Что такое геодезическая. Геодезия. Практикуются виды деятельности

Геодезические работы относятся к одной из самых важных составляющих любого строительства. Они представляют собой процесс измерения, проектировки и проведения вычисления в виде чертежей. Благодаря проведению работ по геодезии удаётся определить максимально точное и целесообразное размещение строительных объектов в соответствии с требованиями норм законодательства, нарушение которых чревато серьёзными последствиями.

Под определением науки геодезия понимается изучение земной коры, её структуры, поверхности, а также любых связанных с ней изменений. Геодезия имеет тесную связь с такими науками, как математика, физика.Именно геодезия помогает специалистам переносить систему координат на поверхность и моделировать в реальном масштабе, создавать геодезические сети, определять необходимые точки.

Принято выделять следующие этапы проведения работ:

• подготовительный;
• полевой;
• камеральный.

Первый этап предназначен для исследования имеющейся документации, которая имеет прямое отношение к территории. Здесь в дальнейшем предполагается реализация задуманных целей и возведение тщательно спроектированных объектов. Подготовка по срокам будет зависеть от размера объекта и населённого пункта, в котором проводится исследование.

Инженерно-геодезический процесс приходится на полевой этап. В этот период все работы связаны с непосредственной привязкой, выносом горных пород. На основании измерений составляется топокарта в масштабе. Масштаб карты определяется поставленными задачами. Так, если стоит задача максимально точно изучить местность и дать наиболее полную характеристику породы, на которой планируется строительство, то составляется объёмная топокарта.

Графики могут быть составлены в виде чертежей, а могут быть зафиксированы в цифровом носителе.

Геодезия земельного участка заканчивается камеральным этапом. Завершением этого этапа считается составление максимально подробного отчёта о проведённых действиях и полученных результатах. Документ содержит в себе каталоги координат и высот, фиксирование расположения высотной геодезической сети или нескольких сетей схематически. Этот этап считается заключительным, но не менее важным, так как именно в конце проводится резюмирование полученных сведений и принятие решений.

Виды геодезии

Геодезические работы подразделяются на несколько видов. Каждый из них отвечает за определённую категорию измерений, съёмки.

Виды геодезических работ:

1. Топография – это описание земной поверхности. Данный вид занимается съёмками различных масштабов, обновлением топографических карт и планов, съёмки инженерных коммуникаций, подземных и наземных построек. При проведении съёмки обязательным требованием является применение установленных масштабов и их соблюдение. Проводить такие работы необходимо при возведении высотных зданий, при необходимости проведения перепланировки, реконструкции масштабных инженерно-технических сооружений, осуществлении работ по озеленению частей города. Масштаб наиболее точный применяется для замеров в населённом пункте, при планировке строительства автомобильной трассы, транспортных развязок, крупных компаний промышленного производства.
2. Инженерная или практическая геодезия – это комплекс работ, состоящих из изучения и съёмки рельефа на территории, местности, где предполагается строительство.
3. Гидрография – вид работ, который занимается описанием водного пространства.
4. Разбивочные работы – это разновидность деятельности геодезистов, которая предполагает расстановку специализированных знаков для привязки к государственной геодезической сети. Эти знаки расставляются и сохраняются вплоть до окончания всего строительства. Это позволяет контролировать качество строительных работ. При осуществлении разбивочных работ строятся чертежи, которые имеют привязку к реальной местности. После составления чертежей происходит вынос в натуру. Для этого ключевые пункты закрепляются непосредственно на местности. Результаты проведённых работ направляются к проектным изыскателям со всеми графиками и чертежами.
5. Исполнительные съёмки – это работы, проведение которых осуществляется вплоть до окончания строительства.С помощью съёмокудаётся контролировать порядок возведения здания и сравнивать его с намеченными чертежами. Повышенное внимание направлено на ту часть объекта, которая является несущей и на неё идёт основной упор всей конструкции. Иными словами, эта часть здания или сооружения полностью обеспечивает устойчивость всей постройки. Все возможные отклонения, которые возникают в период осуществления работ, сравниваются с установленными правилами и нормами ГОСТа. По результатам проведения съёмок составляются акты приёмки-передачи.
6. Контроль над деформацией сооружений – такая разновидность мероприятий производится не только на этапах строительства, но и по его окончании. Мониторинг производится в период закладки фундамента, и так далее каждые пять этажей. В конце строительства проводится контрольная проверка, а затем эксплуатационная. Контролю подвергается усадка здания, гибкость конструкций и отдельных частей всего монолита. Кроме того, геодезисты проводят исследования, как возведённое здание влияет на стоящие рядом постройки, сооружения.
7. Съёмка подземных сетей – есть множество факторов, которые могут оказать влияние на усадку возведённого здания. Предугадать их всё невозможно. В связи с этим нужно постоянно измерять состояние подземных сетей. Такой вид контроля осуществляется при помощи съёмки, которая фиксирует положение всех коммуникационных сетей, дренажа, колодцев и канализации. Результатами такого исследования становится составление ситуативного плана.

Кроме вышеперечисленных видов работ, выделятся маркшейдерское дело, занимающееся замерами при строительстве тоннелей, подземных дорог, сооружений в горнодобывающей промышленности. Также геодезия занимается кадастровыми работами, с которыми приходится сталкиваться гражданам, имеющим участок в землепользовании.

Очень важно помнить, что при заказе проведения работ нужно учитывать уровень мастерства и опыт работы геодезиста. Если компания не на слуху либо имеет негативные отзывы, не стоит обращаться в эту организацию, так как есть высокая вероятность того, что работы будут проведены некачественно. В качестве подтверждения профессионализма можно попросить геодезиста или сотрудника геодезической службы показать документ, подтверждающий его квалификацию. Выполнение геодезических работ должен проводить квалифицированный специалист.

С геодезическими измерениями, топографической съёмкой площадок сталкиваются не только строительные компании с крупными объектами, но и физические лица. Каждый, кто приобретает земельный участок для осуществления индивидуального строительства, должен оформить на объект кадастровый паспорт.

Для систематизации всех объектов недвижимости в России ведётся специальный кадастровый учёт. Он содержит информацию обо всех объектах, их местонахождении, размерах, их назначению. Каждому объекту присваивается свой номер.

Для того чтобы получить кадастровый паспорт на объект, необходимо соблюдать последовательность действий. В первую очередь должна проводиться работа по межеванию участка. Гражданину необходимо обратиться в организацию, которая имеет лицензию на осуществление земельно-кадастровых работ.

Стоимость выполнения работ будет зависеть от метода и региона, в котором проводятся исследования.

Общий объем кадастровых работ, проводимых геодезистами, включает в себя:

1. Кадастровую съёмку участка земли.
2. Запрос сведений в кадастровом учёте. Сведения предоставляются в виде плана территории.
3. Геодезист извещает соседей по участку о проведении собрания для согласования границ расположения земельного участка.
4. Формируется межевой план на бумажном и электронном носителе. Он необходим для постановки объекта на кадастровый учёт и получения паспорта.

После проведения всех необходимых геодезических работ заявитель может обращаться за изготовлением кадастрового паспорта. До 1 января 2013 года им занималось только БТИ. Сейчас оформлением занимается Кадастровая палата, которая входит в Росреестр.

Получить паспорт, выдаваемый кадастровой палатой, можно двумя способами: в МФЦ или заказать на сайте Росреестра. Отправка документов любым из перечисленных способов будет иметь юридическую силу.

Срок изготовления кадастрового паспорта через МФЦ составляет 5 рабочих дней, при подаче заявки через интернет, срок будет составлять 2 рабочих дня.

Геодезические и кадастровые работы тесно взаимосвязаны. Они не могут существовать по отдельности. Не проведя геодезических работ, невозможно получить кадастровый паспорт. Осуществление подобного рода исследований территорий позволяет определить, к какой категории относится земля и не нарушается ли законодательство в сфере землепользования.

Если ранее на объект уже оформлялся кадастровый паспорт и ему был присвоен кадастровый номер, любой человек может получить по нему информацию. Она находится в свободном доступе. Для её получения необходимо написать заявление с указанием номера или найти объект на официальном сайте Росреестра.

Если же объект только ставится на кадастровый учёт, то сделать это можно только после проведения межевания, которое заказывает лично сам собственник имущества.

Постановление на кадастровый учёт необходимо как самому владельцу, так и государству в целом. В первую очередь речь идёт об оплате налогов на имущество. Это позволяет упорядочить налоги и сборы. Но для совершения таких действий нужно обладать точной информацией об объектах. В связи с этим государство обязало граждан оформлять кадастровые документы. Без них невозможно совершение ни одной сделки.

Присвоив номер и получив на руки паспорт, собственник приобретает полноценные права, а государство полную информацию, необходимую для начисления налогов.

Паспорт, выдаваемый кадастровой палатой, требуется в следующих случаях:

• при совершении сделок с недвижимым имуществом, сюда включается как купля-продажа, дарение, завещание;
• при перепланировке квартиры, изменении границ участка;
• при судебных разбирательствах;
• по требованиям банков.

Кадастровый паспорт потребуется всегда в тех случаях, когда необходимо подтвердить, что объект учтён в кадастре.

Кадастровый паспорт получают на следующие виды объекта:

1. Участки земли.
2. Дома, здания, недостроенные строения.
3. Помещения.

Кадастровый паспорт не имеет срока годности, он будет действителен до тех пор, пока не будут изменены данные, внесённые в кадастр. Оформлять новую бумагу требуется тогда, когда была произведена перепланировка помещения или изменены границы участка земли.

Кадастровый документ, полученный до 01 января 2013 года, имеет свой срок действия. Для жилых помещений документ обладал силой в течение одного года, после чего нужно было снова обращаться в кадастровую палату за продлением срока, для всех остальных сооружений – 5 лет. Но после передачи полномочий БТИ Росреестру такие действия больше не производятся.

При работе на площадках геодезисты используют специализированные инструменты. С их помощью делаются точные расчёты, производятся замеры с соблюдением необходимо масштаба.

К таким инструментам относятся:

1. Нивелир – это прибор, применяемый для измерения точек объекта во время строительства.
2. Тахеометр – инструмент для снятия размеров высоты и углов точек в пространстве. Часто используется электронное устройство, которое запоминает сведения, а затем отправляет их на компьютер.
3. Теодолит – это прибор для замера углов. Он может быть оптическим и электронным. Для того чтобы надёжно установить его, необходимо иметь специальный штатив.

