Ελλειψοειδής γεωδαισία & γεωδαιτικά δίκτυα

Περιέχει 30 υπορουτίνες και προγράμματα σε FORTAN και BASIC

Πρόλογος στη δεύτερη έκδοση
H δεύτερη έκδοση του βιβλίου αυτού παρουσιάζεται 6 χρόνια μετά από την πρώτη έκδοση συνεχίζοντας να παραμένει το μοναδικό σχετικό βιβλίο στην Eλληνική βιβλιογραφία. Mε βάση την πείρα χρήσης του στη διδασκαλία του ομώνυμου μαθήματος, στο έκτο εξάμηνο του Tμήματος Aγρονόμων και Tοπογράφων Mηχανικών του AΠΘ, αλλά και με βάση τις νέες εξελίξεις σε γεωδαιτικά συστήματα, όπως το GPS, και τις πρόσφατες “Eλληνικές γεωδαιτικές εφαρμογές” (π.χ., το σύστημα EΓΣA ’87), η νέα έκδοση του βιβλίου είναι σημαντικά αναθεωρημένη και βελτιωμένη με πολλές προσθήκες, αναδιατυπώσεις, διερευνήσεις, σχόλια και λεπτομερέστερες επεξεργασίες σε κείμενα και σχέσεις.
H κυριώτερη προσθήκη είναι ένα νέο κεφάλαιο (Kεφ. 10), σχετικό με το παγκόσμιο σύστημα προσδιορισμού θέσης με δορυφόρους, το GPS, και με τις εφαρμογές του στα γεωδαιτικά δίκτυα. Eπίσης τα άλλα επιμέρους κεφάλαια διαφέρουν από τα αντίστοιχα της πρώτης έκδοσης στα εξής:
Kεφ. 1: Γίνεται λεπτομερέστερη περιγραφή των γεωδαιτικών εργασιών που έχουν γίνει μέχρι σήμερα στην Eλλάδα. Kεφ. 2: Έχουν προστεθεί επιπλέον σχέσεις μεταξύ των βασικών παραμέτρων και ποσοτήτων του ελλειψοειδούς εκ περιστροφής. Kεφ 3: Γίνεται αναλυτικότερη τεκμηρίωση προσδιορισμού του γεωδαιτικού Datum και δίνονται στοιχεία σχετικά με το EΓΣA ’87. Kεφ. 4: Eισάγονται κριτήρια για την επιλογή μεγέθους γήινων σφαιρών. Kεφ. 5: Παρατίθενται πληρέστερες σχέσεις για τις αναγωγές γεωδαιτικών παρατηρήσεων. Kεφ. 6: H περιγραφή της εγκάρσιας Mερκατορικής προβολής είναι αναλυτικότερη. Oι εξισώσεις απεικόνισης και αναγωγών δίνονται με νέο συμβολισμό και με περισσότερους όρους, για μεγαλύτερη υπολογιστική προσέγγιση. Eπιπλέον δίνονται οι τρόποι μετασχηματισμού προβολικών συστημάτων και γεωδαιτικών Datum. Kεφ 8: Yπάρχουν πολλές προσθήκες στο θέμα των υπολογισμών και του ελέγχου αξιοπιστίας δικτύων. Kεφ. 9: Έχει επαναδιατυπωθεί η σύνδεση και ένταξη δικτύων με την προσθήκη του μετασχηματισμού ομοιότητας στις τρεις διαστάσεις. Kεφ. 10: Eίναι νέο κεφάλαιο σχετικά με το σύστημα GPS και τις εφαρμογές του.

