Podstawowe wiadomości z geodezji

1. Podstawowe wiadomości z geodezji Wykład 1

2. GEODEZJA jest jedną z najstarszych dziedzin nauki i techniki. • Etymologia tego słowa wywodzi się z języka greckiego i oznacza podział Ziemi: geo – ziemia, daiso – będę dzielił. • Terminem tym określano zarówno: • prace użytkowe związane z pomiarem i podziałem posiadłości ziemskich, • badania prowadzone w celu poznania otaczającego świata.

3. GEODEZJAzajmuje się zagadnieniami związanymi z wyznaczaniem kształtu i rozmiarów globu ziemskiego jako całości, a także odpowiednio małych jego części, dla celów: • gospodarczych, • naukowych, • politycznych, • kulturalnych, • wojskowych i innych oraz określeniem wzajemnego położenia punktów na jej powierzchni.

4. PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezję poddaje się klasyfikacji w zależności od: • stosowanej powierzchni odniesienia (geodezja wyższa, niższa), • rodzaju prac geodezyjnych (pomiary sytuacyjne, wysokościowe, sytuacyjno - wysokościowe),

5. PODZIAŁ GEODEZJI: • celu, jakiemu dane prace geodezyjne mają służyć (pomiary osnów, pomiary topograficzne, inwentaryzacyjne, komunikacyjne, leśne), • metody stosowanej w pomiarach geodezyjnych (pomiary poligonowe, niwelacyjne, tachimetryczne), • instrumentów użytych w pomiarach (optyczny pomiar odległości, pomiary niwelacyjne)

6. PODZIAŁ GEODEZJI: • Geodezja jako dyscyplina naukowa, a także jako dziedzina działalności inżynierskiej oraz ze względu na zasięg prac dzieli się na: • geodezję wyższą, • geodezję niższą (ogólną, gospodarczą lub miernictwem).

7. PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezja wyższa zajmuje się: • badaniem kształtu i rozmiarami Ziemi jako planety lub jej znacznymi obszarami z uwzględnieniem krzywizny powierzchni odniesienia, • tworzeniem podstaw opracowania wyników pomiarów na dużych obszarach, • zakładaniem podstawowych osnów pomiarowych.

8. PODZIAŁ GEODEZJI: Geodezja niższa zajmuje się pomiarami małych obszarów, które mogą być uznane za płaskie. Będą to pomiary: • związane z zakładaniem osnów pomiarowych na małych obszarach; • wyznaczające wzajemne usytuowanie szczegółów terenowych; • określenie ich kształtu i rozmiarów; • ocenę dokładności wielkości mierzonych w terenie.

9. Na jakim obszarze można uważać, że Ziemia jest płaska??? • Na podstawie analizy wielkości zniekształceń długości i wysokościdla różnych wartości promienia poszukiwanego obszaru wpływ zakrzywienia Ziemi można pominąć dla powierzchni o promieniu ~ 15 km, czyli powierzchnię o wielkości ~ 700 km2można przyjąć za płaszczyznę.

10. PODZIAŁ GEODEZJI: Ogólnie geodezję dzielimy na: • geodezję wyższą, • geodezję gospodarczą (zwaną również techniczną lub miernictwem), • topografię, • rachunek wyrównawczy, • fotogrametrię, • kartografię, • geodezję satelitarną, • grawimetrię,

11. PODZIAŁ GEODEZJI: • GEODEZJA WYŻSZA zajmuje się triangulacją podstawową i niwelacją precyzyjną kraju lub kontynentu oraz wszelkimi obliczeniami geodezyjnymi, w których jako powierzchnię odniesienia przyjmuje się kulę lub spłaszczoną elipsoidę obrotową.

12. PODZIAŁ GEODEZJI: • GEODEZJA GOSPODARCZA (miernictwo) zajmuje się pomiarami mniejszych obszarów, które można uważać za płaskie, oraz sporządzaniem map w dużych skalach dla różnych dziedzin gospodarki narodowej.

13. PODZIAŁ GEODEZJI: • TOPOGRAFIA zajmuje się pomiarami terenu ze szczególnym uwzględnieniem jego rzeźby oraz sporządzaniem map w skalach średnich, przeważnie dla celów wojskowych. • RACHUNEK WYRÓWNAWCZY zajmuje się matematycznym ujęciem wyników pomiarów, z wyrównaniem nieuniknionych błędów pomiarowych i oceną dokładności wyników prac geodezyjnych.

14. PODZIAŁ GEODEZJI: • FOTOGRAMETRIAzajmuje się opracowaniem planów i map na podstawie zdjęć fotograficznych (naziemnych i lotniczych). Ważnym działem fotogrametrii jest fotointerpretacja zdjęć fotograficznych wykonywanych różnego rodzaju techniką oraz zdjęć satelitarnych.

15. PODZIAŁ GEODEZJI: • KARTOGRAFIA zajmuje się zagadnieniami związanymi z odwzorowaniem powierzchni Ziemi na płaszczyznę, opracowaniem map oraz ich reprodukcją. • GEODEZJA SATELITARNA zajmuje się badaniem torów sztucznych satelitów Ziemi. Badania te są pomocne w określaniu kształtu bryły ziemskiej.

