wikipedia.infostar.cz
Úvod :: Vyhledávání :: Novinky :: O nás

Geodesy

Geodesy, také volal geodetics, odvětví věd o zemi, je vědecká disciplína, která se zabývá měřením a reprezentace Země, včetně jeho gravitačního pole, v trojrozměrném čase-měnit prostor. Geodesists také studuje geodynamical jevy takový jako pohyb crustal, přílivy a polární pohyb. Pro toto oni navrhnou globální a národní kontrolní sítě, prostor používání a pozemské techniky zatímco se spoléhá na datums a souřadnicové soustavy.

Nepřehlédněte: Tato stránka obsahuje strojový překlad textu z anglické encyklopedie Wikipedia. Pokud budou některé pasáže špatně srozumitelné, zkuste se podívat i na text v originále, který najdete pod odkazem Geodesy. Překlad byl vytvořen pomocí překladače Eurotran.

Definice

Geodesy (od Řeka γεωδαισία - geodaisia, rozsvícený. “rozdělení Země”) je primárně zaujatý umístěním uvnitř časově rozlišné spádové oblasti. Poněkud zastaralý v dnešní době, geodesy v německém mluvícím světě je rozdělen do “vyšší Geodesy” (“Erdmessung” nebo “höhere Geodäsie”), který je znepokojen měřením Země na celosvětovém měřítku, a “praktická zkouška Geodesy” nebo “snovat Geodesy” (“Ingenieurgeodäsie”), který je znepokojen měřícími specifickými částmi nebo oblastmi Země a který zahrnuje mapování.

Tvar Země je do značné míry výsledek jeho rotace, který způsobí jeho rovníkovou bouli a soutěž geologických procesů takový jako střet talířů a vulcanism, vydržel zemskou spádovou oblastí. Toto platí o pevném povrchu, povrch kapaliny (dynamická mořská povrchová topografie) a zemská atmosféra. Z tohoto důvodu, studie o zemské spádové oblasti je volaný fyzický geodesy někteří.

Historie

Hlavní článek: Historie geodesy

Geoid a ellipsoid odkazu

Geoid je nezbytně postava Země oddělené od jeho topografických rysů. To je idealizovaná rovnováha povrch mořské vody, zlá mořská rovná plocha v nepřítomnosti proudů, vysílat etc kolísání tlaku. a pokračoval dolů obyvatel pevniny se hromadí. Geoid, na rozdíl od ellipsoid, je nepravidelný a příliš komplikovaný sloužit jako výpočetní povrch na kterém vyřešit geometrické úlohy jako umístění bodu. Geometrické oddělení mezi tím a odkaz ellipsoid je nazýván geoidal vlněním. To se mění globálně mezitím ± 110   m.

Ellipsoid odkazu, obvykle volený být stejný klížit (hlasitost) jak geoid, je popsaný jeho polořadovkou-hlavní osa (rovníkový poloměr) a vyrovnávat se f. kvantita f   = (? b) /, kde b je polořadovka-vedlejší osa (polární poloměr), je čistě geometrický. Mechanické ellipticity Země (dynamical zploštění, symbol J2) moci být rozhodl se k vysoké přesnosti pozorováním satelitových orbitálních odchylek. Jeho vztah s geometrickým zploštěním je nepřímý. Vztah závisí na vnitřní hustotní distribuci, nebo, v nejjednodušších termínech, míra centrální koncentrace hmoty.

1980 Geodetic vztažné soustavy (GRS80) předpokládal 6,378,137   m polořadovka-hlavní osa a 1:29 8.257 vyrovnávat se. Tento systém byl přijat u XVII generálního shromáždění mezinárodního svazu Geodesy a geofyziky (IUGG). To je nezbytně východisko pro umístění geodetic globálním navigačním systémem a je tak také v extrémně rozšířeném užívání mimo geodetic společenství.

Četné jiné systémy, které byly používaly různorodými zeměmi pro jejich mapy a grafy jsou postupně vypadnout z použití jak více a více zemí se stěhuje do globálních, geocentrických vztažných soustav používat GRS80 odkazové ellipsoid.

Souřadnicové systémy ve vesmíru

Viz též: Geodetic systém

Umístění důvodů k trojrozměrnému prostoru jsou nejvíce pohodlně popsal tři kartézský nebo kartézské souřadnice, X, Y a Z. Od příchodu umístění satelitu, takové souřadnicové systémy jsou typicky geocentrický: Z osa je zarovnána se Zemí je (konvenční nebo okamžitá) rotační osa.

