Геодезия

Системы координат в космосе

Положения точек в трехмерном пространстве наиболее удобно описываются три декартовыми или прямоугольными координатами, X , Y и Z . С появлением спутникового позиционирования такие системы координат обычно являются геоцентрическими : ось Z совмещена с осью вращения Земли (обычной или мгновенной).

До эры спутниковой геодезии системы координат, связанные с геодезическими данными, пытались быть геоцентрическими , но их начало отличалось от геоцентра на сотни метров из-за региональных отклонений в направлении отвеса (вертикального). Эти региональные геодезические данные, такие как ED 50 (European Datum 1950) или (North American Datum 1927), имеют связанные с ними эллипсоиды, которые регионально «лучше всего подходят» геоидам в пределах их областей действия, сводя к минимуму отклонения по вертикали. над этими областями.

Только потому, что спутники GPS вращаются вокруг геоцентра, эта точка естественным образом становится источником системы координат, определяемой средствами спутниковой геодезии, поскольку положения спутников в космосе сами вычисляются в такой системе.

Геоцентрические системы координат, используемые в геодезии, естественным образом можно разделить на два класса:

1. Инерциальные системы отсчета, в которых оси координат сохраняют свою ориентацию относительно неподвижных звезд или, что эквивалентно, осей вращения идеальных гироскопов ; X ось указывает на весеннее равноденствие
2. Совместное вращение, также ECEF («Земля по центру, Земля неподвижна»), где оси прикреплены к твердому телу Земли. X ось лежит в Гринвич обсерватории меридиональной плоскости.

Преобразование координат между этими двумя системами описывается с хорошей аппроксимацией (кажущимся) звездным временем , которое учитывает вариации осевого вращения Земли ( вариации длины дня ). Более точное описание также учитывает полярное движение — явление, за которым внимательно следят геодезисты.

Системы координат на плоскости

Мюнхен архив с литографических пластин карты Баварии

При съемке и картографии , важных областях применения геодезии, на плоскости используются два основных типа систем координат:

1. Плоско-полярный, в котором точки на плоскости определяются расстоянием s от заданной точки вдоль луча, имеющего заданное направление α относительно базовой линии или оси;
2. Прямоугольные точки определяются расстояниями от двух перпендикулярных осей, называемых x и y . Геодезическая практика — вопреки математическому соглашению — допускать, чтобы ось x указывала на север, а ось y — на восток.

Прямоугольные координаты на плоскости можно использовать интуитивно относительно текущего местоположения, и в этом случае ось x будет указывать на местный север. Более формально, такие координаты могут быть получены из трехмерных координат с помощью уловки картографической проекции . Невозможно отобразить искривленную поверхность Земли на плоской поверхности карты без деформации. Наиболее часто выбираемый компромисс — называемый конформной проекцией — сохраняет углы и отношения длины, так что маленькие круги отображаются как маленькие кружки, а маленькие квадраты как квадраты.

Примером такой проекции является UTM ( Универсальная поперечная проекция Меркатора ). В плоскости карты у нас есть прямоугольные координаты x и y . В этом случае северное направление, используемое для справки, — это север карты , а не местный север. Разница между ними называется .

Достаточно легко «перевести» между полярными и прямоугольными координатами на плоскости: пусть, как указано выше, направление и расстояние равны α и s соответственно, тогда мы имеем

Икс знак равно s потому что ⁡ α y знак равно s грех ⁡ α {\ Displaystyle {\ begin {выровнено} x & = s \ cos \ alpha \\ y & = s \ sin \ alpha \ end {выровнено}}}

Обратное преобразование дается:

s знак равно Икс 2 + y 2 α знак равно арктан ⁡ y Икс . {\ displaystyle {\ begin {align} s & = {\ sqrt {x ^ {2} + y ^ {2}}} \\\ alpha & = \ arctan {\ frac {y} {x}}. \ end { выровнено}}}

Описание профессии

Чтобы точно определить, кто такой геодезист, нужно сразу принять существующие в науке и, соответственно, в профессии направления теоретических исследований и практической деятельности.

