Предмет топографії

Геодезисти створюють плани, профілі, карти, цифрові моделі місцевості (ЦММ) та цифрові моделі рельєфу (ЦМР). Саме топографія найповніше вивчає їх побудову. Тому майбутній геодезист повинен передусім вміти складати плани і карти - як графічні, так і цифрові, читати їх та використовувати для розв’язання будь-яких інженерних задач.

Особливу увагу в топографії звертають на зображення на площині тривимірного простору, яким є рельєф місцевості та й загалом фізична поверхня планети Земля.

Оскільки польові топографічні роботи виконують за допомогою оптич­них, електронних та інших приладів, тому в навчальному посібнику їх роз­глянуто детально.

Топографія - наука, що детально, частинами, вивчає фізичну поверхню Землі в геометричному відношенні і досліджує способи зображення цієї поверхні у вигляді графічних та цифрових планів і карт або вертикальних перерізів (профілів), необхідних для розв’язання різних інженерних задач.

Топографія вивчає лише тверду оболонку планети - сушу; вивчення її рідкої оболонки - океанів та морів - є предметом гідрографії. Велика територія суші змушує вивчати її частинами, а дослідження частин вимагає знання цілого.

Відомий російський геодезист, професор В.В. Вітковський, щоб пояснити різницю між геодезією і топографією, наводив такий приклад: нехай потрібно детально вивчити поверхню будинку. Оскільки будь-який будинок - це тіло, обмежене декількома площинами, то передусім вимірюють розміри цих площин та кути, утворені ними; пізніше починають детально досліджувати кожну площину - грань. Виявляється, що ці грані складаються з різноманітних кривих поверхонь, випуклостей та заглиблень, а самі грані є площинами тільки в загальних рисах.

Цей приклад визначення загального вигляду будинку та розмірів його граней можна порівняти з визначенням форми й розмірів усієї Землі, чим і займається геодезія. Детальне вивчення опуклостей та заглиблень на кожній грані, подібне до дослідження нерівностей - гір, долин та інших форм рельєфу земної поверхні, і є предметом топографії.

Узагальнюючи цей приклад, зазначимо:

1) під дійсною поверхнею Землі розуміють переважно сушу, на якій виконують вимірювання, та незбурену поверхню океанів та морів. Безперервне (суцільне) відображення фізичної поверхні фігури Землі, наприклад, у вигляді карт не є завданням геодезії (вищої геодезії). Цим займається передовсім топографія;

2) головне завдання геодезії (вищої геодезії) зазвичай формулюють як визначення положення деякої опорної мережі точок в єдиній системі просторових координат. Цю мережу використовують для вивчення фігури та розмірів Землі;

3) одночасно з фізичною поверхнею Землі в наукових дослідженнях та під час розв’язування інженерних задач важливу роль відіграє поверхня геоїда, тобто рівнева поверхня потенціалу сили ваги (сили тяжіння), що збігається в океані з його незбуреним середнім рівнем, уявно продовжена під материками так, щоб напрямки прямовисних ліній перетинали її завжди під прямим кутом. Напрямок прямовисної лінії має нитка, на якій підвішений тягар, тобто нитка виска;

4) для того, щоб точно визначити геоїд, потрібно виконувати вимірю­вання на його поверхні. Фактично вимірювання ведуться на фізичній поверхні Землі. Фігура геоїда залежить від розподілу мас і їхньої густини в тілі Землі, які, на жаль, не завжди відомі. Отже, точно визначити фігуру геоїда неможливо. Тому в 1945 році М.С. Молоденський запропонував перейти до вивчення фігури квазігеоїда - поверхні, яку можна однозначно визначити за наземними вимірами, не знаючи законів густини і розподілу мас в тілі Землі. Поверхня квазігеоїда збігається з геоїдом на океанах і морях та наближається до поверхні геоїда на суші (за деякими оцінками розходження не перевищують 2 м). У наш час геодезисти вивчають і геоїд, і квазігеоїд. Перевага квазігеоїда в можливості точно визначити його відомими астрономо-гравіметричними методами, а недолік у фактичній відсутності такої фігури в природі. Геоїд - це реальна фігура. Сьогодні можна побудувати геоїд за даними наземної і морської гра­віметрії, даними супутникової альтиметрії тощо;

