Τεχνική Γεωδαισία (ΜΟΠ 405)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Βασικές αρχές, Γη και οι κινήσεις της, σχήμα και μέγεθος της Γης, πεδίο βαρύτητας, χρόνος, μέθοδοι καθορισμού χρόνου, χρονόμετρα, εφαρμογές στις γεωφυσικές διασκοπήσεις, χάρτες, προβολές Mercator, Lambert, Γεωδαιτικά Συστήματα Αναφοράς, γεωδαιτικές μετρήσεις, μέθοδοι καθορισμού θέσης, μετασχηματισμοί συντεταγμένων, δορυφορικοί εντοπισμοί με GPS, GLONASS, EGNOS, Galileo, BeiDou, σχεδιασμός γεωφυσικών διασκοπήσεων, υπόγειες αποτυπώσεις, σήραγγες, αποτυπώσεις βυθού, ναυσιπλοΐα, αλτιμετρία, συμβολομετρία Radar.

Εργαστηριακές ασκήσεις: 3 ασκήσεις υπαίθρου και 2 εργαστήρια σε αίθουσα.
1. Κλειστή όδευση και προσδιορισμός άξονα σήραγγας (ΠΕΔΙΟ). Μελέτη κατασκευής μιας σήραγγας στα Κτήρια Μηχ.Ο.Π. Η σήραγγα αυτή θα κατασκευαστεί μεταξύ 2 δεδομένων σημείων στο έδαφος που δεν είναι αμοιβαίως ορατά. Ζητείται να προσδιοριστούν το μήκος (S), η διεύθυνση (A) και η κλίση της γραμμής που συνδέει τα σημεία. Επίσης, ζητείται να προσδιοριστεί το κόστος κατασκευής της σήραγγας. Για την ολοκλήρωση του Εργαστηρίου απαιτείται κλειστή εξαρτημένη όδευση με τη χρήση ολικού γεωδαιτικού σταθμού (total station) για τον προσδιορισμό των στοιχείων της σήραγγας, στηριζόμενοι στις συντεταγμένες σημείων που έχουν εγκατασταθεί στην περιοχή των κτηρίων ΜΗΧΟΠ. Οι συντεταγμένες των σημείων προσδιορίζονται με σχετικό στατικό εντοπισμό GPS.
2. Γεωμετρική Χωροστάθμηση (ΠΕΔΙΟ). Ζητείται να προσδιοριστεί η διαφορά υψομέτρου καθώς και τα απόλυτα ορθομετρικά υψόμετρα μεταξύ των σημείων Α και Β της προηγούμενης όδευσης. Πραγματοποιείται διπλή γεωμετρική χωροστάθμηση με αρχικό σημείο (γνωστό απόλυτο υψόμετρο), προκειμένου να προσδιοριστούν τα απόλυτα υψόμετρα των κορυφών της όδευσης, καθώς και το σφάλμα της χωροστάθμησης. Επίσης πρέπει να συγκριθούν τα υψόμετρα που προκύπτουν από τη γεωμετρική χωροστάθμηση με εκείνα της γεωδαιτικής όδευσης.
3. Προσδιορισμός συντεταγμένων απρόσιτου σημείου (ΠΕΔΙΟ). Ζητείται να προσδιοριστούν οι οριζοντιογραφικές συντεταγμένων απρόσιτου σημείου με την μέθοδο της Εμπροσθοτομίας. Επίσης ζητείται να προσδιοριστεί το ορθομετρικό υψόμετρο του σημείου με την μέθοδο της τριγωνομετρικής υψομετρίας. Πραγματοποιούνται μετρήσεις γωνιών και αποστάσεων με την χρήση ολικού γεωδαιτικού σταθμού από δύο σημεία γνωστών συντεταγμένων προς το απρόσιτο σημείο στην ταράτσα του Κτηρίου ΜηχΟΠ.
4. Υπολογισμός εκσκαφών σε τεχνικά έργα (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ). Ζητείται η κοστολόγηση του έργου εκσκαφών για την κατασκευή ενός κτηρίου, και του περιβάλλοντα χώρου. Δίνεται τοπογραφικό διάγραμμα της περιοχής μελέτης σε κλίμακα 1:500. Ζητείται ο υπολογισμός του όγκου των εκσκαφών που απαιτούνται ώστε το υψόμετρο του εδάφους στο περίγραμμα του κτηρίου να γίνει HK = 145,00m και του περιβάλλοντα χώρου (Π1) να γίνει ΗΠ = 144,50m. Στην τεχνική έκθεση πρέπει να περιλαμβάνονται: • Οι διατομές υπολογισμού των εκσκαφών με σημειωμένο το αρχικό και τελικό υψόμετρο του εδάφους. •Πίνακας υψομέτρων (Αριθμός Σημείου, Αρχικό Υψόμετρο, Τελικό Υψόμετρο, Απόσταση Εφαρμογής μεταξύ Διατομών). • Αναλυτικοί υπολογισμοί εκσκαφών.
