Топография геодезия: Топография и геодезия 📙 — Геодезия

Топография и геодезия 📙 — Геодезия

1. Задачи топографии и геодезии
2. Единицы мер в топографии и геодезии
3. Ориентирование направлений в топографии и геодезии

Многогранный и один из древнейших предметов науки о нашей планете — это геодезия. На основе её точных способов, а также различных принципов измерений проводятся исследования, как истинных размеров самой Земли, так и поверхностных участков по одному. На обширной научной базе решаются сложные геодезические задачи, которые напрямую связаны с определением форм и габаритов Земли, их изменений во времени и пространстве, параметров гравитационного поля планеты.

Показатели реальных работ геодезической деятельности находят практическое применение при воссоздании одиночных частей Земли на планах или картах, при составлении схем и цифровых моделей. При проведении геодезических исследований пользуются угловыми и линейными измерениями. На основе полученных данных благодаря геодезии разрабатываются важные для страны производственные концепции и осуществляются технические замыслы. Совершенствуясь как наука, геодезия расслоилась на несколько технических предметов для изучения. Среди них выделяются следующие учебные разделы:

• «Высшей геодезии».
• «Топографии».
• «Картографии».
• «Фотограмметрии».
• «Инженерной геодезии».

Научный раздел геодезии, занимающийся измерениями земных поверхностей с помощью профессиональных съёмок и разработками методов нанесения полученных данных на планы, носит название «Топография». Благодаря точным географическим и геометрическим описаниям, составление топографических карт детализируется до мельчайших подробностей

Топографические съёмки являются частью всех практических работ, благодаря которым разрабатывается оригинальный и объективный план определённой местности. Съёмочные процессы происходят с использованием различного измерительного оборудования. Учитывая тип применяемого технического средства, съёмки подразделяются на следующие виды: стереотопографическая, мензульная, тахеометрическая, теодолитная, цифровая и аэрофотосъёмка.

Главные цели геодезии состоят в абсолютно точном определении параметров и конфигурации поверхности Земли, в тщательном исследовании её поля тяготения. При помощи геодезических работ производится определение и фиксация специальных отметок, с их помощью на нашей планете выстраиваются масштабные правительственные геодезические схемы. Геодезия много значит при анализе местностей, при правдивом картографировании территорий и переноса их описаний на плоскости с учётом искажений.

В 60-х годах XX столетия оперативно стало формироваться новое направление в науке – «космическая геодезия». В качестве цели перед ней была поставлена задача изучить центральные параметры поля тяготения Земли и её гравитационное поле извне. Кроме того, в сферу деятельности нового направления науки вошло исследование планет и спутников, расположенных в Солнечной системе.

Космической геодезии предстояло определить нахождение планет по заданным координатам, используя геоцентрическую систему отсчёта. Помимо участия в создании специальных карт, топографическая наука занимается следующими вопросами:

• Проработкой методов отображения на плоской поверхности элементов участков земли.
• Разработкой процедур составления и использования разного рода схем.
• Создания планов природной среды обитания.

Значимость топографии для научного и практического применения очень велика. Топографические карты, наглядно объясняющие все тонкости исследуемого объекта, в мире ценятся гораздо выше, чем описание конкретного участка территории. Наличие схем с точными указателями и отметками — признанная необходимость в ходе экспедиций.

Ни одни полевые изыскания не обходятся без планов, а топографические карты — незаменимый атрибут при проведении картометрических работ. Тщательно подготовленные топографические карты являются основным материалом во время разработок подробных географических карт.

Система мер — принятый в государстве измерительный комплекс величин из известных физических мер.

За основную единицу измерений углов в геодезии принят «градус». Его значение соответствует одной части круга из 360-ти. Сеть градусов лежит в основе системы географического определения местоположения объекта. Наряду с градусной концепцией мер, в мире существуют и другие системы. Децимальной системой пользуются при обозначении чертежной документации, десятичной — при выполнении повседневных вычислений. В основании десятичной системы лежит число «десять» от 0 до девяти.

Плоские углы с конца 18-го века принято измерять «градианами». Единица измерения «град» равняется одной сотой части прямого угла. «Метрические градусы» дробятся на «метрические минуты», а те в свою очередь на «метрические секунды». Угол может измеряться и по дуге. Величина угла соответствует длине участка дуги, а длина дуги равна её радиусу. Такой угол носит название «радиан», а измерительная система называется «радианной».

