geodesia

La Geodesia ( greco antico γῆ gé 'terra' e δαΐζειν daïzein , condividere ') è come definita da Friedrich Robert Helmert (1843-1917, fondatore della geodesia teorica) e DIN 18709-1, la "scienza della misurazione e della rappresentazione della terra superficie ”. Ciò include la determinazione della figura geometrica della terra , il suo campo gravitazionale e l'orientamento della terra nello spazio.

Nel sistema scientifico, la geodesia è assegnata principalmente alle scienze ingegneristiche . Ciò è particolarmente evidente nelle università e negli istituti tecnici, dove gli studi di geodesia spesso non sono assegnati al campo delle scienze naturali ma all'ingegneria civile . Inoltre, la geodesia rappresenta il legame tra astronomia e geofisica.L'esperto in geodesia è il geodeta o geometra.

In matematica , il termine geodetico è usato per la connessione teoricamente più breve tra due punti su superfici curve: la linea geodetica , che corrisponde a un cerchio massimo ( ortodromo ) sul globo .

Frontespizio di un libro sull'agrimensura del 1616

struttura

Fino al 1930 circa, la geodesia era divisa in due aree:

L' Ingenieurgeodäsie utilizzava entrambe le aree a seconda della precisione richiesta dei metodi.

Intorno al 1950, la fotografia aerea è stata stabilita come soggetto separato sotto il nome di fotogrammetria  - dagli anni '90, il telerilevamento è stato per lo più visto come un doppio soggetto. La geodesia satellitare è stata sviluppata dal 1958 in poi .

Le banche dati statali o catastali si sono sviluppate in sistemi informativi geografici (GIS) o sistemi informativi territoriali (LIS).

Tuttavia, tutte queste sotto-materie sono solitamente combinate in un corso universitario che include anche la cartografia o almeno parti di essa, nonché una serie di altre materie maggiori e minori (ad es. gestione del territorio ) e porta alla professione di ingegnere geometra o specialista in geoinformatica (vedi anche geomatica o geomatica).Ingegnere geomatico ). In Nord America (e nella letteratura specialistica inglese), tuttavia, viene fatta una distinzione tra geodesia e rilevamento , che sono difficilmente correlati nei curricula lì. La denominazione Surveying corrisponde al nostro word survey .

Questi esperti, che hanno una formazione accademica in Europa, sono spesso attivi nella valutazione immobiliare , nell'edilizia, nell'informatica , nella cartografia, nella navigazione e nei sistemi di informazione spaziale oltre ai compiti sopra elencati , mentre  altri corsi di formazione predominano nel settore immobiliare  - con l'eccezione del catasto . Gli ingegneri geometri nominati pubblicamente ( ÖbVI ), chiamati ingegneri civili in Austria , hanno il diritto di lavorare nelle aree tecniche della geofisica oltre alla gestione immobiliare .

Nozioni di base e sotto-aree

Con i suoi risultati di rilievo (es. da rilievi catastali e nazionali , geodesia ingegneristica, fotogrammetria e telerilevamento), la geodesia fornisce la base per numerose altre aree e attività specialistiche:

Le anomalie del campo gravitazionale terrestre a livello del mare (1 mgal 1 milionesimo di gravità). Sono usati per determinare la forma esatta della terra ( geoide ) e la struttura della crosta terrestre.

La cosiddetta geodesia superiore ( geodesia matematica , misurazione della terra e geodesia fisica ) si occupa, tra l'altro, della figura matematica della terra , di precisi sistemi di riferimento e della determinazione del geoide e del campo gravitazionale terrestre. Vari metodi di misurazione vengono utilizzati per determinare il geoide: gravimetria , metodi geometrici e dinamici della geodesia satellitare e astrogeodesia . La conoscenza della gravità è necessaria per stabilire un esatto sistema di altezza , ad esempio per quanto riguarda il Mare del Nord (cosiddette altezze NN, vedi anche livello di Amsterdam ) o il Mare Adriatico . Il sistema di altezza ufficiale in Germania è incorporato nella rete principale tedesca di altezza (DHHN).

Il geoide (o il suo gradiente, la deviazione dalla perpendicolare ) serve anche a definire e ridurre misure e coordinate su larga scala sulla superficie terrestre. Per la triangolazione e per le linee di collegamento più lunghe, il livello del mare viene approssimato utilizzando un ellissoide di riferimento e calcolato utilizzando le linee geodetiche , utilizzate anche in matematica ( geometria differenziale ), navigazione e quando si attraversano volte leggere ( cupola geodetica ). Geoide e campo gravitazionale sono importanti anche per la geofisica applicata e per il calcolo delle orbite dei satelliti.

