Физические основы, методы и средства исследования Земли из космоса
Скляров Ю.А., Бричков Ю.И., Воробьев В.А. О двух методах спутниковых измерений уходящих радиационных потоков
Ахмедов Ш.А., Агаев Н.А. Влияние аэрозольной атмосферы на колориметрические характеристики водных поверхностей при космическом наблюдении
Балтер Б.М., Егоров В.В. Природные и информационные циклы в экологическом моделировании и дистанционном зондировании. Концепция и принципы выбора объектов мониторинга

Приведены сведения о топографических картах и планах, о работе с ними; рассмотрены методы геодезических измерений, устройства приборов, применяемых при их выполнении, описаны поверки и испытания этих приборов. Изложены способы создания съемочных геодезических сетей и азимутальных определений для их ориентирования, а также основы теории погрешностей измерений и уравнительных вычислений. Особое внимание уделено производству топографических съемок, полевой подготовке аэрофотоснимков, обновлению топографических карт; рассмотрены некоторые задачи геодезического обслуживания строительства инженерных сооружений, методы съемки шельфа и внутренних водоемов. Для учащихся топографических техникумов и колледжа. Для обеспечения непрерывного роста производительных сил страны требуется подробная информация о ее территории. Такую информацию дают топографические карты и планы, создаваемые по результатам геодезических работ. Топографические карты и планы необходимы для планирования народнохозяйственных мероприятий. Любое строительство, например, жилых зданий, фабрик, заводов, аэродромов, железных и шоссейных дорог, электростанций, линий связи и электропередач, нефте-и газопроводов, объектов мелиорации земель, метрополитенов, подземных коммуникаций невозможно без качественного картографического материала. Широко используются карты и планы при разведке полезных ископаемых, в землеустройстве и лесоустройстве. Специальные геодезические работы особо высокой точности являются составной частью технологического процесса строительства и монтажа оборудования уникальных сооружений, таких, как ускорители ядерных частиц, радиотелескопы, телевизионные башни и др. Геодезисты ведут наблюдения за деформациями и осадками зданий и сооружений в периоды их строительства и эксплуатации. Большая роль принадлежит геодезии в проведении государственного земельного кадастра, содержащего сведения о качественной характеристике и народнохозяйственной ценности земель. Велико значение геодезии для обороны страны.

Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области землеустройства и кадастров в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 120300 – Землеустройство и земельный кадастр и специальностям: 120301 – Землеустройство, 120302 – Земельный кадастр, 120303 – Городской кадастр. Настоящее учебное пособие – первое такого рода издание по геодезии, в котором не только подробно рассмотрены вопросы теории, но и весьма полно описаны геодезические методы и инструменты (включая самые современные), применяемые как при землеустройстве и ведении земельного и городского кадастров, так и при производстве самого широкого спектра геодезических работ в различных народно-хозяйственных отраслях. Изложены теория и методика выполнения геодезических измерении, вопросы создания съемочного обоснования и производства топографических съемок с использованием традиционных и автоматизированных методов. Представлены сведения из теории погрешностей геодезических измерений. Дан обзор основных координат геодезии и методов преобразования координатных систем. Приведены характеристики геодезических опорных сетей и способы определения положения дополнительных опорных пунктов. Книга предназначена для студентов всех специальностей, изучающих геодезию, но может быть полезна и для работников геодезического производства. Учебное пособие составлено в соответствии с учебной программой курса «Геодезия», утвержденной Главным управлением высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации для вузов по направлению «Землеустройство и земельный кадастр». Оно также может быть полезно для студентов других вузов, изучающих геодезию, и для работников геодезического производства. Геодезия является базовой дисциплиной для студентов специальностей «Землеустройство», «Земельный кадастр» и «Городской кадастр». Цель ее изучения состоит в получении студентами системы знаний, умений и навыков, позволяющих им самостоятельно выполнять весь комплекс геодезических, съемочных и инженерно-геодезических работ, связанных с составлением проектов землеустройства, мелиорации, отвода земель, планировки сельских населенных мест и проведением мероприятий по земельному кадастру. Изучение этой дисциплины на I и II курсах позволяет привить студентам интерес к будущей профессии и заложить основы знаний для последующего изучения таких специальных дисциплин, как «Теория математической обработки геодезических измерений», «Картография», «Фотограмметрия», «Геодезические работы при землеустройстве» и др. Во избежание дублирования и для обеспечения межпредметных связей отдельные разделы, изучение которых предусмотрено содержанием специальных дисциплин на старших курсах, изложены в объеме, достаточном лишь для лучшего понимания других разделов учебного пособия. Учебный материал представлен с учетом современных достижений геодезической науки и производства по принципу последовательного изложения основных теоретических и практических вопросов — от общих к частным. Учебное пособие состоит из двух частей, каждая из которых включает четыре раздела. В первой части пособия изложены основные положения геодезии, даны понятия карты и плана как конечной продукции топографо-гео-дезических работ, рассмотрены способы решения инженерных задач по картам и планам.

