background image

Elipsoida obrotowa jako powierzchnia odniesienia 

Elipsoida obrotowa jest powierzchnią, którą można opisać analitycznie i określić w 
przybliżeniu kształt Ziemi. Dlaczego stosujemy elipsoidę obrotową jako 
powierzchnię aproksymującą bryłę Ziemi oraz parametry elipsoidy GRS’80 podane 
zostały w poprzednich wykładach. 
Wzajemne relacje pomiędzy geoidą (powierzchnią odniesienia niwelacji) a 
elipsoidą podane są na rysunku. 

Powierzchnie odniesienia: geoida i elipsoida 

background image

Kształt i rozmiar elipsoidy określone są za pomocą 
 
a – duża półoś 
b – mała półoś 

background image

Określamy parametry pochodne 

1. Spłaszczenie 

a

b

a

f

2. Pierwszy i drugi mimośród e

2

 i e’

2

 

2

2

2

2

a

b

a

e

2

2

2

2

'

b

b

a

e

Dla przypomnienia elipsoida GRS’80 ma następujące parametry 

1

257

,

298

f

m

a

137

378

6

A więc w przybliżeniu 

300

1

f

km

b

a

21

background image

Można wykazać następujące związki: 

2

e

b

a

2

e

a

b

2

1

1

1

e

a

b

f



1

'

1

1

2

2

e

e

2

2

2

1

'

e

e

e

2

2

2

'

1

'

e

e

e

2

2

2

f

f

e

stąd 

f

e

2

2

Równanie elipsoidy obrotowej ma postać 

1

z

2

2

2

2

2

b

a

y

x

Wprowadzając oznaczenia 

2

2

2

'

e

b

a

lub 

2

1

e

z

Otrzymamy równanie w następującej postaci: 

2

2

2

2

a

z

y

x

background image

Przekroje normalne  elipsoidy obrotowej i jej krzywizny 

1. Promień krzywizny południka 

M

 

Promień krzywizny południka 

M

 

dB

dp

B

M

sin

1

albo też 

3

2

2

2

sin

1

1

B

e

e

a

M

background image

2. Promień krzywizny pierwszego wertykału 

Promień równoleżnika 

B

N

y

x

p

cos

2

2

oraz ponieważ 

B

e

B

a

p

2

2

sin

1

cos

otrzymamy 

B

e

a

N

2

2

sin

1

background image

3. Średni promień krzywizny 

Korzystając z twierdzenia Eulera 

N

A

M

A

R

A

2

2

1

sin

cos

gdzie 

A

R

- promień krzywizny przekroju normalnego w azymucie A 

Możemy napisać wzór na średni promień krzywizny 

2

0

2

2

sin

cos

2

dA

A

M

A

N

MN

R

S

Zaś po rozwiązaniu otrzymamy 

MN

R

S

background image

Szerokość geocentryczna i zredukowana 

Szerokość geodezyjna, geocentryczna i zredukowana 

p

2

tan

lub 

B

tan

1

tan

2

Szerokość geocentryczna pozwala na określenie współrzędnych prostokątnych 
punktów leżących na powierzchni elipsoidy 

sin

sin

sin

cos

cos

L

L

r

z

y

x

r

gdzie 

2

2

2

z

y

x

r

lub 

2

2

2

cos

1

1

e

e

a

r

background image

Wzór na tan

 można przekształcić i otrzymamy wtedy 

B

e

B

2

sin

2

2

dla 

45

B

otrzymamy wartość maksymalną 

'

6

.

11

45

max

B

B

Szerokość zredukowana 

B

p

a

tan

tan

2

2

B

e

B

2

sin

4

1

2

Maksymalna wartość tej różnicy wynosi 

'

8

,

5

45

max

B

B

background image

Linia geodezyjna na powierzchni  elipsoidy obrotowej 

Linia geodezyjna (geodetyka) – najkrótsza odległość pomiędzy dwoma 
punktami na elipsoidzie 

Wzajemne położenie linii geodezyjnej i przekrojów normalnych 

Dla odległości S = 50km rozbieżność przekrojów normalnych 

"

2

,

0

"

'

1

1

background image

Równanie linii geodezyjnej (równanie Clairauta) 

c

A

B

N

sin

cos

gdzie 

A

a

c

sin

cos

Linię geodezyjną i przekroje normalne charakteryzują następujące wzory 

1

1

2

2

2

2

1

1

2

sin

cos

12

'

B

a

s

e

a

B

a

s

e

s

s

4

4

5

4

cos

360

'

Na których podstawie można wyliczyć: 

S= 

100 km 

200 km 

0,028” 

1

1

'

s

s

'

50 km 

0,007” 

0,112” 

11

10

2

10

10

9

8

10

2