Форма и размеры Земли

Определение положения точек на земной поверхности и

Ориентирование линий

Форма и размеры Земли (шар, геоид, эллипсоид). Эллипсоид Ф. Н. Красовского. Географическая система координат. Общегосударственная система плоских прямоугольных координат. Система высот. Абсолютные и относительные высоты точек. Ориентирование линий. Азимуты истинные и магнитные, дирекционные углы и связь между ними. Сближение меридианов, склонение магнитной стрелки. Прямая и обратная геодезические задачи. Влияние кривизны Земли на измеряемые расстояния и высоты.

Форма и размеры Земли

Поверхность Земли имеет весьма разнообразный рельеф. На ней есть и равнины и плоскогорья и горные массивы, разрезаемые могучими реками, чередующиеся с бескрайними просторами мирового океана, великими морями и озерами. При этом суша занимает всего около 30 % территории.

Для начального представления о фигуре Земли, поверхность Земли можно принять за шаровую с радиусом 6371 км.

Рис. 1. Геоид

В 1873г. немецкий физик Листинг уровенную поверхность, совпадающую со средней поверхностью морей и океанов, не возмущенных приливами и отливами, ветрами или изменениями атмосферного давления, и продолженную под материками всюду нормально отвесным линиям, предложил назвать основной поверхностью, а тело, ограниченное этой поверхностью, геоидом.

Таким образом, поверхность геоида является основной уровенной поверхностью Земли, а сам геоид в первом приближении принимается за фигуру Земли (рис.1).

Поверхность геоида очень сложна из-за неравномерного распределения масс внутри Земли, в особенности в верхних ее слоях. Строгое определение геоида связано со знанием строения земной коры. Советский ученый М. С. Молоденский предложил изучать поверхность квазигеоида, которую можно строго определить без привлечения различных гипотез о строении земной коры. Поверхность квазигеоида с поверхностью геоида совпадает на морях и океанах и почти совпадает на континентальной части Земли. Максимальное отступление квазигеоида от геоида (2м) наблюдается в горных районах. Поверхность квазигеоида, хотя и не является уровенной поверхностью, однако позволяет строго решить задачу изучения физической фигуры Земли.

Учитывая близость поверхностей геоида и квазигеоида, при рассмотрении общих вопросов геодезии между ними часто не делают различия. Во многих случаях практики геоид заменяется эллипсоидом

вращения, поверхность которого принимается за уровенную поверхность. Уровенная поверхность эллипсоида вращения используется как первое приближение для изучения поверхности геоида. Такой эллипсоид называют уровенным.

Эллипсоид вращения, центр и экватор которого совпадают с центром масс и экватором Земли аппроксимирующим поверхность геоида в планетарном масштабе, называется общеземным эллипсоидом. Общеземной эллипсоид, у которого экваториальный радиус (большая полуось) а, полярное сжатие a, масса М и угловая скорость w совпадают с соответствующими параметрами Земли, называют Нормальной Землей. Параметры Нормальной Земли определяют из совместной обработки данных астрономо-геодезических и гравиметрических работ и спутниковых наблюдений, выполняемых в планетарном масштабе, и стандартизируют международными соглашениями. Так, например, на 17 Генеральной ассамблее Международного союза геодезии и геофизики, состоявшейся в 1979г. в Канберре, приняты следующие параметры: геоцентрическая гравитационная постоянная f М=398 600,5 км/с; a _e=6378137 м; a=1:298,257; w = 0,7292115×10^-4 рад/с. Вышеперечисленные параметры относятся к фундаментальным параметрам Земли. Гравитационное поле Нормальной Земли принято за нормальное гравитационное поле Земли.

Земной эллипсоид, заменяющий геоид при астрономо-геодезических определениях и на поверхности которого отображаются материалы астрономо- геодезических работ и топографических съемок на отдельной территории, называется референц-эллипсоидом. Очевидно, референц-эллипсоид по размерам и ориентировке не будет совпадать с общим земным эллипсоидом. Из-за неправильности поверхности геоида размеры, центр и ориентировка референц-эллипсоидов, наилучшим образом подходящих для различных территорий, также могут значительно различаться между собой.

Поэтому каждый референц-эллипсоид имеет свои параметры и свою систему координат. В качестве основных параметров обычно принимают большую полуось а, полярное сжатие a и положение его центра относительно центра масс Земли.

В СССР в качестве референц-эллипсоида был принят эллипсоид Красовского, названный так в честь крупнейшего советского геодезиста Ф. Н. Красовского, под руководством которого были в 1940 г. выведены параметры эллипсоида из обработки данных астрономо-геодезических сетей СССР, США, Западной Европы и гравиметрической съемки СССР: а = 6 378 245 м.; a = 1: 298,3.

Размеры эллипсоида Красовского довольно близки к размерам общего земного эллипсоида, а их сжатия практически совпадают.

Столь же надежно, с использованием большой астрономо-геодезической сети, осуществлено ориентирование эллипсоида Красовского путем установления исходных геодезических дат - определения координат начального пункта геодезической сети страны и исходного азимута. В качестве последних приняты координаты центра Круглого зала Пулковской обсерватории и геодезический азимут с сигнала А на пункт Бугры Саблинской базисной сети. Высота геоида над поверхностью референц-эллипсоида в Пулково принята равной нулю.

Указанные исходные геодезические даты и эллипсоид Красовского в качестве координатной поверхности образуют «Систему координат 1942 г.», принятую в России и ряде других стран.

Дата добавления: 2015-07-20