Раздел I общие сведения

1 Введение в высшую геодезию

1.1 Предмет и задачи высшей геодезии

Геодезию (землеразделение – греч.) принято делить на собственно геодезию (топография, инженерная геодезия, фотограмметрия, землеустроительство, маркшейдерское дело и др.) и высшую геодезию (теория фигуры Земли, гравиметрия, сфероидическая геодезия, основные геодезические работы, обработка геодезических сетей).

Предметом изучения геодезии являются небольшие участки земной поверхности, которые без ущерба для точности измерений и последующих вычислений можно считать плоскими, а отвесные линии – параллельными между собой.

Предметом изучения высшей геодезии является вся или значительная часть земной поверхности с учетом сферичности Земли, непараллельности отвесных линий, гравитационное поле Земли. Высшая геодезия – наука, занимающаяся изучением фигуры и размеров Земли, методами точных измерений и способами их обработки с целью определения взаимного положения точек на земной поверхности.

В настоящее время высшая геодезия включает в себя три основных раздела:

1. теоретическую геодезию – разработка теоретических основ и методов решения научных проблем геодезии;

2. сфероидическую геодезию – решение геодезических задач на поверхности эллипсоида и создание обобщенной математической модели фигуры Земли;

3. основные геодезические работы – методы и теории построения государственных геодезических сетей и высокоточных геодезических измерений на местности, разработка высокоточных приборов и способов математической обработки результатов измерений.

Научно-технические задачи высшей геодезии:

1. определение фигуры и внешнего гравитационного поля Земли и их изменений во времени;

2. установление единой системы геодезических координат;

3. изучение деформаций земной коры (вековых и периодических вертикальных и горизонтальных движений материков и их частей, перемещения земных полюсов, изменение уровней морей и океанов);

4. геодезическое изучение фигур и гравитационных полей Луны и планет Солнечной системы;

5. создание и поддержание основных опорных астрономо-геодезической и нивелирной сетей государства;

6. разработка способов и приемов для проведения высокоточных измерений на местности;

7. разработка методов математической обработки результатов высокоточных измерений и способов решения геодезических задач на большие расстояния;

8. изучение способов отображения земной поверхности (всей или отдельных частей) на эллипсоиде или на плоскости (математическая картография).

1.2 Гравитационное поле Земли

На материальную точку на Земле действуют сила притяжения Земли F и центробежная сила Р.

Рисунок 1.1 – Схема гравитационного поля Земли

где f – постоянная всемирного тяготения;

М – масса Земли;

т – масса материальной точки;

r – расстояние от точки до центра Земли;

 – угловая скорость вращения Земли;

₀ – радиус параллели материальной точки.

Равнодействующая этих двух сил есть сила тяжести Земли. Вектор силы тяжести g равен сумме векторов:

g = F + P

Линия, по которой направлен вектор силы тяжести, называется отвесной линией в данной точке. Величина g и направление силы тяжести зависят от геоцентрического расстояния и радиуса параллели материальной точки, а также от распределения масс в теле Земли.