ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.08.2020
Просмотров: 386
Скачиваний: 4
1.Геодезия, ее задачи, роль в хоз.деят-ти, подразделение на отдельные дисциплины. Современные представления о форме и размерах земли.Истоки геодезии уходят в глубокую древность. Гео - земля, дезия - разделение. Древний Рим, Китай, Греция, Египет.Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности, проводимые для измерения формы и размеров земли, изображения всей земли или отдельных частей её на картах, планах и профилях, а так же для строительства различных инженерных сооружений. Геодезия явл. одним из древнейших предметов и в процессе своего развития разделяется на ряд самостоятельных дисциплин:1)высшая геодезия;2)геодезия (топография)3)космическая или спутниковая геодезия;4)фототопография;5)картография; 6)радиогеодезия;7) инженерная геодезия.
Задачи высшей геодезии:1.изучение формы, определение размеров земли, её внешнего гравитационного поля 2.определение координат точек в единой системе координат 3.определение движения материалов и отдельных участков земной коры.1): В качестве основной уровневой поверхности земли принята поверхность геоида, под которым понимается средний уровень воды в океане в спокойном состоянии, продолженной от поверхности суши. В каждой точке поверхности геоида отвесная линия перпендикулярна к ней. Фигура геоида очень сложна и представляется сложным математическим выражением. Геодезистам, практикующим все свои измерения на однородную поверхность, требуется фигура с простым мат. выражением. В качестве такой фигуры принят эллипсоид, кот. близко подходит к геоиду. Надо знать 2 параметра: размеры большой и малой оси (a и b). Такие измерения были сделаны в 18в. Они позволили сделать эллипсоид, близко подходящий к геоиду, на территории разных стран. До 1942г. Красовский Ф.Н., Изотов А.А. выявили размеры референц-эллипсоида, кот. близко подходит к геоиду России. a=6378245 м α= (a-b)/a = 1/298,3. По результатам спутниковых измерений, выполненных на суше и на море, у нас были получены параметры общего земного эллипсоида ПЗ-90 a=6378136 м α =1/298,257839 (сжатие). Кроме того, геод. международный институт предоставил параметры общего земн. эллипсоида WGS-84 a=6378137 м α =1/298,257234.(рис 1) 2): Снеллиус открыл способ триангуляции. Суть: на поверхности земли находится система точек, кот. образуют (Рис2) .Вершины закреплялись на поверхности земли спец. знаками. (рис3). Измеряют длины выходных сторон и географические координаты точек, отмечен.*. По географическим координатам можно легко найти их координаты X и Y. Из современных обработанных результатов измерений находят вероятные значения всех пунктов триангуляции. Зная координаты точек, можно вычислить расстояние между ними. 3):Поиски предвестников землетрясения. В земле множество разломов. Перемещаясь, платформы создают напряжение, что в свою очередь землетрясение. Задачи геодезии: измерение на участках земной поверхности, с целью составления топографических карт и планов, профилей. 1957г. СССР – I спутник Земли. Космическая геодезия решает первые 2 задачи геодезии по результатам измерений углов и дальностей до спутников, измеренных с помощью спец. аппаратуры, установленной на спец. станциях. Вокруг Земли вращается 28 спутников системы GPS, которые позволяют определять положение любой точки на поверхности Земли с высокой точностью. (Корабль, самолёт и т.д.) Абсолютные определения координат менее точны (до метра). А взаимное определение благодаря этой системе выполняется с ошибками менее мм. Россия обладает аналогичной системой – ГЛОНАСС.4):Фототопография занимается:а) аппаратурой и технологией съёмки поверхности Земли с воздуха и из космоса или непосредственно с поверхности Земли б) получением на основе результатов съёмки топографических документов в самых различных отраслях. 5):Картография занимается методами и приборами составления исследования различных спец. географических карт. 6):Радиогеодезия – измерение расстояний между точками и объектами радиодальномерами и светодальномерами. 1937 ГОИ Вавилов и Вафиади.(светодальномер). 1957г.(радиодал)ЮАР. Светодальномерная техника очень активно развивается. В наст. время она сочетается с приборами для измерения углов. Эти приборы позволяют автоматическое отсчитывание измеренных углов и расстояний. Увеличивают степень автоматизации измерений. Инженерная геодезия имеет значение как геодезия в строительстве. Строительство ведётся в 4 этапа:1-изыскание, 2-проектирование,3-возведение сооружений,4-эксплуатация. Геодезия неизменно сопровождает все 4 этапа. Геодезия тесно связанна с математикой, небесной механикой, физикой, химией, электроникой, строительством и т.д. Геодезические знания способствовали развитию тех или иных отраслей нар. хоз-ва. Геодезия активно использует новейшие достижения техники для решения своих задач.
