19. Научно-технические задачи высшей геодезии.

Н-т задачи ВГ: изучение фигуры Земли, ее вн. грав. поля и их изм во врем.; разработка методов создания глобальных и национальных опорных высокоточных геод. сетей; мат. обраб. геод. сетей, простр. положение которых опред. используя назем. астр.-геод. и гравим. изм., спутниковые набл., набл. косм. лет. апп. запуск. к Луне и др. неб. объектам, лазер. локацию Луны, радиоинтерферометрические наблюдения квазаров; устан. ед. сист. коорд.; геодин. иссл. (деф. земн. коры и лит. плит, изуч. совр. движ. земн. коры в сейсмоакт. районах с целью прогн. землетр., измен. берег. линий и ур. морей и океанов, движ. полюс. и неравн. вращ. Земли). Треб. к точности повысили важн. разраб. в приборостроении и постановки высокот. изм.

Задача восст. и сгущ. пунктов астр.-геод. сети (АГС) и повыш. их точности обостр. необх. учета геодин. процессов. Встает задача закрепл. земн. сист. коорд. и грав. на долгое время с пом. возм редк. сетей астр.-геод. обсерв. расп. равном. на пов. Земли, что дел. приор. работами лаз. спутн. набл., длиннобаз. радиоинтерф., точные опред. силы тяж и ее градиентов.

Геодезия должна быть ориент. на реш. прикл. зад. в расчете на масс. потребителя и фунд. научн. задач совр. геод. Геод. обесп. должно созд. оптим. усл. для эфф. исп. соврем. спутн. методы изм., обесп. реализ. накопл. потенц. на осн. трад. иетодов геод. изм., а также огромного картог. мат., созд. в сист. коорд. 1942 г.

20. Общие сведения о фигуре Земли и ее гравитационном поле.

Фигура Земли, образованная уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана в состоянии полного покоя и равновесия и продолженная под материками, получила название геоида.

Вследствие неизвестного и неравномерного распределения масс внутри Земли поверхность геоида является весьма сложной и математически неопределенной.

Наиболее близкой к геоиду математической поверхностью является эллипсоид вращения.

Эллипсоид вращения (рис. 1) - поверхность, получающаяся от вращения эллипса вокруг малой оси, называемой полярной осью. Размеры эллипсоида определяются длинами его полуосей (а - большая полуось; b - малая полуось) и сжатием.

Различают общий земной эллипсоид, который наиболее близок к фигуре Земли в целом, и "рабочие" эллипсоиды, называемые референц-эллипсоидами. Референц-эллипсоид это земной эллипсоид, наиболее близкий не для всей поверхности геоида, а только для части поверхности геоида, принятый для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат. Астрономо-геодезические измерения, осуществленные в большом объеме в нашей стране, а также в США и Западной Европе, позволили выдающемуся ученому-геодезисту Ф. Н. Красовскому при участии проф. А. А. Изотова вывести в 1940 г. новые более точные размеры эллипсоида. В 1946 г. постановлением правительства эти размеры были приняты в СССР, а эллипсоиду присвоено имя Красовского. Эллипсоид Красовского определенным образом ориентирован в теле Земли. Поверхность эллипсоида Красовского наиболее близко подходит к поверхности геоида в пределах территории нашей страны. Уклонения не превышают 40 м. Из наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ) получено весьма точное значение сжатия - 1:298,26, подтверждающее результат Красовского. Приближенно поверхность референц-эллипсоида Красовского можно принять за поверхность шара с радиусом 6 371 116 м. Одному градусу соответствует дуга шара в линейной мере равная 111 140 м, 1' - 1852 м, 1" - 31 м.

Гравитационное поле Земли — поле силы тяжести, обусловленное тяготением Земли и центробежной силой, вызванной её суточным вращением. Характеризуется пространственным распределением силы тяжести и гравитационного потенциала.

Для решения практических задач потенциал земного притяжения (без учёта центробежной силы и влияния других небесных тел) выражается в виде ряда

где  — полярные координаты,  — гравитационная постоянная,  — масса Земли, = 398 603⋅10⁹ м³·с⁻²,  — большая полуось Земли.

21. Основные системы координат, используемые в высшей геодезии.

 В высшей геодезии используются следующие системы координат:

1. Система геодезических координат.

2. Система прямоугольных пространственных координат.

3. Система плоских прямоугольных координат.

4. Система прямоугольных прямолинейных координат х, y, отнесенных к плоскости меридиана данной точки.

5. Система геоцентрических координат.

6. Система координат с приведенной широтой и геодезической долготой.

7. Система прямоугольных сфероидических координат.

В практике геодезических работ наиболее часто используются первые три из перечисленных систем координат, которые мы и рассмотрим более подробно.

Геодезической широтой точки М(m) называется острый угол В между плоскостью экватора Еи нормалью (Мmn) к поверхности эллипсоида в данной точке.

Геодезическая широта изменяется от 0⁰ до 90⁰. Она имеет положительный знак в северном полушарии и отрицательный — в южном.

Геодезической долготой L точкиМ (m) называется двугранный угол РmE₀между плоскостью РЕ₀P' гринвичского (нулевого) меридиана и плоскостью РmР' местного геодезического меридиана точки М(m). Долготы отсчитываются от начального меридиана и изменяются от 0⁰ до 360 ⁰. В России и Белоруссии с запада на восток, в некоторых стран наоборот.