16. PODZIAŁ GEODEZJI: • GRAWIMETRIA zajmuje się zagadnieniami wyznaczania kształtu bryły ziemskiej z pomiarów przyspieszenia siły ciężkości na jej powierzchni. Poszczególne działy geodezji zazębiają się i uzupełniają, tworząc jedną gałąź nauk o Ziemi.

17. ZADANIA GEODEZJI: • uzyskiwanie, przetwarzanie i rozpowszechnianie informacji o Ziemi jako planecie i środowisku geograficznym, • przekształcanie struktur przestrzennych (np. użytkowania gruntów) z myślą o racjonalnej gospodarce przestrzennej,

18. ZADANIA GEODEZJI: • pozyskiwanie, przetwarzanie i dystrybucja potrzebnych informacji dla racjonalnej eksploatacji budowli, środków transportu, a także wielu skomplikowanych konstrukcji i urządzeń technicznych w aspekcie bezpieczeństwa i ochrony środowiska.

19. ZADANIA GEODEZJI: • Naukowym zadaniem geodezji jest określenie kształtu i rozmiaru globu ziemskiego, zaś do zadań praktycznych należy ustalenie miarowych zależności (liniowych, kątowych i liniowo – kątowych) między punktami znajdującymi się na powierzchni ziemi.

20. ZADANIA GEODEZJI: • Geodezja niższa zajmuje się pomiarami ziemi. Pomiary terenów mają między innymi na celu określenie: • powierzchni pól, • ich ukształtowania, • wyznaczenie granic własności działek itp.

21. Rodzaje pomiarów w geodezji: • sytuacyjne (poziome) służące do przedstawienia wzajemnego układu na mapie szczegółów terenowych, • wysokościowe (pionowe) służące do przedstawienia na mapie ukształtowania (rzeźby) terenu, • sytuacyjno – wysokościowe, będące połączeniem pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych, na podstawie których wykonywane mapy przedstawiają zarówno sytuację jak i ukształtowanie terenu.

22. W geodezji i w innych działach gospodarki narodowej, powstał rynek zapotrzebowania na prace geodezyjne i kartograficzne. Oferta dotyczy m. in. sprawnego wykonania pomiarów, stosownego opracowania wyników w zakresie modernizacji geodezyjnych osnów podstawowych, szczegółowych i realizacyjnych.

23. W realizacji kompleksowych prac w zakresie pozyskiwania, przetwarzania, gromadzenia, czy udostępniania informacji o terenie obecnie stosowane są: tachimetryelektroniczne typu total-station, techniki termalne, oraz inne nowoczesne instrumenty geodezyjnepołączone z komputerem.

24. Połączenie instrumentów geodezyjnych z komputerem pozwala na: automatyczną rejestrację danych, opracowanie danych, wydrukdanych w postaci numerycznej bądź graficznej mapy lub stosownych wykresów stanowiących geometryczną interpretację wyników pomiarów.

25. Ważnym użytkownikiem map i geodezyjnych opracowań specjalnych (klasycznych i fotogrametrycznych) jest między innymi budownictwo, czy inżynieria środowiska.

26. HISTORIA GEODEZJI • Najstarszą mapę znaleziono w wykopaliskach miasta Ga –Sur w Mezopotamii, a jej powstanie szacuje się na 2400 – 2200 lat p.n.e. • W starożytnym Egipcie powstał podręcznik, który określał zasady miernictwa, a w starożytnych Chinach istniała instytucja zajmująca się pomiarami i sporządzaniem map.

27. HISTORIA GEODEZJI • W Babilonie i Asyrii na tabliczkach glinianych były sporządzane mapy. Pierwszy podręcznik praktycznej geodezji pt „ Dioptryka” został napisany przez Herona w III wieku p.n.e. (285 – 222 p.n.e.). • W II wieku p.n.e. Hipparch podaje definicje współrzędnych geograficznych.

28. HISTORIA GEODEZJI • W latach 87 -150 n.e. Ptolemeusz wydaje książkę pt. „Geografia” i mapę zawierające spis około 8000 nazw geograficznych i 400 punktów o wyznaczonej szerokości astronomicznej.

29. HISTORIA GEODEZJI • W XVI wieku zostały wykonane pierwsze pomiary południka w Europie z dokładnością 0,1 % przez francuskiego uczonego J. Fernela.

