Лекции по геодезии I II N Ustinova

Лекции по геодезии I, II • N. Ustinova III 307 nelli. ustinova@ttu. ee Geodeesia õppetooli lektor • konsult. E. 15. 45 -17. 00 III 307 • Detsember : arvestus (geodeesia I) • Mai : eksam (geodeesia II) • Juuni: praktika (kolm nädalat ) • Prof. Artu Ellmann (Geodeesia I , II) Geodeesia õppetooli juhataja

ГЕОДЕЗИЯ • «земля» , «разделяю» • Наука об изучении и измерении земной поверхности, а также всей Земли как планеты в целом.

ГЕОДЕЗИЯ • • • Высшая геодезия Космическая геодезия Топография Фотограмметрия Инженерная геодезия

Формы и размеры Земли • Пифагор • Эратосфен (III в. до н. эры) • Эллипсоид вращения. Земля состоит: 71% вода , 29% суша. • Геоид • Референц-эллипсоид • R Земли ~ 6400 км • длина экватора ~ 40 000 км

Параметры земного эллипсоида имя год a, m b, m сжатие Bessel 1841 6 377 397 6356079 1: 299, 2 Hayford 1909 6 378 388 6 356 912 1: 297 Krassovski 1940 6 378 245 6 356 863 1: 298, 3 GRS 80 1980 6 378 137 6 356 752, 3 1: 298, 2572

Основные точки , линии и плоскости на земном шаре. • • • Северный , Южный полюсы Экватор Параллели Плоскости меридианов Географические меридианы

Определение местоположения точек.

• АБСОЛЮТНАЯ ВЫСОТА — точки земной поверхности (альтитуда) - расстояние (обычно в м) по вертикали от этой точки до среднего уровня поверхности океана. В Российской Федерации исчисляется от нуля футштока в Кронштадте. … • ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЫСОТА - превышение, разность абсолютных высот какой-либо точки земной поверхности относительно другой точки. • УСЛОВНАЯ ВЫСОТА – называется отвесное расстояние от точки земной поверхности до условной уровенной поверхности –любой тчк. , принятой за исходную ( нулевую ).

• Высота точки называется расстояние по отвесному направлению от этой точки до уровенной поверхности. Числовое значение высоты тчк. разывается ее отметкой. Высоты бывают разные : абсолютные , условные и относительные.

КООРДИНАТЫ • ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ • ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ ГЕОЦЕНТРИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ (GPS –Global Positioning System ) • ПОЛЯРНЫЕ КООРДИНАТЫ

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ ЭТО: • Долгота и широта • Долгота данной точки – это угол между двумя меридианами (λ) • Широта данной точки – угол между радиусом земного шара и плоскостью экватора (φ)

Изображение земной поверхности на плоскости. • ПЛАН • КАРТА • ПРОФИЛЬ

План местности. • -это подобный и уменьшенный вид проекции ее на горизонтальную плоскость

Карта. • - это уменьшенное и обобщенное изображение плоскости всей Земли в целом или значительной ее части с учетом кривизны уровенной поверхности

Масштабы. Точность масштабов. • Масштабы – это отношение длины s линии на чертеже, плане, карте к длине S горизонтального проложения , соответствующей линии в натуре, т. е. s: S • Масштабы обозначают либо дробью (числовой), либо в виде графических изображении.

Масштабы топопланов. • Мелкие • Средние • Крупные • 1: 10 000 , 1: 5 000 • 1: 2 000 • 1: 1000 , 1: 500 ,

Масштабы топографических карт • Мелкие • Средние • Крупные • 1: 500 000 • 1: 200 000, 1: 100 000 • 1: 10 000 , 1: 50 000

Точность масштаба. 0, 1 мм (0, 01 см. ) • Глаз человека линию длиной 0, 1 мм. уже воспринимает за точку или совсем не видит. Величина 0, 1 мм в зависимости от масштаба дает различную величину. • 0, 2 мм. (0, 02 см. )

Точность масштабов. • • 1 : 1000 1 : 5000 1 : 10000 1 : 500 > > 0, 1 м 0, 5 м 1 м 0, 05 (10 см) (5 см)

Измерения и построения в геодезии. • Измерения : процесс сравнения какойлибо величины с др. однородной величиной, принимаемой за единицу. • Линейные • Угловые • Высотные *нивелирование*

Измерения и построения в геодезии. • • • Способ перпендикуляров Способ полярных координат Способ прямой угловой засечки Способ боковой засечки Способ линейной засечки

Ориентирование линии на местности. • Ориентирование линии заключается в определении ее направления на местности или плане относительно другого направления , принятого за исходное. • В качестве углов, определяющих направление линий, служат: • Истинный и магнитный азимуты • Дирекционный угол • Румб ( табличный угол )

• Дирекционный угол — угол α, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением осевого меридиана (или линии, ему параллельной т. е. линия координ. сетки ) и направлением на определяемый объект. • α=Aм±δ±ɣ • Дирекционные углы направлений измеряются преимущественно по карте или определяются по магнитным азимутам.

