الجيوديسيا

الجيوديسيا ( تُلفظ : / dʒiːˈɒdɪsi / ، جي - أو - إس - ي ) أو الجيوديسيا ^{[ 1 ]} هي علم قياس وتمثيل هندسة الأرض وجاذبيتها وتوجيهها المكاني في الفضاء ثلاثي الأبعاد المتغير مع الزمن . تُسمى الجيوديسيا الكوكبية عند دراسة الأجرام السماوية الأخرى ، مثل الكواكب أو الأنظمة الكوكبية . ^{[ 2 ]} تشمل المسميات الوظيفية في مجال الجيوديسيا : الجيوديسي ومساح الجيوديسيا . ^{[ 3 ]}

بفضل الملاحظات عالية الدقة ، توفر الجيوديسيا الأساس العلمي لرسم الخرائط والملاحة وتحديد المواقع ، وتدعم تطبيقات مثل تطوير البنية التحتية (بما في ذلك البناء )، وإدارة الموارد الطبيعية ، واستكشاف المعادن ، والجيوفيزياء . وتُشكل قياساتها أساسًا لأطر المرجعية الجغرافية المكانية الحديثة المستخدمة في النقل ، وأنظمة الأقمار الصناعية ، والتجارة العالمية ، وضبط الوقت .

تتم دراسة الظواهر الجيوديناميكية ، بما في ذلك حركة القشرة الأرضية والمد والجزر وحركة القطبين ، من خلال شبكات التحكم العالمية والوطنية ، والجيوديسيا الفضائية والتقنيات الجيوديسية الأرضية، واستخدام المراجع وأنظمة الإحداثيات .

بدأ علم الجيوديسيا في العصور القديمة ما قبل العلمية ، لذا فإن كلمة "جيوديسيا" نفسها مشتقة من الكلمة اليونانية القديمة γεωδαισία أو geodaisia ​​(وتعني حرفيًا "تقسيم الأرض"). ^{[ 4 ]}

كانت الأفكار المبكرة حول شكل الأرض تفترض أنها مسطحة وأن السماء قبة مادية تغطيها. ^{[ 5 ]} ومن بين الحجج المبكرة التي تدعم كروية الأرض أن خسوف القمر يظهر للمراقب على شكل ظلال دائرية، وأن نجم القطب الشمالي يظهر منخفضًا أكثر فأكثر في السماء للمسافر المتجه جنوبًا. ^{[ 6 ]}

يشير علم الجيوديسيا إلى علم قياس وتمثيل المعلومات الجغرافية المكانية ، بينما يشمل علم الجيوماتكس التطبيقات العملية للجيوديسيا على المستويين المحلي والإقليمي، بما في ذلك المسح .

نشأت الجيوديسيا كعلم لقياس وفهم الشكل الهندسي للأرض، واتجاهها في الفضاء، ومجال جاذبيتها؛ ويتم تطبيقها الآن أيضًا على الأجرام الفلكية الأخرى في النظام الشمسي . ^{[ 2 ]}

إلى حد كبير، يُعزى شكل الأرض إلى دورانها ، الذي يُسبب انتفاخها الاستوائي ، وتنافس العمليات الجيولوجية، مثل تصادم الصفائح التكتونية والنشاط البركاني ، التي يُقاومها مجال جاذبية الأرض. وينطبق هذا على سطحها الصلب، وسطحها السائل ( تضاريس سطح البحر الديناميكية )، وغلافها الجوي . ولهذا السبب، يُطلق على دراسة مجال جاذبية الأرض اسم الجيوديسيا الفيزيائية .

الجيود هو في جوهره شكل الأرض بعد تجريده من تضاريسها . وهو سطح توازن مثالي لمياه البحر ، يمثل متوسط ​​مستوى سطح البحر في غياب التيارات وتغيرات ضغط الهواء ، ويمتد تحت الكتل القارية. على عكس الإهليلج المرجعي ، فإن الجيود غير منتظم ومعقد للغاية بحيث لا يصلح كسطح حسابي لحل مسائل هندسية مثل تحديد مواقع النقاط. يُطلق على الفصل الهندسي بين الجيود والإهليلج المرجعي اسم تموج الجيود ، ويتراوح عالميًا بين ±110 مترًا استنادًا إلى إهليلج GRS 80.

