Геодезія

Геоде́зія (від дав.-гр. γεωδαισία — буквально «землемірство», від дав.-гр. γῆ' — Земля та дав.-гр. δαΐζω' — ділити) — наука про методи визначення форми і розмірів Землі, зображення земної поверхні на планах і картах, а також — точних вимірювань на місцевості, пов'язаних з розв'язанням різних наукових і практичних завдань.

Виділяють вищу геодезію (вивчає фігуру, розміри і гравітаційне поле Землі, а також теорію й методи побудови опорної геодезичної мережі), топографію та прикладну геодезію (використання методів і техніки геодезії для розв'язання спеціальних вимірювальних завдань у різних галузях господарства).

Геодезія тісно пов'язана з математикою, фізикою, радіоелектронікою, радіотехнікою, геофізикою, астрономією, картографією, географією, геоморфологією, геоінформатикою.

Історія

Уперше розміри Землі (як кулі) визначив, очевидно, давньогрецький математик і філософ Піфагор. 1617 року Снелліус (нід. Willebrord Snel van Royen) для геодезичних вимірювань запропонував метод тріангуляції. У XVIII сторіччі завдяки градусним вимірюванням було встановлено, що Земля сплющена з полюсів.

Якби вся Земля була вкрита водою, то її форма передавала б форму еквіпотенціальної поверхні. Цю фігуру для Землі називають геоїдом.

Напрямки досліджень

Напрямки досліджень:

• Вивчення форми, розмірів Землі, а також методів точних геодезичних, гравіметричних та астрономогеодезичних вимірів, які виконуються для визначення координат точок земної поверхні (основні ). Обробка цих вимірів, вирішення питань геодинаміки, дослідження періодичних і вікових горизонтальних та вертикальних деформацій суходолу, зміщення материків, берегових ліній, рухів , визначення різниці рівнів морів та океанів, вивчення астрономічних методів вимірів часу та способів визначення , довгот та азимутів у різних точках земної поверхні.
• Вивчення комплексу топографічних, геодезичних та , які виконуються при , проектуванні, розплануванні, зведенні та експлуатації інженерних споруд.
• Створення , інформаційних систем та технологій, проектування та виконання землевпорядних робіт, пов'язаних із землекористуванням та .
• Вирішення питань, пов'язаних із веденням просторово-геометричних вимірів в надрах Землі (маркшейдерія) при розвідці й розробці корисних копалин та на поверхні шахт і рудників, з наступним зображенням на планах і картах, виконання маркшейдерських робіт при будівництві та експлуатації підземних споруд.
• Вирішення питань, пов'язаних із проектуванням, конструюванням, експлуатацією топографічних, геодезичних і маркшейдерських приладів та обладнання.
• Розв'язання проблем використання штучних супутників Землі з геодезичною метою.
• Вирішення питань, пов'язаних із на шельфових зонах морів і океанів, питань навігації та гідрографії.

Морська геодезія — розділ геодезії, який вивчає та уточнює параметри фігури та гравітаційного поля фізичної поверхні морів і океанів, а також вивчення топографії і гравітаційного поля дна океанів і морів. Морська геодезія визначає місця розташування об'єктів на морській поверхні в гідросфері, на дні морів і океанів у єдиній системі координат.

Вища геодезія

Вища геодезія — це розділ геодезії, який займається питаннями визначення фігури та розмірів Землі, а також побудовою геодезичної основи задля вивчення земної поверхні.

Прикладна геодезія

Прикладна геодезія — використання методів і техніки геодезії для розв'язання спеціальних вимірювальних завдань у різних галузях господарства.

Радіогеодезія

Радіогеодезія — напрям у геодезії, що ґрунтується на застосуванні електронно-технічних засобів (радіодалекомірів, електронних тахеометрів тощо) при вимірюванні віддалі, кутів, а також при визначенні місцезнаходження різних об'єктів.

Координатні системи

Докладніше: Географічні координати

Координатні системи на площині

При зйомці місцевості і картографуванні, у геодезії пропонується два типи координатних систем, що використовуються на площині:

1. Плоскі полярні координати, в яких точки на площині задаються за допомогою відстані ${\displaystyle s}$ від конкретної точки вздовж променя із заданим напрямом ${\displaystyle \alpha }$ відносно базової лінії або осі;
2. Прямокутні координати, в якій точки задаються відстанню від двох перпендикулярних осей, які позначаються як ${\displaystyle x}$ і ${\displaystyle y}$. У геодезичній практиці, на відміну від математики, вісь ${\displaystyle x}$ вказує на Північ а вісь ${\displaystyle y}$ вказує на Схід.

Прямокутні координати можуть інтуїтивно використовуватись відносно власної поточної позиції, в такому випадку вісь ${\displaystyle x}$ буде вказувати на північ відносно місцевості. Більш формально, такі координати можна розрахувати із тривимірних координат з використанням штучної картографічної проєкції. Не можливо відобразити криволінійну поверхню Землі на плоску карту без деформації. Компромісом в цьому випадку є так зване конформне відображення, яке зберігає кути і співвідношення розмірів, таким чином, що невелике коло буде спроектоване у вигляді невеликого кола, а невеликий квадрат у квадрат.

