Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

 
CATEGORII DOCUMENTE



DemografieEcologie mediuGeologieHidrologieMeteorologie


INTRODUCERE IN GEODEZIA FIZICA

Geologie

+ Font mai mare | - Font mai mic


DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Rubin
NOTIUNI PRIVIND INCHIDEREA EXPLOATARILOR MINIERE
Componentele starii de eforturi pentru un masiv de roci stancoase
Protectia calitatii solului
Lcurile glaciare din Muntii Retezat-Godeanu
Vulcanii - Eruptiile, Pericolele vulcanilor
Extragerea metalelor din minereuri
ROCILE, CRISTALELE SI PIETRELE SEMIPRETIOASE
FACTORI METALOGENETICI CRUSTALI:CONSECINTE PE TERITORIUL ROMANIEI
CUTREMURELE DE PAMINT - Originea cutremurelor

TERMENI importanti pentru acest document

: geodezie fizica : sistem de coordonate geodezice : : elipsoid de rotatie :

Geodezia   fizica   studiaza

campul gravitatii  si forma   

Pamantului

(H. Moritz – 1980)

INTRODUCERE IN GEODEZIA FIZICA

In acest capitol se vor prezenta notiuni elementare de geodezie fizica, absolut necesare pentru  definirea unor suprafete de referinta si sisteme de coordonate folosite curent in geodezie, precum si unele dintre aspectele principale care deriva din definitia geodeziei fizice, data de H. Moritz in anul 1980. Manualul nu poate aborda tratarea integrala a problematicii extrem de complexe a geodeziei fizice, atat datorita destinatiei sale cat si limitelor pe care le poate atinge in planul de invatamant superior al unei sectii cu durata redusa de studiu. In tratatele de geodezie fizica consacrate (Ledersteger, 1968, Heiskanen & Moritz, 1967, Dragomir s.a., 1977, Ghitau, 1983, s.a.) este expusa o tematica vasta, a carei parcurgere necesita cunostinte deosebite in domeniile matematicii, fizicii in general, al mecanicii teoretice in special s.a.

Totusi, in conditiile si limitele mentionate, manualul va prezenta aspecte teoretice care se bazeaza pe unul dintre principiile geodeziei fizice si anume: din masuratori cu aparatura specifica (de natura fizica), precum si utilizarea unor metode de prelucrare adecvate, se determina marimi geometrice, care caracterizeaza forma si dimensiunile Pamantului. Deoarece demonstratiile riguroase ar ingreuna mult intelegerea prelegerilor, unele formule importante in activitatea curenta vor fi doar expuse si comentate.

1. Sisteme de coordonate naturale utilizate frecvent in geodezia fizica (teoretica)

Asa cum s-a mentionat si in capitolul anterior, exista o legatura de principiu (chiar o interpatrundere) intre principalele sisteme de coordonate utilizate in astronomia de pozitie si geodezia fizica (teoretica).

1.1. Sistemul Inertial Conventional a fost expus in amanunt in 1.4.1., fiind util si in multe lucrari de geodezie fizica (teoretica).


1. Sistemul Terestru Conventional (denumit Conventional Terrestrial System – CTS) sau Origine Internationala Conventionala (Conventional International Origin – CIO). Acest sistem este folosit, de asemenea, atat in astronomia de pozitie cat si in geodezia fizica.

Fig. 1. Sistemul Terestru Conventional (CTS).

 


Sistemul Terestru Conventional (CTS) este sistemul de referinta fundamental al geodeziei fizice, avand legaturi simple la Sistemul Inertial Conventional (o rotatie a planului (XCTS YCTS)  in raport cu planul (XT YT) cu unghiul qG denumit unghi sideral la Greenwich in planul Ecuatorului Ceresc).

Nota:

Datorita fenomenelor de precesie si nutatie, unghiul sideral la Greenwich qG sufera modificari in timp (odata cu modificarea oblicitatii elipticii e si a pozitiei punctului vernal g in sensul cresterii ascensiei drepte).

Prin unghiul sideral la Greenwich se orienteaza Pamantul in spatiul inertial in raport cu stelele.

Sistemul CTS poate fi descris astfel:

Ø      originea O a sistemului se afla in centrul de masa al Pamantului (de aceea sistemul este denumit geocentric), la fel ca si in sistemul CIS;

Ø      axa ZCTS coincide cu axa ZT, fiind orientata din geocentru spre Polul Nord Ceresc mediu (Originea Conventionala Internationala);

Ø      axa XCTS se afla situata la intersectia dintre planul meridian astronomic al punctului Greenwich cu planul Ecuatorului Ceresc. In raport de aceasta axa se masoara longitudinile astronomice L;

Ø      axa YCTS completeaza sistemul cartezian (XCTS, YCTS, ZCTS).

Prin punctul S situat pe suprafata fizica a Pamantului trece verticala locului, denumita si linie de forta, materializata in Fig. 1.6 prin . Aceasta este, in principiu, o curba oarecare (perpendiculara pe suprafetele de nivel pe care le intalneste) asa cum se va trata mai in detaliu in cap.

