Общие сведения о геодезии. 1 страница

1. Системы координат и высот в геодезии.

Чем занимаются геодезисты

Задачи геодезии как науки

Задачи геодезии

• Объект геодезии - Земля, земная	Сущность задач:
поверхность
	- выбор и установление систем координат
• Предмет геодезии - геометрия
пространства	• Структурирование - определение
	формы, размера объектов
• Метод геодезии - наука об	• Моделирование - построение
измерениях	моделей и систем пространства

Дисциплины, входящие в состав геодезии

• Измерение	• Дать определение геодезии как
• Земля	науки
	• Какие задачи решает геодезия?
• Структурирование	• Чем занимаются геодезисты?
• Моделирование	• Какие дисциплины входят в
• Инженерная геодезия	геодезию?
	• Какие виды работ относятся к
	сфере инженерной геодезии?

Термины и контрольные вопросы

2.1. Представления о форме и размерах Земли

• Плоская или плоско-вогнутая	• Сфероид
поверхность на подпорках
	• Геоид
• Плоско-вогнутое полушарие
окруженное океаном
	• Референц-эллипсоид
• Барабан с вогнутым основанием
• Диск среди океана	• Общий земной эллипсоид
• Шар

Уровенная поверхность — такая, в каждой точке которой нормаль к ней совпадает с

направлением отвесной линии.

Уровенные поверхности: геоид и эллипсоид

Параметры референц-эллипсоида и ОЗЭ

Для территории нашей страны постановлением Совета Министров СССР N 760 от 7 апреля 1946 года принят эллипсоид Красовского:

Существует общеземной эллипсоид, размеры в системе WGS-84 (World Geodetic System) составляют:

большая полуось

a = 6378245 м, малая полуось

b = 6 356 863 м,

полярное сжатие:

а =6 378 137м

большая полуось

полярное сжатие 1:298.257

• Сфероид	• Что такое референц-эллипсоид?
• Геоид	• Какими величинами задается
	эллипсоид?
• Эллипсоид
	• Что такое сжатие эллипсоида?
• Уровенная поверхность

Термины и контрольные вопросы

2.2.Системы координат в геодезии:

1.Астрономическая 2. Геодезическая

1.Астрономические координаты: поверхность относимости - геоид ориентирование - по отвесной линии
• Широта точки A - это угол ф, образованный отвесной линией точки A и плоскостью экватора; этот угол лежит в плоскости меридиана точки. • Широта отсчитывается в обе стороны от экватора (к северу - северная широта, к югу - южная) и изменяется от 0 до 90. • Широту и долготу точек местности определяют из астрономических наблюдений, потому они и называются астрономическими координатами.	• Долгота точки A - это двугранный угол X между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана точки A. • За начальный меридиан принят Гринвичский, расположенный вблизи Лондона. • Долготы изменяются от 0 до 180, к западу от Гринвича - западные и к востоку - восточные. • Все точки одного меридиана имеют одинаковую долготу.
2.Геодезические координаты: поверхность относимости- эллипсоид. ориентирование - по нормали
• Геодезическая широта точки B- это угол, образованный нормалью к поверхности эллипсоида в этой точке и плоскостью экватора • Широта изменяется в пределах от 0 до 90 к обоим полюсам эллипсоида и отсчитывается от плоскости экватора • Геодезическая долгота точки L- это двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана точки. • Долгота изменяется от 0 до 360 и отсчитывается от начального меридиана	• Различие геодезических и астрономических координат точки A зависит от угла между отвесной линией данной точки и нормалью к поверхности эллипсоида в этой же точке. • Этот угол называется уклонением отвесной линии; он обычно не превышает 5". • В некоторых районах Земли, называемых аномальными, уклонение отвесной линии достигает нескольких десятков дуговых секунд.

3. Прямоугольная

3. Местная (условная) прямоугольная система координат на горизонтальной плоскости размером 20X20 км

• Систему плоских прямоугольных координат образуют две взаимно перпендикулярные прямые линии, называемые осями координат;

• точка их пересечения называется началом системы координат. Ось абсцисс - OX, ось ординат - OY. Ось X направляют на Север или по главной оси сооружения.

• положение точки в прямоугольной системе определяется двумя координатами X и Y; координата X- это расстояние точки от оси ОY, координата Y - расстояние от оси OY.