Prior k satelit geodesy éru, souřadnicové systémy se sdružily s geodetic datum pokoušelo se být geocentrický, ale jejich původy lišily se od geocentre stovkami metrů, kvůli oblastním odchylkám ve směru plumbline (svislý). Tyto oblastní geodetic datums, takový jako ED50 (datum Evropana 1950) nebo NAD83 (severní americké datum 1983) mají ellipsoids spojené s nimi to být oblastní ' nejlépe sedí je k geoids uvnitř jejich oblastí platnosti, minimalizovat odchylky svislý přes tyto oblasti.

To je jen, protože GPS satelity obíhají o geocentre, že tento bod stane se přirozeně původ souřadnicové soustavy definované přes satelit geodetic prostředky, zatímco pozice satelitu ve vesmíru jsou sám vypočítali v takový systém.

Geocentrické souřadnicové systémy používané v geodesy plechovce jsou rozděleny přirozeně do dvou tříd:

  1. Inertial vztažné soustavy, kde osy souřadnic udrží jejich příbuzného orientace k pevné hvězdy, nebo equivalently, k rotačním osám ideálu gyroskopy; X osa směřuje k jarní bod
  2. Co-točit, také ECEF (“země vycentrovala, země fixovala”), kde osy jsou spojené s pevným tělesem Země. X osa leží uvnitř Greenwich observatoř je poledník letadlo.

Transformace osy mezi těmito dvěma systémy je popisována k dobrému přiblížení (zřejmým) hvězdným časem, který vezme v úvahu změny ve Zemi je axiální rotace (délka-- variace dne). Více přesný popis také vezme polární pohyb do účtu, jev silně monitoroval geodesists.

Souřadnicové systémy v letadle

V mapování a mapování, důležitá pole použití geodesy, dva obecné druhy souřadnicových systémů jsou použity v letadle:

  1. Plano-polar, ve kterém důvody k letadlu jsou definovány vzdáleností s od specifikovaného bodu podél paprsku mít specifikovaný směr ? s ohledem na základní čáru nebo osu;
  2. Obdelníkový, body jsou definovány vzdálenostmi ze dvou svislých os nazvaný x a y. To je praxe geodetic — opačný k matematické konvenci — nechat x osový důvod k severu a y osa k východu.

Kartézské souřadnice v letadlové plechovce jsou používány intuitivně s ohledem na něčí aktuální umístění, v takovém případě x osa bude směřovat k místní North. Více formálně, takové osy mohou být získány od prostorových souřadnic používat vynalézavost projekce mapy. To je ne možný mapovat zakřivený povrch Země na plochém mapovém povrchu bez deformace. Kompromis nejvíce často volený — nazvaný conformal projekce — chrání úhly a poměry délky, tak že malé kruhy jsou mapovány jako malé kruhy a malá náměstí jako čtverce.

Příklad takový projekce je UTM (Univerzálie příčný Mercator). Uvnitř letadla mapy, my máme kartézské souřadnice x a y. V tomto případě North směr užitý na odkaz je mapa Na sever, ne místní Na sever. Rozdíl mezi dva je volán sbližování poledníku.

To je snadné dost “překládat” mezi polar a kartézské souřadnice v letadle: nechaný, jak je uvedeno výše, směr a vzdálenost jsou ? a s příslušně, pak my máme

Transformace zpáteční rychlosti je dávána:

Výšky

V geodesy, bodu nebo terénu výšky být “nahoře hladina moře#rquote, nepravidelný, fyzicky definoval povrch. Proto výška by měla ideálně ne být odkazoval se na jako osa. To je více jako fyzická kvantita a ačkoli to může být svůdné k výšce dárku jak svislé ose z, kromě vodorovných os x a y, a ačkoli toto vlastně je dobrá aproximace fyzické reality v malých oblastech, to rychle ztratí platnost pro oblastní uvažování.

Výšky vejdou do následujících variant:

  1. Orthometric výšky
  2. Normální výšky
  3. Geopotential výšky

Každý má jeho výhody a disadvantages. Jak orthometric tak normální výšky jsou výšky v metrech nad hladinou moře, zatímco geopotential čísla jsou míry potenciální energie (jednotka: m?   s? 2) a ne metrický. Orthometric a normální výšky se liší v přesné cestě ve kterém zlá hladina moře je pojmově pokračující pod kontinentálními masami. Povrch odkazu pro výšky orthometric je geoid, equipotential povrch se blížit znamenat hladinu moře.

