geodesi

Den Geodesi ( gamle greske γῆ 'jorden' og δαΐζειν daïzein , dele ') er definert av Friedrich Robert Helmert (1843-1917, grunnlegger av teoretisk geodesi) og DIN 18709-1, "vitenskapen om måling og representasjon av jordens overflate ". Dette inkluderer bestemmelsen av den geometriske figuren på jorden , dens gravitasjonsfelt og jordens orientering i rommet.

I det vitenskapelige systemet er geodesi primært tildelt ingeniørvitenskapene . Dette er spesielt tydelig ved universiteter og tekniske høyskoler, der geodesi-studier ofte ikke er tildelt feltet naturvitenskap , men sivilingeniør . Videre representerer geodesi koblingen mellom astronomi og geofysikk . Eksperten innen geodesi er geodesist eller geometer.

I matematikk brukes begrepet geodetisk for den teoretisk korteste forbindelsen mellom to punkter på buede overflater - den geodetiske linjen , som tilsvarer en stor sirkel ( kjeveortrom ) på kloden .

Tittelside til en bok om landmåling fra 1616

struktur

Fram til 1930 var geodesi delt inn i to områder:

Den Ingenieurgeodäsie brukes begge områder avhengig av den nødvendige nøyaktighet av metoder.

Rundt 1950 ble luftfotografering etablert som et eget emne under navnet fotogrammetri  - siden 1990-tallet har fjernmåling stort sett blitt sett på som et dobbeltfag. Satellittgeodesi begynte i 1958 .

De statlige eller matrikkelkart oppmåling databaser utviklet seg til geografiske informasjonssystemer (GIS) eller land informasjonssystemer (LIS).

Imidlertid er alle disse underfagene vanligvis kombinert i et universitetskurs, som også inkluderer kartografi eller i det minste deler av det, samt en rekke andre større og mindre fag (f.eks. Landforvaltning ) og fører til yrke av landmåler eller geoinformatikk spesialist (se også geomatikk eller geomatikk) . Geomatisk ingeniør ). I Nord-Amerika (og engelsk faglitteratur) skilles det imidlertid mellom geodesi og landmåling , som knapt er relatert i læreplanene der. Betegnelsen Surveying tilsvarer vår ordundersøkelse .

Disse ekspertene, som er akademisk utdannet i Europa, er ofte aktive innen verdivurdering , konstruksjon, IT , kartografi, navigasjon og romlige informasjonssystemer i tillegg til oppgavene som er nevnt ovenfor , mens de er i eiendomsbransjen  - med unntak av matrikkelen  - andre opplæringskurs dominerer. De offentlig utnevnte landmåleringeniørene ( ÖbVIs ), kalt sivilingeniører i Østerrike , har rett til å jobbe i tekniske områder innen geofysikk i tillegg til eiendomsforvaltning .

Grunnleggende og delområder

Med sine undersøkelsesresultater (f.eks. Fra matrikkel- og nasjonale undersøkelser , teknisk geodesi, fotogrammetri og fjernmåling) gir geodesi grunnlaget for mange andre spesialiserte områder og aktiviteter:

Anomaliene i jordens tyngdefelt på havnivå (1 mgal ≈ 1 milliondel av tyngdekraften). De brukes til å bestemme den eksakte formen på jorden ( geoid ) og strukturen til jordskorpen.

Den såkalte høyere geodesien ( matematisk geodesi , jordmåling og fysisk geodesi ) omhandler blant annet den matematiske figuren på jorden , presise referansesystemer og bestemmelsen av geoid og jordens gravitasjonsfelt. Ulike målemetoder brukes til å bestemme geoid: gravimetri , geometriske og dynamiske metoder for satellittgeodesi og astrogeodesi . Kunnskap om tyngdekraften er nødvendig for å etablere et nøyaktig høydesystem , for eksempel med hensyn til Nordsjøen (såkalte NN-høyder, se også Amsterdam-nivå ) eller Adriaterhavet . Det offisielle høydesystemet i Tyskland er nedfelt i det tyske Main Height Network (DHHN).

Geoiden (eller dens gradient, avviket fra vinkelrett ) tjener også til å definere og redusere målinger og koordinater i stor skala på jordoverflaten. For triangulering og for lengre forbindelseslinjer tilnærmes havnivået ved hjelp av en referanseellipsoid og beregnes ved hjelp av geodetiske linjer , som også brukes i matematikk ( differensialgeometri ), navigering og når man spenner over lyshvelv ( geodetisk kuppel ). Geoid og gravitasjonsfelt er også viktig for anvendt geofysikk og for beregning av satellittbaner.

