Понятие о геометрических моделях Земли

Тема: ВВЕДЕНИЕ

(продолжительность 2 часа)

Вопросы для изучения:

1. Понятие о геодезии. Применение геодезии в строительстве.

2. Единицы мер, применяемые в геодезии.

3. Понятие о геометрических моделях Земли.

4. Географические (глобальные) координаты.

5. Система плоских координат.

6. Высотные координаты.

Вопросы и задания для закрепления:

1. Что представляет собой наука «Геодезия»?

2. Какие глобальные задачи она решает?

3. Назовите единицы мер, применяемые в геодезии.

4. Что представляет собой геометрическая модель Земли?

5. Назовите географические (глобальные) координаты.

6. В каких случаях используют систему плоских координат?

7. Какие высотные координаты используют в геодезии и с какой целью?

Используемая литература

1. Григоренко А.Г., Киселев М.И. Инженерная геодезия: учебник для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк.,1983. Стр.8-15.

2. Лошкарев Н.А. Геодезия: учеб. пособие для техникумов. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. Стр.8-13.

3. Нестеренок М.С., Нестеренок В.Ф.. Позняк А.В. Геодезия: Учебник. Мн.: Университет-

ское, 2001. Стр. 4-15.

Ответы

Понятие о геодезии. Применение геодезии в строительстве

Геодезия - одна из древнейших наук. Слово “геодезия” образо­вано из двух слов - “земля” и “разделяю”, а сама наука возникла как результат практической деятельности человека по установле­нию границ земельных участков, строительству оросительных кана­лов, осушению земель. Современная геодезия — многогранная на­ука, решающая сложные научные и практические задачи. Это наука об определении формы и размеров Земли, об измерениях на земной поверхности для отображения ее на планах и картах. Задачи геоде­зии решаются на основе измерений, выполняемых геодезическими инструментами и приборами. В геодезии используют положения математики, физики, астрономии, картографии, географии и других научных дисциплин.

Геодезия подразделяется на высшую, космическую геодезию, топографию, фотограмметрию и инженерную (прикладную) геоде­зию, каждый из этих разделов имеет свой предмет изучения, свои задачи и методы их решения, т. е. является самостоятельной науч­но-технической дисциплиной.

Высшая геодезия изучает фигуру и размеры Земли, методы определения координат точек на поверхности для территории всей страны.

Космическая геодезия решает геодезические задачи с помощью искусственных спутников Земли.

Топография рассматривает способы изучения земной поверх­ности и изображения ее на картах и планах.

Фотограмметрия решает задачи измерений по аэрофото- и кос­мическим снимкам для различных целей, в том числе: для получе­ния карт и планов, обмеров зданий и сооружений и т. п.

Инженерная геодезия изучает методы геодезического обеспече­ния при разработке проектов, строительстве и эксплуатации разно­образных сооружений, а также при изучении, освоении и охране природных ресурсов.

Применение геодезии в строительстве

Несмотря на многообразие инженерных сооружений, при их проектировании и возведении решаются следующие общие задачи: получение геодезических данных при разработке проектов стро­ительства сооружений (инженерно-геодезические изыскания); определение на местности основных осей и границ сооружений в соот­ветствии с проектом строительства (разбивочные работы); обес­печение в процессе строительства геометрических форм и размеров элементов сооружения в соответствии с его проектом, геометричес­ких условий установки и наладки технологического оборудования; определение отклонений геометрической формы и размеров воз­веденного сооружения от проектных (исполнительные съемки); из­учение деформаций (смещений) земной поверхности под сооружени­ем, самого сооружения или его частей под воздействием природных факторов и в результате действий человека.

Для решения каждой из указанных задач применительно к раз­ным видам сооружений существуют свои методы, средства и требо­вания к точности их выполнения. Например, при инженерно-геоде­зических изысканиях в основном производят измерения для состав­ления карт и планов, на которых изображают то, что есть на местности, а при строительстве здания, наоборот, определяют на местности то место, где здание должно располагаться по проекту. Конструкции здания устанавливают на предусмотренные проектом места с погрешностью 5…10 мм, детали заводского конвейера—1…2мм, а оборудование физических лабораторий (ускорителей ядерных частиц) — 0,2...0,5 мм.

Инженерная геодезия тесно связана с другими геодезическими дисциплинами и использует методы измерений и приборы, предназ­наченные для общегеодезических целей. В то же время для геодези­ческого обеспечения строительно-монтажных работ, наблюдений за деформациями сооружения и других подобных работ применяют свои приемы и методы измерений, используют специальную изме­рительную технику, лазерные приборы и автоматизированные си­стемы.

Инженерно-геодезические измерения выполняют непосредствен­но на местности в различных физико-географических условиях, поэтому необходимо заботиться об охране окружающей природы: не допускать повреждений лесов, сельскохозяйственных угодий, не загрязнять водоемов.

Решение современных задач геодезии связано с обеспечением и улучшением качества строительства зданий и сооружений, промы­шленных и жилых комплексов, дорог, линий электропередачи и свя­зи, магистральных трубопроводов, энергетических объектов, объектов агропромышленного комплекса и др. Для этого требуется большое количество квалифицированных работников, способных обеспечить строительство важных народнохозяйственных объектов. Для подготовки таких кадров и предназначен данный учебник.

