Контрольні запитання. Тобто середня квадратична похибка кута, виміряного одним прийомом, дорівнює середній квадратичній похибці напряму

Тобто середня квадратична похибка кута, виміряного одним прийомом, дорівнює середній квадратичній похибці напряму.

Похибка напряму складається із похибок візування і відліків:

Отже, середня квадратична похибка виміряного кута шкаловим теодолітом дорівнює середній квадратичній похибці відліку за шкалою.

Тоді допустима розбіжність значень кутів в напівприйомах складе

Dd

Таким чином, для технічного теодоліта 2Т30 Dd= 1 - 1.5'

1. Що називається вимірюванням?

2. Які вимірювання називаються рівноточними, а які - нерівноточними?

3. Одиниці мір, що застосовані в геодезії.

4. Що таке грубі, систематичні і випадкові похибки вимірювань?

5. Які основні властивості випадкових похибок?

6. Як визначається імовірніше значення величини, що виміряється при рівноточних вимірюваннях?

7. Що називається граничною, абсолютною і відносною похибкою?

8. Що таке середня квадратична похибка і як вона визначається?

9. Як визначається середня квадратична похибка окремого результату подвійних вимірювань?

10. Що таке вага вимірювання?

11. Як визначається загальна арифметична середина при нерівноточних вимірюваннях?

4 ДИСТАНЦІЙНІ МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ

Дистанційні методи вивчення земної поверхні (ДМВЗП) засновані на вимірі параметрів земної поверхні на відстані з передачею результатів по індивідуальній лінії зв'язку. Такі виміри виконуються, як правило, з літаючих апаратів.

Технічна дисципліна, що має своїм завданням визначення виду й розмірів якого-небудь об'єкта шляхом вивчення й виміру не самого об'єкта, а його фотографічного зображення, називається фотограмметрією. Найбільше застосування фотограмметрія знайшла в топографії, де об'єктом вивчення й виміру є місцевість. Тут завдання фотограмметрії складається у тім, щоб польові виміри, необхідні для створення топографічної карти, замінити вимірами аерофотознімка в камеральних умовах за допомогою спеціальних фотограмметричних приладів.

ДО ДМВЗП відносяться аерофотознімання й космічні зйомки різного призначення.

4.1 Аерофотозйомка

Аерофотозйомки - фотографування місцевості з літака або якого-небудь іншого літального апарата. Аерофотозйомка проводиться для створення топографічних карт за аерофотознімками, вивчення й обліку лісових і земельних фондів, проектування інженерних споруд, при виконанні геологорозвідувальних робіт, геофізичних зйомок і для інших народногосподарських робіт.

У військах аерофотознімання ведеться з метою розвідки території супротивника, його бойової техніки й інженерних споруджень.

Аерофотозйомка виконується спеціальними аерофотоапаратами (АФА) і залежно від характеру польоту підрозділяється на одинарну, маршрутну й площинну, залежно від виду аерофотознімків - на планову й перспективну.

Одинарна аерофотозйомка застосовується при фотографуванні окремих об'єктів або групи їх, коли вони можуть бути зняті на одному або небагатьох (2-3) знімках і немає потреби в стереоскопічному (об'ємному) розгляді сфотографованих об'єктів.

Маршрутна аерофотозйомка - фотографування місцевості вздовж деякого напряму (маршруту).

Виконується з метою розвідки доріг, річок, берегів крупних водоймищ і інших протяжних об'єктів. Ширина смуги, що знімається, і число знімків, необхідне для аерофотозйомки, розраховується за спеціальними формулами з урахуванням масштабу аерофотозйомки.

Площинна аерофотозйомка - зйомка ділянки земної поверхні, що перевищує по ширині площу, що фотографується одним маршрутом. При аерофотозніманні площі прокладається ряд паралельних між собою маршрутів з дотриманням заданого перекриття між ними. Відстань між маршрутами, кількість маршрутів, спільна кількість аерофотознімків при заданій площі розраховуються за відповідними формулами.

Планова аерофотозйомка - зйомка, при якій АФА встановлюється в літаку так, щоб його оптична вісь під час фотографування займала прямовисне положення; відхилення від такого положення на деякий кут α відбувається внаслідок неминучого коливання літака в повітрі.

