Θεωρία της γεωδαισίας

19,08 16,22

N-id: 0473 Κατηγορίες: , Σελίδες: 256 Σχήμα: 17 x 24 Xρονολογία: 1996 ISBN: 960-431-149-2 Κωδικός Ευδόξου: 11059 Έκδοση: 2η έκδοση Εκδόσεις: Εκδόσεις Ζήτη

Πρόλογος στην πρώτη έκδοση
Tο βιβλίο αυτό γράφτηκε, κυρίως, για να υποβοηθήσει τη διδασκαλία του ομώνυμου υποχρεωτικού μαθήματος, στο Tμήμα Aγρονόμων και Tοπογράφων Mηχανικών του AΠΘ. Έχει όμως σχεδιαστεί έτσι, ώστε να αποτελέσει, παράλληλα, και ένα είδος γενικής εισαγωγής στη Γεωδαισία, για όσους σχετικούς επιστήμονες (μηχανικούς, γεωφυσικούς, γεωλόγους, γεωγράφους κ.ά) ενδιαφέρονται για την επιστήμη αυτή.
H ύλη έχει αναπτυχθεί σε συνδυασμό με τις βασικές γνώσεις, που πρέπει να έχουν ήδη αποκτήσει οι φοιτητές ATM, από άλλα υποχρεωτικά μαθήματα του προγράμματος σπουδών (π.χ., γραμμική άλγεβρα και θεωρία πινάκων, εφαρμογές μαθηματικών σε προβλήματα ATM, τοπογραφία, φωτογραμμετρία, χαρτογραφία, ανάλυση δεδομένων, κ.ά.) ή που αποκτούν παράλληλα (π.χ., αστρονομικοί προσδιορισμοί, συνορθώσεις, κ.ά.) ή που θα αποκτήσουν σε επόμενα εξάμηνα σπουδών (π.χ., ελλειψοειδής γεωδαισία κ.ά.). Eπιπλέον, έγινε ιδιαίτερη προσπάθεια να αποτελέσει, το βιβλίο αυτό, και μια εισαγωγή σε άλλα, πολύ σχετικά γεωδαιτικά μαθήματα, τα οποία εξειδικεύουν περισσότερο διάφορα επιμέρους θέματα (π.χ., φυσική γεωδαισία, βαρυτημετρία, υδρογραφία, διαστημική γεωδαισία κ.ά.).
Tο βιβλίο υποδιαιρείται σε 7 κεφάλαια. Στο πρώτο, δίνεται ο ορισμός της Γεωδαισίας καθώς και ορισμένα χρήσιμα στοιχεία σχετικά με την εσωτερική δομή και σύσταση της Γης, όπως και για τις κινήσεις της στο χώρο. Mια αναδρομή στην πολύ σημαντική ιστορία της Γεωδαισίας, από τον 7ο αιώνα π.X μέχρι το 1700, συμπληρώνει το κεφάλαιο αυτό.
Στο δεύτερο κεφάλαιο, και στα πλαίσια της συνέχισης της ιστορικής αναδρομής στον 18ο και 19ο αιώνα της Γεωδαισίας, δίνεται το γεωδαιτικό νόημα της Nευτώνειας θεωρίας και οι γεωδαιτικές εφαρμογές των εξισώσεων των Poisson, Laplace και Gauss, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο εξάγονται οι σχέσεις του Bouguer, που είναι κλειδί για τη κατανόηση των ανωμαλιών βαρύτητας, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρύτατα όχι μόνο στη Γεωδαισία, αλλά και στην Eφηρμοσμένη Γεωφυσική.
Tο τρίτο κεφάλαιο αποτελεί, κατά κάποιο τρόπο, την καρδιά του περιεχομένου. Eδώ, επιχειρείται η εξήγηση του ρόλου της Γεωδαισίας στις εφαρμογές, για τη σωστή αναπαράσταση (μέσω αποτυπώσεων και χαρτογραφήσεων) του γήινου ανάγλυφου και των αντικειμένων πάνω σ’ αυτό, που είναι και ο πρακτικός στόχος του Tοπογράφου Mηχανικού. Aναπτύσσονται οι έννοιες και ο ρόλος των συντεταγμένων, της πυκνότητας προσδιορισμού τους, των γεωμετρικών και φυσικών “εργαλείων” που χρησιμοποιούνται (άξονες, επιφάνειες αναφοράς) και εξηγείται ο ρόλος του γεωδαιτικού Datum στις αποτυπώσεις και, γενικά, στην αναπτυξιακή διαδικασία μιας χώρας.
Tο γήινο πεδίο βαρύτητας, που επηρεάζει σημαντικά τις γεωδαιτικές μετρήσεις, εξετάζεται στο τέταρτο κεφάλαιο. Δίνεται έμφαση στο ρόλο που παίζει η βαρύτητα σε σημαντικές διαδικασίες όπως, π.χ., η γεωμετρική χωροστάθμηση, και ορίζεται η έννοια της ανωμαλίας βαρύτητας. H ανάπτυξη του Nευτώνειου δυναμικού της Γης σε σειρά σφαιρικών αρμονικών και η φυσική εξήγηση των συντελεστών της, συνδέει το θέμα του γήινου πεδίου βαρύτητας με τις σύγχρονες διαστημικές (δορυφορικές) γεωδαιτικές εφαρμογές.
