Тема 1. Введение (стр. 1 )

Тема 1. Введение

1.Предмет высшая геодезия.

2.Термены и определения

3.Основные разделы высшей геодезии.

1. Предмет высшая геодезия.

Предметом высшей геодезии является:

1)Определение формы, размеров, гравитационного поля земли.

2)Создание государственных опорных геодезических сетей.

3)Изучение геодинамических явлений.

4)Решение геодезических задач, на поверхности земного эллипсоида и пространстве.

В связи с развитием GPS встает задача, перехода от геоцентрической системы координат к системе координат в которой ведется землеустройство и земельный кадастр. Настоящий переход, осуществляется методами высшей геодезии.

Глобальными, позиционными системами одновременно определяются 3 координаты(x, y,z) в геоцентрической системе координат WGS 83.

В Беларуси, используется система координат 1942 года(Красовского).В системе координат Красовского велись землеустроительные и кадастровые работы. Возникает проблема связи этих двух систем координат. Причем, в системе Красовского прямоугольные координаты отделены от высот (известно что высоты отсчитываются от уровня моря) в гравитационном поле земли. Плановая система координат и высотная разделены. Координаты x, y определяются в проекции эллипсоида Красовского, а высоты относительно уровня моря (геоида). Поэтому ставится задача, по GPS-соединениям определять плановые координаты x, y и высоты.

На больших территориях кадастр и землеустройство ведутся в определенной картографической проекции, поэтому по координатам определенных с помощью GPS, необходимо вычислить в проекциях координаты объектов. Приведенные положения, являются обоснованием изучения высшей геодезии.

Задачи в геодезии:

Главной задачей в высшей геодезии является изучение фигуры и гравитационного поля земли по:

Геодезическим измерениям ; Гравиметрическим (измерение силы тяжести); Астрономические определения;

Наблюдениями за искусственными спутниками земли.

Проблема определения фигуры земли может быть определена так:

Определение поверхности относительности в виде поверхности эллипсоида ; Необходимо определить поверхность геоида относительно эллипсоида ℓ (зета)-аномалия высоты;

3)По этим данным определяется положение точки физической поверхности земли по формуле  H=Hг+S,

где  Hг – нормальная высота, определенная из нивелирования.

Считаем что геодезическая широта и долгота точки А₀ также определены.

К научным задачам в геодезии можно отнести:

Определение гравитационного поля земного эллипсоида; Определение отступления гравитационного поля реальной земли от поля эллипсоида тогда  по гравитационному полю эллипсоида и отступлениям определяют гравитационное поле реальной земли; Изучение геодинамических процессов.

Научно-технические задачи:

Создание опорных сетей; Разработка и усовершенствование методов высокоточных измерений (линейных, угловых, гравиметрических, спутниковых); Разработка математических методов геодезических измерений.

2.Основные термины и определения.

Фигура земли – это фигура ограниченная физическими поверхностями земли, поверхности твердой оболочки на суше и невозмущенной поверхности морей и океанов. Моделями земли являются геоид  и эллипсоид.

Геоид – это уровненная поверхность поля силы тяжести земли совпадающей с уровнем моря. Уровень моря считают началом счета высот.

Настоящая поверхность геоида была введена в 19в. английским математиком Стоксом. А ее практическое применение в геодезии наиболее полно разработал российский ученый Молоденский, а потом и Бровар.

Эллипсоид - это фигура, образованная в результате вращения эллипса вокруг его малой оси рр₁.

Эллипсоид характеризуется 2 параметрами:

а – большая полуось, b – малая полуось

или большой полуосью и сжатием б,

вместо сжатия может быть использован эксцентриситет «e»,

  e2=

Параметры земного эллипсоида определяются рядом ученых. В 1942г. Красовским определено, а=6378137 б=1/298,2572.

Во многих странах определены свои эллипсоиды, такие локальные эллипсоиды называют референц-эллипсоидами.

3. Основные разделы высшей геодезии.

1) Теоретическая геодезия или физическая.

Ее предметом являются методы и способы определения гравитационного поля земли, параметров земного эллипсоида и формы геоида.

2) Сфероидическая геодезия.

Предметом, которой являются методы и способы решения геодезических задач на эллипсоиде

3) Основные геодезические работы.

Предметом их являются методы выполнения высокоточных измерений для определения взаимного положения точек земной поверхности.

