Kutatás és fejlesztés - Geodéziai hálózatok

A geodézia feladata a Föld méretének és alakjának valamint nehézségi erőterének meghatározása, valamint a Föld felületén található természetes és mesterséges alakzatok geometriai adatainak meghatározása és ezek alapján az alakzatok ábrázolása.

A feladat megoldására egy adott területen (ország, kontinens, vagy akár a Föld teljes felszíne) kijelölünk bizonyos számú pontot – lehetőleg egyenletes eloszlásban –, és geodéziai mérésekkel meghatározzuk a pontok helyzetét egymáshoz viszonyítva illetve a Föld egészéhez képest. Ezen pontok halmazát nevezzük alaphálózatnak.

Az alappontok meghatározását végezhetjük olyan földközéppontú (geocentrikus) térbeli derékszögű koordináta-rendszerben, melynek egyik tengelye a Föld forgástengelyével esik egybe, a másik kettő pedig erre merőleges síkot alkot. Ilyen koordináta-rendszert elsősorban mesterséges holdakra támaszkodó helymeghatározó rendszerek alkalmaznak.

Az alaphálózat pontjainak koordinátáit megadhatjuk felületi koordináta-rendszerben is. Ekkor egy pont helyzetét a Föld elméleti alakját (a geoidot) jól megközelítő alapfelületen (általában forgási ellipszoidon) értelmezett földrajzi szélesség és hosszúság értékekkel, továbbá a pont és az alapfelületi megfelelője közötti távolsággal (azaz ellipszoid feletti magassággal) jellemezzük. A gyakorlati élet tengerszinthez való kötődése, továbbá méréstechnikai okok miatt azonban a harmadik koordinátát az alapfelület helyett a tengerszinthez képest adjuk meg (tengerszint feletti magasság). A klasszikus vízszintes és a magassági alaphálózat az eltérő meghatározási módszerek és felhasználási szempontok miatt kettévált.

A XX. század elejéig a Földet véglegesen kialakult és megszilárdult kérgű égitestnek tekintették, amelynek nehézségi erőtere az időben változatlan. A földtudományi ismeretek bővülése (pl. kontinensvándorlás, lemeztektonika, nehézségi erőtér időbeli változásai), valamint a műszer- és méréstechnika jelentős fejlődése (pl. kozmikus geodéziai módszerek alkalmazása) miatt a geodéziában megjelent a korábbi statikus szemlélet helyett/mellett a dinamikai szemlélet is. Mozgásvizsgálati hálózatokat hoztak létre a lokális hálózatoktól az egész Földre kiterjedő hálózatokig. Ezen hálózatokban végzett ismételt mérések segítségével a geodinamikai folyamatok hatására bekövetkező változások egyre pontosabban nyomon követhetővé váltak.

Vízszintes alaphálózat

A vízszintes alaphálózat meghatározásának klasszikus módszere a háromszögelés (trianguláció), amelynek során a megjelölt pontok relatív helyzetét úgy határozzuk meg, hogy pontokból kialakítható – egymáshoz csatlakozó – háromszögek belső szögeit határozzuk meg. Ezáltal a hálózat alakja adott. A hálózat méretének meghatározásához legalább az egyik oldal hosszát szükséges megmérni. Ha csillagászati mérésekkel a hálózatnak legalább egy pontján meghatározzuk a földrajzi szélességet és hosszúságot, valamint ezen pontból kiinduló egyik irány azimutját, akkor a hálózat helyzete a Föld egészéhez képest is ismertté válik. A klasszikus háromszögelési hálózatokban – a pontosság fokozására – általában több oldal hosszát határozták meg és több ponton végeztek csillagászati méréseket.

A XX. század közepéig – az elektronikus távolságmérés kifejlesztéséig – a hosszmérés végrehajtása (pl. invárdrót méréssel) lényegesen nehezebb volt a szögmérésnél. Ezért általában nagy kiterjedésű (országos, kontinentális) hálózatok létesítésekor a klasszikus háromszögelést alkalmazták. A nagypontosságú elektronikus távolságmérő műszerek megjelenése után kialakítottak tisztán hosszméréses hálózatokat is (trilateráció).

A vízszintes hálózatok pontosságának fokozására az 1980-as évektől kezdődően kozmikus geodéziai mérések eredményeit is bevonták a számításokba.

További információ: virag@sgo.fomi.hu