1. Вводная часть

1.1. Задачи геодезии

Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности и их математической обработке с целью решения различных задач.

При этом приборы и сами измерения называются геодезическими. Основными геодезическими измерениями являются: угловые (измерения горизонтальных и вертикальных углов); линейные (измерения горизонтальных расстояний); высотные (измерение превышений между точками).

Все решаемые геодезией задачи можно разделить на научные и научно-практические. Научные задачи:

1. Определение размеров, фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля. Эти данные необходимы, в частности, для расчета орбит ИСЗ и межпланетных кораблей.

2. Определение движения материков и отдельных частей земной коры. Эта задача решается для целей прогноза землетрясений.

3. Изучение размеров, фигуры и создания карт планет Солнечной системы.

4. Составление карт дна шельфа с целью разведки и добычи полезных ископаемых. Эти и другие задачи решаются в разделе высшей геодезии.

Все практические задачи геодезии применительно к специальностям строительного профиля связаны с изысканием, проектированием, строительством и эксплуатацией инженерных сооружений. Раздел геодезии, решающий эти задачи, называется инженерной геодезией. Основными перспективными проблемами ее являются:

1. Совершенствование методов измерений и приборов с целью полной автоматизации геодезических работ.

2. Создание банков информации, хранящейся в памяти ЭВМ, о всех геометрических параметрах инженерных сооружений.

1.2. Понятие о фигуре Земли

Если бы Земля была неподвижным однородным телом, она имела бы форму шара радиуса R = 6372 км. Под действием центробежной силы, вызванной вращением вокруг оси, однородная Земля окажется сплюснутой у полюсов и примет форму эллипсоида вращения (рис.1.1), характеризующегося большой полуосью а и малой полуосью b. На такой поверхности направления силы тяжести и нормали в каждой точке совпадают.

В действительности Земля неоднородна, массы внутри земной коры распределены неравномерно. В результате поверхность ее является весьма сложной. Поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью морей и океанов и мысленно продолженная под материками при условии ее перпендикулярности силе тяжести, называется геоидом.

Для математической обработки геодезических измерений поверхность геоида ввиду ее сложности непригодна. Для этих целей выбирают более простую поверхность, близкую к геоиду.

Такой поверхностью является эллипсоид вращения, соответствующих размеров и соответствующим образом расположенный в теле Земли. В нашей стране размеры эллипсоида были получены в 1940 г. под руководством выдающегося ученого Ф.Н.Красовского. Для этого эллипсоида сжатие

Заметим, что для шара сжатие α = 0 , и, следовательно, земной эллипсоид мало отличается от шара. При решении задач высшей геодезии все измерения, выполненные на земной поверхности, относят к поверхности эллипсоида с учетом его отклонений от геоида. В инженерно-геодезической практике эти поверхности можно считать совпадающими не только между собой, но и с поверхностью шара. Более того, во многих случаях практики поверхность небольших участков Земли можно принять за плоскость.