In cadrul sistemului CTS se opereaza, de regula, cu coordonatele astronomice  si L, care se definesc in felul urmator:

Ø      FS (latitudinea astronomica geodezica) este unghiul format de verticala locului cu ecuatorul ceresc;

Ø      LS (longitudinea astronomica geodezica) este unghiul diedru format de meridianul astronomic instantaneu (in timpul masurarii) al punctului S si meridianul origine (al punctului Greenwich).

Nota:

Meridianul astronomic instantaneu este format de veticala locului si Axa de Rotatie a Pamantului la momentul cand se fac masuratorile. La acel moment Axa de Rotatie a Pamantului nu trece prin Polul Nord Ceresc Pn (care reprezinta o pozitie medie a acestuia in miscarea sa pe bolta cereasca) si de aceea urma meridianului instantaneu in planul ecuatorului ceresc nu trece prin originea sistemului.

Cele doua coordonate FS si LS definesc doar pozitia verticalei locului (care trece prin S) si nu si pozitia punctului S pe suprafata fizica a Pamantului.

In acest scop, geodezia a introdus o suprafata auxiliara conventionala – Geoidul (Listing 1873), care este suprafata de nivel zero folosita in geodezie in sistemele de altitudini (detalii se vor prezenta in cap. 9).

Rezulta cea de a treia coordonata  altitudinea ortometrica a punctului S, care impreuna cu FS si LS pot defini pozitia punctului S pe suprafata fizica a Pamantului.

 Sisteme de coordonate geodezice conventionale

Aceste sisteme sunt definite prin elemente care nu au echivalente naturale.

1. Sistemul de coordonate elipsoidale. Deoarece Geoidul este o suprafata complexa, extrem de ondulata, descrierea sa geometrica (sau analitica) este imposibila. Geoidul poate fi reprezentat doar printr-o ecuatie de natura fizica, devenind astfel o suprafata de referinta in multe sisteme de altitudini.

 

Geoidul

 

Elipsoidul de Referinta

 

 

 

Fig.  Pozitia relativa a Elipsoidului de Referinta in raport de Geoid.

 

BS

 

S1

 

LS

 

XCTS (GAM)

 

Xe

 

YCTS

 

Ye

 

(CIO)

 

ZCTS

 

O

 

Oe

 

 

 

 

 

 

 

 

Ze

 
Pentru a se putea efectua calcule complete in sisteme spatiale, Geoidul a fost inlocuit in Geodezie printr-un elipsoid de rotatie (cu turtire mica la poli). In acest fel calculele din geodezia superioara devin nu numai mai simple dar conduc, in acelasi timp, la pozitionarea punctelor geodezice cu o precizie relativa mult mai mare in comparatie cu pozitionarile astronomice, care au caracter absolut.

                                                                       H

                                                                      

                             S

In decursul anilor s-au folosit mai multi elipsoizi de referinta, pentru a caror determinare s-au folosit diverse solutii:

Ø      originea sistemului elipsoidal Oe sa fie situata cat mai aproape de centrul de masa O al sistemului CTS;

Ø      axa de coordonate OeXe sa fie cat mai apropiata de OXCTS, si in mod analog se intentioneaza cu celelalte doua axe OeYe si respectiv OeZe;

Ø      elipsoidul (suprafata de ordinul II) sa fie incadrat optimal in interiorul suprafatei geoidului (abateri pozitive si negative cat mai mici si egale numeric intre cele doua suprafete).

In etapa actuala receptoarele care primesc semnale de la constelatiile de sateliti determina coordonatele carteziene  la nivelul terenului: ,  si .

Simultan se determina un alt grup de trei coordonate care definesc, de asemenea, pozitia spatiala (tridimensionala) a punctului de statie S: BLH.

Pentru elucidarea definitiilor care vor urma este necesara introducerea notiunii de normala la elipsoid . Aceasta este o dreapta ce trece prin punctul de statie St oarecare de pe suprafata Pamantului si este perpendiculara pe elipsoid.

Normala la elipsoid impreuna cu axa Ze formeaza meridianul geodezic al punctului S.

Acum se pot defini primele doua coordonate geodezice folosite in geodezia elipsoidala:

BS = latitudinea geodezica (unghiul format de normala la elipsoid cu planul ecuatorului sau);

LS = longitudinea geodezica (unghiul diedru format de meridianul geodezic al punctului  considerat cu planul meridianului geodezic al observatorului Greenwich);

Analog ca in sistemul anterior, coordonatele BS, LS definesc doar pozitia in spatiu a normalei  la elipsoid. Pentru definirea pozitiei punctului St de pe suprafata terenului mai este necesara o a treia coordonata elipsoidala si anume:

 = altitudinea elipsoidala a punctului S, raportata, de aceasta data, la suprafata elipsoidului folosit.

Precizia de determinare actuala a coordonatelor  este situata in domeniul centimetrului, fiind cu cel putin un ordin de marime superioara preciziei obtinuta de geodezie in epoca anterioara aparitiei satelitilor artificiali ai Pamantului.