2. Географические координаты. Плоские прямоугольные координаты в системе Гаусса-Крюгера. Система условных плоских прямоугольных координат. Особенности и области применения системы координат.
Сферические и плоские прямоугольные. Сферических систем координат несколько и каждая связана с той или иной поверхностью, относительно которой ведётся отсчёт. 1-геодезическая система сферических координат – геодезическая широта(B), геодезическая долгота(L). Под B понимают угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности эллипсоида проведённого в т.М. L - двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проведённого через т.М (рис). Долготы возрастают от Пулковского меридиана к востоку (от 0 до 360).Широты возрастают от экватора к северному и южному полушарию (от 0 до 90). Меридиан – линия, образуемая пересечение плоскости меридиана с поверхностью эллипсоида. С уровненной поверхности геоида связана вторая сферическая система. 2-Под астрономической широтой понимают угол между плоскостью экватора и отвесной линией, проведённой в т.М. Под астрономической долготой понимают двугранный угол между пл. начального меридиана и меридианом т.М.Обобщённая географическая система координат: географическая широта(φ),географическая долгота(λ). В этом случае пренебрегают сжатием Земли. Принимают Землю за шар и координаты задают на земном шаре. φ – угол между плоскостью экватора и радиусом, проведённым в т.М.(от 0 до 90). λ – двугранный угол между плоскостью заданного (Гринвичского) меридиана и меридианом т.М. 2 системы отсчитывания: 1) от 0 до 180 к востоку и западу от Гринв. меридиана. 2) от 0 до 360 к востоку от Гринв. меридиана. Система плоских и прямоугольных координат Гаусса – Крюгера.: Поверхность Земли на плоскости изображают с применением самых разнообразных проекций. Проектировать можно по-разному. Нельзя изобразить сферическую поверхность без разрывов и искажений углов, длин линий, подобия фигур и площадей. Потребители картографической продукции предъявляют требования по видам и величине искажений. Геодезисты при создании картографических карт применяют поперечно-цилиндрическую проекцию Гаусса. Земной шар оборачивается цилиндром. (рис). Для того чтобы избавиться от неоднозначности при определении координат точек перед ординатой точки записывают номер зоны. Счёт зон ведётся от Гринвич. меридиана.λ on=6*n – 3 = 3*(2n - 1). (рис). Поперечно-цилиндрическая проекция равноугольная, т.е. при проектировании участка проекции Земли на плоскости этой проекции соблюдается подобие фигур и не искажаются углы. Однако в этой проекции искажаются расстояния, причём для линий, находящихся на осевом меридиане зоны расстояния получаются без искажений 1:1. Однако с удалением от осевого меридиана и приближением к граничному меридиану зоны величина искажения возрастает, но её можно усчитать и ввести необходимые поправки.∆S/S = y2/2R2 ; y – ордината середины отрезка, равного длине S. S – длина измерения линии. ∆S – искажение длины. Если при составлении картографической карты величина искажений оказывается недопустимой, то уменьшают размер зоны. 1:5000 и больше размер зоны 3. Местная система плоских прямоугольных координат. Координаты точек определяют в местной системе. За начало принимают какой – либо пункт географической сети, а оси координат расположены параллельно осям занимаемых систем координат. От координат точки в местной системе очень просто перейти к координатам в государственной системе, зная взаимное расположение точек начала координат той и др. системы.
4.Определение отметок точек на карте. Определение крутизны ската. Проведение на карте линии заданного уклона. Построение профиля местности.
