экватором.

Основной задачей изучения фигуры Земли является определение размеров полу­осей и сжатия эллипсоида, наилучшим обра­зом подходящего к геоиду и правильно ориен­тированного в теле Земли. Такой эллипсоид называется референц-эллипсоидом.

В 1940 г. советскими учеными под руководством проф. Ф.Н. Красовского и А.А. Изотова были получены параметры эллипсоида, наибо­лее подходящие для территории нашей страны (а = 6 378 245 м (большая полуось), 6 = 6 356 863 м(малая полуось), а = 1:298,3(сжатие)). Эллипсоид указанных размеров с 1946 г. постановлением правительства принят для геодезических работ в быв­шем СССР и назван эллипсоидом Красовского, Размеры эллипсоида Красовского, полученные из обработки геодезических, гравиметриче­ских и астрономических измерений на территориях бывшего СССР, Западной Европы и США, являются наиболее обоснованными как по объему использованных материалов, так и по строгости их обработки. Размеры эллипсоида Красовского довольно близки к размерам об­щего земного эллипсоида, а их сжатия практически совпадают.

Параметры Земли 1990 года (ПЗ-90) — государственная геоцентрическая система координат, использующаяся в целях геодезического обеспечения орбитальных полётов и решения навигационных задач (в частности, для обеспечения работы глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС).

В настоящее время начинает внедряться уточнённая версия — ПЗ-90.02, представляющая собой систему «взаимосогласованных геодезических параметров, включающих фундаментальные геодезические постоянные, параметры общеземного эллипсоида, параметры гравитационного поля Земли, общеземную систему координат и параметры её связи с другими системами координат по состоянию на 1 января 2002 года»[1].

За отсчетную поверхность в ПЗ-90.02 принят земной эллипсоид со следующими основными геометрическими характеристиками: большая полуось равна 6 378 136 м; коэффициент сжатия эллипсоида составляет 1/298,25784; центр эллипсоида совмещён с началом геоцентрической системы координат.

WGS84 (англ. World Geodetic System 1984) — трёхмерная система координат для позиционирования на Земле. В отличие от локальных систем, является единой системой для всей планеты. Предшественниками WGS84 были системы WGS 72, WGS 64 и WGS 60.

WGS 84 определяет координаты относительно центра масс Земли, погрешность составляет менее 2 см. За основу взят сфероид с большим радиусом — 6 378 137 м (экваториальный) и меньшим — 6 356 752,314245 м (полярный), 1 / 298.257223563.

Из-за неравномерного распределения масс внутри Земли геоид не имеет правильной геометрической формы и его поверхность не может быть выражена математически, поэтому для практических расчетов ее заменяют более простыми геометрическими моделями. Из них ближе всего к геоиду подходит сфероид или эллипсоид вращения, получаемый вращением эллипса вокруг его малой оси.

Задача определения фигуры и размеров Земли заключается в математическом описании небесного тела Земли и установлении разницы между математической моделью и истинным телом Земли (отступлений). Математическая модель Земли, наиболее удачная, была предложена в 1946 г. проф. Красовским.

Географическая система координат объединяет под общим названи­ем две системы: астрономическую и геодезическую. В астрономической системе координаты точек определяются относительно направлений отвесных линий в точках земной поверхности, а в геодезической — относительно нормалей к референц-эллипсоиду. Астрономические координаты могут быть измерены техническими средствами и методами геодезической астрономии. Геодезические координаты точек получают путем вычислений по формулам сфероидической геодезии соответствен­но параметрам принятого референц-эллипсоида и его ориентировки в теле Земли. Эти системы связаны между собой через уклонение отвес­ных линий — угол U между направлениями нормали к поверхности эл­липсоида и отвесной линии в данной точке (рис. 4, а).

Величины уклонений отвесных линий зависят от неравномерностей распределения масс в теле Земли и составляют в среднем 3 — 4", достигая в отдельных районах десятков секунд. Поэтому координаты одних и тех же точек в двух рассматриваемых системах могут различаться до 100 м, а в аномальных районах (как правило, в горных районах) — значительно больше. Это необходимо учитывать при использовании географических координат точек, определенных из астрономических наблюдений.