1.Предмет и задачи геодезии.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).

2. Основные понятия и сведения о формах и размерах Земли

В судовождении приходится учитывать форму и размеры Земли. Действительной формой Земли является не сфера, а геоид — неправильное геометрическое тело, близкое по форме к эллипсоиду вращения, который образуется вращением эллипса PNEPSQ (рис. 1) вокруг его малой оси PNPS. Эллипсоид вращения характеризуется размерами его большой а и малой Ь полуосей, а также величиной полярного сжатия а, которая определяется отношением разности полуосей эллипсоида к его большой полуоси, т. е.а - Ь.

В результате проведенных исследований и вычислений было получено:

а = 6378 245 м;   6 = 6356853 м;    а-b =298,3 м

Эллипсоид вращения с такими размерами близок по форме к геоиду, поэтому его часто называют земным эллипсоидом или земным сфероидом. Такая форма Земли учитывается в геодезии и при изготовлении карт.

Разница между большой и малой полуосями земного сфероида составляет всего 21 382 м. Поэтому для практических целей судовождения Землю часто принимают за шар.

Прямая PNPS (рис. 2), вокруг которой земля совершает суточное вращение, называется земной осью. Земная ось пересекает поверхность сфероида в точках PN и PS, которые называются географическими полюсами. Причем, тот полюс, со стороны которого вращение Земли усматривается против часовой стрелки, называют северным (N), противоположный — южным (S).

Рис. 1. Эллипсоид вращения

Рис. 2. Основные точки и линии на земном шаре

Если провести через центр Земли горизонтальную и вертикальную плоскости, то на земной поверхности образуются круги, которые называются большими в отличие от малых, образующихся при пересечении шара плоскостями, не проходящими через его центр. Окружность большого круга ECBQ, полученная при пересечении земной поверхности плоскостью, перпендикулярной оси вращения Земли, называется экватором. Экватор делит поверхность земного шара на два полушария — северное и южное. Окружность малого круга аАа. плоскость которого параллельна плоскости экватора, называется географической параллелью. Окружности больших кругов PNQPSEPN , проходящие через полюса земной оси, называются географическими меридианами. Меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию— (вблизи Лондона), называется начальным, или нулевым; он делит поверхность земного шара на две половины — восточную и западную.

Основной единицей длины, принятой в судовождении, является морская миля, представляющая собой одну минуту дуги меридиана земного шара. Если учитывать, что действительной формой Земли является эллирсоид, то, следовательно, длина одной минуты дуги эллипса неодинакова на всем его протяжении. Так, например, в районе экватора она равна 1861,8 м, а в районе полюса — 1842,9 м; среднеарифметическое их значение приблизительно равно 1852,3 м, что согласуется с длиной одной минуты дуги меридиана земного шара.

Так как длина любой окружности равна 2 R, где радиус Земли R равен 6 371 109,7 м, то длина дуги, соответствующей одной минуте земного меридиана, будет равна, м: 1852.3.

В качестве стандартной морской мили в судовождении принято округленное значение длины одной минуты дуги земного меридиана, равное 1852 м (принимая Землю за шар). Кроме того, в судовождении применяются следующие единицы длины:  — кабельтов — одна десятая морской мили, применяется в округленном значении — 185 м (607 футов);  — фут — равен 0,3048 м, применяется в основном на английских морских картах и в навигационных пособиях для обозначения небольших глубин, а также береговых высот;  — ярд — равен 3 футам, или 91,44 см, применяется на английских морских картах и в навигационных пособиях;  — морская сажень — равна 6 футам, или 1,83 м, применяется ,на английских морских картах и в навигационных пособиях при обозначении больших глубин;  — статутная миля (береговая) — равная 5280 футам, или 1609,4 м, и применяется для измерения расстояния при плавании по рекам и озерам, а также на суше.

Основная единица скорости — узел, соответствует одной миле в час, например 15 уз означает скорость 15 миль в час. Узел как единица скорости возник в эпоху парусного флота. Скорость судна измерялась при помощи выпускаемого за корму лаглиня с деревянным сектором на конце. Лаглинь разбивался узлами на отрезки, равные 1/120 морской мили. При выпускании лаглиня за борт подсчитывали, сколько узлов пройдет через планширь за период, равный 30с, т. е. за 1/120 ч, столько морских миль и проходило судно в  1 ч.