Величина кута при плановому аерофотозніманні зазвичай менше 3° (в середньому біля 1.5°), а із застосуванням гідростабілізуючої установки вона зменшується до 30". Приблизно про величину цього кута можна судити по положенню бульбашки рівня, що фіксується на аерофотознімку. Повздовжнє перекриття аерофотознімків при виконанні планового аерофотознімання має бути не менше 55%, поперечне (залежно від рельєфу місцевості і способу фотограмметричної обробки аерофотознімків) - 30 - 40%.

Перспективне аерофотознімання - зйомка, при якій АФА встановлений в літаку так, що його оптична вісь нахилена від прямовисного положення на деякий постійний кут.

Отримані при цьому знімки називаються перспективними. Перспективне аерофотознімання широко застосовується при загальному огляді місцевості, оскільки з рівних висот і однаковими АФА фотографується площа більша, ніж при площинному аерофотозніманні.

При цьому, потрібні об'єкти фотографуються з деякої відстані, не пролітаючи безпосередньо над ними, для чого застосовується пристрій, що коливається, дозволяє отримувати одночасно планові та перспективні знімки.

Аерофотознімок є центральною проекцією ділянки місцевості.

Відомо, що план є ортогональною проекцією місцевості. Тому, якщо ділянка, що знімається, і плівка горизонтальні, а оптична вісь АФА займає прямовисне положення, то аерофотознімок можна вважати за план місцевості.

Але в більшості випадків аерофотознімок не є планом місцевості.

Масштабом аерофотознімка називається відношення довжини лінії на аерофотознімку до довжини горизонтального прокладення відповідної лінії на місцевості.

Масштаб похилого аерофотознімка не є постійною величиною: рівним між собою по довжині лініям місцевості відповідають лінії різної довжини на аерофотознімку.

Унаслідок нерівності масштабу похилого аерофотознімка по різних напрямах елементи місцевості змальовуються на нім в спотвореному вигляді.

Орієнтування аерофотознімка проводиться по лініях, що є на знімку і на місцевості, або по уявних лініях, що сполучають ясно виражені предмети (точки контурів).

Після того, як аерофотознімок зорієнтований по лініях місцевості, можна встановити на ньому бусоль, прокреслити лінію, паралельну магнітній стрілці. Ця лінія є напрямом магнітного меридіана.

Два аерофотознімки, отримані при фотографуванні місцевості з двох точок фотографування, що мають між собою перекриття не менше 55%, складають стереоскопічну пару (стереопару).

Метод, заснований на використанні стереоскопічного зору, тобто здатності ока спостерігача відчувати об'ємний простір, називається стереоскопічною зйомкою. Цей метод використовується для визначення висот точок земної поверхні і зарисовки горизонталей за допомогою стереоприборів в камеральних умовах.

4.1.1 Аерофототопографічна зйомка

Аерофототопографічна зйомка - вид топографічної зйомки, заснованої на використанні аерофотознімків.

Аерофотознімання проводиться двома методами: комбінованим і стереотопографічним.

Комбінованим методом є поєднання фотограмметричної обробки аерофотознімків з мензульною зйомкою.

Складається фотоплан, а потім на репродукції з нього знімають в полі рельєф методами мензульної зйомки. Комбінований метод зазвичай застосовується для зйомки рівнинних районів із слабо вираженим рельєфом.

Створення топографічної карти комбінованим методом складається з наступних етапів:

1 - льотнозйомочні і фотолабораторні роботи;

2 - побудова геодезичної основи, планова прив'язка аерофотознімків;

3 - розвиток фототріангуляції;

4 - трансформація аерофотознімків, монтаж фотосхем;

5 - згущення висотного знімального обґрунтування, зйомка рельєфу на фотопланах і дешифрування контурів;

6 - викреслювання і оформлення оригіналу карти.

Фототріангуляція метод визначення опорних точок в камеральних умовах за допомогою фотограмметричних приладів або графічних побудов.

Розрізняють просторову фототріангуляцію, при якій визначаються всі три координати точок, і планову (площинну), якщо визначається тільки їх планове положення.

Трансформація аерофотознімків - перетворення планових або перспективних аерофотознімків в горизонтальні. У процес трансформації входить також приведення аерофотознімків до заданого масштабу і зменшення спотворень, обумовлених рельєфом місцевості.

4.2 Космічна зйомка

З появою штучних супутників Землі (ШСЗ) геодезія отримала нові шляхи і методи вирішення її основної наукової проблеми, пов'язаної з визначенням фігури, розмірів і зовнішнього гравітаційного поля Землі.