Единицей измерения длины при выполнении геодезических и топографических работ принято считать «метр». Эта мера относится к числу основных способов измерения. Параметр «1 метр» соответствует «архивному метру» и выглядит, как платиновый жезл. Длина «жезла» соответствует 1/10000000 от ¼ меридиана в Париже. Все эталоны мер и весов хранятся во французском МБМВ. С 1889 года в мире насчитывается 31 копия парижского образца, которые были переданы на хранения в разные страны.

С 1960 года длину метра измеряли в «световых волнах», а с 1983 года размеры эталона пересмотрели и стали измерять посредством «электромагнитных волн». Сейчас метровый эквивалент — это расстояние в полном вакууме, которое пролетает «электромагнитная волна» за условные части секунды, а именно 1/299792458. Площадь поверхностей принято измерять в «квадратных метрах» (м2). Время — в «секундах» (сек). Температура определяется в координатах шкалы Цельсия (°С). Масса — «в килограммах» (кг). Силу измеряют в «ньютонах» (Н). Напор — в «паскалях» (Па).

Все перечисленные параметры успешно применяются при определении данных во время геодезических и топографических работ.

Дать направление точке на местности означает установление её начального ориентирования по отношению к другому показателю, который принят за исходную позицию. И геодезия, и топография взяли за основу исчисления направления ориентирования осевой, географический и магнитный меридианы. Эти исходные параметры фиксируются на топографических картах соответствующими линиями: со «звёздочкой», со «стрелкой» и с «угольником».

Благодаря астрономическим наблюдениям имеются данные точного курса, определяющие «географический меридиан». А «магнитный меридиан» устанавливается на основании стабильного положения стрелки магнита. Ось намагниченной стрелки в искомой точке поверхности земли имеет идентичные параметры с магнитным меридианом.

Географический азимут в геодезии — это математический ракурс угла в горизонтальном положении, образующийся из точки обзора. Первая линия угла направлена на северное направление меридиана, вторая прямая — на наблюдаемый объект. Абсолютный показатель измеряется от 0° по курсу движения стрелки часов в интервале до 360°.

Магнитные отклонения стрелки на компасе бывают как «положительными» — восточный уклон, так и «отрицательными» — западный уклон. И эти склонения зависят от положения меридиана магнитной стрелки, указывающей на север. На «восточные» и «западные» склонения магнитной стрелки всегда имеют влияние место и время проведения замеров. Помимо этого, на величину склонений имеют влияния магнитные бури, активность солнца, северное сияние. Показатели меняются и при воздействии природных магнитных аномалий, и в зонах сейсмологической активности.

Разные изменения склонений вероятны в разные временные части суток, в любое время года и на протяжении столетий. В течение суток отклонения стрелки магнита допускаются в пределах от 5 до 15¢, поэтому ориентирование по магнитному азимуту производится исключительно при необходимости определить его наибольшую точность.

Также топография и геодезия применяют определение ориентации направления относительно северного положения оси координат в системе плоских прямолинейных величин. Дирекционный угол вычисляется в прямоугольной системе координат от 0 до 360 градусов, следуя за часовой стрелкой.

В развивающихся стремительными темпами земледельческих работах огромную роль играет геодезическая деятельность, потому что сельское хозяйство и работы рассматриваемого направления науки тесно связаны с давних пор.

Топографические измерения плотно взаимосвязаны с проведением всевозможных процедур, связанных с землеустройством. Данные мероприятия нацелены на целесообразное использование сельскохозяйственных средств, точный реестр земельных участков с перечнем их ключевых качеств, строительство сооружений для эксплуатации водных резервов и проведения гидромелиорации.

Исключительное предназначение геодезии состоит в решении особых задач для обороны государства. Топографические карты неоднократно использовались во время исследований локальных территорий, при составлении схем во время подготовки крупных боевых спецопераций с точным отображением на планах конкретного военного положения.

Архитектура, проектирование, геодезия, топография и дизайн \ КонсультантПлюс

Три фигуры | GEOG 862: GPS и GNSS для геопространственных специалистов

Печать

Три поверхности

Источник: GPS для геодезистов

Геоид не соответствует точно среднему уровню моря и не соответствует в точности топографии суши. Она неравномерна, как земная поверхность. Это неровно. Неравномерное распределение массы планеты делает ее сводящей с ума, потому что, если бы твердая земля не имела внутренних аномалий плотности, геоид был бы гладким и почти точно эллипсоидальным. В этом случае опорный эллипсоид мог бы почти идеально соответствовать геоиду, и жизнь геодезистов была бы намного проще. Но, как и сама Земля, геоид не поддается такой математической последовательности и местами отклоняется от истинной эллипсоидальной формы на целых 100 метров.