Геодезические работы это метод точного проектирования. Их задача вынести сооружение максимально правильно в натуру. Все измерения вносятся в специальную геодезическую документацию, которая ведётся с момента начала строительства и до стадии введения сооружения в эксплуатацию.

Геодезия

Геоде́зия

наука, изучающая форму, размеры и гравитационное поле Земли, а также технические средства и методы измерений на местности.
Геодезия зародилась в странах Древнего Востока и в Египте, где задолго до н. э. были известны методы измерения земельных участков и проектирования крупных инженерных и архитектурных сооружений – плотин, храмов, пирамид. В античной Греции, напр., использовали методы определения размеров Земли. Расцвет геодезии в Европе связан с применением магнитного компаса , изобретением в кон. 16 в. инструментов со зрительными трубами. В России научные геодезические работы начались в 17–18 вв. и были связаны с освоением новых территорий, строительством промышленных и горнодобывающих предприятий, развитием мореплавания и военного дела. Особенно быстро съёмочные работы стали развиваться в cep. 19 в. в связи с деятельностью Корпуса военных топографов и проведением межевания земель на огромных пространствах европейской части страны. Немалая заслуга в научном обосновании геодезических работ принадлежит знаменитому русскому астроному и геодезисту, основателю и первому директору Пулковской обсерватории В. Я. Струве.

В сер. 20 в. исследования по определению фигуры и размеров Земли выполнили Ф. Н. Красовский и А. А. Изотов, вычислившие уточнённые параметры земного эллипсоида, который официально принят в нашей стране с 1942 г. и назван эллипсоидом Красовского. На тер. всей страны развита геодезическая сеть и выполнены сплошные топографические съёмки. Единый блок топографических карт масштаба 1: 25 000, охватывающих пространства России, самый крупный в мире. Всемирно известны изобретатели геодезических приборов – Ф. В. Дробышев, М. Д. Коншин, М. М. Русинов и др.
Современная геодезия тесно связана с астрономией, математикой, геофизикой, картографией и прочими науками о Земле и других планетах, а также с космонавтикой и аэрокосмическим зондированием. Осн. разделы: высшая геодезия (изучает форму и гравитационное поле Земли, методы создания геодезических сетей), космическая , или спутниковая , геодезия (использование искусственных спутников Земли для решения научных и прикладных задач), инженерная геодезия (геодезические измерения при проектировании и строительстве инженерных сооружений), топография (топографические съёмки и картографирование), маркшейдерская съёмка (подземные геодезические съёмки при горных разработках, в шахтах).

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. - М.: Росмэн . Под редакцией проф. А. П. Горкина . 2006 .

