Что изучает геодезия: Что такое геодезия и геодезические работы в строительстве

Что такое геодезия и геодезические работы в строительстве

Геодезия – наука о земле и её параметрах. Если давать определение тому, что такое геодезия, то правильным будет сказать, что это определение локализации объектов на земной поверхности, их формы и размеров. Это высокоточная наука об измерениях и отображении отдельных территорий или участков на картах и планах. В сферу, которую изучает геодезия, входят отношения по определению координат и высот точек поверхности Земли, а также объектов в пространстве. Этими объектами являются земельные участки и недвижимость: здания, сооружения, линейные объекты, неотделимо связанные с землей.

Геодезия разделяется на несколько сходных и смежных дисциплин:

• прикладная, её также называют инженерной;
• картография и топография – науки, описывающие поверхность земли для создания планов местности и карт;
• морская – проведение измерений в морях и океанах;
• аэрофотогеодезия – создание карт на основе аэрофотосъемки, дистанционного зондирования и съемки из космоса;
• высшая геодезия – в рамках её проводятся высокоточные измерения в целях изучения движения коры Земли и распределения гравитационных сил;
• космическая – также называют её спутниковой, потому что работа производится с искусственными спутниками Земли и навигационными спутниковыми системами.

Где применяется геодезия

Геодезические работы проводят для нужд разных отраслей хозяйства и сфер экономики. Речь идет прежде всего о прикладной геодезии, так как именно это часть всей обширной геодезической науки применяется чаще других.

Прежде всего геодезия необходима в строительстве. Она позволяет точно рассчитывать и оценивать геометрические параметры любых сооружений. Геодезия нужна для строительства зданий, линейных сооружений (автодорог и ж/д дорог, линий связи и электропередач, тоннелей, мостов), гидротехнических объектов.

Задачи инженерной геодезии в строительстве:

• проведение измерений и расчетов, необходимых для проектирования зданий и сооружений;
• разбивочные работы для целей строительства: создание на местности разбивочной основы, вынесение точек и осей строения в натуру, детальная разбивка;
• проверки соответствия проекту при строительных, монтажных работах;
• исполнительные съемки;
• контроль за эксплуатацией объекта, предотвращение его деформации и разрушения.

Также геодезия необходима для целей землеустройства и кадастра. Она помогает определить положение участков и объектов в пространстве для их внесения в Единый госреестр недвижимости. Без проведения геодезических работ невозможно зарегистрировать права на участок и объект недвижимости. Геодезия помогает определить границы участков, лесов и лесничества, территорий с особым порядком пользования и иных объектов землеустройства.

В состав того, что означает геодезия, входит определение координат объектов недвижимости, вынос границ в натуру и закрепление их на местности при помощи межевых знаков.

Также геодезические работы необходимы для составления карт и планов местности, для планировки территорий, для разработки правил застройки и землепользования. Не обойтись без услуг геодезистов в геологоразведке, горном деле, добыче полезных ископаемых. Также они необходимы для обеспечения безопасности и обороны.

Когда требуется выполнение геодезических работ

В строительстве геодезия необходима на каждом этапе: при планировании и подготовке территории, при земляных работах, устройстве котлована и фундамента, возведении здания или сооружения и сдаче его в эксплуатацию. Геодезисты рассчитывают и контролируют строительство котлована, фундамента и прочих подземных частей здания, монолитных ростверков, надземных частей строения, установки колонн и консолей, плит перекрытий, подкрановых балок, инженерных сетей.

В целях землеустройства геодезия помогает образовать или изменить, уточнить имеющиеся земельные участки и расположенные на них объекты недвижимости.

Кто занимается геодезией

Прикладной геодезией занимается инженер-геодезист. Это человек, который получил высшее техническое образование со специализацией по прикладной геодезии, картографии, землеустройству, кадастру и другим смежным дисциплинам.

Работа геодезистов регламентирована Градостроительным кодексом, ГОСТом и СП о проведении геодезических работ и геодезической документации, а также другими нормативно-правовыми актами, отраслевыми документами, стандартами.

Геодезист для оказания должен быть индивидуальным предпринимателем или сотрудником организации, имеющей лицензию на ведение геодезической деятельности.

Эти лицензии выдаются Федеральной службой государственной регистрации, кадастра и картографии. Чтобы получить такую лицензию, организация должна соответствовать требованиям. Например, сотрудники должны иметь соответствующее образование, квалификацию, стаж работы. Должно применяться высокоточное специальное оборудование, которое регулярно проходит поверки и калибруется, о чем должны иметься поверочные сертификаты, свидетельства. Также компания должна соблюдать требования законодательства.

Как проводятся геодезические работы

Все геодезические работы проходят два этапа – полевой и камеральный. Полевые работы выполняются на местности. Для их проведения используют высокоточное оборудование. Это могут быть нивелиры и тахеометры, спутниковые приемники, дальномеры, трассоискатели и др. Все оборудование должно быть сертифицированным и иметь документы о прохождении поверки.

Камеральная работа – это обработка измерений, полученных на местности. Расчеты производятся в специальных компьютерных программах, которые предназначены для обработки измерений и автоматизированного черчения.

Почему геодезия необходима

Без геодезии невозможно строительство. Геодезистов называют глазами прораба, потому что именно они проверяют, насколько соответствует построенный элемент или объект проекту, соблюдены ли нормы, является ли строительство безопасным и т. д.

Если не выполнять геодезические работы при строительстве и эксплуатации инженерных объектов (трубопроводов, тоннелей), то невозможно отследить их деформацию. Это может привести к разрушениям, аварийным ситуациям и катастрофам.

Без геодезии в землеустройстве невозможно установить и закрепить границы, что приводит к земельным спорам и выяснению имущественных прав.

Где заказать геодезию

Наша компания оказывает весь спектр геодезических услуг. У нас можно заказать полное геодезическое сопровождение строительства и другие услуги, связанные так или иначе с геодезией. В нашем штате профессиональные геодезисты. В наличии всё необходимое оборудование. Имеются все требуемые лицензии, сертификаты, свидетельства. Все документы соответствуют требованиям законодательства и принимаются государственными органами. При этом у нас доступные и адекватные цены.

