Понятие о форме и размерах Земли
Г. 1ПРПИ-20 (заочное)
Лекция 1. ВСТУПЛЕНИЕ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМЕ И РАЗМЕРАХ
ЗЕМЛИ
1. Значение и задачи курса. Общие сведения о геодезии и маркшейдерском деле
2. Понятие о форме и размерах Земли
Значение и задачи курса. Общие сведения о геодезии и маркшейдерском деле
Изучение дисциплины «Основы геодезии и маркшейдерского дела» является важным звеном в подготовке техников-строителей горных предприятий и техников-эксплуатационников угольных месторождений. Освоение материала должно привести учащихся к пониманию роли и значения геодезии и маркшейдерии в горном деле.
В процессе изучения дисциплины учащиеся должны овладеть приемами работы с теодолитом, нивелиром и другими инструментами, получить навыки по самостоятельному ведению основных видов съемок как земной поверхности, так и горных выработок, научиться свободно читать графические материалы (топографические и гипсометрические планы, профили и разрезы), уметь получать при их помощи необходимые данные для вынесения проекта в натуру, а также наносить результаты измерений и съемок на планы, профили и разрезы.
Геодезия — наука о методах измерений на суше, море, в атмосфере и космосе с целью определения формы и размеров Земли, построения карт (планов) и решения различных инженерных задач на местности. Она стоит в одном ряду с геологией, геоморфологией, географией, геофизикой и другими науками, изучающими Землю с различных точек зрения. В геодезии изучают геометрические свойства Земли. Геодезия подразделяется на следующие основные разделы:
|
|
|
- высшую геодезию, изучающую форму и размеры Земли, а также методы высокоточного определения координат точек земной поверхности и изображения ее на плоскости;
- геодезию или топографию, которая рассматривает методы производства топографических съемок для составления карт (планов) на сравнительно небольшие участки местности;
- фототопографию, к которой относятся методы построения карт (планов) путем фотографирования местности с последующей обработкой фотоснимков (подразделяется на наземную — фотографирование производится с точек поверхности Земли, воздушную и космическую — фотографирование производится с самолета— аэрофототопография или с искусственных спутников— космическая фототопография);
- прикладную геодезию, рассматривающую постановку и методы выполнения геодезических работ, необходимых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
Геодезические работы подразделяются на полевые и камеральные. Полевые работы — измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также горизонтальных, наклонных и вертикальных расстояний, а камеральные — подсчет окончательных значений результатов полевых измерений и графические построения.
|
|
|
Геодезия тесно связана с математикой, физикой, астрономией, географией. Строительство горных предприятий и подъездных транспортных сооружений невозможно без применения
геодезических данных и выполнения соответствующих геодезических измерений. Точные топографические планы земной поверхности необходимы на горных предприятиях для планирования ведения горных работ, только при их наличии возможна увязка подземных работ с расположением сооружений на земной поверхности.
Маркшейдерское дело— горная наука, занимающаяся измерениями на земной поверхности и в горных выработках и изображением на чертежах объектов поверхности, горных выработок, а также геологического строения месторождения, размещения качественных свойств и других данных, необходимых для полной и рациональной отработки месторождения. Маркшейдерское дело как наука тесно связано с геодезией, геологией, прикладной математикой, горными науками.
|
|
|
Задачами маркшейдерской службы являются: съемка земной поверхности и горных выработок; производство разбивочных работ на земной поверхности и в горных выработках; составление горной графической документации; изучение форм залежей, размещения свойств полезного ископаемого в недрах; подсчет запасов полезного ископаемого; изучение процесса сдвижения горных пород и земной поверхности под влиянием горных работ; разработка и контроль за осуществлением мероприятий по охране объектов земной поверхности; участие в планировании развития горных работ, разработка нормативной документации, регламентирующей порядок и качество отработки месторождения; контроль за соблюдением проекта при строительстве предприятия и отработки месторождения; контроль за полнотой извлечения запасов полезного ископаемого из недр.
Понятие о форме и размерах Земли
Физическая поверхность Земли общей площадью 510 млн. км2 в геометрическом отношении имеет сложную форму. Большие пространства (71 % поверхности) занимают океанические
и морские впадины, достигающие глубины 11 000 м. На суше имеются горные хребты, ущелья, равнины, долины рек и оврагов. Отдельные горы, как, например, Эверест (Джомолунгма),
|
|
|
имеет высоту почти 9000 м. Средняя высота суши над уровнем моря составляет 875 м.
Обобщенное представление о форме Земли (рис. 1) можно получить, воспользовавшись понятием «уровенная поверхность». Нить отвеса всегда занимает под действием силы тяжести отвесное положение, а поверхность воды по той же причине горизонтальна и составляет с отвесной линией (направлением силы тяжести) прямой угол.