Geodezia elipsoidala clasica (pana la aparitia satelitilor artificiali) lucreaza cu punctele proiectate pe elipsoidul de referinta . Acestea au urmatoarele coordonate:

Ø      coordonate carteziene: Xe = , Ye = , Ze = ;

Ø      coordonate geodezice BS, LS, .

Elipsoidul folosit actualmente in tara noastra in mod oficial este elipsoidul Krasovski. In perioada 1930-1950 s-a folosit elipsoidul Hayford. In ultimul deceniu se utilizeaza pe scara relativ larga sistemul geodezic de referinta WGS-84. Asupra acestor aspecte se va reveni in capitolul urmator.

 Sistemul de coordonate plane. Deoarece calculele pe elipsoidul de referinta sunt dificil de efectuat, acestea sunt necesare numai pentru distante foarte mari (20 – 60 km) in lucrarile de geodezie superioara. Pentru lucrari desfasurate pe suprafete mici (topografie, cadastru) punctele geodezice se proiecteaza intr-un plan de proiectie, problematica ce se va aborda la o alta disciplina universitara: cartografia matematica.

3. Datele geodezice de referinta

Fig. 3. Datele geodezice fundamentale de referinta.

 
3.1. Datele geodezice fundamentale de referinta servesc la incadrarea optima a elipsoidului de referinta in interiorul geoidului, pentru suprafata avuta in vedere (o tara, un grup de tari, un continent s.a.).

Se considera F un punct fundamental pentru care se cunosc atat coordonatele astronomice de pozitie (FF, LF) cat si coordonatele geodezice elipsoidale (BF, LF).

Punctul F este un punct de la care se incep calculele in reteaua geodezica considerata si de aceea el este denumit punct fundamental. De regula, punctul fundamental este reprezentat de un observator astronomic cu mare traditie (cu peste 100 ani vechime sau chiar mult mai mult) in care exista un pilastru principal al carui centru reprezinta asa numitul punct fundamental.

Exemple:

1.      In anul 1930 s-a adoptat ca punct fundamental pentru Romania observatorul astronomic militar din Dealul Piscului cu o vechime de 120 ani. Acest observator ca punct fundamental al retelei de triangulatie a Romaniei a fost folosit in perioada 1930-1950.

2.      Observatorul de la Pulkovo, situat in Federatia Rusa, la cca 2000 km de Bucuresti, are o vechime de cca 200 ani. A fost folosit ca punct fundamental pentru reteaua Europei de est, iar pentru Romania intre 1950  si pana  in prezent.

Asa cum se observa din Fig. 3:

                                                                                                                                           (1)

= punctul in care verticala locului intersecteaza geoidul;

= punctul in care normala la elipsoid intersecteaza elipsoidul.

Legatura dintre coordonatele astronomice si coordonatele elipsoidale se poate urmari efectuand o sectiune verticala prin punctul fundamental F.

 

Text Box:                                           

                                                              

Pe figura s-au notat:

 deviatia verticalei in punctul F, cu componentele astronomo-geodezice:

ondulatia geoidului in punctul fundumental F;  

Se demonstreaza in geodezia superioara urmatoarele ecuatii:

                                                                                                                                    (2)

componenta astronomo-geodezica in meridian;

componenta astronomo-geodezica in primul vertical.

Pe altitudini:

,                                                                                                                  (3)

NF – ondulatia geoidului in punctul fundamental F;

– perturbanta (anomalia) altitudinii in sistemul normal al lui Molodensk folosit actualmente oficial in Romania (cap. 2).

Asa cum este reprezentat si in figurile 3 si 4, in realitate uF ¹ 0, NF ¹ 0.

Pentru a se face o prima determinare a coordonatelor punctelor retelei astronomo-geodezice de ordinul I s-au introdus urmatoarele ipoteze:

  care, evident, contrazice realitatea                                                                         (4)

Ipoteza mentionata mai sus are semnificatia fizica de a accepta ca in punctul fundamental geoidul este tangent la elipsoid:

 care, evident, contrazice realitatea                                                                   (5)

            unde I este un punct Laplace invecinat. Presupunand ca se cunoaste si distanta  DFI se poate incepe calculul retelei de triangulatie astronomo-geodezica fin punctual fundamental F in intregul teritoriu.

O oarecare justificare a ipotezelor introduse consta in faptul ca observatiile astronomice FF si LF s-au desfasurat pe o perioada foarte indelungata de timp. Urmare a ipotezelor de mai sus rezulta consecintele:

                                                                                                                      (6)

In Romania, sistemul oficial de coordonate B, L are ca elipsoid de referinta elipsoidul Krasovski iar ca punct zero fundamental Observatorul astronomic din Pulkovo (Federatia Rusa).

3. Datele geodezice de referinta sunt acele marimi strict necesare si suficiente pentru a incadra o anumita retea geodezica in sistemul de coordonate corespondent.

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 705
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2014. All rights reserved