Геодезия

(греч. geodaisía, от ge – Земля и daio – делю, разделяю), наука об определении положения объектов на земной поверхности, о размерах, форме и гравитационном поле Земли и других планет. Это отрасль прикладной математики, тесно связанная с геометрией, математическим анализом, классической теорией потенциала, математической статистикой и вычислительной математикой. В то же время это наука об измерениях, разрабатывающая способы определения расстояний, углов и силы тяжести с помощью различных приборов. Основная задача геодезии – создание системы координат и построение опорных геодезических сетей, позволяющих определить положение точек на земной поверхности. В этом существенную роль играют измерения характеристик гравитационного поля Земли, связывающие геодезию с геофизикой, использующей гравиметрические данные для изучения строения земных недр и геодинамики. Например, в геофизике геодезические методы измерений применяются для исследования движений земной коры, поднятий и опусканий массивов суши. И наоборот, нарушения во вращении Земли, которые влияют на точность геодезической системы координат, отчасти могут быть объяснены физическими характеристиками литосферы. См. также Земля ; геофизика .
Геодезические работы обычно выполняются государственными службами. В США созданием и поддержанием государственной геодезической сети занимается Национальная служба по исследованию океана при участии Министерства обороны и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Международные геодезические исследования организуются и направляются Международной ассоциацией геодезии, действующей по инициативе и в рамках Международного геодезического и геофизического союза.
Геодезические работы ведутся на трех уровнях. Во-первых, это плановая съемка на местности – определение положения точек на земной поверхности относительно местных опорных пунктов для составления топографических карт, используемых, например, при строительстве плотин и дорог или составлении земельного кадастра. Следующий уровень включает проведение съемок в масштабах всей страны; при этом площадь и форма поверхности определяются по отношению к глобальной опорной сети с учетом кривизны земной поверхности. Наконец, в задачу глобальной, или высшей, геодезии входит создание опорной сети для всех остальных видов геодезических работ. Высшая геодезия занимается определением фигуры Земли, ее положения в пространстве и исследованием ее гравитационного поля.
Последнее имеет особенно большое значение, т.к. все геодезические измерения (за исключением расстояний) отчасти зависят от определения направления силы тяжести (совпадающего с направлением отвесной линии). Геодезические приборы (теодолит, используемый для измерения углов и направлений, и нивелир, измеряющий превышения) устанавливаются так, чтобы оси их установочных уровней были параллельны уровенной поверхности, всегда перпендикулярной направлению силы тяжести. Более того, сама форма земной поверхности (70% которой составляют акватории) в общем определяется конфигурацией уровенной поверхности, представляющей собой идеализированную поверхность океана; именно от нее производится отсчет высот конкретных точек (т.н. высота над уровнем моря). В гравитационном поле Земли под уровенной поверхностью понимают поверхность, в любой точке которой помещенное на нее тело остается в состоянии покоя. Конфигурация уровенной поверхности определяется путем измерения силы тяжести.
Относительное положение точек на поверхности Земли устанавливается путем измерения расстояний между ними (при условии, что каждый пункт геодезической сети может непосредственно наблюдаться с нескольких других пунктов). В настоящее время для определения взаимного расположения точек земной поверхности в качестве промежуточных точек используются искусственные спутники Земли, при этом измеряется расстояние между спутником и наземным пунктом. Поскольку эти измеренные расстояния не зависят от ускорения силы тяжести, может показаться, что гравитационное поле Земли не играет существенной роли в геодезических построениях. Однако космическая геодезия, хотя и дополняет традиционные наземные наблюдения, пока не может их заменить. Более того, орбиты самих искусственных спутников определяются гравитационным полем Земли, что опять-таки делает необходимым изучение силы тяжести.
Геодезия может рассматриваться в геометрическом и физическом аспектах. Геометрические задачи геодезии решаются методами съемки, т.е. измерениями и расчетами расстояний, углов и направлений. Физический аспект связан с измерениями силы тяжести. Геодезические измерения осложняются спецификой используемой системы координат, которая включает широту, долготу и высоту. Уровенные поверхности, по которым устанавливается высота точки, непараллельны вследствие изменений силы тяжести на земной поверхности, обусловленных особенностями рельефа (распределением гор, долин, впадин и пр.) и плотности слагающих Землю горных пород. Подобные же причины нарушают параллельность поверхностей, имеющих одинаковую широту или долготу. Кроме того, на результаты расчетов геодезических показателей, например координат точки, влияют погрешности измерений и используемой физической модели.
Прикладные аспекты геодезии. Геодезические данные используются в картографии, навигации и землепользовании, например, для определения зоны затопления после сооружения плотины, местоположения буровых платформ на шельфе, точного положения государственных и разного рода административных границ и пр. Навигация и стратегические системы наведения в равной степени зависят от точности информации о положении цели и адекватности физических моделей, описывающих гравитационное поле Земли. Геодезические измерения используются в сейсмологии и при изучении тектоники плит, а гравиметрическая съемка традиционно применяется геологами при поисках нефти и других полезных ископаемых.
Развитие геодезии. Геодезия возникла в глубокой древности. Ее развитию способствовал прогресс в естественных и точных науках, изобретение таких инструментов, как маятник и телескоп и др. Однако за последние полвека геодезия добилась бóльших успехов, чем за всю предшествующую историю, что связано с использованием данных, полученных с искусственных спутников, появлением электронно-вычислительных машин и электронных измерительных приборов. Современные компьютеры позволили проводить анализ большого объема информации, применять в геодезии новые математические разработки, придавшие новый импульс развитию теоретической геодезии параллельно с прогрессом математики и теории информации. См. также спутники связи ; дистанционное зондирование .
МЕТОДЫ СЪЕМКИ
Положение точки на земной поверхности определяется с помощью трех координат: широты (центральный угол, образованный отвесной линией в данной точке с плоскостью экватора, отсчитывается к северу или к югу от экватора), долготы (угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана, за который условно принимается Гринвичский меридиан в Англии; отсчет ведется к западу или к востоку от начального меридиана) и высоты (расстояние по отвесной линии между данной точкой и некоторой уровенной поверхностью, например, средним уровнем моря).
Традиционно горизонтальные и вертикальная координаты рассматриваются порознь и исходные пункты устанавливаются для них отдельно. Такое различие продиктовано в основном практическими соображениями. Во-первых, основная задача геодезии – определить положение выбранных точек на поверхности Земли. При этом высотное положение меняется в гораздо более узких пределах, чем горизонтальное, и может определяться при помощи более простого математического аппарата. Во-вторых, классические способы измерения высот резко отличаются от тех, что применяются для определения показателей планового положения. Например, горизонтальные углы определяются гораздо точнее, чем вертикальные, при измерении которых возникают ошибки из-за рефракции световых лучей в атмосфере; поэтому измерение вертикальных углов играет меньшую роль в определении высот.
Однако теоретически не существует никаких препятствий для совместного определения вертикальных и горизонтальных (плановых) координат. Практически любые измерения высотных и плановых характеристик могут быть обобщены без введения каких-либо особых уровенных поверхностей. Именно такой способ применяется в т.н. пространственной, или космической, геодезии, где определение координат ведется с искусственных спутников и действительно нет методических различий в измерении планового положения и высоты. Хотя в конечном счете применение спутников может уменьшить потребность в разработке раздельных методов плановых и высотных измерений, различие подходов сохранится для решения многих практических задач.
Сеть высотных опорных пунктов. Высотная привязка, или определение высотных отметок точек местности, в локальном и региональном масштабах или в масштабе страны осуществляется путем определения относительных высот (превышений) точек земной поверхности. Совокупность методов определения высот обозначается общим термином «нивелирование». При геометрическом нивелировании используется нивелир с цилиндрическим уровнем и зрительной трубой, ось которой устанавливается параллельно уровенной поверхности в данном месте приведением пузырька уровня на середину ампулы. Есть нивелиры с компенсатором, в которых ось зрительной трубы приводится в горизонтальное положение автоматически, с помощью компенсаторной призмы. Помещая нивелир между двумя точками (рис. 1) и производя отсчет по двум нивелирным рейкам, установленным вертикально в этих точках, определяют превышение между этими точками. Превышения также могут быть найдены непосредственным измерением вертикального угла (по отношению к горизонтальной плоскости или к зениту); такое измерение осуществляется с помощью теодолита, установленного в одной точке и направленного на другую точку. В таком случае необходимо знать расстояние между этими двумя точками. Этот метод известен как тригонометрическое нивелирование; он применяется чаще всего в условиях пересеченной местности с крутыми склонами, где геометрическое нивелирование неприменимо. Тригонометрическое нивелирование вследствие атмосферной рефракции уступает в точности геометрическому нивелированию.
Высотное положение точек устанавливается посредством создания нивелирных сетей, состоящих из отдельных линий – нивелирных ходов; превышение по нивелирному ходу определяется как сумма превышений на станциях (между отдельными точками внутри хода); при этом превышение на станции получается как разность отсчетов на заднюю и переднюю нивелирные рейки. Нивелирные ходы прокладываются таким образом, что они начинаются и кончаются в одной и той же точке, образуя полигон; это помогает выявить погрешности измерений, т.к. сумма превышений для замкнутого нивелирного хода должна быть равна нулю и отличие ее от нуля указывает на сумму погрешностей. Поскольку конфигурация уровенных поверхностей зависит от гравитационного поля Земли (например, присутствие аномально большой массы в каком-либо месте вызывает заметное «вспучивание» уровенной поверхности), эти поверхности непараллельны. Из-за того, что визирный луч нивелира устанавливается параллельно уровенной поверхности в данном месте, измеренные превышения также зависят от силы тяжести. Для выполнения высокоточного нивелирования его данные должны дополняться гравиметрическими измерениями. Высота топографической поверхности над средним уровнем моря называется ортометрической высотой. Ортометрическая поправка рассчитывается с помощью гравиметрических наблюдений; введение этой поправки позволяет учесть непараллельность уровенных поверхностей.
Уровенная поверхность, ближе всего соответствующая среднему уровню Мирового океана (т.н. среднему уровню моря), называется поверхностью геоида (рис. 2). На суше эта поверхность представляет собой продолжение уровня моря под материками. Именно эта поверхность служит в качестве нулевой, от которой традиционно отсчитываются абсолютные высоты. Средний уровень моря определяется по данным систематических наблюдений (мониторинга) за приливами. Однако установление нулевой отметки высот по среднему уровню моря затруднено тем, что в региональных масштабах он не является строго выдержанным; поверхность моря отклоняется до нескольких десятков сантиметров от горизонтали под влиянием преобладающих ветров, течений, колебаний температуры и солености воды и атмосферного давления. В масштабе какой-либо одной страны нулевой уровень высот определяется на основании осредненных показателей многолетних замеров на нескольких водомерных постах. Однако, поскольку отклонения измеренного среднего уровня моря от истинной уровенной поверхности слишком велики, не представляется возможным принять единый глобальный нулевой уровень, базирующийся на замерах уровня моря.
В США нивелирные сети подразделяются на сети 1-го, 2-го и 3-го классов в соответствии с необходимой точностью, расстоянием между отдельными пунктами, общей протяженностью и методом нивелирования. Наиболее точные сети 1-го класса представляют собой главную основу, устанавливающую единую систему высот для всей страны. Сети 2-го класса дополняют и сгущают более точные сети 1-го класса. В этих сетях расстояния между узлами и соседними пунктами, закрепленными на местности специальными марками и реперами, меньше, чем в сетях 1-го класса. Сети 3-го класса прокладываются для непосредственного высотного обоснования инженерно-технических проектов и крупномасштабных топографических съемок. Их точность определяется конкретными требованиями в каждом отдельном случае.
Сеть плановых опорных пунктов. Создание геодезических плановых сетей основано на определении направлений, расстояний между пунктами и углов. Для измерения углов и направлений используется главным образом теодолит, основная рабочая часть которого, зрительная труба, вращается вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Угол как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости измеряется угломерным кругом. Горизонтальный круг, по которому отсчитывают горизонтальные углы и направления, выравнивается с помощью специального цилиндрического уровня. Вертикальный круг служит для измерения углов наклона. Теодолит может использоваться также для измерения широты и долготы точки на местности. Для этого проводится наблюдение за звездами, занимающими вполне определенное положение на небесной сфере. Раньше для измерения расстояний использовались мерные ленты или рейки. Современный дальномер фиксирует время, за которое электромагнитные волны проходят расстояние между прибором, находящимся в одной точке, и отражателем, установленным в другой точке. Поскольку скорость распространения электромагнитных волн в воздушной среде известна, расстояние между точками определяется как произведение времени на скорость. В приборах для измерения расстояний, основанных на этом принципе, используются источники лазерного и микроволнового излучения. Теодолит и электронное дальномерное устройство монтируются в виде интегрального прибора, включающего устройства для электронного считывания показаний и автоматической коррекции погрешностей измерений.
Построение геодезической опорной сети выполняется тремя методам: 1) триангуляции, когда плановое положение геодезических пунктов на местности определяется путем построения систем смежно расположенных треугольников, в которых измеряются углы, а длины сторон рассчитываются по длине хотя бы одной точно измеренной базисной стороны (или базиса) (рис. 3); 2) трилатерации – путем построения систем смежно расположенных треугольников и измерения их сторон; 3) полигонометрии – проложения на местности систем ломаных линий (полигонометрических ходов), в которых последовательно измеряются углы и длина каждого отрезка, соединяющего два пункта. В триангуляции и трилатерации для определения величины и формы треугольника достаточно знать величины двух углов и одной стороны или длины всех трех сторон. Длина сторон треугольников в плановых сетях обычно не превышает 15 км; в густонаселенных районах, крупных городах и других местах, где требуется сгущение сетей, они значительно короче. Для уменьшения ошибок измеряются все три угла, затем полученная сумма приводится к известной сумме углов треугольника (составляющей для сферических треугольников несколько более 180°). Плановые линейные характеристики сети получаются путем определения по крайней мере одной стороны треугольника; помимо этого в целях контроля выполняются и другие измерения. Расстояния между пунктами, расположенными на различных высотных отметках, приводятся к горизонтальной плоскости. Привязка геодезической сети, особенно опорных геодезических пунктов высокого класса, осуществляется измерением астрономического азимута, широты и долготы через определенные интервалы на местности.