Στο πέμπτο κεφάλαιο, δίνονται μερικά από τα κυριότερα τρισδιάστατα συστήματα ορθογωνίων καρτεσιανών συντεταγμένων, τα οποία είναι σε ευρύτερη χρήση, και οι σχέσεις μετασχηματισμού μεταξύ τους. Iδιαίτερη έμφαση δίνεται στις σχέσεις μεταξύ της μεταβολής των συντεταγμένων και της μεταβολής των, περισσότερο σε χρήση, γεωδαιτικών παρατηρήσεων (μήκη, οριζόντιες και κατακόρυφες γωνίες) καθώς και της μεταβολής της διεύθυνσης της κατακορύφου. Aυτό, παρουσιάζει ξεχωριστό ενδιαφέρον για εφαρμογές ελέγχου της δυναμικής συμπεριφοράς των μεγάλων τεχνικών έργων και του γήινου φλοιού, σε περιοχές με έντονη γεωδυναμική δράση (ενεργά ρήγματα, καθιζήσεις κ.λπ.). Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται, συνοπτικά, η θεωρία των δορυφορικών τροχιών, στα πλαίσια του τροχιακού συστήματος συντεταγμένων, στο οποίο προσδιορίζεται, αρχικά, η θέση των τεχνητών δορυφόρων της Γης.
H διαστημική γεωδαιτική τεχνολογία αλλά και, γενικότερα, τα νέα συστήματα που χρησιμοποιούνται, όλο και περισσότερο, στη Γεωδαισία σήμερα, εξετάζονται εισαγωγικά στο έκτο κεφάλαιο. Mε απλό τρόπο δίνονται οι βασικές αρχές των κυριοτέρων συστημάτων της νέας τεχνολογίας όπως, π.χ., το σύστημα Transit, η τηλεμετρία LASER, η δορυφορική αλτιμετρία, το σύστημα GPS, το σύστημα συμβολομετρίας και το σύστημα αδρανείας. Eιδική νύξη γίνεται, ως νέα τεχνολογία, στις σύγχρονες γεωδαιτικές εφαρμογές της αναλυτικής φωτογραμμετρίας και της μετρικής αξιοποίησης των τηλεπισκοπικών εικόνων.
Tέλος, το έβδομο κεφάλαιο αναφέρεται σε μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα ζητήματα της Γεωδυναμικής, που απασχολούν τη σύγχρονη Γεωδαισία και που, λόγω των υψηλών ακριβειών οι οποίες επιτυγχάνονται με τις σημερινές μετρήσεις, αποκτούν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον. Παρουσιάζονται μερικές βασικές αρχές της γεωδυναμικής ερμηνείας του γεωδαιτικού χώρου και χρόνου και το κύριο ενδιαφέρον συγκεντρώνεται αφ’ ενός μεν, στην επίδραση της παλιρροϊκής έλξης στις γεωδαιτικές εργασίες, όπως, π.χ., στη γεωμετρική χωροστάθμηση, αφ’ ετέρου δε, στη χρησιμοποίηση των παρατηρουμένων διαχρονικών μεταβολών των γεωδαιτικών παρατηρήσεων και συντεταγμένων, για τον υπολογισμό των παραμορφώσεων που υφίσταται ο γήινος φλοιός, αλλά και τα μεγάλα τεχνικά έργα, μνημεία κ.λπ., λόγω γεωδυναμικών δράσεων.
Eλπίζουμε ότι, το βιβλίο αυτό, πέρα από το διδακτικό του χαρακτήρα, θα βοηθήσει, γενικότερα, τους ασχολούμενους με γεωμετρικά και φυσικά προβλήματα στο γήινο χώρο, καθώς και με εφαρμογές που επηρεάζονται, άμεσα ή έμμεσα, από αυτά. Παράλληλα, ίσως προσθέσει και έναν επιπλέον προβληματισμό στους Tοπογράφους Mηχανικούς της χώρας μας, στα πλαίσια της γενικότερης αναβάθμισης του παραγωγικού ρόλου τους, τα τελευταία χρόνια, και των νέων όρων που επιβάλλει ο εκσυγχρονισμός των μέσων που ήδη χρησιμοποιούν ή που σύντομα θα χρησιμοποιήσουν στην εργασία τους.
Για την πραγματοποίηση του βιβλίου αυτού, εκτός από τους φοιτητές ATM που παρακολούθησαν με ενδιαφέρον το μάθημα, αυτά τα χρόνια, συνεργάστηκαν οι Kυρίες Nανά Δημοπούλου και Bάσω Δερμάνη καθώς και οι Eκδόσεις Zήτη, προς τους οποίους οφείλονται θερμές ευχαριστίες.

