Предмет и задачи инженерной 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).
Формы и размеры земли
Фигура земли формируется под действием сил внутреннего тяготения и центробежной силы. Принято считать что земля имеет две поверхности Ф). физическую образованную твердой оболочкой земли и уровневую поверхность мирового океана мысленно продолженную под сущей.
Тело ограниченное уровненной поверхностью называется геоидом. Геоид имеет сложную форму и не вырежется математическим способом. В связи с этим для математической обработки результатов геодезических измерений и построений топокарт используют другую фигуру эллипсоид вращения.
Земной эллипсоид характеризуется размерами:
а – большой полуаси
б – малой полуаси
или полярным сжатием
Несмотря на то что поверхность геоида отклоняется или различается от поверности элипсоида на 105 м в практике инженерно геодезических работ принято считать одинаковыми.
Изоуровенную поверность принимаетсясредний многолетний уровень балтийского моря.
Для различных расчетов используется радиус шара равновеликого элипсойду и равный R=6371,1 км
Системы координат, использ в геодезии
Положение пунктов на физической поверхности Земли определяется в различных системах координат:
Географические координаты (долгота l и широта j) являются обобщенным понятием астрономических и геодезических координат и используются в случаях, когда нет необходимости учитывать разницу между названными координатами. Астрономические широту и долготу опр-ют с помощью спец. приборов относительно уровненной поверхности и направления
силы тяжести. При проецировании астрономических координат на поверхность земного референц-эллипсоида получают геодезические широту и долготу.
Прямоугольные местные координаты являются производными от зональной системы координат Гаусса-Крюгера и распространяются на небольшой по площади территории. Ось абсцисс совмещают с меридианом некоторой точки участка либо ориентируют параллельно основным осям инженерных сооружений. Координатные четверти нумеруют по часовой стрелке и именуют по сторонам света: I-СВ, II-ЮВ, III-ЮЗ, IV-СВ.
Полярная система координат определяет положение точки на плоскости полярным горизонтальным углом, отсчитываемым от некоторого начального направления, и горизонтальным проложением.
Спутниковые системы определения координат (российская Глонасс и американская GPS), в состав которых входят: комплекс наземных станций автоматического наблюдения за спутниками, искусственные спутники Земли с радиусом орбит около 26 000 км и приемная аппаратура потребителей.
При функционировании системы пространственное положение спутников определяют с наземных станций наблюдений, равномерно расположенных по всему миру и имеющих определенные пространственные координаты. Все станции связаны с головной станцией управления высокоскоростными линиями передачи данных и уточнения параметров орбит спутников в единой системе координат. Спутники передают периодически уточняемые эфемириды - набор координат, которые определяют положение спутников на орбите в различные моменты времени. Под влиянием гравитационного поля Земли и других факторов параметры исходных координат спутниковых систем изменяются и поэтому постоянно уточняются. В настоящее время точность "бортовых эфемирид", которые получают путем экстраполяции уточненной орбиты на несколько дней вперед, составляет 20-100 м, а при использовании специальных методов обработки - около 1 м.
При эксплуатации системы GPS определение местоположения предусмотрено в Мировой системе координат 1984 г (WGS-84). Начало координат в этой системе находится в центре масс Земли, ось Z параллельна направлению на условный земной полюс, ось X определяется плоскостями начального меридиана WGS-84 и экватора. Начальный меридиан WGS-84 параллелен нулевому меридиану, закрепленному координатами станций наблюдений. Ось Y дополняет систему координат до правой. Начало и положение осей координат системы WGS-84 совпадают с геометрическим центром и осями общеземного эллипсоида WGS-84.
В России создана геодезическая система координат ПЗ-90 (параметры Земли 1990 г). Она закрепляется 30 опорными пунктами на территории бывшего СССР, координаты которых получены методами космической геодезии.