Геодезической высотой точки М местности называется расстояние Mm этой точки от поверхности референц – эллипсоида, отсчитанное по нормали.

Точки, лежащие выше поверхности эллипсоида имеют положительные высоты, ниже – отрицательные.

Геодезические координаты не могут быть непосредственно измерены.

Астрономические координатыхарактеризуются астрономической широтой и астрономической долготой l..

Астрономической широтой точки М(m) называется острый угол между плоскостью земного экватора Еи отвесной линией Мmg в данной точке.

Астрономическая широта изменяется от 0⁰ до 90⁰. Она имеет положительный знак в северном полушарии и отрицательный — в южном.

Астрономической долготой точкиМ (m) называется двугранный уголмежду плоскостью РЕ₀P' гринвичского (нулевого) меридиана и плоскостью астрономического меридиана данной точки. Под плоскостью астрономического меридиана точки понимают плоскость, проходящую через отвесную линию (Мmg) в данной точке и прямую, располагающуюся параллельно оси вращения Земли (в общем случае плоскость астрономического меридиана не проходит через полюсы Земли).

22. Основные системы высот, используемые в высшей геодезии.

Высотой точки называется ее отстояние от поверхности принятой за начальную.

В высшей геодезии три основные системы высот:

Ортометрическая высота точки – ее отстояние от поверхности геоида по отвесной линии.

Геодезическая высота точки – ее отстояние от поверхности референц-эллипсоида по нормали.

Нормальная высота точки – ее отстояние от поверхности квазигеоида по нормали.

Работы выполняются только в ортометрических системах высот.

23. Схема и программа построения государственной геодезической сети Республики Казахстан.

ГГС РК является составной частью государственной геодезической сети бывшего СССР, программа которой была разработана в послевоенные годы (после 1945г.) и нашла сове отражение в Основных положениях 1954-1961 г.г.. Она состоит из нескольких сотен тысяч пунктов, равномерно распределенных по всей территории бывшего СССР, с точностью взаимного расположения в сетях 2-4 классов в 5-7 см. Создавалось она в соответствии с инструкцией о построении государственной геодезической сети СССР. Точность этой сети позволяет использовать ее для обоснования съемок вплоть до масштаба 1:2000 и крупнее.

Построение ГГС осуществляется в соответствии с принципом перехода от общего к частному. ГГС подразделяются на сети 1,2,3 и 4 классов, различающиеся между собой точностью измерении углов и растояний, длиной сторон сети и очередностью последовательного развития. Основные методы построения - триангуляция, полигонометрия, трилатерация, их сочетание и спутниковые наблюдения.

В основе построения астрономо-геодезической сети (АГС) 1 класса лежит программа Ф.Н.Красовского, несколько уточненная и дополненная. АГС создана в виде полигональной астрономо-геодезической сети. Она образует систему полигонов периметром около 800км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной каждое не более 200км, располагаемыми в направлении меридианов и параллелей.

В месте пересечения звеньев измеряются базисные стороны. На обоих концах базисных сторон определяется пункты Лапласа, на которых выполнены определения астрономических широты, долготы и азимута.

АГС совместно со сплошной гравиметрической съемкой предназначена для решения основных научных задач, связанных с определением размеров Земли, ее внешного гравитационного поля, а также для распространения единой системы координат на всю территорию государства.

Геодезические сети 2 класса строились преимущественно в виде сплошных сетей треугольников, заполняющих полигоны 1 класса. Взамен триангуляции допускается построение сети методом полигонометрии 2 класса. Метод трилатерации при создании геодезических сети 1 и 2 классов не применялся, вследствие, присущих ему недостатков.

Геодезические сети 2 класса служат для развития сетей сгущения последующих классов и геодезического обоснования всех топографических съемок и инженерных сооружении. Она может быть использована и для научных целей.

Геодезические сети 3 и 4 классов служат для последующего сгущения геодезических пунктов в сетях 2 класса до требуемой плотности. Сети 3 и 4 классов могут создаваться методами триангуляции, трилатерации и полигонометрии. Взамен триангуляции 3 и 4 классов может прокладываться сеть полигонометрии соответствующего класса. Полигонометрические ходы могут прокладываться в виде систем или одиночных ходов, опирающихся на пункты высшего класса. Пункты ГГС должны иметь высоты, полученные из геометрического или тригонометрического нивелирования.

АГС Республики Казахстан состоит из рядов триангуляции 1 класса, образующих замкнутые полигоны, и сплошной сети триангуляции 2 класса, покрывающей всю территорию Республики. АГС РК является составной частью бывшего СССР и включает в себя более 11400 пунктов и 2 класов, 318 астропунктов и 224 базиса. Наблюдения сети выполнены в период 1928-1980 г.г.

АГС построена с требованиями инструкции и удовлетворяет точностным характеристикам измерении.

Сплошная сеть триангуляции 2 класса имеет ряд отступлении от требовании инструкции окна разрыва. К отступлениям относятся следующие случаи: большая разность в длинах сторон треуголников, объяснимых характером рельефа местности и совпадением участков сети со значительными водными пространствами, из-за расположения на труднодоступной острой вершине и на государственной границе. Сплошность сети 2 класса, в некоторых случаях была нарушена. Это вызвано высокогорьем, покрытым ледниками, с абсолютными высотами более 4500м. Площадь на 1 пункт, в среднем составляет 133км².