Книга содержит 4 раздела: сфероидическая геодезия, физическая геодезия, астрономические методы определения координат на земной поверхности, основы космической геодезии. В разделе «Сфероидическая геодезия» изложены основные вопросы геометрии земного эллипсоида и методы решения геодезических задач на его поверхности; освещены теория и практика применения координат Гаусса – Крюгера. В разделе «Физическая геодезия» приведены сведения о методах определения внешнего потенциала силы тяжести Земли, даны выводы уклонений отвесных линий и вычисления высот точек поверхности Земли в различных системах; даны основные понятия о способах изучения фигуры Земли и уравнивания астрономо-геодезической сети. В разделе «Астрономические методы определения географических координат на земной поверхности» изложены основы сферической и практической астрономии без приведения подробностей и деталей порядка и исполнения полевых измерений и вычислений. В разделе «Основы космической геодезии» дается описание элементов теории движения ИСЗ и возмущений этого движения; описаны синхронный и орбитальный методы решения геодезических задач, приведены формулы определения параметров гравитационного поля и фигуры Земли и способы связи различных геодезических систем. Книга предназначена для студентов геодезических специальностей геодезических вузов, а также для географических специальностей государственных университетов, геодезических специальностей политехнических, землеустроительных и сельскохозяйственных институтов. Книга написана соответственно программам курса высшей геодезии, принятым для геодезических специальностей, за исключением астрономо-геодези-ческой. В процессе работы над рукописью и подготовки ее к изданию к автору поступили просьбы от кафедры геодезии и картографии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Московского института инженеров землеустройства об учете их пожеланий по содержанию подготавливаемой к изданию книги, так как настоящий «Курс высшей геодезии» принят в качестве основного учебника по высшей геодезии па географических факультетах государственных университетов и геодезическом факультете Института инженеров землеустройства. Эти пожелания были учтены, и в учебник дополнительно включены разделы об основах космической геодезии, сферической и практической астрономии.Таким образом, в настоящей книге содержатся следующие разделы:

а) сфероидическая геодезия,

б) физическая геодезия,

в) астрономические методы определения координат на земной поверхности.

г) основы космической геодезии.

Переработка, раздела «Сфероидическая геодезия», по сравнению с прошлым изданием 1964 г., заключалась в основном в следующем: большинство формул приведено к виду, пригодному для вычислений на счетных машинах; большинство примеров на решение практических задач, в особенности требующих многозначных вычислений и, следовательно, трудоемких, даны с применением натуральных значепий чисел и тригонометрических функций, с использованием счетных машин различного типа. Некоторые примеры вычислены с применением логарифмов В основном метод вывода формул сфероидической геодезии остался прежним — «классическим» — путем разложения исходных дифференциальных уравнений в ряд по биному Ньютона или строке Тейлора и почленного интегрирования; однако отдельные геодезические задачи решены с применением иных методических подходов, разработанных и опубликованных в своем большинстве в последние годы. Таковы, например, формулы (7.18) и (7.19) для вычисления дуги меридиана, полученные на основе применения формул Симпсона; формулы (31.1)—(31.4) решения главной геодезической задачи по методу Рунге — Кутта — Мерсона с примером, решенным на ЭВМ, с использованием способа численного интегрирования дифференциальных уравнений; изложен метод численного интегрирования для вычисления уклонений отвесных линий с использованием графического способа получения исходных и «дифференциальных» данных и некоторые другие. 

