Geodezja współczesna - ebook

Przedmowa do wydania pierwszego

Gdy rozwój myśli ludzkiej i zainteresowania techniczne ludzi w zakresie pomiarów Ziemi wykroczyły poza wyznaczanie granic i pól powierzchni działek użytkowanych rolniczo, a obszar ludzkiej ciekawości rozszerzył się na całą Ziemię, zrodziło się pytanie o jej kształt i rozmiary. Wtedy właśnie narodziła się geodezja wyższa. Pisane źródła podają, że stało się to pomiędzy 600 a 195 r. p.n.e. za sprawą Pitagorasa, Arystotelesa i Eratostenesa. Ten ostatni, przyjąwszy za poprzednikami założenie o sferycznym kształcie Ziemi, wyznaczył jej promień. Odkrycie sferycznego kształtu Ziemi i poznanie rozmiarów naszej planety rozpoczęło proces kreowania ludzkości na świadomych swojego miejsca obywateli wszechświata.

W ciągu wielowiekowego rozwoju geodezja tworzyła coraz doskonalsze metody wyznaczania zarówno kształtu, jak i rozmiarów Ziemi, zakładania sieci punktów na dużych obszarach obejmujących kraje, kontynenty, a nawet cały glob ziemski, punktów o określonym położeniu względem pewnych układów odniesienia związanych z naszą planetą. Geodezja, wzbogacając swoje tradycyjne narzędzia poznawcze, wykształciła, lub przyswoiła, nowoczesne techniki pomiaru Ziemi, takie jak: metody satelitarne, inercyjne i kosmiczne. Na każdym etapie swojego rozwoju geodezja rozwiązywała problemy gromadzenia i przetwarzania wielkich zbiorów informacji o geometrycznych i fizycznych cechach Ziemi.

Współczesna geodezja jest bardzo rozległą dyscypliną naukową. Pośród nauk o Ziemi, geodezja jest tą nauką, która rozstrzyga – na podstawie eksperymentu pomiarowego – ilościowe cechy zjawisk określających dynamikę naszego globu. Geodezja stanowi zatem niejako pomost pomiędzy techniką i naukami przyrodniczymi.

Geodezją wyższą przyjęło się nazywać działy geodezji traktujące o zagadnieniach, które wymagają uwzględnienia kształtu Ziemi i parametrów ziemskiego pola siły ciężkości. Od drugiej połowy XX w., głównie za sprawą satelitarnych systemów wyznaczania pozycji, rozróżnianie pomiędzy geodezją wyższą a innymi działami geodezji traci dawny sens. Niniejszy podręcznik obejmuje problematykę zaliczaną niegdyś do geodezji wyższej uzupełnioną i wzbogaconą o zagadnienia nowe. Dlatego zdecydowałem się zatytułować go Geodezja współczesna. Jestem bowiem zdania, że bez zrozumienia zagadnień prezentowanych w podręczniku nie sposób pojąć współczesnej geodezji.

W literaturze polskiej od dawna odczuwa się brak ogólnego i w miarę kompletnego wprowadzenia do geodezji współczesnej, dającego zarówno podstawę do dalszych studiów, jak i do racjonalnych zastosowań współczesnych metod w praktyce mierniczej. Uzupełnienie tego braku jest celem niniejszego podręcznika.

W Politechnice Warszawskiej zarys geodezji wyższej jest wykładany przez trzy semestry dla studentów wszystkich specjalności. Podobnie jest w innych uczelniach na wydziałach związanych z geodezją. Oprócz geodezji ogólnej, wykładana jest obecnie geodezja satelitarna jako oddzielny przedmiot, a programy geodezyjnych studiów specjalistycznych zawierają ponadto wiele zaawansowanych zagadnień geodezji wyższej w ramach kilku oddzielnych przedmiotów.

Każdy z działów geodezji wyższej omówionych we wprowadzeniu mógłby być przedmiotem oddzielnego wykładu. Aby zawrzeć w jednym tomie wszystkie ważniejsze problemy współczesnej geodezji, trzeba było dokonać pewnej selekcji zagadnień i odpowiedniej ich generalizacji. W doborze problematyki zorientuje Czytelnika spis treści.

