Geodezja (gr. dzielenie Ziemi, również badanie kształtu i wielkości globu ziemskiego.
tzw. papirus Achmesa (ok. XX w p.n.e.) – pierwszy znany dokument prac pomiarowych,
VI w p.n.e. – Pitagoras sformułował hipotezę o kulistym kształcie Ziemi,
III w p.n.e. – uczony grecki, Arystarch z Samos, twierdził, że Ziemia jest kulą i krąży wokół Słońca i obraca wokół własnej osi.
Geodezja wyższa – zajmuje się wykonywaniem pomiarów na wielkich obszarach, z uwzględnieniem wpływu kształtu globu ziemskiego przy opracowywaniu wyników pomiarów. Ze względu na nieregularną budowę skorupy ziemskiej wyniki tych pomiarów należy rozpatrywać w odniesieniu do pewnej powierzchni zastępczej, zbliżonej pod względem kształtu do rzeczywistej powierzchni bryły ziemskiej. (*Pomiar promienia i obwodu Ziemi jako kuli, dokonany przez Erastotenesa w III w p.n.e., jest przyjmowany za początek geodezji wyższej)
Geodezja niższa – zajmuje się pomiarami na małych powierzchniach, które można przyjąć jako płaskie. Wyniki tych pomiarów rozpatruje się w odniesieniu do płaszczyzny poziomej, umożliwiającej otrzymywanie map terenu przy płaskim układzie współrzędnych. Wynikiem prac są najczęściej mapy w dużych skalach. Jako obszar, na którym można nie uwzględniać wpływu zakrzywienia Ziemi, przyjmuje się powierzchnię zbliżoną do koła o promieniu nie większym niż 15,6 km i polu nie większym niż 750 km2.
Główne działy geodezji:
Astronomia geodezyjna – określa położenie punktów i kierunków na Ziemi na podstawie obserwacji ciał niebieskich,
Fotogrametria – zajmująca się wykonywaniem pomiarów i opracowywaniem map na podstawie zdjęć fotograficznych z Ziemi lub samolotów (częściami tej dziedziny są: teledetekcja i fotointerpretacja),
Geodezja gospodarcza – zajmująca się zastosowaniem metod geodezyjnych w różnych dziedzinach gospodarki narodowej (obejmuje: geodezję inżynieryjno-przemysłową, górniczą, pomiary geodezyjne przy pracach urządzeniowo-rolnych, leśnych),
Geodezja satelitarna – wykorzystująca sztuczne satelity Ziemi do głównych zadać geodezji: badania i pomiaru w celu określenia kształtu i wymiarów bryły ziemskiej oraz do otrzymywania współrzędnych punktów Ziemi,
Grawimetria – zajmująca się zagadnieniami wyznaczania kształtu bryły ziemskiej, na podstawie pomiarów przyspieszenia siły ciężkości,
Kartografia – dzieląca się na kartografię matematyczną, zajmującą się zagadnieniami związanymi z odwzorowaniem sferycznej powierzchni Ziemi na płaszczyźnie, oraz na zwykłą kartografię, tzn. technikę sporządzania i reprodukcji map w różnych skalach i o różnej treści,
Rachunek wyrównania – zajmujący się rachunkowym opracowaniem wyników pomiarów przy równoczesnym ich poprawieniu,
Topografia – zajmująca się pomiarami sytuacyjno-wysokościowymi na dużych obszarach i w związku z tym opierająca się częściowo na założeniach geodezji wyższej; do zadań topografii należy przede wszystkim sporządzanie map szczegółowych i w skalach średnich dla wojska i administracji.
Podział ze względu na rodzaj pomiarów geodezyjnych:
Pomiary sytuacyjne – służą do określania położenia obiektów terenowych – szczegółów sytuacyjnych. Ich celem jest wyznaczenie, na podstawie elementów pomierzonych, współrzędnych prostokątnych płaskich punktów konturowych obiektów terenowych, co pozwala na umiejscowienie tych obiektów na powierzchni odniesienia,
Pomiary wysokościowe – służą do określania wysokości punktów powierzchni Ziemi i innych punktów w stosunku do przyjętego poziomu odniesienia.
*** Przypomnienie z astronomii:
Szerokość geograficzna – (ϕ) to kąt zawarty między promieniem kuli ziemskiej w punkcie P a płaszczyzną równika. Dodatni na północ od równika, ujemny na południe od równika. Liczy się od równika w kierunku biegunów. Od 0° do +90° dla półkuli płn. Od 0° do -90° na płd.
Długość geograficzna – (λ) to kąt zawarty między płaszczyzną południka początkowego (zerowego) a płaszczyzną południka przechodzącego przez punkt P. Liczy się od 0° do 360° lub od południka zerowego na wschód – od 0° do +180° i na zachód – od 0° do -180°.
Elektroniczny pomiar odległości – dalmierze świetlne
Zasada działania: stosuje się fale elektromagnetyczne. Pomiar odległości opiera się na właściwości prostoliniowego rozchodzenia się fal elektromagnetycznych ze stałą prędkością. Znając szybkość rozchodzenia się fali w powietrzu i czas przebiegu fali, można obliczyć odległość między punktami. Pomiar dalmierzem między punktami A i B: dalmierz ustawiony na punkcie A wysyła falę elektromagnetyczną, która odbija się od lustra ustawionego na punkcie B, a następnie jest odbierana przez dalmierz, który precyzyjnie określa czas przebiegu fali na drodze A-B-A.