Определение высоты точки. Для определения высоты точки при известной высоте сечения рельефа h следует сначала определить высоту ближайшей к точке горизонтали. Поводим пунктиром через точку направление ската (точка в соотношении 1:4). Смотрим, к какой горизонтали точка ближе. Нточки = Нг + (h/1 + 4)*1 . Построение профиля местности. Отложив на горизонтальной линии нужный отрезок и отметив точки пересечения ее горизонталями, на восстановленных в этих точках к основанию профиля перпендикулярах в принятом масштабе откладывают высоты этих горизонталей. Для наглядности профиля принято вертикальный масштаб брать крупнее горизонтального в 10 раз. Все высоты откладывают от принятого условного горизонта и соединяют ломаной линией. Определение крутизны ската – уклона. i = (Hк – Hн) /d . Проведение линии с заданным уклоном. По заданному уклону i и известной высоте сечения h можно определить заложение a: а = h/i
3. Основные формы рельефа. Способы изображения рельефа на планах и картах. Горизонтали и их св-ва.Изображение рельефа на планах и картах. Рельеф – совокупность неровностей физической поверхности Земли. Этому важнейшему элементу ландшафтного изображения рельефа на планах и картах всегда уделяли большое внимание, старались получить наглядное и точное изображение. Рельефная карта – наглядное изображение рельефа, изготовленное из пластика. Используют в стационарных условиях. Способы перспективного изображения:1)Перспективный; 2)Способ штрихов; 3)Подписи отметок точек; 4)Сп. послойной окраски; 5) Сп. послойной отмывки; 6)Горизонталями. 1 – Перспективный способ самый древний. Он даёт наглядное представление о рельефе, однако не позволяет решать инженерно–геодезические задачи с точностью. В настоящее время применяется в туристических картах. 2 – Способ даёт наглядное изображение, но трудно производство. Штрихи наносятся там, где угол наклона поверхности земли по отношению к вертикальным солнечным лучам превышает 90 град. Чем круче скат, тем чаще штрихи. 3 – Способ даёт наглядное изображение, позволяет решать инженерно – геодезические задачи. В настоящее время используется в создании цифровых карт. 4 – Изображается рельеф на географических картах. Способ связан с нанесением краски в полиграфических машинах. Переходя от машины к машине, изображение участков поверхности Земли приобретает всё новые и новые слои краски. Их 6. Более тёмный тон – более высокий участок. Наглядное изображение решения инженерно – геодезических задач затруднено. 5 – Способ, обратный 4сп. Наглядное изображение не позволяет решать инженерно – геодезические задачи. Необходимые участки отмываются водой с помощью кисточки.6 – Горизонталь – линия равных высот(отметок). (рис). Спроектируем, вертикальными лучами снизим уровень воды на 1 м и получим новую водную гладь. Для того, чтобы представить получение горизонтали необходимо рассекать рельеф горизонтальными плоскостями, находящиеся на равных расстояниях. Кривые, образуемые в пересечении плоскостей с рельефом, проектируют на горизонтальную плоскость и т.о. образуется горизонталь. Расстояние между секущей плоскостью вдоль отвесной линии называется высотой сечения рельефа. Расстояние между горизонталями в плане называется заложением (а). Кротчайшее расстояние между горизонталями называется линией крутого ската. hсеч/а = tgν = i. i – уклон. Его выражают в тысячных долях единицы. При дорожном строительстве применяются единицы уклона промилле. i = 0,025 = 25‰. Свойства горизонталей: 1)Замкнутая кривая 2)Горизонтали не пересекаются 3)Чем больше расстояние между горизонталями, тем круче скат. Недостатком изображения – малая наглядность. Для повышения наглядности у отдельных горизонталей вычерчивают бергштрихи, указывающие направление ската. Кроме того, для повышения наглядности подписывают отметки некоторых горизонталей. Низ цифры отметки – направление понижения, вершина – повышение. Достоинством изображения рельефа горизонталями является возможность решения большого ряда инженерно – геодезических задач. По горизонталям можно определить отметки точек, определить уклоны линий, строить линии заданного уклона, определить величину водосборной площади, строить профили, определять поля видимости и невидимости и т.д. Все формы сводятся к 5 основным:
-
Холм, гора. Самая высокая точка – вершина. Плоская вершина – плато. Остроконечная вершина – пик. Основание холма – подошва. 2-Котловина. Низкая часть – дно. Самая высокая – бровка.3-Лощина, овраг, каньон. Самая низкая часть – водосливная линия (стальвег).4-Хребет. Самая высокая – водораздельные линии (разграничитель водосборных площадей)5- Седловина. Понижение между двумя возвышенными перевалами.
6.Масштабы: численный, линейный, поперечный. Точность масштаба.
