Білокриницький С. М. Геодезія

41

Величини цих відхилень будуть залежати від величин ухилення вискових ліній.

Чим більш віддалена поверхня референц-еліпсоїда від поверхні геоїда, тим значніші спотворення елементів геодезичної мережі при їх проектуванні нормалями на поверхню цього референц-еліпсоїда. Так, чим більша відстань між поверхнями, які розглядаються, тим помітніша різниця геодезичних координат пунктів і геодезичних азимутів напрямків від відповідних їм астрономічних координат і азимутів; теж саме можна сказати щодо базисів, виміряних на земній поверхні й отриманих у результаті їх проектування на поверхню референц-еліпсоїда.

При складному орієнтуванні використовуються астрономічні визначення не в одному (початковому), а в декількох пунктах геодезичної мережі.

Геометрично складне орієнтування можна собі уявити так. Еліпсоїд обраних розмірів розташовується в тілі Землі так, щоби площина його екватора була паралельна площині земного екватора, а його поверхня найкращим чином підходила до поверхні геоїда на території даної країни, про що судять по відстанях між поверхнями еліпсоїда і геоїда в точках, за якими здійснюється орієнтування. Про близькість поверхні референц-еліпсоїда до поверхні геоїда можна судити й по величинах ухилення вискових ліній від нормалей до еліпсоїда.

При виконанні складного орієнтування один із пунктів приймається, для подальших геодезичних робіт, за початковий (вихідний).

При такому орієнтуванні земного еліпсоїда геодезичні координати початкового пункта, як і всіх інших пунктів, загалом, не будуть дорівнювати їх астрономічним координатам, але різниці між ними, обрані в цілому для геодезичної мережі тієї або іншої країни, будуть значно меншими, ніж при орієнтуванні по одному пункту.

42

Складне орієнтування було застосовано в СРСР при орієнтуванні еліпсоїда Красовського по пунктах великої астрономо-геодезичної мережі СРСР. Роботи по визначенню розмірів і орієнтування земного еліпсоїда були закінчені у 1942 р. З цього часу геодезичні мережі СРСР стали проектувати (відносити) на поверхню референц-еліпсоїда Красовського.

Тому система геодезичних координат, в яких поверхнею відносності є поверхня референц-еліпсоїда Красовського, а координатними площинами служать площина екватора цього еліпсоїда і площина геодезичного меридіана Пулковської обсерваторії (центр сигналу А), називається Системою координат 1942 року.

Для переходу до міжнародного відліку від Гринвіцької обсерваторії початок відліку довгот перенесено до заходу

на 30019' 28".318 .

Вихідними даними Системи координат 1942 року є:

висота геоїда в Пулкові над еліпсоїдом, приблизно дорівнюється нулю;

геодезичні координати Пулковської обсерваторії

(центр сигналу А):

В0 = 590 46´ 15´´,359; L0 = 300 19' 28'',318;

геодезичний азимут з Пулково (з сигналу А) на

пункт Бугри Саблінської базисної мережі

А0 = 1210 06' 42'',305.

До 1942 р. результати геодезичних вимірювань у СРСР оброблялись з використанням розмірів еліпсоїда Бесселя, в основному в Пулковській і Свободненській системах координат.

43

4. Орієнтування

Орієнтувати лінію на місцевості – це означає знайти її напрямок відносно іншого напрямку, який приймають за вихідний. Горизонтальний кут між вихідним напрямком і орієнтованою лінією називається кутом орієнтування.

Вихідними в геодезії вважають напрямок істинного (астрономічного) меридіана, магнітного меридіана або осьового меридіана зони. В залежності від обраного вихідного напрямку кутом орієнтування може бути істинний азимут, магнітний азимут, дирекційний кут або румб.

4.1. Орієнтування ліній за істинним і магнітним меридіанами

Напрямок істинного меридіана на місцевості може бути отриманий з астрономічних спостережень, а також за допомогою спеціальних приладів - гірокомпасів або гіротеодолітів.

Кут, який відраховується за рухом годинникової стрілки від північного напрямку істинного (астрономічного) меридіана до даного напрямку, називається істинним ази-

мутом А (рис. 17 а). Істинний азимут змінюється від 0 до

360о.

Рис. 17. Кути орієнтування Напрямок магнітного меридіана визначається за допо-

могою приладів із магнітною стрілкою (компаса або бусолі). Кут, який відраховується за рухом годинникової стріл-

44

ки від північного напрямку магнітного меридіана до даного напрямку, називається магнітним азимутом Ам (рис. 9, б). Магнітний азимут, так само як і істинний, може змінюватися від 0 до 3600.

Магнітний меридіан, як правило, не збігається з істинним у даній точці земної поверхні, створюючи з ним деякий кут δ, який називається схиленням магнітної стрілки. Кут δ відраховується від істинного меридіана до магнітного і може бути східним (зі знаком «плюс») і західним (зі знаком «мінус»).

