книги из ГПНТБ / Голиков Е.Д. Инженерная геодезия учебное пособие

5

ВВЕДЕНИЕ

Геодезией называется наука, которая изучает общий вид и размеры Земли в целом и способы изображения ее поверхности на плоскости в заданном уменьшении в виде планов и карт.

Впроцессе развития геодезии как науки возникла необходи­ мость разделить ее на две части, а именно: высшую геодезию и топографию.

Взадачи высшей геодезии входят:

наиболее приближенной к ней математической формы;

-определение колебаний в направлениях отвесных линий;

-определение разности уровней морей и океанов;

-изучение передвижения полюсов;

-создание на земной поверхности астрономо-геодезической сети пунктов, необходимой как для разрешения указанных выше научных вопросов и производства различного рода наземных и воз­

душных съемок, так и для стрельбы артиллерии и пуска ракет;

-разработка конструкций высокоточных геодезических инстру­ ментов.

Задачами топографии являются:

-разработка методов создания рабочей геодезической основы

б

геодезических работ на многочисленных стройках обусловили создание на базе высшей геодезии и топографии новой научной дисциплины - инженерной геодезии.

Инженерная геодезия использует из высшей геодезии методы создания геодезической рабочей основы и методы достижения по­ вышенной точности результатов измерений, а из топографии - способы производства съемочных работ.

В задачи инженерной геодезии входят:

- создание геодезической рабочей основы для производства инженерно-геодезических съемок и переноса проектов в натуру;

-производство инженерно-геодезических съемок;

-геодезическая подготовка инженерного проекта;

-перенос проекта в натуру;

-производство исполнительных съемок;

-систематическое наблюдение за деформациями и осадками инженерных сооружений.

Критически осваивая богатый теоретический и практический опыт прошлого, инженерная геодезия шагнула далеко вперед по пути своего творческого развития в период коммунистического строительства.

7

Р А З Д Е Л I

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЪЕМОЧНЫХ И РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ

Г л а в а I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИГУРЕ ЗЕМЛИ. СИСТЕМАХ КООРДИНАТ И ПРОЕКЦИЯХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ

§ 1 .1 . ФИГУРА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

Для решения многих научных и практических задач необходи­ мо знать фигуру и размеры Земли. Физическая поверхность Земли не имеет правильной геометрической формы и ее фигура не может быть выражена математическим уравнением. Так как большую часть поверхности Земли занимают океаны и моря, то за фигуру Земли

Рис Л Рис. 2

принимают геометрическое тело, ограниченное поверхностью океа­ на, которая мысленно продолжается и под сушей. Эта поверхность, совпадающая со средним уровнем воды в океане, называется уровен-

8

ной поверхностью Земли, а фигура ограниченная этой поверхно­ стью, получила название г е о и д . Фигура геоида зависит от внутреннего строения Земли и имеет сложную, геометрическую не­ правильную форму. Б каждой точке геоида уровенная поверхность перпендикулярна направлению силы тяжести,т.е. перпендикулярна отвесной линии, проведенной через эту точку (рис.1).

Наиболее близкую к геоиду, правильную геометрическую фор­ му представляет эллипсоид вращения, т .е , фигура, образованная вращением эллипса вокруг его малой оси (рис.2 ). Такую фигуру обычно называют земной эллипсоид или земной офероид. Результа­ ты геодезических измерений на земной поверхности переносят (редуцируют) на поверхность земного эллипсоида.

В частном случае, в первом приближении за фигуру Земли при­ нимают шар, равновеликий земному эллипсоиду.Радиус такого шара равен 6 371 НО м.

Чем точнее определены оси земного эллипсоида и чем лучше он ориентирован в теле геоида, тем точнее будет спроектирова­ на поверхность геоида или измерения на физической поверхности Земли на поверхность эллипсоида.

Размеры земного эллипсоида определялись многократно по данным астрономических и геодезических измерений в разных стра­ нах. В настоящее время уточнение фигуры и размеров Земли про­ изводится с использованием геодезических искусственных спутни­ ков Земли (ГИСЗ). Первое известное измерение, представляющее только исторический интерес, было произведено Эратосфеном еще во П веке до нашей эры. Результаты, заслуживающие наибольшего

9

Первое значение Деламбра и Мишена интересно тем, что его результаты были использованы для установления единицы длины международных мер - метра. Метр равен 1/40 000 000 доли мери­ диана» проходящего через г.Париж.

полуоои эллипсоида Бесселя равна 850 м. Эллипсоид Кларка, на­ пример, принят в США, а эллипсоид Хейфорда был принят в каче­ ства международного и используется в некоторых странах НАТО.

дены геодезические измерения, проектируют по нормалям на по­ верхность референц-эллипсоида, а затем в определенной системе координат определяют положения проекций этих точек.

Референц-эллипсоид Красовского ориентирован в теле геоида в точке, являющейся центром круглого зала Пулковской обсерва­ тории с координатами ср = 59°46'I8'J55 и j = 30°19/42',,09;

А(Пулково - Бугры) = 121°0б'42?305.

Вэтой точке совпадают отвесная линия и нормаль, а поверх­

ность референц-эллипсоида совмещена с поверхностью геоида,т.е. Н = 0. Значение большой полуоси референц-эллипсоида Красовского получено оо средней квадратической ошибкой +60 м.

В 1952 г . за выдающиеся исследования фигуры Земли совет­ скому ученому Ф.Н.Краоовскому (посмертно) и А.А.Изотову была присуждена Государственная премия первой степени.

Несовпадение поверхностей геоида и референц-эллипсоида Красовского колеблется на территории СССР в небольших пределах; так, например, отклонение поверхности геоида в районе Астраха­ ни +12м, а в районе Ташкента -20м. В некоторых случаях уклоне­

10

ния достигают 200 м, главным образом за счет трехосности замного эллипсоида. Величину уклонений можно определить по спе­ циальным картам. Уклонения отвесных линий на территории СССР

составляют в среднем около 3",а наибольшие уклонения достигают 30 - 40" у озера Байкал и 45" на Кавказе.

§ 1.2. ПОНЯТИЕ ОБ АСТРОНОМИЧЕСКИХ И ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КООРДИНАТАХ

Положение точек на земной поверхности определяется геогра­ фическими координатами, т .е . широтой и долготой данной точки. Очевидно, что географические координаты одних и тех же точек,

эллипсоида, называются геодезическими; они получаются из гео­ дезических измерений на поверхности Земли и последующих вычи­ слений.

Координатными плоскостями в системе географических коор­ динат являются плоскости экватора и меридиана, принятого за начальный (рис.З ). Географическим координатам можно дать сле­ дующие определения.

Геодезической широтой ( f i) называется угол,образуемый на­ правлением нормали,к поверхности эллипсоида проходящей через данную точку,с плоскостью экватора. Широта отсчитывается от экватора к северу и югу от 0 до 90° и называется северной (по­ ложительной) и южной (отрицательной).

Геодезической долготой ( L ) называется двугранный угол, со­ ставленный плоскостью начального (гринвичского) меридиана, от которого ведется счет долгот, и плоскостью меридиана данной