Заказать услуги, узнать подробности проведения работ, задать интересующие вопросы о геодезии вы можете, позвонив нам по телефону.

Что такое геодезия? Какова стоимость работ?

Геодезия является одним из самых древних научных направлений в мире. Она изучает геометрические характеристике, кинематические и динамические параметры Земли, а также подразумевает определение конкретной точки в трёхмерной системе координат для практического применения эти знаний. Геодезия сегодня используется в строительстве, при благоустройстве территорий, прокладке дорог, инженерных коммуникаций, оформлении набережных около водоёмов, а также во многих другие сферах деятельности человеческая. С науженной точки зрения, геодезия неотделима от астрономии, а методами проведения замеров и определения различных физических параметров конкретной точки опирается на обширные знания, достижения в области высшей математики и физики.

Что изучает «Геодезия»

Геодезия – это одна из важнейших естественных и технических наук в истории человечества. Чтобы корректно ответить на вопрос, что такое геодезия, достаточно проанализировать основные направления деятельности учёных данного научного направления. Геодезия изучает следующие гипотезы, теории, физические, производственные, технологические процессы, касающиеся аналитических, исследовательских аспектов, а также правовых отношений между людьми и юридическими лицами при использовании поверхности Земли в различных целях:

• Геометрические параметры Земли, либо её отдельных участков с уточнением размеров, координатных сеток, положения конкретных точек в трёхмерной системе координат.
• Анализ рельефа земной поверхности с определением высотных координат.
• Изучение и регистрация геодинамики, то есть, изменения формы поверхности земной коры с течением времени для корректировки карт.
• Расчёт гравитационных сил в разных зонах земного шара.
• Фиксация координатных систем отчёта, высотных отметок, от которых ведётся измерение с установкой реперных точек и относительных координат.
• Создание, анализ, корректировка карт, атласов, с использованием аналитических способов построения геодезической сетки.
• Создание координатных систем для удобства проведения измерений земной коры.
• Проведение замеров участков земли с применением различных методик.
• Анализ полученных в результате измерений результатов с их последующим практическим применением для создания планов местности, атласов, карт и других аналитических продуктов.

Таким образом, современная геодезия обеспечивает не только получение ценных достоверных знаний в области различных параметров Земли, но также используется в прикладных целях при оправлении границ территории для дальнейшей регистрации её за правообладателем.

Виды геодезических работ

Геодезия – это такая естественная и техническая наука, которая требует обязательного выполнения следующих видов основных и вспомогательных работ:

• Подготовительные работы, которые заключаются в анализе территории, определении существующих реперных точек, геодезических сеток и координат для возможности выполнения съёмки конкретного участка или объекта с привязкой к местности.
• Полевые работы, которые проводятся с применением специализированного профессионального оборудования, имущего связь с координатами GPS, а также обладающего повышенной точностью для определения координат или высотных отметок с целью привязки конкретного объекта на местности, либо проверки правильности его размещения.
• Камеральная обработка результатов проведения полевых работ, которые заключаются в переносе идентифицированных на местности координат и геометрических параметров в электронный файл, на бумагу, с целью создания официальной документации, либо для предоставления проектировщикам, как опорной схемы для посадки здания, разработки чертежей благоустройства, вертикальной планировки, расположения наружных инженерных сетей, межевания территории.

Конечный продукт геодезии – это исполнительная съёмка, карта, генеральный план, либо другие виды графического изображения местности, привязанного к ней объекта капитального строительства.

Геодезические дисциплины

В широком смысле, определение геодезии можно трактовать, как комплекс самостоятельных наук, объединённых общими принципами и целями. Данная комбинация состоит из следующих дисциплин:

• Основной геодезических дисциплин является топография, то есть, определение географических координат и высотных отметок конкретного участка, либо точки на местности с обозначением данного объекта на плане.
• Высшая геодезия – является самостоятельной наукой, которая подразумевает применение элементов высшей математики с целью описания законов гравитации, изменения координатных систем, кинематические и динамические явления, происходящие на планете.
• Инженерная геодезическая дисциплина – применяется в прикладных целях при съёмке конкретного участка, местности, с целью составления кадастровых документов, регистрации права собственности, проведения межевого дела, назначения сервитутов и других правовых действий.
• Картография – из определения ясно, что данная прикладная наука занимается оформлением планов местности в различных масштабах с обозначением границ территории, горизонталей высотных отметок рельефа и других важных нюансов, которые позволяют оформить точную карту участка, района, региона, либо более протяжённых территорий.
• Фотограмметрия – относительно современное направление геодезических наук, которая подразумевает оформление карт и планов территорий в недоступных для человека местах по фотографиям со спутников, либо при помощи других графических материалов, полученных по результатам фотофиксации территории, объектов, расположенных на местности.
• Геодезическая астрономия, либо космическая геодезия – также является самостоятельной дисциплиной, которая подразумевает определение и регистрацию географических координат по расположению и перемещению небесных тел в пространстве, по результатам длительных наблюдений за ними.
• Вспомогательные дисциплины, которые также являются отдельными подразделениями геодезии – военная, морская топография, гравиметрия и некоторые другие, менее известные научные направления, отличающиеся узкой специализацией.

Чтобы точно ответить на вопрос, что такое геодезия, рекомендуется изучить все карты и другие исполненные съёмки разных типов местности, составленные профильными специалистами. Каждый объект на исследуемой территории, его координаты, высотные отметки, кинематические явления и другие процессы описываются именно в геодезии. Таким образом, без знаний геодезических дисциплин, человечество до сих пор не имело бы точного представления о размерах нашей планеты, особенностей рельефа и других важнейших фактах.

Кто занимается геодезией

 

Геодезия – это наука, которая подразумевает проведение измерений местности для различных прикладных и теоретических целей. Данной дисциплиной занимаются следующие категории профильных и других технических специалистов:

• Профессиональный геодезист – человек, имеющий профильное образование и осуществляющий съёмку местности с целью определения координат точек для проверки корректности размещения объекта, либо для точной посадки сооружения перед началом строительства.
• Картограф – специалист, занимающийся оформлением планов местности, карт, атласов и других графических материалов, предполагающих размещение определённого участка на бумаге с точной привязкой координат характерных точек.
• Астроном – профессионал, занимающийся изучением расположения и перемещения в пространстве небесных тел.
• Инженер технического надзора, который часто прибегает к геодезическим измерениям для оперативной проверки соответствия реально размещённого объекта на местности с чертежами рабочего проекта.
• Учёные, занимающиеся описанием природных явлений, изменений рельефа и других физических параметров земной коры.

