4. Уклонения отвесных линий

При знакомстве с фигурой Земли были рассмотрены три несовпадающие поверхности: сложная физическая поверхность Земли, на которой производят геодезические измерения; математически неправильная уровенная поверхность, образующая геоид, и математически изученная поверхность референц-эллипсоида. При математической обработке геодезических измерений просто «заменить» одну поверхность другой нельзя. Все точки физической поверхности Земли, на которых произведены геодезические измерения, проектируют на поверхность референц-эллипсоида, затем в принятой системе координат определяют положение проекций этих точек. При проектировании в измеренные на физической земной поверхности углы и длины вводят поправки за переход с одной поверхности на другую, т.е. углы и длины линий р е д у ц и р у ю т на поверхность референц-эллипсоида.

Точки физической земной поверхности М, N и К (рис. 4.1) проектируют на поверхность референц-эллипсоида нормалями к поверхности эллипсоида. При обработке геодезических измерений исходными направлениями также служат нормали к эллипсоиду.

При геодезических и астрономических измерениях исходными служат направления отвесных линий (направления силы тяжести). Вертикальные оси вращения инструментов совмещают при помощи уровня с отвесными линиями. Плоскость лимба или визирную ось нивелира устанавливают перпендикулярно к отвесным линиям.

Поверхности геоида и эллипсоида не только не совпадают, но и не параллельны. Направления отвесных линий, как правило, не совпадают с направлениями нормалей к эллипсоиду в одних и тех же точках. Углы и (см. рис. 4.1) между направлениями отвесных линий и нормалями к эллипсоиду называются уклонениями отвесных линий:

Рис. 4.1

При этом различают уклонения отвесных линий абсолютные, если взята нормаль к общему земному эллипсоиду, и относительные, если взята нормаль к референт-эллипсоиду. Поскольку практически общего земного эллипсоида пока нет, определяемые в настоящее время уклонения отвесных линий являются относительными.

Уклонения отвесных линий, вызванные наличием океанических впадин и континентальных возвышенностей, обычно не превышают 3 — 4". Для этих общих уклонений отвесных линий характерно медленное, плавное и однообразное изменение их на больших площадях.

Однако в некоторых районах с наличием горных хребтов или глубоких впадин (в районах аномалии силы тяжести) уклонения отвесных линий достигают нескольких десятков секунд (до 40").

5. Системы координат.

По уклонениям отвесных линий различают геодезические координаты, относящиеся к референц-эллипсоиду, и астрономические, относящиеся к геоиду.

1). Геодезические координаты

Положение точки на эллипсоиде в системе геодезических координат определяется широтой В и долготой L. Геодезической широтой точки М, расположенной на поверхности эллипсоида (это проекция какой-то точки физической поверхности Земли), называется угол В (рис. 5.1), образованный нормалью MN к поверхности эллипсоида в этой точке и плоскостью экватора.

Рис. 5.1

Широты отсчитывают в обе стороны от экватора; они могут принимать значения от 0 (на экваторе) до 90° (на полюсе), где нормаль эллипсоида совпадает с осью Земли. Широты называются северными для точек, расположенных в северном полушарии, и южными — для точек — в южном полушарии.

Геодезической долготой точки М называется двугранный угол между плоскостями геодезического меридиана, принятого за начальный РЕР₁ и геодезического меридианами данной точки.

Долготы отсчитывают в градусной мере от 0 до 180° к востоку и западу от начального меридиана и соответственно этому называют восточными и западными. Геодезические координаты положены в основу разграфки листов топографических карт.