يُوصَف الشكل الإهليلجي المرجعي، الذي يُختار عادةً ليكون بنفس حجم الجيود، بنصف قطره الأكبر (نصف قطره الاستوائي) a ومعامل تسطحه f . الكمية f = a − b / a ، حيث b هو نصف قطره الأصغر (نصف قطره القطبي)، هي كمية هندسية بحتة. يمكن تحديد الإهليلجية الميكانيكية للأرض (التسطح الديناميكي، رمزه J² _{) بدقة عالية من خلال رصد} اضطرابات مدارات الأقمار الصناعية . علاقتها بالتسطح الهندسي غير مباشرة وتعتمد على توزيع الكثافة الداخلية، أو ببساطة، على درجة تركيز الكتلة في المركز.

اعتمد نظام الإسناد الجيوديسي لعام 1980 ( GRS 80 ) في الجمعية العامة السابعة عشرة للاتحاد الدولي للجيوديسيا والجيوفيزياء ( IUGG )، حيث حدد محورًا شبه رئيسي بطول 6,378,137 مترًا ونسبة تسطح 1:298.257. ويُشكل GRS 80 أساسًا لتحديد المواقع الجيوديسية بواسطة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ولذا فهو واسع الانتشار خارج نطاق مجتمع الجيوديسيا. وتشهد العديد من الأنظمة المستخدمة في رسم الخرائط والتخطيط تقادمًا مع توجه الدول المتزايد نحو أنظمة الإسناد العالمية التي تعتمد على القطع الناقص المرجعي GRS 80.

الجيود سطحٌ "قابلٌ للتحقيق"، أي يمكن تحديد موقعه بدقة على سطح الأرض من خلال قياسات بسيطة مناسبة باستخدام أجسام مادية مثل مقياس المد والجزر . ولذلك، يُمكن اعتبار الجيود سطحًا ماديًا ("حقيقيًا"). أما الإهليلج المرجعي، فله العديد من الأشكال الممكنة، ولا يُمكن تحقيقه بسهولة، لذا فهو سطحٌ مجرد. والسطح الثالث الأساسي ذو الأهمية الجيوديسية - وهو السطح الطبوغرافي للأرض - قابلٌ للتحقيق أيضًا.

يتم وصف مواقع النقاط في الفضاء ثلاثي الأبعاد بشكل أكثر ملاءمة بثلاثة إحداثيات ديكارتية أو مستطيلة، X و Y و Z. منذ ظهور تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية، أصبحت أنظمة الإحداثيات هذه عادةً مركزية الأرض ، حيث يكون المحور Z محاذيًا لمحور دوران الأرض (التقليدي أو اللحظي).

قبل عصر الجيوديسيا الفضائية ، كانت أنظمة الإحداثيات المرتبطة بالمرجع الجيوديسي تسعى إلى أن تكون مركزية الأرض ، ولكن كان أصلها يختلف عن مركز الأرض بمئات الأمتار بسبب الانحرافات الإقليمية في اتجاه خط الشاقول (الرأسي). هذه المراجع الجيوديسية الإقليمية، مثل ED 50 (المرجع الأوروبي 1950) أو NAD 27 (المرجع الأمريكي الشمالي 1927)، لها أشكال بيضاوية مرتبطة بها تمثل "أفضل تطابق" إقليمي مع الجيودات ضمن مناطق صلاحيتها، مما يقلل من انحرافات الخط الرأسي في هذه المناطق.

إن السبب الوحيد في أن أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تدور حول المركز الأرضي هو أن هذه النقطة تصبح بشكل طبيعي أصل نظام إحداثيات محدد بواسطة الوسائل الجيوديسية للأقمار الصناعية، حيث يتم حساب مواقع الأقمار الصناعية في الفضاء نفسها داخل مثل هذا النظام.

يمكن تقسيم أنظمة الإحداثيات الجغرافية المركزية المستخدمة في علم الجيوديسيا بشكل طبيعي إلى فئتين:

1. في أنظمة الإسناد بالقصور الذاتي ، تحتفظ محاور الإحداثيات باتجاهها بالنسبة للنجوم الثابتة ، أو ما يعادلها، بالنسبة لمحاور دوران الجيروسكوبات المثالية . ويشير المحور X إلى الاعتدال الربيعي .
2. تُعرف أنظمة الإسناد المتزامنة الدوران (وتُسمى أيضاً ECEF أو "مركز الأرض، الأرض ثابتة")، حيث تكون المحاور "متصلة" بجسم الأرض الصلب. يقع المحور X ضمن مستوى خط الزوال لمرصد غرينتش .