5. Χάρτες. (ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ). Αντικείμενο του εργαστηρίου είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τις χαρτογραφικές απεικονίσεις και το λογισμικό Generic Mapping Tools (GMT), καθώς και με μετρήσεις επί τοπογραφικών σχεδίων. Δίδονται χάρτες της περιοχής των Χανίων κλίμακας 1:5.000 και 1:50.000. ζητούνται να προσδιοριστούν: • τα βασικά μεγέθη των χαρτών (Τίτλος, κλίμακα, Γεωδαιτικό Datum, είδος χαρτογραφικής απεικόνισης, ισοδιάσταση ισοϋψών, κλπ). • Συντεταγμένες και υψόμετρα τριγωνομετρικών σημείων. • Προσδιορισμών γωνιών και αποστάσεων επί των χαρτών. • Κατασκευή τοπογραφικών διατομών. • Ζητείται η κατασκευή δύο χαρτών (Ευρώπη, Κρήτη) με τη χρήση του σχεδιαστκού λογισμικού GMT σε διαφορετικές χαρτογραφικές απεικονίσεις.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αξιολογεί την ανάγκη της επιστήμης της Γεωδαισίας και ειδικότερα τις εφαρμογές της στα αντικείμενα του Μηχανικού
•  Αναλύει τον τρόπο που αναπαρίσταται το σχήμα, μέγεθος και οι διαστάσεις, καθώς και το πεδίο βαρύτητας της Γης, ώστε να μπορεί να ορίσει τα συστήματα αναφοράς συντεταγμένων, πάνω στα οποία στηρίζονται τα τεχνικά έργα και οι εφαρμογές του Μηχανικού
•  Ανακαλεί τον τρόπο εκτέλεσης των τεχνικών έργων στο πεδίο (π.χ., διάνοιξη σηράγγων, εγκαταστάσεις και παρακολούθηση τεχνικών έργων, προσδιορισμός υψομέτρων, προσδιορισμός παραμορφώσεων στις εκμεταλλεύσεις, κλπ.) στην επιφάνεια της Γης, με ακρίβεια.
•  Διαλέγει με άνεση τους διαφόρους χάρτες ως μηχανικός, και να αντιλαμβάνεται τις χαρτογραφικές απεικονίσεις με τις αντίστοιχες παραμορφώσεις τους, και τα προβλήματά τους, καθώς και να μετασχηματίζουν συντεταγμένες από έναν χαρτογραφικό σύστημα σε άλλο
•  Διακρίνει στο πεδίο τους τροπους εγκατάστασης ενός τεχνικού έργου, να προσδιορίζει συντεταγμένες σημείων εδάφους, να υπολογίζει χωματισμούς, υψομετρικές διαφορές, παραμορφώσεις εδάφους και κατασκευών, κλπ.,
•  Αναφέρει τον τρόπο που προσδιορίζονται οι συντεταγμένες με τα σύγχρονα συστήματα δορυφορικού εντοπισμού, δορυφορικής αλτιμετρίας, συμβολομετρίας Radar, επίγεια συστήματα σάρωσης εδάφους με laser, κλπ

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
•  Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
•  Λήψη αποφάσεων
•  Ομαδική εργασία
•  Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
•  Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
•  Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
•  Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου
•  Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
•  Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
•  Γραπτή επικοινωνία
•  Προφορική επικοινωνία
•  Ηγεσία
•  Πρωτοβουλία
•  Διαχείριση Χρόνου
•  Αυτοπεποίθηση
•  Αποφασιστικότητα
•  Χρήση Υπολογιστή
•  Επίλυση προβλημάτων
•  Διαχείριση αριθμητικών δεδομένων
•  Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
1. Εισαγωγή (1 εβδομάδα)
1.1. Ορισμός της Γεωδαισίας
1.2. Αντικείμενο, Εφαρμογές
1.3. Ιστορική ανάπτυξη
1.4. Οργανισμοί της Γεωδαισίας, Βιβλιογραφία.

