Предмет геодезия и её связь с другими науками

1.Предмет  геодезия и её связь с другими  науками

Геодезия, — наука о  методах и технике производства измерений на земной поверхности  и в околоземном пространстве, проводимых для:

• определения фигуры и размеров Земли;
• изображения земной поверхности и отдельных её частей в виде планов, карт и вертикальных разрезов в виде профилей;
• решения разнообразных научных и практических задач по созданию и эксплуатации исскуственных сооружений (ИССО) на земной поверхности;
• создания геодезических опорных сетей как основы для выполнения перечисленных задач.

 Геодезия одна из  древнейших наук, возникла с началом  земледелия и её название образовано  из двух греческих слов - "гео" -"земля" и "дайдзо" - "разделяю" (землеразделение).

   В настоящее время  геодезия подразделяется на следующие  научные дисциплины :

• высшая геодезия;
• космическая геодезия;
• топография;
• картография;
• фотограмметрия;
• инженерная геодезия.

 Высшая геодезия определяет:

• вид и размеры Земли (как планеты);
• внешнее гравитационное поле Земли (значение и направление силы тяжести в земном пространстве и на поверхности);
• взаимное расположение значительно удалённых друг от друга геодезических пунктов;
• точность изображения пунктов на плоскости в проекции с учётом искажений из-за кривизны земной поверхности.

 Космическая геодезия  рассматривает теорию и методы  решения научных и практических  задач на земной поверхности  по наблюдениям небесных тел  (Луна, Солнце, ИСЗ) и по наблюдениям  Земли из космоса. 

   Космическая геодезия  включает в себя глобальные  навигационные системы, являющиеся  основой применяемых в настоящее  время координатных систем, и  системы космического дистанционного  зондирования многоцелевого назначения, используемые для мониторинга  поверхности Земли.

  Топография изучает  небольшие участки земной поверхности,  которые без ущерба для точности  можно проектировать на плоскость  без учета кривизны Земли.

   Предмет изучения  картографии - методы и процессы  отображения поверхности Земли  и протекающих на ней процессов  в виде различных, в том числе  цифровых и электронных карт.

 

 Фотограмметрия решает  задачи измерений по азрофото- и космическим снимкам для  различных целей, в том числе:  для получения карт и планов, обмеров зданий и сооружений  и т. п. 

 Инженерная геодезия  изучает методы геодезического  обеспечения при разработке проектов, строительстве и эксплуатации  разнообразных сооружений, а также  при изучении, освоении и охране  природных ресурсов.

   Несмотря на многообразие  инженерных сооружений, при их  проектировании и возведении  решаются следующие общие задачи:

• получение геодезических данных (геодезические измерения) при разработке проектов строительства сооружений (инженерно-геодезические изыскания);
• определение на местности основных осей и границ сооружении в соответствии с проектом строительства (разбивочные работы);
• обеспечение в процессе строительства геометрических форм и размеров элементов сооружения в соответствии с его проектом, геометрических условий установки и наладки технологического оборудования;
• определение отклонений геометрической формы и размеров возведенного сооружения от проектных (исполнительные съемки);
• изучение деформаций (смещений) земной поверхности под сооружением, самого сооружения или его частей под воздействием природных факторов и в результате действий человека.

   Для решения каждой  из указанных задач применительно  к разным видам сооружений  существуют свои методы, средства  и требования к точности их  выполнения. Например, при инженерно-геодезических  изысканиях в основном производят  измерения для составления карт  и планов, на которых изображают  то, что есть на местности, а  при строительстве здания, наоборот, определяют на местности то  место, где здание должно располагаться  по проекту. Конструкции здания  устанавливают на предусмотренные  проектом места с погрешностью 5.,10 мм, детали заводского конвейера—1...2 мм, а оборудование физических  лабораторий (ускорителей ядерных  частиц) — 0,2...0,5 мм

   По виду работ  инженерная геодезия бывает:

• наземная
• подземная (маркшейдерское дело)
• воздушная
• подводная

    Геодезия развивается  в тесной связи с другими  научными дисциплинами. Большое  влияние на развитие геодезии  оказывают математика, астрономия, физика.

   Математика вооружает  геодезию средствами анализа  и методами обработки результатов  измерений.

Астрономия обеспечивает необходимые в геодезии исходные данные.

   На основе физики  рассчитывают оптические приборы  и инструменты. В современном  геодезическом приборостроении  используются и другие науки,  как, например, механика, автоматика, электроника. 

Тесную связь геодезия имеет также с географией, геологией, в особенности с геоморфологией.

   Знание географии  обеспечивает правильную трактовку  элементов ландшафта, который  составляют: рельеф, естественный покров  земной поверхности (растительность, почвы, моря, озера, реки и т.  д.) и результаты .деятельности человека (населенные пункты, дороги, средства  связи, предприятия и т. д.).

   Формы рельефа  и закономерности их изменения  познаются при помощи геологии  и геоморфологии.

  Применение фотоснимков  в геодезии требует знания  фотографии. Для графического оформления  планов и карт необходимо изучение  приемов топографического черчения.

   В свою очередь,  геодезические данные являются  необходимой информационной основой  в основных сферах науки и  производства.