В монографии изложены вопросы применения орбитальных методов при определении координат пунктов наблюдения ИСЗ, а также для координатно-временной привязки результатов космических съёмок поверхности Земли. Приводятся используемые в космической геодезии системы отсчета, необходимые сведения из теории движения ИСЗ, методы вычисления матрицы изохронных производных, вопросы численного интегрирования дифференциальных уравнений движения ИСЗ. Книга предназначена для научных сотрудников и инженеров в области геодезии, геофизики, практической астрономии, геологии, которым в своей деятельности приходится использовать орбитальные измерения для определения орбит и координат пунктов. Она написана с расчетом на использование в качестве учебного пособия для студентов старших курсов геодезических вузов и университетов, изучающих космическую геодезию. Основной задачей при работе над этой книгой автор считал последовательное изложение современного состояния способов математической обработки измерений в орбитальных методах космической геодезии с учетом современных достижений в этой области. Он надеется, что эта книга сможет в какой-то степени служить руководством при алгоритмизации задач орбитального метода космической геодезии. С другой стороны, отсутствие вузовского учебника по орбитальным методам, в котором нуждаются студенты астрономы, геодезисты, геофизики, географы, а также аспиранты соответствующих специальностей, заставило автора построить изложение дедуктивно. Все эти соображения и определили характер и расположение материала. В первой главе рассмотрены основные принципы использования орбитальных методов. При этом большое значение имеет установление систем отсчета и выбор единиц. Здесь же выполнена линеаризация основного уравнения орбитального метода и обсуждается проблема решения переопределенной системы уравнений в соответствии с правилами обобщенного метода наименьших квадратов, а также рассматривается принципиальная последовательность операций при обработке результатов измерений на ЭВМ. Все шесть последующих глав, по сути дела, являются следствиями первой главы, в каждой из них рассматриваются методы вычисления того или иного элемента линеаризованного уравнения орбитального метода. Во второй главе рассмотрены элементы теории задачи двух тел, являющейся теоретической основой всех фундаментальных соотношений метода. При выводе дифференциальных уравнений движения в обобщенных криволинейных координатах автор отказался от вариационного принципа, сразу приводящего к уравнениям Лагранжа II рода, но требующего знания вариационного исчисления, а получил формулы для ускорения в криволинейных обобщенных координатах формальным методом, проектируя вектор ускорения на оси криволинейной системы координат. Вообще вторая глава содержит лишь те специальные вопросы теории невозмущенного движения, которые связаны с реализацией орбитального метода.

Рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительного производства на всех этапах: инженерных изысканий, строительного проектирования, строительно-монтажных работ, эксплуатации инженерных сооружений. Даны нормативные требования к точности геодезических работ по всем технологическим процессам строительства сооружения. Освещены методы создания специальных геодезических сетей в промышленно-гражданском строительстве, рассмотрены геодезические работы при проектировании линейных сооружений, вертикальной планировке, подготовке проекта к выносу; изложены сущность, последовательность, точность и способы разбивочных работ. Описаны наблюдения за перемещениями (деформациями) сооружений в процессе их строительства и эксплуатации. Особое внимание уделено исполнительным съемкам как заключительной и обязательной части каждого технологического процесса монтажных и строительных работ. Приведены основные сведения о земельном кадастре, способах и точности определения площадей и положения на местности земельных участков. Предназначено для студентов и аспирантов строительных специальностей, а также для инженерно-технических работников строительного производства. Настоящее учебное пособие является второй книгой по инженерной геодезии для строительных вузов и факультетов. В первой книге «Инженерная геодезия» (Интулов И.П. Инженерная геодезия, 2001) даны сведения по основам геодезии, геодезическим измерениям и съемкам. Содержанием данной книги являются вопросы геодезического обеспечения строительного производства на всех его этапах в соответствии с технологией строительства и требованиями нормативных документов. В первых четырех главах изложены теоретические и практические вопросы выполнения геодезических работ при изысканиях, проектировании, разбивке и строительстве промышленных, гражданских, линейных сооружений, а также подземных коммуникаций. Указаны нормативные требования к качеству геодезических работ и методы расчета их точности в необходимых случаях. Пятая глава содержит сведения о методах, точности и технических средствах определения параметров вертикальных и горизонтальных перемещений сооружений и их деформаций (прогиба, крена, трещин). В шестой главе рассмотрены исполнительные съемки. Отдельная глава для этого отведена, так как исполнительные съемки - заключительная и обязательная часть основных геодезических построений каждого отдельного этапа и всего комплекса строительно-монтажных работ - не нашли должного отражения в учебной и технической литературе, что вызывает значительные трудности при их выполнении и особенно при оформлении исполнительной документации. По этой причине исполнительные съемки выполняются и оформляются не всегда полно и качественно, а часто совсем не выполняются, вследствие чего принимаются строительные решения, приводящие к снижению качества, надежности и долговечности инженерных сооружений. Указаны виды, точность, способы выполнения исполнительных съемок, приведены исполнительные схемы, даны нормативные допуски по каждому этапу строительно-монтажных работ и состав исполнительной документации. Седьмая глава - геодезическое обеспечение земельного кадастра - в данной книге обусловлена изменением формы собственности на землю, введением юридического понятия «земельный кадастр» и связанным с этим новым назначением и специальным содержанием геодезических работ, занимающих в кадастре одно из самых важных мест.