Žádný z těchto výšek je jakýmkoli způsobem příbuzný geodetic nebo ellipsoidial výškám, který vyjadřovat výšku bodu nad ellipsoid odkazu. Satelit umisťovat přijímače typicky poskytovat ellipsoidal výšky, ledaže oni jsou vybavení zvláštním konverzním softwarem založeným na modelu geoid.

Geodetic data

Protože geodetic bod se sladí (a výšky) být vždy dostán v systému, který byl budoval sebe používat skutečná pozorování, geodesists představí představu o datu geodetic: fyzické pochopení souřadnicové soustavy užité na popsaní poukážou umístění. Realizace je výsledek vybírající si tradiční osy hodnoty pro jednoho nebo více datum poukáže.

V případ výšky datums, to stačí si vybrat jednu prostorovou značku: odkazová nivelační značka, typicky měřidlo přílivu na pobřeží. Tak my máme svislé datums jako šlofík (Normaal Amsterdams Peil), sever americké svislé datum 1988 (NAVD88), Kronstadt datum, Trieste datum, a tak dále.

V případě letadla nebo prostorových osách, my typicky potřebovat několik výškových značek. Oblastní, ellipsoidal datum jako ED50 může být opraveno tím, že předepíše vlnění geoid a odchylku svislý v jednom vztažném bodu, v tomto případě Helmert tyčí se v Potsdam. Nicméně, overdetermined celek vztažných bodů může také být používán.

Měnit osy bodové množiny odkazovat se na jedno datum, tak nutit je se odkazovat na další datum, je nazýván transformací data. V případě svislého datums, toto sestává z jednoduše přidávat konstantní posun ke všem hodnotám výšky. V případě letadla nebo prostorových osách, transformace data vezme formu podoby nebo Helmert transformace, sestávat z rotace a slézat operaci kromě jednoduchého překladu. V letadle, Helmert transformace má čtyři parametry; ve vesmíru, sedm.

Poznámka na terminologii

V souhrnu, souřadnicová soustava jak použitý v matematice a geodesy je, např., v ISO terminologii, odkazoval se na jako souřadnicová soustava. Mezinárodní geodetic organizace jako IERS (mezinárodní zemská rotace a služba vztažných soustav) mluví o vztažné soustavě.

Když tyto osy jsou realizovány tím, že si vybere vztažné body a připraví geodetic pro datum, ISO používá terminologii koordinovat vztažnou soustavu, zatímco IERS mluví o vztažné soustavě. Transformace data znovu je odkázána k ISO jako transformace osy. (ISO 19111: Spatial odkazovat se na osami).

Umístění bodu

Umístění bodu je určení os bodu na souši, na moři, nebo ve vesmíru s ohledem na souřadnicovou soustavu. Pozice bodu je řešena počítáním od měření spojovat známé pozice pozemský nebo mimozemské body s neznámou pozemskou pozicí. Toto může zahrnovat transformace mezitím nebo mezi astronomické a pozemské souřadnicové soustavy.

Známé body užité na umístění bodu mohou být triangulační body sítě vyššího řádu nebo GPS satelity.

Tradičně, hierarchie sítí byla postavená dovolit umístění bodu uvnitř země. Nejvyšší v hierarchii byl sítě vyměřování. Tito byli densified do sítí přejde (polygony), do kterého místního mapování měření mapování, obvykle s měřícím pásmem, roh prism a známý červené a bílé tyče, být svázán.

V dnešní době všichni ale měření speciality (např., pod zemí nebo vysoce měření přesného strojírenství) být vykonáván s GPS. Sítě vyššího řádu jsou změřeny se statickou elektřinou GPS, používat rozdílné měření určovat vektory mezi pozemskými body. Tyto vektory jsou pak nastaveny v tradiční síťové módě. Globální polyhedron permanentně provozních GPS stanic pod dobrými znameními IERS je používán vymezit jeden globální, geocentrická vztažná soustava který slouží jako “nulová objednávka” globální odkaz na kterého národní měření jsou připojena.

Pro mapování mappings, často Real měří Kinematic GPS je zaměstnán, tying v neznáme ukazuje se známými pozemskými body blízko v reálném čase.