• Значения координат могут быть со знаком " + " и со знаком " - " в зависимости от того, в какой четверти (квадранте) находится искомая точка. Начало координат удобно выбрать так, чтобы приращения по координатным осям были только положительными

4. Полярная система координат; переход от полярной системы к плоской прямоугольной

• Систему полярных координат образует направленный прямой луч OX. Начало координат - точка O - называется полюсом системы, линия OX - полярной осью.

• Положение любой точки в полярной системе определяется радиусом-вектором r (полярным расстоянием S) - расстоянием от полюса до точки, - и полярным углом в при точке O, образованным осью OX и радиусом- вектором точки и отсчитываемым от оси OXпо ходу часовой стрелки

• Переход от прямоугольных координат к полярным и обратно выполняется по формулам: X = S• Cose, Y = S• Sine, tgfi = Y/X.

4.Полярная

• Системы прямоугольных и полярных координат применяются в геодезии для определения положения точек на плоскости

Системы отсчета высот: Абсолютная и Относительная

• Высота точки в геодезической системе высот равна отрезку нормали от точки физической поверхности Земли до поверхности эллипсоида

• В астрономической системе координат высота точки отсчитывается по отвесной линии от физической поверхности Земли до поверхности геоида

• В инженерной геодезии, как правило, не делают разницы между поверхностями относимости и Землю принимают за шар с радиусом R=6378.11 км. Объем такого шара равен объему эллипсоида.

• В нашей стране в качестве системы высот принята Балтийская - совпадающая со средним уровнем Балтийского моря.

• Начало отсчета высот - Нуль Кронштадтского футштока.

• Условные высоты - например, система высот, используемая на строительных чертежах - от «строительного нуля» - Уровня Чистого Пола (УЧП) 1-го этажа здания.

Термины и контрольные вопросы
• Широта	• Назвать системы координат,
• Долгота	применяемые в геодезии
• Меридиан	• В каких пределах изменяются
• Поверхность относимости	астрономическая широта и
• Системы координат: угловые,	долгота?
прямоугольные, полярные	• Как задается ориентировка осей
• Высота точки	в местной прямоугольной
• Балтийская система высот	системе координат?
• Кронштадтский футшток	• Какая система высот
	используется на строительных
	чертежах?

2.3. Система координат проекции Гаусса-Крюгера:

• Для изображения на плоскости участка земной поверхности нужно:

1) спроецировать все точки участка на поверхность относимости (на эллипсоид

вращения или на сферу)

2) изобразить поверхность относимости на плоскости.

• На плоскость можно перенести картографическую сетку - меридианы и параллели- и по астрономическим координатам точек построить плоское изображение участка земной поверхности -карту.

• Картографическое проецирование- способ перенесения координатной сетки с поверхности относимости на плоскость. Вид проекций выбирают в зависимости от назначения карты и величин искажений.

• В геодезии применяют равноугольные проекции: проекция Гаусса-Крюгера - равноугольная поперечно-цилиндрическая. Ей соответствует зональная система координат.

Сущность проекции Гаусса-Крюгера:

1) поверхность земного эллипсоида проецируется на боковую поверхность цилиндра по зонам протяженностью по долготе 6 или 3°.

2) цилиндр разрезается по образующей и зона изображается плоским двуугольником.

Осевой меридиан проходит по середине зоны и является осью симметрии для двуугольника

Осевой меридиан и экватор изображаются без искажений взаимно перпендикулярными линиями

Границами зон служат меридианы. Зоны нумеруют арабскими цифрами от Гринвичского меридиана к востоку:1, 2,... 60.

Прямоугольные координаты

в проекции Гаусса-Крюгера показывают положение точки относительно экватора и осевого меридиана в км. В каждой зоне осями координат служат проекции линии экватора и осевой меридиан зоны. X- расстояние точки от экватора, Y- расстояние от осевого меридиана до точки. Для исключения отрицательных Y ордината осевого меридиана принята равной 500 км. Дополнительно перед ординатой ставится номер зоны - приведенная ордината у*.

Километровая сетка - линии через 1 или 2 км в масштабе карты, параллельные экватору и осевому меридиану.

