Podstawowe wiadomości z geodezji. Wykład 1

Transkrypt

1 Podstawowe wiadomości z geodezji Wykład 1

2 GEODEZJA jest jedną z najstarszych dziedzin nauki i techniki. Etymologia tego słowa wywodzi się z języka greckiego i oznacza podział Ziemi: geo ziemia, daiso będę dzielił. Terminem tym określano zarówno: prace użytkowe związane z pomiarem i podziałem posiadłości ziemskich, badania prowadzone w celu poznania otaczającego świata.

3 GEODEZJA zajmuje się zagadnieniami związanymi z wyznaczaniem kształtu i rozmiarów globu ziemskiego jako całości, a także odpowiednio małych jego części, dla celów: gospodarczych, naukowych, politycznych, kulturalnych, wojskowych i innych oraz określeniem wzajemnego położenia punktów na jej powierzchni.

4 PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezję poddaje się klasyfikacji w zależności od: stosowanej powierzchni odniesienia (geodezja wyższa, niższa), rodzaju prac geodezyjnych (pomiary sytuacyjne, wysokościowe, sytuacyjno - wysokościowe),

5 PODZIAŁ GEODEZJI: celu, jakiemu dane prace geodezyjne mają służyć (pomiary osnów, pomiary topograficzne, inwentaryzacyjne, komunikacyjne, leśne), metody stosowanej w pomiarach geodezyjnych (pomiary poligonowe, niwelacyjne, tachimetryczne), instrumentów użytych w pomiarach (optyczny pomiar odległości, pomiary niwelacyjne)

6 PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezja jako dyscyplina naukowa, a także jako dziedzina działalności inżynierskiej oraz ze względu na zasięg prac dzieli się na: geodezję wyższą, geodezję niższą (ogólną, gospodarczą lub miernictwem).

7 PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezja wyższa zajmuje się: badaniem kształtu i rozmiarami Ziemi jako planety lub jej znacznymi obszarami z uwzględnieniem krzywizny powierzchni odniesienia, tworzeniem podstaw opracowania wyników pomiarów na dużych obszarach, zakładaniem podstawowych osnów pomiarowych.

8 PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezja niższa zajmuje się pomiarami małych obszarów, które mogą być uznane za płaskie. Będą to pomiary: związane z zakładaniem osnów pomiarowych na małych obszarach; wyznaczające wzajemne usytuowanie szczegółów terenowych; określenie ich kształtu i rozmiarów; ocenę dokładności wielkości mierzonych w terenie.

9 Na jakim obszarze można uważać, że Ziemia jest płaska??? Na podstawie analizy wielkości zniekształceń długości i wysokości dla różnych wartości promienia poszukiwanego obszaru wpływ zakrzywienia Ziemi można pominąć dla powierzchni o promieniu ~ 15 km, czyli powierzchnię o wielkości ~ 700 km 2 można przyjąć za płaszczyznę.

10 PODZIAŁ GEODEZJI: Ogólnie geodezję dzielimy na: geodezję wyższą, geodezję gospodarczą (zwaną również techniczną lub miernictwem), topografię, rachunek wyrównawczy, fotogrametrię, kartografię, geodezję satelitarną, grawimetrię,

11 PODZIAŁ GEODEZJI: GEODEZJA WYŻSZA zajmuje się triangulacją podstawową i niwelacją precyzyjną kraju lub kontynentu oraz wszelkimi obliczeniami geodezyjnymi, w których jako powierzchnię odniesienia przyjmuje się kulę lub spłaszczoną elipsoidę obrotową.

12 PODZIAŁ GEODEZJI: GEODEZJA GOSPODARCZA (miernictwo) zajmuje się pomiarami mniejszych obszarów, które można uważać za płaskie, oraz sporządzaniem map w dużych skalach dla różnych dziedzin gospodarki narodowej.

13 PODZIAŁ GEODEZJI: TOPOGRAFIA zajmuje się pomiarami terenu ze szczególnym uwzględnieniem jego rzeźby oraz sporządzaniem map w skalach średnich, przeważnie dla celów wojskowych. RACHUNEK WYRÓWNAWCZY zajmuje się matematycznym ujęciem wyników pomiarów, z wyrównaniem nieuniknionych błędów pomiarowych i oceną dokładności wyników prac geodezyjnych.

14 PODZIAŁ GEODEZJI: FOTOGRAMETRIA zajmuje się opracowaniem planów i map na podstawie zdjęć fotograficznych (naziemnych i lotniczych). Ważnym działem fotogrametrii jest fotointerpretacja zdjęć fotograficznych wykonywanych różnego rodzaju techniką oraz zdjęć satelitarnych.

15 PODZIAŁ GEODEZJI: KARTOGRAFIA zajmuje się zagadnieniami związanymi z odwzorowaniem powierzchni Ziemi na płaszczyznę, opracowaniem map oraz ich reprodukcją. GEODEZJA SATELITARNA zajmuje się badaniem torów sztucznych satelitów Ziemi. Badania te są pomocne w określaniu kształtu bryły ziemskiej.