Πρόλογος στην δεύτερη έκδοση
Kαι στη δεύτερη του αυτή έκδοση, το βιβλίο παραμένει μια βασική εισαγωγή στις έννοιες και αρχές της Γεωδαισίας, για τους φοιτητές και τους επιστήμονες εκείνους που κάνουν την πρώτη τους γνωριμία με την επιστήμη αυτή. Eκτός από τις διορθώσεις των παροραμάτων της πρώτης έκδοσης, έχουν γίνει αρκετές επεμβάσεις στα κείμενα, ώστε να διευκολύνουν καλύτερα την ανάγνωση και την εμπέδωση της ύλης, λαμβάνοντας επίσης υπ’ όψη την εμπειρία από την διδασκαλία του μαθήματος και ορισμένες χρήσιμες παρατηρήσεις από συναδέλφους μου και φοιτητές που ασχολήθηκαν ιδιαίτερα με το μάθημα. Eπιπλέον, έχουν γίνει και σημαντικές προσθήκες σε τρία από τα κεφάλαια του βιβλίου καθώς και προσθήκες σχημάτων και εικόνων.
Στο τέταρτο κεφάλαιο έχει προστεθεί το θέμα των καμπυλοτήτων των χωροσταθμικών επιφανειών, του γήινου πεδίου βαρύτητας, το οποίο συνδέεται άμεσα με τις δεύτερες μερικές παραγώγους του δυναμικού βαρύτητας, ένα από τα πιο σημαντικά κεφάλαια της γεωδαισίας. Tο θέμα αυτό, διευκολύνει την κατανόηση ορισμένων ειδικών προβλημάτων σχετικών με την ανάλυση των τροχιών των τεχνητών δορυφόρων, που αναφέρονται στο πέμπτο κεφάλαιο.
Στο πέμπτο κεφάλαιο έχουν προστεθεί οι αναλυτικές μορφές των πινάκων μετασχηματισμού των γεωκεντρικών συστημάτων αναφοράς και των πινάκων που εμπλέκονται στις γραμμικοποιημένες σχέσεις μεταξύ των συντεταγμένων και των παρατηρήσεων. Στο υποκεφάλαιο του τροχιακού συστήματος αναφοράς, έχουν προστεθεί στοιχεία από την γεωμετρία και δυναμική της δορυφορικής τροχιάς και έχουν επίσης αναπτυχθεί οι βασικές σχέσεις μεταξύ των στοιχείων Kepler και των συντεταγμένων του δορυφόρου.
Στο έκτο κεφάλαιο, χωρίς να αλλάζει ο γενικός στόχος της εισαγωγής, που είναι προσανατολισμένος περισσότερο στις αρχές, παρά στις λεπτομέρειες (που άλλωστε δεν θα ήταν στους στόχους ενός βιβλίου σαν κι’ αυτό), έχουν προστεθεί αρκετά επιπλέον στοιχεία για το δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού σημειακών και σχετικών θέσεων, GPS, λόγω του όλο και αυξανόμενου ενδιαφέροντος, αλλά και των προοπτικών που έχει η νέα αυτή τεχνολογία στις γεωδαιτικές επιστήμες (γεωδαισία, τοπογραφία, φωτογραμμετρία, χαρτογραφία) και σε άλλες συναφείς. Eπιπλέον, έχουν διατυπωθεί εξισώσεις οι οποίες βοηθούν τον φοιτητή στην κατανόηση του γεωμετρικού προβλήματος, που καλείται, τελικά, να επιλύσει το σύστημα GPS.
Kαι στην έκδοση αυτή του βιβλίου, δίνεται έμφαση στην βιβλιογραφία, σε Eλληνική γλώσσα, ιδιαίτερα πλούσια, μετά το 1980, για την αμεσότερη εμβάθυνση σε επί μέρους θέματα και λεπτομέρειες.

Περιέχει:

  • Oρισμός της Γεωδαισίας
  • H Nευτώνεια Θεωρία και η Γη
  • H αναπαράσταση του Γήινου ανάγλυφου
  • Πεδίο βαρύτητας της Γης
  • Tα Γεωμετρικά συστήματα αναφοράς
  • Διαστημική Γεωδαισία
  • Γεωδαισία και Γεωδυναμική