• По принципу прикладного фактора можно выделить теоретическую («высшую») практическую («низшую») геодезию. К первой чаще всего относят астрономическую и математическую, физическую науку с гравиметрией и спутниковую с землеустройством. Ко второй – маркшейдерское дело, ряд картографических разделов и прикладных направлений.
• По пространственному принципу, кроме общей высшей геодезии, выделяется еще частная – морская, картографическая (с описанием поверхности в общих глобальных масштабах), топографическая (с локальными масштабами описания) и маркшейдерское дело (с измерениями, приводящимися в недрах земли).
• По масштабу проведения измерений работы делятся на мероприятия 1-го уровня с плановой съемкой по местным опорным пунктам, 2-го – со съемками масштаба территории страны, 3-го уровня – с измерениями глобального (планетарного) характера.

Для описания компетенций геодезиста удобно разделение на теоретиков-исследователей и практиков. Первые занимаются научной деятельностью, определяя фигурные и размерные параметры планеты, изучая ее гравитационное поле, глобальные перемещения земной коры, приводя систему координат к единому стандарту. Вторые – решают прикладные задачи в рамках определенной специализации. Среди наиболее распространенных, следующие:

• Инженер-геодезист. Проводит инженерно-геодезические изыскания, создает ГРО (разбивочную основу), осуществляет нивелирование, готовит планы и профили, а также выполняет другую работу, связанную с проектированием. Чаще всего занят в строительстве, где проводит разбивку, исполнительные съемки, вертикальную территориальную планировку, контроль монтажа. При эксплуатации различных сооружений (в том числе, памятников архитектуры) наблюдает за возможными деформациями (по высоте, по горизонтали, а также за створными изменениями). Вне строительства может привлекаться к геологическим, археологическим, гидрологическим работам.
• Кадастровый инженер. Занимается землеустройством, постановкой собственности на госучет, вопросами межевания участков и установления земельных границ (в том числе в спорных случаях), созданием межевых планов, подготовкой документации.
• Топограф. Составляет топографические планы и карты, используя различные методики, отвечает за содержание и точность классификации. На практике деятельность этого специалиста аналогична работе геодезиста в части создания топографической съемки местности, то есть в таких предпроектных мероприятиях, как создание геоподосновы, составление горизонтальных планов с их актуализацией.

Существует также профессиональная градация по уровню квалификации: после базовой подготовки (проходящей в ссузах) выпускаются техники-геодезисты, а после обучения в высших учебных заведениях – инженеры. Для занятия научной деятельностью необходимо будет закончить аспирантуру.

Формат занятости допускает разные варианты. Одни специалисты работают по классической схеме с 5 рабочими днями, отпусками и доплатами за переработку (в основном на госпредприятиях). Другие – выбирают вахтовых метод, отправляясь в командировки по стране. Третьи – заняты на договорной основе, выходя на объект по мере поступления заказов.

Предмет геодезии. Понятие о форме и размерах Земли

_______Предметом геодезии является планета Земля. Общая площадь Земли – 510 млн. км2; 71% поверхности Земли – это моря и океаны, 29% – суша. При определении положения точек земной поверхности обычно относят их к общей фигуре Земли, которую называют геоидом.

_______Геоид – это геометрическое тело, ограниченное уровенной поверхностью.

_______Уровенная поверхность – поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах, которые находятся в спокойном состоянии, продолженная под материками.

_______Уровенная поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к отвесной линии, проведенной через эту точку.

_______Фигура геоида в геометрическом отношении является весьма сложной, однако она очень близка к эллипсоиду вращения. Такой эллипсоид получается в результате вращения вокруг малой полуоси эллипса РQP₁Q₁ (рис. 1).

_______Эти величины определяют форму и размеры Земли. В 1946 году были приняты размеры земного эллипсоида, вычисленные группой российских ученых под руководством профессора Ф.Н. Красовского. Эти размеры: а = 6378245 м и b = 6356863 м.

Как сэкономить на проведении геодезических работ — 3 простых совета

Не смотря на то, что геодезические изыскания требуют специальных знаний и инструментов, за эти работы вполне реально заплатить меньше, чем запрашивают профессионалы.

Придется освежить некоторые аспекты знания о земле и освоить в работе незнакомые инструменты. Но зато самому заложить основу будущего строения будет весьма заманчиво и почетно.

Зато потом с гордостью можно будет сказать, что фундамент под строение заложили именно вы!