16 PODZIAŁ GEODEZJI: GRAWIMETRIA zajmuje się zagadnieniami wyznaczania kształtu bryły ziemskiej z pomiarów przyspieszenia siły ciężkości na jej powierzchni. Poszczególne działy geodezji zazębiają się i uzupełniają, tworząc jedną gałąź nauk o Ziemi.

17 ZADANIA GEODEZJI: uzyskiwanie, przetwarzanie i rozpowszechnianie informacji o Ziemi jako planecie i środowisku geograficznym, przekształcanie struktur przestrzennych (np. użytkowania gruntów) z myślą o racjonalnej gospodarce przestrzennej,

18 ZADANIA GEODEZJI: pozyskiwanie, przetwarzanie i dystrybucja potrzebnych informacji dla racjonalnej eksploatacji budowli, środków transportu, a także wielu skomplikowanych konstrukcji i urządzeń technicznych w aspekcie bezpieczeństwa i ochrony środowiska.

19 ZADANIA GEODEZJI: Naukowym zadaniem geodezji jest określenie kształtu i rozmiaru globu ziemskiego, zaś do zadań praktycznych należy ustalenie miarowych zależności (liniowych, kątowych i liniowo kątowych) między punktami znajdującymi się na powierzchni ziemi.

20 ZADANIA GEODEZJI: Geodezja niższa zajmuje się pomiarami ziemi. Pomiary terenów mają między innymi na celu określenie: powierzchni pól, ich ukształtowania, wyznaczenie granic własności działek itp.

21 Rodzaje pomiarów w geodezji: sytuacyjne (poziome) służące do przedstawienia wzajemnego układu na mapie szczegółów terenowych, wysokościowe (pionowe) służące do przedstawienia na mapie ukształtowania (rzeźby) terenu, sytuacyjno wysokościowe, będące połączeniem pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych, na podstawie których wykonywane mapy przedstawiają zarówno sytuację jak i ukształtowanie terenu.

22 W geodezji i w innych działach gospodarki narodowej, powstał rynek zapotrzebowania na prace geodezyjne i kartograficzne. Oferta dotyczy m. in. sprawnego wykonania pomiarów, stosownego opracowania wyników w zakresie modernizacji geodezyjnych osnów podstawowych, szczegółowych i realizacyjnych.

23 W realizacji kompleksowych prac w zakresie pozyskiwania, przetwarzania, gromadzenia, czy udostępniania informacji o terenie obecnie stosowane są: tachimetry elektroniczne typu total-station, techniki termalne, oraz inne nowoczesne instrumenty geodezyjne połączone z komputerem.

24 Połączenie instrumentów geodezyjnych z komputerem pozwala na: automatyczną rejestrację danych, opracowanie danych, wydruk danych w postaci numerycznej bądź graficznej mapy lub stosownych wykresów stanowiących geometryczną interpretację wyników pomiarów.

25 Ważnym użytkownikiem map i geodezyjnych opracowań specjalnych (klasycznych i fotogrametrycznych) jest między innymi budownictwo, czy inżynieria środowiska.

26 HISTORIA GEODEZJI Najstarszą mapę znaleziono w wykopaliskach miasta Ga Sur w Mezopotamii, a jej powstanie szacuje się na lat p.n.e. W starożytnym Egipcie powstał podręcznik, który określał zasady miernictwa, a w starożytnych Chinach istniała instytucja zajmująca się pomiarami i sporządzaniem map.

27 HISTORIA GEODEZJI W Babilonie i Asyrii na tabliczkach glinianych były sporządzane mapy. Pierwszy podręcznik praktycznej geodezji pt Dioptryka został napisany przez Herona w III wieku p.n.e. ( p.n.e.). W II wieku p.n.e. Hipparch podaje definicje współrzędnych geograficznych.

28 HISTORIA GEODEZJI W latach n.e. Ptolemeusz wydaje książkę pt. Geografia i mapę zawierające spis około 8000 nazw geograficznych i 400 punktów o wyznaczonej szerokości astronomicznej.

29 HISTORIA GEODEZJI W XVI wieku zostały wykonane pierwsze pomiary południka w Europie z dokładnością 0,1 % przez francuskiego uczonego J. Fernela.