Metoda biegunowa
Polega na wyznaczaniu współrzędnych biegunowych punktów, tzn. długości celowej od znanego punktu osnowy do punktu zdejmowanego (długość promienia wodzącego) oraz kąta między bokiem osnowy a celową. Punkt stały, na którym wykonuje się pomiar, nazywany jest biegunem, a kierunek stały, od którego odmierza się kąty, nazywany jest kierunkiem biegunowym. Kąty mierzy się teodolitem, a długość celowych można zmierzyć bezpośrednio taśmą, dalmierzem optycznym lub elektronicznym.
Przy zagęszczaniu osnowy zachodzi nieraz potrzeba określania położenia pojedynczych, dodatkowych punktów. Do tego celu mogą być stosowane sposoby pomiarowe nazywane wcięciami:
Kątowe wcięcie w przód – klasyczne. To sposób określania współrzędnych punktu 3 na podstawie współrzędnych punktów 1 i 2 oraz zmierzonych na tych punktach kątów α i β.
Kątowe wcięcie w przód – dowolne. W tym przypadku brak jest widoczności między punktami 1 i 2. Kąty na punktach 1 i 2 mierzy się przy wykorzystaniu kierunków na inne punkty (3 i 4) o znanych współrzędnych.
Liniowe wcięcie w przód – to sposób określania współrzędnych punktu 3 na podstawie współrzędnych punktów 1 i 2 oraz zmierzonych od tych punktów odległości a i b do punktu wyznaczanego.
Wcięcie wstecz – to sposób określania współrzędnych punktu 4 na podstawie współrzędnych punktów 1, 2, 3 oraz zmierzonych na punkcie 4 kątów α i γ.
Niwelacja
Wysokości poszczególnych punktów określa się przez pomiar różnic wysokości (ΔH). Pomiar tych różnic nazywa się niwelacją.
Rodzaje niwelacji:
Niwelacja barometryczna – polega na określaniu różnic wysokości między punktami na podstawie pomiaru ciśnienia atmosferycznego w tych punktach. Dokładność wynosi około 2 – 3 m. Stosuje się ją do określania przybliżonych wysokości punktów w terenach górskich, przy dużych różnicach wysokości.
Niwelacja trygonometryczna – polega na określeniu różnicy wysokości (ΔH) jako przyprostokątnej trójkąta prostokątnego, w którym zmierzono kąt ostry α naprzeciwko tej przyprostokątnej oraz jeden z boków przyległych do kąta – przeciwprostokątna d’ lub przyprostokątna d. Obliczenie ΔH odbywa się przez realizację zależności trygonometrycznych zachodzących w trójkącie prostokątnym
Niwelacja geometryczna – polega na wyznaczaniu różnicy wysokości między dwoma sąsiednimi punktami terenowymi za pomocą celowania wzdłuż poziomej linii (osi celowej) do pionowo ustawionych na tych punktach łat niwelacyjnych.
Niwelacja metodą GPS – uzyskujemy 3 współrzędne punktu w układzie globalnym WGS’84. Pozwala to obliczyć wysokość danego punktu.
Niwelacja powierzchniowa wykonywana metodami niwelacji trygonometrycznej – tachimetria
Tachimetria – to pomiar sytuacyjno-wysokościowy, wykonywany przy zastosowaniu metody biegunowej do określania położenia sytuacyjnego punktów szczegółowych (wysokościowych i innych) oraz niwelacji trygonometrycznej do określania wysokości tych punktów. (*sprawdza się dla wielu zagadnień technicznych: projekty zagospodarowania przestrzennego, podkłady do projektów z dziedziny budownictwa lądowego i wodnego)
Dosłownie tachimetria oznacza szybki pomiar sytuacyjno-wysokościowy. W praktyce do pomiaru stosuje się instrumenty – tachimetry elektroniczne, które pozwalają uzyskiwać kąty oraz odległości poziome i przewyższenia.
Pomiary tachimetryczne polegają na określeniu sytuacji i wysokości punktów terenowych. Różnią się od niwelacji punktów rozproszonych tym, że stosuje się tu niwelację trygonometryczną. Można je wykonywać w terenie o dużych różnicach wysokości, dlatego są bardziej uniwersalne.
Pomiar tachimetryczny musi być oparty na sieci punktów o znanych współrzędnych płaskich i wysokościowych – na osnowie sytuacyjno-wysokościowej.
Geodezyjne systemy informacji przestrzennej:
1. GEO-INFO – geodezyjny system informacji przestrzennej – służy do tworzenia zasobu numerycznego, składającego się z danych geometrycznych i danych opisowych, dot. obiektów związanych z „rzeczywistością ziemską”. Mogą to być obiekty: liniowe, punktowe, powierzchniowe, informacyjne.
2. GEO-MAP – system informacji o terenie – jest systemem obiektowym. Na podstawie danych przechowywanych w bazie systemu, oprócz generowania mapy, system tworzy NMT otaczającej nas rzeczywistości, który może być wykorzystywany do analiz przestrzennych.
3. C-GEO (program) w zastosowaniu do tworzenia systemu informacji przestrzennej