Форма Земли не является идеально сферической; отклонения составляют примерно 1/300, в основном за счет того, что Земля сплющена у полюсов и приближается к сжатому эллипсоиду вращения (двухосный эллипсоид, полученный вращением эллипса вокруг короткой оси). Поэтому в качестве исходной уровенной поверхности при построении опорной геодезической сети используется поверхность референц-эллипсоида, короткая ось которого параллельна оси вращения Земли, а размеры выбраны таким образом, чтобы он максимально совпадал с поверхностью геоида для данной территории. Все расстояния и направления, измеренные на поверхности Земли при определении планового положения точки, пересчитывают (редуцируют) для перенесения на поверхность референц-эллипсоида. Например, в измеренные величины расстояний между точками необходимо внести поправку на их превышение над поверхностью референц-эллипсоида, которое соответствует сумме истинного превышения поверхности геоида в данном месте и ортометрической высоты (т.е. измеренной строго по вертикали над поверхностью геоида). Подобным же образом углы и направления, или азимуты, измеренные в горизонтальной плоскости, пересчитывают для получения соответствующих им величин на поверхности референц-эллипсоида, т.к. отвесная линия не совпадает с перпендикуляром к поверхности референц-эллипсоида. Поэтому вводится поправка за уклонение отвесной линии (рис. 2). Кроме того, существует расхождение между координатами (широтой и долготой) точки, полученными с помощью астрономических наблюдений (астрономические координаты), и геодезическими координатами соответствующей точки на поверхности эллипсоида. Отметим, что и положение поверхности геоида и направление отвесной линии учитываются в определении планового и высотного положения опорных пунктов сети. Это еще раз свидетельствует о важности исследований гравитационного поля Земли.
Исторически сложилось так, что на территории наиболее крупных стран поверхность референц-эллипсоида совмещалась с действительной поверхностью Земли в каком-либо одном пункте опорной сети, для чего в этом пункте определялось уклонение отвесной линии. «Расположение» эллипсоида в теле Земли затем устанавливалось измерением астрономического азимута (направления на какой-либо соседний пункт) и угла, который этот азимут образует с направлением на астрономический зенит, а затем соотнесением этих величин с геодезическим азимутом и зенитным расстоянием данного пункта на поверхности эллипсоида. С помощью такой процедуры достигается параллельность короткой оси эллипсоида и оси вращения Земли. Различия конфигурации эллипсоида и геоида определяются превышением (разностью отметок их поверхностей) в «исходном пункте». Наконец, для закрепления опорной плановой сети определяются размер и форма (сжатие) эллипсоида с помощью методов, обычно используемых для расчетов формы Земли.
Таким образом, для одной точки эллипсоида устанавливалось точное положение относительно соответствующей точки на физической поверхности Земли. На основе значений относительной высоты геоида, ортометрической высоты и астрономических координат на поверхность эллипсоида проектировалось положение других точек земной поверхности. Для уточнения положения опорных пунктов сети на промежуточных пунктах проводились дополнительные определения астрономического азимута. На практике исходные пункты геодезической сети выбирались таким образом, чтобы обеспечить хорошее соответствие поверхности эллипсоида опорной сети данной страны или крупного географического региона. При этом центр эллипсоида не обязательно совпадал с центром масс Земли. Поэтому для различных районов мира используются несколько различающиеся плановые опорные сети. Однако с появлением орбитальных искусственных спутников Земли значительно упростились измерения ускорений силы тяжести в глобальных масштабах и, следовательно, повысилась точность определения положения поверхности геоида и точность ее соответствия поверхности референц-эллипсоида. Более того, наблюдая за движением спутников из определенных точек на поверхности Земли, определяют геоцентрические координаты этих точек. Множество наземных станций, для которых найдены эти координаты, обеспечивают жесткую основу геодезической сети. Плановое положение других пунктов сети определяется обычными методами. Если удастся принять общий земной эллипсоид для всех геодезических сетей, это позволит избежать сложных и чреватых ошибками пересчетов при переходе от одной региональной сети к другой.
Геометрическая форма эллипсоида описывается с помощью экваториального радиуса и сжатия, представляющего собой отношение разности длин большой и малой полуосей эллипсоида к большой полуоси. Эти параметры обычно определяются совместно; раньше для этого использовались результаты измерений наземных плановых сетей, а теперь – измерений со спутников. Первое определение размеров Земли было осуществлено Эратосфеном из Александрии в 3 в. до н.э., который считал, что Земля имеет форму шара. Он знал, что в городе Асуан Солнце стоит выше всего (практически в зените) в полдень в день летнего солнцестояния. В тот же день он измерил зенитное расстояние (угол между направлением на зенит и направлением на Солнце) в Александрии и нашел, что он равен примерно 7,2°. Зная это и приблизительное расстояние между двумя городами (по меридиану), он определил радиус Земли с ошибкой менее 15%. Дуговые расстояния измерялись с помощью астрономических наблюдений китайскими учеными в 8 в. и арабскими – в 9 в.
В Западной Европе попытки определить размер Земли с использованием более точных методов были предприняты только в 17 в., когда было снаряжено несколько экспедиций, в задачи которых входило измерение длины дугового градуса методом триангуляции. Вместо того, чтобы измерять высоту Солнца, они наблюдали звезды; им удалось провести измерения с погрешностью не более нескольких процентов. Было отправлено две экспедиции, одна в Лапландию, а другая в Перу, чтобы проверить утверждение И.Ньютона о том, что следствием вращения Земли должно быть увеличение ее экваториального радиуса (и, следовательно, сжатие ее у полюсов). Эти экспедиции позволили решить вопрос в пользу представлений И.Ньютона и опровергли более ранние результаты, не подтвердившие его точку зрения. Другим очень важным способом определения сжатия Земли явилось измерение ускорения силы тяжести вблизи полюсов и на экваторе. Если Земля действительно имеет сплюснутую у полюсов форму, то сила тяжести должна возрастать от экватора к полюсам, т.к. при этом уменьшается расстояние до центра масс Земли.
Французский математик А.Клеро (1713–1765) установил зависимость изменения силы тяжести от геометрической формы (сжатия), впервые выявив тесную связь между геометрическими и физическими параметрами Земли. Третий способ измерения сжатия земного эллипсоида (использующийся и сегодня) – наблюдение за движением по орбитам искусственных спутников Земли. Если бы Земля обладала идеально симметричным распределением плотностей в недрах, то орбита любого спутника представляла бы собой эллипс, никогда не изменяющий ни положения, ни ориентировки. Однако расширение Земли у экватора вызывает изменения орбиты (прецессию и нутацию), исследования которых используются для расчетов сжатия Земли и определения параметров референц-эллипсоида.
Плановая опорная сеть в США образована рядом меридиональных и широтных полигонометрических ходов, связывающих между собой пункты, координаты которых определяются из спутниковых наблюдений. Такая трансконтинентальная сеть ходов, помимо основной цели – давать плановую основу для геодезической съемки, служит также для мониторинга дрейфа континентов и движения плит земной коры.
Определение положения точек с помощью спутников. Появление искусственных спутников Земли произвело переворот в методах геодезии и значительно повысило точность навигации и определения положения точек и объектов на поверхности Земли. Большое преимущество, которое дает геодезии использование искусственных спутников, состоит в том, что спутник может синхронно наблюдаться с нескольких наземных станций, что позволяет определять их взаимное расположение. Сам спутник при этом может играть пассивную роль (например, отражая луч лазера, посланный с наземной станции, обратно на ту же станцию) или активную роль (непрерывно осуществляя передачу радиосигнала). На первых этапах развития космической геодезии сигналы подавались в виде вспышек света, которые фотографировались на фоне звезд одновременно с нескольких наземных пунктов, находящихся вне непосредственной видимости. Положение спутника на фотографии относительно опорных звезд давало возможность определить точное направление на него с данной станции наблюдения. Спутниковые системы позволяют наблюдателю, где бы он ни находился, точно определять свое местонахождение (например, Система глобального определения местоположения – Global Positioning System, GPS, использующая созвездие навигационных спутников NAVSTAR).
Обычно измеряют расстояние между наземным пунктом и спутником и скорость изменения этого расстояния при прохождении спутника. Расстояния рассчитывают, исходя из времени, которое затрачивает электромагнитный сигнал (лазерная вспышка или радиоимпульс) на прохождение пути от спутника до принимающей станции, при условии, что скорость движения сигнала известна. Вводятся поправки за атмосферную задержку сигнала и рефракцию. Скорость изменения расстояния между спутником и принимающей станцией определяется по величине наблюдаемого доплеровского сдвига частоты – изменения частоты сигнала, поступающего со спутника. Еще одна группа спутниковых наблюдений основана на принципе интерферометрии (т.е. наложения волн), когда радиоимпульс принимается в двух пунктах на земной поверхности и определяется время его запаздывания в одном пункте по отношению к другому. По величине этой задержки и известной скорости распространения волны с учетом угла подхода (который рассчитывается на основе известных параметров орбиты спутника) вычисляется расстояние между двумя пунктами. Наблюдения нескольких спутников позволяют также точно определить направление базисной линии, соединяющей наземные станции.
Различные методы наблюдений позволяют определять абсолютное и относительное положение объектов на земной поверхности. При определении абсолютного положения (например, расстояния) используются не менее трех спутников, находящихся на существенно различающихся орбитах, т.к. положение каждой точки земной поверхности изменяется по трем осям – с севера на юг, с востока на запад (плановые координаты) и вверх-вниз (высотная координата). Поскольку весьма существенно при этом время наблюдения, то обычно требуется еще и четвертый спутник, чтобы компенсировать разницу в точности определения времени по часам, установленным на борту спутников и на наземной станции. Определение относительного положения пункта на земной поверхности требует одновременного наблюдения нескольких спутников (на практике обычно не менее четырех) с двух (или более) наземных станций.
Чтобы перейти к геоцентрической системе координат, необходимо знать элементы орбиты спутника в этой системе, любые погрешности в определении которых автоматически влекут за собой неточности в определении положения станции наблюдения. Эти погрешности могут быть уменьшены путем осреднения наблюдаемых величин за несколько дней, недель или месяцев. Многие систематические погрешности в расчетах элементов орбиты примерно в одинаковой степени отражаются на всех станциях наблюдения и взаимно уничтожаются при определении взаимного положения этих станций, поэтому относительные положения обычно определяются с большой точностью. В зависимости от числа одновременно работающих принимающих станций и одновременно наблюдаемых спутников можно получать определенные различия между принимаемым и передаваемым сигналами; это позволяет исключить влияние неизвестных факторов.
Наиболее перспективной космической системой, служащей для решения геодезических задач, является система глобального определения местоположения, которая начала разрабатываться в начале 1970-х годов на основе существовавших ранее навигационных систем в военно-морских и военно-воздушных силах США. Эта система стала исключительно точным инструментом для решения прикладных задач геодезии, геофизики и землепользования.
GPS состоит из трех частей: 18 рабочих искусственных спутников, размещенных симметрично на круговых орбитах, системы управления и пользователей. Каждый спутник в этой системе снабжен микропроцессором для обработки данных, приемником и передатчиком для связи с наземной системой управления и для передачи функциональных сигналов пользователям, несколькими атомными часами для определения точного времени. Энергоснабжение спутника осуществляется двумя большими солнечными батареями. Система управления объединяет операторов и наблюдателей станций слежения, рассредоточенных по всей планете. Они определяют орбиты спутников, постоянно контролируют функционирование их систем и точность хода часов и передают информацию на спутники для ретрансляции ее пользователям, имеющим специальный приемник, преобразующий сообщения со спутников в информацию о координатах. Приемное устройство состоит из антенны, источника энергии, процессора с несколькими каналами ввода для приема различных сигналов со спутника, записывающего устройства для хранения обработанных данных и приборов, дающих возможность считывания информации пользователем. См. также навигация .
Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ). Наиболее заметный прогресс в точных геодезических методах стал возможен благодаря интерферометрии внеземных сигналов, поступающих от «фиксированных» источников, настолько удаленных, что их собственное движение не может наблюдаться с Земли. Исследование радиоизлучения этих источников позволяет получить базисные линии (расстояния между станциями) очень большой длины и не требует при этом измерений элементов орбиты. Этот метод позволяет измерить базисную линию длиной в тысячи километров с точностью до нескольких сантиметров. К недостаткам метода относятся слабость сигнала и сложность его обработки. Источниками радиоизлучения служат квазары – наиболее удаленные от Земли астрономические объекты. Если известно направление на квазар, по разновременности поступления сигнала от квазара на две станции на Земле определяют длину базисной линии. Вследствие вращения Земли эта временнáя задержка изменяется вместе с изменением ориентировки базисной линии по отношению к поступающему сигналу. Наблюдаемая величина запаздывания сигнала может использоваться для высокоточного определения скорости вращения Земли.
Другие геодинамические процессы, как, например, движение полюсов Земли и движение плит земной коры, существенно воздействуют на результаты длиннобазисной радиоинтерферометрии, изменяя ориентировку геоцентрической системы координат по отношению к инерциальному пространству, определяемому квазарами. Таким образом, РСДБ позволяет усовершенствовать геофизические модели этих процессов с помощью мониторинга (систематических измерений) длин базисных линий, соединяющих станции слежения. Например, если станции находятся на противоположных сторонах материка или океана, с помощью РСДБ выявляется движение континентальных плит (составляющее несколько сантиметров в год). Таким образом нашла подтверждение гипотеза тектоники плит. Для геодезии особенно важно то, что РСДБ позволяет очень жестко определить ориентировку опорной геодезической сети по отношению к небесной сфере. Однако необходимо учитывать погрешности, источниками которых являются движение полюсов, дрейф материков и изменения параметров вращения Земли.
Определение положения объекта с помощью инерциальной системы. В этих системах измерительный прибор устанавливается на гиростабилизированной платформе, которая не воспринимает движения аппарата-носителя. Ориентировка в пространстве платформы, укрепленной на шарнирной опоре, поддерживается системой гироскопов и акселерометров обычно таким образом, чтобы одна из осей всегда была направлена вертикально вверх. Показания акселерометра используются для определения ускорений носителя в трех взаимно перпендикулярных направлениях. По этим данным рассчитывают относительные скорости системы и определяют относительное положение во всех трех координатных осях. Необходимо также учитывать ускорение силы тяжести, поскольку оно неотличимо от инерциальных ускорений, регистрируемых приборами. Процедура съемок требует, чтобы носитель (автомобиль или вертолет), на котором установлены приборы, каждые несколько минут останавливался для калибровки приборов и устранения систематических приборных погрешностей. При длине одного хода ок. 75 км точность определения плановых координат составляет 40 см, высотных – ок. 50 см, а на более коротких расстояниях – несколько сантиметров.