يُمكن وصف تحويل الإحداثيات بين هذين النظامين، بتقريب جيد، بواسطة الزمن النجمي الظاهري ، الذي يأخذ في الحسبان تغيرات دوران الأرض حول محورها ( تغيرات طول اليوم ). كما يُراعي وصفٌ أكثر دقة حركة القطبين كظاهرة يرصدها علماء الجيوديسيا عن كثب.

أنظمة الإحداثيات في المستوى

في التطبيقات الجيوديسية مثل المسح ورسم الخرائط ، يتم استخدام نوعين عامين من أنظمة الإحداثيات في المستوى:

1. المستوي القطبي ، مع تحديد النقاط في المستوى من خلال المسافة s من نقطة محددة على طول شعاع له اتجاه α من خط الأساس أو المحور.
2. مستطيل الشكل ، حيث تُحدد النقاط بالمسافات من محورين متعامدين، س و ص . وخلافاً للاصطلاح الرياضي، في الممارسة الجيوديسية، يشير المحور س إلى الشمال والمحور ص إلى الشرق .

يمكن استخدام الإحداثيات المستطيلة في المستوى لتحديد الموقع الحالي، حيث يشير المحور السيني إلى الشمال المحلي. وبشكل أدق، يمكن الحصول على هذه الإحداثيات من الإحداثيات ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية إسقاط الخرائط . من المستحيل رسم سطح الأرض المنحني على سطح خريطة مستوٍ دون تشويه. أما الحل الوسط الأكثر شيوعًا - والذي يُسمى الإسقاط المطابق - فيحافظ على الزوايا ونسب الأطوال، بحيث تُرسَم الدوائر الصغيرة كدوائر صغيرة والمربعات الصغيرة كمربعات.

من أمثلة هذا النوع من الإسقاطات نظام الإحداثيات العالمي المستعرض ميركاتور (UTM ). في مستوى الخريطة، لدينا إحداثيات مستطيلة x و y . في هذه الحالة، يُستخدم اتجاه الشمال المرجعي على مستوى الخريطة ، وليس على المستوى المحلي . ويُسمى الفرق بينهما بتقارب خطوط الطول .

من السهل بما فيه الكفاية "التحويل" بين الإحداثيات القطبية والإحداثيات المستطيلة في المستوى: لنفترض، كما سبق، أن الاتجاه والمسافة هما α و s على التوالي؛ عندئذٍ لدينا:

${\displaystyle {\begin{aligned}x&=s\cos \alpha \\y&=s\sin \alpha \end{aligned}}}$

التحويل العكسي يُعطى بالصيغة التالية:

${\displaystyle {\begin{aligned}s&={\sqrt {x^{2}+y^{2}}}\\\alpha &=\arctan {\frac {y}{x}}.\end{aligned}}}$

في علم المساحة، تُعرَّف ارتفاعات النقاط أو التضاريس بأنها " فوق مستوى سطح البحر " كسطح غير منتظم ومحدد فيزيائيًا. ومن أنظمة الارتفاع المستخدمة:

1. قياسات الطول الأورثومترية
2. الارتفاعات الديناميكية
3. الارتفاعات الجيوبوتنشالية
4. الطول الطبيعي

لكل نظام مزاياه وعيوبه. يُعبّر عن كل من الارتفاعات الأرثومترية والارتفاعات العادية بالأمتار فوق مستوى سطح البحر، بينما تُعدّ أرقام الجهد الجيوديسي مقاييس للطاقة الكامنة (وحدتها: م² ^ث⁻² ) وليست مترية. السطح المرجعي هو الجيود ، وهو سطح متساوي الجهد الجيوديسي ^يُقارب متوسط ​​مستوى سطح البحر كما ذُكر سابقًا. بالنسبة للارتفاعات العادية، فإن السطح المرجعي هو ما يُسمى شبه الجيود ، والذي يفصله عن الجيود بضعة أمتار بسبب افتراض الكثافة في امتداده تحت الكتل القارية. ^{[ 7 ]}

يمكن ربط هذه الارتفاعات، من خلال مفهوم تموج الجيود، بالارتفاعات الإهليلجية (المعروفة أيضًا بالارتفاعات الجيوديسية )، والتي تمثل ارتفاع نقطة فوق الإهليلج المرجعي . عادةً ما توفر أجهزة استقبال تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية الارتفاعات الإهليلجية ما لم تكن مزودة ببرامج تحويل خاصة تعتمد على نموذج للجيود.