• Румб ( r ) – это угол от меридиана вправо или влево. Размер румба исчисляется в градусной мере от 0 до 90 °.

• Истинный азимут—А, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением истинного (географического) меридиана. и направлением на определяемую точку. Определяют путем астрономических наблюдении гидротеодолитом. (Сложно определить ) • Прямой и обратный ( А ) линии

• Магнитный азимут Am -угол, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0 до 360° между северным направлением магнитного меридиана (направлением установившейся магнитной стрелки компаса или буссоли) и направлением на определяемый объект. • Магнитные азимуты измеряются на местности компасом или буссолыо, а также определяются по карте по измеренным дирекционным углам.

• • Сближение меридианов — угол ɣ между северным направлением истинного меридиана данной точки и осевого меридиана (или линией, параллельной ей). Для точек, расположенных восточнее среднего меридиана зоны, величина сближения положительная, а точек, расположенных западнее, — отрицательная ɣ= ∆ λ sin Φ ∆ λ - разность долгот данного и осевого меридианов Φ – широта указывают так же на картах

• Величину ( ɣ ) сближения меридианов можно вычислить

Сближение меридианов. • L — долгота данной точки; • Lо — долгота осевого меридиана зоны, в которой расположена точка; • В — широта данной точки.

• Угол составленный северными направле- ниями географического и магнитного меридианов, назыв. магнитным склонением δ. Магнитное склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклонен к востоку от геодезического меридиана (восточное склонение), и отрицательным, если он отклонен к западу (западное склонение). • Средняя величина склонения δ на момент съемки указана на каждом листе топокарты. (под южной рамкой )

• Средняя величина склонения магнитной стрелки для данной территории на момент съемки указана под южной рамкой каждого листа топограф. карты. δ • Так же и сближение меридианов указывают на топокартах. ɣ

Решение прямой и обратной геодезических задач.

Картографические проекции. • Картографические проекции определяют зависимость между координатами точек на поверхности земного эллипсоида и на плоскости. Из-за невозможности развернуть поверхность эллипсоида (или шара) на плоскости без складок или разрывов на карте неизбежны некоторые искажения геометрических свойств изображаемой поверхности. Пример : апельсин • Картографические проекции различают: по характеру искажений(равноугольные, равновеликие и произвольные, включающие равнопромежуточные); по виду изображений параллелей и меридианов(цилиндрические, конические, азимутальные, поликонические, псевдоцилиндрические, условные) • Применение тех или иных картографических проекций зависит от назначения карты, конфигурации и положения картографируемой области.

КООРДИНАТЫ • ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ • ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ Гаусса-Крюгера • ГЕОЦЕНТРИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ (GPS –Global Positioning System ) X, Y, Z служат для обеспечения орбитальных расчетов и навигации • ПОЛЯРНЫЕ КООРДИНАТЫ

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ ЭТО: • Долгота и широта • Долгота данной точки – это угол между двумя меридианами (λ) 0 º - 180º • Широта данной точки – угол между радиусом земного шара и плоскостью экватора (φ) 0 º 90 º • Определяются путем астрономических измерении. Закрепленные на местности пункты наз. астропунктами. • Tallinn 59º с. ш. 24º в. д.

Картографические проекции. • Картографическое проецирование-это способ перенесения сетки со сферической поверхности на плоскость. • равноугольная проекция (не искажает углов ) • Поперечно-цилиндрическая картогр. проекция Гаусса-Крюгера • преобразованные ординаты (500 км) 57º 30‘ ……. 59 º 40 ‘ • 24 º 00 ‘