5) альтернативне поняття фігури Землі як фізичної поверхні ввів Брус у 1878 р. Ні геоїд, ні квазігеоїд не збігаються з фізичною поверхнею Землі. Крім того, поверхні геоїда, квазігеоїда і, тим більше, фізична поверхня Землі є доволі складними і їх неможливо замінити відомими аналітичними поверхнями. Для наукового та практичного використання необхідна узагальнена, досить проста апроксимація фігури Землі, яку можна описати математичними рівняннями. За математичну модель фігури Землі прийнято еліпсоїд обертання. Параметри еліпсоїда підбирають за умови, що його відхилення від геоїда (квазігеоїда) для усієї Землі або для окремих територій мінімальні. Такі еліпсоїди називають загальноземним та референц-еліпсоїдом, відповідно;

6) якщо куля є першим, геоїд (квазігеоїд) - другим, то фізична поверхня мала би бути третім, кінцевим результатом вивчення фігури та розмірів нашої планети. Але насправді це не так. З часом змінюється положення точок на поверхні Землі і виникає необхідність вивчення рухів її фізичної поверхні. В результаті статична тривимірна геодезія перетворилася на чотиривимірну кіне­матичну геодезію. Нові завдання геодезії вимагають періодичних, повторних вимірювань та значного підвищення їхньої точності. В останні десятиріччя значну роль у вивченні причин рухів земної кори відіграє геодезія. Це веде до перетворення кінематичної геодезії на динамічну геодезію. Тобто, геодезія сьогодні є не тільки технічною, але й природничою наукою, здатною прогнозувати майбутнє планети Земля. В наш час розробляються методи і визначаються відхилення геоїда (квазігеоїда) або фізичної поверхні Землі від прийнятого на певну територію еліпсоїда. Визначенням залишкових відхилень геоїда (квазігеоїда) від встановленого еліпсоїда займається геодезія, а визначення відхилень фізичної поверхні Землі від еліпсоїда є задачею, яку і розв’язує топографія, використовуючи плани та карти.

Слово “топографія” у перекладі з грецької мови означає “опис місцевості” (τόπος - місце, місцевість; γράφω - пишу). Інколи топографію називають геодезією. Слово “геодезія” у перекладі з грецької означає “землерозподілення” γῆ - земля, δαΐζω - поділяю). Звідси зрозуміло, що завданням геодезії (топографії) у період її виникнення був розподіл землі між землекористувачами. Невипадково єгипетських геодезистів (топографів) греки називали арпедонаптами - натягувачами шнурів. Топографію називають також практичною геометрією. В перекладі з грецької мови слово “геометрія” означає землевимірювання.

Загалом наука геодезія ширша, ніж топографія. Геодезія розв’язує різно­манітні задачі і поділяється на такі наукові дисципліни:

1) вища геодезія;

2) геодезія;

3) топографія;

4) аерофотознімання і фотограмметрія;

5) інженерна геодезія;

6) землевпорядкування та кадастр;

7) космічна геодезія;

8) картографія;

9) геоінформаційні системи.

Топографія є частиною геодезії. Її можна поділити на наземну топографію та аерофототопографію.

Топографія, як і геодезія, тісно пов’язана з геоморфологією, географією, гідрографією, геологією, геофізикою та іншими науками про Землю, а також із математикою та фізикою.

З викладеного випливає, що вища геодезія вивчає рівневу поверхню Землі загалом, а топографія — її реальну фізичну поверхню, але частинами, оскільки, не знаючи цілого, не можна мати достовірне уявлення про його частини, і навпаки. Отже, остаточна мета обох наук збігається.

Дата добавления: 2014-01-07