Замкнутая поверхность, нормальная к отвесным линиям в любой своей точке, называется
уровенной поверхностью. Таких поверхностей можно представить множество. В геодезии особое значение имеет уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем океанов в состоянии покоя. Такая замкнутая поверхность, продолженная под материками перпендикулярно к направлению отвесной линии в каждой точке, называется основной уровенной поверхностью . Тело, ограниченное основной уровенной поверхностью, называют геоидом .
Рис.1. Земной эллипсоид (а) и геоид (б)
Направления отвесных линий зависят от распределения плотностей горных пород, составляющих земную кору. Плотности масс в земной коре распределены неравномерно. Поэтому
основная уровенная поверхность (геоид), перпендикулярная во всех точках к отвесным линиям, геометрически имеет сложную и неправильную форму.
При определении формы окружающих нас предметов мы обычно сравниваем их с геометрически правильными телами. Так же поступают в высшей геодезии при определении формы и размеров Земли. На основании теоретических соображений и экспериментальных данных установлено, что Земля в общем виде имеет форму, близкую к эллипсоиду вращения, поверхность
которого определяется простым уравнением и математически хорошо изучена.
Вращая эллипс PQ1P1QP вокруг малой оси РР1 получим тело вращения, которое и называется эллипсоидом вращения, или сфероидом (рис. 2). При пересечении поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения РР1 образуются эллипсы (РКР1К1Р), называемые меридианами. Плоские сечения, перпендикулярные к оси вращения РР1 образуют окружности — параллели. Параллель QKQ1K1Q, плоскость которой проходит через центр сфероида О, называется экватором. Радиус экватора OQ1 = a и отрезок ОР = b образуют соответственно большую и малую полуоси сфероида.
Величина а= (а—b)/а называется сжатием сфероида. Форма и величина сфероида вполне определяются величинами а и α, которые получают из градусных измерений. Измерив величину дуги меридиана в 1° или в п° вблизи экватора и около полюса, можно вычислить большую полуось а, сжатие а и малую полуось b. Если бы дуги оказались равными, то были бы равны и полуоси а и b, т. е. Земля оказалась бы шаром. Градусные измерения показывают, что длина дуги в 1° меридиана у полюса больше, чем у экватора, следовательно, Земля сжата у полюсов.
На протяжении нескольких веков ученые неоднократно определяли размеры земного сфероида. В 1940 г. советские геодезисты под руководством проф. Ф. Н. Красовского вычислили
вновь размеры земного эллипсоида й получили следующие результаты: а = 6378245 м, b = 6356863 м, α =1:298,3. Этот эллипсоид получил название эллипсоида Красовского.
На небольших участках Землю можно принимать за шар радиусом в 6371 км. В некоторых случаях, когда протяженность участков поверхности не превышает 20—30 км, можно пренебрегать и сферичностью Земли.
Точки земной поверхности имеют разные высоты над основной уровенной поверхностью. Для определения положений точек физической поверхности прибегают к следующему приему.
Через точки земной поверхности А, В, С, D проводят отвесные линии до пересечения с воображаемой уровенной поверхностью U (рис. 3). Точки а, b, с, d называются горизонтальными
проекциями точек А, В, С, D. Если таким способом спроектировать все точки физической поверхности, то окажется, что каждой линии и контуру земной поверхности будут соответствовать линия и контур уровенной поверхности. Таким образом, положение каждой точки земной поверхности можно определить по ее горизонтальной проекции на уровенную поверхность и по высоте точки над основной уровенной поверхностью.
Для ограниченных участков земной поверхности можно принимать отвесные линии параллельными друг другу, а уровенную поверхность — за горизонтальную плоскость. Для этих условий при определении взаимного положения горизонтальных проекций а, b, с, d
необходимо знать горизонтальные проекции расстояний DC1 = DC cosv (где v — угол наклона линии DC) и горизонтальные углы β1, β2, β3, β4.
Расстояние по отвесной линии в метрах от основной уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли называется абсолютной высотой точки и обозначается Нс.
Расстояние по отвесной линии в метрах от любой другой уровенной поверхности до данной точки называется условной высотой точки. Высота одной точки (С) относительно уровенной поверхности другой точки (D) называется относительной высотой, или превышением h. Числовое значение высоты называется отметкой.
Положение средней уровенной поверхности определяют из многолетних наблюдений за уровнем океана. В СССР за начало счета абсолютных высот принимают нуль Кронштадтского футштока. Футшток представляет собой рейку с делениями, по которой периодически отсчитывается уровень моря. Нулевое деление Кронштадтского футштока почти совпадает со средним уровнем Балтийского моря в Кронштадте.
Рис.4. Абсолютные, условные и относительные высоты
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 278; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!