2. Γη και οι κινήσεις της (1 εβδομάδα)
2.1. Εσωτερική δομή και σύσταση
2.2. Ετήσια κίνηση
2.3. Στροφή γύρω από τον άξονά της
2.4. Κίνηση πόλου
2.5. Μετάπτωση
2.6. Κλόνηση

3. Σχήμα και μέγεθος της Γης (2 εβδομάδες)
3.1. Πραγματικό σχήμα της Γης
3.2. Συστήματα αναφοράς, Συντεταγμένες
3.3. Γεωειδές
3.4. Ελλειψοειδές
3.5. Άλλα γεωδαιτικά συστήματα, Υπολογισμοί.

4. Γη και το πεδίο βαρύτητας (2 εβδομάδες)
4.1. Δυναμικό
4.2. Βαρύτητα
4.3. Χωροσταθμικές επιφάνειες, δυναμικές γραμμές
4.4. Ανάπτυξη σε σφαιρικές αρμονικές
4.5. Κανονικό πεδίο βαρύτητας
4.6. Απόκλιση της κατακόρυφου.

5. Συντεταγμένες και Συστήματα Αναφοράς (1 εβδομάδα)
5.1. Εισαγωγή
5.2. Πίνακες Στροφής και Ανάκλασης
5.3. Συστήματα Αναφοράς Συντεταγμένων
5.4. Είδη Γεωδαιτικών Συντεταγμένων
5.5. Μετασχηματισμοί Συντεταγμένων

6. Χάρτες (1 εβδομάδα )
6.1. Απεικονίσεις, προβολείς
6.2. Εγκάρσια Μερκατορική Προβολή (UTM)
6.3. Πλάγια Αζιμουθιακή Ισαπέxουσα Προβολή (ΗΑΤΤ)
6.4. Πολική Αζιμουθιακή Προβολή (LAMBERT)
6.5. Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς 1987 (ΕΓΣΑ'87)

7. Επίγειες Γεωδαιτικές Μετρήσεις και Όργανα (2 εβδομάδες)
7.1. Εισαγωγή
7.2. Οριζοντιογραφικές αποτυπώσεις
7.3. Υψομετρικές αποτυπώσεις
7.4. Μετρήσεις Βαρύτητας

8. Προηγμένες Μέθοδοι Γεωδαιτικού Εντοπισμού (3 εβδομάδες)
8.1. Εισαγωγή
8.2. Ηλεκτρονικοί Γεωδαιτικοί Σταθμοί
8.3. Αδρανειακά Συστήματα Εντοπισμού
8.4. Σύστημα Doppler
8.5. Δορυφορικό Σύστημα Εντοπισμού GPS
8.6. Άλλα Συστήματα


Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Σχόλια για την Αξιολόγηση των Φοιτητών :
Φοιτητές αξιολογούνται για
1) την ικανότητά τους να αντιληφθούν τις θεμελιώδεις και βασικές έννοιες της Γεωδαισίας, τις επιπτώσεις της και τη σημασία της σε έργα μηχανικού,
2) την ικανότητα τους ώστε να μπορούν να συνεργάζονται ομαδικά ως μηχανικοί και να παραδώσουν μια ομαδική εργαστηριακή άσκηση για ένα έργο (π.χ., διάνοιξη σήραγγας από την αρχή μέχρι την ολοκλήρωση της και την εκτίμηση κόστους και την ολοκληρωμένη τεχνική έκθεση στην παράδοση του έργου),
3) την ικανότητά τους να αντιμετωπίσουν αντικείμενα και τεχνικά θέματα που δεν γνωρίζουν εκ των προτέρων αλλά από τις γνώσεις που απέκτησαν επαγωγικά να μπορούν να τα επιλύσουν με αξιοπιστία, ακρίβεια και ασφάλεια.
4) την ικανότητά τους στο να επιλύσουν ένα γεωδαιτικό πρόβλημα με υπολογιστικά προγράμματα και να παραδώσουν αξιόπιστα αποτελέσματα και με την απαιτούμενη ακρίβεια.
 

