Что такое геоид в геодезии кратко

Уменьшение времени и затрат на построение сети

Внедрение трилатерации в процессе построения государственной геодезической сети позволяет существенно уменьшить время и затраты, необходимые для выполнения данной задачи. Этот метод основан на использовании трех измерений и расчете расстояний между известными точками.

Одним из преимуществ использования трилатерации является возможность передачи координат точек с высокой точностью. Это обеспечивает точность измерений и повышает надежность полученных данных.

В отличие от других методов построения геодезической сети, трилатерация позволяет достигать высокой точности результатов даже в условиях сложной территории или присутствия преград.

Также важным преимуществом трилатерации является возможность использования ее в автоматизированных системах и программном обеспечении. Это дает возможность проведения расчетов и построения сети с помощью компьютерных алгоритмов, что значительно ускоряет и упрощает данную задачу.

Преимущества трилатерации:
Уменьшение времени и затрат на построение геодезической сети
Высокая точность измерений и передачи координат точек
Возможность использования в сложных условиях и присутствии преград
Автоматизация расчетов и построения сети

Примеры геоида и эллипсоида

Геоид — это модель формы Земли, которая приближена к истинным размерам и форме планеты. Он основан на гравитационном поле нашей планеты и включает в себя изменения вертикальных измерений на поверхности Земли. Имеются несколько моделей геоида, используемых в различных приложениях, таких как WGS84 и EGM96.

Некоторые примеры геоидов, используемых в реальной жизни, включают в себя:

WGS84 — используется в мировых системах координат GPS, ГИС, глобальной навигации и многих других геодезических приложениях
EGM96 — глобальная высотная система, используемая в аэрокосмической индустрии и науке
GEOID12B — используется в национальных системах координат, таких как NAD83 и ITRF

Эллипсоид — это другая модель формы Земли, которая используется для описания земной поверхности в геодезических приложениях, таких как картография и навигация. Эллипсоид — это твердое тело, а не математический объект, которое приближает форму Земли. Некоторые примеры эллипсоидов, используемых в науке и инженерных приложениях:

Красовского Красовского — национальная геодезическая система координат РФ, используется в топографии, геодезии и картографии.
Воробьева — разработанный инженером иприложенным математиком В. Л. Воробьевым эллипсоид, используемый в радиолокации и навигации.
WGS84 — широко используется в GPS и других геодезических приложениях как стандартная модель

Важную роль в навигации, аэрокосмических и картографических приложениях играют как геоиды, так и эллипсоиды. Хотя они имеют разные цели и использование, понимание их принципов помогает геодезистам и инженерам разрабатывать более точные и надежные системы координат.

Принципы функционирования государственной геодезической сети

Принцип функционирования государственной геодезической сети основан на технике трилатерации. Трилатерация — это метод определения координат точек на основе измерения расстояний между ними и угловых отношений. В геодезии трилатерация используется для определения географической широты, долготы и высоты точки.

Процесс функционирования государственной геодезической сети начинается с установки первичных геодезических точек, которые определяют высоты и координаты относительно опорной системы координат. Затем осуществляется измерение и определение координат вторичных геодезических точек с использованием уже установленных первичных точек. Процесс повторяется до достижения требуемой плотности сети.

Основными преимуществами государственной геодезической сети являются высокая точность и надежность определения координат точек. Благодаря применению метода трилатерации и использованию первичных геодезических точек, точность определения координат достигает нескольких сантиметров. Это позволяет использовать государственную геодезическую сеть для различных геодезических и картографических задач.

Еще одним преимуществом государственной геодезической сети является ее доступность и открытость. Данные о точках сети и их координатах предоставляются в открытом доступе, что позволяет использовать их для различных целей, в том числе для создания и обновления карт, определения местоположения объектов и т. д.

Таким образом, принципы функционирования государственной геодезической сети основаны на методе трилатерации и обеспечивают высокую точность и доступность определения координат точек. Это делает ее важным инструментом для различных геодезических и картографических задач.

Системы координат, принятые в геодезии

_______В геодезии применяются следующие системы координат:

• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.

4.1. Географические координаты

_______С помощью географических координат, то есть широт (φ) и долгот (λ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.

_______Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.

_______Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.

https://vk.com/video_ext.php

_______Широта отсчитывается по дуге меридиана к северу и к югу от экватора от 0° до 90°. К северу от экватора широта называется северной, к югу – южной.