Геодезия также необходима специалистам-метрологам, которые обеспечивают поверку сложного электронного и оптического оборудования, шахтёрам и горным инженерам, ведущим разработку мест добычи полезных ископаемых, мореплавателям, составляющим карты водной поверхности и описывающим рельеф океанического дна, а также многим другим профильным специалистам.

Когда требуется выполнение геодезических работ

Выполнение геодезических работ с оформлением исполнительной съёмки или составлением плана обследуемой местности на карте требуется при наступлении любой из следующих ситуаций:

• При освоении нового земельного участка, для проверки корректности назначения границ.
• В случае проведения межевого дела.
• При необходимости выделения сервитута, согласно требованиям искового заявления, либо органов государственной власти.
• В случае возникновения спорных вопросов между собственниками земельных наделов, для уточнения границ и проверки правильности оформления кадастрового плана.
• При разбивке пятна застройки на участке для посадки объекта капитального строительства.
• Для проверки высотной отметки дна котлована под фундаменты капитального сооружения.
• При проведении контрольных замеров геометрических характеристик несущего каркаса здания, ограждающих конструкций, анализа прогибов пролётных элементов сооружения.
• Во время прокладки наружных инженерных сетей для соблюдения уклонов, нормативной глубины заложения трубных или кабельных коммуникаций, согласно требованиям нормативов и рабочего проекта.
• При оформлении градостроительной документации, генеральных планов, проектов вертикальной планировки, сводного плана инженерных сетей, чертежей благоустройства местности.

Без вызова геодезиста сегодня ни один подрядчик не начинает производство работ на объекте строительства, так как проведение данных контрольных мероприятий гарантирует безопасность при эксплуатации будущего сооружения, отсутствие претензий со стороны заинтересованных лиц, а также успешную сдачу недвижимости в эксплуатацию по завершении монтажных операций.

Основные задачи геодезии

Выполнение геодезических работ подразумевает обязательное достижение следующих результатов и выполнение основных задач данной дисциплины:

• Создание геодезических сеток, опорных точек, системы координат в трёхмерном пространстве.
• Оформление исполнительных съёмок, карт, атласов и других графических материалов, с учётом расположения точек в пространстве, их высотных отметок.
• Сопровождение строительства для контроля правильности выполнения монтажных работ с целью исключения серьёзных ошибок.
• Проверка перемещений грунтового основания под нагрузкой, анализ физических изменений в структуре земной коры с течением времени под влечением внешних и внутренних факторов.
• Сопровождение работ по добыче полезных ископаемых, разработке недр земной коры.
• Проведение комплекса исследовательских мероприятий, необходимых для выявления новых месторождений полезных ископаемых.
• Регистрация границ земельного участка, оформление кадастровых документов, для дальнейшего вступления правообладателя в собственность.
• Обеспечение безопасной навигации, определение границ транспортных коридоров для нужд мореходства, авиации, космической индустрии.

Задачи геодезии подразумевают самый высокий уровень ответственности специалистов, точность и корректность определения положения каждой точки в пространстве, от чего зависит не только рентабельность бизнес-процессов или отсутствие претензий юридического характера, но также и безопасность людей.

Используемое оборудование

При выполнении геодезических работ, необходимо использование следующих видов профессионального метрологического оборудования:

• Тахеометр – универсальный прибор для определения координат точки в трёхмерной системе, имеющий связь со спутником при помощи модуля GPS.
• Теодолит – оптический или электронный геодезический прибор, используемый для идентификации направлений и величин плоских геодезических углов.
• Нивелир – узкоспециализированный прибор, с помощью которого определяется разница между соседними высотными отметками.
• Дальномер – лазерное метрологическое оборудование для проведения замеров между двумя точками с целью идентификации расстояния между ними.

Для составления официального отчёта, всё перечисленное выше оборудование должно проходить периодическую поверку, а, при необходимости, калибровку, которая подразумевает выставление точных настроек, по отношению к показаниям эталонного прибора. Каждая официально работающая на рынке геодезическая организация, при оформлении отсчёта, предоставляет копии официальных поверочных сертификатов на каждый вид используемого во время проведения замеров оборудования.

Как проводятся геодезические работы

При вызове геодезиста на объект, он выполняет следующие этапы обязательных работ, которые позволяют ему добиться ожидаемого результата:

• Анализ старых съёмок.
• Определение объёма работ.
• Привязка к существующим реперным точкам.
• Выезд на объект.
• Установка и поверка приборов.
• Определение координат участка.
• Определение высотных отметок.
• Привязка существующего объекта.
• Идентификация перемещения точки в пространстве, определение прогибов и других видов пластических деформаций.
• Определение осадки грунтового основания, крена здания и других нарушений.
• Анализ нарушений и отклонений от требуемых параметров.
• Регистрация координат в трёхмерной системе.
• Камеральная обработка результатов.
• Составление топосъёмки, картографической документации.
• Оформление официального отчёта, кадастрового плана или другой официальной документации по требованию.

По результатам проведения указанных выше работ, геодезист оформляет отчёт, состоящий из пояснительной записки и графических материалов, что является официальным документом, который может быть использован для предъявления в различных инстанциях по требованию.

Допустимые погрешности

Ни одна наука не может быть точной. В связи с этим, при проведении геодезических работ, нормативные документы подразумевают образование следующих погрешностей, которые не выходят за рамки допустимых значений:

• Грубые – возникают в результате ошибок специалиста, либо при неправильной настройке приборов. Могут отличаться от реальных координат на величину от 100 см и более. Требуют проведения повторных замеров.
• Систематические – ошибка накапливается на протяжении всех геодезических операций. Чтобы этого избежать, рекомендуется выбирать несколько опорных точек, и никогда не привязываться к единой системе координат. Предельные отклонения в таких случаях могут составлять от 10 см и более.
• Случайные – наблюдаются при сбое прибора, а также под влиянием климатических условий, природных или техногенных факторов. Часто не принимаются во внимание, так как их величина, как правило, не превышает 10 – 50 мм.

