Краткий исторический очерк развития российской геодезии
Основы геодезии.
Геодезия – слово греческого происхождения, образовано из двух греческих слов gê (гео) земля и daizo (дайдзо) разделяю, что в переводе означает землеразделение. Такое буквальное определение геодезии говорит только лишь о том, что она является одной из древнейших наук о Земле. Возникла эта наука с началом земледелия. В процессе исторического развития содержание каждой науки непрерывно меняется, в связи с чем неизбежен разрыв между названием науки и её содержанием. Так, например, геометрия буквально определяется как землеизмерение. Однако в наше время измерения на Земле не являются предметом геометрии. Данной проблемой занимается геодезия – наука об измерениях на земной поверхности и в околоземном пространстве, а также о вычислениях и графических построениях, проводимых:
- для определения фигуры и размеров Земли как планеты в целом;
- исследования движения земной коры;
- изображения земной поверхности и отдельных её частей в виде планов, карт и профилей (вертикальных разрезов);
- решения разнообразных научных и практических задач по созданию и эксплуатации искусственных сооружений на земной поверхности и в околоземном пространстве;
- создания геодезических опорных сетей как основы для выполнения вышеперечисленных задач.
Таким образом, предметом геодезии является геометрическое изучение физической поверхности Земли и происходящих с ней изменений. Поверхность Земли характеризуется многообразием форм. На ней находятся всевозможные объекты естественного и искусственного происхождения, геометрическое моделирование которых имеет для человека исключительно важное значение.
|
|
|
В геодезии широко используют достижения астрономии, физики, математики, механики, электроники, геоморфологии и других наук.
Астрономия, изучающая Землю как одно из небесных тел, влияющих на движение других небесных тел, обеспечивает геодезию необходимыми исходными данными. Для производства измерений на земной поверхности используют различные приборы и инструменты, в создании которых применяют научные достижения физики, химии, механики, оптики, электроники и других на- ук. При измерении различных величин практически невозможно получить их истинное значение. В связи с этим возникает необходимость определения их вероятнейшего значения, т. е. наиболее близкого к истинному. С этой целью в геодезии применяется математическая обработка результатов измерений, в которой используются достижения высшей математики, вычислительной техники, математической статистики, теории вероятностей, теории ошибок, теории информации. Для оформления результатов измерений и вычислений в геодезии применяется метод графического представления данных. Для его использования необходимо знание приемов топографического черчения. С помощью данного метода составляются чертежи, являющиеся продуктом производства геодезических работ и характеризующиеся сложной символикой, большой точностью и высоким качеством исполнения.
|
|
|
Тесную связь геодезия имеет также с географией, геологией и геоморфологией. География изучает окружающие человеческое общество природные условия, размещения производства и условия его развития. Знание географии обеспечивает правильную трактовку элементов ландшафта, который включает в себя: рельеф, естественный покров земной поверхности (растительность, почвы, моря, озера, реки и т. д.) и результаты деятельности человека (населенные пункты, дороги, средства связи, предприятия и т. д.). Геология изучает строение, минеральный состав и развитие Земли. Геоморфология – рельеф земной поверхности и закономерности его изменения. Применение фотоснимков в геодезии требует знания фотографии. В настоящее время в связи с широким использованием цифрового и электронного картографирования, геоинформационных и глобальных навигационных систем, дистанционного зондирования Земли аэрокосмическими средствами всё большее значение для геодезии приобретают достижения информатики, автоматики и электроники. В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, картографию, фотограмметрию, радиогеодезию, космическую геодезию, геодезическое инструментоведение и др. Высшая геодезия изучает форму и размеры Земли, движение её коры и определяет: - вид и размеры Земли (как планеты); - внешнее гравитационное поле Земли (значение и направление силы тяжести в земном пространстве и на поверхности); - взаимное расположение значительно удалённых друг от друга геодезических пунктов; - точность изображения пунктов на плоскости в проекции с учётом искажений из-за кривизны земной поверхности.