Jo høyere geodesi er også det området for nasjonal kartlegging som omhandler regionale undersøkelser og deres referansesystemer . Disse oppgavene ble tidligere løst terrestrisk , men nå i økende grad med GPS og andre satellittmetoder.

Den såkalte lavere geodesien inkluderer registrering av stedplaner for byggeplanlegging , dokumentasjon og opprettelse av digitale modeller for tekniske prosjekter, topografisk registrering av stedet , matrikkelundersøkelsen og områder med anleggsledelse .

Hvis eierstrukturen i landet har blitt mer komplisert i løpet av tiden (gjennom deling ved kjøp og salg eller arv), blir såkalt sonering nødvendig. Deres viktigste instrument er landkonsolidering , kjent i Østerrike som forbedring . Det tjener også til å fordele laster jevnt når områder må løftes for store prosjekter ( motorveier , nybyggingsveier ) (selskapets landkonsolidering ).

Med Ingenieurvermessung henvises til det tekniske (z. B. Gebäudeabsteckungen, Ingenieurnivellements, middel til store maskiner, etc.), ikke Surveying

Når du utfører geodetiske oppgaver i undergrunnen - og også overflaten gruvedrift , snakker man om meg separasjon eller terreng kartlegging.

De spesielle feltene for geodesi inkluderer også marin geodesi , havmåling og registrering av hydrografiske profiler av elver , oseanografisk høydemetri med satellitter og samarbeid innen navigasjonsfeltet .

Det skilles også mellom delområdene kartleggingsteknologi som teknisk del (instrumentering) og den ikke-tekniske delen av kartlegging som et samlebegrep for områdene med høyere og lavere geodesi. Matrikkel- og eiendomssystemet er ikke en del av kartleggingsteknologien, selv om tyske domstoler som Düsseldorf Higher Regional Court (OLG) antar det i avgjørelse I-10 W 62/06 i strid med den doktrinære oppfatningen som hersker ved tyske universiteter.

historie

Antikken og middelalderen

Opprinnelsen til geodesi i nød, landsdeling , land- og eiendomsgrenser for å definere og grenser som skal dokumenteres. Dens historie går tilbake til det " hydrauliske samfunnet " i det gamle Egypt , hvor yrket geodesist ble det viktigste i landet i noen uker hvert år etter at Nilen ble oversvømmet .

Mennesket har alltid håndtert stjernene og spesielt med jordens form. Først ble det antatt at jorden var en plate omgitt av havet. Pythagoras fra Samos (rundt 500 f.Kr.) uttalte at jorden var en sfære, men han kunne ikke bevise sin avhandling. Dette ble ikke oppnådd før Aristoteles (rundt 350 f.Kr.). Han beviste oppgaven med følgende tre praktiske eksempler:

  1. Bare en ball kan alltid kaste en rund skygge på månen under en måneformørkelse.
  2. Når du reiser i nord-sør retning, kan utseendet til nye stjerner bare forklares med jordens sfæriske form.
  3. Alle fallende gjenstander streber etter et felles sentrum, nemlig jordens sentrum.

Måling av graden av den hellenistiske lærde Eratosthenes mellom Alexandria og Syene (dagens Aswan) rundt 240 f.Kr. var bemerkelsesverdig . Chr. Det viste jordens omkrets på 252 000 stadier hva (5000 stadioner anslår) kom nær den sanne verdien til tross for den usikre avstanden til omtrent ti prosent. Den vitenskapsmann og Alexandrian bibliotek leder beregnet omkretsen av jorden fra 7,2 grader forskjell i den stilling av sol .

Som i Egypt var landmålingene til mayaene forbløffende, hvor geodesi tydeligvis var sterkt knyttet til astronomi og kalenderberegninger .

Vanskelige tunnelmålinger er også fra 1. årtusen f.Kr. Gikk bort, slik som i det 6. århundre f.Kr. Den tunnel EupalinosSamos .