Jeden účel umístění bodu je obstarání známých bodů pro měření mapování, také známý jako (vodorovná a vertikální) kontrola. V každé zemi, tisíce takových známých bodů existují a jsou normálně dokumentované národním mapováním agentury. Inspektoři zapojení do nemovitosti a pojištění budou používat tyto svázat jejich místní měření k.

Geodetic problémy

V geometrickém geodesy, dva standardní problémy existují:

Nejprve geodetic problém

Podpořit (inverzní) geodetic problém

V případě planimetrie (platné pro malé plochy na zemském povrchu) řešení obou problémů sesadí na jednoduchou trigonometrii. Na kouli, řešení je významně komplexnější, např., v nepřímém problému azimuths budou lišit se mezi dvěma koncovými body spojujícího velkého kruhu, oblouk, tj. geodesic.

Na ellipsoid revoluce, řešení v uzavřeném tvaru neexistují, tak rychle konvergující sériové expanze tradičně byly použité, takový jako Vincenty rovnice.

V obecném případě, řešení je voláno geodesic pro povrch zvažoval. To může být nonexistent nebo non-jedinečný. Diferenciální rovnice pro geodesic mohou být řešeny číselně.

Geodetic pozorovací pojetí

Tady my definujeme některá základní pozorovací pojetí, jako úhly a osy, definovaný v geodesy (a astronomie také), většinou od hlediska místního pozorovatele.

  • plumbline nebo svislý je směr místní gravitace nebo linky, která vyplývá tím, že následuje to. To je nepatrně zakřivené.
  • zenith je bod na nebeská sféra kde směr vektoru gravitace v bodě, prodloužený nahoru, protíná to. Správnější je volat to < směr > spíše než bod.
  • nadir je opak bod (nebo poněkud, směr), kde směr gravitace se prodlužoval klesající protíná (neviditelnou) nebeskou sféru.
  • Nebeský obzor je letadlo kolmé ke gravitaci bodu vektor.
  • Azimut je směrový úhel uvnitř letadla obzoru, typicky spočtený clockwise od severu (v geodesy a astronomii) nebo jihu (ve Francii).
  • Místní topocentric osy jsou azimut (směrový úhel uvnitř letadla obzoru) a výška se natočí (nebo zenith úhel) a vzdálenost.
  • Sever nebeský pól je rozšíření Země (precessing a nutating) okamžitá spinová osa rozšířila Northward protínat nebeskou sféru. (podobně pro jižní nebeský pól.)
  • Světový rovník je křižovatka (okamžité) země rovníkové letadlo s nebeskou sférou.
  • letadlo poledníku je nějaké letadlo kolmé ke světovému rovníku a obsahování nebeské póly.
  • Místní poledník letadlo obsahuje směr k zenith a směr k nebeskému pólu.

Geodetic měření

Úroveň je užitá na rozdíly určení výšky a výškové vztažné soustavy, obyčejně se odkazoval na zlou hladinu moře. Tradiční vodováha produkuje tyto prakticky nejužitečnější výšky nad hladinou moře přímo; více úsporné použití GPS nástrojů na rozhodnutí výšky vyžaduje přesnou znalost postavy geoid, zatímco GPS jen dává výšky nad GRS80 odkazem ellipsoid. Jako geoid znalosti se hromadí, jeden může očekávat použití GPS heighting se rozšířit.

Theodolite je zvyklý na míru vodorovné a vertikální úhly k cíl poukáže. Tyto úhly jsou odkazoval se na místní svislý. Tacheometer dodatečně určuje, elektronicky nebo electro-optically, vzdálenost do cíle, a je velmi automatizovaný k dokonce robotic v jeho operacích. Metoda volné staniční pozice je široce použitá.

Pro místní podrobná měření, tacheometers jsou obyčejně zaměstnané ačkoli staromódní obdelníková technika používat úhel prism a ocelový pás je ještě levná alternativa. Real-time kinematic (RTK) GPS techniky jsou používány také. Data shromáždila být značkoval a nahrával digitálně pro vstup do Geographic informačního systému (GIS) databáze.

Geodetic GPS přijímače produkují přímo prostorové souřadnice v geocentrické ose formují. Takový rám je, např., WGS84, nebo rámce, které jsou pravidelně produkovaly a publikovaly mezinárodní zemskou rotací a vztažné soustavy opraví (IERS).