  На современном этапе  в геодезии широко применяют  цифровое и электронное картографирование,  дистанционное зондирование Земли  аэрокосмическими средствами, использованием  глобальных навигационных систем  определения положения, переходом  на принципы геоинформатики и  геоинформационных компьютерных  систем. В связи с этим большое  значение для геодезии приобретают  информатика, автоматика, электроника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Цифровые  модели местности электронных  карт

Использование новейших типов  съемочных систем, переход к компьютерным технологиям и информационным системам позволяют получать и хранить  полученную информацию о местности  в виде цифровых моделей, которые  при необходимости могут быть представлены в визуализированном  виде (на экране монитора или в графическом  виде на бумаге). Графические планы  и карты стали вторичны по отношению  к цифровым моделям местности.

 Моделью принято называть  результат описания (моделирования)  какого-либо объекта, процесса  или явления. Модель позволяет  заменить изучаемый объект или  явление его упрощенной формой  без потери необходимой информации  о нем. Модель не обязана  быть абсолютно тождественной  самому прообразу, но должна  обладать достаточностью. Под достаточностью  модели понимают такое ее приближение  к прообразу, при котором погрешности  модели не превышают допустимые  погрешности измерения параметров  прообраза.

 Процесс создания и  изучения моделей — моделирование  — одна из основных категорий  теории познания: на идее моделирования,  по существу, базируется любой  метод научного исследования, как  теоретический, так и экспериментальный.  Моделирование может быть семантическим  (словесным), аналоговым и математическим.

В фотограмметрии наиболее широкое распространение получило математическое моделирование, которое  описывает изучаемые объекты  или явления в виде:

• формул (аналитические модели);
• геометрических образов (геометрические модели);
• массивов чисел (цифровые модели).

 Цифровая модель местности  (ЦММ) представляет собой многомерную  цифровую запись информации о  местности на магнитном носителе. В цифровых информационных потоках  информация хранится поэлементно.  Каждый элемент ЦММ имеет п  численных характеристик, три  из которых — пространственные  координаты точки местности, остальные  — закодированные числами семантические  характеристики этой точки.

Цифровую модель местности, содержащую информацию о пространственном положении объектов местности, а  также семантическую информацию об этих объектах, можно представить  как совокупность цифровой модели рельефа (ЦМР) и цифровой модели ситуации (ЦМС).

Под ЦМР понимают массив чисел, являющихся пространственными  координатами точек местности. ЦМС  также представляет собой массив чисел, каждым элементом которого являются плановые координаты поворотных точек  границ объектов и закодированная числами  семантическая информация об этих объек­тах. Содержание контуров определяется тематикой  модели ситуации — это могут быть топографические элементы, сельскохозяйственные угодья, лесотаксационные единицы, почвенные  разности и т. п.

 Цифровые модели местности  являются базой для создания  широкого спектра картографической  продукции, используемой землеустроительными  и кадастровыми службами. Это  цифровые (электронные) карты, фотопланы,  контурные фотопланы, топографические  фотопланы, ортофотопланы, фотокарты,  топографи­ческие планы, ЗД-изображения.

Цифровая (электронная) карта (ЦК) — это объединение цифровой модели рельефа и нескольких цифровых моделей ситуации. Каждая ЦМС представляет собой так называемый слой ЦК. Все  слои ЦК связаны между собой посредством  ЦМР.

Как правило, в цифровых картах используют географические координаты, поэтому цифровые карты не имеют  масштаба. При визуализации цифровая карта может быть представлена в любом масштабе, но не крупнее того, точность которого соответствует точности исходных данных для создания ЦК. Цифровые карты содержат значительно больший объем информации, нежели традиционные графические карты, благодаря послойному ее хранению. Кроме того, цифровые карты физически не устаревают, не ветшают. Информацию о местности на современном уровне поддерживают ведением непрерывного мониторинга и картографического дежурства.

Фотоплан — фотографическое  одномасштабное изображение местности  в заданном, обычно стандартном масштабе, на которое нанесена координатная сетка. Как правило, фотопланы изготавливают  в рамках трапеций государственной  или условной разграфки или на территорию отдельных землепользовании.

 На контурных фотопланах  условными знаками показаны необходимые  элементы ситуации, некоторые элементы  естественного рельефа: бровки  балок, оврагов, линии резкого  изменения крутизны склонов, а  также искусственные формы рельефа.

 На топографических  фотопланах условными знаками показана ситуация и нанесены горизонтали. После удаления фотоизображения контурные и топографические фотопланы превращаются соответственно в контурные и топографические планы.

 Иногда, например при  проектировании противоэрозионных  мероприятий, целесообразно сохранить  фотоизображение, несущее максимум  информации об эрозионных процессах.  В таких случаях на топографических  фотопланах число условных знаков  уменьшается до необходимого  минимума. В результате получается  продукция, называемая фотокартой.

Ортофотоплан — фотографическое  изображение местности в ортогональной  проекции. Первоначально по экономическим  соображениям ортофотопланы изготавливали  преимущественно на горные территории. В настоящее время ортофотопланы  получают на различные районы местности  с любыми превышениями и формами  рельефа.

3Д-изображение — это изображение трехмерных объектов на плоскости. Эта новая форма представления пространственной информации находит широкое применение в различных сферах научной и производственной деятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Планововысотное,  съёмочное обоснование (съемочные,  плановые и высотные сети).

Любой вид топографической съемки, нуждается в плановой и высотной опорной сети, состоящей из опорных точек, плановое и высотное положение которых известно с высокой степенью точности. Большинство таких точек можно взять из топоосновы - это самые твердые точки.