Совет 1. Проводите геодезические работы самостоятельно

Элементарные процедуры при размеченном под строительство участке земли сделать совсем не сложно.

Самостоятельно можно определить:

• глубину залегания песчаного слоя;
• величину плодородного слоя;
• состав грунта;
• глубину залегания водоносных слоев.

Выкопайте пару шурфов (простых ям) с прямыми стенками. Или используйте ручной или электрический земляной бур. Слои земли будут наглядно видны и измерить их легко обычной рулеткой.

Эти знания вам помогут в подготовке фундамента будущего сооружения.

Совет 2. Используйте готовые топографические карты местности

Вы хотите возвести или перестроить какое-то здание на даче или любом другом участке частной застройки? При межевании земельных участков обязательно составляются топографические планы.

Они хранятся у председателя дачного товарищества или председателя кооператива застройки. Используйте их — никто не в праве отказать вам в этом!

Карты местности в крупном масштабе помогут определить наиболее удачное расположение постройки по отношению к внешним коммуникациям, превышение и уклон вашего участка, ориентирование по сторонам горизонта.

Совет 3. Подключите соседей к вызову специалистов на участок

Востребованность услуг геодезистов сегодня очевидна. Каждый выезд «в поле» специалистов составляет до 20% стоимости услуг. Наверняка, у вас есть соседи по участку, которым тоже нужно провести работы по измерению земли. Почему бы не вызвать бригаду в складчину? Тем более, что замеры на одном участке составляют несколько часов.

За один день геодезисты проведут работы на нескольких участках в зависимости от сложности рельефа и площади территории. Это существенно снизит затраты на создание нужной вам схемы.

Смотрим познавательное видео о геодезии.

Важные качества

От качества работы геодезиста зависят безопасность людей и актуальность расходования средств, выделенных на запуск проекта. Сотрудник должен это понимать и относиться к своим обязанностям максимально ответственно. У него нет права на ошибку, поэтому он должен быть внимательным, аккуратным, организованным.

Также к обязательным качествам работника относят умение анализировать информацию и принимать решения, быстро ориентироваться при появлении новых обстоятельств. Не лишними будут устойчивость к стрессам, эмоциональная стабильность, отсутствие проблем со зрением, выносливость.

Измерения

Менеджер проекта НАСА рассказывает о своей работе в Проекте космической геодезии , включая обзор его четырех основных методов: GPS, VLBI , SLR и DORIS .

Уровень используется для определения разницы высот и систем отсчета высоты, обычно называемых средним уровнем моря . Традиционный спиртовой уровень обеспечивает эти практически наиболее полезные высоты непосредственно над уровнем моря ; более экономичное использование инструментов GPS для определения высоты требует точного знания формы геоида , поскольку GPS дает только высоты над опорным эллипсоидом GRS80 . По мере накопления знаний о геоидах можно ожидать, что использование высоты GPS будет распространяться.

Теодолитный используются для измерения горизонтальных и вертикальных углов для целевых точек. Эти углы относятся к местной вертикали. Тахеометр дополнительно определяет, в электронном виде или электро-оптический , расстояние до цели, и с высокой степенью автоматизации , чтобы даже Robotic в своих операциях. Широко используется метод свободного положения станции .

Для местной детальной съемки обычно используются тахеометры, хотя устаревшая прямоугольная техника с использованием угловой призмы и стальной ленты по-прежнему является недорогой альтернативой. Также используются методы GPS с кинематикой в ​​реальном времени (RTK). Собранные данные помечаются и записываются в цифровом виде для ввода в базу данных Географической информационной системы (ГИС).

Геодезические GPS- приемники напрямую выдают трехмерные координаты в геоцентрической системе координат. Таким кадром является, например, WGS84 или кадры, которые регулярно производятся и публикуются Международной службой вращения Земли и систем отсчета ( IERS ).

Приемники GPS почти полностью заменили наземные инструменты для крупномасштабных исследований базовой сети. Для общепланетных геодезических съемок, которые ранее были невозможны, мы все же можем упомянуть методы спутниковой лазерной локации (SLR), лунной лазерной локации (LLR) и интерферометрии с очень длинной базой (VLBI). Все эти методы также служат для отслеживания неравномерностей вращения Земли и тектонических движений плит.