Современные геоцентрические данные

В геодезические данные широты, долготы и высоты входят три различных фигуры: геоид, опорный эллипсоид и топографическая поверхность. В значительной степени из-за господства спутниковой геодезии стало очень желательно, чтобы они имели общий центр.

Хотя ровная поверхность геоида обеспечивает прочную основу для определения высот, а топографическая поверхность земли обязательно является местом проведения измерений, ни одна из них не может служить опорной поверхностью для геодезических положений.

От континентов до дна океанов реальная поверхность твердой земли слишком неравномерна, чтобы ее можно было представить простым математическим выражением. Геоид, который иногда находится под, а иногда и над поверхностью земли, имеет общую форму, которая также не поддается никакому точному геометрическому определению. Но эллипсоид не только имеет ту же общую форму, что и Земля, но, в отличие от двух других фигур, может быть описан просто и полностью в математических терминах.

Поэтому была разработана глобальная геоцентрическая система на основе эллипсоида, принятого Международного союза геодезии и геофизики (IUGG) в 1979 году. Она называется Геодезическая справочная система 1980 года (GRS80) . Его большая полуось, a , имеет длину 6378,137 км и, вероятно, находится в пределах нескольких метров от фактического экваториального радиуса Земли. Его уплощение, f , составляет 1/298,25722 и, вероятно, лишь немного отклоняется от истинного значения, что является значительным улучшением по сравнению с ньютоновским расчетом коэффициента уплощения 1/230. Но тогда у него не было орбитальных данных с околоземных спутников, чтобы проверить его работу.

Здесь у нас есть изображение трех фигур, одна — топографическая поверхность Земли, по которой мы ходим, следующая в красной пунктирной линии — эллипсоид, а третья в синей волнистой линии — геоид. Геоид не соответствует среднему уровню моря, не соответствует топографической поверхности. Это неправильно. У него есть вершины и долины. Он ухабистый из-за неравномерной массы планеты. Если бы твердая Земля не имела этих изменений плотности, геоид и эллипсоид были бы одним и тем же. Однако реально геоид местами отходит от эллипсоида до 100 метров.

Цифры, связанные с широтой, долготой и высотой, — это геоид, опорный эллипсоид и сама Земля.

Цель состоит в том, чтобы опорный эллипсоид, который мы используем для спутниковой геодезии, был геоцентрическим. От континентов до дна океана твердая Земля слишком нерегулярна, чтобы ее можно было представить простым математическим выражением. Геоид, иногда под, иногда над поверхностью Земли, имеет общую форму, которая также не поддается никакому точному геометрическому определению. Однако эллипсоид не только имеет ту же общую форму, что и Земля, но и, в отличие от двух других фигур, может быть описан просто и полностью в математических терминах. Вот почему мы используем эллипсоид в качестве ориентира. Поэтому была разработана глобальная геоцентрическая система на основе эллипсоида, принятого Международным союзом геодезии и геофизики. Она называется геодезической системой отсчета, GRS 80.

‹ Геоид

вверх

Современные геоцентрические данные ›

Что такое топография? Полное руководство

Что такое топография?

Сегодня вы узнаете все о топографии, например, некоторые из замечательных топографических карт Геологической службы США, которые вы можете скачать.

В этом руководстве вы узнаете:

• Что такое топография?
• Кто пользуется топографическими картами?
• Что такое топографическая съемка?

И многое другое. Давайте погрузимся прямо в.

Определение топографии

Топография — это изучение поверхности земли. В частности, он закладывает основу ландшафта. Например, топография относится к горам, долинам, рекам или кратерам на поверхности.

Происхождение топографии происходит от «topo» для «места» и «graphia» для «письма». Он тесно связан с геодезией и геодезией, которые связаны с точным измерением поверхности земли. И это также тесно связано с географией и картографическими системами, такими как ГИС.

Высота над уровнем моря является отличительным признаком топографических карт. В ГИС мы используем цифровые модели рельефа местности. Девять из десяти топографических карт показывают изолинии, которые являются просто линиями одинаковой высоты. Узкое определение топографии характерно для расположения форм рельефа.