Trzeba było także zdecydować się na pewną formę prezentacji zagadnień. Wybrałem formę wykładu. Nie będę więc unikał szerszych wprowadzeń do poszczególnych zagadnień ani dyskusyjnych podsumowań. Chcę dodać, iż niektóre fragmenty podręcznika powstawały na podstawie magnetofonowego zapisu moich wykładów. Mając na względzie zdolności percepcyjne przeciętnych studentów geodezji – które śledzę przez ponad ćwierć wieku pracy dydaktycznej – starałem się, aby poziom wykładu nie przekraczał granicy, poza którą studenci przestają wykład rozumieć, specjaliści zaś z innych dyscyplin lub geodeci-praktycy zniechęcają się do dalszej lektury.

Objąwszy wykładem wszystkie ważniejsze działy geodezji wyższej – i współczesne, i w niezbędnym zarysie klasyczne – nie będę w stanie przedstawić wykładu źródłowego, zawierającego dowody wszystkich twierdzeń i szczegółowe wyprowadzenia wzorów tego bardzo zmatematyzowanego przedmiotu. Omawiając poszczególne teorie i wzory, pokażę istotę problemów. Zakładam, że po przeczytaniu wykładu studenci geodezji będą mieli podstawę, aby zrozumieć geodezję wyższą; inni zaś, nie specjalizujący się w geodezji, zdobędą pogląd na tę naukę i wprowadzenie w jej problemy. Starając się nie zniechęcić Czytelnika zbytnim sformalizowaniem wykładu, liczę na to, że sięgną po niego również geodeci, zajmujący się pomiarami. Nadeszły już bowiem czasy, które za sprawą nowych, coraz szerzej stosowanych w praktyce metod pomiarów, jeśli nie zmusiły ich jeszcze, to zmuszą niebawem, aby zrozumieli od nowa geodezję, widząc ją taką, jaką jest ona współcześnie.

W wykazie literatury podaję konsekwentnie te prace źródłowe, z których korzystałem w czasie pisania wykładu. Zdarzyło się jednak, że w kilku przypadkach, aby zbytnio nie komplikować konstrukcji tekstu, powołuję się na te źródła, które zalecałbym Czytelnikowi w pierwszej kolejności. Inne zamieszczone w wykazie literatury Czytelnik może traktować jako literaturę uzupełniającą.

Nie mając możności przeprowadzenia dostatecznie wielu sprawdzeń i korekt, mogę przypuszczać, że Czytelnik spotka w tekście pewne niedostatki.

Chcę wyrazić serdeczne podziękowania osobom i instytucjom, które zgodziły się na zamieszczenie w moim wykładzie rysunków i wykresów stanowiących ich autorską własność. W podpisach rysunków i w tekście wykładu starałem się skrupulatnie podawać nazwiska autorów i źródła.

Winien jestem wdzięczność prof. dr. hab. Januszowi Śledzińskiemu i prof. dr. hab. Marcinowi Barlikowi, a także dr inż. Bogusławie Kalinowskiej-Śledzińskiej i dr. inż. Stanisławowi Margańskiemu za życzliwe przejrzenie fragmentów maszynopisu i uwagi, moim studentom: Monice Hendzlik, Małgorzacie Tupaj, Grzegorzowi Dziekanowi i Leszkowi Wiśnikowi za pomoc w kreśleniu i komputerowym opracowaniu rysunków, mojej Rodzinie zaś za wyrozumiałość w czasie, gdy pisałem ten wykład.

Kazimierz Czarnecki

Warszawa, listopad 1994Przypisy

1. Wprowadzenie do geodezji wyższej

Eidos znaczy po grecku ‘kształt’.

Wartość tę zaczerpnięto ze zbioru stanowiącego system stałych fizycznych CODATA (Committee on Data for Science and Technology).

Litery pogrubione oznaczają wielkości wektorowe.

Oficjalnie przyjętą w systemie SI jednostką przyśpieszenia jest m⋅s–2. Tradycyjnie używana jest jednostka 1 gal = 1 cm s–2 (nazwana tak na pamiątkę Galileusza). 1 mgal = 1 m s–2×10–5; 1 µgal = 1 m s–2×10–8. Dokładność pomiaru wartości bezwzględnej przyśpieszenia siły ciężkości zawiera się obecnie w przedziale 1÷kilku µgali.

Zob. oraz .