Прикладом такої проєкції є UTM (Universal Transverse Mercator). На площині карти, маємо прямокутні координати ${\displaystyle x}$ і ${\displaystyle y}$. В такому випадку напрям на Північ використовується як картографічна північ, а не локальна. Різниця між цими двома називається зближенням меридіанів.

Між полярними і прямокутними координатами на площині легко здійснити перерахунок: нехай, як наведено вище, напрям і відстань позначені як ${\displaystyle \alpha }$ і ${\displaystyle s}$ відповідно, тоді матимемо:

${\displaystyle {\begin{matrix}x&=&s\cos \alpha \\y&=&s\sin \alpha \end{matrix}}}$

Зворотне перетворення здійснюється наступним чином:

${\displaystyle {\begin{matrix}s&=&{\sqrt {x^{2}+y^{2}}}\\\alpha &=&\arctan {(y/x)}.\end{matrix}}}$

Геодезичні задачі

В геометричній геодезії існує дві стандартні задачі:

Перша (пряма) задача геодезії

Задана точка (за допомогою координат) і напрям (азимут) і відстань від даної точки до другої точки. Необхідно визначити координати другої точки.

Друга (обернена) задача геодезії

Задані дві точки, необхідно визначити азимут і довжину відрізку (прямої лінії, дуги або геодезичної лінії) що сполучає ці дві точки.

У випадку планарної геометрії (застосовується для невеликих ділянок на поверхні Землі) вирішення двох задач зводиться до простої Тригонометрії. На сфері, рішення буде складнішим, наприклад, в оберненій задачі азимути будуть відрізнятися між двома точками що сполучаються по великому колу, дузі, чи геодезичній лінії.

В еліпсоїді обертання, геодезичні лінії можуть визначатися у вигляді еліптичних інтегралів, які як правило розраховуються за допомогою розкладання в ряд; наприклад, див. ^[en].

Цікаві факти

З 28 травня 2012 року одна з вулиць польського міста Білосток носить назву «вулиця Геодезистів». Також такі вулиці у Польщі є у таких містах: Воломін, Пясечно, Вишкув, Ченстохова, Остроленка, Любсько, Варшава, Владиславово, Краків, Бидгощ та Ряшів.

Геодезія в будівництві

Власник земельної ділянки (ЗУ) не може на свій розсуд вибрати місце під будівництво. Він тільки припускає, де йому хотілося б закласти фундамент, але остаточне рішення приймається після вердикту, винесеного фахівцями геодезичної компанії.

Див. також

• Геодезична зйомка
• Космічна геодезія
• Державний геодезичний нагляд
• Геодезичні знаки
• Геодезичний хід
• Геодезичний напір
• Радіогеодезія

Примітки

1. Геодезія // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 106—107. — .
2. . geoforum.pl (пол.). 28 травня 2012. Архів оригіналу за 29 жовтня 2015. Процитовано 29 травня 2012.
3. . Архів оригіналу за 19 вересня 2020.

Література

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
• Геодезичний енциклопедичний словник / П. І. Баран, А. Л. Бондар, Х. В. Бурштинська, Б. І. Волосецький, І. М. Гудз, П. Д. Двуліт, Ю. П. Дейнека, О. Л. Дорожинський, А. Т. Дульцев, Ф. Д. Заблоцький; Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Л. : Євросвіт, 2001. — 668 c. — (Б-ка держ. фонду фундамент. дослідж.).
• Геодезія: підручник / Б. І. Новак, Г. О. Порицький, Л. П. Рафальська. — 2-ге вид., переробл. та допов. — К. : Арістей, 2008. — 284 c. : ілюстр.
• Геодезія: підручник. Ч. 2 / А. Л. Островський, О. І. Мороз, В. Л. Тарнавський ; за заг. ред. А. Л. Островського ; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — 2-ге вид, виправл. — Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. — 564 с. : іл. — Бібліогр.: с. 559—561 (31 назва). —
• Геодезія у природокористуванні: навч. посіб. / Б. І. Волосецький ; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — 2-ге вид., виправл. і доповн. — Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. — 292 с. : іл. — Бібліогр.: с. 281—283 (39 назв). —  :
• Грабовий В. М. Геодезія, — К. 2002.
• Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва: Зб. наук. пр. Західного геодезичного тов-ва УТГК. Вип. ІІ (18) / Гол. ред. І. С. Тревого. — Л. : Вид-во нац. ун-ту «Львів. політехніка», 2009. — 128 c.
• Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва: зб. наук. пр. Зах. геодез. т-ва УТГК. Вип. 2 (24), 2012 : До 20-ї річниці від дня утворення Західного геодезичного товариства УТГК / Зах. геодез. т-во Укр. т-ва геодез. і картогр., Нац. ун-т «Львів. політехніка» ; голов. ред. І. С. Тревого. — Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. — 204 с. : іл.
• П'ятимовний словник основних термінів і визначень з геодезії, фотограмметрії та картографії / Крохмаль Є. М., Левицький І. Ю., Благонравіна Л. О., Харківський державний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва. — Харків: Б.в., 1995. — 145 с.

Посилання

• (англ.) The International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) [ 27 липня 2011 у Wayback Machine.] — .
• (рос.) Московський державний університет геодезії та картографії (МИИГАиК). [ 10 липня 2015 у Wayback Machine.]
• (рос.) Все о геодезии и геодезических приборах. [ 20 січня 2013 у Wayback Machine.]