L' area di geodesia superiore è assegnata anche a quell'area di rilevamento nazionale che si occupa di rilievi regionali e dei loro sistemi di riferimento . Questi compiti sono stati precedentemente risolti a livello terrestre , ma ora sempre più con GPS e altri metodi satellitari.

La cosiddetta geodesia inferiore comprende la registrazione delle planimetrie di cantiere per la progettazione edile , la documentazione e la realizzazione di modelli digitali per i progetti tecnici, la registrazione topografica del sito , il rilievo catastale e le aree di facility management .

Se la struttura proprietaria del terreno è diventata più complicata nel corso del tempo (attraverso la divisione al momento dell'acquisto e della vendita o dell'eredità), diventa necessaria la cosiddetta zonizzazione . Il loro strumento più importante è il consolidamento fondiario , noto in Austria come miglioramento . Serve anche per distribuire uniformemente i carichi quando si devono sopraelevare aree per grandi progetti ( autostrade , nuove vie di costruzione ) ( consolidamento fondiario aziendale).

Con Ingenieurvermessung si fa riferimento al tecnico (z. B. Gebäudeabsteckungen, Ingenieurnivellements, mezzi di grandi macchine, ecc.), non al rilievo

Quando si eseguono compiti geodetici nell'estrazione sotterranea e anche di superficie , si parla di separazione delle miniere o rilevamento di montagne.

I campi speciali della geodesia comprendono anche la geodesia marina , il rilievo marino e la registrazione dei profili idrografici dei fiumi , l' altimetria oceanografica con i satelliti e la cooperazione nel campo della navigazione .

Viene inoltre fatta una distinzione tra le sottoaree della tecnologia topografica come parte tecnica (tecnologia strumentale) e la parte non tecnica del rilevamento come termine collettivo per le aree di geodesia superiore e inferiore. Il sistema catastale e immobiliare non fa parte della tecnologia di rilevamento, sebbene i tribunali tedeschi come il tribunale regionale superiore di Düsseldorf (OLG) lo prestino nella decisione I-10 W 62/06, contrariamente all'opinione dottrinale prevalente nei college e nelle università tedesche.

storia

Antichità e Medioevo

L'origine della geodesia nel bisogno, la divisione dei paesi , i confini di terra e proprietà da definire e confini da documentare. La sua storia risale alla " società idraulica " dell'antico Egitto , dove la professione di geodeta divenne la più importante del paese per alcune settimane ogni anno dopo l' alluvione del Nilo .

L'uomo ha sempre avuto a che fare con le stelle e soprattutto con la forma della terra. All'inizio si pensava che la terra fosse un disco circondato dall'oceano. Pitagora di Samo (intorno al 500 aC) affermò che la terra era una sfera, ma non riuscì a dimostrare la sua tesi. Questo è stato raggiunto solo da Aristotele (intorno al 350 aC). Ha dimostrato la tesi con i seguenti tre esempi pratici:

  1. Solo una palla può sempre proiettare un'ombra rotonda sulla luna durante un'eclissi lunare.
  2. Quando si viaggia in direzione nord-sud, la comparsa di nuove stelle può essere spiegata solo dalla forma sferica della terra.
  3. Tutti gli oggetti che cadono aspirano a un centro comune, vale a dire il centro della terra.

La misurazione dei gradi tra Alessandria e Siene (l'odierna Assuan) da parte dello studioso ellenistico Eratostene, intorno al 240 aC, fu notevole . Chr. Ha mostrato la circonferenza della terra a 252.000 stadi ciò che (stima di 5000 stadi) si è avvicinato al vero valore nonostante la distanza incerta a circa il dieci percento. Lo scienziato e direttore della biblioteca alessandrina ha stimato la circonferenza della terra dalla differenza di 7,2 gradi nella posizione del sole .

Come in Egitto, le conquiste topografiche dei Maya erano sorprendenti, dove la geodesia era evidentemente strettamente correlata all'astronomia e ai calcoli del calendario .

Anche le difficili misurazioni del tunnel risalgono al I millennio aC. Tramandato, come nel VI secolo a.C. Il tunnel di Eupalinos a Samos .

Importanti punti di riferimento dell'antica geodesia furono le prime mappe del mondo dalla Grecia, gli osservatori in Medio Oriente e vari strumenti di misura in alcuni centri del Mediterraneo orientale . Nel 1023, Abu Reyhan Biruni  - un poliedrico del mondo islamico dell'epoca - determinò il raggio del globo sulla riva del fiume Kabul, allora chiamato Indo, con un nuovo metodo di misurazione da lui inventato, quasi esattamente a 6339,6 chilometri (il raggio all'equatore terrestre è in realtà 6378 , 1 chilometro). A quel tempo, nell'Arabia dell'XI secolo , la costruzione di meridiane e astrolabi fu spinta al suo apice, qualcosa su cui scienziati europei come Peuerbach poterono costruire dal 1300 in poi.