Гравитацию измеряют с помощью гравиметров двух видов. Во-первых, «абсолютные гравиметры» основаны на измерении ускорения свободного падения (например, отражающей призмы в вакуумной трубке ). Они используются для установления вертикального геопространственного контроля и могут использоваться в полевых условиях. Во-вторых, «относительные гравиметры» являются пружинными и более распространены. Они используются при гравиметрических съемках на больших площадях для определения фигуры геоида на этих площадях. Наиболее точные относительные гравиметры называются «сверхпроводящими» гравиметрами, которые чувствительны к одной тысячной одной миллиардной силы тяжести земной поверхности. Двадцать с лишним сверхпроводящих гравиметров используются во всем мире для изучения приливов , вращения , недр Земли , океанических и атмосферных нагрузок, а также для проверки ньютоновской постоянной гравитации .

В будущем гравитация и высота будут измеряться с помощью релятивистского замедления времени, измеряемого .

Where to get the profession of a surveyor?

Today in Russia there is a large numberEducational institutions that will make it possible to obtain a profession of a surveyor. In the field of this science, at a different level of mastering this rather complex specialty, a specialist who can graduate as a secondary school — college or college of geodesy — and higher — an academy, institute or university, can work.

Education in this area can be chosen on your owntaste. A future specialist can graduate from a specialized university or institute of geodesy. For example, MIIGAiK is one of the oldest and most prestigious specialized universities in Russia. Or you can get a secondary education: go to study in the St. Petersburg or Novosibirsk technical school of geodesy and cartography.

After the end of the secondary special educationinstitutions on the specialty of «geodesist» graduate can count on the position of assistant surveyor or surveyor. In addition, if desired, he can continue to improve their knowledge in this area by enrolling in a higher education institution.

Graduation of the university gives the graduate the right to independent work, and the completion of graduate school allows you to further advance in your career in a scientific and practical direction.

Экзамены при поступлении

Для поступления ВУЗ на специальность геодезист следует сдавать ЕГЭ после 11 класса по предметам: русский язык, математика, физика, информатика и география. Точный список предметов зависит от ВУЗа.

Для получения среднего специального образования после 9 или 11 класса нужно предоставить аттестат и сдать ОГЭ по русскому языку, математике и еще двум предметам (на выбор).

Лучшие ВУЗы для обучения по специальности:

Основополагающий и самый престижный ВУЗ в этой области – Московский государственный университет геодезии и картографии, сокращенно МИГАиК. Немного меньшей популярностью пользуются Московский Государственный университет по землеустройству (ГУЗ) и Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (МГРИ-РГГРУ).

Высшее образование можно получить и в регионах в таких ВУЗах как:

• Горный университет Санкт-Петербурга
• НГАСУ-Сибстрин и СГУГиТ Новосибирска
• ДГТУ Ростова на Дону
• ТИУ (Тюмень)
• ИРНИТУ (Иркутск)
• АГАСУ (Астрахань)
• ВГТУ (Воронеж)
• БГТУ им. В. Шухова (Белгород)
• УрФУ им. Б. Ельцина (Екатеринбург)
• КФУ (Казань)
• ДВФУ (Владивосток)
• ПНИПУ и ПГНИУ (Пермь)
• СибАДИ, ГАУ им. П. Столыпина (Омск)
• Бурятская ГСХА (Улан-Удэ)
• Волгоградский ГАУ и другие

Получить среднее-специальное образование можно в колледжах, открытых при многих ВУЗах. Получить специальность техника-геодезиста можно в:

• Колледже геодезии и картографии МИИГАиК (Москва).
• Новосибирском техникуме геодезии и картографии – НТГиК СГУГиТ.
• Колледже ПетроСтройСервис (Санкт-Петербург).
• Екатеринбургском колледже транспортного строительства.
• Нижегородском строительном техникуме.
• Краснодарском архитектурно-строительном техникуме.

Свои профильные ссузы есть в Омске, Самаре, Саратове, Перми, Хабаровске, Иркутске, Кемерове и Чебоксарах.