GPS přijímače mají téměř úplně nahrazené pozemské nástroje na velkoplošný základ propojí průzkumy. Pro planetu-široké geodetic průzkumy, předtím nemožný, my můžeme ještě zmínit se o Satellite laseru dosahovat (SLR) a měsíční laser dosahovat (LLR) a velmi dlouhá základní čára Interferometry (VLBI) techniky. Všechny tyto techniky také podávají na Zemi monitoru nepravidlenosti rotace stejně jako talířové tektonické pohyby.

Gravitace je uměřené používání gravimeters. V podstatě, tam jsou dva druhy gravimeters. Absolutní gravimeters, který nyní může také být používán na poli, být umístěný přímo na měření zrychlení volného pádu (například, odražení prism v elektronce). Oni jsou používáni pro zakládat svislou geospatial kontrolu. Většina obyčejných poměrných gravimeters je jaro umístěný. Oni jsou používáni v gravimetrických mapováních přes rozlehlé oblasti pro zakládat postavu geoid přes tyto oblasti. Nejpřesnější poměrné gravimeters jsou supravodivé gravimeters a tito jsou citliví na jednoho thousandth jeden billionth Země gravitace povrchu. Dvacet-některé supravodivé gravimeters jsou používány celosvětově pro studovat přílivy Země, rotaci, vnitřek a oceán a atmosferické nakládání, také jak pro ověřovat Newtonian konstantu gravitace.

Jednotky a míry na ellipsoid

Geografická šíře a délka jsou řeknuti v míře jednotek, minutě oblouku a úhlové vteřině. Oni jsou úhly, ne metrické míry, a popisovat směr místní normální k ellipsoid odkazu revoluce. Toto je přibližně stejné jako směr plumbline, tj., místní gravitace, který je také normální k povrchu geoid. Z tohoto důvodu, astronomické poziční rozhodnutí - měřit směr plumbline astronomickými prostředky - práce docela dobře poskytovaly ellipsoidal model postavy Země je používán.

Jedna geografická míle, definovaná jak jedna minuta oblouku na rovníku, se rovná 1,855. 32571922 m. jedna námořní míle je jedna minuta astronomické šířky. Okruh zakřivení ellipsoid se mění se šíří, být nejdelší u tyče a nejnedostatečnější u rovníku jak je námořní míle.

Metr byl původně definovaný jak 40-miliontá část délky poledníku (cíl wasn't docela sáhl ve skutečné realizaci, tak to je pryč 0.02% v definicích proudu). Toto znamená, že jeden kilometr je hrubě se rovnat k (1/40, 000) * 360 * 60 meridiánových minut oblouku, který se rovná 0.54 námořní míle, ačkoli toto není přesné, protože dvě jednotky jsou definovány na různých základech (mezinárodní námořní míle jsou definovány jak přesně 1,852 m, odpovídající zaoblování 1000/0. 54 m ke čtyřem číslicím).

Světská změna

V geodesy, temporální změnové plechovce být studován paletou technik. Body na zemském povrchu mění jejich umístění kvůli paletě mechanismů:

  • Kontinentální talířový pohyb, talíř tectonics
  • Epizodický pohyb z tektonickém původu, esp. blízko u zlomových linií
  • Periodické efekty kvůli slapům
  • Postglacial zemní pozvednutí kvůli isostatic upravení
  • Různé anthropogenic činnosti náležitý k, pro příklad, ropu nebo odvodňování nebo stavba jezera.

Věda studujících deformací a pohybů Země je kůra a pevná Země jako celek je volal geodynamics. Často, studie o Zemi je nepravidelná rotace je také zahrnuta v jeho definici.

Techniky pro studování geodynamic jevů na celosvětovém měřítku obsahují:

Slavné geodesists

Matematický Geodesists dříve 1900

20. století

Mezinárodní organizace

Vládní orgány

Poznámka: Tento seznam je ještě velmi neúplný.

Viz též

Odkazy

  • B. Hofmann-Wellenhof a H. Moritz, fyzický Geodesy, Springer-Verlag Wien, 2005. (tento text je aktualizované vydání 1967 klasiky W.A. Heiskanen a H. Moritz).
  • Vaníček P. a E.J. Krakiwsky, Geodesy: pojetí, pp.714, Elsevier, 1986.
  • Thomas H. Meyer, Daniel R. Roman, a David B. Zilkoski. “co dělá výška opravdu zlý?” (toto je série čtyř článků publikovala v Mapování a vysadit informatiku, SaLIS.)

Externí odkazy

Úvod :: Vyhledávání :: Novinky :: O nás
Tento text je zveřejněn za podmínek GNU/FDL licence.