نظرًا لأن إحداثيات وارتفاعات النقاط الجيوديسية تُستخلص دائمًا ضمن نظام بُنيَ بدوره على أساس رصدات واقعية، فقد قدّم الجيوديسيون مفهوم "المرجع الجيوديسي" (جمعها مراجع ): وهو تجسيد مادي (واقعي) لنظام إحداثيات يُستخدم لوصف مواقع النقاط. وينتج هذا التجسيد عن اختيار قيم إحداثيات (اصطلاحية) لنقطة مرجعية واحدة أو أكثر. في حالة بيانات الارتفاع، يكفي اختيار نقطة مرجعية واحدة - وهي نقطة القياس المرجعية، وعادةً ما تكون مقياس المد والجزر على الشاطئ. وهكذا، لدينا مراجع رأسية، مثل NAVD 88 (المرجع الرأسي لأمريكا الشمالية 1988)، وNAP ( المرجع الرأسي لأمستردام )، ومرجع كرونشتادت، ومرجع ترييستي، وغيرها الكثير.

في كلٍّ من الرياضيات والجيوديسيا، يُطلق على نظام الإحداثيات مصطلح "نظام إحداثيات" وفقًا لمصطلحات المنظمة الدولية للمقاييس (ISO )، بينما يستخدم المركز الدولي لدوران الأرض وأنظمة الإسناد (IERS) مصطلح "نظام مرجعي" لنفس الغرض. عندما تُحدَّد الإحداثيات باختيار نقاط مرجعية وتثبيت مرجع جيوديسي، تُشير المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) إلى "نظام مرجعي للإحداثيات"، بينما يستخدم المركز الدولي لدوران الأرض وأنظمة الإسناد (IERS) مصطلح "إطار مرجعي" لنفس الغرض. ويُطلق مصطلح المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) لتحويل المرجع على "تحويل الإحداثيات". ^{[ 8 ]}

تحديد الموقع الجغرافي العام ، أو ببساطة تحديد الموقع، هو عملية تحديد مواقع النقاط على سطح الأرض باستخدام تقنيات متعددة. يستخدم تحديد الموقع الجيوديسي أساليب جيوديسية لتحديد مجموعة من الإحداثيات الجيوديسية الدقيقة لنقطة ما على اليابسة أو في البحر أو في الفضاء. يمكن إجراؤه ضمن نظام إحداثيات ( تحديد الموقع النقطي أو تحديد الموقع المطلق ) أو بالنسبة إلى نقطة أخرى ( تحديد الموقع النسبي ). يتم حساب موقع نقطة في الفضاء من خلال قياسات تربط نقاطًا أرضية أو فضائية ذات مواقع معروفة ("نقاط معروفة") بنقاط أرضية ذات مواقع غير معروفة ("نقاط غير معروفة"). قد تتضمن هذه الحسابات تحويلات بين أنظمة الإحداثيات الفلكية والأرضية. يمكن أن تكون النقاط المعروفة المستخدمة في تحديد الموقع النقطي محطات مرجعية تعمل باستمرار ضمن نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) أو نقاط تثليث لشبكة ذات مستوى أعلى.

تقليديًا، كان الجيوديسيون يبنون تسلسلًا هرميًا من الشبكات لتمكين تحديد مواقع النقاط داخل الدولة. وكانت أعلى هذه الشبكات في التسلسل الهرمي هي شبكات التثليث، التي يتم تكثيفها في شبكات المسارات ( المضلعات ) التي يتم ربط قياسات المسح ورسم الخرائط المحلية بها، والتي يتم جمعها عادةً باستخدام شريط قياس ومنشور زاوية وأعمدة حمراء وبيضاء.

يُستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق واسع في الوقت الحاضر، باستثناء القياسات المتخصصة (مثل القياسات تحت الأرض أو الهندسة عالية الدقة). تُقاس الشبكات ذات الرتبة الأعلى باستخدام نظام GPS ثابت ، وذلك باستخدام القياس التفاضلي لتحديد المتجهات بين النقاط الأرضية. ثم تُعدّل هذه المتجهات وفقًا لأسلوب الشبكة التقليدي. ويُشكّل مجسم عالمي متعدد السطوح لمحطات GPS العاملة بشكل دائم تحت إشراف نظام IERS أساسًا لتحديد إطار مرجعي عالمي مركزي واحد، يعمل كمرجع "من الرتبة الصفرية" (العالمي) الذي تُربط به القياسات الوطنية.