30. HISTORIA GEODEZJI Znaczący wpływ na rozwój geodezji miały takie wynalazki techniczne jak: • noniuszw 1550 roku wynaleziony przez portugalskiego matematyka – Nuneza, • stolik mierniczyw 1537–1616 skonstruowany przez Praetoriusa • luneta w 1611 roku wynaleziona przez Keplera, • libellaw 1660 roku skonstruowana przez Thévenota,

31. HISTORIA GEODEZJI • W latach 1615–1617 w celu pomiaru południka uczony holenderski W. Snellius stworzył metodę triangulacji (ogromny wpływ na dalszy rozwój geodezji), • W 1647 roku B. Pascal zastosował barometr do pomiaru wysokości gór, • W 1673 roku Huygens ustalił związek matematyczny pomiędzy okresem wahań wahadła, a jego długością,

32. HISTORIA GEODEZJI • W latach 1792–1798 został wykonany pomiar południka paryskiego (Méchain i Delambre), • W 1794 roku Gauss stworzył teorię najmniejszych kwadratów jako podstawę nowoczesnego rachunku wyrównawczego.

33. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • Za pierwszych „geodetów” w Polsce uważa się żerdników królewskich (XII-XIII w.) zajmujących się pomiarami gruntów oraz wytyczaniem powierzchni miast. Ich nazwa pochodzi stąd, że używali takich prostych narzędzi jak kije, czy żerdzie.

34. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • W 1450 roku powstaje pierwsza książka na temat geodezji (zachowana w dwóch egzemplarzach) napisana przez profesora Akademii Krakowskiej Marcina z Żurawicy. • W 1526 roku została wydana w Krakowie pierwsza mapa Polski opracowana przez Wapowskiego (przyjaciela Kopernika).

35. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • W 1566roku została wydana w Krakowie książka Stanisława Grzepskiego Geometryja, to jest miernicka nauka (pierwsze dzieło z zakresu geodezji napisane po polsku) • W 1573 roku pojawiły się pierwsze wzmianki o sposobach niwelacji i instrumencie niwelacyjnym w książce wydanej w Krakowie, napisanej przez Strumieńskiego. • W XVII wieku na Akademii Krakowskiej utworzono katedrę geodezji. Jej absolwenci nosili tytuł geometry królewskiego.

36. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • Po rozbiorach Polski ówcześni geodeci wcielani byli do urzędów 3 zaborczych państw, które prowadziły pomiar ziemi na własne potrzeby według różnych reguł. • Spowodowało to, już po odzyskaniu niepodległości w 1918 roku, niespójność systemu pomiarów, jednostek miar, map oraz systemu hipotecznego.

37. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • W okresie międzywojennym dokonano regulacjiprzepisówpomiarowych, na potrzeby ewidencji dróg i budynków, na szeroką skalę zastosowano zdjęcia lotnicze, scalono 5,5 mln ha gruntów. • Po wojnie utworzono centralny urząd koordynujący pracę geodetów. W 1945 roku powołano Główny Urząd Pomiarów Kraju.

38. HISTORIA GEODEZJI W POLSCE • Obecnie sprawami geodezji zajmuje się Główny Urząd Geodezji i Kartografii mający swoją siedzibę w Warszawie przy ul. Wspólnej 2 i nadający uprawnienia do wykonywania zawodu geodety po zdaniu egzaminu przed powołaną przez ten organ komisją.

39. Układy współrzędnych stosowane w geodezji 1. w przestrzeni E3: ortogonalny {XYZ}, sferyczny {,}, astronomiczny, geograficzny {,}, horyzontalny {,d,z}; 2. na płaszczyźnie: ortogonalny {XY}, biegunowy{,d} Definicja układu musi uwzględnić: -         położenie początku układu; -         orientację osi.

40. Układy współrzędnych w geodezjigeograficzny  - szerokość geograficzna, - długość geograficzna

41. Układ horyzontalny A – azymut, h – kąt pionowy (wysokość)

42. Układ współrzędnych geodezyjnych na elipsoidzie B – szerokość geodezyjna, L – długość geodezyjna

43. Układy ortogonalneGlobalny geocentryczny, topocentryczny lokalny

44. Kartezjański płaski układ współrzędnych • Dwuwymiarowy kartezjański układ współrzędnych jest zdefiniowany poprzez dwie prostopadłe do siebie osie x, y powiązanymi z kierunkami geograficznymi: na północ (N) , na wschód (E). • Kąty są liczone zgodnie z ruchem wskazówek zegara

45. System odniesienia Geodezja zajmuje się wyznaczaniem pozycji punktów leżących na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu; • W tym celu konieczny jest, dobrze zdefiniowany ziemski: - system odniesienia; - układ odniesienia; - układ współrzędnych; • System odniesienia stanowi zbiór zaleceń i ustaleń wraz z opisem modeli niezbędnych do zdefiniowania początku skali i orientacji osi oraz ich zmienności w czasie;

46. UKŁAD ODNIESIENIA Układ odniesienia stanowi praktyczną realizację systemu odniesienia: • Na układ odniesienia składają się wyznaczone z obserwacji wartości parametrów opisujących początek układu, skalę i orientację osi oraz ich zmienność w czasie.

47. Układ współrzędnych Układ współrzędnych nie zawiera informacji o jego orientacji względem bryły ziemskiej; • Układy współrzędnych oraz parametry opisujące ich orientacje względem bryły ziemskiej zwane są geodezyjnymi systemami odniesienia.

48. DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