Відкрилися нові методичні можливості і для вирішення її інженерно-технічних завдань. Поява ШСЗ укріпила старі і відродила нові зв'язки геодезії з геофізикою, астрономією, небесною механікою, радіоелектронікою. На основі цих наук виникла нова наукова дисципліна, що отримала назву супутникової геодезії, яка знаходиться в стані безперервного розвитку.

4.2.1 Предмет і завдання супутникової геодезії

Предмет вивчення і завдання, що вирішуються супутниковою геодезію, загалом збігаються з предметом і завданнями вищої геодезії.

Як і вища геодезія, супутникова геодезія вивчає фігуру, розміри і зовнішнє гравітаційне поле Землі, а також теорію і методи вирішення цієї наукової проблеми. Супутникова геодезія вирішує цю проблему за допомогою спостережень за положенням і рухом переважно штучних небесних тіл в навколоземному космічному просторі.

Супутникова геодезія вирішує ряд завдань, які мають велике наукове і практичне значення.

Всі ці завдання по характеру і методу їх вирішення поділяться на геометричні і геодинамічні.

Завданнями супутникової геодезії геометричного характеру є:

- побудова мережі опорних геодезичних пунктів з визначенням їх положення в єдиній системі просторових координат, віднесених до центру мас і осі обертання Землі;

- визначення взаємного положення початку і орієнтування осей різних систем координат, віднесених до різних референц-еліпсоїдів;

- визначення положення окремих стаціонарних пунктів і рухливих цілей у вибраній системі координат.

При вирішенні цих завдань супутник служить лише проміжною візирною ціллю, за яким спостерігають синхронно з двох або більше наземних станцій.

Динамічними завданнями є:

- визначення просторового положення супутника і поточних параметрів його орбіти;

- вивчення різних збурень в орбітальному русі супутника;

- визначення фігури, розмірів і зовнішнього гравітаційного поля Землі як планети в цілому.

Вирішення цих завдань вимагає спостереження супутника протягом довгого часу.

Виконані спостереження міжпланетних станцій і далеких космічних апаратів радіотехнічними засобами можуть вирішувати дуже важливі завдання, що представляють великий інтерес для геодезії, астрономії, геофізики.

До таких завдань можна віднести:

- визначення геоцентричних координат станцій спостереження;

- вивчення рухів небесних полюсів, тобто коливань Землі на своїй осі обертання;

- визначення відношення маси планети до маси Землі або Сонця.

Спостереження ШСЗ дають змогу вирішувати проблеми вищої геодезії на підставі принципово інших вимірювальних даних і методів, чим це витікає з класичних принципів геодезії.

4.2.2 Методи спостережень штучних супутників

В даний час методи спостережень ШСЗ прийнято ділити на оптичні і радіотехнічні - залежно від діапазону електромагнітних коливань, в якому виконуються виміри.

Оптичні методи визначення напряму на супутник полягають у вимірі зенітної відстані і азимута супутника кінотеодолітами або у визначенні цього напряму в заданій зірками системі координат шляхом фотографування на фоні зірок.

До оптичних методів відноситься також метод виміру дальності супутника лазерними далекомірами.

До радіотехнічних методів спостереження відносяться методи визначення напряму на ШСЗ короткобазисними інтерферометрами, виміри дальності супутника фазовими і імпульсними радіотехнічними системами, доплеровські, що засновані на використанні доплеровського ефекту зрушення частоти і дають інформацію або про радіальну швидкість супутника відносно станції спостереження і її зміну (диференціальні доплеровські методи), або про різницю відстаней до двох положень супутника від станції (інтегральні доплеровські методи).

Важливим для всіх радіотехнічних методів є їх усепогідність і можливість проведення спостережень у будь-який час доби.

У супутникових навігаційних системах (СНС) першого покоління для визначення місця розташування використовується ефект Доплера.

Одне спостереження супутника дозволяє написати рівняння однієї лінії положення, що має форму або гіперболи (доплеровський диференціальний метод), або складнішої кривої ізодопи (доплеровський інтегральний метод).

При n спостереженнях положення спостерігача виходить в одній з точок перетину з відповідних гіпербол або ізодоп.

Для підвищення точності і однорідності державної геодезичної мережі створена доплеровська геодезична мережа, яка рівномірно розташована по всій території.

У СНС другого покоління вимірюються дальності, тобто відстані від визначуваної точки до супутників, координати яких відомі на будь-який момент часу.