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

Κύρια βοηθήματα:
1. Μερτίκας, Σ. Π. (2016). Εισαγωγή στη Γεωδαισία, τον Δορυφορικό Εντοπισμό και την Αλτιμετρία, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα (Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: [59373751]).
2. Λιβιεράτος, Ε. (1989). Θεωρία της Γεωδαισίας, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, ISBN 960-85043-2-5 (Τουλάχιστον 20 αντίτυπα υπάρχουν στη βιβλιοθήκη).
3. Βιβλίο (Εύδοξος) [22767294]: Δορυφορική Γεωδαισία, Τσούλης Δημήτριος
4. Βιβλίο (Εύδοξος) [50662654]: Γεωδαισία ΙΙ: Τοπογραφικές Αποτυπώσεις -Χαράξεις, Σαββαϊδης Παρασκευάς, Υφαντής Ιωάννης, Δούκας Ιωάννης.
Ξένη Βιβλιογραφία
Anderson, J.,E. Mikhail (1998), Introduction to Surveying, Mc. Graw Hill Book Co., London, 7th Edition.
Bossler J. D. (2002, ed.) Manual of Geospatial Science and Technology, Taylor and Francis, London and New York.
Blachut, T., A. Chrzanowski, J. Saastamoinen (1979) Urban Surveying and Mapping, Springer Verlag, New York.
Bλάxος, Δημ. (1987), Τοπογραφία, Τόμοι Α, Β, Γ, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Τοπογράφων Μηχανικών.
Bomford, G., (1980), Geodesy, Oxford Press, 4th edition.
Davis, R., F. Foote, J. Anderson, E. Mikhail (1981), Surveying, Theory and Practice, McGraw Hill Book Co., London, 6th edition.
Fouler, C. M. R. (2005). The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics, Cambridge University Press, Cambridge.
Ghilani, C. D (2010). Adjustment Computations: Spatial Data Analysis, 5th Edition, Wiley, New York.
Ghilani, C. D and P. Wolf (2014) Elementary Surveying: An Introduction to Geomatics, Pearson, 14th Edition, London.
Λιβιεράτος Ε., (1989), Θεωρία της Γεωδαισίας, Εκδόσεις Π. Ζήτη και Σια, Θεσσαλονίκη.
Λιβιεράτος Ε., Α. Φωτίου (1986), Ελλειψοειδής Γεωδαισία και Γεωδαιτικά δίκτυα, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη.
Moffit, F. (1975), Surveying, Intext Educational Publishers, New York, 6th edition.
Misra, P. and P. Enge (2004). Global Positiong System, Signals, Measurements, and Performance, Ganga-Jamuna Press, Lincoln, Massachusetts, USA.
Μπαλοδήμος, Δ. (1985), Σημειώσεις Γεωδαισίας, Τμήμα Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα.
Μπαντέλλα, Α.Γ. (1986), Γεωδαισία ΙΙ: Αποτυπώσεις χαράξεις τεχνικών έργων Εκδόσεις, Γ.Χ. Παπαγεωργίου, Θεσσαλονίκη.
Olliver, Clendinning (1978), Tοπογραφία Ι, ΙΙ, Εκδόσεις Γκιούρδα, Αθήνα.
Παπαδημητρίου Α., (1984), τόμος 1: Γεωδαιτικές μετρήσεις, τόμος 2: Μαθήματα Γεωδαισίας, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών, Πάτρα.
Robinson, A. H., J. L. Morrison, A. J. Kimerling, and S. C. Guptill (1995). Elements of Cartography, John Wiley & Sons, New York.
Schofield, W. (1979), Engineering Surveying, Vol. 1, 2. Newnes Butterworth, London.
Seeber, G. 2003). Satellite Geodesy, Walter de Gruyter, Berlin.
Torge, W. (1980), Geodesy, Walter de Gruyter.
Torge, W.and Jürgen Müller (2014), Geodesy, Walter de Gruyter, 4th Edition.
Tσούλης, Δ. (2005). Εισαγωγή στη Γεωδαισία, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, ISBN 960-431-976-0
Van Sickle, J. (2015). GPS for Land Surveyors, Fourth Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, Florida.
Vanicek, P., E. Krakiwsky (1986) Geodesy: the concepts, North Holland, Amsterdam.
Wolf P. R., C. D. Ghilani (1997). Adjustment Computations, Statistics and Least squares in Surveying and GIS, Wiley, New York.

Περιοδικά
American Cartographer
Spatial Sciences
Journal of Geodesy
GPS World
GPS Solutions
Geomatica
Marine Geodesy