Podstawowe wiadomości z geodezji

Wykład 1

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.

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.

PODZIAŁ GEODEZJI:

Geodezję poddaje się klasyfikacji w zależności od:

stosowanej powierzchni odniesienia (geodezja wyższa, niższa),

rodzaju prac geodezyjnych (pomiary sytuacyjne, wysokościowe, sytuacyjno - wysokościowe),

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)

PODZIAŁ GEODEZJI:

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).

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.

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.

Na jakim obszarze można uważać, że Ziemia jest płaska???

Na podstawie analizy wielkości zniekształceń długości i wysokościdla różnych wartości promienia poszukiwanego obszaru wpływ zakrzywienia Ziemi można pominąć dla powierzchni o promieniu ~ 15 km, czyli powierzchnię o wielkości ~ 700 km2 można przyjąć za płaszczyznę.

PODZIAŁ GEODEZJI:

Ogólnie geodezję dzielimy na: geodezję wyższą, geodezję gospodarczą (zwaną również techniczną

lub miernictwem), topografię, rachunek wyrównawczy, fotogrametrię, kartografię, geodezję satelitarną, grawimetrię,

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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,

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

HISTORIA GEODEZJI

Najstarszą mapę znaleziono w wykopaliskach miasta Ga –Sur w Mezopotamii, a jej powstanie szacuje się na 2400 – 2200 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.

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. (285 – 222 p.n.e.).

W II wieku p.n.e. Hipparch podaje definicje współrzędnych geograficznych.

HISTORIA GEODEZJI

W latach 87 -150 n.e. Ptolemeusz wydaje książkę pt. „Geografia” i mapę zawierające spis około 8000 nazw geograficznych i 400 punktów o wyznaczonej szerokości astronomicznej.

HISTORIA GEODEZJI

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

HISTORIA GEODEZJI

Znaczący wpływ na rozwój geodezji miały takie wynalazki techniczne jak:

noniusz w 1550 roku wynaleziony przez portugalskiego matematyka – Nuneza,

stolik mierniczy w 1537–1616 skonstruowany przez Praetoriusa

luneta w 1611 roku wynaleziona przez Keplera, libella w 1660 roku skonstruowana przez

Thévenota,

HISTORIA GEODEZJI

W latach 1615–1617 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,

HISTORIA GEODEZJI

W latach 1792–1798 został wykonany pomiar południka paryskiego (Méchain i Delambre),

W 1794 roku Gauss stworzył teorię najmniejszych kwadratów jako podstawę nowoczesnego rachunku wyrównawczego.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Układy współrzędnych stosowane w geodezji

1. w przestrzeni E3:   ortogonalny {XYZ}, sferyczny {,},

astronomiczny, geograficzny {,}, horyzontalny {,d,z};2. na płaszczyźnie: ortogonalny {XY}, biegunowy {,d}Definicja układu musi uwzględnić:-         położenie początku układu;-         orientację osi.

Układy współrzędnych w geodezjigeograficzny

- szerokość geograficzna, - długość geograficzna

Układ horyzontalny

A – azymut, h – kąt pionowy (wysokość)

Układ współrzędnych geodezyjnych na elipsoidzie

B – szerokość geodezyjna, L – długość geodezyjna

Układy ortogonalneGlobalny geocentryczny, topocentryczny lokalny

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

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;

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.

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.

DZIĘKUJĘ

ZA UWAGĘ