Якщо відоме схилення магнітної стрілки в даній точці, можна здійснити перехід від магнітного азимута напрямку до істинного за формулою

А = Ам + δ,

тобто істинний азимут напрямку дорівнює магнітному азимуту плюс схилення магнітної стрілки зі своїм знаком.

У різних точках земної кулі схилення магнітної стрілки має різні значення. Схилення магнітної стрілки в одній і

тієї ж точці суттєво змінюється з часом. Розрізняють вікові (на 220,5 за 500 років), річні (до ±8') і добові (±15'' і більше)

зміни схилення магнітної стрілки. Крім того, через магнітні бурі можуть виникати випадкові зміни схилення магнітної стрілки. В районах магнітних аномалій, пов’язаних звичайно з копалинами залізної руди, використання для орієнтування магнітної стрілки взагалі неможливе.

Унаслідок вказаних причин положення магнітного меридіана може бути встановлено лише приблизно, й орієнтування ліній за допомогою магнітних азимутів допускається лише при складанні планів невеликих ділянок.

Дирекційним кутом (α) називається кут напрямку, який відраховується за рухом годинникової стрілки (від 0 до 3600) від північного напрямку осьового меридіана координатної зони або лінії, паралельної осьовому меридіану, до напрямку на дану точку (рис. 17 в).

45

У межах координатної зони лінії, паралельні осьовому меридіану, не збігаються з географічними меридіанами, а створюють із ними деякий кут, який називається гауссовим зближенням меридіанів.

Гауссове зближення меридіанів дорівнює різниці довгот даної точки й осьового меридіана, помноженій на синус широти даної точки, тобто воно обчислюється за формулою

(L L0 ) sin B .

Рис. 18. Зближення меридіанів у координатній зоні

Знак зближення меридіанів буде визначатися різницею довготи даної точки і довготи осьового меридіана, тобто якщо точка буде знаходитися праворуч від осьового меридіана, то зближення буде мати додатний знак, ліворуч – від’ємний.

У межах зони значення (L - Lо) змінюється від 0º на осьовому меридіані до 3º на краю зони; В змінюється від 0º на екваторі до 90º на полюсі.

При переході від дирекційного кута до магнітного азимута й навпаки існує шість різних комбінацій, коли осьовий, магнітний та істинний меридіани можуть займати різне положення (рис. 19).

З цього рисунка видно, що дирекційний кут дорівнює астрономічному азимуту мінус зближення меридіанів.

A .

46

Іноді зручніше орієнтувати лінії за допомогою гострих кутів – румбів. Румбом називають горизонтальний кут, який відраховується від найближчого напрямку (північного або південного) меридіана до напрямку на даний предмет. Румби змінюються в межах від 0 до 90º.

Рис. 19. Перехід від дирекційного кута до магнітного азимута і навпаки

Між румбами й азимутами існує така залежність:

Ічверть (ПНСХ) r = А; А = r;

ІІчверть (ПДСХ) r = 180º - А; А = 180º - r;

ІІІ чверть (ПДЗХ) r = А - 180º; А = 180º + r;

º- А; А = 360°.ІV чверть (ПНЗХ) r = 360

Перед значенням румба в градусній мірі завжди зазна-

чається координатна чверть по сторонах горизонту, наприклад ПНСХ 46º 26'.

47

5. Топографічні карти і плани

5.1. Поняття про топографічні карти і плани, їх призначення

Зображення земної поверхні без спотворень із повним дотриманням подібності всіх її окреслень можна отримати тільки на поверхні тіла, схожого на Землю, наприклад на глобусі. Однак великі глобуси незручні для практичного користування. Тому зображення земної поверхні здійснюється звичайно на площині у вигляді карти.

При зображенні земної поверхні на карті використовують особливі способи відображення земного еліпсоїда на площині, при яких кожній точці поверхні еліпсоїда взаємно й однозначно відповідає її зображення на площині. Такі способи називаються картографічними проекціями.

Географічною картою називається зменшене й узагальнене зображення земної поверхні, побудоване у визначеній картографічній проекції, яке показує розміщення і зв’язок природних та суспільних явищ, що характеризуються у відповідності з призначенням карти.

Число, яке показує ступінь загального зменшення лінійних елементів земного еліпсоїда при зображенні його поверхні на площині, називається головним або загальним масштабом карти.

Оскільки сферична поверхня не може бути розгорнута в площину без розривів і складок, то на будь-якій карті притаманні властиві їй спотворення довжин ліній, кутів, площ. При цьому загальний масштаб карти, як правило, є непостійною величиною в різних її точках і за різними напрямками.