Применение спутниковых, интерферометрических и инерциальных методов геодезических исследований сделало возможным одновременное определение всех трех координат (широты, долготы и высоты). Это привело к развитию трехмерной геодезии, в которой различия между плановой и высотной съемкой стираются из-за сходства техники измерения. Однако в большинстве прикладных или оборонных задач различные подходы к плановым и высотным измерениям сохранены из соображений удобства.
Системы координат. Широта какой-либо точки на поверхности Земли определяется по отношению к экватору (или , что то же самое, по отношению к оси вращения Земли, которая перпендикулярна экватору). Измерив высоту звезды над горизонтом и зная склонение этой звезды, наблюдатель может определить широту пункта своего местонахождения, если ему известна ориентировка оси вращения планеты по отношению к звездам.
Долгота определяется относительно начального меридиана, который проходит через пункт вблизи Гринвичской обсерватории в Англии. Угол между этим меридианом и тем, на котором находится объект, определяется по времени, которое требуется конкретной звезде, чтобы «переместиться» по суточной параллели (однако это движение видимое, поскольку в действительности вращается Земля) от одного меридиана до другого.
На точность измерений широты и долготы влияют колебания скорости вращения Земли и направления земной оси относительно звезд и земной коры. Именно изменение ориентировки земной оси по отношению к небесной сфере приводит к изменению наблюдаемого склонения небесного светила, а по отношению к земной коре это изменение влияет на широту, определяемую наблюдателем. Наиболее сильное влияние оказывает общая прецессия, период которой составляет примерно 25 700 лет. При вращении земная ось, подобно оси волчка, описывает конус; в результате этого через 12 850 лет Северный полюс земной оси будет направлен в точку небесной сферы, отстоящую примерно на 47° от Полярной звезды. Прецессия и другие движения меньшей амплитуды (нутация) обусловлены гравитационным воздействием на Землю Солнца, Луны и других близлежащих планет. Изменение положения Северного полюса (т.е. точки пересечения земной оси с поверхностью Земли) связано с физическими свойствами земных недр, в частности, с упругостью, наличием жидкого ядра и неоднородным распределением масс. Положение Северного полюса Земли также изменяется во времени. С периодичностью ок. 1,2 года он описывает почти правильную окружность, диаметр которой (измеренный на поверхности Земли) составляет приблизительно 4–5 м.
Все наземные системы координат так или иначе привязаны к Северному полюсу и к начальному меридиану. После того, как было принято международное соглашение относительно этих исходных параметров, все страны используют единую систему координат. Истинное положение Северного полюса было определено Международной службой движения полюсов, в которую входит ряд обсерваторий; широты этих обсерваторий постоянно поверяются астрономическими наблюдениями. В работе Службы принимает также участие Международное бюро времени в Париже. В 1988 вместо этих двух международных организаций была создана Международная служба вращения Земли, использующая постоянные наблюдения за вращением Земли (продолжительность суток и движение полюсов) с многочисленных станций и обсерваторий, применяющих традиционные астрономические методы, РСДБ, лазерную локацию спутников и Луны и т.д. Международная служба вращения Земли ведает единой системой координат и определяет положение Земли в пространстве для решения геодезических, астрономических и геофизических прикладных задач, а также следит за соотношением всемирного времени (мерой которого является вращение Земли) и атомного, измеряемого атомными часами. Чтобы обеспечить совпадение этих двух систем измерения времени, атомные часы периодически юстируют на несколько секунд. См. также время .
ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ГРАВИМЕТРИЯ
Геодезическая теория и практика в значительной степени сосредоточены на измерении силы тяжести.
Измерительные устройства. Наиболее распространенный прибор для измерения силы тяжести – гравиметр, используемый для относительных измерений, т.е. разности значений силы тяжести в двух пунктах. Основным элементом гравиметра является горизонтальное коромысло, на одном конце которого размещен груз, а на другом находится опора, относительно оси которой коромысло может поворачиваться под действием наклонно расположенной пружины. Один конец пружины крепится к коромыслу вблизи точки размещения груза, второй – к жесткому элементу корпуса прибора. Если в каком-либо пункте указатель шкалы прибора, связанный с положением груза, стоит на нуле, то в другом пункте в связи с изменением силы тяжести (и, соответственно, положения груза) показание на шкале прибора будет отличаться от нуля. Это показание шкалы и определяет разность значений силы тяжести между двумя пунктами. Достоинствами таких гравиметров являются малые размеры и высокая точность (до 0,02 миллигала, мГал).
Для получения действительного значения ускорения силы тяжести в любом пункте относительные измерения в заданном пункте связывают с данными абсолютных измерений силы тяжести в этом пункте с помощью баллистического гравиметра, в котором измеряется время падения тела под действием силы тяжести. Расстояние, пройденное этим телом в процессе падения, измеряется лазерным интерферометром, а время падения – высокоточным электронным устройством. Точность измерения баллистическими гравиметрами достигает 0,01 мГал. Для проведения абсолютных измерений силы тяжести требуется большое количество вспомогательного оборудования, поэтому их нецелесообразно проводить при обычных геодезических съемках. Большинство баллистических гравиметров размещается в стационарных лабораториях, однако существуют и транспортабельные устройства, имеющие приемлемые уровни точности измерения.
Международная гравиметрическая стандартная сеть по состоянию на 1971 включала 10 гравиметрических станций для абсолютных измерений и 1854 пункта для относительных измерений силы тяжести. Эта сеть является основой для проведения большого количества региональных гравиметрических съемок с точностью 0,1–0,2 мГал. Хотя статические гравиметры позволяют получить наиболее точные значения, их использование в полевых условиях требует значительных затрат труда и времени.
Применение гравиметров на подвижных основаниях затруднено главным образом тем, что прибор не способен ощутить разницу между ускорением силы тяжести и возникающим при этом инерционным (кинематическим) возмущающим ускорением (например, вследствие вертикальных перегрузок при движении автомобиля, корабля или самолета). Тем не менее существуют подобные системы, способные обеспечить точность гравиметрических измерений порядка нескольких миллигал. В них используются усовершенствованные наземные гравиметры либо комплекты акселерометров, измеряющих величину ускорения по всем направлениям. Кинематическая составляющая ускорения вычитается из общего значения, для чего система осуществляет постоянное дифференцирование пройденного расстояния по времени, а полученные скорости после последующего дифференцирования дают искомые значения ускорений. Кроме того, появляется возможность ввести поправки на действие таких редко учитываемых факторов, как ускорение Кориолиса и центростремительное ускорение.
Для успешного функционирования транспортабельных гравиметрических устройств необходимо использовать высокоточные современные системы навигации. В аэрогравиметрических съемках обычно используются бортовые радиолокационные системы с радиолокационными или лазерными альтиметрами (высотомерами). Для достижения необходимой точности учитываются также данные, полученные со спутниковой системы GPS. При измерении градиента силы тяжести (величины изменения ускорения силы тяжести на очень малых расстояниях) обычно пренебрегают учетом положения и ускорения самого аппарата-носителя, однако при этом используются более сложные измерительные приборы. Существующие мобильные системы проведения гравиметрических измерений либо находятся в стадии опытной разработки, либо (как в случае гравиметрической системы, размещаемой на вертолете) используются исключительно в геофизических исследованиях.
Важную роль в совершенствовании измерений параметров гравитационного поля Земли сыграло использование радиолокационных альтиметров, размещаемых на борту орбитальных спутников. В принципе, спутниковая альтиметрия достаточно проста: расстояние от спутника до поверхности океана определяется с помощью электронных устройств, измеряющих время, за которое радиоволны проходят это расстояние и обратный путь до бортового приемного устройства после отражения от поверхности океана. Скорость распространения сигнала, умноженная на половину полученного временнóго отрезка, дает искомое значение высоты. Уровень поверхности океана (приблизительно соответствующий поверхности геоида) относительно центра Земли или относительно поверхности некоего эллипсоида рассчитывается как разность между высотой орбиты спутника (которая постоянно определяется расположенными вокруг земного шара станциями слежения) и значениями измеренной высоты полета спутника над поверхностью океана. Таким образом, при использовании спутниковой системы измерений для определения высотного положения поверхности океана (геоида) на значительной части его площади потребуется несколько месяцев. Поскольку ок. 70% общей площади поверхности Земли приходится на океан, значительная часть ранее не известных данных о гравитационном поле Земли (аппроксимированной в виде геоида) была получена в процессе первых же витков полета специализированного спутника.
Если же известна конфигурация конкретной границы (в данном случае уровенной поверхности) поля силы тяжести, то определение значений силы тяжести становится чисто математической задачей. Первые спутниковые альтиметры имели точность ок. 1 м, а более современные – несколько сантиметров. Основное ограничение точности измерений при использовании спутниковой альтиметрии определяется параметрами горизонтального разрешения при сканировании поверхности океана и высокой скоростью движения спутника. Еще одно ограничение налагает неполнота наших знаний об изменении скорости распространения электромагнитных волн в различных слоях атмосферы. Чтобы воспользоваться преимуществами высокой точности, которую дают современные альтиметры, необходимо добиться сопоставимой точности в определении орбиты спутника и степени расхождения между поверхностью геоида и поверхностью океана, возмущаемой воздействием ветров, течений, температур и других факторов. Фактически многие полеты спутников, выполнявших альтиметрические наблюдения, специально планировали для получения данных об океанических течениях путем повторных замеров высоты по определенным маршрутам. Поверхность геоида, являющаяся постоянной величиной, при этом исключалась из результатов наблюдений, учитывались только изменения уровня океана по отношению к поверхности геоида, позволяющие судить о течениях и других процессах.
Методика. Гравитационное поле Земли принято разделять на две части: нормальное гравитационное поле и остаточное аномальное поле. В физической геодезии оперируют в основном с аномальным гравитационным полем. Основное преимущество такого подхода состоит в том, что аномальное поле гораздо слабее действительного гравитационного поля Земли и поэтому его характеристики легче определить. Нормальное гравитационное поле характеризуется четырьмя параметрами: общей массой Земли; формой и размерами эллипсоида, наиболее близко соответствующего геоиду в глобальном масштабе; скоростью вращения Земли. Его определение вытекает из условия, что поверхность эллипсоида – это уровенная поверхность в нормальном гравитационном поле, а поверхность геоида представляет собой уровенную поверхность в действительном гравитационном поле (нормальное поле объясняет также существование негравитационной, центробежной, силы, которая возникает вследствие вращения Земли вокруг своей оси). При этом предполагается, что центр нормального эллипсоида (или референц-эллипсоида) совпадает с центром масс Земли. В любой точке разность высот геоида и референц-эллипсоида, называемая ондуляцией геоида, прямо пропорциональна возмущающему потенциалу (потенциал силы тяжести – одна из важнейших характеристик гравитационного поля Земли). Таким образом, определение аномального гравитационного поля (путем гравиметрических измерений) позволяет определить положение поверхности геоида по отношению к эллипсоиду и отсюда – форму Земли. Если нам известна форма геоида, то известно и направление силы тяжести, которое в каждой точке перпендикулярно к поверхности геоида. Следовательно, можно найти уклонение отвесной линии, т.е. угол между направлением силы тяжести и перпендикуляром к поверхности эллипсоида.
В математической физике существуют т.н. граничные, или краевые задачи, формулируемые примерно следующим образом. Если изменения некоторой величины, например возмущающего потенциала, подчиняются какому-то закону и эта величина (или связанная с ней) принимает определенное значение на какой-то граничной поверхности, то можно определить значение этой величины в любой точке пространства. В геодезии сила тяжести определяется прямыми измерениями; таким образом задача состоит в том, чтобы определить возмущающий потенциал на земной поверхности и над ней. Однако в геодезии краевая задача осложняется тем, что граничная поверхность (в данном случае физическая поверхность Земли), определяемая относительно геоида, представляет собой искомую величину, которая определяется в последнюю очередь; поэтому это еще одна неизвестная величина, входящая в задачу. С теоретической точки зрения, это одна из самых трудных проблем в геодезии, для которой получены пока только приближенные решения.
Ирландский математик Дж.Стокс в 1849 первым решил геодезическую краевую задачу при условии, что ускорение силы тяжести известно в любой точке поверхности геоида (рассматриваемой в данном случае как граничная поверхность). Однако, определить силу тяжести на всей земной поверхности очень нелегко, а измерять силу тяжести на поверхности геоида на суше вообще невозможно. Единственно возможное решение состоит в том, чтобы рассчитать ускорение силы тяжести для геоида, используя данные измерений на земной поверхности и вводя поправку за аномалию высоты. Этот метод требует также учета гравитационного воздействия масс земной коры, находящихся между топографической поверхностью и поверхностью геоида.
В конце 1950-х годов советский геодезист М.С.Молоденский нашел решение, пригодное для любой произвольной поверхности (в т.ч. топографической); эта поверхность может быть описана по гравиметрическим данным. Хотя это решение также приближенное, оно представляет шаг вперед, т.к. не требует знания плотностной структуры верхней части земной коры, как это требовалось в решении Стокса. В обоих случаях величина ускорения силы тяжести вблизи той точки, где должна быть определена поверхность геоида, оказывает гораздо более сильное влияние, чем в более удаленных областях. Отсюда следует, что требования к точности измерений силы тяжести в глобальном масштабе могут быть не столь строгими.
Другие аспекты геодезических исследований. Благодаря применению современных приборов и методов измерений появилась возможность вносить коррективы в систему геодезических координат. Однако такие уточнения довольно редки, поскольку система координат должна быть довольно жесткой, и все же в некоторых случаях, например, при изучении землетрясений, гравиметрические и чисто геодезические работы учитывают и временной аспект событий.
В 1960-х годах, когда очень активно велись исследования Луны, большинство задач, связанных с определением местоположения, навигацией и картографированием, решались геодезическими методами. Сейчас совершенно ясно, что методики, разработанные для изучения Земли, могут быть использованы на любой другой планете, хотя конечно, в каждом случае это будет сопряжено со специфическими трудностями.
ЛИТЕРАТУРА
Кузьмин Б.С., Герасимов Ф.Я., Молоканов В.М. Краткий топографо-геодезический словарь . Изд. 3-е. М., 1980
Брюханов А.В., Господинов Г.В., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы в географических исследованиях . М., 1982
Мориц Г. Современная физическая геодезия . М., 1983