_______Долгота отсчитывается от меридиана, проходящего через Гринвич на окраине Лондона. Долгота отсчитывается по дуге экватора или параллели от начального меридиана в сторону востока и запада от 0° до 180°. Долгота к востоку от Гринвичского меридиана называется восточной долготой, к западу – западной. Широты и долготы определяют положение любой точки на земной поверхности и выражаются в угловой мере. Географические координаты определяются из астрономических наблюдений и, а также с помощью геодезических измерений.

4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______При геодезических работах на больших территориях применяется зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера (рис. 4). Для этого земной шар делится меридианами на шестиградусные или трехградусные зоны (рис. 3). Счет зон ведется к востоку от Гринвичского меридиана. Каждая зона проецируется на плоскость таким образом, чтобы средний меридиан зоны был изображен прямой линией. Средний меридиан зоны называется осевым меридианом.

_______Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.

_______Чтобы не иметь отрицательных ординат, ординату осевого меридиана принимают равной 500 км. Перед ординатой точки указывается номер зоны, в которой точка расположена.

Определение геоида

Что такое геоид?

Геоид — это геометрическая фигура, которая определяет нивелированную поверхность земного шара, в отличие от его геометрического представления в виде эллипсоида.

Нивелированная поверхность геоида соответствует уровню статической поверхности моря, т.е. поверхности, которая не подвержена приливам и отливам, трениям явлений атмосферы и изменениям гравитационного поля.

Как определяется геоид?

Для определения геоида используются геодезические методы и приборы, такие как вертикальные отвесы и теодолиты.

После получения данных на высоту точек на поверхности земли определенной системой координат, производится их анализ и вычисление уровня статической поверхности моря, где точки с наивысшей высотой сравниваются с точками с наименьшей.

Таким образом, геоид представляет собой геометрическую поверхность, которая является определяющей для вычислений местности на земном шаре.

Определение и принцип работы

Принцип работы трилатерации основан на использовании триангуляции — процесса построения треугольников на основе измеренных расстояний. Для этого необходимо заранее знать координаты нескольких известных точек, которые будут использованы в качестве узлов сети. Затем проводятся измерения расстояний от каждой из этих точек до искомого объекта с помощью специальных приборов, таких как GPS, лазерный дальномер и т.д.

По полученным расстояниям и известным координатам узлов сети можно применить математические методы для нахождения координат искомого объекта. Для этого можно воспользоваться методом трёх полуокружностей, методом усреднения или другими алгоритмами.

Преимущества трилатерации заключаются в ее простоте и высокой точности определения местоположения объектов. Этот метод широко используется в геодезии, навигации, картографии и других областях, где требуется точное определение координат.

Основные точки, линии и круги

полюсами Земли
северным
южным

Окружность большого круга EABQ (рис. 2), являющаяся следом
пересечения поверхности земного шара плоскостью, перпендикулярной оси вращения PNPS и проходящей через его центр 0, называется
экватором.
Плоскость экватора делит земной шар на два полушария: северное и южное.

Окружности малых кругов, например eabq, е1а1b1q1, являющиеся
следом пересечения поверхности земного шара плоскостями, параллельными плоскости экватора, называются параллелями.

Окружности больших кругов, например PN аAа1PS и PNbBb1PS, являющиеся следом пересечения поверхности
земного шара плоскостями, проходящими через ось вращения Земли (меридиальными плоскостями), называются меридианами.

Параллелей и меридианов можно
провести неограниченное количество,
но через одну точку можно провести
только одну параллель и один меридиан, которые называют соответственно
параллелью данной точки или места и
меридианом данной точки или места.

Рис. 2

нулевым
начальным меридианом

И названо в честь Ф. Н. Красовского.

В любом случае, на нём основана геодезическая система координат Пулково-1942 (СК-42), СК-63, используемая в России и некоторых других странах, а также системы координат Afgooye и Hanoi 1972.

СК-42 по постановлению Совета Министров № 760 введена с 1946 года для выполнения работ на всей территории СССР . С 1 июля 2002 года согласно Постановлению Правительства РФ от 28 июля 2000 года № 568 вводится новая система СК-95, также основанная на эллипсоиде Красовского.