В случае, если реальные показатели, при проведении проверки и других контрольных мероприятий, отличаются на большие величины, чем описанные погрешности, это говорит о сбое настроек геодезического оборудования. В таких ситуациях, перед возобновлением работ, требуется калибровка и поверка устройства.

Структура геодезии

Геодезия является точной наукой, в связи с чем, она имеет чёткую структуру, что позволяет создать строгий алгоритм детальности профильных специалистов, оформить правовые отношения между частными или физическими лицами:

• Теоретическая геодезия, которая описывает изменение рельефа, перемещение координат, динамические или кинематические явления с составлением научных отчётов.
• Прикладная геодезия, которая подразумевает проведения полевых испытаний, с последующим составлением топографических планов, карт, с привязкой объектов на местности.
• Метрологическое обеспечение неизменных параметров измерении, куда входит настройка оборудования, его поверка, калибровка и другие операции для достижения предельной точности измерений.
• Правовые взаимоотношения между субъектами при определении границ участков, оформлении права собственности.

При нарушении структуры, официальные отчёты могут не приниматься к рассмотрению, что существенно затрудняет официальную регистрацию результатов замеров точек в пространстве.

Связи геодезии с науками

Геодезия не может существовать, как отдельная наука, так как она является одной из составляющих технических дисциплин. В связи с этим, геодезия имеет связи со следующими науками:

• Астрономия.
• География.
• Геология.
• Геоморфология.
• Геофизика.
• Физика твёрдых тел.
• Высшая математика.

В то же время, перечисленные выше дисциплины также не могут существовать без геодезии, что обеспечивает плотную взаимосвязь и постоянный контроль между данными прикладными науками при ведении исследовательской деятельности.

Правовые отношения в геодезии

Учитывая, что геодезия подразумевает оформление кадастровых паспортов и других графических материалов, необходимых для официальной регистрации прав собственника земельного участка, существуют следующие типы правовых отношений в данной прикладной науке:

• Отношения субъектов, претендующих на правообладание объектом.
• Регулирование имущественных правоотношений со стороны органов государственной власти.
• Контроль за обеспечением международного и федерального единства метрологических параметров.
• Контроль технического состояния оборудования для измерения.
• Регулирование отношений в области землепользования.
• Главная функция правовых взаимоотношений – контроль за выполнением правил кадастрового учёта, с оформлением документов собственности.

Таким образом, официально оформленный кадастровый план с проверкой положения точек, дирекционных углов и других параметров, является обширной доказательной базой доля урегулирования споров между сторонами судебных разбирательств.

Срок годности (давности) геодезических работ

Геодезические работы, согласно действующему законодательству нашей страны, ограничиваются следующими сроками давности:

• В общих случаях – 3 года со дня оформления последнего официального документа.
• В случае быстрого развития территории – застройки городских агломераций, межевания участков и других кадастровых изменений – срок может сокращаться до 12 – 24 месяцев.

При освоении участка земли, даже при наличии на руках официально оформленной геодезической съёмки, необходимо всегда выяснять дату её создания. В случае, если срок давности уже прошёл, документ считается недействительным. В таких ситуациях, правообладатели или другие заинтересованные лица всегда обращаются в геодезические организации для проведения повторных замеров границ участка с оформлением новой графической съёмки.

Невидимая основа навигации

Хотя мы часто думаем о Земле как о сфере, наша планета на самом деле очень ухабистая и неправильная. Геодезия — это наука о точном измерении и понимании геометрической формы Земли, ориентации в пространстве и гравитационного поля. Это составное цветное изображение всего диска в видимом диапазоне было получено 15 января 2017 года с помощью GOES-16, первого космического аппарата в составе геостационарных спутников нового поколения NOAA.

Слушайте наш последний подкаст

Загрузите этот подкаст.

Стенограмма

ВЕДУЩИЙ: Вы слушаете подкаст NOAA Ocean… Я Меган Форбс. В этом В эпизоде ​​мы поговорим о науке, которая влияет на нашу повседневную жизнь. жизни, но с которыми вы, возможно, не знакомы. На самом деле, я бы рискнул думаю, что большинство людей никогда не слышали об этом. Я говорю о геодезии. Геодезия — это наука, которая точно измеряет и понимает наши геометрическая форма планеты, ее ориентация в пространстве и поле сила тяжести. Все эти вещи имеют важное влияние на нашу жизнь, но всегда работает фоном, который большинство из нас не замечает. Геодезия такая важно, что у NOAA есть целая программа офисов, посвященных геодезическим Информация. Я хотел узнать больше о геодезии, поэтому я сел с Галеном. Скотт из Отдела геолого-геофизических исследований Национальной геодезической службы. Обзор, и мы говорили об основах этой науки и почему она такая увлекательный предмет.

ВЕДУЩИЙ: Спасибо, Гален, за встречу со мной сегодня здесь, в Центре сотрудничества. в кампусе NOAA в Силвер-Спринг. Так почему бы вам не провести нас через немного о геодезии. Должен сказать, до того, как я пришел в NOAA, я никогда не слышал слово геодезия , хотя понимал время и пространство и гравитации отдельно, я, конечно, не знал о науке, которая ставит это все вместе. Даже после того, как я поработал здесь, мне все равно пришлось провести некоторые исследования по это – так что я подумал, “почему бы не поговорить с кем-то, кто много знает об этом” так Вы можете объяснить это мне и, надеюсь, любому из наших слушателей. там.

ГАЛЕН СКОТТ: Отлично! Что ж, спасибо, что пригласили меня, я действительно рад быть говорить с вами сегодня. Геодезия – это наука о размерах и форме Земля и то, как мы позиционируем себя на ней. Это также имеет отношение к изучение гравитации и вариаций гравитации по всей планете… потому что это имеет значение для инструментов, которые мы используем для съемки, это влияет на то, как течет вода. Это наука, которая охватывает Сама Земля, откуда мы знаем, где мы находимся, и как мы можем составить карты того, где мы и куда мы хотим пойти. Если человек рассматривает только город или деревне, где они находятся, [они] могут по существу думать о Земле как о плоская поверхность, потому что они преодолевают относительно небольшие расстояния. Один раз вы начинаете уходить все дальше и дальше, вам нужно начать учитывать тот факт, что Земля искривлена. Земля изгибается примерно на 8 дюймов в секунду. миля.