Энциклопедия Кругосвет . 2008 .

Земля во все времена была ключевым интересом человека, ее наличие делало его богатым и влиятельным, поэтому все действия, связанные с изучением и исчислением этого природного ресурса, входят в единую науку. Что такое геодезия, на какие виды подразделяется и зачем необходима. Обо всем будем говорить подробно.

Определение

Это наука, которая занимается изучением поверхности планеты Земля, дает характеристику ее свойств, пользуясь самыми различными методами и способами. Если перевести слово с греческого языка буквально, то получится земледеление, поскольку «гео» – в переводе с греческого означает «земля», а «дезия» – «делить».

Во времена Древней Греции, когда зародился этот термин, он полностью отображал суть науки, ведь землю тогда постоянно делили между странами и империями. Сегодня направление включает гораздо больше процессов и задач, поэтому точный перевод не используется.

Важно знать ! Египтяне задолго до начала нашей эры занимались сложными геодезическими измерениями для постройки пирамид и оросительных каналов.

Сегодня к геодезии относится землемерие в различном его проявлении и все способы измерений, целью которых является определение размеров и формы земельных участков. Ученые, которые работают в данной области, называются геодезистами.

Их поле деятельности весьма обширно:

• применение новых способов создания земельных карт;
• использование разнообразных методов измерения пространства: на поверхности, под водой, над землей, в космосе;
• измерение объектов, которые находятся на земной поверхности и нанесение их на карты.

Ученый Витковский считал, что это одна из наиболее полезных и необходимых наук, поскольку существование человечества ограничено пространством Земли, и изучить ее структуру и устройство необходимо.

Задачи и виды науки

С развитием технологий, данная наука также изменяется, как ее процессы и задачи, например, сегодня все данные должны пропускаться через компьютерные системы. Чтобы ответить на вопрос, для чего нужна геодезия, необходимо понять, что поставленные перед ней задачи делятся на фундаментальные и прикладные.

Все процессы, связанные с изучением планеты и ее гравитационного поля в целом, являются фундаментальными.

Эта группа ученых занимается:

• переносом данных и параметров различных земельных участков на карты и топографические планы;
• изучением тектонических плит и их движения;
• созданием единой системы координат и отображение ее на поверхности Земли.

Прикладная группа занимается решением практических задач, которые позволяют проводить различные земельные работы:

• создание геоинформационных систем и их использование;
• работа с кадастровыми планами (создание и обработка);
• накопление точных топографических данных.

Измерительные процессы, работа с системами координат, создание топографических документов – все это прикладная геодезия, а все действия с землей – это геодезические работы.

Из-за обширности задач науки, ее разделили на виды:

1. Высшая геодезия – это главное направление науки, которое изучает строение планеты Земля, ее характеристики, а также ее координаты и характеристики в космосе. К ней также относят: геодезическую астрономию - которая занимается сбором астрономических данных за планетой; гравиметрию - наблюдения за движениями земной коры, тектонических плит и горных пород; космическую геодезию - применение космических аппаратов для изучения характеристик Земли.
2. Топография – сюда входят все действия по работам с картами: перенесение местности на бумагу, а также нанесение на нее реальных объектов. Эта отрасль занимается измерением и описанием земли на бумаге, причем, как в глобальных масштабах (атласы, карты), так и в более мелких (измерение местности и составление кадастровых планов, помощь в строительстве).
3. Картография – эту отрасль можно отнести к топографии, учитывая то, что картография занимается исключительно созданием карт любых масштабов.
4. Фотограмметрия — съемка поверхности Земли фотографическими аппаратами, установленными на самолетах, спутниках, для создания документов (карт, атласов, кадастров).
5. Инженерная или строительная геодезия — самая популярная, современная отрасль, занимающаяся изысканиями для возведения любых сооружений.
6. Маркшейдерия – занимается изучением подземных ресурсов, на основании данных исследований затем проводятся подземные работы шахтерами.
7. Гидрография – картографирование и методы изучения поверхности земной коры в морях и океанах.

Все процессы, связанные с изучением земельного ресурса, необходимы не только для лучшего понимания устройства планеты Земля, но и для повседневных земляных работ.

Геодезические работы и их виды

Однозначно ответить на вопрос, что такое геодезические работы, нельзя, поскольку существует множество самых разных определений данного понятия. Наиболее приближенное к истине определение – это все работы, которые проводятся в процессе возведения различных инженерных и гидротехнических сооружений.

Они делятся на два типа:

1. Полевые – измерение и описание земной поверхности на местности.
2. Камеральные – последующая обработка полученных на местности данных.

Такие работы могут быть предварительными, или начатыми до начала строительства и попутными, которые осуществляются в процессе стройки. Независимо от сроков выполнения, осуществляется попутный контроль в виде наблюдения за деформацией грунтов и замеров необходимых параметров.