Стоимость услуг

Все полученные материалы после геодезических исследований имеют срок годности. Из-за изменений в связи с природными явлениями документы действительны на протяжении 2 лет, спустя это время они требуют обновления.

Стоимость геодезических работ рассчитывается исходя из нескольких факторов, и зависит:

от размеров территории, на которой предполагаются работы;
от условий выполнения и доступности к необходимой местности;
от количества отведенного времени и срочности проведения работ;
от объёма поставленной задачи.

Расценки определяются еще до того, как заключён договор на выполнение геодезических работ, но на стадии его подготовки и после ознакомления.

Технология геодезических работ представляет собой определенную последовательность и порядок мероприятий, которые дают возможность максимально четко и быстро составить технический отчет для дальнейшей разработки участка, проекта территории и сооружений, а также осуществления строительных работ.

Геодезическими являются такие работы, которые проводятся при помощи специальных приборов, оборудования и программ. На полевом этапе таких работ осуществляется рекогносцировочное обследование местности, также согласовывается план геодезических работ с другими участниками процесса, проводятся вычислительные и другие мероприятия, благодаря которым обеспечивается полный контроль, качество и точность всех работ.

Перед выездом специалистов на местность проводятся подготовительные работы, проверяется все оборудование и техника, получаются пробные снимки приборов, а также делаются пробные спутниковые определения, которые должны соответствовать тем методам, которые будут выполняться на местности. Далее проектируется съемочное обоснование, которое позволяет определить метод построения сетей и определения висячих пунктов.

И только по завершению всех процессов проводят съемочные работы. Они включаются в себя рекогносцировку местности, съемку линейных подземных и наземных объектов, привязку всех баз к пунктам ГГС, съемку рельефа спутниковыми измерениями. Также сюда входит содержание съемочных работ, контроль измерений спутниковой аппаратурой, объединение диагностических и геодезических работ и последующее оформление всех отчетных материалов по результатам проведенной съемки и исследований.

Последовательность выполнения всех работ по участку должна выполняться неукоснительно, так как отклонения в процессах может привести к неправильным результатам, их искажению и необходимости проводить такие работы повторно. Так, в первую очередь всегда должна проводиться рекогносцировка местности, так как она должна помочь найти и обследовать расположение подземных сооружений. Кроме того, исследуются пункты геодезической основы, находятся характерные точки объекта, проводится сбор геодезических и картографических данных. Именно после таких мероприятий можно проводить съемку всех наземных и подземных сооружений, которые нанесены на карту и план. Это может быть водопровод, канализация, теплосети, газо- и нефтепроводы, кабельные сети.

Стоит отметить, что некоторые работы могут выполняться исключительно при благоприятных погодных условиях. Например, зимой толщина снежного покрова не должна превышать 10см при выполнении топографической съемки. И если ранее такая съемка уже была выполнена, то данные по ней необходимо обновлять. На заключительном этапе проведения работ проводится вычислительная обработка в специальной компьютерной программе. Далее осуществляется контроль измерений оборудованием с более высоким классом точности, при этом результаты контроля не должны содержать погрешности выше допустимых.

Отчетные материалы по выполненным работам готовятся каждую неделю, и направляются в камеральный отдел в электронном варианте. После этого камеральная группа обрабатывает такие отчеты, и готовится полный технический отчет со всей информацией по участку, результатами исследований и съемок, с вычислительными схемами рекомендациями для заказчика.

Общеземной эллипсоид

Общеземной эллипсоид должен быть ориентирован в теле Земли согласно следующим требованиям:

При ориентировании общеземного эллипсоида в теле Земли (в отличие от референц-эллипсоида) нет необходимости вводить исходные геодезические даты.

Поскольку требования к общеземным эллипсоидам на практике удовлетворяются с некоторыми допусками, а выполнение последнего (3) в полном объеме невозможно, то в геодезии и смежных науках могут использоваться различные реализации эллипсоида, параметры которых очень близки, но не совпадают (см. ниже).

Современные общеземные эллипсоиды и их параметры

Название	Год	Страна/организация	a, м	точность m a , м	1/f	точность m f	Примечание
GRS80	1980	МАГГ (IUGG)	6 378 137	± 2	298,257 222 101	± 0,001	(англ. Geodetic Reference System 1980) разработан Международной Ассоциацией Геодезии и Геофизики (англ. International Union of Geodesy and Geophysics ) и рекомендован для геодезических работ
WGS84	1984	США	6 378 137	± 2	298,257 223 563	± 0,001	(англ. World Geodetic System 1984) применяется в системе спутниковой навигации GPS
ПЗ-90	1990	СССР	6 378 136	± 1	298,257 839 303	± 0,001	(Параметры Земли 1990 года) используется на территории России для геодезического обеспечения орбитальных полетов. Этот эллипсоид применяется в системе спутниковой навигации ГЛОНАСС
МСВЗ (IERS)	1996	IERS	6 378 136,49	—	298,256 45	—	(англ. International Earth Rotation Service 1996 ) рекомендован Международной службой вращения Земли для обработки РСДБ -наблюдений

Возможность использования в различных отраслях

Строительство и инфраструктура: ГГСТ позволяет определять точные координаты и высоты, что особенно важно при планировании и строительстве зданий, мостов, дорог и других инженерных сооружений. Она обеспечивает точность и прочность конструкции, а также позволяет точно определить расположение объектов на местности

Геодезия и картография: ГГСТ играет ключевую роль в геодезических измерениях и создании карт. Она обеспечивает точные координаты и геометрические параметры точек на земной поверхности, что позволяет строить надежные и точные карты и планы. Кроме того, ГГСТ используется при создании цифровых карт и геоинформационных систем.

Сельское хозяйство: ГГСТ помогает улучшить управление сельскохозяйственными угодьями. Она позволяет точно определить границы полей, контролировать уровень увлажнения и осуществлять точный контроль за посадками и урожаем. Также ГГСТ используется для планирования мелиоративных работ и определения наилучших расположений систем орошения.

Транспорт и логистика: ГГСТ является неотъемлемой частью систем навигации и контроля движения. Она позволяет точно определить местоположение транспортных средств, оптимизировать маршруты и регулировать движение на дорогах и воздушных путях. ГГСТ также используется для планирования и создания логистических сетей и инфраструктуры.

Экология и природоохрана: ГГСТ помогает мониторингу и контролю за состоянием окружающей среды и природных ресурсов. Она позволяет точно определить границы заповедников, особо охраняемых природных территорий и территорий с особо ценными природными объектами. ГГСТ также используется для мониторинга и прогнозирования изменений климата, особенно в контексте изменений ледников и уровня моря.

В целом, ГГСТ обладает широким спектром применения в различных отраслях и играет важную роль в современном обществе. Благодаря точным измерениям и высокой надежности, она способствует развитию и совершенствованию различных отраслей и обеспечивает повышение эффективности и безопасности работы.

Влияние геоида и эллипсоида на измерения

Геоид

Геоид представляет собой поверхность воды в мировом океане, которая подвергается воздействию сил тяготения, искривляющих её форму. Из-за этого при использовании геоида в качестве референсного эллипсоида исходные геодезические данные могут быть скомпрометированы.

Также из-за неровной формы геоида и его очерчения линиями в одном и том же месте, например, координаты GPS-приборов могут показывать разные значения высоты, что становится критическим при работе на объектах со сверхвысокой точностью.

Эллипсоид

Эллипсоид, в отличие от геоида, является более или менее идеальной геометрической формой, что позволяет повысить точность геодезических измерений. Размеры и форма эллипсоида точно определены, поэтому он используется в качестве референсного эллипсоида при выполнении геодезических измерений.

Но также использование эллипсоида может скомпрометировать точность измерений в случае работы на высокогорных скалах, так как эллипсоид представляет только математическую модель земной поверхности, а не её физический образ. В этом случае следует использовать другие способы исчисления и измерения высот для получения наиболее точной информации о территории.

Что такое трилатерация и как она работает

Процесс трилатерации включает следующие шаги:

Сбор данных: сначала необходимо собрать данные о трех известных точках с известными координатами и измеренными расстояниями от них до неизвестной точки.
Формирование треугольников: затем строятся треугольники, используя эти известные точки и расстояния между ними.
Вычисление координат: затем используются геометрические методы для вычисления координат неизвестной точки на основе известных координат и расстояний.
Проверка и корректировка: важно проверить и скорректировать рассчитанные координаты, чтобы убедиться, что они достаточно точны и соответствуют измеренным расстояниям.