Тема 2. Общие сведения о геодезических сетях. Пути их модернизации

Классификация геодезических сетей Назначение геодезических сетей Плотность и точность построения государственных геодезических сетей Понятия о спутниковых методах создания геодезических сетей Совершенствование государственных геодезических сетей

1.Классификация геодезических сетей.

По территориальному охвату геодезические сети бывают:

- общеземные

- государственные

По геометрии:

- плановые

- высотные

- пространственные

Геодезические сети строят по принципу от общего к частному. Вначале на всю территорию строится сеть самой высокой точности. Потом она сгущается менее точными измерениями, но таким образом, чтобы достигалась соответствующая точность определения пунктов сети. В таком порядке строится геодезическая сеть Республики Беларусь:

- ГГС ( состоит из 1, 2, 3, 4 классов геодезической сети и гравиметрической, и нивелирной I, II, III, IV классов ).

- ГСС ( состоит из плановой сети, сетей полигонометрии и триангуляции I, II разряда и высотной, выполненной техническим нивелированием ).

- съёмочные сети.

- Существуют также специальные сети для решения задач народного хозяйства.

2. Назначение геодезических сетей

Государственная плановая геодезическая сеть является основой картографирования страны, ею закрепляется определённая система координат.

Государственная нивелирная геодезическая сеть является картографической основой, пункты нивелирной и плановой геодезической сети не совпадают. Плановое положение нивелирных пунктов известно приближённо.

Государственная гравитометрическая геодезическая сеть предназначена для определения гравитационного поля на территории страны.

На этих пунктах измеряют ускорение силы тяжести, служат для определения параметров эллипсоида и в идеальном случае с высокой точностью определяются их плановые и высотные координаты, их нужно совмещать с пунктами плановых и высотных сетей.

Государственные сети сгущения создаются для обоснования топографических съёмок масштаба 1:5000, 1:500 и для выполнения инженерных геодезических работ.

Специальные геодезические сеть создаются для решения конкретных задач экономики(Специальная геодезическая сеть на территории Полесья).

3. Плотность и точность построения государственных геодезических сетей

Плотность плановой государственной геодезической сети характеризуется таблицей:

Класс	S, км	Площадь на 1 пункт Р=0,755І
2	13,3	138,0
3	7,6	45,0
4	4,4	15,1

Средняя длина стороны 1 класса – 23 км.

Таблица зависимости плотности пунктов от масштаба съёмки

Масштаб съемки	Площадь трапеции (км2)	Площадь на один пункт (км2)	Расстояние между пунктами (км)
1:25000	75	50-60	7-8
1:10000	18	50-60	7-8
1:5000	4,5	20-30	4-6
1:2000	1,1	5-15	2-4

Точность построения государственной геодезической сети

Государственная геодезическая сеть должна быть построена с такой точностью, чтобы влияние ошибок положения геодезических пунктов бло принебрегаемо по отношению к графической точности карты.

Графическая точность карты принимается равной двойной точности масштаба. Исходя из этого можно задать точность построения государственной геодезической сети. Введем следующие обозначения:

ms – средняя квадратическая ошибка определения длины стороны между двумя смежными пунктами государственной геодезической сети;

m – графическая точность карты;

М – масштаб карты.

Если принять m=0,2 мм с учетом масштаба точность будет mМ, а условие принебрегания ms≤ 0.25 mМ.

Пусть М=25000, ms≤0,25*0,2мм*25000=1,25(м).

В городах базовым является масштаб 1:500.

ms≤0,25*0,2*500=0,025(м).

Для городов геодезическая государственная сеть должна характеризоваться точностью положения пунктов 2,5 см. Государственная геодезическая сеть должна обеспечивать среднюю квадратическую ошибку положения пункта три и менее сантиметров.

4. Понятия о спутниковых методах создания геодезических сетей

В данном методе от спутников к точкам  AB измеряются дальности D1,D2,D3 и т. д. Координаты спутников известны. В результате обработки вычисляются ∆x, ∆y, ∆z между точками AB. Для решения задачи должно наблюдаться не менее 4 спутников одновременно. Измерения выполняются в геоцентрической системе координат x, y, z.

При дальностях 20000км приращение координат ∆x, ∆y, ∆z определяется с СКО 2см.