ВЕДУЩИЙ: Как бы вы описали форму Земли… потому что она действительно важно для понимания геодезии, верно?

ГАЛЕН СКОТТ: Верно. Итак, Земля — это то, что мы называем сплюснутым сфероидом. Это сфера, но она какая-то сплющенная и посередине толще у экваторе, чем на полюсах. На самом деле это довольно «комковато и ухабистый»… это не идеальная сфера. Возможность измерить это и контролировать для этого требуется возможность видеть его из космоса. если ты подумайте о навигации — на самом деле все началось с навигации и вопросы «как мне туда добраться?», «в каком направлении мне нужно идти добраться из одного места в другое?» и «сколько это?» — все эти вопросы требуют некоторой геодезии. Мы должны учитывать эту кривизну Земля, поэтому составить карту большой территории становится немного сложнее. чем составить карту маленького городка. Геодезия – это измерение углов и расстояния. Мы начали с изучения астрономических углов и расстояний до звезды для поддержки навигации. Исторически мы использовали звезды для навигация и ориентация себя на Земле относительно Солнце, луна и звезды — вот что действительно помогало людям исследовать Земля. Во времена, когда еще не было GPS, люди поняли, что если бы они знали, что они хотели идти на север, они каждый раз проверяли длину своей тени. днем в полдень и ночью они могли отслеживать свой прогресс по Ориентация Полярной звезды. Таким образом, эта связь между Землей и звезды действительно предоставляют эти инструменты для тех повседневных приложений геодезия.

ВЕДУЩИЙ: Как вы думаете, почему мы так мало знаем о геодезии?

ГАЛЕН СКОТТ: Геодезия — это одна из наук о Земле — этих наук. обозначается словом «гео» в начале слова — география, геология… Геодезия происходит от греческого, что означает «разделять Землю на сегменты», делить ее на части. на сегменты, которые мы можем затем немного лучше понять и измерить. Геодезия представляет собой совокупность различных наук, в частности физики и математика. Есть много вещей, которые нужно учитывать, когда вы думаете о Земля и гравитационное поле, и ориентация Земли в пространстве, и так что одна из причин, почему геодезия относительно неизвестна, заключается в том, что она достаточно сложная и представляет собой совокупность других достаточно сложных наук.

Итак… гравитация — это функция массы. Чем массивнее объект, тем больше гравитация, которую он имеет, и тем сильнее притяжение гравитации к этому. За Например, большая гора имеет более сильное притяжение гравитации, чем близлежащая долина, потому что в этой горе больше массы. Мы на самом деле измерить силу гравитации, чтобы создать модель гравитации Земли полевой вызов модели геоида. Модель геоида – это модель того, что Земля выглядела бы, если бы вся Земля была: покрыта водой, не было бы волн, приливов или течений, и вода будет искать свой собственный уровень относительно к гравитации. Это будет гладкая волнистая поверхность с водой. выше в областях, где значение силы тяжести выше, и опускается вниз, где значения силы тяжести ниже.

ВЕДУЩИЙ: На веб-сайте Национальной океанической службы есть бесплатный план, в котором вы Вы можете напечатать собственную масштабную модель геоида. Это демонстрирует немного проще того, о чем вы только что говорили. Вы можете проверить это на сайт Океан Сервис.

ГАЛЕН СКОТТ: Да, это действительно классный маленький проект. Модель геоида то, что мы используем для измерения высоты поверхности с высокой степенью точности.

ВЕДУЩИЙ: Думая о том, чтобы пересечь нашу страну… использовать геодезию для создания железнодорожная система или дорожная система, которую мы используем, чтобы возить вещи туда и обратно по всей стране. .. корабли для плавания… геодезия – такая важная часть нашей экономики и наших потребительских товаров, которые мы, вероятно, не стали бы делать очень ну без него!

ГАЛЕН СКОТТ: Итак, когда мы начали строить сооружения… дома, дороги и мосты и туннели… и особенно такие вещи, как акведуки, канализация и сантехника, нам было очень важно знать, куда течет вода. Так нам действительно пришлось принять во внимание гравитацию и идею о том, что геодезия может нам помочь очень точно измерять высоту и проектировать такие вещи, как управление водой структуры. Это действительно важная часть всего этого, это то, что это наука, которая помогает нам понять системы Земли и то, как все движется, и дает нам возможность делать измерения, которые могут позволить нам построить эти большие структуры. Если бы мы не могли точно измерить высоту, мы бы не был бы уверен, что канализационная труба будет работать далеко от того места, где мы живем (смех). Другая его часть о собственности на недвижимость. Когда у нас возникают вопросы «что является моей собственностью?», «где ваша собственность?», «где граница?»… Геодезическая съемка — это то, что помогает нам быть в состоянии сделать эти определения. Это имеет очень важное роль с точки зрения владения имуществом, но и с точки зрения налогов – для налоговых целей и понимание правительством того, где различные участки земли и как они соотносятся друг с другом, чтобы их можно было облагать налогом соответственно.

Если подумать… как только вы начнете смотреть на такие крупные продукты, как строя железную дорогу по всей стране или систему автомагистралей между штатами, вы нужно иметь что-то, что объясняет форму Земли над теми большие расстояния. Геодезисты, для измерения точек на Земле, назначают координаты — как уникальный адрес для любой точки на Земле — чтобы мы может построить все, что мы пытаемся построить. Для чего-то вроде железной дороги или система автомагистралей между штатами, мы должны иметь возможность использовать один и тот же последовательный систему координат, чтобы все выстраивалось должным образом. Представьте, если бы у нас было две разные системы координат и мы хотели построить шоссе из одной государства в другое, и мы начали строить с обоих концов к посередине… ну, если вы используете две разные системы координат, есть хороший шанс, что вы не собираетесь встретиться чисто посередине. Итак, имея это единая система координат для всей страны позволяет нам делать вещи как построить дорогу, начинающуюся с двух разных концов, и быть уверенным, что мы встретится посередине, потому что у нас есть эта точная система адресации для тех мест. Таким образом, концепция наличия последовательного национального система координат — это то, за что отвечает мой офис. Национальный Геодезическая служба отвечает за то, что называется Национальным пространственным Справочная система. Эта справочная система обеспечивает фундаментальное систему отсчета для всех видов геопространственной деятельности, чтобы убедиться, что мы все начинается в одной и той же нулевой точке, в одних и тех же координатах, и мы можем сделать это здание и это сооружение и будьте уверены, что все сойдется посередине, где они должны быть.