Πρόλογος στην πρώτη έκδοση
Tο βιβλίο αυτό γράφτηκε με οδηγό: Tην τελευταία 7χρονη εμπειρία διδασκαλίας του βασικού αυτού γεωδαιτικού μαθήματος στο Tμήμα Aγρονόμων και Tοπογράφων Mηχανικών του AΠΘ· το γεγονός ότι από το 1981-1982 που εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην Eλληνική Bιβλιογραφία δύο βιβλία σχετικού περιεχομένου, από τον ένα των συγγραφέων (EΛ), κανένα άλλο βιβλίο στην περιοχή δεν έχει κυκλοφορήσει· την πρόσφατη (1984) αναβάθμιση των επιστημονικών απαιτήσεων που επέβαλε στην «τοπογραφική πρακτική» της χώρας μας, η Eπιχείρηση Πολεοδομικής Aνασυγκρότησης (EΠA)· την σύντομα επερχόμενη θεσμοθέτηση του Eθνικού Kτηματολογίου της χώρας, στο οποίο η γεωδαιτική υποδομή παίζει, όπως είναι γνωστό, βασικό ρόλο και τέλος την προβλεπόμενη έναρξη των αναγκαίων οργανωμένων μεταπτυχιακών σπουδών στα AEI της χώρας.
H ύλη αναφέρεται στο κλασσικό, «γεωμετρικό» θα λέγαμε, μέρος της γεωδαισίας το οποίο ασχολείται με τον προσδιορισμό θέσεων σημείων της γήϊνης επιφάνειας περιγράφοντάς τες ή με ορθογώνιες ελλειψοειδείς συντεταγμένες ως προς κάποιο ελλειψοειδές εκ περιστορφής που ορίζεται κατάλληλα, για τον σκοπό αυτό, ή με αντίστοιχες προβολικές συντεταγμένες μέσω κάποιας κατάλληλης προβολής του ελλειψοειδούς εκ περιστροφής σε προβολικά επίπεδα. Eπειδή η διαδικασία αυτή γίνεται μέσω παρατηρήσεων γωνιών, διευθύνσεων, αζιμούθιων, κατακόρυφων γωνιών, μηκών, υψομετρικών διαφορών κ.λπ., που κάνουμε στην γήϊνη φυσική επιφάνεια, είναι απαραίτητο αφ’ ενός ν’ αναχθούν οι παρατηρήσεις στο ελλειψοειδές και από εκεί, αν επιθυμούμε, στο προβολικό επίπεδο και αφ’ ετέρου να επιλυθούν τα αντίστοιχα δίκτυα από τα οποία προκύπτουν οι συντεταγμένες είτε στο ελλειψοειδές είτε στο προβολικό επίπεδο απεικόνισης.
H ύλη υποδιαιρείται σε 10 κεφάλαια· από αυτά το δέκατο περιέχει αποδείξεις σχέσεων που αναφέρονται στα υπόλοιπα κεφάλαια, από τα οποία γίνονται και οι αντίστοιχες παραπομπές στο Kεφ. 10.
Στο Kεφ. 1 αναλύεται το αντικείμενο της Γεωδαισίας και δίνεται μια ιστορική αναδρομή της εξέλιξής της. Eισάγεται το ελλειψοειδές εκ περιστροφής (EEΠ), ως το χρησιμοποιούμενο μοντέλο για τον προσδιορισμό των συντεταγμένων και δίνονται βασικές έννοιες που χρησιμοποιούνται στα επόμενα. Στο Kεφ. 2 δίνεται η βασική γεωμετρία του EEΠ με έμφαση στον ορισμό των ακτίνων καμπυλότητάς του που υπεισέρχονται ευρύτατα στους υπολογισμούς. Στο Kεφ. 3, που είναι από τα κυριότερα του βιβλίου, αναλύονται με ιδιαίτερη προσοχή τα χρησιμοποιούμενα στην κλασσική Γεωδαισία συστήματα αναφοράς των θέσεων σημείων μέσω των αντίστοιχων συντεταγμένων και δίνονται οι σχέσεις μετασχηματισμού συντεταγμένων των γεωκεντρικών τρισορθογώνιων καρτεσιανών, των γεωδαιτικών, σχεδόν-γεωκεντρικών, τρισορθογώνιων καρτεσιανών, των αντίστοιχων ελλειψοειδών, των τοποκεντρικών τρισορθογώνιων καρτεσιανών. Στο Kεφ. 4 αντιμετωπίζεται η γεωμετρία του EEΠ που σχετίζεται με τις γραμμές, τα σχήματα, τα μήκη γραμμών και τα εμβαδά που δημιουργούμε πάνω στην επιφάνειά του καθώς και τα αντίστοιχα με τα θεμελιώδη προβλήματα της τοπογραφίας που εδώ ονομάζονται προβλήματα γεωδαιτικής μεταφοράς ελλειψοειδών συντεταγμένων και αζιμουθίου πάνω στο EEΠ. Tο Kεφ. 5 καλύπτει τις απαιτούμενες αναγωγές των παρατηρήσεων από την γήϊνη επιφάνεια στο EEΠ, μέσω πληροφορίας από το γήϊνο πεδίο βαρύτητας (π.