1)Сведения о форме и размерах Земли, влияние кривизны земли на точность геодезических измерений

1)Сведения о форме и размерах Земли, влияние кривизны земли на точность геодезических измерений

Фигура Земли формируется под влиянием внутренних и внешних сил. Основными являются сила внутреннего тяготения и центробежная сила. По данным геофизики Земля ведёт себя как пластичное тело. Если бы она была неподвижным и однородным по плотности телом, то под воздействием только сил тяготения она имела бы форму шара. Вследствие центробежной силы, вызванной вращением вокруг оси, Земля приобрела бы форму эллипсоида вращения с малой степенью сжатия в направлении полюсов. На самом деле внутреннее строение Земли по плотности неоднородно. Вещество Земли, в общем, располагается концентрическими слоями, плотность которых возрастает от поверхности к центру. При таком строении Земля также должна была бы иметь фигуру эллипсоида, но с другой степенью сжатия, чем при однородной плотности. В обоих случаях поверхность тела, находящегося в гидростатическом равновесии, будет всюду горизонтальна, поскольку в каждой точке направление силы тяжести (отвесной линии) совпадает с нормалью (перпендикуляром) к поверхности. Поверхности, нормальные в каждой точке к отвесной линии, называются уровенными поверхностями силы тяжести.

 Т. о., поверхность эллипсоида вращения будет уровенной. Однако земная кора состоит из неоднородных по плотности участков: материки и океанические впадины сложных геометрических форм, равнинные и гористые формы рельефа материков и соседствующих с ними океанов и морей. Вследствие такого неравномерного распределения масс в земной коре изменяются направления сил притяжения, а значит, и сил тяжести. При этом уровенная поверхность, как перпендикулярная к направлениям сил тяжести, отступает от эллипсоидальной и становится столь сложной, что её полностью нельзя описать конечным математическим выражением. Фигуре Земли, образованной уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью океанов и мысленно продолженной под материками, присвоено название геоид. Под влиянием участка большей плотности, чем окружающая его кора, отвесные линии отклоняются от нормали в сторону этого участка. Угол ε между отвесной линией и нормалью к поверхности эллипсоида называют уклонением отвесной линии (в среднем для Земли он равен 3΄ ΄ - 4΄ ΄ ).

Для математической обработки результатов геодезических измерений нужно знать форму поверхности Земли. Использовать для этой цели поверхность геоида невозможно из-за её сложности. Т. к. наибольшие отступления геоида от эллипсоида не превышают 150 м, фигурой, наиболее близкой к геоиду, является эллипсоид вращения, называемый земнымэллипсоидом. Параметрами, определяющими его размеры и форму, являются большая а и малая b полуоси или большая полуось а и полярное сжатие α = (а-b)/а. Величины этих параметров могут быть получены посредством градусных измерений, т. е. путём геодезических измерений длины дуги меридиана в 1°. Зная длину градуса в различных местах меридиана, можно установить фигуру и размеры Земли. В 1946 году для геодезических и картографических работ приняты следующие параметры: а = 6 378 245 м, b = 6 356 863 м, α = 1: 298, 3. Эти параметры (относящиеся к территории нашей страны) получены в 1940 г. Ф. Н. Красовским и А. А. Изотовым. Чтобы максимально приблизить поверхность земного эллипсоида к поверхности геоида, эллипсоид соответствующим образом ориентируют в теле Земли. Такой законодательно принятый эллипсоид называют референц-эллипсоидом. При проведении инженерно-геодезических работ поверхности эллипсоида и геоида считают совпадающими; часто участки земной поверхности принимают за плоскость, а при необходимости учёта сферичности Земли считают её шаром, равным по объёму земному эллипсоиду. Радиус такого шара равен 6371, 11 км.

2)Системы координат и счета высот, применимые в геодезии

Координаты – числа, определяющие положение точки земной поверхности относительно начальных (исходных) линий или поверхностей. В инженерной геодезии наиболее часто используются системы географических, прямоугольных и полярных координат. В системе географических координат за координатную поверхность принимается шар, а за координатные линии – географические (истинные) меридианы и параллели. Сечения поверхности шара плоскостями, проходящими через полярную ось вращения Земли, называют меридианами. Сечения поверхности шара плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли, называют параллелями. Параллель, плоскость которой проходит через центр Земли, называют экватором. Положение точки на шаре определяется пересечением меридиана и параллели, проходящих через эту точку. Меридиан задаётся географической долготой точки, а параллель – географической широтой. Географической широтой φ точки называют угол между отвесной линией в точке и плоскостью экватора. Географической долготой точки называют угол λ между плоскостью меридиана точки и плоскостью Гринвичского меридиана. Система плоских прямоугольных координат применяется на сравнительно небольших участках земной поверхности, принимаемых за плоскость. Основными координатными линиями служат две взаимно перпендикулярные линии. У вертикальной оси абсцисс Х, совмещённой с меридианом, положительное направление с юга на север, у горизонтальной оси ординат Y положительное направление – с запада на восток. Систему полярных координат применяют для определения планового положения точек на небольших участках в процессе съёмки местности и при геодезических разбивочных работах. За начало координат - полюс принимают точку местности, за начальную координатную линию – полярную ось, произвольно расположенную на местности. Полярными координатами точки будут полярный угол, отчитываемый по часовой стрелке от полярной оси и полярное расстояние (радиус-вектор)

Счет высот. Для определения положения точек физической поверхности Земли недостаточно знать только две их плановые координаты. Необходима третья координата, характеризующая расстояние по отвесной линии от точки земной поверхности до начальной поверхности. Расстояние по отвесной линии от точки земной поверхности до начальной поверхности называют высотой. За начальную (отсчётную) поверхность для определения высот в геодезии принимается основная уровенная поверхность – поверхность геоида, называемая также уровнем моря. Такие высоты называются абсолютными. В РФ за начало отсчёта абсолютных высот принята уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем Балтийского моря; эту систему высот называют Балтийской. Если за начальную поверхность принимают произвольную уровенную поверхность, то такие высоты называют относительными. В строительстве применяют относительную систему высот; за отсчётную поверхность принимают уровенную поверхность, совпадающую с полом первого этажа жилого дома или полом цеха промышленного предприятия. Такую поверхность называют уровнем чистого пола, а высоты, отсчитываемые от него, - условными. Численное значение высоты называют отметкой. Разность высот двух точек называют превышением. Если рассмотреть линию АВ, то при превышении h точки А над В превышением В над А будет –h.