ВЕДУЩИЙ: Итак, вы говорили о Национальной пространственной системе отсчета… как геодезию перевести между странами?

ГАЛЕН СКОТТ: Национальная пространственная система отсчета является частью того, что называется Международной наземной системой отсчета, которая работает на глобальном масштабе и лучше всего подходит для земного шара в целом, и мы как бы помассируйте это, переместите и немного измените его, чтобы оно было более точна для США. Система картирования в США определяется нашим Федеральное агентство, но другие агентства и другие страны по всему миру создавать свои собственные справочные системы для улучшения карт для своих конкретных места. Подумайте о… своем мобильном телефоне и желании использовать Карты Google на своем Сотовый телефон. Эта карта объединяет данные из многих, многих различных источники. У вас есть данные о зданиях, ресторанах и офисные здания и ваш дом, и где эти здания находятся по отношению друг к другу… и тогда у вас есть дорожная сеть и система метро и другие слои информации, которые вам нужны, чтобы иметь возможность перемещаться и делать то, что вы делаете каждый день.

ВЕДУЩИЙ: Ну, действительно, если вы собираетесь куда-то переехать — будь то идете пешком или едете, едете по городу или по штатам, вы действительно используя геодезию, знаете ли вы это или нет!

ГАЛЕН СКОТТ: Верно! Геодезия — вы можете думать о ней как о «инфраструктуре инфраструктура». Это невидимая основа науки и техники. за всеми этими данными, которые ваш телефон собирает, что позволяет ему все, чтобы выстроиться и хорошо работать вместе. Это одна из тех вещей, которые почти незаметно для вас… пока это не сработает.

ВЕДУЩИЙ: Верно.

ГАЛЕН СКОТТ: Итак, одна из вещей, которую мы делаем прямо сейчас, это то, что мы создание новой системы отсчета. В 2022 году мы заменим все исходных данных, частей Национальной пространственной системы отсчета, чтобы создать новый набор систем отсчета для страны.

ВЕДУЩИЙ: Вау!

ГАЛЕН СКОТТ: Да, и это одна из моих любимых аббревиатур! Большой проект который подталкивает нас к этой цели, называется GRAV-D, или Гравитация для Переопределение американской вертикальной базы данных. ГРАВ-Д собирается создать новая модель гравитации, новая модель геоида… гораздо более точная и точная модель геоида. Мы сможем использовать эту модель геоида с информацию, поступающую от ваших GPS-приемников, чтобы получить гораздо более точную и точное положение и высота на поверхности Земли. действительно большой Преимущество этого состоит в том, чтобы иметь возможность намного лучше отображать и моделировать, течений, особенно на равнинных участках.

ВЕДУЩИЙ: Я хотел бы знать, что лично делает геодезию таким классным предметом для вас – тот, кто думает об этом гораздо чаще, чем я.

ГАЛЕН СКОТТ: Что мне действительно нравится в геодезии, так это то, что она такая междисциплинарный! Существует так много различных видов науки, которые в него, и он может ответить на так много разных вопросов. Существует так много различные приложения к нему, и это важно во многих отношениях что люди просто не понимают. Таким образом, эта идея использования различных части науки, разные части науки из разных дисциплин и собрать их всех вместе — это то, что меня больше всего интересует. основные вопросы «где мы находимся?», «куда мы хотим пойти?» и «как мы доберемся?» фундаментальные вопросы, которые мы задавали на протяжении тысячелетий, и мы даже спрашивая сегодня… и геодезия дает нам способ ответить на эти вопросы.

ВЕДУЩИЙ: Вот и все, что касается этого выпуска подкаста NOAA Ocean. Спасибо Галену Скотту за помощь в понимании науки геодезии и ее важности. в наших жизнях. Чтобы узнать больше об этой науке или любой теме, связанной с океаном, посетите наш веб-сайт Oceanservice.noaa.gov. Мы ценим, что вы принимаете пора учиться вместе с нами, и надеемся, что вы скоро снова к нам присоединитесь. До того как тогда… спасибо, что выслушали.

Что такое геодезия

Геодезия — это наука о точном измерении размера, формы, ориентации, распределения массы Земли и их изменения во времени.

Показать подпись

Скрыть

Гравитация определяется массой. Масса Земли распределена неравномерно, и она также меняется со временем. Эта визуализация гравитационной модели (геоида) была создана с использованием данных эксперимента НАСА по восстановлению гравитации и климату (GRACE) и показывает изменения гравитационного поля Земли. Красным показаны области, где гравитация относительно сильна, а синим — области, где гравитация слабее.

Пример раннего геодезического метода – немецкие геодезисты во время Первой мировой войны.

За последнее столетие геодезия прошла путь от довольно простых геодезических технологий, помогавших точно определять положение на Земле, до сложного набора методов, которые теперь доступны ученым-исследователям и студентам. В последние десятилетия геодезические приложения быстро расширились от измерения движения плит и мониторинга опасностей землетрясений до исследований вулканических, оползневых и погодных опасностей; изменение климата; и водные ресурсы. Узнайте больше из этого видео на 9Воздействие геодезии или учебник по глобальному позиционированию NOAA.

Перейти вниз к: GPS/GNSS | Лидар | ИнСАР | ГРЕЙС | Альтиметрия | СфМ | Метры

GPS/GNSS (Глобальная система позиционирования/Глобальная навигационная спутниковая система)

Высокоточная станция GPS в районе Сьерра-Невада в обсерватории границы плит (станция P149)

Три спутника GPS используются для позиционирования, а четвертый обеспечивает временную коррекцию. Вместе они позволяют вычислять точные позиции.