Единицы мер, применяемые в геодезии

Измерения и построения в геодезии

Под измерениями понимают процесс сравнения какой-либо ве­личины с другой однородной величиной, принимаемой за единицу. При всем многообразии геодезических измерений все они сводятся в основном к трем видам: линейные, в результате которых на местности определяются расстояния между заданными точками; угловые, когда определяются значения горизонтальных и ве­ртикальных углов между направлениями на заданные точки; высотные (нивелирование), в результате которых определяют­ся разности высот отдельных точек.

За единицу линейных и высотных измерений (расстояний, высот и превышений) в геодезии принят метр, представляющий собой длину жезла — эталона, изготовленного из платино - иридиевого сплава в 1889 г. и хранящегося в Международном бюро мер и весов в Париже. Копия № 28 этого жезла находится в НИИ метроло­гии им. Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге. В качестве эталона более высокой точности в настоящее время служит метр, определен­ный как длина пути, пройденного светом за 1/299792548 доли секунды.

Единицей для измерений углов (горизонтальных и вертикаль­ных) служит градус, представляющий 1/90 прямого угла, или 1/360 окружности. Градус содержит 60 угл. мин, минута делится на 60 угл. с. В некоторых странах применяют градовую систему, в кото­рой 1 град составляет 1/400 окружности, градовая минута — 1/100 град, а градовая секунда — 1/100 град мин.

В современных автоматизированных угломерных приборах еди­ницей измерений служит гон, равный 1 град или 54 угл. мин; тысячная его доля, равная 3,24 угл. с, называется миллигон.

Измерения называют прямыми, если их выполняют с помощью приборов, позволяющих непосредственно сравнить измеряемую ве­личину с величиной, принятой за единицу, и косвенными, когда искомую величину получают путем вычислений на основе резуль­татов прямых измерений. Так, угол в треугольнике можно непо­средственно измерить угломерным прибором (прямое измерение) или вычислить по результатам измерения трех сторон треугольника (косвенное измерение).

Необходимые условия любого измерения: объект измерения; субъект измерения — лицо, производящее измерение; мерный при­бор, которым выполняют измерения; метод измерения — совокуп­ность правил и действий, определяющих процесс измерения; внеш­няя среда, в которой выполняют измерения.

Понятие о геометрических моделях Земли

Форма Земли. Мысль о том, что Земля имеет форму шара, впервые высказал в VI. в до н. э. древнегреческий ученый Пифагор, а доказал это и определил радиус Земли египетский математик и географ Эратосфен, живший в III в. до н. э. Впоследствии ученые уточнили, что Земля сплюснута у полюсов. Такая фигура в матема­тике называется эллипсоидом вращения, она получается от вращения эллипса вокруг малой оси. В земном эллипсоиде (рис. 1, а) поляр­ная ось меньше экваториальной.

Земля не является правильным геометрическим телом — ее по­верхность представляет собой сочетание возвышенностей и углубле­ний. Большая часть углублений заполнена водой океанов и мо­рей — из 510 млн.км² общей площади поверхности Земли 71% занимает океан. Поверхность воды в нем под действием силы тяжести образует уровенную поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению силы тяжести. Линию, совпадающую с на­правлением силы тяжести, называют отвесной линией. Если уровенную поверхность мысленно продолжить под материками, образует­ся фигура, называемая геоидом (рис. 1, б). Казалось бы, геоид наилучшим образом определяет математическую фигуруЗемли, так как в каждой точке его поверхности существует одно вполне опреде­ленное направление — отвесная линия, составляющая с касатель­ной плоскостью прямой угол. Однако из-за неравномерного рас­пределения масс внутриЗемли поверхность геоида имеет сложную форму. Поэтому за математическую фигуру дляЗемли принимают эллипсоид вращения, наиболее приближенный к геоиду. Земной эллипсоид соответствующим образом мысленно располагают (ори­ентируют) в телеЗемли.

Рис. 1 Земной эллипсоид (а) и геоид (б)

Земной эллипсоид с определенными размерами и ориентирован­ный определенным образом для части Земли, называют референц-эллипсоидом. В нашей стране размеры референц-эллипсоида были получены под руководством выдающегося геодезиста Ф. Н. Красовского. Эти размеры утверждены для использования в работах по высшей геодезии и картографии. Референц-эллипсоиду присвоено имя Красовского. Размеры референц-эллипсоида Кра­совского: большая полуось а =6378245 м, малая полуось b= =6356863 м, полярное сжатие

α= (а— b)/a=1/298,3. В 1980-х гг. с помощью спутниковых измерений определены практически окончательные на данную эпоху размеры общего земного эллипсоида (его боль-

шая полуось) а=6378137 м, полярное сжатие α=1/298,257.

В инженерной геодезии и работах по топографии условно счита­ют, что Земля имеет форму шара, объем которого равен объему земного эллипсоида, радиус шара R =6371,11 км. Длина

Экватора на общем земном эллипсоиде L=2πа=40075 км, на земном шареL=2πR=40030 км,

или приближенно 40000 км.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: