Формы и размеры Земли. Горизонтальное проложение линии

Как отмечено ранее важнейшей задачей геодезии является изучение фигуры Земли, то есть определение размеров и формы Земли, а также определение внешнего гравитационного поля. В настоящее время под фигурой Земли понимают форму её поверхности на суше и невозмущенную волнениями поверхность океанов и морей.Внешняя или физическая поверхность Земли на суше представлена сложнейшими геометрическими формами, и её непосредственное изучение представляет серьёзную проблему.Водная поверхность мирового океана в условиях отсутствия волнений, ветровых нагонов и других возмущающих факторов является т.н. уровенной поверхностью, т.е. поверхностью, которая в каждой точке перпендикулярна направлению действия силы тяжести.Эта поверхность, предложенная в 1873г. немецким геодезистом Листингом, носит название геоида (гео – Земля, эйдос – вид, геоид – землеподобный).Поверхность геоида, как установлено по данным много-численных измерений, имеет сложную форму. Количественная оценка геометрии геоида по ряду причин затруднена, следовательно, сложная и, в общем, слабо изученная поверхность геоида не могла служить координатной поверхностью для определения взаимного положения точек на земной поверхности.При математической обработке геодезических измерений поверхность геоида заменяется более простой и известной поверх-ностью относимости (поверхности на которую редуцируют, т.е. пере-носят измеренные величины) поверхностью общего земного эллипсоида, который имеет известные размеры и, кроме того, строго зафиксированное положение в теле Земли.Здесь необходимо добавить, что и размеры земного эллипсоида и его ориентировка в теле Земли должны быть такими, чтобы его поверхность была близка к поверхности геоида.Можно напомнить, что поверхность эллипсоида вращения образованна вращением эллипса вокруг его малой оси, размеры и форма эллипсоида вращения определяются двумя параметрами – большой полуосью и полярным сжатием.Взаимное расположение геоида и эллипсоида представлено схематично на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Взаимное положение геоида и общего земного эллипсоида.

Как правило, геодезические измерения для определения параметров эллипсоида выполняются на ограниченной территории (отдельное государство, или несколько государств). В этом случае мы имеем дело с эллипсоидом, поверхность которого наилучшим образом приближается к некоторой региональной части геоида. Такой эллипсоид называют референц - эллипсоидом.

Чтобы изобразить на бумаге участок земной поверхности, нужно выполнить две операции: сначала спроектировать все точки участка на поверхность относимости (на поверхность эллипсоида вращения, или на поверхность сферы) и затем изобразить поверхность относимости на плоскости. Если участок местности небольшой, то соответствующий ему участок сферы или поверхности эллипсоида можно заменить плоскостью и считать, что проектирование выполняется сразу на плоскость.При проектровании отдельных точек и целых участков земной поверхности на поверхность относимости применяется горизонтальная проекция, в которой проектирование выполняют отвесными линиями.Пусть точки A, B, C находятся на поверхности Земли (рис.1.6). Спроектируем их на поверхность относимости и получим их горизонтальные проекции - точки a, b, c. Линия ab называется горизонтальной проекцией или горизонтальным проложением линии местности AB и обозначается буквой S. Угол между линией AB и ее горизонтальной проекцией AB' называется углом наклона линии и обозначается буквой ν.Расстояния Aa, Bb, Cc от точек местности до их горизонтальных проекций называются высотами или альтитудами точек и обозначаются буквой H (HA, HB, HC); отметка точки - это численное значение ее высоты. Разность отметок двух точек называется превышением одной точки относительно другой и обозначается буквой h: hAB = HB - HA.