Книга посвящена вопросам определения фигуры и гравитационного поля Земли и использования полученных данных при обработке астрономо-геодезических сетей и состоит из двух частей. В первой части «Астрономо-геодезический метод изучения фигуры Земли» рассмотрены основные понятия астрономо-геодезического метода определения фигуры Земли, редукционная задача геодезии, теория высот, определение уклонений отвеса и высот квазигеоида, вопросы оценки точности и уравнивания обширных астрономо-геодезических сетей. Во второй части «Общие исследования фигуры и внешнего гравитационного поля Земли» рассмотрены понятия Нормальной Земли, фундаментальных геодезических постоянных и связанных с ними систем геодезических координат, изложены методы и результаты определения фундаментальных геодезических постоянных, в том числе метод градусных измерений, современные результаты определения планетарного геоида, проблемы геодинамических исследований. Книга предназначена для студентов астрономо-геодезической специальности, а также для специалистов, занимающихся вопросами, связанными с использованием данных о фигуре и гравитационном поле Земли и их изменений во времени. Курс теоретической геодезии является завершающим в основном курсе для астрономо-геодезической специальности — высшей геодезии. В предлагаемом курсе рассматривается решение основной научной задачи геодезии — определения фигуры и внешнего гравитационного поля Земли и их изменений во времени. При этом наряду с использованием наземных астрономо-геодезических построений, чему уделялось основное внимание в уже изученных разделах высшей геодезии, будут рассмотрены вопросы использования результатов, получаемых другими — физическим (гравиметрическим), спутниковыми новейшими космическими — методами. Многие вопросы использования данных, получаемых указанными методами, обстоятельно излагаются в курсах теории фигуры Земли и космической геодезии. Поэтому мы не будем касаться деталей, излагаемых в других курсах, и основное внимание уделим оптимальной комбинации наземных и космических методов при решении основной научной задачи геодезии. Будет обращено внимание на успехи в изучении фигуры и гравитационного поля Земли, достигнутые в результате всех современных методов, и на перспективы дальнейшего прогресса в этой области. Первая часть курса — «Астрономб-геодезический метод изучения фигуры Земли» посвящена, главным образом вопросам математической обработки .астрономо-геодезических сетей как пространственных построений. Результатом такой математической обработки является определение фигуры Земли в пределах астрономо-геодезической сети в принятой для нее пространственной геодезической системе координат. Лишь затем, когда студенты получат представление о возможностях гравиметрического и спутникового методов из других курсов, рассматриваются во второй части курса вопросы определения фигуры и внешнего гравитационного поля Земли в целом в системе координат, связанной с центром масс Земли.

Almost every geodetic measurement depends in a fundamental way on the earth’s gravity field. Therefore, the study of the physical properties of the gravity field and their geodetic application, which are the subject of physical geodesy, forms an essential part of the geodesist’s education. During the ten years that have passed since the writing of The Earth and Its Gravity Field by Heiskanen and Vening Meinesz, geodesy has progressed enormously. To incorporate the results of this progress, which has been theoretical as well as practical, in a new edition of that book became increasingly impossible. It was necessary to write an entirely new textbook, one that is different in both scope and treatment. The great increase in the amount of available information required a strict limitation to geodetic aspects; advances in theory made neccssary an increased emphasis on mathematical methods. The outcome is the present book, which is intended to be theoretical in the sense in which the word is used in the term “theoretical physics.” This textbook, intended for graduate students, presupposes the background in mathematics and physics required by geodesy departments of American and European Universities. The necessary fundamentals of potential theory are presented in an introductory chapter. Chapters 1 through 5 cover the material for a basic course in physical geodesy. Chapters 6 through 8 present a number of more specialized and advanced topics, where current research activity is high. (These chapters are likely to be more subjectively biased than the others.) The reader who has mastered them should be able to begin research of his own. For the sake of completeness we have added a chapter on celestial methods; this material may be included in the basic course. We have tried hard to make the book sclf-contained. Detailed derivations are given wherever feasible. Our approach is intuitive: verba! explanations of the principles were felt to be more important than formal mathematical rigor, although the latter is not ignored. Our general attitude is conservative. We do not believe that the concept of the geoid has become obsolete. This docs not mean, however, that we are unaware of the great significance of recent theoretical developments associated mainly with the name of Molodensky: we discuss them in Chapter 8. Observational techniques such as those used in gravity measurements or astronomical observations are deliberately omitted as being out of place in a theoretically oriented presentation. Bibliographies of works cited in the text, many of which should be useful for further study, will be found at the end of each chapter; citation in the text is by author’s name and year of publication—for example, Kellogg (1929). We have not attempted to settle questions of priority. Names associated with formulas should be considered primarily as convenient labels. Similarly, the most readily accessible or most comprehensive publication of an author on a particular topic is given rather than his first. Most of our own research incorporated in this book has been done at The Ohio State University. We wish to thank Dr. Waiter D. Lambert for carefully checking parts of the manuscript for correct English.

