Geodézie

Rozbalit box

Obsah boxu

Geodézie

Geodézie (z řeckého γῆ gē „země“ a δαίζειν daizein „dělit“) je vědní obor, který se zabývá zkoumáním tvaru, rozměrů a gravitačního pole Země jako nebeského tělesa (vyšší geodézie) a měřením a zobrazováním menších částí zemského povrchu (nižší geodézie). Cílem geodézie je určit vzájemnou polohu bodů na zemském povrchu nebo v jeho blízkosti v různých souřadnicových systémech. Je to základní obor pro kartografii, katastr nemovitostí, stavebnictví, navigaci a mnoho dalších odvětví lidské činnosti.

Geodézie poskytuje teoretické i praktické základy pro tvorbu map, určování hranic pozemků, vytyčování staveb, monitorování deformací zemské kůry a pro fungování globálních navigačních satelitních systémů, jako je GPS.

📜 Historie

Kořeny geodézie sahají až do starověkého Egypta, kde bylo nutné každoročně po záplavách Nilu znovu vytyčovat hranice polí. Samotný vědecký základ však položili až antičtí Řekové.

🏛️ Starověk a středověk

První známý pokus o změření rozměrů Země provedl řecký učenec Eratosthenés z Kyrény ve 3. století př. n. l. Pomocí měření úhlu dopadu slunečních paprsků v Alexandrii a Syene (dnešní Asuán) a znalosti vzdálenosti mezi těmito městy vypočítal obvod Země s pozoruhodnou přesností. Jeho práce je považována za zrod vědecké geodézie. V období středověku byly tyto znalosti v Evropě z velké části zapomenuty a znovuobjeveny až s rozvojem arabské vědy.

📐 Novověk a rozvoj triangulace

V 17. století položil nizozemský vědec Willebrord Snellius základ moderní geodézii zavedením metody triangulace. Tato metoda umožňuje určit polohu bodů pomocí sítě trojúhelníků, kde se měří pouze úhly a délka jedné základní strany. Triangulace se stala na několik staletí hlavní metodou pro budování geodetických sítí a mapování velkých území. V 18. století proběhly slavné francouzské expedice do Laponska a Peru, které měly za cíl změřit délku jednoho stupně poledníku a definitivně potvrdit, že Země je na pólech zploštělá, jak předpověděl Isaac Newton.

🛰️ 20. a 21. století: Kosmická éra

Největší revoluci v geodézii přinesla druhá polovina 20. století s nástupem kosmických technologií. Vypuštění prvních umělých družic umožnilo pozorovat Zemi z vesmíru a měřit její parametry s bezprecedentní přesností. Vznikly a rozvinuly se metody jako:

• GPS (a další GNSS jako GLONASS, Galileo a BeiDou)
• SLR (družicová laserová lokace)
• VLBI (interferometrie s velmi dlouhou základnou)
• DORIS (družicový Dopplerovský systém)

Tyto technologie umožnily definovat globální geodetické referenční systémy (např. WGS 84), sledovat pohyby litosférických desek, tání ledovců a změny hladiny oceánů v reálném čase.

🎯 Cíle a úkoly geodézie

Hlavní úkoly geodézie lze shrnout do čtyř základních oblastí:

1. Určení tvaru a velikosti Země: Geodézie definuje matematické a fyzikální modely, které popisují Zemi. Mezi nejdůležitější patří geoid (fyzikální model) a referenční elipsoid (matematický model). 2. Definice a realizace referenčních systémů: Vytváření a údržba globálních i národních souřadnicových a výškových systémů, které slouží jako základ pro veškerá měření. Příkladem je ETRS89 v Evropě nebo S-JTSK v Česku. 3. Měření a zobrazení zemského povrchu: Praktické provádění měření v terénu za účelem tvorby map, plánů, vedení katastru nemovitostí a realizace stavebních projektů. 4. Studium geodynamických jevů: Monitorování změn v čase, jako jsou pohyby kontinentů, deformace zemské kůry v důsledku zemětřesení nebo sopečné činnosti, a změny v rotaci Země.

⚙️ Dělení geodézie

Geodézii lze dělit podle různých kritérií, nejčastěji podle velikosti zkoumaného území a použitých metod.

🌍 Vyšší geodézie

Zabývá se měřením a zobrazením celé Země nebo jejích velkých částí. Při výpočtech je nutné uvažovat zakřivení zemského povrchu a vliv gravitačního pole. Řeší globální problémy, jako je definice referenčních elipsoidů a geoidu. Dělí se dále na:

• Kosmická geodézie: Využívá pozorování umělých družic Země a vzdálených vesmírných objektů (kvasary) k určování polohy bodů a parametrů Země. Je základem pro systémy GNSS.
• Geodetická astronomie: Určuje polohu bodů na Zemi z pozorování nebeských těles (hvězd, Slunce). Dnes má význam především pro definici astronomických souřadnicových systémů.
• Fyzikální geodézie: Studuje gravitační pole Země a jeho anomálie, což je klíčové pro určení tvaru geoidu.