Масштаб – отношение длины на плане к длине линии на местности. 1.Численный: 1:1000 1:2000 1:5000 1:500 – крупный. 1:10000 1:15000 1:20000 1:25000 1:50000 – средний – при проектировании инженерных сооружений. 100000 1:150000 – малый – для составления схем комплексного использования водных, лесных, земельных ресурсов. 2.Линейный: это графический масштаб в виде отрезка прямой, разделенного на равные части с подписанными значениями соответствующих им расстояний на местности. 3. Поперечный (Клиновой, трансвенсальный,) 1269г-это графический масштаб в виде номограммы, построение которой основано на пропорциональности отрезков параллельных прямых, пересекающих стороны угла. Измеряется по масштабной линейке. При измерениях по карте и при откладывании расстояний на бумаге при составлении планов большое значение имеет понятие о точности масштаба. Длина горизонтальной проекции линии местности, соответствующая 0,1 мм на карте данного масштаба, называется точностью масштаба. Так, точность масштаба 1:2000 равна 0,2м, масштаба 1:5000 – 0,5м. Понятие точности масштаба является необходимым для определения возможной точности измерения длин линий по картам и планам, для определения длины извилин контуров, подлежащих измерению на местности при составлении планов и карт.
5.Номенклатура топографических карт масштабов 1:1000000-1:10000. Размеры рамок карт.Топографические карты любого масштаба состоят из многих листов. Система взаимного расположения листов определяется принятой разграфкой. Система обозначений отдельных листов называется номенклатурой. Основой разграфки и номенклатуры листов топографических карт всех масштабов являются карты масштаба 1:1000000. Разграфка листов карты масштаба 1:1000000 проводится следующим образом: поверхность земного шара условно делится параллелями, начиная от экватора (широта φ = 00) к северу и югу через 40 и меридианами, начиная от меридиана с западной долготой λ = 1800 от Гринвича через 60. В результате условного разделения параллелями образуются пояса (ряды), обозначаемые буквами латинского алфавита A, B,…,Z от экватора к полюсам. В результате разделениями меридианами образуются колонны, они нумеруются арабскими цифрами 1,2,…,60 в направлении с запада на восток от меридиана с долготой λ = 1800.Пересечение параллелей и меридианов образует сферические трапеции. Такая трапеция с размерами сторон по широте ∆φ = 40 и по долготе ∆λ = 60 представляет участок горизонтальной проекции, изображаемой на листе карты масштаба 1:1000000. Номенклатура листа карты масштаба 1:1000000 образуется из буквы пояса и номера колонны. Например: Q-37. Зная номенклатуру листа карты, можно определить географические координаты углов рамки трапеции. Разграфка листов карты масштаба 1:100000 производится путем деления каждого листа карты масштаба 1:1000000 параллелями и меридианами на 144 части (Q-37-28). Листы карты масштаба 1:50000 получают делением листов карты масштаба 1:100000 на 4 части и обозначают буквами А, Б, В, Г (Q-37-28-А). Далее квадрат А разделяют на 4 части, обозначая их буквами а, б, в, г. Масштаб 1:25000 (Q-37-28-А-б). Лист масштаба 1:10000 – делят квадрат б на 4 части, обозначают его цифрами 1,2,3,4 (Q-37-28-А-б-2). Номенклатура листа подписывается над северной рамкой листа карты, а номенклатура соседних листов – в разрывах 4-х рамок. Понятие о номенклатуре топогр. карт и планов необходимо для инженеров, занимающихся проектированием инженерных систем и сооружений.
