Маркшейдерські роботи на поверхні Землі

2.1. Визначення положення точок
на поверхні Землі

Фізична поверхня Землі представляє со6ою досить складну форму. При загальній площі її поверхні 510 млн. км^,` 71% складає дно морів i океанів i 29% суша. Це два різко відмінних морфологічних елементи материків i океанів, причому дійсна межа між ними розташована на глибині близько 1,5 км нижче рівня океанів.

Враховуючи, що поверхня води Світового океану має відносно просту форму i займає майже 3/4 поверхні Землі, доцільно за загальну фігуру Землі

прийняти тіло, що о6межене поверхнею води океанів. При визначенні положення точки на фізичній поверхні Землі її відносять до загальної фігури Землі, яка о6межена умовним продовженням поверхні води океанів, що знаходиться в стані рівноваги. Ця поверхня носить назву рівневої. Основна її властивість полягає в тому, що на ній потенціал сили тяжіння має одне і те ж значення, так як вона перпендикулярна до прямовисної лінії і, таким чином, завжди горизонтальна. Взагалі, рівневих поверхонь можна провести безліч, i всі вони будуть розташовані на різник відстанях від центра Землі, але поверхня, яка співпадає із середнім положенням рівня Світового океану і продовжена під материками, утворює фігуру, яка носить назву геоїд (греч. geoeides — від geo — Земля i еідоs— вид). У зв'язку з тим, що напрямок прямовисної лінії залежить від ряду при чин, форма геоїда має складну 6удову. Головна з причин — мінливість сили земного тяжіння, викликана зменшенням земного радіуса до полюсів та мінливістю щільності порід, які складають Землю в межах одного сферичного шару.

Геоїд має приплюснутість біля полюсів, форма його складна для математичного опису. Спостереження за допомогою супутників Землі показали що приплюснутість, яка виражена різницею в довжині екваторіального полярного діаметрів, досягає 42 777 м Південний полюс майже на 45 м ближче до центра, ніж Північний. Крім того, Південний полюс при цьому розташований на 25,8 м нижче поверхні приплюснутої сфери, а Північний полюс виступає на 18,9 м. Встановлено також, що екватор Землі не коло, а еліпс, причому один з його діаметрів більший, ніж другий на 200 м.

Все це спонукало відмовитися від використання геоїда для маркшейдерсько-геодезичних обчислень. З правильних математичних поверхонь ближче за все до поверхні геоїда проходить еліпсоїд обертання, що утворюється при обертанні еліпса навколо його малої осі. Він називається земним еліпсоїдом. Розміри земного еліпсоїда характеризуються довжинами його півосей — а=6 378 245 м (велика піввісь) і b=6 356 863 м (мала піввісь) – і полярним стисканням α=1:298,3.

Лінії перетину поверхні еліпсоїда площинами, що проходять через вісь обертання та перпендикулярно до неї, називаються відповідно меридіанами та паралелями. Паралель, площина якої проходить через центр еліпсоїда, називається екватором.

У тих випадках, коли фігуру Землі представляють у вигляді кулі, її радіус майже такий, що дорівнює: R =6371 км.

Фізична поверхня Землі представляє собою сукупність різних просторових форм (гори, хребти, западини тощо)

Для визначення положення характерних точок земної поверхні на площині в геодезії i маркшейдерській справі прийнято метод проекцій.

При зображенні на аркуші просторових форм земної поверхні використовують ортогональну (прямокутну) проекцію. При цьому лінії проектування повинні бути перпендикулярними до поверхні, на яку проектуються точки земної поверхні.

Великі території земної поверхні при зображенні проектуються на рівневу поверхню 3емлі, відносно якої прямовисні лінії є нормальними. Положення точок на рівневій поверхні Землі може бути визначене координатами (географічними або прямокутними) в системі координат, осі якої розташовані на поверхні довжинами прямовисних ліній від рівневої поверхні до точок фізичної поверхні 3емлі, які називаються висотами.