- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. КООРДИНАТИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВА (ИСТОРИЯ)
- •Координатизация пространства в древнее время
- •Координатизация пространства в новое время
- •Координатизация территории России до ХХ в.
- •Координатизация территории России и СССР в ХХ в.
- •Государственные геодезические сети (плановые)
- •Схемы, программы, этапы развития нивелирных сетей
- •Космическая геодезия и координатные системы
- •Глава 2. МЕТОД И СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
- •Общие сведения о координатизации и классификации систем координат
- •Прямоугольные декартовы системы координат
- •Прямоугольные системы координат на плоскости
- •Преобразование плоских прямоугольных координат из одной системы в другую
- •Прямоугольная пространственная система декартовых координат
- •Преобразования пространственных прямоугольных систем координат
- •Преобразования линейных отображений
- •Приведение квадратичной формы общего вида к каноническому
- •Криволинейные координаты
- •Общие сведения о системах криволинейных координат
- •Криволинейные координаты на поверхности
- •Полярные системы координат и их обобщения
- •Пространственная система полярных координат
- •Цилиндрическая система координат
- •Сферическая система координат
- •Полярные координаты на поверхности
- •Глава 3. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГЕОДЕЗИИ
- •Общая классификация систем координат, используемых в геодезии
- •Земные геодезические системы координат
- •Системы полярных координат в геодезии
- •Криволинейные эллипсоидальные системыгеодезических координат
- •Определение эллипсоидальных геодезических координат при раздельном способе определения планового и высотного положений точек земной поверхности
- •Преобразование пространственных геодезических полярных координат в эллипсоидальные геодезические координаты
- •Преобразование референцных систем геодезических координат в общеземные и обратно
- •Пространственные прямоугольные системы координат
- •Связь пространственных прямоугольных координат с эллипсоидальными геодезическими координатами
- •Преобразование пространственных прямоугольных референцных координат в общеземные и обратно
- •Топоцентрические системы координат в геодезии
- •Связь пространственной топоцентрической горизонтной геодезической СК с пространственными полярными сферическими координатами
- •Преобразование топоцентрических горизонтных геодезических координат в пространственные прямоугольные координаты Х, У, Z
- •Системы плоских прямоугольных координат в геодезии
- •Связь плоских прямоугольных координат Гаусса – Крюгера с эллипсоидальными геодезическими координатами
- •Преобразование плоских прямоугольных координат Гаусса – Крюгера из одной зоны в другую
- •Перевычисление плоских прямоугольных координат пунктов локальных геодезических построений в другие системы плоских прямоугольных координат
- •Глава 4. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ,ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ АСТРОНОМИИ И КОСМИЧЕСКОЙ ГЕОДЕЗИИ
- •Системы координат сферической астрономии
- •Системы отсчета в космической геодезии
- •Звездные (небесные) инерциальные геоцентрические экваториальные координаты
- •Гринвичская земная геоцентрическая система пространственных прямоугольных координат
- •Топоцентрические системы координат
- •Глава 5. КООРДИНАТИЗАЦИЯ ОКРУЖАЮЩЕГО ПРОСТРАНСТВА В НАЧАЛЕ ХХI ВЕКА В РОССИИ
- •Системы государственных геодезических координат в начале ХХI в.
- •Построение Государственной геодезической сети
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ В ПРОСТРАНСТВЕ
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ В ПРОСТРАНСТВЕ
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ B, L, H В ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ Х, У, Z
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ Х, У, Z В ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ B, L, H
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ Х, У, Z СК-42 В КООРДИНАТЫ СИСТЕМЫ ПЗ-90
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ РЕФЕРЕНЦНОЙ СИСТЕМЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ B, L, H В СИСТЕМУ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ПЗ-90 B0, L0, H0
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОЛЯРНЫХ КООРДИНАТ СИСТЕМЫ S, ZГ, A В ТОПОЦЕНТРИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ ХТ, УТ, ZТ
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 8. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТОПОЦЕНТРИЧЕСКИХ ГОРИЗОНТНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ХТ, УТ, ZТ В ПОЛЯРНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КООРДИНАТЫ – S, ZГ, A
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 9. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТОПОЦЕНТРИЧЕСКИХ ГОРИЗОНТНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ХТ, УТ, ZТ В ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ X, У, Z
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 10. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТ B, L В ПЛОСКИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ ГАУССА – КРЮГЕРА Х, У
- •ПРИЛОЖЕНИЕ 11. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПЛОСКИX ПРЯМОУГОЛЬНЫX КООРДИНАТ ГАУССА – КРЮГЕРА X, Y В ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ B, L
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
Н.А. Телеганов, Г.Н. Тетерин
МЕТОД И СИСТЕМЫ КООРДИНАТ В ГЕОДЕЗИИ
Рекомендовано УМО по образованию в области геодезии и фотограмметрии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки 120100 «Геодезия»
Новосибирск
СГГА
2008
УДК 528.28 + 528.(09) Т 311
Рецензенты:
Доктор технических наук, профессор Сибирского государственного университета путей сообщения
А.А. Визгин
Кандидат технических наук, профессор Сибирской государственной геодезической академии
К.Ф. Афонин
Телеганов, Н.А.