Различают следующие виды геодезических работ:

1. Топографо-геодезические – в данный вид входит создание всех возможных картографических схем, а также определение построение будущего сооружения. Вычисления осуществляют при возведении жилых комплексов, крупных инженерно-строительных сооружений, а также переустройстве городов. При этом, все съемки проходят в определенных строгих масштабах, соответствующим объектам, будь то населенные пункты или промышленные зоны с транспортными узлами.
2. Разбивка – это разделение площади на квадраты с закрепленными вершинами, установка геодезических знаков и разработка разбивочных чертежей, которые выполнены в общепринятых государственных форматах и облегчают процессы строительства, а также обеспечивают гарантированный контроль качества. После проведения разбивки результаты направляются подрядчику застройки вместе с чертежами.
3. Исполнительная съемка – проводится в течении всего строительства и фиксирует строящиеся объекты и их точное расположение. Съемка относится к контролирующим процессам и обеспечивает своевременное получение информации о проходящем строительстве, а также соответствию будущего строения требованиям ГОСТ. При этом особо пристально следят за теми частями зданий, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения.
4. Мониторинг деформативности – это еще один контролирующий процесс, который заключается в тщательном наблюдении за возможными отклонениями в сооружениях от установленных параметров во время строительства. Мониторинг проводится поэтапно, как и процесс стройки: при заливке фундамента, на каждый отстроенные пять этажей, после окончания стройки. Во время мониторинга особо пристально следят за фундаментом (нет ли прогибов и кренов), самой осадкой здания и его креном, а также отклонениями частей от монолита.
5. Контроль подземных сетей – осуществляется до, вовремя и после возведения сооружений. Контроль за проседанием здания необходим постоянный, поскольку на данный процесс влияет множество факторов, как человеческих, так и природных. Путем съемки фиксируются все коммуникации (колодцы, дренажи) и их параметры, а также стыковка с другими ранее проложенными сетями и коммуникациями.

Геодезия в строительстве – это необходимость и гарантия безопасности, поэтому нельзя пренебрегать ею в целом или отказываться от какого-либо процесса. Экономия в данном случае может быть трагична.

Важно знать! Геодезические работы необходимы как при общей застройке населенных пунктов и возведении больших инженерных сооружений, так и при выполнении частного мелкомасштабного строительства.

Технологии

То, как осуществляют измерения, зависит от их типа, но в целом, любое строительство осуществляется по определённой схеме.

Технология геодезических работ такова:

1. Выбор территории для строительства: проводят геологические изыскания, рассматривают рельеф, состав и характеристику грунта, и окружающие территории.
2. Привязка будущего объекта к уже построенному. Особенно актуален этот пункт в больших городах, где застройка ведется в тесных условиях. Задаче геодезистов – правильно спланировать размещение будущего объекта.
3. Перенос местности на топографических картах. На этом этапе создается подробный план застройки и отображение всех существующих объектов на нем.
4. Изучение движения земной коры: определяются сейсмически устойчивые участки земли, зависимость сдвигов от природных условий и прочих факторов. На основе результатов исследования разрабатываются планы строительства и применяются соответствующие технологии.

Во время замеров и подсчетов используют специальные, чаще электронные, инструменты, среди которых:

• нивелир — инструмент помогает измерить высоты точек объекта;
• тахометр – с помощью этого прибора строители измеряют углы и высоты точек в пространстве;
• теодолит – выпускается двух разновидностей: оптический и электронный, помогает правильно измерять углы в пространстве.

Полезное видео

Подведем итоги

Геодезия – наука, которая востребована в строительстве и других отраслях. С ее помощью человечество может рационально использовать бесценный ресурс – землю.

Вконтакте

Геодезической основой при производстве инженерно-геодезических изысканий на площадках строительства служат: - пункты ГГС (плановых и высотных); - пункты опорной геодезической сети, в том числе геодезических сетей специального назначения для строительства; - пункты геодезической разбивочной основы; - точки (пункты) планово-высотной съемочной геодезической сети и фотограмметрического сгущения.

Геопространственные данные - Цифровые данные о пространственных объектах, включающие сведения об их местоположении и свойствах (пространственных и непространственных атрибутах).

Горизонт - Кривая, ограничивающая часть земной поверхности, доступную взору (видимый горизонт). Видимый горизонт увеличивается с высотой места наблюдения и обычно расположен ниже истинного (в математике) горизонта - большого круга, по которому небесная сфера пересекается с плоскостью, перпендикулярной к отвесной линии в точке наблюдения.

Горизонтальный угол - Угол в горизонтальной плоскости, соответствующий двухгранному углу между двумя вертикальными плоскостями, проходящими через отвесную линию в вершине угла. Горизонтальные углы изменяются от 0° до 360°.

Геодезические исходные данные - Геодезические координаты исходного пункта опорной геодезической сети, геодезический азимут направления на один из смежных пунктов, определенные астрономическим путем, и высота геоида в этом пункте над поверхностью принятого земного эллипсоида. В Российской Федерации за исходный пункт принят центр круглого зала Пулковской астрономической обсерватории, здесь высота геоида над эллипсоидом считается равной нулю.

Горизонтирование - Операция по совмещению вертикальной оси средства измерений с отвесной линией и (или) приведение визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

Геодезический пункт - Точка на земной поверхности, положение которой в известной системе плановых координат определено геодезическими методами (триангуляции, полигонометрии и др.) и закреплено на местности геодезическим знаком.

Гауссово сближение меридианов - Угол между геодезическим меридианом данной точки и линией, параллельной осевому меридиану координатной зоны.

Геодезические знаки - Наземные сооружения (в виде столбов, пирамид и др.) и подземные устройства (бетонные монолиты), которыми обозначаются и закрепляются на местности геодезические пункты.

Градус - Внесистемная единица измерения углов на плоскости или сфере, равная 1/360 окружности. Градус делится на 60 минут и 3600 секунд.

Геодезические сети сгущения (сети местного значения) - Создают при развитии геодезической сети более высокого порядка (класса). Служат для увеличения плотности государственной сети, исходя из потребностей поставленных инженерно-геодезических задач.

Геоинформационные ресурсы - Совокупность банков (баз) данных картографической и тематической информации.

Географические координаты - Широта и долгота, определяют положение точки на земной поверхности. Географическая широта - угол между отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0 до 90° в обе стороны от экватора. Географическая долгота - угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана. Долготы от 0 до 180° к востоку от начала меридиана называют восточными, к западу - западными.

Гора - Возвышенность на участке суши земной поверхности, куполообразной или конической формы, со склонами значительной крутизны. Относительная высота горы более 200 м.

Городская геодезическая сеть - Предназначена для обеспечения практических задач: - топографической съемки и обновления планов города всех масштабов; - землеустройства, межевания, инвентаризации земель; - топографо-геодезических изысканий на городской территории; - инженерно-геодезической подготовки объектов строительства; - геодезического изучения локальных геодинамических природных и техногенных явлений на территории города;
- навигации наземного и частично воздушного, водного транспорта.

Геодезические инструменты (геодезические приборы) - Механические, оптико - механические, электрооптические и радиоэлектронные устройства, служащие для производства геодезических измерений.

Горизонтальная съемка - Вид топографической съемки , в результате которой создается плановое изображение местности без высотной характеристики ее рельефа.

Геоматика - Научно-техническое направление, объединяющее методы и средства интеграции информационных технологий сбора, обработки и использования пространственных данных, включая геоинформационные технологии.

Горизонтали (изогипсы) - Замкнутые кривые линии на карте, соединяющие точки земной поверхности с одинаковой абсолютной высотой и в совокупности передающие формы рельефа.

Генерализация - Обобщение географических изображений мелких масштабов относительно более крупных, осуществляемое в связи с назначением, тематикой, изученностью объекта или техническими условиями получения самого изображения.

Геоинформационное пространство - Среда, в которой функционируют цифровая геоинформация и геоизображения разных видов и назначения.

Геометрическая точность карты - Степень соответствия местоположения точек на карте их местоположению в действительности.

Геоид - Фигура Земли, ограниченная уровенной поверхностью, продолженной под континенты.

Геоморфологические карты - Отображают рельеф земной поверхности, его происхождение, возраст, формы и их размеры. Различают общие геоморфологические карты широкого содержания и частные, составляемые по отдельным признакам рельефа.

Геодезические координаты - Широта и долгота точки земной поверхности, определенные путем геодезических измерений расстояния и направления от точки с известными географическими координатами, и высота точки относительно т. н. референц-эллипсоида.

Геопривязанное изображение (снимок) - Изображение (снимок), имеющее параметры для пересчета в пространственную систему координат Земли.

Геопространственная привязка - Процедура пересчета координат объекта в пространственную систему координат Земли.

Географическая сетка - Совокупность меридианов и параллелей на теоретически рассчитанной поверхности земного эллипсоида, шара или на глобусе.

Геодезия - Наука об определении фигуры, размеров и гравитационного поля Земли и об измерениях на земной поверхности для отображения её на планах и картах, а также для проведения различных инженерных и народно-хозяйственных мероприятий.

Геодезический спутниковый приемник - Приемник, обеспечивающий прием кодово-фазовой информации, передаваемой со спутника, предназначенной для выполнения геодезических работ.

Геодезическая съемочная сеть - Сеть сгущения, создаваемая для производства топографических съемок. Подразделяют на плановую и высотную.

Гидрогеологические карты - Отображают условия залегания и распространения подземных вод; содержат данные о качестве и производительности водоносных горизонтов, положении древнего фундамента водонапорных систем и т. д.

Геопортал - Электронный географический ресурс, размещенный в локальной сети или сети Интернет, сайт.

Государственная геодезическая сеть - Система закрепленных на местности пунктов, положение которых определено в единой системе координат и высот.

Географическая основа карт - Общегеографические элементы тематической карты, не входящие в ее специальное содержание и облегчающие ориентирование и уяснение закономерностей размещения явлений, относящихся к тематике карты.

Геоинформационные технологии (ГИС–технологии) - Совокупность приемов, способов и методов применения средств вычислительной техники, позволяющая реализовать функциональные возможности ГИС.

Гидрологические карты - Отображают распределение вод на земной поверхности, характеризуют режим водных объектов и позволяют оценивать водные ресурсы.

Гелиотроп - Прибор, основная часть плоское зеркало, которое отражает солнечные лучи с одного геодезического пункта к другому при триангуляции.

Гидроизобаты - Изолинии глубин зеркала подземных вод от земной поверхности.

Глобус - Картографическое изображение на поверхности шара, сохраняющее геометрическое подобие контуров и соотношение площадей. Различают: географические глобусы, отображающие поверхность Земли, лунные - поверхность Луны, небесные и др.