Сукупність відомостей про місцевість і різні явища, які містяться на карті, називаються її змістом. За змістом географічні карти поділяються на загальногеографічні, тематичні та спеціальні.

48

Загальногеографічними називаються карти, на яких головним предметом зображення є земна поверхня і розташовані на ній місцеві предмети. Ці карти характеризують зображувану територію в фізико-географічному і економічному відношеннях. На них з визначеним ступенем подробиць і повноти зображуються основні елементи місцевості: населені пункти, водні об’єкти, рельєф і т. ін.

Тематичними називають географічні карти, на яких один або декілька природних умов або соціальногеографічних елементів показані з більшими подробицями і глибиною, оскільки вони є темою даної карти. На окремих картах часто показують зв’язок двох, трьох і більшої кількості елементів. Різною буває глибина розкриття особливостей відображення явищ, ступінь узагальнення кількісних показників, які їх характеризують.

Спеціальні карти відрізняються від загальногеографічних тим, що призначені для розв’язання визначних специфічних задач. Їх зміст має більш вузьку і конкретну спрямованість. До спеціальних карт належать аеронавігаційні карти, карти шляхів сполучення і т. ін.

Топографічними картами називаються найбільш точні й детальні загальногеографічні карти масштабу 1: 1 000 000 і крупніше, які дозволяють визначити як планове, так і висотне положення точок.

Топографічні карті практично зберігають постійний масштаб зображення на всій своїй площі. Тому під масштабом топографічної карти розуміють ступінь зменшення ліній на карті відносно горизонтальних прокладень відповідних ліній на місцевості.

На топографічних картах зображуються основні елементи місцевості: опорні геодезичні й астрономічні пункти; населені пункти; промислові, сільськогосподарські і соціа- льно-культурні об’єкти; дорожня мережа; гідрографія і гідрографічні споруди; рельєф суші, рослинний покрив і

49

ґрунти; кордони, межі й огородження. Детальність показу відомостей про місцевість залежить від масштабу карти.

Топографічні карти є загальнодержавними і призначені для детального вивчення й оцінки місцевості та орієнтування на ній; для виконання вимірювань і розрахунків при розробці та проведенні різних заходів господарського і оборонного значення, при плануванні і проектуванні інженерних споруд, при організації і проведенні картометрічних робіт науково-дослідного характеру. топографічні карти також використовуються як основа при створенні спеціальних і тематичних карт та інших документів про місцевість.

Топографічні карти поділяються на: великомасштабні

(1:10 000, 1:25 000, 1:50 000), середньомасштабні (1:100 000, 1:200 000) і дрібномасштабні (1:500 000, 1:1 000 000).

На території міст як додаток до карт виготовляють плани міст звичайно в масштабі 1:10 000 або 1:25 000, які являють собою карти спеціального розграфлення, які містять детальні відомості про місто. Плани міст призначаються для детального вивчення планування міста і його важливих об’єктів.

Топографічні карти є державними офіційними документами і знаходять широке застосування в господарстві. В промисловості вони служать основою для вишукувань, проектування і перенесення в натуру проектів різних інженерних і господарських споруд. У сільському господарстві карти необхідні для землеустрою, меліорації земель, для обліку і раціонального використання земельних ресурсів. Топографічні карти необхідні інженерам і геологам, агрономам і лісоводам, географам, економістам, а також працівникам багатьох інших спеціальностей.

В окремих випадках топографічна зйомка невеликих ділянок місцевості у великих масштабах може виконуватися без використання картографічних проекцій, тобто без

50

врахування кривизни земної поверхні. Таке картографічне зображення місцевості на площині в ортогональній проекції називається топографічним планом.

Топографічні плани створюються в масштабах 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000 і 1:500. Інколи топографічні плани створюються і в більш великому масштабі.

В Україні у 80-90-ті роки минулого століття практично на всі міста і селища міського типу були створені топографічні плані масштабу 1:2 000, 1:5 000. Але сучасність вимагає створення топографічних планів масштабу 1:500 на всі населенні пункти.

Топографічні плани призначені:

для розробки генеральних планів населених пунктів і проектів розміщення першочергового будівництва, інженерних мереж і комунікацій, транспортних шляхів, інженерної підготовки земельногосподарського устрою й озеленіння території; для складання проектів міських промислових районів, складних транспортних розв’язок, технічного проекту забудови; для складання планів окремих районів міст, проектів детального планування на незабудованій території міста при нескладному рельєфі місцевості;

для складання проекту планування, розміщення першочергового будівництва і розв’язання питань благоустрою сільських населених пунктів; для реконструкції сільських населених пунктів;

для складання технічних проектів промислових і гірничодобувних підприємств;

для складання узагальнених генеральних планів морських портів і судноремонтних заводів;

для попередньої і детальної розвідки корисних копалин;

для земельного кадастру і землеустрою;