Основная уровенная поверхность. Геоид. Эллипсоид.

Как отмечалось выше, геодезические измерения связаны с направлением отвесной линии в тех точках, в которых они выполнялись. Значит, в каждой такой точке результаты измерений могут быть отнесены именно к той уровенной поверхности, которая проходит через данную точку. Но в таком случае результаты измерений на пунктах какой-либо геодезической сети окажутся отнесенными к различным уровенным поверхностям и замкнутых фигур в сети не образуется. В связи с этим возникает необходимость приведения результатов всех геодезических измерений прежде всего к некоторой данной или принятой в качестве общей исходной уровенной поверхности. В качестве основной уровенной поверхности Земли принята поверхность вод морей и океанов в их невозмущенном (спокойном) состоянии, мысленно продолженная под материками таким образом, что в любой её точке она нормальна (перпендикулярна) отвесной линии в этой точке. Тело, ограниченное основной уровенной поверхностью, называют геоидом. Вследствие неравномерного распределения масс внутри Земли поверхность геоида является весьма сложной и не выражается ни одной из рассматриваемых в математике поверхностей. Поэтому возникла необходимость замены поверхности геоида вспомогательной, возможно ближе подходящей к ней поверхностью.

В первом приближении уровенную поверхность Земли можно заменить поверхностью сферы определенного радиуса. Но, наиболее близкой к геоиду является фигура, образованная вращением эллипса pe'p'e (рис. 8)

вокруг малой оси pp' называемой полярной осью. Эта фигура называется эллипсоидом.

- 7 -

В связи с этим возникает необходимость в определении размеров земного эллипсоида, т.е. в определении его параметров: большой полуоси a, малой полуоси b, сжатия и данных, определяющих положение эллипсоида относительно геоида. Эллипсоид, наиболее близко подходящий к фигуре геоида в целом, называется общим земным эллипсоидом.

Рис. 8. Общий земной эллипсоид

Эллипсоид, c определенными параметрами, ориентированный в теле Земли и принятый для производства всех картографо-геодезических работ в данной стране, называется референц - эллипсоидом. В России и странах СНГ для производства картографических и геодезических работ принят эллипсоид, определение размеров которого и ориентирование в теле Земли выполнены под руководством Феодосия Николаевича Красовского. Эллипсоид Красовского имеет следующие размеры:

В настоящее время за фигуру Земли принимается тело, ограниченное физической поверхностью Земли т.е.: на cуше - поверхностью ее твердой оболочки, а на территории океанов и морей - их невозмущенной поверхностью. Изучение фигуры физической поверхности Земли осуществляется путем определения положения точек местности в избранной системе координат на поверхности фигуры относимости, т.е. на поверхности референц-эллипсоида Красовского.

- 8 -

Отметим, что при решении многих задач геодезии за фигуру Земли с достаточной для практических целей точностью принимается шар, равновеликий по объёму эллипсоиду Красовского, с радиусом R = 6371,11 км. Для сравнительно небольших участков земной поверхности в качестве поверхности относимости можно принять горизонтальную плоскость.

Горизонтальной называют плоскость, которая нормальна (перпендикулярна) отвесной линии в данной точке поверхности Земли.