В настоящее время научно-технический прогресс идет семимильными шагами, и специалисты-геодезисты должны соответствовать новым требованиям, читать специальную литературу и посещать курсы по повышению квалификации. Их проводят:

Современная научно-технологическая академия (СНТА г. Москва) Занимается дистанционной переподготовкой и повышению квалификации по направлению «Геодезия». Образовательная деятельность ведется на основе государственной лицензии. Дистанционные программы по переподготовке и повышению квалификации соответствуют профессиональным стандартам Министерства труда и требованиям к программам Министерства образования

• ЦППК (Центр Профессиональной Переподготовки Кадров) (дистанционно, без отрыва от работы), есть возможность получить профессию геодезиста дистанционно за 1-3 месяца. При этом выдается диплом о профессиональной переподготовке установленного государством образца.
• Межрегиональная Академия строительного и промышленного комплекса(МАСПК) организует курсы профессиональной переподготовки по специальности «Геодезия». Дипломированные геодезисты также могут пройти в МАСПК курсы повышения квалификации. Обучение ведется дистанционно.

Обучение профессии включает наличие математики, начертательной геометрии, географии и геологии. Профессия техническая и предполагает технические дисциплины. Гуманитариям здесь делать нечего.

Сама специальность геодезист дышит романтизмом. По окончании первого курса начинаются летние практики, где на выезде (в поле) отрабатываются полученные знания и навыки. Студенты живут в палатках, провожают закаты сидя у костра. Исследуют неизвестные до этого территории.

Геодезические работы и их виды

Однозначно ответить на вопрос, что такое геодезические работы, нельзя, поскольку существует множество самых разных определений данного понятия. Наиболее приближенное к истине определение – это все работы, которые проводятся в процессе возведения различных инженерных и гидротехнических сооружений.

Они делятся на два типа:

1. Полевые – измерение и описание земной поверхности на местности.
2. Камеральные – последующая обработка полученных на местности данных.

Такие работы могут быть предварительными, или начатыми до начала строительства и попутными, которые осуществляются в процессе стройки. Независимо от сроков выполнения, осуществляется попутный контроль в виде наблюдения за деформацией грунтов и замеров необходимых параметров.

Различают следующие виды геодезических работ:

1. Топографо-геодезические – в данный вид входит создание всех возможных картографических схем, а также определение построение будущего сооружения. Вычисления осуществляют при возведении жилых комплексов, крупных инженерно-строительных сооружений, а также переустройстве городов. При этом, все съемки проходят в определенных строгих масштабах, соответствующим объектам, будь то населенные пункты или промышленные зоны с транспортными узлами.
2. Разбивка – это разделение площади на квадраты с закрепленными вершинами, установка геодезических знаков и разработка разбивочных чертежей, которые выполнены в общепринятых государственных форматах и облегчают процессы строительства, а также обеспечивают гарантированный контроль качества. После проведения разбивки результаты направляются подрядчику застройки вместе с чертежами.
3. Исполнительная съемка – проводится в течении всего строительства и фиксирует строящиеся объекты и их точное расположение. Съемка относится к контролирующим процессам и обеспечивает своевременное получение информации о проходящем строительстве, а также соответствию будущего строения требованиям ГОСТ. При этом особо пристально следят за теми частями зданий, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения.
4. Мониторинг деформативности – это еще один контролирующий процесс, который заключается в тщательном наблюдении за возможными отклонениями в сооружениях от установленных параметров во время строительства. Мониторинг проводится поэтапно, как и процесс стройки: при заливке фундамента, на каждый отстроенные пять этажей, после окончания стройки. Во время мониторинга особо пристально следят за фундаментом (нет ли прогибов и кренов), самой осадкой здания и его креном, а также отклонениями частей от монолита.
5. Контроль подземных сетей – осуществляется до, вовремя и после возведения сооружений. Контроль за проседанием здания необходим постоянный, поскольку на данный процесс влияет множество факторов, как человеческих, так и природных. Путем съемки фиксируются все коммуникации (колодцы, дренажи) и их параметры, а также стыковка с другими ранее проложенными сетями и коммуникациями.

Геодезия в строительстве – это необходимость и гарантия безопасности, поэтому нельзя пренебрегать ею в целом или отказываться от какого-либо процесса. Экономия в данном случае может быть трагична.

Технологии

То, как осуществляют измерения, зависит от их типа, но в целом, любое строительство осуществляется по определённой схеме.