Геометрична ідея такого визначення полягає в знаходженні положення точки з лінійної просторової зарубки; положення точки фіксується або трьома прямокутними координатами Χ, Υ, Ζ, або геодезичними координатами на еліпсоїді (широтою В і довготою L ) і заввишки Н над поверхнею еліпсоїда.

При обробці спостережень супутників доводиться враховувати параметр "час", тому для однозначного вирішення зарубки необхідно спостерігати чотири супутника, розташовані рівномірно по азимуту (через 90°) і під кутом нахилу αс = 40° − 60°.

Існують абсолютний і відносний способи визначення координат за допомогою СНС.

При абсолютному способі отримують координати пункту установки антени в прийнятій системі координат; при відносному способі комплект апаратури розподіляється на два пункти, один з яких має відомі координати та із спостережень визначають прирости координат між цими пунктами.

Точність отримання величин залежить від способу визначення координат, від типу апаратури і від характеру коду сигналів супутника. Так, навігаційною апаратурою виміру абсолютним способом виконуються з похибкою 30 − 100 м (зниженій точності) і 1 - 30 м (підвищеній точності).

Відносні виміри при виконанні топографічних робіт характеризуються похибкою 0.1 - 5.0 м та геодезичних - (5 10) мм + S-10, де S = відстань між геодезичними пунктами.

4.2.3 Побудова нової геодезичної основи

До 1968 р. дослідження в області космічної геодезії проводилися Центральним науково-дослідним інститутом геодезії, аерофотозйомки і картографії в основному по дуже важливому напряму: визначення параметрів гравітаційного поля Землі (ГПЗ) по наземних і супутниковим вимірам.

Із створення в 1968 р. лабораторії супутникової геодезії під керівництвом професора Ізотова А.А. почались дослідження та практичні роботи, пов'язані з побудовою геодезичних мереж за спостереженнями супутників і інших космічних об'єктів. Точність визначення положення пунктів спостережень фотографічним методом досягала 3-5 м.

З кінця 1970-х рр. почалися роботи з геодезичного використання доплеровських спостережень супутників навігаційною системою TRANSIT. Як і при використанні фотографічних спостережень, проводилися спільні роботи по створенню об'єднаної доплеровської геодезичної мережі (ДГС), що охоплює території Болгарії, Угорщини, Польщі, Словакії.

В результаті була створена мережа, що включає 160 пунктів при відстанях між ними 300-1000 км. Ці пункти були включені в спільне порівняння основних мереж єдиної Державної геодезичної мережі. Точність визначення положення пунктів ДГС в єдиній системі по кожній з просторових координат відповідала в середньому 0.5 м.

Починаючи з середини 1980-х рр. одним з пріоритетних напрямів досліджень стало геодезичне використання супутникових систем GPS і їх аналогів, геодезичних технологій широкого спектру застосувань, що стали основою, в більшості виробничих і науково-технічних галузей, які вимагають геодезичного забезпечення.

За останні роки досягнуті значні успіхи в розвитку і застосуванні супутникових глобальних систем позиціювання (GPS).

Висока точність визначення координат дозволяє використовувати їх при вирішенні широкого спектру геодезичних завдань від визначення положення пунктів нової геодезичної основи до геодезичного обґрунтування проектно-дослідницьких робіт і будівництва різних народногосподарських об'єктів. Порівняння GPS-методів з традиційними показали високу економічну ефективність перших: на виконання польових GPS-вимірів було витрачено людино-годин в 8 разів менше, а на організаційні і камеральні роботи - в 6 разів.

Переваги GPS-методу перед традиційними:

- відсутність необхідності прямої видимості між пунктами; вища точність визначення відносних координат;

- отримання результатів в єдиній системі координат; можливість отримання тривимірного рішення (планово - висотного);

- високий ступінь автоматизації як польових, так і камеральних робіт; підвищення безпеки виконання робіт;

- економічна доцільність.

Все вищевикладене дозволяє зробити висновок про доцільність застосування GPS - апаратури не лише для побудови опорних геодезичних мереж, але і при інженерно-геодезичних роботах, де ефект може бути ще вище.

Традиційні технології можуть бути ефективніше, ніж GPS - методи при проведенні робіт в умовах щільної міської багатоповерхової забудови і на інших об'єктах, де прийом супутникових сигналів ускладнений або неможливий.

Дата добавления: 2014-10-15