Но в более широком смысле он включает в себя естественные и искусственные черты. Например, топографические карты часто связывают административные границы, города, гидрографию, парки, достопримечательности, транспорт и здания.

ПОДРОБНЕЕ: 5 бесплатных глобальных источников данных ЦМР – цифровые модели рельефа

Рельеф и контуры

Горизонтали (изолинии) соединяют точки с одинаковой высотой. Читая контуры, мы интерпретируем высоту, уклон и форму на топографических картах.

Если изолинии расположены близко друг к другу, склон крутой. Но когда контуры раздвинуты, наклон становится более плавным.

Мы используем контуры гор, долин и батиметрию. Например, гора Фудзи находится на высоте 3776 метров над уровнем моря. На расстоянии 250 м каждая изолиния представляет собой одинаковую отметку. Почти на пике горы Фудзи это контурная линия длиной 3750 метров.

ПОДРОБНЕЕ: Что показывают контурные линии на топографической карте?

Примеры топографии на картах

В топографической картографии нет «мирового авторитета». Вместо этого каждая страна устанавливает свои собственные стандарты и приоритеты. Чаще всего каждое картографическое агентство разрабатывает свои топографические карты с определенной целью.

Например, при строительстве новой автомагистрали на топографической карте можно указать лесной покров, типы почвы или классификацию горных пород вдоль маршрута. Со временем серии топографических карт часто периодически обновляются. Но правда в том, что они могут быть сложными, и на их создание уходят годы.

В США первая топографическая карта Геологической службы США была составлена ​​в 1892 году. С тех пор карты пересматривались более 125 лет. Геологическая служба США выпускает топографические карты в масштабе 1:250 000, 1:100 000, 1:63 360 и 1:24 000. Наиболее распространена серия четырехугольников продолжительностью 7,5 минут, где один дюйм на карте соответствует 24 000 дюймов на местности.

Другим примером топографической карты является Гобелен времени и местности Геологической службы США. На этой красочной карте топография (затенение отмывки) наложена на нижележащие скальные образования. Это помогает разгадать геологическую историю континента, например, события горообразования.

Применение и использование топографии

Топографические карты показывают, как текут реки, как поднимаются высокие горы и как спускаются крутые долины. Они планируют землю, как показано в следующих примерах:

• Инженеры используют топографические карты для планирования дороги, строительства вышки сотовой связи или планирования плотины гидроэлектростанции.
• Геологи используют топографию, чтобы понять тектоническую активность, форму рельефа и определить, где копать шахту.
• Путешественники используют топографические карты, чтобы найти тропы и крутизну склонов, чтобы спланировать свое восхождение.
• Астрономы изучают топографию за пределами Земли, например, на Луне, Марсе или астероиде.
• Ученые-климатологи связывают топографию с моделями климата, чтобы распознавать потоки воздуха и воды.

По мере развития ландшафтов и развития технологий топографы вступают в тяжелую борьбу за точность и полноту.

ПОДРОБНЕЕ: 1000 Применение и использование ГИС – Как ГИС меняет мир

Топографический анализ

Если вы хотите выполнить любой тип топографического анализа, мы настоятельно рекомендуем SAGA GIS. Это абсолютно бесплатно и с открытым исходным кодом. В частности, набор инструментов для анализа топографии идеально подходит для большинства видов ландшафтного анализа.

Хорошо, что вы не можете найти большинство этих инструментов в коммерческом программном обеспечении. В частности, он включает ряд инструментов морфометрии, гипсометрии и других специальных инструментов. Такие инструменты, как шероховатость, наклон, экспозиция и кривизна, могут реально охарактеризовать ландшафт.

Если вы хотите классифицировать типы рельефа, в SAGA GIS есть готовые инструменты, которые делают именно это. Наконец, мы используем топографическое положение и индекс влажности, чтобы охарактеризовать схемы дренажа. Вот наш путеводитель по SAGA GIS с дополнительными советами и рекомендациями.

ПОДРОБНЕЕ: Топографический профиль массивного метеоритного кратера в Аризоне

Заключительные мысли

Топография — это место, место и еще раз место. В частности, это то, как топография соотносится с рельефом.

Сегодня вы узнали, что топография — это расположение естественных и искусственных объектов в мире.

Инженеры, геологи и даже астрономы используют эти типы карт для разведки, планирования и описания местности.