Предмет и задачи геодезии
Слово "геодезия" образовано из греческих слов "ge" - земля и "dazomai" - разделяю, делю на части; если перевести его дословно, то получится "землеразделение". Это название соответствовало содержанию геодезии во времена ее зарождения и начального развития. Так, в Египте задолго до нашей эры измерялись размеры земельных участков, строились оросительные системы; все это выполнялось с участием геодезистов.
С развитием человеческого общества, повышением роли науки и техники расширялось содержание геодезии, усложнялись задачи, которые ставила перед ней жизнь.
В настоящее время геодезия - это наука о методах определения фигуры и размеров Земли и изображения ее поверхности на картах и планах, а также о способах проведения различных измерений на поверхности Земли (на суше и акваториях), под землей, в околоземном пространстве и на других планетах.
Известный ученый-геодезист В.В.Витковский так охарактеризовал геодезию: "Геодезия представляет одну из полезнейших отраслей знания; все наше земное существование ограничено пределами Земли, и изучать ее вид и размеры человечеству так же необходимо, как отдельному человеку - ознакомиться с подробностями своего жилья".[3]
Задачи, решаемые в геодезии, подразделяют на научные и научно-технические.
В зависимости от решаемых задач выделяют разделы геодезии, которые в общем виде можно представить как:
- высшая геодезия (высшая геодезия, космическая геодезия, спутниковые методы геодезии, теория фигуры Земли, геодезическая астрономия, математическая картография и др.)
- топография и инженерная (прикладная) геодезия.
Основные понятия геодезии
Физическая (топографическая) поверхность Земли – совокупность точек земной поверхности и поверхности мирового океана. Для описания физической поверхности Земли необходимо определить взаимное (относительно друг друга) положение множества точек. Для этого сначала определяют положение небольшого количества точек (опорных точек). Затем относительно опорных точек описывают положение других точек земной поверхности.
Отвесная линия – направление действия силы тяжести.
Уровенная поверхность – замкнутая поверхность, перпендикуляр к которой в каждой точке совпадает с направлением отвесной линии.
Геоид – одна из уровенных поверхностей, которая соответствует среднему уровню мирового океана и продолженная под материками.
Квазигеоид – поверхность, совпадающая с геоидом в мировом океане и близкая к геоиду под материками.
Поверхность относимости – правильная математическая поверхность, на которую переносят (проектируют) геодезические измерения в целях их дальнейшей обработки и представления.
Метод проектирования – способ переноса измеренных на физической поверхности Земли величин на поверхность относимости. В геодезии применяют проектирование по линиям, перпендикулярным к поверхности относимости (ортогональное проектирование).
Чтобы изобразить на бумаге участок земной поверхности, нужно сначала спроектировать все точки на поверхность эллипсоида вращения, или сферы, а затем изобразить точки на плоскости.Если участок местности небольшой, то соответствующий ему участок эллипсоида (сферы) можно заменить плоскостью и считать, что проектирование выполняется сразу на плоскость. При этом проектирование выполняют отвесными линиями (горизонтальная проекция).
Точки A, B, C находятся на поверхности Земли. Их горизонтальные проекции - a, b, c. Расстояние ab называется горизонтальным проложением (обозначают d). Угол между линией AB и ее горизонтальной проекцией называется углом наклона линии (обозначим ν). Расстояния Aa, Bb, Cc от точек до их проекций называют высотами и обозначают буквой H. Численное значение высоты называют отметкой. Разность отметок называют превышением: h = h = H - H.
Земной эллипсоид (общий земной эллипсоид) – математически правильная поверхность, образованная вращением эллипса вокруг малой оси и близкая к поверхности геоида. Центр эллипсоида должен совпадать с центром масс Земли, а ось вращения совпадать с осью вращения Земли.
Референц-эллипсоид – эллипсоид, ориентированный в теле Земли для близости к геоиду на определенной территории. Его центр может не совпадать с центром масс Земли, а ось вращения не совпадать с осью вращения Земли, но быть параллельна ей.
В России принят общий земной эллипсоид ПЗ-90 (a=6378136 м, f=1/298,257839303), на нем задаются координаты для глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, и референц-эллипсоид Красовского (a=6378245 м, b=6356863 м, f=1/298,3), на котором определяются государственные референцные системы координат СК-42 и СК-95.
Для американской глобальной навигационной системы GPS используется эллипсоид WGS-84 (a=6378137 м, f=1/298,257223563).