يُستخدم نظام تحديد المواقع الحركي في الوقت الحقيقي (RTK GPS) بشكل متكرر في عمليات المسح ورسم الخرائط . في هذه التقنية، يمكن ربط النقاط المجهولة بسرعة بنقاط أرضية معروفة قريبة.

يتمثل أحد أغراض تحديد المواقع النقطية في توفير نقاط معروفة لقياسات الخرائط، والمعروفة أيضًا بالتحكم (الأفقي والرأسي). قد يوجد آلاف من هذه النقاط المحددة جيوديسيًا في بلد ما، وعادةً ما توثقها هيئات رسم الخرائط الوطنية. يستخدم المساحون العاملون في مجال العقارات والتأمين هذه النقاط لربط قياساتهم المحلية.

في علم الجيوديسيا الهندسية، توجد مشكلتان رئيسيتان:

• المسألة الجيوديسية الأولى (المعروفة أيضًا باسم المسألة الجيوديسية المباشرة أو الأمامية ): بالنظر إلى إحداثيات نقطة ما والاتجاه ( السمت ) والمسافة إلى نقطة ثانية، حدد إحداثيات تلك النقطة الثانية.
• المسألة الجيوديسية الثانية (المعروفة أيضًا باسم المسألة الجيوديسية العكسية أو العكسية ): بمعلومية إحداثيات نقطتين، حدد السمت وطول الخط (المستقيم أو المنحني أو الجيوديسي ) الذي يربط بين هاتين النقطتين.

إن حلول كلا المشكلتين في الهندسة المستوية تختزل إلى حساب المثلثات البسيط وتكون صالحة للمناطق الصغيرة على سطح الأرض؛ أما على الكرة، فتصبح الحلول أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ، على سبيل المثال، في المسألة العكسية، تختلف السمتات عند الانتقال بين نقطتي النهاية على طول قوس الدائرة العظمى المتصلة .

يُطلق على الحل العام اسم الخط الجيوديسي للسطح المدروس، ويمكن حل المعادلات التفاضلية للخط الجيوديسي عدديًا. على سطح القطع الناقص الدوراني، يمكن التعبير عن الخطوط الجيوديسية بدلالة التكاملات الإهليلجية، والتي تُحسب عادةً باستخدام متسلسلة تايلور - انظر، على سبيل المثال، صيغ فينسنتي .

كما هو مُعرّف في علم الجيوديسيا (وأيضًا علم الفلك )، تتضمن بعض المفاهيم الرصدية الأساسية مثل الزوايا والإحداثيات (عادةً من وجهة نظر مراقب محلي):

• خط الشاقول أو العمودي : (الخط على طول) اتجاه الجاذبية المحلية.
• سمت الرأس : (الاتجاه إلى) تقاطع متجه الجاذبية الممتد لأعلى عند نقطة ما مع الكرة السماوية .
• النظير : النقطة المقابلة (الاتجاه إلى) حيث يتقاطع متجه الجاذبية الممتد إلى الأسفل مع الكرة السماوية (المحجوبة).
• الأفق السماوي : مستوى عمودي على متجه الجاذبية عند نقطة ما.
• السمت : زاوية الاتجاه داخل مستوى الأفق، وعادة ما يتم حسابها في اتجاه عقارب الساعة من الشمال (في علم الجيوديسيا وعلم الفلك) أو الجنوب (في فرنسا).
• الارتفاع : الارتفاع الزاوي لجسم ما فوق الأفق؛ أو بدلاً من ذلك: مسافة سمت الرأس تساوي 90 درجة ناقص الارتفاع.
• الإحداثيات الطوبولوجية المحلية : السمت (زاوية الاتجاه داخل مستوى الأفق)، زاوية الارتفاع (أو زاوية سمت الرأس)، المسافة.
• القطب السماوي الشمالي : امتداد محور دوران الأرض اللحظي ( المتقدم والمتذبذب ) الممتد شمالاً ليتقاطع مع الكرة السماوية. (وينطبق الأمر نفسه على القطب السماوي الجنوبي) .
• خط الاستواء السماوي : التقاطع (اللحظي) لمستوى خط استواء الأرض مع الكرة السماوية.
• مستوى الزوال : أي مستوى عمودي على خط الاستواء السماوي ويحتوي على القطبين السماويين.
• خط الزوال المحلي : المستوى الذي يحتوي على اتجاه سمت الرأس والقطب السماوي.

