Геодезия — это фундаментальная наука, которая изучает форму и размеры нашей планеты, а также разрабатывает методы проведения измерений на земной поверхности. Эти измерения необходимы для создания точных планов и карт, а также для выполнения различных инженерных и строительных работ.
Форма Земли: от эллипсоида к геоиду
Благодаря тщательным геодезическим исследованиям было установлено, что наша планета имеет сложную, неправильную форму. Расстояние от её центра до экватора составляет 6 378 245 метров (большая полуось), а до полюса — 6 356 863 метров (малая полуось). Поверхность Земли неоднородна: дно океанов как бы «вдавлено» и находится ближе к центру, в то время как материки, наоборот, приподняты. Из-за этой асимметрии Земля не соответствует ни одной из классических геометрических фигур. Для описания её уникальной формы учёные ввели специальный термин — геоид. Геоид представляет собой условную фигуру, которую имела бы Земля, если бы её поверхность полностью покрывал Мировой океан, находящийся в состоянии покоя и равновесия под действием силы тяжести и вращения планеты.
Современные методы и задачи геодезии
Сегодня для проведения высокоточных измерений на обширных территориях геодезия активно использует передовые технологии. К ним относятся наблюдения с помощью искусственных спутников Земли и применение новейших физических приборов. Важнейшим разделом этой науки является математическая картография, которая занимается разработкой математических основ для корректного отображения земной поверхности на планах, картах и глобусах.
Триангуляция: основа геодезических сетей
Для облегчения картографических, топографических и геодезических работ на местности создаётся сеть специальных сооружений — геодезических вышек или знаков. Эти вышки, высота которых может достигать 30 метров и более, устанавливаются на возвышенностях на расстоянии от 4 до 25 километров друг от друга. Главное условие — обеспечение взаимной видимости между соседними пунктами. Каждая такая вышка является опорным геодезическим пунктом: её точные координаты и абсолютная высота тщательно определяются и заносятся в специальные каталоги, а сам пункт отмечается на картах.
Метод построения такой сети называется триангуляцией. Его суть заключается в следующем: с каждой вышки измеряются углы на соседние пункты, в результате чего на карте образуется сеть взаимосвязанных треугольников. Затем на местности с максимальной точностью измеряется длина одной из сторон (эта сторона называется базисом). Используя базис и измеренные углы, по законам тригонометрии можно вычислить длины всех остальных сторон во всех треугольниках сети. Это позволяет с высокой точностью определять положение любых географических объектов и наносить их на карту. Кроме того, триангуляция служит основным методом для проведения так называемых градусных измерений, так как даёт возможность вычислять прямые расстояния между удалёнными точками на поверхности Земли.