Геоинформатика - Научно-техническое направление, объединяющее теорию цифрового моделирования предметной области с использованием пространственных данных, технологии создания и использования геоинформационных систем, производство геоинформационной продукции и оказание геоинформационных услуг.

Геоинформационное картографирование - Автоматизированное создание и использование карт на основе ГИС и баз картографических данных и знаний.

Географические карты - Карты земной поверхности, показывающие размещение, состояние и связи различных природных и общественных явлений, их изменения во времени, развитие и перемещения. Подразделяются по территориальному охвату (мировые, материков, государств и др.), по содержанию (общегеографические и тематические), по масштабу - крупно - (I:и крупнее), средне - (от I:и до I:I включительно) и мелкомасштабные (мельче I:I , а также по назначению (справочные, учебные, туристские) и другим признакам.

ГЛОНАСС - ГНСС, разработанная в России

Геоцентрические координаты - Величины, определяющие положение точек в пространстве в системе координат, у которой начало координат совпадает с центром масс Земли.

Географические информационные системы (ГИС) - Информационная система, оперирующая пространственными данными.

Гидростатическое нивелирование - Определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки с помощью сообщающихся сосудов с жидкостью. Основано на том, что свободная поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделённых широкими водными преградами, и др.

Графопостроитель (плоттер, автокоординатор) - Устройство отображения, предназначенное для вывода данных в графической форме на бумагу, пластик, фоточувствительный материал или иной носитель путем черчения, гравирования, фоторегистрации или иным способом.

Гравиметрия - Раздел науки об измерении величин, характеризующих гравитационное поле Земли и об использовании их для определения фигуры Земли, изучения ее общего внутреннего строения, геологического строения ее верхних частей, решения некоторых задач навигации и др.

Гаусса-Крюгера проекция - Равноугольная картографическая проекция, в которой составлены топографические карты России и некоторых других стран.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) - Система, состоящая из созвездия навигационных спутников, службы контроля и управления и аппаратуры пользователей, позволяющая определять местоположение (координаты) антенны приемника потребителя.

Геометрическое нивелирование - Метод определения превышений путем визирования горизонтальным лучом с помощью нивелира и отсчета разности высот по рейкам. Точность отсчета по рейкам I-2 мм (техническое нивелирование) и до 0,I мм (высокоточное нивелирование).

Геоизображение - Любая пространственно-временная, масштабная, генерализованная модель земных объектов или процессов, представленная в графической образной форме.

Глазомерная съемка - Упрощенная топографическая съемка , проводимая с помощью легкого планшета, компаса и визирной линейки для получения приближенного плана маршрута или участка местности.

Гидроизогипсы - Изолинии отметок зеркала подземных вод относительно условной нулевой поверхности.

Государственная нивелирная сеть - Единая система высот на территории всей страны, она является высотной основой всех топографических съемок и инженерно-геодезических работ, выполняемых для удовлетворения потребностей экономики, науки и обороны страны.

Гидроизоплеты - Изолинии влажности почвы на различных глубинах в разное время; точки одинаковых уровней воды в разных колодцах в разное время.

Глобальная система позиционирования (GPS) - ГНСС, разработанная в США.

Гидроизотермы - Изолинии температуры воды в данной толще горных пород.

На свете существует много наук. Одна из них - геодезия. Что это за наука? Что она изучает? Где можно ей научиться? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в этой статье.

Геодезия - что это?

Как и астрономия, геодезия - это одна из древнейших наук. Однако если об астрономии знает каждый школьник, то о такой науке, как геодезия, большинство людей никогда не слышали. А в то же время без использования геодезических знаний развитие современного общества немыслимо.

Геодезия - что это? Что собой представляет Если сказать кратко, то это наука об изучении и измерении поверхности Земли.

Геодезия - это наука о том, как производить измерения на поверхности земли, которые проводятся с целью изучения форм и размеров Земли, а также для изображения всей планеты и ее частей на планах и картах. Кроме того, геодезия занимается методами специальных измерений, которые необходимы для решения экономических и инженерных задач.

Отрасли геодезии

Геодезия - что наука, которая динамично развивается. Так, в процессе развития науки и техники она разделилась на ряд дисциплин.

Высшая геодезия изучает размеры и форму Земли, а также методы, с помощью которых можно с высокой точностью определить координаты точек поверхности планеты и изобразить их на плоскости.

Изучением размеров и форм земной поверхности с целью изображения ее на картах, профилях и планах занимается раздел геодезии - топография.

Геодезия и картография изучают процессы и методы создания и использования разнообразных карт.

Фотограмметрия занимается решением задач измерения по космическим и аэрофотоснимкам для разнообразных целей, например для обмеров сооружений и зданий, для получения планов и карт и прочее.

Прикладная, или инженерная, геодезия изучает целый комплекс , которые выполняются при строительстве, изысканиях и эксплуатации разнообразных сооружений и зданий.

Геометрическое соотношение между точками поверхности земли с помощью искусственных спутников Земли изучает космическая геодезия. Сейчас, в связи с тем, что появились новые достижения в области техники измерений и наблюдений, к числу исследований на Земле прибавились еще и проблемы решения научных задач по изучению размеров и формы Луны, а также остальных планет Солнечной системы и их полей гравитации.

Морская геодезия и картография занимаются решением как научных, так и прикладных геодезических задач на море. Главной задачей было и остается определение поверхности Земли и ее гравитационного поля в морях и океанах. Морская геодезия решает следующий ряд задач: строительство гидротехнических сооружений, эксплуатация и разведка подводных ресурсов и прочее. Однако важнейшей задачей подобного обеспечения является картографирование, которое сопровождается фотографированием, и геодезическая привязка.

Развитие геодезии как науки

Геодезия, как и многие другие науки, возникла в глубокой древности. Прогресс в точных и естественных науках, изобретение телескопа, маятника и прочих инструментов - все это способствовало ее развитию.

Однако стоит отметить, что за последние полвека эта наука добилась больших успехов, чем за все время своего существования. Это связано, например, с тем, что инженерная геодезия теперь может получить данные с искусственных спутников, а также с тем, что появилось множество электронных измерительных приборов и электронно-вычислительных машин.

Современный компьютер позволяет провести анализ огромного объема информационных данных, применить новые математические разработки, которые дали новый импульс развитию теоретический геодезии, проходящему параллельно с прогрессом теории информации и математики.

Прикладная геодезия: аспекты

Геодезические данные используются в различных областях, например в навигации, картографии и землепользовании. Что они позволяют узнать? Например, определить местоположение на шельфе, зону затопления после сооружения плотины, точное положение административных и государственных границ разного рода и прочее. Стратегические системы наведения и навигация в равной степени зависят от того, насколько точна информация о положении цели и адекватности физических моделей, которые описывают гравитационное поле Земли. Измерения, полученные геодезистами, используются при изучении тектоники плит и сейсмологии. При поиске многих полезных ископаемых (в том числе и нефти) применяется гравиметрическая съемка.

Где получить профессию геодезиста?

Сегодня в России существует большое количество учебных заведений, которые позволят получить профессию геодезиста. В области этой науки на разных уровнях освоения этой достаточно сложной специальности может работать специалист, который окончил как среднее учебное заведение - техникум или колледж геодезии, - так и высшее - академию, институт или университет.

Образование в этой сфере можно выбрать на свой вкус. Будущий специалист может окончить специализированный университет или институт геодезии. Например, МИИГАиК - это один из самых старейших и престижных специализированных вузов в России. Или же можно получить среднее образование: пойти учиться в Санкт-Петербургский или Новосибирский техникум геодезии и картографии.

После окончания средне-специального учебного заведения по специальности «геодезист» выпускник может рассчитывать на должность помощника геодезиста или техника-геодезиста. Кроме того, при желании он может продолжить совершенствовать свои знания в этой области, поступив в высшее учебное заведение.

Окончание вуза дает выпускнику право на самостоятельную работу, а окончание аспирантуры позволяет дальше продвигаться в карьере в научном и практическом направлении.

Чем занимается геодезист?

Среди многообразия видов деятельности можно выделить следующие направления:

• Геодезист может заниматься наблюдением и измерением изменения земной поверхности как на локальном, так и на глобальном уровне.
• Выполнять различные измерения ландшафта.
• Составлять топографические планы и карты.
• Создавать водные, лесные, земельные и прочие виды кадастров.
• Заниматься определением и обозначением государственных границ.
• Готовить отчеты о проведенных исследованиях.

Что сдавать, чтобы поступить на геодезиста?

Школьнику, который собирается в будущем посвятить себя геодезии, необходимо максимально хорошо знать некоторые общеобразовательные предметы, например математику, географию, русский язык, историю, обществознание, а также информатику и информационно-коммуникационные технологии. Как правило, именно эти дисциплины сдают на вступительных экзаменах в средних и высших учебных заведениях по геодезическим специальностям.

При поступлении на специальность, связанную с геодезией, обычно сдают какие-то три из шести вышеперечисленных предметов, однако какие именно предметы это будут - зависит от учебного заведения, факультета и вида специальности.

Принимать экзамены могут по результатам ГИА или ЕГЭ или же провести тестирование для абитуриентов по всем предметам, кроме истории и обществознания - они принимаются устно.

Некоторые колледжи и техникумы вообще не требуют сдачи вступительных экзаменов. Примером служит Новосибирский или НТГиК. В этом учебном заведении готовят специалистов по следующим специальностям: прикладная геодезия (геодезист-техник), картография (техник-картограф) и аэрофотогеодезия (аэрофотогеодезист-техник).

Востребованность профессии на рынке труда

Специалисты в области геодезии и картографии нередко требуются в разнообразных видах производства. Поэтому в вузовской и среднеспециальной подготовке этих специалистов наблюдается наличие разных уклонов, которые в дальнейшем определят практическую направленность работы геодезиста. Кроме того, на это накладывают отпечаток еще и традиции, которые исторически сложились в стенах учебного заведения.

Неудивительно, что существующие вузы готовят студентов по-разному. В любом учебном заведении есть своя специфика подбора уже имеющихся направлений по специальности. Однако любой вуз, техникум или колледж даст фундаментальную подготовку, которая в дальнейшем даст возможность изменить направление работы, переквалифицироваться и перейти на смежную специализацию.

Таким образом, можно сделать вывод, что геодезия сегодня является одной из интереснейших и развивающихся наук. Каждый специалист сможет найти себя в ней.