Tempi moderni

Pietre litografiche nell'archivio dell'Ufficio statale bavarese per il rilevamento e la geoinformazione

Con l'alba dell'era moderna , le esigenze della cartografia e della navigazione hanno fornito un rinnovato impulso allo sviluppo , ad esempio nella produzione di orologi e dispositivi a Norimberga o nei metodi di misurazione e calcolo utilizzati dai marittimi portoghesi. Rientrano in quest'epoca anche la scoperta delle funzioni angolari (India e Vienna) e della triangolazione (Snellius intorno al 1615). Nuovi strumenti di misura come il tavolo di misura (Prätorius, Norimberga 1590), il "pantometrum" del gesuita Athanasius Kircher e il telescopio /microscopio hanno permesso alla geodesia di effettuare i primi rilievi veramente precisi del territorio di Jean Picard e altri.

A partire dal 1700 circa, le mappe migliorarono ancora attraverso metodi di calcolo esatti ( geodesia matematica ). Con la misurazione del grado lungo il meridiano di Parigi da parte di Jean-Dominique Cassini , suo figlio Jacques Cassini e altri, iniziò la misurazione della terra su larga scala , che raggiunse il suo primo culmine nel 1740 con la determinazione dei raggi terrestri ellissoidali da parte del francese Bouguer e Maupertuis . I Cassini misurarono geodeticamente l'intera Francia e posero così le basi per la creazione della Carte de Cassini di César François Cassini de Thury e Jean Dominique Comte de Cassini . L' indagine trigonometrica Inglese-Francese seguita, seguita dalla rilevazione trigonometrica di Gran Bretagna e Irlanda .

Per poter meglio combinare i risultati di vari progetti e indagini nazionali, Roger Joseph Boscovich , Carl Friedrich Gauß e altri hanno sviluppato gradualmente il calcolo di equalizzazione , che è stato utilizzato anche per stabilire sistemi di riferimento precisi e la misurazione dello spazio ( geodesia cosmica ) dal 1850 circa .

Le stazioni più importanti per la geodesia nel XIX e XX secolo furono:

Risultati del lavoro geodetico

Strumenti, dispositivi e apparecchiature di misura

Strumenti e dispositivi di misura importanti

(Nota: i topografi tendono a parlare di strumenti, ma di fotogrammetria di dispositivi.)

  • Metro a nastro e filo a piombo (misurazione delle distanze orizzontali)
  • Prisma angolare e poli di distanza (misurazione di allineamenti e angoli retti)
  • Teodolite (misura delle direzioni orizzontali e degli angoli verticali)
  • Stazione totale (misurazione delle direzioni orizzontali e degli angoli verticali, nonché delle distanze spaziali)
  • Livello (misurazione dislivelli)
  • Gravimetro (misura dell'accelerazione di gravità)
  • Ricevitore GNSS (ricevitore GPS , GLONASS , BeiDou o Galileo ) (misurazione delle distanze spaziali di più posizioni satellitari)
  • Laser scanner (misurazione automatica di elementi polari, due angoli di deflessione e una distanza spaziale, su superfici vicine)
  • Camera di misura ( fotogrammetria ) (misura della radiazione riflessa - foto, immagini)

Equipaggiamento speciale e ausiliario

Dispositivi storici dell'antichità

Dispositivi storici dell'età moderna

Metodi di misurazione e calcolo

Metodo di misurazione in dettaglio (alfabetico)

Metodi di calcolo e strumenti di calcolo

  • Modelli di calcolo per calibrazione , verifica e metrologia dei dispositivi di misura
  • Geodesia matematica e proiezioni cartografiche
  • Coordinate - database , modelli digitali del terreno ( DTM ), Verschneidungsprogramme digital digitale
  • Sistemi di informazione geografica (GIS) e LIS e altri database spaziali come il catasto lineare
  • IGS , Servizio GPS internazionale per orbite satellitari precise e DGPS
    • SAPOS e altri servizi di posizionamento satellitare regionale.

    • Sistemi di riferimento

    Organizzazioni

    Nazionale

    Internazionale

    Geodetiche importanti

    Eventi

    letteratura

    link internet

    Commons : Geodesia  - raccolta di immagini, video e file audio
    Wikibooks: diversi libri sul tema delle scienze della terra  - materiali per l'apprendimento e l'insegnamento
    Wikizionario: Geodesia  - spiegazione dei significati, origine delle parole, sinonimi, traduzioni

    Evidenze individuali

    1. ↑ Utilizzo del GIS nel rilievo e nella geodesia. In: GIS per il rilievo . Su esri.de, accessibile l'11 settembre 2020.