يُعرف السطح المرجعي (المستوى) المستخدم لتحديد فروق الارتفاع وأنظمة مرجعية الارتفاع باسم متوسط ​​مستوى سطح البحر . يُنتج ميزان التسوية التقليدي هذه الارتفاعات مباشرةً (وهي الأكثر فائدة للأغراض العملية) فوق مستوى سطح البحر ؛ أما استخدام أجهزة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتحديد الارتفاعات، وهو استخدام أكثر اقتصادية، فيتطلب معرفة دقيقة لشكل الجيود ، حيث أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لا يُعطي إلا الارتفاعات فوق سطح الإهليلج المرجعي GRS80 . ومع تحسن تحديد الجيود، يُتوقع أن يزداد استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في تحديد الارتفاعات.

جهاز الثيودوليت هو أداة تُستخدم لقياس الزوايا الأفقية والرأسية (بالنسبة للخط الرأسي المحلي) لنقاط الهدف. بالإضافة إلى ذلك، يحدد جهاز التاكيوميتر ، إلكترونيًا أو كهروضوئيًا ، المسافة إلى الهدف، وهو جهاز مؤتمت بالكامل أو حتى آلي بالكامل. وتُستخدم طريقة تحديد الموقع بالمحطة الحرة على نطاق واسع لنفس الغرض.

تُستخدم أجهزة قياس السرعة عادةً في المسوحات التفصيلية المحلية، على الرغم من أن تقنية القياس المستطيل التقليدية باستخدام منشور زاوية وشريط قياس فولاذي لا تزال بديلاً غير مكلف. وكما ذُكر، توجد أيضًا تقنيات تحديد المواقع العالمية (GPS) الحركية الآنية (RTK) السريعة والدقيقة نسبيًا. تُصنّف البيانات المُجمّعة وتُسجّل رقميًا لإدخالها في قواعد بيانات نظم المعلومات الجغرافية (GIS).

تُنتج أجهزة استقبال نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) الجيوديسية (وأكثرها شيوعًا نظام تحديد المواقع العالمي GPS ) إحداثيات ثلاثية الأبعاد مباشرةً في إطار إحداثيات مركزي أرضي . ومن هذه الأطر WGS84 ، بالإضافة إلى أطر الخدمة الدولية لدوران الأرض وأنظمة الإسناد ( IERS ). وقد حلت أجهزة استقبال GNSS محل الأجهزة الأرضية بشكل شبه كامل في عمليات المسح واسعة النطاق لشبكات القواعد.

لرصد اضطرابات دوران الأرض وحركات الصفائح التكتونية ولإجراء المسوحات الجيوديسية على مستوى الكوكب، يتم استخدام طرق قياس التداخل ذي الخط الأساسي الطويل جدًا (VLBI) لقياس المسافات إلى الكوازارات ، وقياس المسافة بالليزر القمري (LLR) لقياس المسافات إلى الموشورات على سطح القمر، وقياس المسافة بالليزر عبر الأقمار الصناعية (SLR) لقياس المسافات إلى الموشورات على الأقمار الصناعية الاصطناعية .

تُقاس الجاذبية باستخدام أجهزة قياس الجاذبية ، وهي نوعان. النوع الأول هو أجهزة قياس الجاذبية المطلقة ، التي تعتمد على قياس تسارع السقوط الحر (مثل تسارع منشور عاكس داخل أنبوب مفرغ من الهواء ). تُستخدم هذه الأجهزة لتحديد المواقع الجغرافية الرأسية أو في الميدان. أما النوع الثاني فهو أجهزة قياس الجاذبية النسبية ، وهي أجهزة تعتمد على النوابض، وتُعدّ الأكثر شيوعًا. تُستخدم هذه الأجهزة في مسوحات الجاذبية على مساحات واسعة لتحديد شكل الجيود فوق هذه المساحات. تُسمى أجهزة قياس الجاذبية النسبية الأكثر دقة بأجهزة قياس الجاذبية فائقة التوصيل ، وهي حساسة لجزء من ألف من جزء من مليار من جاذبية سطح الأرض. يُستخدم نحو عشرين جهازًا من أجهزة قياس الجاذبية فائقة التوصيل حول العالم لدراسة مد وجزر الأرض ، ودورانها ، وباطنها، والحمل المحيطي والجوي عليها، بالإضافة إلى التحقق من ثابت نيوتن للجاذبية .