Т 311 Метод и системы координат в геодезии [Текст] : учеб. пособие / Н.А. Телеганов, Г.Н. Тетерин. – Новосибирск : СГГА. – 2008. – 139 с.
ISBN 978-5-87693-269-3
Учебное пособие написано в соответствии с учебными планами подготовки специалистов геодезического профиля СГГА по программе курса «Системы координат в ГИС» для специальностей «Прикладная геодезия» и «Информационные системы» и по программам курсов «Проблемы современной геодезической науки» и «История геодезии» для магистратов и бакалавров специальности «Геодезия».
В основу написания настоящего учебного пособия положены лекции, прочитанные за последние 2 года профессором Н.А. Телегановым в курсах «Системы координат в ГИС» и «Теоретическая геодезия» и профессором Г.Н. Тетериным в курсах «Проблемы современной геодезической науки» и «История геодезии».
Учебное пособие также может быть использовано студентами, изучающими дисциплины «Высшая геодезия», «Технология геодезических и картографических работ».
Печатается по решению Редакционно-издательского совета СГГА
УДК 528.28 + 528.(09)
|
© ГОУ ВПО «Сибирская государственная |
ISBN 978-5-87693-269-3 |
геодезическая академия» (СГГА), 2008 |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение |
............................................................................................................... |
6 |
|
Глава 1. |
Координатизация пространства ( история ) ................................... |
7 |
|
1.1. |
Координатизация ...............................пространства в древнее время |
7 |
|
1.2. |
Координатизация ................................пространства в новое время |
14 |
|
1.3. |
Координатизация . ...............................территории России до ХХ в |
23 |
|
1.4. |
Координатизация . ...................территории России и СССР в ХХ в |
31 |
|
1.4.1. ..................... |
Государственные геодезические сети ( плановые ) |
31 |
|
1.4.2. ........... |
Схемы , программы , этапы развития нивелирных сетей |
38 |
|
1.4.3. ....................... |
Космическая геодезия и координатные системы |
44 |
|
Глава 2. ......................................................... |
Метод и системы координат |
51 |
2.1.Общие сведения о координатизации и классификации систем
координат ............................................................................................. |
51 |
2.2. Прямоугольные декартовы системы координат............................... |
52 |
2.2.1. Прямоугольные системы координат на плоскости.................... |
52 |
2.2.2.Преобразование плоских прямоугольных координат из одной
системы в другую.......................................................................... |
56 |
2.2.3.Прямоугольная пространственная система декартовых
координат ....................................................................................... |
58 |
2.2.4.Преобразования пространственных прямоугольных систем
координат ....................................................................................... |
61 |
2.2.5. Преобразования линейных отображений................................... |
64 |
2.2.6.Приведение квадратичной формы общего вида к
|
каноническому............................................................................... |
65 |
2.3. Криволинейные координаты .............................................................. |
68 |
|
2.3.1. |
Общие сведения о системах криволинейных координат.......... |
68 |
2.3.2. |
Криволинейные координаты на поверхности............................ |
69 |
2.3.3. |
Полярные системы координат и их обобщения......................... |
71 |
2.3.4. |
Пространственная система полярных координат...................... |
71 |
2.3.5. |
Цилиндрическая система координат........................................... |
73 |
2.3.6. |
Сферическая система координат................................................. |
74 |
2.3.7. |
Полярные координаты на поверхности ...................................... |
74 |
Глава 3. |
Системы координат, применяемые в геодезии........................... |
78 |
3.1.Общая классификация систем координат, используемых в геодезии
............................................................................................................... |
78 |
3.2. Земные геодезические системы координат....................................... |
79 |
3.2.1. Системы полярных координат в геодезии.................................. |
80 |
3.2.2.Криволинейные эллипсоидальные системыгеодезических
координат ....................................................................................... |
81 |
3.2.3.Определение эллипсоидальных геодезических координат при раздельном способе определения планового и высотного
положений точек земной поверхности ....................................... |
83 |
3.2.4.Преобразование пространственных геодезических полярных
координат в эллипсоидальные геодезические координаты ...... |
86 |
3.2.5.Преобразование референцных систем геодезических координат
в общеземные и обратно .............................................................. |
88 |
3.2.6. Пространственные прямоугольные системы координат........... |
90 |
3.2.7.Связь пространственных прямоугольных координат с
эллипсоидальными геодезическими координатами.................. |
90 |
3.2.8.Преобразование пространственных прямоугольных
референцных координат в общеземные и обратно.................... |
91 |
3.2.9. Топоцентрические системы координат в геодезии.................... |
97 |
3.2.10.Связь пространственной топоцентрической горизонтной геодезической СК с пространственными полярными
сферическими координатами....................................................... |
98 |
3.2.11.Преобразование топоцентрических горизонтных геодезических координат в пространственные прямоугольные координаты Х,