• • Осевой меридиан и экватор каждой зоны изображаются прямыми линиями, перпендикулярными друг к другу. Все осевые меридианы зон изображаются без искажения длин и сохраняют масштаб на всем своем протяжении. Остальные меридианы в каждой зоне изображаются в проекции кривыми линиями, поэтому они длиннее осевого меридиана, то есть искажены. Все параллели также изображаются кривыми линиями с некоторым искажением. Искажения длин линий увеличиваются по мере удаления от осевого меридиана на восток или запад и на краях зоны становятся наибольшими, достигая величины порядка 1/1000 длины линии, измеряемой по карте. Например, если вдоль осевого меридиана, где нет искажений, масштаб равен 500 м в 1 см, то на краю зоны он будет равен 499, 5 м в 1 см. Отсюда следует, что топографические карты имеют искажения и переменный масштаб. Однако эти искажения при измерениях на карте очень незначительны, и поэтому считают, что масштаб любой топографической карты для всех ее участков является практически постоянным. Благодаря единой проекции все наши топографические карты связаны с системой плоских прямоугольных координат, в которой определяется положение геодезических пунктов, а это позволяет получать координаты точек в одной и той же системе как по карте, так и при измерении на местности.

Геодезические сети. • - это совокупность закрепляемых на местности или зданиях точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат. • Делят на : плановые (определение координат X , Y) и высотные (определение H )

Плановые сети • Государственные: 1, 2, 3 и 4 -го классов методом триангуляции • Сети сгущения : для увеличения плотности госуд. -х сетей • Съемочные сети : для съемки местности • Спец-е геодезические сети: для геодезич. обеспечения строительства

Методы создания плановой опорной сети. • Триангуляция - сист. треугольников, связанных между собой общими сторонами. Измеряют горизонт. углы треуг-ов высокоточными теодолитами и длину одной или нескольких сторон в цепочке треугольников. Решают прямую геодезич. задачу и находят длины. • Полигонометрия - это опорная сеть, создаваемая путем проложения ходов в котор. -х измеряют горизонт. углы и расстояния.

Высотные сети • Высотные сети имеют единую систему высот • Репер : геодезический пункт • Ход (передача высоты на след. точку )

Вешение линии теодолитом. • Провешать линию – это установить все вехи на одну прямую.

Измерение длины линии. • D = 20 (30, 50) n + остаток

Точность измерения длины линии. • • 1/1000 1/2000 1/3000 1/n – относительная ошибка

Обработка результатов измерении проложении теодолитных ходов. • Камеральные работы • Первичная обработка • Основная обработка

Теодолит. • По конструкции теодолиты делятся на простые и повторительные. • У простого теодолита лимб горизонтального круга или не имеет своей оси вращения, или имеет приспособления для поворота и закрепления его в различных положениях. • T-30 • У повторительного теодолита лимб горизонтального круга имеет свою ось вращения, а также закрепительный и наводящий винты. FET 500

• • • • Камеральные работы Схематический чертеж Первичная обработка Основная обработка: 1)сумма измеренн. углов. и теоретич. сумма углов (β) 2)допустимая углов. Невязка fd 3) распределение невязки 4) дирекционные углы (α) 5) румбы (r) 6) периметр 7) приращения ∆x, ∆y 8) абсолютные невязки fx, fy, fd 9) распределение невязки 10) координаты вершин теодолитного хода X, Y

Измерения горизонтальных углов. • • КП+КЛ 2 t = (точность микроскопа 1‘ ) Два способа измерения горизонт. углов Горизонт. углы всегда положительны

Принцип измерения вертикальных углов. • Вертик. углы положительные и отрицательные • КП+КЛ • 2 t • MO (место нуля)ю

Главные оси теодолита. Поверки. Юстировка.

Тахеометрическая съемка. • Тахеометр Leica Flex. Line tahhümeeter

• Тахеометр — геодезический прибор, применяемый при тахеометрической съемке для измерения расстояний, а также горизонтальных и вертикальных углов. На основе этих данных определяются превышения, горизонтальные проложения и координаты измеряемых точек. Электронный тахеометр — самый универсальный и интеллектуальный геодезический прибор. Встроенный микропроцессор позволяет тахеометру самостоятельно решать широкий спектр задач:

• прямая и обратная геодезическая задача; • рассчет площадей, вычисление засечек, тахеометрическая съемка и вынос в натуру; • измерения относительной базовой линии; • определение недоступных расстояний и высот. • Полученные данные хранятся в памяти тахеометра и могут быть переданы на компьютер. Благодаря использованию жидкокристаллического экрана и клавиатуры, управлять тахеометром ничуть не сложнее, чем любым другим геодезическим прибором. При этом объем работ, который может быть выполнен при использовании тахеометра, будет намного больше.

Измерение вертикального угла.