📏 Nižší geodézie

Zabývá se měřením a zobrazováním menších území (řádově do desítek kilometrů), kde lze zemský povrch považovat za rovinu a zanedbat jeho zakřivení. Výpočty jsou tak jednodušší. Patří sem:

• Inženýrská geodézie: Aplikace geodetických metod ve stavebnictví. Zahrnuje vytyčování staveb, kontrolní měření během výstavby, monitorování deformací mostů, přehrad a dalších konstrukcí.
• Katastr nemovitostí: Evidence vlastnických a jiných práv k nemovitostem, jejíž součástí je mapování a popis hranic pozemků.
• Topografie: Detailní mapování terénu včetně zobrazení jeho výškopisu (vrstevnice) a polohopisu (objekty, komunikace, vegetace).

🗺️ Příbuzné obory

• Kartografie: Věda o tvorbě, zpracování a využití map. Geodézie poskytuje data (souřadnice bodů), která kartografie vizualizuje.
• Fotogrammetrie: Metoda získávání informací o objektech a terénu z fotografií, nejčastěji leteckých nebo družicových snímků.
• Dálkový průzkum Země: Získávání dat o zemském povrchu pomocí senzorů umístěných na letadlech nebo družicích (např. Lidar, radar).

🛰️ Moderní metody a technologie

Současná geodézie je silně závislá na moderních technologiích:

• GNSS: Umožňuje rychlé a přesné určení polohy kdekoliv na Zemi s přesností od metrů (běžné přijímače) až po milimetry (profesionální geodetické aparatury).
• Totální stanice: Elektronický přístroj, který kombinuje teodolit (pro měření úhlů) a dálkoměr (pro měření délek). Je základním nástrojem pro většinu geodetických prací v terénu.
• Digitální nivelační přístroje: Slouží k velmi přesnému měření výškových rozdílů. Moderní přístroje automaticky odečítají hodnoty z latě s čárovým kódem.
• Laserové skenování (Lidar): Technologie, která pomocí laserového paprsku velmi rychle a hustě zaměří povrch objektu nebo terénu a vytvoří tak detailní trojrozměrný model, tzv. mračno bodů.
• Bezpilotní letadla (drony): Stále častěji se využívají pro fotogrammetrické mapování menších území, inspekci staveb nebo tvorbu 3D modelů.

🌐 Referenční systémy a plochy

Pro jednoznačné určení polohy je nutné definovat referenční plochy a souřadnicové systémy.

• Geoid: Fyzikální model tvaru Země. Je to plocha, která má na všech svých místech stejný gravitační potenciál a nejlépe aproximuje střední hladinu světových oceánů. Je nepravidelná a matematicky obtížně popsatelná. Výšky vztažené ke geoidu se nazývají ortometrické (nadmořské).
• Referenční elipsoid: Matematicky definovaná plocha (rotační elipsoid), která se co nejlépe přimyká ke geoidu. Slouží jako základ pro výpočty souřadnic. Příkladem je globální elipsoid WGS 84 používaný systémem GPS.
• Souřadnicové systémy:

   * **Zeměpisné souřadnice:** Zeměpisná šířka, zeměpisná délka a elipsoidická výška. Jsou vázány na referenční elipsoid.
   * **Rovinné souřadnice:** Vznikají zobrazením povrchu elipsoidu do roviny pomocí kartografického zobrazení (např. Mercatorovo nebo UTM). Používají se v národních souřadnicových systémech pro praktické mapování.

🇨🇿 Geodézie v Česku

V České republice je státní správou v oblasti geodézie a kartografie pověřen Český úřad zeměměřický a katastrální (ČÚZK).

• Souřadnicový systém: Závazným geodetickým referenčním systémem je Systém jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK), zavedený ve 20. letech 20. století. Pro moderní měření se stále více využívá ETRS89, který je kompatibilní s evropskými standardy a GNSS.
• Výškový systém: Závazným výškovým systémem je Balt po vyrovnání (Bpv). Výchozím bodem je nula stupnice mareografu v Kronštadtu.
• Katastr nemovitostí: Jedním z nejdůležitějších produktů geodézie pro veřejnost je katastr nemovitostí, který eviduje pozemky a stavby a jejich vlastníky.

💡 Pro laiky

• Co je to geodézie? Představte si, že chcete nakreslit naprosto přesnou mapu obrovského, mírně zdeformovaného a otáčejícího se pomeranče. Geodézie je věda, která zjišťuje přesný tvar tohoto pomeranče (Země) a vytváří pravidla, aby všechny mapy světa do sebe dokonale zapadaly.
• Geoid vs. Elipsoid: **Geoid** je skutečný, "hrbolatý" tvar Země, který kopíruje střední hladinu moří. Je však příliš složitý pro výpočty. Proto používáme **elipsoid** – dokonalý, hladký a matematicky jednoduchý tvar (mírně zploštělá koule), který se geoidu co nejvíce podobá. Právě na elipsoidu počítá souřadnice vaše GPS v telefonu.
• Proč je to důležité? Bez geodézie by nefungovala satelitní navigace, nebylo by možné stavět mosty, tunely a mrakodrapy s potřebnou přesností, hranice pozemků by byly nejasné a mapy by byly nepřesné. Je to skrytý základní kámen moderní civilizace.

Šablona:Aktualizováno