Viktige milepæler i gammel geodesi var også de første verdenskartene fra Hellas, observatoriene i Midtøsten og ulike måleinstrumenter ved noen sentre i det østlige Middelhavet . I 1023  bestemte Abu Reyhan Biruni - en polymat i den islamske verden på den tiden - jordens radius på bredden av Kabul-elven, den gang kalt Indus, med en ny målemetode han hadde oppfunnet, nesten nøyaktig på 6339,6 kilometer (radien ved jordens ekvator er faktisk 6378, 1 kilometer). På den tiden, i det 11. århundre Arabia, ble konstruksjonen av solur og astrolabber presset til sitt høydepunkt, noe europeiske forskere som Peuerbach kunne bygge på fra 1300 og utover.

Moderne tider

Litografi steiner i arkivet til det bayerske statskontoret for kartlegging og geoinformasjon

Med begynnelsen av den moderne tid , ga kartografi og navigasjon et nytt løft i utviklingen , for eksempel innen klokke- og enhetsproduksjon i Nürnberg eller måle- og beregningsmetodene som brukes av portugisiske sjøfolk . Oppdagelsen av vinkelfunksjonene (India og Wien) og trianguleringen (Snellius rundt 1615) falt også inn i denne epoken . Nye måleinstrumenter som målebordet (Prätorius, Nürnberg 1590), "pantometrum" av jesuiten Athanasius Kircher og teleskopet / mikroskopet gjorde det mulig for geodesi å utføre de første virkelig presise landmålingene av Jean Picard og andre.

Fra rundt 1700 og utover ble kartene forbedret igjen gjennom nøyaktige beregningsmetoder ( matematisk geodesi ). Med målingen av graden langs Paris-meridianen av Jean-Dominique Cassini , sønnen Jacques Cassini og andre, begynte den store jordmålingen , som nådde sitt første klimaks i 1740 med bestemmelsen av de ellipsoide jordradiene av den franske Bouguer. og Maupertuis . Cassiniene målte hele Frankrike geodetisk og la dermed grunnlaget for opprettelsen av Carte de Cassini av César François Cassini de Thury og Jean Dominique Comte de Cassini . Den engelsk-franske trigonometriske undersøkelsen fulgte, etterfulgt av den trigonometriske undersøkelsen av Storbritannia og Irland .

For å kunne kombinere resultatene fra ulike prosjekter og nasjonale undersøkelser bedre, utviklet Roger Joseph Boscovich , Carl Friedrich Gauß og andre gradvis utjevningsberegningen , som siden rundt 1850 også har vært til nytte for etablering av presise referansesystemer og måling av rom ( kosmisk geodesi ).

De viktigste stasjonene for geodesi på 1800- og 1900-tallet var:

Resultater av geodetisk arbeid

Måleinstrumenter, apparater og utstyr

Viktige måleinstrumenter og apparater

(Merk: Landmålere pleier å snakke om instrumenter, men fotogrammetri av enheter.)

  • Målebånd og loddrett (måling av horisontale avstander)
  • Vinkel prisme og utvalg pol (måling av justeringer og rette vinkler)
  • Teodolit (måling av horisontale retninger og vertikale vinkler)
  • Totalstasjon (måling av horisontale retninger og vertikale vinkler samt romlige avstander)
  • Nivå (måling av høydeforskjeller)
  • Gravimeter (måling av akselerasjonen på grunn av tyngdekraften)
  • GNSS-mottaker ( GPS , GLONASS , Beidou eller Galileo mottaker ) (måling av romlige avstander til flere satellittposisjoner)
  • Laserskanner (automatisk måling av polare elementer, to avbøyningsvinkler og en romlig avstand, til overflater i nærheten)
  • Målekammer ( fotogrammetri ) (måling av reflektert stråling - bilder, bilder)

Spesielt utstyr og ekstrautstyr

Historiske enheter fra antikken

Historiske enheter i moderne tid

Måle- og beregningsmetoder

Målemetode i detalj (alfabetisk)

Beregningsmetoder og beregningsverktøy

Referansesystemer

Organisasjoner

nasjonal

Internasjonal

Viktig geodesikk

arrangementer

litteratur

weblenker

Commons : Geodesy  - samling av bilder, videoer og lydfiler
Wikibooks: Flere bøker om emnet geofag  - lærings- og undervisningsmateriell
Wiktionary: Geodesy  - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. Bruk av GIS i kartlegging og geodesi. I: GIS for oppmåling . På esri.de, åpnet 11. september 2020.