В книге изложены следующие основные вопросы: земной эллипсоид как координатная поверхность, свойства геодезической линии и нормального сечения, решение малых геодезических треугольников, способы решения главных геодезических задач и различных засечек с помощью геодезической линии, нормального и центрального сечений, способы решения геодезических задач между точками в пространстве, дифференциальные формулы для различных систем геодезических координат, теория и практика применения плоских конформных координат в проекциях Гаусса – Крюгера, стереографической и конической.
Решения всех задач иллюстрируются примерами. Для решения основных геодезических задач приведены алгоритмы для вычислений на счетных машинах. Книга предназначена в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по астрономо-геодезической специальности. Она может быть использована также научными и инженерно-техническими работниками, занимающимися математической обработкой геодезических сетей и применением геодезических методов в специальных инженерно-технических работах. По сравнению с первым изданием «Курса сфероидической геодезии» (1969 г.) во втором издании содержание учебника подверглось значительной переработке, вызванной, во-первых, требованием -отражения новых вопросов, необходимых для решения современных задач сфероидической геодезии, и, во-вторых, требованием более детального освещения практической стороны решения геодезических задач с учетом использования современной вычислительной техники. В книгу включены следующие новые вопросы: 1) решение «хордового» треугольника и прямолинейного треугольника в пространстве, 2) решение главных геодезических задач вдоль нормального и центрального сечений, 3) угловая, линейная и гиперболическая засечки «а шаре и на эллипсоиде, 4) неитеративный способ вычисления широты по пространственным координатам, 5) дифференциальные формулы для прямолинейного отрезка в пространстве и 6) теория и практика применения конической и стереографической проекций в инженерно-геодезических работах. С целью сохранения прежнего объема книги исключена чисто математическая часть учебника (элементы дифференциальной геометрии и приложение, состоящее из элементарных математических формул), а также опущено изложение ряда теоретических вопросов, не имеющих практического значения или же устаревших, наконец, сокращено изложение теоретических основ конформного изображения эллипсоида на плоскости. Существенная методическая переработка теоретического обоснования почти всех вопросов курса позволила изложить выводы формул в достаточно лаконичной и вместе с тем более доступной для студентов форме без ущерба строгости изложения. В отличие от первого издания, в котором были помещены лишь единичные примеры, во втором издании решение почти всех задач иллюстрируется числовыми .примерами, а для решения наиболее крупных задач приведены алгоритмы, -которые могут быть использованы при вычислениях на современных вычислительных машинах. 

Приведены общие сведения о лабораторных и расчетно-графических работах, дано описание микрокалькуляторов и работы с ними. Изложены материалы по изучению топографических карт, измерению расстояний, углов, превышений и указания по работе с геодезическими приборами. Даны примеры составления профилей линейных сооружений и геодезических расчетов при проектировании планировки и застройки, обработки результатов измерений при создании обоснования, съемке и составлении плана строительного участка, а также редуцирования осей при реконструкции зданий. В конце каждой главы помещены вопросы для самоконтроля и задания для самостоятельной работы. Лабораторные и расчетно-графические работы предназначены для закрепления теоретических знаний, углубленного изучения практической стороны изучаемого материала, приобретения навыков в обращении с геодезическими приборами и в обработке геодезической документации. Основная цель лабораторных и расчетно-графических работ заключается в выработке у студентов умения активно применять полученные знания и самостоятельно выполнять изучаемые виды геодезических работ. В начале изучения курса целесообразно самостоятельно изучить § 2, 3 практикума. Это даст возможность студенту пополнить необходимые знания для выполнения вычислений и применения вычислительной техники. К каждому лабораторному занятию необходимо готовиться. Подготовку начинают с изучения соответствующего раздела по учебнику или по конспекту лекций. При этом особое внимание следует обратить на существо вопроса. Далее следует внимательно ознакомиться с вводной частью задания в практикуме, где кратко излагается практическая сущность задания. К дню занятий необходимо заранее приготовить все пособия и принадлежности, которые перечислены в практикуме перед описанием задания. Начиная выполнять лабораторные задания, необходимо четко представлять конечный результат и методы его достижения, что требует внимательного и вдумчивого отношения к объяснениям преподавателя. Полностью выполненное и оформленное задание представляется на проверку преподавателю и, после соответствующей подписи, подлежит приемке. При приемке задания выявляются практические знания студентов.