30 HISTORIA GEODEZJI Znaczący wpływ na rozwój geodezji miały takie wynalazki techniczne jak: noniusz w 1550 roku wynaleziony przez portugalskiego matematyka Nuneza, stolik mierniczy w skonstruowany przez Praetoriusa luneta w 1611 roku wynaleziona przez Keplera, libella w 1660 roku skonstruowana przez Thévenota,

31 HISTORIA GEODEZJI W latach w celu pomiaru południka uczony holenderski W. Snellius stworzył metodę triangulacji (ogromny wpływ na dalszy rozwój geodezji), W 1647 roku B. Pascal zastosował barometr do pomiaru wysokości gór, W 1673 roku Huygens ustalił związek matematyczny pomiędzy okresem wahań wahadła, a jego długością,

32 HISTORIA GEODEZJI W latach został wykonany pomiar południka paryskiego (Méchain i Delambre), W 1794 roku Gauss stworzył teorię najmniejszych kwadratów jako podstawę nowoczesnego rachunku wyrównawczego.

33 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE Za pierwszych geodetów w Polsce uważa się żerdników królewskich (XII-XIII w.) zajmujących się pomiarami gruntów oraz wytyczaniem powierzchni miast. Ich nazwa pochodzi stąd, że używali takich prostych narzędzi jak kije, czy żerdzie.

34 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE W 1450 roku powstaje pierwsza książka na temat geodezji (zachowana w dwóch egzemplarzach) napisana przez profesora Akademii Krakowskiej Marcina z Żurawicy. W 1526 roku została wydana w Krakowie pierwsza mapa Polski opracowana przez Wapowskiego (przyjaciela Kopernika).

35 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE W 1566 roku została wydana w Krakowie książka Stanisława Grzepskiego Geometryja, to jest miernicka nauka (pierwsze dzieło z zakresu geodezji napisane po polsku) W 1573 roku pojawiły się pierwsze wzmianki o sposobach niwelacji i instrumencie niwelacyjnym w książce wydanej w Krakowie, napisanej przez Strumieńskiego. W XVII wieku na Akademii Krakowskiej utworzono katedrę geodezji. Jej absolwenci nosili tytuł geometry królewskiego.

36 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE Po rozbiorach Polski ówcześni geodeci wcielani byli do urzędów 3 zaborczych państw, które prowadziły pomiar ziemi na własne potrzeby według różnych reguł. Spowodowało to, już po odzyskaniu niepodległości w 1918 roku, niespójność systemu pomiarów, jednostek miar, map oraz systemu hipotecznego.

37 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE W okresie międzywojennym dokonano regulacji przepisów pomiarowych, na potrzeby ewidencji dróg i budynków, na szeroką skalę zastosowano zdjęcia lotnicze, scalono 5,5 mln ha gruntów. Po wojnie utworzono centralny urząd koordynujący pracę geodetów. W 1945 roku powołano Główny Urząd Pomiarów Kraju.

38 HISTORIA GEODEZJI W POLSCE Obecnie sprawami geodezji zajmuje się Główny Urząd Geodezji i Kartografii mający swoją siedzibę w Warszawie przy ul. Wspólnej 2 i nadający uprawnienia do wykonywania zawodu geodety po zdaniu egzaminu przed powołaną przez ten organ komisją.

39 Układy współrzędnych stosowane w geodezji 1. w przestrzeni E3: ortogonalny {XYZ}, sferyczny {α,δ}, astronomiczny, geograficzny {ϕ,λ}, horyzontalny {α,d,z}; 2. na płaszczyźnie: ortogonalny {XY}, biegunowy {α,d} Definicja układu musi uwzględnić: - położenie początku układu; - orientację osi.

40 Układy współrzędnych w geodezji geograficzny ϕ - szerokość geograficzna, λ- długość geograficzna

41 Układ horyzontalny A azymut, h kąt pionowy (wysokość)

42 Układ współrzędnych geodezyjnych na elipsoidzie B szerokość geodezyjna, L długość geodezyjna

43 Układy ortogonalne Globalny geocentryczny, topocentryczny lokalny

44 Kartezjański płaski układ współrzędnych Dwuwymiarowy kartezjański układ współrzędnych jest zdefiniowany poprzez dwie prostopadłe do siebie osie x, y powiązanymi z kierunkami geograficznymi: na północ (N), na wschód (E). Kąty są liczone zgodnie z ruchem wskazówek zegara

45 System odniesienia Geodezja zajmuje się wyznaczaniem pozycji punktów leżących na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu; W tym celu konieczny jest, dobrze zdefiniowany ziemski: - system odniesienia; - układ odniesienia; - układ współrzędnych; System odniesienia stanowi zbiór zaleceń i ustaleń wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku skali i orientacji osi oraz ich zmienności w czasie;

46 UKŁAD ODNIESIENIA Układ odniesienia stanowi praktyczną realizację systemu odniesienia: Na układ odniesienia składają się wyznaczone z obserwacji wartości parametrów opisujących początek układu, skalę i orientację osi oraz ich zmienność w czasie.

47 Układ współrzędnych Układ współrzędnych nie zawiera informacji o jego orientacji względem bryły ziemskiej; Układy współrzędnych oraz parametry opisujące ich orientacje względem bryły ziemskiej zwane są geodezyjnymi systemami odniesienia.

48 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