Термины и контрольные вопросы

• Проекция Гаусса-Крюгера	• Каковы особенности проекции
	Гаусса-Крюгера?
• Зона проекции
	• Чем является на сфере зона
• Осевой меридиан	проекции Гаусса-Крюгера?
• Приведенная ордината	• Что такое километровая сетка?
• Километровая сетка	• Откуда отсчитываютя абсциссы
	и ординаты в системе координат
	Гаусса-Крюгера?

Тема: Топографические планы и карты. Ориентирование

1. Масштабы, их виды

2. Понятие о плане и карте. Условные знаки. Рельеф.

3. Задачи, решаемые по плану и карте

4. Углы ориентирования, связь между ними

В-1. Масштабы, их виды

Масштаб - степень уменьшения горизонтальных проложений линий местности при их изображении на плане и карте.

М вычисляют как отношение длины линии на чертеже, плане, карте к длине ГП этой линии на местности

ГП — ортогональная проекция линии с физической поверхности Земли на горизонтальную плоскость Виды М: а) численный; б) именованный;

в) линейный (шкала); а),б),в) - есть на карте

г) поперечный - номограмма на металле

Масштабы: а - численный и именованный; б - линейный; в - поперечный.

В-2. 2.План и карта. Условные знаки

• Уменьшенное подобное изображение горизонтальной проекции небольшого участка местности называется планом.

• Небольшой участок (20X20 км) можно принять за плоскость.

• Если участок фпЗ имеет большие размеры, то при изображении его на плоскости неизбежны заметные искажения (длин линий, углов, площадей).

• Математически определенный способ изображения поверхности сферы или эллипсоида на плоскости называется картографической проекцией.

• Картой называется уменьшенное изображение горизонтальной проекции участка земной поверхности в принятой картографической проекции (с учетом кривизны поверхности относимости).

• В нашей стране топографические карты составляются в поперечно- цилиндрической равноугольной проекции Гаусса.

Информация на К или П:

ситуация (объекты местности) и рельеф (неровности фпЗ). Топографические К и П: изображены и С и Р.

• По своему назначению все географические карты делятся на общегеографические и тематические.

• На ОГ картах показывают рельеф, гидрографию, растительный покров, населенные пункты и другие объекты природного, хозяйственного и культурного назначения.

• На Т картах изображают размещение, сочетание и связи различных природных и общественных явлений (геологические, ландшафтные, экологические карты, карты полезных ископаемых, исторические, учебные, туристические).

• Крупномасштабные (масштаба 1: 1 000 000 и крупнее) общегеографические карты называются топографическими. Они издаются в виде отдельных листов размером 40 см x 40 см.

Карты мелко- (1:1 000 000), средне-(1:500 000,1:200 000), крупно- (1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000) масштабные Планы: 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.

Условные знаки: 1.Площадные 2. Линейные 3. Внемасштабные -/.Пояснительные 5.Специальные

Рельеф местности и его формы

П и К - измеримые модели местности. Их отличия: 1) П - без искажений, К - с искажениями; 2) размеры отображаемой территории.

Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности

На планах и картах Р отображают горизонталями (сплошными и пунктирными линиями - полугоризонталями) Горизонталь - линия равных высот на карте

Высота сечения рельефа горизонталями - расстояние по вертикали между соседними Г.

Заложение горизонталей - расстояние между соседними горизонталями на К или П

Формы рельефа: гора, котловина, хребет, лощина, седловина Бергштрихи - черточки в направлении ската (указатели ската) Подписи Г - основания цифр направлены в сторону понижения Р

3.Задачи, решаемые на плане и карте

• Определение географических и прямоугольных координат

• Определение расстояний

• Измерение углов ориентирования

• Определение высот точек

• Определение крутизны ската

• Построение линии заданного уклона

• Построение профиля местности

• Прямая и обратная геодезические задачи (ПГЗ и ОГЗ)

1а, б - построение профиля 2а, б - график заложений в углах и уклонах 3 - определение H

• Прямая геодезическая задача - это вычисление координат X2, Y2 второго пункта, если известны координаты X1, Y1 первого пункта, дирекционный угол а и длина S линии, соединяющей эти пункты. AX = SCos а; AY = SSin а

• О Обратная геодезическая задача - это вычисление дирекционного углаа и длины S линии, соединяющей два пункта с известными координатами Xj, Yj и X2, Y2 AX = X2 - Xj; AY = Y2 - Yj

В-4.Углы ориентирования, связь между ними

• Ориентировать линию - значит определить ее положение относительно стран света или исходного направления

• ориентирный угол-угол между исходным направлением и данной линией

• Ориентирные линии - меридианы -

• Магнитный. Истинный. Осевой.