في المستقبل، قد يصبح قياس الجاذبية والارتفاع ممكناً باستخدام مفهوم التمدد الزمني في النسبية الخاصة كما يتم قياسه بواسطة الساعات البصرية .

تُقاس خطوط العرض والطول الجغرافية بالدرجات ودقائق القوس وثوانٍ القوس. وهي زوايا ، وليست قياسات مترية، وتصف اتجاه العمودي المحلي على سطح الإهليلج المرجعي . ويتطابق هذا الاتجاه تقريبًا مع اتجاه خط الشاقول، أي الجاذبية المحلية، وهو أيضًا العمودي على سطح الجيود. ولهذا السبب، فإن تحديد الموقع الفلكي - بقياس اتجاه خط الشاقول بالوسائل الفلكية - يُعطي نتائج جيدة عند استخدام نموذج إهليلجي لشكل الأرض.

الميل الجغرافي الواحد، والذي يُعرَّف بأنه دقيقة قوسية واحدة على خط الاستواء، يساوي 1855.32571922 مترًا. أما الميل البحري الواحد فهو دقيقة واحدة من خط العرض الفلكي. ويتغير نصف قطر انحناء القطع الناقص بتغير خط العرض، حيث يكون أطول ما يمكن عند القطب وأقصر ما يمكن عند خط الاستواء، تمامًا كما هو الحال مع الميل البحري.

كان المتر يُعرَّف في الأصل بأنه جزء من عشرة ملايين من المسافة بين خط الاستواء والقطب الشمالي على طول خط الزوال المار بباريس (لم يُتحقق هذا الهدف تمامًا في التطبيق الفعلي، إذ يبلغ الفرق 200 جزء في المليون في التعريفات الحالية). وبناءً على ذلك ، فإن الكيلومتر الواحد يُعادل تقريبًا (1/40,000) × 360 × 60 دقيقة قوسية، أو 0.54 ميل بحري. (هذا ليس دقيقًا تمامًا، لأن الوحدتين عُرِّفتا على أساسين مختلفين، لذا فإن الميل البحري الدولي يساوي 1,852 مترًا بالضبط، وهو ما يُعادل تقريب ناتج القسمة من 1,000/0.54 متر إلى أربعة أرقام).

تُستخدم تقنيات متنوعة في علم الجيوديسيا لدراسة الأسطح المتغيرة مع الزمن، والأجسام ذات الكتلة، والحقول الفيزيائية، والأنظمة الديناميكية. وتتغير مواقع النقاط على سطح الأرض نتيجة لآليات متعددة.

• حركة الصفائح القارية، تكتونيات الصفائح ^{[ 9 ]}
• الحركة الدورية ذات الأصل التكتوني، وخاصة بالقرب من خطوط الصدع
• التأثيرات الدورية الناتجة عن المد والجزر وحمل المد والجزر ^{[ 10 ]}
• ارتفاع الأرض بعد العصر الجليدي نتيجة للتكيف المتساوي
• تغيرات الكتلة الناتجة عن التغيرات الهيدرولوجية، بما في ذلك الغلاف الجوي، والغلاف الجليدي، وهيدرولوجيا الأرض، والمحيطات.
• الحركة القطبية دون اليومية ^{[ 11 ]}
• تباين طول اليوم ^{[ 12 ]}
• تغيرات مركز كتلة الأرض (المركز الجيولوجي) ^{[ 13 ]}
• الحركات البشرية مثل بناء الخزانات أو استخراج النفط أو المياه

علم الجيوديناميكا هو العلم الذي يدرس تشوهات وحركات قشرة الأرض وصلابتها ككل. وغالبًا ما يشمل هذا التعريف دراسة دوران الأرض غير المنتظم. تتطلب الدراسات الجيوديناميكية أطرًا مرجعية أرضية ^{[ 14 ]} يتم توفيرها بواسطة المحطات التابعة للنظام العالمي لرصد الجيوديسيا (GGOS ^{[ 15 ]} ).

تشمل تقنيات دراسة الظواهر الجيوديناميكية على نطاق عالمي ما يلي:

• تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية بواسطة GPS و GLONASS و Galileo و BeiDou
• التداخل ذو الخط الأساسي الطويل جدًا (VLBI)
• تحديد المدى بالليزر عبر الأقمار الصناعية (SLR) ^{[ 16 ]} وتحديد المدى بالليزر عبر القمر (LLR)
• دوريس
• التسوية الدقيقة إقليمياً ومحلياً
• مقياس سرعة دقيق
• رصد تغير الجاذبية باستخدام قياس الجاذبية الأرضية والجوية والبحرية والفضائية
• قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية باستخدام الموجات الدقيقة والليزر لدراسة سطح المحيط، وارتفاع مستوى سطح البحر، ورصد الغطاء الجليدي
• الرادار ذو الفتحة التركيبية التداخلي (InSAR) باستخدام صور الأقمار الصناعية.

• علم نظام الأرض – الدراسة العلمية لأغلفة الأرض وأنظمتها المتكاملة الطبيعية 
• قائمة الجيوديسيين
• هندسة الجيوماتكس – تخصص البيانات الجغرافية. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 
• الجغرافيا التقنية - الجغرافيا باستخدام التقنيات
• تاريخ الجيوفيزياء
• علم الجيوديناميكا – دراسة ديناميكيات الأرض 
• علم الكواكب – علم الكواكب والأنظمة الكوكبية 

• FR Helmert، النظريات الرياضية والفيزيائية للجيوديسيا العليا ، الجزء الأول ، ACIC (سانت لويس، 1964). هذه ترجمة إنجليزية لكتاب Die mathematischen und physikalischen Theorieen der höheren Geodäsie ، المجلد الأول (Teubner، Leipzig، 1880).
• FR Helmert، النظريات الرياضية والفيزيائية للجيوديسيا العليا ، الجزء 2 ، ACIC (سانت لويس، 1964). هذه ترجمة إنجليزية لكتاب Die mathematischen und physikalischen Theorieen der höheren Geodäsie ، المجلد 2 (Teubner، Leipzig، 1884).
• ب. هوفمان-ويلينهوف وهـ. موريتز، الجيوديسيا الفيزيائية ، سبرينغر-فيرلاغ فيينا، 2005. (هذا النص هو طبعة محدثة من الكتاب الكلاسيكي لعام 1967 من تأليف دبليو إيه هيسكانين وهـ. موريتز).
• W. Kaula, Theory of Satellite Geodesy  : Applications of Satellites to Geodesy , Dover Publications, 2000. (هذا النص هو إعادة طبع للكتاب الكلاسيكي لعام 1966).
• Vaníček P. وEJ Krakiwsky، الجيوديسيا: المفاهيم ، ص  714، إلسفير، 1986.
• تورج، دبليو (2001)، علم الجيوديسيا (الطبعة الثالثة)، منشورات دي جرويتر، رقم ISBN 3-11-017072-8.
• توماس هـ. ماير، ودانيال ر. رومان، وديفيد ب. زيلكوسكي. "ماذا يعني الارتفاع حقًا؟" (هذه سلسلة من أربع مقالات نُشرت في مجلة علوم المساحة ومعلومات الأراضي، SaLIS .)
  • "الجزء الأول: مقدمة" SaLIS المجلد 64، العدد 4، الصفحات 223-233، ديسمبر 2004.
  • "الجزء الثاني: الفيزياء والجاذبية" SaLIS المجلد 65، العدد 1، الصفحات 5-15، مارس 2005.
  • "الجزء الثالث: أنظمة الارتفاع" SaLIS المجلد 66، العدد 2، الصفحات 149-160، يونيو 2006.
  • "الجزء الرابع: تحديد الارتفاع باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)" SaLIS المجلد 66، العدد 3، الصفحات 165-183، سبتمبر 2006.

• مذكرة إرشادية للتوعية الجيوديسية، اللجنة الفرعية للجيوديسيا، لجنة الجيوماتكس، الرابطة الدولية لمنتجي النفط والغاز
• "الجيوديسيا"  . الموسوعة البريطانية . المجلد 11 ( الطبعة الحادية عشرة). 1911. الصفحات 607-615 .