В современных системах геодезической сети трилатерация часто используется в сочетании с методом GPS (глобальной системой позиционирования), чтобы определить точные координаты объектов на земле. Этот метод позволяет получать высокую точность и надежность результатов. Трилатерация имеет широкий спектр применений, от создания карт и навигации до определения местоположения мобильных устройств.

Отличия геоида и эллипсоида

Геоид

Геоид — это мнимая поверхность Земли, которая соответствует ее средней высоте относительно уровня моря. Несмотря на то, что геоид является математической моделью, его форма более точно отражает физическую природу Земли, чем форма эллипсоида.

Форма геоида имеет сложный и неравномерный характер, так как на поверхности Земли есть горы, долины, океанские ямы и другие неровности. По этой причине геоид используется для определения геодезической высоты, которая показывает высоту точки над некоторой ссылочной поверхностью, обычно берущейся за уровень моря.

Эллипсоид

Эллипсоид, или геометрический эллипсоид, — это определенная геометрическая фигура, которая наилучшим образом соответствует геометрической форме Земли. Эллипсоид является моделью, удобной для использования в геодезии и навигации, так как его форма достаточно проста и достоверно описывает форму Земли в целом.

Отличие эллипсоида от геоида заключается в том, что эллипсоид описывает сглаженную геометрическую форму Земли, учитывая только радиусы Земли в различных направлениях. С другой стороны, геоид описывает непостоянную высоту Земли относительно уровня моря, так как учитывает ее неровности.

Выполнение трилатерации для определения координат точек

Выполнение трилатерации включает в себя следующие шаги:

Измерение расстояний: На каждой базовой станции измеряются расстояния до точки, координаты которой нужно определить. Для этого могут использоваться специальные приборы, такие как дальномеры или спутниковые системы позиционирования.
Создание трилатерационной сети: Измеренные расстояния используются для построения сети трилатерационных треугольников. Каждый треугольник образуется тремя базовыми станциями и точкой наблюдения.
Решение геодезических уравнений: На основе измеренных расстояний и координат базовых станций вычисляются координаты точек наблюдения. Для этого применяются математические модели, такие как геодезические уравнения.
Оценка погрешностей: В процессе трилатерации неизбежно возникают погрешности измерений и вычислений. Поэтому необходимо провести оценку их влияния на результат и сделать корректировки при необходимости.

Преимущества выполнения трилатерации для определения координат точек включают:

Высокая точность: Трилатерация позволяет достичь очень высокой точности при определении координат точек на больших расстояниях.
Гибкость и масштабируемость: Трилатерационная сеть может включать в себя любое количество базовых станций и точек наблюдения, в зависимости от требований задачи. Это делает метод очень гибким и масштабируемым.
Возможность вычисления недостающих координат: Если известны координаты некоторых точек, можно использовать трилатерацию для определения координат других точек, для которых координаты неизвестны.

Таким образом, трилатерация является эффективным методом для определения координат точек с высокой точностью и масштабируемостью. Она находит широкое применение в геодезии, дроноведении, навигации и других областях, где требуется точное определение координат объектов.

Что такое геодезия

_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

_______В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.

_______Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.

_______Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.

_______Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.

_______Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

_______Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.

_______Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

_______

Общеземной эллипсоид

Общеземной эллипсоид должен быть ориентирован
в теле Земли согласно следующим требованиям:

Малая полуось должна совпадать с осью вращения Земли.
Центр эллипсоида должен совпадать с центром масс Земли.
Высоты геоида над эллипсоидом h_i (так называемые аномалии высот) должны подчиняться условию наименьших квадратов:
.

При ориентировании общеземного
эллипсоида в теле Земли (в отличие
от референц-эллипсоида) нет необходимости
вводить исходные геодезические даты.

Поскольку требования к общеземным
эллипсоидам на практике удовлетворяются
с некоторыми допусками, а выполнение
последнего (3) в полном объеме невозможно,
то в геодезии и смежных науках
могут использоваться различные
реализации эллипсоида, параметры которых
очень близки, но не совпадают.

Уровенная поверхность в геодезии — поверхность, всюду перпендикулярная отвесным линиям.Это поверхность мирового океана. С точки
зрения механики, уровенная поверхность
есть поверхность равного потенциала силы тяжести и представляет собой фигуру равновесия
жидкого или вязкого вращающегося тела,
образующегося под действием сил тяжести
и центробежных сил.