|
У, Z .................................................................................................. |
99 |
3.2.12. Системы плоских прямоугольных координат в геодезии....... |
101 |
|
3.2.13. Связь плоских прямоугольных координат Гаусса – Крюгера с |
||
|
эллипсоидальными геодезическими координатами................ |
106 |
3.2.14. Преобразование плоских прямоугольных координат Гаусса – |
||
|
Крюгера из одной зоны в другую.............................................. |
108 |
3.2.15. Перевычисление плоских прямоугольных координат пунктов |
||
|
локальных геодезических построений в другие системы |
|
|
плоских прямоугольных координат .......................................... |
108 |
Глава 4. |
Системы координат,применяемые в геодезической астрономии |
|
и космической геодезии.......................................................................... |
111 |
|
4.1. Системы координат сферической астрономии............................... |
111 |
|
4.2. |
Системы отсчета в космической геодезии...................................... |
114 |
4.2.1.Звездные (небесные) инерциальные геоцентрические
экваториальные координаты...................................................... |
114 |
4.2.2.Гринвичская земная геоцентрическая система
|
пространственных прямоугольных координат ........................ |
117 |
4.2.3. |
Топоцентрические системы координат..................................... |
118 |
Глава 5. |
Координатизация окружающего пространства в начале ХХI |
|
века в России............................................................................................ |
121 |
5.1.Системы государственных геодезических координат в начале
ХХI в................................................................................................... |
|
121 |
5.2. Построение Государственной геодезической сети ........................ |
124 |
|
Список литературы.......................................................................................... |
128 |
|
Приложение 1. |
Решение прямой геодезической задачи в пространстве... |
129 |
Приложение 2. |
Решение обратной геодезической задачи в пространстве 130 |
|
Приложение 3. |
Преобразование геодезических координат B, L, H в |
|
пространственные прямоугольные Х, У, Z............................................ |
131 |
|
Приложение 4. |
Преобразование пространственных прямоугольных |
|
координат |
Х, У, Z в геодезические B, L, H............................................ |
132 |
Приложение 5. |
Преобразование пространственных прямоугольных |
|
координат |
Х, У, Z СК-42 в координаты системы ПЗ-90 ...................... |
133 |
Приложение 6. Преобразование референцной системы геодезических |
|
координат B, L, H в систему геодезических координат ПЗ-90 B0, L0, H0 |
|
................................................................................................................... |
134 |
Приложение 7. Преобразование пространственных полярных координат |
|
системы S, ZГ, A в топоцентрические горизонтные геодезические |
|
координаты ХТ, УТ, ZТ .............................................................................. |
135 |
Приложение 8. Преобразование топоцентрических горизонтных |
|
геодезических координат ХТ, УТ, ZТ в полярные пространственные |
|
координаты – S, ZГ, A............................................................................... |
136 |
Приложение 9. Преобразование топоцентрических горизонтных |
|
геодезических координат ХТ, УТ, ZТ в пространственные |
|
прямоугольные координаты X, У, Z....................................................... |
137 |
Приложение 10. Преобразование эллипсоидальных геодезических |
|
координат B, L в плоские прямоугольные координаты Гаусса – |
|
Крюгера х, у ............................................................................................. |
138 |
Приложение 11. Преобразование плоскиx прямоугольныx координат Гаусса |
|
– Крюгера x, y в эллипсоидальные геодезические координаты B, L.. |
139 |
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших принципов развития геодезии является принцип координатизации окружающего пространства. Он определяет предметное существо геодезии, характерное для всех исторических этапов. Научнотехнический прогресс и расширение жизненного пространства человечества только усиливают значимость этого принципа как в самой геодезии (во всех ее дисциплинах), так и во всех сферах деятельности людей.
С методом и системами координат (СК), координатными поверхностями студенты встречаются начиная с 1-го курса, с первых лекций по геодезии. В дальнейшем СК и проблемы создания координатной (геодезической) основы студенты изучают на всех курсах по всем специальностям, во всевозможном их разнообразии и сложности. Но обобщающих курсов при этом не дается. Глобальные и локальные координаты необходимы как геодезическая основа всего бесконечного разнообразия приложения геодезии в народном хозяйстве и науке. Без СК не обходятся никакие теоретические исследования, никакая теория.
Таким образом, теория и методы координат составляют фундамент всей геодезии и ее частей. Поэтому существует настоятельная потребность введения теории и методов координат не только как специального раздела высшей геодезии, но и как общего курса для всех геодезических специальностей.
В данном учебном пособии отражены некоторые важнейшие разделы высшей геодезии, связанные с формированием и использованием глобальных систем координат, их преобразованием (координатными операциями). Помимо этого, приведены исторические основы метода и систем координат в геодезии, позволяющие с большей полнотой и глубиной осознать значимость соответствующих проблем как в наше время, так и в будущем.