Instrumente și metode de măsurare

CAPITOLUL 1 MĂSURĂTORILE TERESTRE - NOŢIUNI GENERALE

1.1 Obiectul şi ramurile măsurătorilor terestre

Topografia face parte dintr-un grup de ştiinţe şi tehnici numite la modul general măsurători terestre,

care se ocupă de studiul – determinarea formelor şi dimensiunilor Pământului în ansamblul său, sau pe

porţiuni de teren – precum şi de reprezentarea acestora pe hărţi şi planuri.

Măsurătorile terestre au evoluat alături de alte ştiinţe ca: matematica, fizica, astronomia, mecanica

cerească şi electronica, care au permis dezvoltarea instrumentelor de măsurare precum şi a metodelor de

prelucrare a măsurătorilor.

- Evoluţia ştiinţifică a matematicii a permis dezvoltarea metodelor de prelucrare şi interpretare a

rezultatelor măsurătorilor;

- Fizica şi electronica au oferit deschideri noi în domeniul aparaturii utilizate la efectuarea

măsurătorilor.

Măsurătorile terestre au o importanţă deosebită atât în dezvoltarea ştiinţifică cât şi în cea economică.

Ramurile mari ale măsurătorilor terestre sunt:

• geodezia;

• topografia;

• cadastrul;

• fotogrammetria;

Geodezia – este ştiinţa care studiază forma şi dimensiunea Pământului, câmpul gravitaţional în

sistem tridimensional, în funcţie de timp. În 1880, Helmert defineşte geodezia ca fiind: „Ştiinţa măsurării şi

reprezentării Pământului”. În cadrul acesteia există o serie de subramuri cum ar fi: astronomia geodezică,

geodezia marină, geodezia inerţială, geodezia diferenţială.

Topografia – este acea ştiinţă ce se ocupă cu măsurarea şi reprezentarea suprafeţelor relativ mici de

teren, fără a ţine seama de curbura Pământului. Denumirea derivă din cuvintele greceşti topos = loc şi

grapheim = a descrie. Prin măsurătorile topografice se stabilesc poziţiile relative dintre diverse obiecte din

teren şi reprezentarea acestora pe planuri şi hărţi.

Cadastrul – este sistemul unitar şi obligatoriu de evidenţă tehnică, economică şi juridică, prin care se

realizează identificarea, înregistrarea, descrierea şi reprezentarea pe hărţi şi planuri cadastrale a tuturor

terenurilor, precum şi a celorlalte bunuri imobile de pe întreg teritoriul ţării, indiferent de destinaţia lor şi de

proprietar.

Fotogrametria – cuprinde procedee pentru determinarea şi reprezentarea suprafeţelor de teren pe

baza unor fotografii speciale numite fotograme obţinute prin fotografierea terenului din avioane echipate

adecvat. Caracteristica principală a acestei ramuri este aceea că nu execută măsurători pe teren ci pe

imaginea fotografică a acestuia. Fotogrametria nu se aplică independent de alte discipline la întocmirea

planurilor şi hărţilor, ci împreună cu topografia, sprijinindu-se amândouă pe reţeaua geodezică.

1.2 Suprafeţe terestre

Din punctul de vedere al măsurătorilor terestre, se definesc următoarele trei suprafeţe (figura 1.1):

• suprafaţa topografică;

• geoidul;

• elipsoidul.

5

Figura 1.1 Suprafeţe terestre

Suprafaţa topografică – este suprafaţa terenului natural, cu toate caracteristicile lui, aşa cum va fi

reprezentat pe hărţi şi planuri. Are forma neregulată şi nu este geometrizată (nu are o formă matematică ce

poate fi descrisă prin relaţii matematice).

Geoidul – este o suprafaţă echipotenţială particulară a câmpului gravitaţional terestru, asimilată cu

suprafaţa liniştită a mărilor şi oceanelor considerată prelungită pe sub mări şi oceane. Are o formă uşor

ondulată, fiind denumită suprafaţa de nivel zero şi constituie originea în măsurarea altitudinilor punctelor de pe

suprafaţa topografică a Pământului. Are o formă neregulată şi nu este matematizat. Are proprietatea că în

orice punct al său este perpendicular pe verticala VV, respectiv pe direcţia acceleraţiei gravitaţionale, indicată

de regulă de firul cu plumb.

Elipsoidul de revoluţie – este suprafaţa geometrică cea mai apropiată de geoid rezultată prin rotirea

unei elipse în jurul axei mici 2b, iar axa mică este paralelă cu axa globului terestru.

De-a lungul timpului mai mulţi matematicieni şi geodezi au calculat diverşi elipsoizi în încercarea de-a

găsi parametrii optimi.

La ora actuală la noi în ţară se foloseşte elipsoidul Krasovski care are următorii parametri:

a = 6 378 245 m – semiaxa mare

b = 6 356 863 m – semiaxa mică

f =

298.3

= 1

−

a

a b - turtirea

Corespondenţa punctelor de pe suprafaţa topografică pe elipsoid se face prin proiectarea punctului

aflat pe suprafaţa terestră pe elipsoid prin intermediul normalei NN la elipsoid, iar punctul capătă coordonate

geografice.

Coordonatele geografice sunt latitudinea şi longitudinea.

Latitudinea – BP este unghiul format de normala la elipsoid cu planul ecuatorului. Putem vorbi de

latitudine nordică sau sudică în funcţie de poziţia punctului într-una din cele două emisfere. Pe ecuator

latitudinea este zero.

Longitudinea – LP este unghiul diedru dintre meridianul geodezic ce trece prin punct şi meridianul de

origine al elipsoidului de referinţă. Meridianul de origine zero este ales convenţional cel ce trece prin

observatorul astronomic de la Greenwich, de lângă Londra.

Sistemul de coordonate geografice are două familii de linii de coordonate:

Lat=const – familia paralelelor

Long=const – familia meridianelor

6

Figura 1.2 Elipsoidul de revoluţie

Pentru România avem:

Latitudinea medie 46oN

Longitudinea medie 25o E Greenwich

1.3 Suprafeţe de proiecţie

Prin intermediul sistemelor de proiecţie se face trecerea – prin procedee matematice – de la suprafaţa

topografică la suprafaţa plană care este suportul hărţii sau planului topografic. Se ştie că o suprafaţă curbă

(gen elipsoid, geoid) nu poate fi transpusă pe plan fără deformarea suprafeţelor sau unghiurilor.

Pentru România sunt adoptate două sisteme de proiecţie:

►Proiecţia stereografică 1970 – STEREO ,70 – cu plan secant unic în centrul geometric al teritoriului,

respectiv zona oraşului Făgăraş. Direcţia nord geografic se alfă pe axa X, iar axa Y este paralelă cu direcţia

ecuatorului.

►Proiecţia Gauss – proiecţie internaţională, cilindrică, conformă, transversală – aceasta presupune

divizarea elipsoidului în 36 de fuse de 6o fiecare. Acestea se desfăşoară de-a lungul meridianului axial, pe un

cilindru imaginar.

1.4 Elementele topografice ale terenului

Pentru a fi reprezentate pe planuri şi hărţi elementele ce sunt măsurate pe teren, este necesar să

descompunem terenul în elemente liniare şi unghiulare măsurabile. Această operaţiune se numeşte

geometrizarea terenului şi constă în alegerea punctelor caracteristice de pe teren în aşa fel încât prin unirea

lor linia frântă care rezultă să dea cât mai exact forma terenului. Precizia hărţilor şi planurilor depinde de

această operaţiune.