GPS — это базирующаяся в США флотилия из более чем 30 спутников, которые вращаются вокруг нашей планеты на высоте примерно 11 000 миль над поверхностью Земли. GNSS включает GPS США и аналогичные спутники других стран. Положение можно рассчитать, используя три спутника плюс четвертый для коррекции неточности часов. Возможно, вы уже знакомы с портативными GPS-навигаторами, которые есть в телефонах, планшетах, камерах, автомобилях и т.  д. В то время как портативные GPS могут иметь точность до нескольких метров или десятков метров, высокоточные «дифференциальные» устройства GPS, которые ученые Земли используют в своих исследованиях, могут измерять движения со скоростью один миллиметр в год. Первыми крупными приложениями высокоточных GPS были мониторинг тектонических движений плит и оценка землетрясений и вулканических опасностей. Совсем недавно ученые смогли применить этот метод к опасным оползням, мониторингу грунтовых вод, замерам приливов, мониторингу льда / снега, а также влажности почвы и атмосферы. Узнайте больше о GPS/GNSS от Преподавание геодезии Визуализации GPS/GNSS или Википедия.

Модули GETSI с данными GPS:

• Изменения массы льда и уровня моря (Блок 4)
• GPS, деформации и землетрясения
• Измерение водных ресурсов с помощью GPS, гравитационных и традиционных методов (блоки 3 и 4)
• Мониторинг вулканов и информирование о рисках
• Измерение Земли с помощью GPS: движение плиты и изменение ледяной воды
• Взгляд на гидросферу: отслеживание водных ресурсов
• Понимание нашего меняющегося климата: данные о таянии льда и изменении уровня моря (блок 4)
• Высокоточное позиционирование со статической и кинематической GPS/GNSS

Лидар (световое обнаружение и определение дальности)

С бортовым лидаром сканер устанавливается на самолете и объединяется с данными от GPS и IMU (инерциального измерительного блока) для получения топографических данных с высоким разрешением.

Лидар — это технология дистанционного зондирования, которая измеряет расстояние, посылая лазерные импульсы и вычисляя время возврата отражения. Лидарные сканеры могут быть установлены на самолетах, наземных штативах или мобильных устройствах (бортовой лидар, наземный лазерный сканер [TLS] и мобильный лидар соответственно). В зависимости от того, как организована съемка, результирующая топографическая модель может иметь разрешение от метров до сантиметров. Лазерные лучи также могут проникать и возвращаться через отверстия в растительном покрове, таким образом получая топографию «голой земли» из последних возвращающихся сигналов, что невозможно при использовании других методов. Различия между первым и последним возвращением на участках с растительностью могут повлиять на объем и плотность полога. Повторные сканирования одной и той же области позволяют детально измерить топографические изменения. Лидар можно использовать для широкого спектра задач по оценке опасностей, стратиграфического анализа, понимания геоморфологических и тектонических процессов и изучения растительности. Узнайте больше о лидаре из мультфильма «Как лидар работает в науках о Земле и окружающей среде», OpenTopography, Wikipedia, Департамента природных ресурсов Вашингтона или Национальной сети экологических обсерваторий.

Модули GETSI с лидарными данными:

• Визуализация активной тектоники с помощью InSAR и Lidar
• Анализ топографии высокого разрешения с помощью TLS и SfM
• Опасности поверхностных процессов
• Мониторинг вулканов и информирование о рисках (Блок 1)
• Планирование на случай неудачи: анализ оползней для более безопасного общества
• Моделирование опасностей наводнения

InSAR (интерферометрический радар с синтезированной апертурой)

InSAR использует изменение фазы между последовательными изображениями для измерения изменений уровня земли. В этом примере показан метод, применяемый для измерения изменений, вызванных землетрясением.

Интерферограмма, показывающая вулканическое поднятие примерно в 3 милях к западу от Саут-Систер, штат Орегон. Геологическая служба США (К. Уикс).

InSAR измеряет деформацию грунта, используя два или более изображений радара с синтезированной апертурой (SAR). Чаще всего изображения получают с радиолокационных спутников, находящихся на околоземной орбите, но этот метод можно использовать и с самолетов или с наземных датчиков. Изменения фазы сигнала радара между повторяющимися изображениями позволяют измерять деформацию в сантиметровом масштабе в течение нескольких дней или лет и на больших участках. Хотя из-за влажности поверхности земли и изменения атмосферных условий могут возникать сложности, радар способен проникать сквозь облака и предоставлять данные на больших площадях, что делает его хорошим дополнением к другим методам, таким как GPS, лидар и SFM, которые имеют более ограниченные пространственные масштабы. InSAR имеет приложения для мониторинга стихийных бедствий (например, землетрясений, извержений вулканов и оползней), измерения оседания земли и даже оценки уровня поверхностных вод и скорости ледникового льда. Узнайте больше об InSAR из статьи Physics Today М. Причарда, 9 лет.0013 Преподавание геодезии Визуализации GPS/GNSS, информационный бюллетень USGS InSAR или Википедия.

Модули GETSI с данными InSAR:

• Визуализация активной тектоники с помощью InSAR и Lidar
• Изменения массы льда и уровня моря (Блок 3)
• Наземные технологические опасности (блок 4)
• Мониторинг вулканов и информирование о рисках
• Понимание нашего меняющегося климата: данные о таянии льда и изменении уровня моря (Блок 3)

GRACE (эксперимент по восстановлению гравитации и климату) и последующая миссия

Художественное исполнение спутников GRACE-FO. Как и оригинальный GRACE, спутники-близнецы GRACE-FO следуют друг за другом по орбите вокруг Земли на расстоянии около 137 миль (220 км). На точное расстояние влияет изменяющееся гравитационное поле внизу, и оно постоянно измеряется лазерным дальномером между спутниками.

Одна из первых составленных GRACE гравитационных карт Земли на основе данных за 111 дней в 2003 году. GRACE.

