Введение

Горный инженер в производственно-технологической деятельности по направлению "Прикладная геология" должен быть подготовлен к решению следующих обобщенных типов задач после изучении курса "Основы геодезии и топографии":

– ориентироваться на местности и составлять простейшие виды топографических планов и схем;

– составлять геологические схемы, карты, разрезы;

– составлять разделы отчетов о проделанных работах в составе творческих коллективов и самостоятельно;

Геодезия – это наука об измерениях на поверхности земли с целью создания графической документации (планов, карт, разрезов) и решения различных инженерных задач. Следует различать измерения, выполняемые на поверхности земли и на графических документах.

На земной поверхности осуществляются:

1. Угловые измерения и построения. При помощи теодолита определяются или выносятся в натуру углы в вертикальной (±0 – 90°) и горизонтальной (0 – 360°) плоскостях.

2. Линейные измерения и построения. Используются мерные ленты, рулетки, дальномеры для нахождения расстояний между точками (деревянные колья или металлические штыри, забитые в землю) на поверхности земли и выноса в натуру запроектированных длин линий.

3. Высотные измерения и построения. Посредством нивелира и реек находится превышение одной точки над другой и осуществляется вынос в натуру точек с проектной отметкой (высотой).

Данные инструментальных измерений соответствующим образом обрабатываются, а затем результаты обработки наносятся на плотные листы бумаги и оформляются при помощи соответствующих условных знаков в туши. Таким образом, получают графическое изображение объектов и рельефа на земной поверхности в виде карт и планов.

На графических документах выполняются

1. Угловые измерения и построения. При помощи геодезического транспортира находятся горизонтальные углы между линиями на планах и картах, а также строятся горизонтальные углы.

2. Линейные измерения и построения. Посредством циркуля и масштабной линейки на планах и картах измеряются или наносятся горизонтальные линии.

3. Высотные измерения и вычисления. На вертикальных разрезах при помощи масштабной линейки и циркуля находятся превышения между интересующими нас точками, а на планах и картах по горизонталям определяются высоты точек.

Графические материалы и результаты измерений на этих материалах в дальнейшем используются при проектировании и выносе в натуру различных горно-геологических объектов. При помощи геодезических инструментов контролируется выполнение проекта.

1. Форма земли и системы координат

1.1. Форма Земли

Древнегреческий ученый Пифагор высказал предположение, что Земля имеет форму шара. Египетский математик и географ Эратосфен в III в. до н. э. доказал это предположение и определил радиус Земли. На самом деле Земля сплюснута у полюсов и приближается к математической фигуре – эллипсоиду вращения, который получается от вращения эллипса вокруг малой оси. Поверхность Земли не является правильным геометрическим телом и представляет собой сочетание углублений и возвышенностей. Углубления заполнены водой океанов и морей и занимают 71% от общей площади поверхности Земли. Поверхность воды в океанах и морях под действием силы тяжести представляет уровенную поверхность, в каждой точке которой направление силы тяжести перпендикулярно этой поверхности. Линия, совпадающая с направлением силы тяжести, называется отвесной линией. Если уровенную поверхность мысленно продолжить под материками, то образуется фигура – геоид, которая не является правильной в математическом отношении по причине того, что массы внутри Земли распределены неравномерно. Поэтому за математическую фигуру Земли принимают эллипсоид вращения, приближающийся к геоиду. Ориентированный в теле Земли земной эллипсоид называют референц-эллипсоидом. В России размеры референц-эллипсоида были получены под руководством Ф. Н. Красовского, а именно:

– большая полуось а = 6378245 м;

– малая полуось b = 6356863 м;

– полярное сжатие .

Эти размеры используются в высшей геодезии и картографии. В инженерной геодезии и работах по топографии принято, что Земля – это шар, объем которого равен объему земного эллипсоида. Радиус шара R = 6371,11 км.