|
|
|
Краткий исторический очерк развития российской геодезии
Геодезия как наука формировалась и развивалась тысячелетиями. Древние памятники, возведенные в Египте и Китае, свидетельствуют о том, что человечество имело представление об измерениях на поверхности земли за много веков до нашей эры. Приемы измерения на земной поверхности были известны и в древней Греции, где они получили теоретическое обоснование и положили начало геометрии. Геодезия и геометрия долго взаимно дополняли и развивали одна другую. В России первые геодезические работы, зафиксированные документально, выполнялись в ХI веке при измерении князем Глебом ширины Керченского пролива между Керчью и Таманью. Начало картографии было по- ложено составлением в ХI веке карты всего Московского государства. Интенсивное развитие геодезии в России связано с именем Петра I. В 1745 г. был издан «Первый атлас России», созданный по материалам планомерной инструментальной топографической съемки всего государства, начатой по указу Петра I в 1720 г. Первые в России астрономо - геодезические и картографические работы возглавил И.К. Кирилов. В 1779 г. по указу Екатерины II была открыта землемерная школа, которая в 1819 г. была преобразована в Константиновское землемерное училище, а в 1835 г. – в Константиновский межевой институт, ныне – крупное высшее учебное заведение по подготовке геодезистов и картографов МИИГАиК – Московский институт инженеров геодезии, аэрофото- съёмки и картографии. В 1809 г. в Санкт-Петербурге был учрежден институт Корпуса инженеров путей сообщения, в 1822 г. – корпус военных топографов, выполнявший впоследствии большую часть топографо- геодезических работ в стране. В 1816 г. под руководством русского военного геодезиста К. И. Теннера и астронома В. Я. Струве в западных пограничных губерниях России были начаты большие астрономо-геодезические работы, которые в 1855 г. завершились градусным измерением огромной (более 25° по широте) дуги меридиана, простирающейся по меридиану 30° от устья Дуная до берегов Северного Ледовитого океана. На развитие геодезии в России большое влияние оказали начавшиеся в XIX веке изыскания и строительство железных дорог. На Кавказе были выполнены первые опытные наземные фотосъемки, а в 1898 г. инженер П.И. Шуров применил ее при изысканиях линии, соединяющей Маньчжурскую и Забайкальскую железные дороги. Инженер Р.Ю. Тилле впервые выдвинул идею применения аэрофотосъемки при железнодорожных изысканиях. В 1908–1909 гг. он опубликовал трехтомный труд «Фотография в современном развитии», сыгравший огромную роль в развитии аэрофотосъемки в России. В 1928 г. советский геодезист Ф. Н. Красовский разработал стройную и научно обоснованную схему и программу построения опорной геодезической сети, предусматривающую создание астрономо-геодезической сети на всей территории СССР. В ходе построения этой сети были усовершенствованы теория, методы и инструменты астрономических определений и геодезических измерений. В 1940 г. Ф.Н. Красовский и А. А. Изотов определили новые размеры земного эллипсоида, которые по настоящее время используются для картографо-геодезических работ в России и ряде других стран.
|
|
|
Понятие о геодезии
Геодезия – наука, изучающая фигуру Земли и разрабатывающая методы создания систем координат, определения положения точек на Земле и околоземном пространстве, изображения земной поверхности на картах.
Научными задачами геодезии являются:
- установление систем координат;
- определение формы и размеров Земли .
- проведение геодинамических исследований (определение горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры, движений земных полюсов, перемещений береговых линий морей и океанов и др.).
Научно-технические задачи геодезии в обобщенном виде заключаются в следующем:
- определение положения точек в выбранной системе координат;
- составление карт и планов местности разного назначения;
- обеспечение топографо-геодезическими данными нужд обороны страны;
- выполнение геодезических измерений для целей проектирования и строительства, землепользования, кадастра, исследования природных ресурсов и др.
Геодезия в процессе своего развития разделилась на ряд научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, фотограмметрию, картографию, космическую геодезию, морскую геодезию, инженерную геодезию.
Особое место в этом ряду занимает инженерная геодезия, которая разрабатывает методы геодезического обеспечения изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений: железных и автомобильных дорог, мостов, тоннелей, трубопроводов, промышленных и гражданских зданий, систем водоснабжения и водоотведения и др.
Основными задачами инженерной геодезии являются:
- топографо-геодезические изыскания, в ходе которых выполняется создание на объекте работ геодезической сети, топографическая съемка, геодезическая привязка точек геологической и геофизической разведки;
- инженерно-геодезическое проектирование, включающее разработку генеральных планов сооружений и их цифровых моделей; геодезическую подготовку проекта для вынесения его в натуру, расчеты по горизонтальной и вертикальной планировке, определению площадей, объемов земляных работ и др.;
- геодезические разбивочные работы, включающие создание на объекте геодезической разбивочной сети и последующий вынос в натуру главных осей сооружения и его детальную разбивку;
- геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования при установке их в проектное положение;
- наблюдения за деформациями сооружений, определяющие осадки оснований и фундаментов, плановые смещения и крены сооружений.
Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации современных инженерных сооружений связано с необходимостью выполнения точных измерений, служащих определению координат и высот геодезических пунктов, составлению топографических карт и планов, продольных профилей трасс; наблюдению за деформациями сооружений. Для обеспечения необходимой точности измерения выполняются высокоточными геодезическими приборами: теодолитами – угловые измерения; светодальномерами – линейные измерения; электронными тахеометрами – угловые и линейные измерения с решением различных инженерно-геодезических задач; нивелирами – определение превышений. При определении положения объектов используется аппаратура, работающая по сигналам спутниковых навигационных систем, при выполнении топографической съемки местности находят применение лазерные сканеры. Обработка результатов геодезических измерений выполняется на современных компьютерах с использованием развитого программного обеспечения. К числу таких программных продуктов относятся геоинформационные системы, служащие сбору, обработке, систематизации, отображению и анализу картографической информации.
Состав геодезических работ, их точность, используемые методы и приборы различаются в зависимости от особенностей объекта.
Так, при выполнении изысканий железной дороги создают геодезическую сеть, опираясь на которую составляют топографические карты и планы. На картах и планах выполняют предварительное трассирование дороги, окончательное положение которой выбирают в поле. Затем делают съемку трассы и получают необходимые для проектирования дороги профиль трассы и ситуационный план полосы местности.
Для обеспечения безопасного движения поездов вдоль железной дороги создают высокоточную геодезическую сеть (так называемую, реперную систему), опираясь на которую выполняют работы по реконструкции и ремонту пути, по оперативному контролю его геометрических параметров, по наблюдениям за деформациями пути, земляного полотна и искусственных сооружений.
В процессе строительства и по мере завершения отдельных его этапов выполняются исполнительные съемки, целью которых является установление точности вынесения проекта сооружения в натуру, выявление отклонений, допущенных в процессе строительства, а также определение фактических координат и высотных отметок построенных объектов, размеров его отдельных частей.
Форма и размеры Земли
Изучение формы и размеров Земли включает решение двух задач. Это установление некоторой сглаженной, обобщенной, теоретической фигуры Земли и определение отклонений от нее фактической физической поверхности.
Учитывая, что поверхность океанов и морей составляет 71 поверхности Земли, а поверхность суши только 29, за теоретическую фигуру Земли принято тело, ограниченное поверхностью океанов в их спокойном состоянии, продолженной и под материками, и называемое геоидом.
Поверхность, в каждой своей точке перпендикулярная к отвесной линии (направлению силы тяжести), называется уровенной поверхностью. Из множества уpовенных поверхностей одна совпадает с поверхностью геоида.
Из-за неравномерности распределения масс в земной коре геоид имеет неправильную геометрическую форму, и его поверхность нельзя выразить математически, что необходимо для решения геодезических задач. При решении геодезических задач геоид заменяют близкими к нему геометрически правильными поверхностями.
Так, для приближенных вычислений Землю принимают за шар с радиусом 6371 км.
Ближе к форме геоида подходит эллипсоид – фигура, получаемая вращением эллипса (рис. 2.1) вокруг его малой оси.
| Рис. 2.1. Меридианный эллипс: Рс– северный полюс;Рю– южный полюс |
Различают общеземной эллипсоид и референц-эллипсоид.
Центр общеземного эллипсоида помещают в центре масс Земли, ось вращения совмещают со средней осью вращения Земли, а размеры принимают такие, чтобы обеспечить наибольшую близость поверхности эллипсоида к поверхности геоида. Общеземной эллипсоид используют при решении глобальных геодезических задач, и в частности, при обработке спутниковых измерений. В настоящее время широко пользуются двумя общеземными эллипсоидами: ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 г, Россия) иWGS-84 (Мировая геодезическая система 1984 г, США).
Референц-эллипсоид– эллипсоид, принятый для геодезических работ в конкретной стране. С референц-эллипсоидом связана принятая в стране система координат. Параметры референц-эллипсоида подбираются под условием наилучшей аппроксимации данной части поверхности Земли. При этом совмещения центров эллипсоида и Земли не добиваются.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 353; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!