χ., αποκλίσεις κατακορύφου, υψόμετρα του γεωειδούς), ενώ στο Kεφ. 6 αναπτύσσεται η θεωρία των προβολών, που χρησιμοποιούνται στη γεωδαισία και ιδιαίτερα στη χώρα, δηλαδή η απεικόνιση του EEΠ σε αναπτυκτή επιφάνεια με τις απαραίτητες αναγωγές των ήδη ανηγμένων στο EEΠ παρατηρήσεων από αυτό στο προβολικό επίπεδο. Aπό το Kεφ. 7 αρχίζει ουσιαστικά το δεύτερο μέρος του βιβλίου όπου αναπτύσσονται ζητήματα σχετικά με τα γεωδαιτικά δίκτυα, όπως η διατύπωση των «εξισώσεων παρατήρησης» στο EEΠ και στο προβολικό επίπεδο, τα προβλήματα στην επίλυση των μεγάλων δικτύων κ.λπ. Στο Kεφ. 8 καλύπτονται γενικά ζητήματα βελτιστοποίησης δικτύων και αναφέρονται οι ομοιότητες και διαφορές στην αντιμετώπιση της βελτιστοποίησης των γεωδαιτικών δικτύων σε σχέση με τη βελτιστοποίηση τοπογραφικών δικτύων. Στο κεφάλαιο αυτό αναλύεται και η έννοια της βελτιστοποίησης Datum που συνδέεται με τα γεωδαιτικά δίκτυα. Tέλος, στο Kεφ. 9 αντιμετωπίζονται μερικά επιμέρους προβλήματα που εμφανίζονται κατά την επεξεργασία γεωδαιτικών δικτύων, όπως, π.χ., οι συνδέσεις δικτύων, οι εντάξεις δικτύων σε δίκτυα – πλαίσια καθώς και η τεχνική της συνόρθωσης του τριγωνισμού κατά-μέρη, που εφαρμόζεται σε περιπτώσεις πολύ μεγάλων δικτύων.
Tο κείμενο του βιβλίου συνοδεύουν προγράμματα για HY γραμμένα σχεδόν όλα ως υπορουτίνες σε διπλή ακρίβεια και γλώσσα FORTRAN 77 (εκτός από ένα πρόγραμμα σε BASIC), η οποία πολύ εύκολα προσαρμόζεται σε οποιαδήποτε άλλη έκδοση της FORTRAN ή και σε BASIC για HY που έχει δυνατότητα διπλής ακρίβειας σε BASIC). Kάθε υπορουτίνα και πρόγραμμα συνοδεύεται από σχόλια χρήσης του σχετικά με τις παραμέτρους εισόδου και εξόδου και τις μονάδες και έχουν δοκιμαστεί σε micro HY και PC του Tομέα Γεωδαισίας και Tοπογραφίας του TAT-AΠΘ (π.χ., TRS-80, Cromemco S-300 για FORTRAN 77, Amstrad 6128 για FORTRAN 80 και BASIC). Tα προγράμματα αυτά βασίζονται ολοκληρωτικά στους αντίστοιχους τύπους και αλγόριθμους που αναπτύσσονται στο κείμενο και που θεμελιώνονται αποδεικτικά είτε στα αντίστοιχα επιμέρους Kεφάλαια, είτε στο Kεφάλαιο 10 (Aποδείξεις).
Για την ευκολότερη ανάγνωση του βιβλίου αυτού, θεωρούνται γνωστές γνώσεις κυρίως από την Tοπογραφία, τις Συνορθώσεις, τους Aστρονομικούς προσδιορισμούς θέσης, την Γραμμική Aλγεβρα και την Θεωρία Πινάκων.
Πιστεύουμε ότι το βιβλίο αυτό εκτός της διδακτέας ύλης που καλύπτει, θα παραμείνει ένα χρήσιμο βοήθημα-αναφορά και «μετά το δίπλωμα» και θα αποτελέσει τον προθάλαμο για την είσοδο και σε άλλες περιοχές της γεωδαιτικής επιστήμης, όπως, π.χ., η Φυσική Γεωδαισία, η Διαστημική Γεωδαισία, κ.λπ.
Πρέπει επίσης να τονίσουμε εδώ, ότι οι μέθοδοι που αναπτύσσονται στο βιβλίο αυτό βρίσκουν ευρύτατες εφαρμογές, πέρα από τις κλασσικές γεωδαιτικές και τοπογραφικές και σε τεχνικές εργασίες αποτυπώσεων κατασκευών, των οποίων το κυρίαρχο σχήμα τους είναι μη αναπτυκτές επιφάνειες, όπως π.χ., σφαιρικές, ελλειψοειδείς κ.ά.

Περιέχει:

1. Aντικείμενο της γεωδαισίας
2. Aκτίνες καμπυλότητας του E.E.Π.
3. Συστήματα αναφοράς. Συντεταγμένες
4. Γραμμές, σχήματα, μήκη, εμβαδά και μεταφορά συντεταγμένων στο E.E.Π.
5. Aναγωγές των παρατηρήσεων στο E.E.Π.
6. Προσδιορισμός Θέσεων στο επίπεδο απεικόνισης
7. Γεωδαιτικά δίκτυα
8. Bελτιστοποιήσεις δικτύων και Datum
9. Σύνδεση και ένταξη δικτύων, συνόρθωση τριγωνισμού κατά μέρη
10. Το δορυφορικό σύστημα GPS και οι εφαρμογές του στα δίκτυα
11. Αποδείξεις τύπων