Технология геодезических работ такова:

1. Выбор территории для строительства: проводят геологические изыскания, рассматривают рельеф, состав и характеристику грунта, и окружающие территории.
2. Привязка будущего объекта к уже построенному. Особенно актуален этот пункт в больших городах, где застройка ведется в тесных условиях. Задаче геодезистов – правильно спланировать размещение будущего объекта.
3. Перенос местности на топографических картах. На этом этапе создается подробный план застройки и отображение всех существующих объектов на нем.
4. Изучение движения земной коры: определяются сейсмически устойчивые участки земли, зависимость сдвигов от природных условий и прочих факторов. На основе результатов исследования разрабатываются планы строительства и применяются соответствующие технологии.

Во время замеров и подсчетов используют специальные, чаще электронные, инструменты, среди которых:

• нивелир инструмент помогает измерить высоты точек объекта,
• тахометр – с помощью этого прибора строители измеряют углы и высоты точек в пространстве,
• теодолит – выпускается двух разновидностей: оптический и электронный, помогает правильно измерять углы в пространстве.

Востребованность и уровень зарплаты

Данная профессия считается очень престижной, ответственной и уважаемой, поэтому и оплачивается она соответствующим образом. В каждой строительной компании должен быть сертифицированный геодезист, в землеустроительной организации не обойтись без кадастрового инженера, а горнодобывающие компании просто не могут без маркшейдера.

На протяжении последних нескольких лет наблюдается явный спрос на представителей данной профессии, а сама геодезия стремительно развивается. Также особенно сильно наблюдается нехватка инженеров-геодезистов в строительной сфере.

Молодым выпускникам следует учесть, что работодатели проводят крайне тщательный отбор будущих сотрудников, поскольку степень ответственности на этой должности очень высока. При этом они будут учитывать не только наличие диплома, но и опыта

Для них в первую очередь важно то, как хорошо работает геодезист и с какой скоростью. Если в годы обучения студенту посчастливилось поработать на предприятии, то это будет несомненным плюсом

Молодой инженер, как правило, будет зарабатывать от 10 до 20 тыс. рублей первые 2-3 года, а вот доход опытного специалиста уже превышает 50 тысяч рублей. Кроме того, он может работать и по договору, получая от 10% до 35% от стоимости заказа.

Как получить профессию геодезиста

Профессия «геодезист» набирает обороты и стране требуется все больше и больше специалистов. Получить профессию можно в высших учебных заведениях и колледжах. В первом случае абитуриенты учатся от 4.5 до 6 лет в зависимости от выбранной специальности и выходят квалифицированными специалистами.

За период обучения в ВУЗах студенты получают багаж знаний, необходимый в дальнейшей работе. Приобретается множество навыков и знаний:

• Проведение полевых и камеральных топографических и геодезических работ, аэрофотосъемка.
• Составление карт на основе аэрофотосъёмок.
• Умение работать на специализированных приборах – теодолите, нивелире, «тарелке» (GPS-приемнике).
• Расшифровка информации с видео и фотоматериалов, а также фотосъемки со спутников.
• Работа в специализированных компьютерных программах Credo и Auto CAD.
• Построение 3Д моделей земной поверхности, инженерных сооружений применительно к особенностям ландшафта.
• Отрисовка топографических и кадастровых карт.
• Изучение нормативных актов ГОСТов и СНиПов по строительному и земельному делу.

Но в связи с высокой ответственностью работы геодезиста, выпускников могут взять только на должность помощника. Дальнейший рост выпускника зависит от его старательности и личных качеств.

Обучение в специализированных колледжах походит по сокращенной программе и длится всего 3.5 года. Абитуриенты принимаются после 9 и 11 классов. Однако при желании и хорошей успеваемости есть возможность переводы в высшее учебное заведение. В процессе обучения абитуриенты проходят такие дисциплины, как математика, физика, география и геология.

После окончания колледжа приобретаются специальности техника-геодезиста, техника-картографа, топографа и другие. Специальность прикладная и очень востребована в наши дни.

При выборе специальности геодезист еще в школе стоит уделить больше внимания таким общеобразовательным предметам, как русский язык, информатика, математика, история, география и обществознание. Поступление в ВУЗ требует хорошего знания этих предметов.