• Азимуты — углы, отсчитываемые от северного конца меридиана по ходу часовой стрелки до ориентируемой линии - прямые, обратные.(от 0 до 360)

• Румбы — углы, отсчитываемые от ближайшего конца меридиана до ориентируемой линии - (название: число) магнитные, истинные (от 0 до 90)

• Сближение меридианов - угол между истинным и осевым меридианом данной точки

• (+ восточное, - западное)

• Склонение магнитной стрелки -угол между магнитным и истинным меридианом данной мочки (+ восточное, - западное).

Связь между ориентирными углами

Передача дирекционного угла по ходовой линии

  1 Формулы связи румбов и дирекционных углов четверть - СВ (северо-восток), 2 четверть - ЮВ (юго-восток), 3 четверть - ЮЗ (юго-запад), 4 четверть - СЗ (северо-запад), 1 четверть r = a; a = r; 2 четверть r = 180 - a; a = 180 - r; 3 четверть r = a - 180; a = 180+r; 4 четверть r =360 - a; a = 360 - r

Тема: Угловые измерения

1. Принципы измерения углов

2. Теодолиты:основные части, классификация

3. Поверки и юстировки теодолитов

4. Способы измерения углов

1. Принципы измерения углов

Теодолит - прибор для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов Горизонтальный угол р - ортогональная проекция пространственного угла на горизонтальную плоскость

Вертикальный угол(угол наклона) v - угол между наклонной линией и горизонтальной плоскостью

в = c' - b'.

Общие принципы измерения р и v

1.Ось вращения теодолита должна быть отвесна и должна проходить через вершину измеряемого угла

2. Плоскость лимба при измерении в должна быть горизонтальна

3. Визирная плоскость должна быть вертикальна

2. Теодолиты:основные части, классификация

Основные части теодолита

• Лимб - угломерный круг с делениями от 0 до 360; (рабочая мера)

• Алидада - часть теодолита с системой отсчитывания по лимбу и визирным устройством.

• Зрительная труба крепится на подставках (колонках) на алидадной части.

• Отсчетное устройство - отсчетный микроскоп.

• Вертикальный круг для измерения вертикальных углов.

• Подставка с тремя подъемными винтами.

• Зажимные и наводящие винты

частей теодолита: лимба, алидады, трубы;

Зажимные винты -закрепительные а наводящие - микрометренные.

• Штатив со становым винтом: для установки теодолита.

По ГОСТ 10529-96 три группы теодолитов:

• Высокоточные:

измерение р с ошибкой не более 1"; Т1, Т05.

• Точные:

измерение р с ошибкой от 2" до 5"; Т2, Т5.

• Технические:

измерение р с ошибкой от 10" до 30"; Т15, Т30.

• буква в шифре теодолита - назначение или конструктивное решение:

А - астрономический, М - маркшейдерский, К - с компенсатором при ВК, П - труба прямого изображения

• модификации теодолитов: 2Т..., 3Т..., 4Т...

^z 1 г 3 4 5

Зрительные трубы:

астрономические (обратное изображение) земные (прямое изображение).

Основные части:

1.Объектив 2. Фокусирующая линза З.Кремальера 4. Сетка нитей 5. Окуляр

Характеристики зрительной трубы:

• Увеличение трубы V: V = f _об / f _ок

• Угол поля зрения: угол s

в радианной мере е = 0.7/V, в угловой s = 40/V.

• Разрешающая способность трубы: у = 60" / V

(щ - ошибка визирования).

Сетка нитей - взаимно перпендикулярные вертикальные и горизонтальные штрихи (стеклянная пластинка в окуляре зрительной трубы).

Биссектор, центр, дальномерные нити, юстировочные винты

Уровни - для приведения осей прибора в вертикальное или горизонтальное положение. Применение уровней - на свойстве пузырька газа занимать в жидкости наивысшее положение. По форме уровни цилиндрические и круглые.

Точность уровней: цилиндрические уровни имеют цену деления от 1' до 10", круглые от 3' до 5'. Основные части уровня

Ампула - стеклянная трубка, заполненная спиртом или серным эфиром Оправа для предохранения ампулы и установки ее на прибор; Пузырек - пары жидкости ампулы (рабочее тело); Юстировочные винты (регулировка положения уровня).

