Поняття про геоїде, квазігеоїда, земному еліпсоїді
Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Геоид, квазігеоїда і загальний земний еліпсоїд - це три моделі Землі. Дамо їх визначення з точки зору сучасних уявлень про фігуру Землі.
Під фігурою Землі в даний час розуміють фігуру, обмежену фізичної поверхнею Землі, тобто поверхнею її твердої оболонки на суші і невозмущенной поверхнею морів і океанів.
Суша становить третю частину від земної поверхні і в середньому вона підноситься над водою приблизно на 900 метрів, що мало в порівнянні з радіусом Землі (6371км). Тому за фігуру Землі в першому наближенні прийнятий геоид.
Дамо два визначення геоїда:
1. Суворе: геоид - це рівень поверхні поля сили тяжіння Землі, що проходить через початок рахунку висот.
2. Схожі: геоид - це фігура, обмежена невозмущенной поверхнею морів і океанів і продовжена під материками так, щоб стрімкі лінії у всіх її точках були перпендикулярні до неї.
Понад сто років, т. Е. З першої половини минулого століття геодезисти і геофізики вивчали фігуру геоїда і вважали це основний наукової завданням вищої геодезії. В середині минулого століття радянським вченим Молоденським було доведено, що фігура геоїда, строго кажучи, невизначена. Він запропонував основним завданням вищої геодезії вважати вивчення фігури реальної Землі і її гравітаційного поля. Молоденський створив теорію, яка дозволяє точне визначення фігури Землі на підставі виконаних на земній поверхні вимірів, без залучення будь - яких гіпотез про її внутрішню будову.
В теорії Молоденського в якості допоміжної вводиться поверхню квазігеоїда, що збігається з геоидом на океанах і морях і вельми мало відступаюча від поверхні геоїда на суші (менше 2м).
На відміну від геоїда поверхню квазігеоїда може бути строго визначена за результатами наземних спостережень.
Мал. 1.2. До поняття земного еліпсоїда: - велика піввісь; b - мала піввісь.
Поверхня земного еліпсоїда в геодезії приймають за відліковий, визначаючи щодо неї висоти точок поверхні досліджуваної фігури Землі.
Форма і розміри земного еліпсоїда характеризуються великою і малою півосями і b. а частіше велика піввісь і полярним стисненням
або велика піввісь і ексцентриситетом меридіанного еліпса:
Еліпсоїд, що має найбільшу близькість до фігури Землі в цілому, називається загальним земним еліпсоїдом.
Параметри загального земного еліпсоїда визначаються під умовами:
1) центр еліпсоїда повинен збігатися з центром мас Землі, а його мала вісь з віссю обертання Землі;
2) обсяг еліпсоїда повинен бути дорівнює обсягу геоїда (квазігеоїда);
3) сума квадратів відхилень по висоті поверхні еліпсоїда від поверхні геоїда (квазігеоїда) повинна бути мінімальною.
Параметри земного еліпсоїда можуть бути отримані за допомогою так званих градусних вимірювань. полягають в прокладанні рядів тріангуляції за напрямками меридіанів і паралелей на різних широтах з визначенням на кінцевих пунктах астрономічних широт, довгот і азимутів сторін, а також за результатами супутникових спостережень.
Протягом півтора століття вчені різних країн займалися визначенням параметрів земного еліпсоїда, використовуючи доступні їм результати градусних вимірювань. Підсумком цих визначень є поява низки еліпсоїдів.
У кожній країні приймають в якості робочого той еліпсоїд, який найкращим чином підходить для її території. Відповідно до цього критерію виконують і його орієнтування на тілі Землі, тобто визначення координат початкового пункту. Такі робочі еліпсоїди, використовувані в різних країнах, називаються референц - еліпсоїда. В СРСР і ряді країн Східної Європи прийнятий референц - еліпсоїд Красовського, 1940р. Еліпсоїд Красовського є найбільш точним з усіх еліпсоїдів, отриманих з обробки наземних вимірювань. Його розміри близькі до розмірів ЗЗЕ, знайденим за даними спостережень ШСЗ.
5. Основні розділи вищої геодезії; зв'язок дисципліни з іншими науками
Вища геодезія - це велика область знань. Вона складається з ряду великих розділів, частина з яких при детальному розгляді є самостійними дисциплінами. Перелічимо основні розділи вищої геодезії.
1.Основні геодезичні роботи. У цьому розділі розглядаються методи точного визначення взаємного положення точок земної поверхні шляхом виконання високоточних кутових, лінійних і нівелірних вимірювань (тріангуляція, полигонометрия і нівелювання); основна координатна лінія, щодо якої виробляються зазначені вимірювання, - стрімка лінія.
2. Геодезична гравіметрія: розглядає методи вимірювання прискорення сили тяжіння в точках земної поверхні, а також методи обліку неоднорідності гравітаційного поля в результатах геодезичних вимірювань.
3. Геодезична астрономія: розглядає методи визначення широт, довгот і азимутів з спостережень небесних тіл.
4. Космічна або супутникова геодезія: вирішує ті ж завдання, що і вища геодезія, але за допомогою спостережень за штучні супутники Землі.
5. Сфероїдічеськая геодезія: розглядає методи вирішення геодезичних завдань на поверхні земного еліпсоїда.
6. Теоретична геодезія: займається розробкою теорій і методів вирішення основного наукового завдання геодезії - визначення фігури і зовнішнього гравітаційного поля Землі - і їх змін в часі.
У своїх дослідженнях вища геодезія широко використовує новітні досягнення фізики, математики, астрономії. При розробці високоточної вимірювальної техніки - прикладної оптики, точного приладобудування, лазерної техніки і т.д. При математичній обробці результатів вимірювань застосовуються теорія ймовірностей, математична статистика, спосіб найменших квадратів. Всі обчислення виконуються на новітніх ЕОМ. Для вирішення наукових геодинамічних задач необхідна тісний взаємозв'язок вищої геодезії з геологією, геотектонікою, геофізиків, сейсмологією і т.д.
6.Основниесістеми координат, що застосовуються у вищій геодезії. Поняття огеодезіческіх і астрономічних координатах і азимутах
У вищій геодезії використовуються наступні системи координат:
1. Система геодезичних координат.
2. Система прямокутних просторових координат.
3. Система плоских прямокутних координат.
4. Система прямокутних прямолінійних координат х. y. віднесених до площини меридіана даної точки.
5. Система геоцентричних координат.
6. Система координат з наведеної широтою і геодезичної довготою.
7. Система прямокутних Сфероїдічеськая координат.
У практиці геодезичних робіт найбільш часто використовуються перші три з перерахованих систем координат, які ми і розглянемо більш докладно.