Noțiuni geodezie

Cap. 1 Noţiuni de geodezie

1.1 Configuraţia Pământului şi aproximarea formei acestuia

Planeta noastră are neregularităţi ale scoarţei, caracterizate prin înălţimi până la 8848m (vârful Everest, Hymalaya) şi adâncimi până la 11033m (fosa Mariane, Oceanul Pacific), faţă de nivelul mărilor deschise.

- amplitudinea maximă a denivelărilor scoarţei terestre este de 19,881 km, ceea ce reprezintă doar 0,31% din raza ecuatorială a Pământului (6378,136 km).

Zona de uscat - altitudini medii care variază între 340 m (Europa şi Australia) şi 2263 m (Antarctica).

- altitudinea medie ponderată a uscatului este de 847,99m, adică 0,0133% din raza terestră.

În zona oceanică - adâncimi medii între 3330 m (în oceanele Atlantic şi Arctic) şi 4030 m (în oceanul Pacific)

- adâncime media globală ponderată este de 3796,7 m, adică 0,0595 % din raza Pământului.

Suprafeţele ocupate de uscat şi de oceane sunt respectiv, de 41,29% şi 58,71%.

Din elementele prezentate rezultă că suprafaţa planetei noastre nu poate fi exprimată din punct de vedere matematic printr-o relaţie generală, dar dacă se ia în considerare o eroare acceptabilă, forma Pământului se poate aproxima cu cea a unui corp geometric regulat.

Aproximarea suprafeţei terestre cu suprafaţa unei sfere de rază medie este utilizată şi în momentul de faţă datorită faptului că poziţia unui punct pe sferă se exprimă foarte uşor în raport cu un sistem de axe de coordonate cartezian spaţial având originea în centrul sferei (raza sferei medii utilizate în momentul de faţă în geodezie şi cartografie este de 6367.435 km).

După anul 1669, determinările din ce în ce mai precise de lungimi de arce de meridian de 1° latitudine, efectuate în diferite poziţii pe globul terestru (la diferite latitudini) au condus la concluzia că meridianul nu este un cerc (cum ar fi normal în cazul sferei), ci prezintă turtiri în regiunea polilor tereştri Nord şi Sud, cu alte cuvinte meridianul este o elipsă, cu axa mică pe direcţia Polul Nord-Polul Sud şi cu axa mare în planul ecuatorului terestru. Prin rotirea acestei elipse în jurul axei sale mici (linia polilor) ia naştere un corp geometric regulat, elipsoidul de rotaţie, a cărui suprafaţă o aproximează foarte bine pe cea a globului terestru, acesta fiind un al doilea tip de idealizare a formei Pământului.

orice operaţie de măsurare este afectată de erori - rezultatele acestor determinări au diferit în funcţie de precizia măsurătorilor şi de algoritmul de calcul utilizat

Primul Congres al Uniunii Internaţionale de Geodezie şi Geofizică de la Roma, din anul 1924 s-a convenit să se adopte un elipsoid internaţional, care să devină sistem de referinţă unic pentru exprimarea poziţiei punctelor geodezice din diferite ţări.

Elipsoidul adoptat a fost cel determinat de Hayford, dar ţările care aveau la vremea respectivă reţele geodezice dezvoltate au continuat să folosească elipsoizii proprii, adoptaţi anterior (de exemplu, în România era utilizat anterior elipsoidul determinat de Bessel). Datorită acestui fapt, între reţelele de puncte geodezice ale ţărilor vecine nu exista concordanţă, ceea ce a dus la situaţia ca pentru acelaşi punct de pe o graniţă oarecare, coordonatele determinate de ţările vecine să difere uneori foarte mult. Acest lucru a împiedicat multă vreme obţinerea unei hărţi unice precise a globului terestru.

În prima jumătate a secuiului XX, odată cu creşterea traficului aerian şi maritim internaţional s-a pus problema exprimării poziţiei punctelor geodezice de pe Pământ într-un sistem unitar, deci adoptarea unui elipsoid unic, al cărui centru geometric să corespundă cu centrul de atracţie al Pământului.

Dacă Pământul ar fi omogen şi nu ar avea mişcare de rotaţie în jurul axei proprii, geoidul corespunzător unei astfel de situaţii ar avea formă sferică. În realitate, forma geoidului este influenţată de mişcarea de rotaţie, dar şi de repartiţia neuniformă a continentelor şi oceanelor pe suprafaţa globului terestru.

Datorită mişcării de rotaţie, intensitatea potenţialului terestru scade de la cei doi poli către ecuator, determinând o deformare de tip eliptic a Pământului, adică o curbare a suprafeţei acestuia către poli, sau altfel spus distanţa de la suprafaţă până la centrul de atracţie este mai mică la poli decât la Ecuator, deci raza polară este mai r >că decât raza ecuatorială, în condiţiile în care potenţialul pe geoid este constant. Astfel se explică faptul că unei diferenţe de potenţial gravitaţional oarecare îi corespunde o distanţă pe verticală mai mare la Ecuator şi mai mică la poli, adică distanţa verticală între două suprafeţe de nivel (cu două potenţiale constante diferite) este mai mică la poli şi mai mare la Ecuator.

În condiţii de rotaţie în jurul axe proprii, dacă Pământul ar fi omogen, geoidul ar avea forma unui elipsoid perfect. în realitate masele continentale şi oceanice distribuite diferit, conduc la o variaţie a intensităţii potenţialului, care se manifestă atât de la Nord spre Sud, cât şi de la Est către Vest, iar această variaţie se suprapune cu cea datorată vitezei de rotaţie în jurul axei. Neuniformitatea intensităţii potenţialului este şi mai mare dacă iau în consideraţie forţele cosmice de atracţie, în special cea a Lunii, care conduce la variaţii ale nivelului oceanului planetar terestru (maree), cu amplitudini diurne de până la 19,5 m.

Astfel punctele geodezice reale de pe scoarţa terestră pot fi transpuse ca imagini pe elipsoidul de referinţă, cunoscând semiaxele elipsei meridiane a acestuia şi câmpul forţelor de atracţie.

În tabelul 2.1 se prezintă parametrii medii ai elipsoidului universal, propus la a XVIII–a Adunare Generală a Asociaţiei Internaţionale de Geodezie, în anul 1983.