11.Принцип измерения горизонтального угла. Классификация теодолитов. Устройство теодолитов.Измерение горизонтальных и вертикальных углов необходимо при развитии геодезических сетей, проложении теодолитных и высотных ходов, выполнении топограф. съемок и решении задач инженерной геодезии. Горизонтальным углом называется двугранный угол, ребро которого образованно отвесной линией, проходящей через заданную точку. Для измерения гор. углов могут применяться различные приборы (буссоли, гониометры), но наиболее точными явл. теодолиты. Теодолиты имеют горизонтальные оцифрованные круги и отсчетные устройства, позволяющие определить величины гор. углов. Вертикальным углом называется угол, лежащий в вертикальной плоскости. Его еще называют углом наклона. Различают 2 вида верт. углов: зенитное расстояние и угол наклона. Зенитное расстояние – это угол между отвесной линией и линией визирования. Угол наклона – угол между линией визирования и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Основным условием правильного определения гор. и верт. углов теодолитом является установка прибора строго по отвесу над вершиной угла и обеспечение гор. и верт. положения соответствующих кругов. Теодолит – геодезический прибор, предназначенный для измерения гор. и верт. углов, расстояний и углов ориентирования. Теодолиты классифицируются по различным признакам: точности, конструктивным хар-кам, степени автоматизации и др. По точности измерения теодолиты подразделяются на высокоточные, со ср. квадр. Ошибкой одним приемом 1″, точные – 2-5″, технические – 15-30″ и учебные - 60″. В соответствии с этим теодолиты обозначаются Т1,Т2,Т5,Т15,Т30,Т60. По конструктивным хар-кам теодолиты делятся на простые и повторительные. У простых теодолитов лимб наглухо скреплен с подставкой, у повторительных - может вращаться вокруг своей оси. В настоящее время теодолиты выпускаются со стеклянными угломерными кругами и их называют оптическими. Теодолиты могут выпускаться с компенсаторами, заменяющими уровень при ВК. В этом случае к шифру добавляют букву К, например, Т15К. Если оптика зрит. трубы имеет прямое изображение. То еще добавляется буква П – Т15КП, 2Т30П. Теодолиты, изготовленные в геодезическом маркшейдерском исполнении, обозначаются, например Т30М. Теодолиты со слаженным автоколлимационным устройством – 2Т2А.
7.Ориентирование линий на местности. Исходные ориентирующие направления. Склонение магнитной стрелки, сближение меридианов. Истинный и магнитный азимут, дирекционный угол. Дирекционные углы смежных линий.Ориентирование линии местности.Под ориентированием линии местности понимают определение углового положения этой линии относительно меридиана. Углами являются азимуты истинный и магнитный, дирекционные углы и румбы. В инженерной геодезии ориентирование линий ведут относительно географического, магнитного или осевого меридиана. Азимут – двугранный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северного направления плоскости меридиана точки наблюдения до вертикальной плоскости, проходящей через эту точку и заданное направление. Угол между северным направлением истинного меридиана и направлением линии местности называется истинным азимутом. Измеряется от северного направления до направления линии местности по ходу часовой стрелки от 0 до 360. Угол между северным концом магнитной стрелки и направлением линии местности называется магнитным азимутом. Он измеряется от 0 до 360 по часовой стрелке. Истинный азимут определяют по результатам астрономических наблюдений. В заданный момент времени наводят, осветила, берут отсчёт по угломерному кругу, визируют на земной предмет и снова отсчитывают угломерный круг. Зная координаты, на которые навели, вычисляют астрономический азимут в заданный момент, а прибавив к этому азимуту угол β находят азимут направления линии местности. В геодезической астрономии можно измерять секунды до десятых. Для перехода от истинного к магнитному меридиану и наоборот необходимо знать угол δ – склонение магнитной стрелки (угол между географическим меридианом и направлением магнитной стрелки в заданной точке местности). (рис). Склонение магнитной стрелки называют восточным если северный конец магнитной стрелки находится восточнее северного направления истинного меридиана и западным, если западнее. Аист = Амагн +. δвост.. Аист = Амагн - δзап. .Склонение магнитной стрелки меняется в связи с изменением положения магнитных полюсов. Полюса постоянно перемещаются по земле. Вековой, годичный ход, суточный ход. В течении суток направление магнитной стрелки изменяется до 20 минут. Отсюда Амагн точнее 0,5 – 1 гр. нет смысла. Угол между северным направлением осевого меридиана или северным направлением, параллельным ему, и направлением линии местности называется дирекционным углом.(α) Измеряется от 0 до 360 по ходу часовой стрелки. Его можно определять и как угол между положительным направлением оси абсцисс и линии местности. От перехода от Аист к углу необходимо знать угол сближения меридианов (γ).Сближение меридианов – угол в данной точке между ее меридианом и линией, параллельной оси абсцисс или осевому меридиану. γ называют восточным, если т.М находится восточнее осевого меридиана зоны и западным, если т.М находится западнее осевого меридиана зоны. Аист = α +. γвост. Аист = α - γзап. .Сближение меридианов может быть рассчитано: γ = (λ – λ0)*sinφ. γ = 0,54(y – y0)*tgα, где φ,λ – широта и долгота т.М; λ0 – долгота осевого меридиана шестиградусной зоны; y - ордината т.М; y0 - ордината осевого меридиана шестиградусной зоны(500км).