Измерение гравитационного поля Земли также является элементом геодезии. Появление спутниковых гравитационных измерений сильно повлияло на нашу способность определять изменяющееся распределение массы на Земле. GRACE (эксперимент по восстановлению гравитации и климату) привел к беспрецедентным наблюдениям. Гравитационное поле Земли неравномерно, что отражает распределение массы на нашей планете. Орбита спутников-близнецов GRACE нарушается неравномерным гравитационным полем, изменяющим расстояние между спутниками. Это изменение расстояния измеряется с помощью системы микроволновой локации. Этот метод используется в тандеме с GPS, так как каждый из спутников оснащен высокоточным GPS-приемником. Эта мера гравитации Земли может использоваться во многих приложениях, но изменения в массе грунтовых вод и льда были двумя из самых глубоких. Они помогли исследователям понять последствия изменения климата и изменения грунтовых вод с течением времени. Данные GRACE можно использовать для отслеживания распределения воды по поверхности Земли на континентах, объема ледяного покрова, изменения уровня моря, океанских течений и динамики внутренней структуры Земли. Узнайте больше о GRACE на официальном веб-сайте GRACE, на веб-сайте GRACE Follow-on, в брошюре о GRACE простыми словами или на страницах миссии НАСА.

Модули GETSI с данными GRACE:

• Изменения массы льда и уровня моря (блок 3)
• Измерение водных ресурсов с помощью GPS, гравитационных и традиционных методов (блоки 2 и 4)
• Взгляд на гидросферу: отслеживание водных ресурсов
• Понимание нашего меняющегося климата: данные о таянии льда и изменении уровня моря (блок 3)

Альтиметрия: лед и уровень моря

Спутниковая альтиметрия измеряет расстояние между спутником и целью на Земле. Обычно это делается с помощью системы радиолокационной альтиметрии, которая посылает импульс радара на поверхность Земли, а затем измеряет время, необходимое импульсу, чтобы достичь поверхности и вернуться, чтобы оценить расстояние. Конкретные характеристики сигнала, такие как амплитуда и форма волны, дают информацию о типе исследуемой поверхности. Существуют и другие системы альтиметрии, такие как ATLAS (усовершенствованная система топографического лазерного альтиметра), лазерная система альтиметрии на ICESat-2 (запланирована на весну 2017 г.).

Эти методы используются для съемки как уровня моря, так и высоты льда. Эти спутниковые миссии длятся годами, поэтому сбор данных идеально подходит для изучения изменения климата, поскольку можно измерять уровень льда и моря с течением времени. Эти данные можно сравнить с данными, собранными GRACE, чтобы дать полную картину того, как меняются объем льда и уровень моря. Для получения дополнительной информации см. страницу Aviso+, посвященную основам альтиметрии, и страницу ICESat-2, где представлена ​​информация о ледовой спутниковой альтиметрии. Некоторые примеры результатов спутниковой альтиметрии находятся в Исследовательской группе уровня моря NOAA и CU.

Модули GETSI с данными альтиметрии:

• Изменения массы льда и уровня моря (блоки 2 и 3)
• Понимание нашего меняющегося климата: данные о таянии льда и изменении уровня моря (блок 2)

Фотограмметрия структуры из движения (SfM)

Мультфильм о технике SfM, основанной на фотографировании с самых разных направлений и расстояний. Местоположение камеры для каждой фотографии рассчитывается с использованием признаков, распознаваемых на нескольких фотографиях.

Пример модели SfM из зоны сдвига Пофаддер. Синие прямоугольники обозначают вычисленные местоположения камер; модель представляет собой 3D-облако точек с наложением фотографий. Джейми Киркпатрик.

Структура из движения или SfM — это фотограмметрический метод создания трехмерных моделей объекта или топографии из перекрывающихся двухмерных фотографий, сделанных из разных мест и ориентаций, для реконструкции сфотографированной сцены. Область применения SfM широка: от многих подобластей наук о Земле (геоморфология, тектоника, структурная геология, геодезия, горное дело) до археологии, архитектуры и сельского хозяйства. В дополнение к изображениям с ортотрансформацией SfM создает плотный набор данных облака точек, который во многом похож на тот, который создается с помощью бортового или наземного лидара. Преимущества SfM заключаются в его относительной стоимости по сравнению с лидаром, а также в простоте использования. Единственное необходимое оборудование – фотоаппарат. Для обработки данных необходим компьютер и программное обеспечение. Кроме того, воздушная платформа, такая как воздушный шар или дрон, также может быть полезна для приложений топографической картографии. Поскольку SfM опирается на оптические изображения, он не может генерировать топографические продукты «голой земли», которые являются типичными производными лидарных технологий, поэтому SfM обычно лучше всего подходит для областей с ограниченной растительностью. Узнайте больше о Structure-from-Motion от GETSI Introduction to SfM.

Модули GETSI с данными SfM:

• Анализ топографии высокого разрешения с помощью TLS и SfM

Счетчики: скважинные, наклонные, ползучие

Карта сети скважинных тензометров Обсерватории на границе плит на западе Соединенных Штатов. Эта сеть используется для изучения трехмерного поля деформации, возникающего в результате активной деформации поперек Тихоокеанской и Североамериканской плит.

Полевые инженеры Гавайской вулканической обсерватории Геологической службы США опускают наклономер в глубокую скважину на западном склоне Мауна-Лоа, что поможет контролировать вулканическую активность.

Три типа измерителей могут дополнять данные, собранные с использованием геодезических методов, подробно описанных выше: скважинные тензометры, наклономеры и ползунметры.

Скважинные тензометры устанавливаются в скважинах и измеряют очень небольшие изменения размеров скважины на глубине, отражающие непрерывную деформацию земной коры. Это достигается путем измерения изменения диаметра или объема тензометра, установленного в скважине. Обычно тензометры устанавливаются на глубине 200 м в скважине диаметром 15 см. Над тензометром установлен сейсмометр. Также в скважине может быть установлен наклономер. Для получения дополнительной информации см. страницу UNAVCO Strainmeter или страницу инструментов Геологической службы США.

Наклономеры — это очень чувствительные инклинометры, измеряющие отклонение от горизонтали. Они могут быть установлены в скважинах со скважинными тензометрами. Также на поверхности земли может быть установлен наклономер. Наклономеры обычно используются для мониторинга разломов, мониторинга вулканов, мониторинга плотин, оценки потенциальных оползней, а также ориентации и объема гидроразрывов. Дополнительную информацию см. на странице наклономера UNAVCO или на странице инструментов Геологической службы США.

Измерители ползучести используются исключительно для количественной оценки проскальзывания по разлому.