Нуль-пункт - точка в середине ампулы.

Ось цилиндического уровня -касательная, проведенная в нуль-пункте

Цена деления уровня - т - центральный угол, соответствующий дуге в одно деление шкалы на ампуле: т = р ■ l /R т - угол, на который наклонится ось уровня при смещении пузырька на одно деление шкалы.

Отсчетные приспособления геодезических приборов: штриховой и шкаловой микроскопы

- в точных и технических теодолитах, оптический микрометр - в точных и высокоточных.

Штриховой микроскоп:

теодолиты Т30, 3Т30 Пример:

отсчет по ГК: 69°47', по ВК: 358°14'.

Отсчетный индекс -неподвижный штрих в поле зрения отсчетного микроскопа. В поле зрения микроскопа - изображения вертикального (В) и горизонтального (Г) кругов. Цена деления кругов -10'.

Отсчет - от младшего градусного деления лимба до отсчетного индекса. Оценка доли деления лимба - на глаз. Ошибка отсчитывания - 0.1 деления.

в поле зрения микроскопа - неподвижные шкалы ГК и ВК. Длина шкалы равна одному делению лимба: 1 = 60';

цена деления шкалы: 1' - для точных и 5' или 10' - для технических теодолитов. Отсчетный индекс - градусный штрих лимба, попадающий на шкалу.

Отсчет берется от нуля шкалы микроскопа до градусного деления лимба, попавшего на шкалу. Пример:а)ГК: 8°04',ВК:1°36' б)ГК:111°37.5',ВК: - 0°42 'особ отдельного угла.

Порядок действий: 1-ый полуприем (КЛ):

наведение трубы на точку 1 (направление 1-ой стороны угла); взятие отсчета L_j;

поворот алидады по часовой стрелке - наведение трубы на точку 2 (направление 2-ой стороны угла); взятие отсчета L₂,

вычисление угла из полуприема при КЛ: Рл = L2 - Li.

2-ой полуприем (КП):

• перевод трубы через зенит и наведение ее на точку 1 при круге право (КП);

• взятие отсчета R₁;

поворот алидады по часовой стрелке - наведение трубы на точку 2;

• взятие отсчета R₂;

• вычисление угла при КП: р_п = R₂ - R₁.

Контроль измерений:

при выполнении условия \р_л - р_п\ < 1.51, где t - точность теодолита, вычисление среднего значения угла: р_ср = 0.5 (р_л + р_п).

Журнал измерения горизонтальных углов Погода: пасмурно, слабый ветер Видимость: удовлетворительная

Дата:15 июня 2009 г_________ Начало: 16 ч. 17 м. Конец: 16 ч. 25 м.

Точки	Отчеты по горизонтальному кругу	Значение угла из п/приема	Среднее значение угла	Величина удвоенной коллимации
стояния	визирования	КЛ о '	КП о '	КЛ, КП о '	Рср. о '	2с '
Т-1	Т-5	3 54.2	183 54.8	294 50.2		- 0.6
	Т-2	298 44.4	118 44.6	294 49.8	294 50.0	- 0.2

Способ круговых приемов. Порядок измерений: 1-ый полуприем (при КЛ)

ориентирование лимба ГК: устанавливают на лимбе отсчет, близкий к нулю; наводят трубу на направление -1; берут отсчет по лимбу.

вращая алидаду по часовой стрелке, наводят трубу последовательно на 2-е, 3-е, 4-е и т.д. направления и затем снова на 1-ое; каждый раз берут отсчеты по лимбу.

2-ой полуприем (при КП):

переводят трубу через зенит и при КП наводят ее 1-е направление;

• берут отсчет по лимбу ГК;

• вращая алидаду против хода часовой стрелки, наводят трубу последовательно на n, (n-1),..., 3-е, 2-е, и снова на 1-е;

• каждый раз берут отсчеты по лимбу.

Для каждого направления вычисляют средние из отсчетов при КЛ и КП,затем - значения углов относительно первого (начального) направления.

Преимущества: способ позволяет ослабить влияние ошибок, действующих пропорцио-нально времени, так как средние отсчеты для всех направлений относятся к одному физическому моменту времени.

Запись отсчетов по лимбу и вычисления производятся в специальных журналах

Дата добавления: 2014-12-27