ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИИ И ЕЕ НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИНАХ Геодезия
ЗАДАЧИ ГЕОДЕЗИИ Научные: - определение формы и размеров Земли и ее внешнего гравитационного поля; - исследование структуры и внутреннего строения Земли, горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры; - перемещение береговых линий морей и океанов, определение разности высот уровней морей, движения земных полюсов и др. Научно-технические и практические: - определение положения отдельных точек земной поверхности в выбранной системе координат; - составление карт и планов местности разнообразного назначения и точностью; - выполнение измерений на земной поверхности для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений; -обеспечение геодезическими данными Вооруженные силы страны.
Геодезия это наука, изучающая фигуру и гравитационное поле Земли, формы рельефа и расположение объектов на Земной поверхности для отображения их на топографических картах и планах.
Научные дисциплины геодезии Высшая геодезия изучает фигуру Земли, ее размеры и гравитационное поле, обеспечивает определение координат отдельных точек земной поверхности в единой системе, а также изучает фигуру, размеры и гравитационное поле других планет Солнечной системы. Топография изучает методы топографической съемки местности с целью изображения ее на планах и картах. Картография изучает методы и процессы создания и использования карт, планов, атласов и другой картографической продукции. Фотограмметрия (фототопография и аэрофототопография) изучает методы создания карт и планов по фото- и аэрофотоснимкам. Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает методы проведения геодезических работ в подземных горных выработках. Космическая геодезия – изучает геометрические соотношения между точками земной поверхности с помощью искусственных спутников Земли. Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.
Геодезия занимается изучением Земли совместно с другими «геонауками» Физические свойства Земли - изучает наука «Физика Земли", строение верхней оболочки нашей планеты изучают геология и геофизика Строение и характеристики океанов и морей гидрология, океанография. Атмосфера - воздушная оболочка Земли - и процессы, происходящие в ней, являются предметом изучения метеорологии и климатологии. Геоморфология - наука о происхождении и развитии рельефа земной поверхности необходима геодезии для правильного изображения форм рельефа на планах и картах.
Задачи инженерной геодезии на различных этапах 1. Выполнение топогеодезических изысканий строительных площадок для проектирования сооружений. 2. Геодезическая подготовка проекта для перенесения его в натуру решение задач горизонтальной и вертикальной планировки, подсчеты площадей, объемов земляных работ и др. . 3. Перенесение проекта зданий и сооружений в натуру - выполнение разбивочных работ, определение на местности основных осей и границ сооружений в соответствии с проектом, детальная разбивка фундамента, подземных коммуникаций, зданий, дорог и т. д. . 4. Геодезическое обеспечение установки строительных конструкций и технологического оборудования в проектное положение с заданной точностью. Контроль за геометрической формой и размерами частей сооружений и сооружений в целом. 5. Геодезическое обеспечение при эксплуатации промышленных комплексов, коммунального хозяйства населенных пунктов, обеспечение нормальной работы технологического оборудования и т. п. 6. Наблюдения за деформациями сооружений и их оснований позволяющие изучать осадки фундаментов, определять плановые смещения сооружений, наклоны высотных зданий, башен, труб.
Общие сведения о фигуре и размерах Земли О том, что Земля имеет форму шара высказал впервые в VI в до н. э. древнегреческий ученый Пифагор. Доказал это и определил радиус Земли в III до н. э. египетский математик и географ Эратосфен.
Задачи определения формы и размеров Земли 1. Установление формы и размеров математической поверхности Земли. 2. Изучение отступлений физической поверхности Земли от ее математической поверхности.
Геоид Земля – сочетание возвышенностей и углублений. Углубления заполнены водой – из 510 млн. км 2 общей площади поверхности Земли 71% занимает океан. Под действием силы тяжести вода в нем образует уровенную поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению силы тяжести. Линию, совпадающую с направлением силы тяжести называют отвесной линией. Если уровенную поверхность мысленно продлить под материками, образуется фигура называемая геоидом. Из-за неравномерного распределения масс и различной плотности внутри Земли поверхность геоида имеет сложную форму, которая не выражается математическими уравнениями.
Эллипсоид Исследованиями установлено, что поверхность геоида близка к поверхности эллипсоида вращения с небольшим сжатием по направлению малой (полярной) оси (b). b = 6356 км 863 м. а= 6378 км 245 м. α= 1: 298, 3 Размеры любого эллипсоида вращения характеризуют большая а и малая b полуоси. Отношение (a - b) / a называется сжатием эллипсоида.
Эллипсоид Красовского Эллипсоид вращения имеет математически правильную поверхность, образованную вращением эллипса вокруг его малой оси. Отступления по высоте точек поверхности геоида и эллипсоида не превышают 100 - 150 м. По сравнению с размерами Земли такие расхождения настолько незначительны, что на практике форму Земли принимают за эллипсоид. Эллипсоид, который характеризует фигуру и размеры Земли, называют земным эллипсоидом. При решении некоторых практических задач, когда не требуется высокая точность, фигуру Земли принимают за шар, поверхность которого равна поверхности эллипсоида принятых размеров. Радиус такого шара, вычисленный по элементам эллипсоида Красовского, равен 6371 км 116 м или округленно 6371 км.
Уклонение отвесной линии В общем случае поверхность геоида и поверхность эллипсоида не параллельны между собой. Вследствие этого ввели понятие об уклонениях отвесных линий. Уклонение отвесной линии (отклонение отвеса) – угол u образованный при несовпадении отвесной линии проведенной в точке на земной поверхности перпендикулярно геоиду с проведенной нормалью в этой же точке перпендикулярно к эллипсоиду. Несовпадение этих направлений приводит к двум системам поверхностных координат - астрономической и геодезической.
КООРДИНАТЫ - угловые и линейные величины (числа), определяющие положение точки на какойлибо поверхности или в пространстве, относительно принятой системы координат
Системы координат Положение точек на земной поверхности может быть определено в различных системах координат: географической, геодезической, прямоугольной и полярной. Географические координаты – это обобщенное понятие об астрономических и геодезических координатах, когда уклонения отвесных линий не учитывают
Астрономическая система координат Астрономические координаты определяют положение точек местности на поверхности геоида, на которую эти точки проектируются отвесными линиями с физической поверхности Земли. За начало отсчета в данной системе принимают начальный меридиан проходящий через центр Гринвичской обсерватории на окраине Лондона и плоскость экватора. Положение каждой точки на сферической поверхности земли определяется широтой и долготой. Астрономической широтой (φ) точки называется угол между отвесной линией проходящей через точку и плоскостью экватора. Астрономической долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана данной точки.
Астрономические координаты
Геодезические координаты Геодезическим меридианом Геодезической параллелью называется условная линия пересечения земной поверхности плоскостью геодезического меридиана, все точки которой имеют одинаковую геодезическую долготу. Плоскость геодезического меридиана точки проходит через нормаль к поверхности референц - эллипсоида в этой точке параллельно малой оси эллипсоида. называется линия пересечения эллипсоида плоскостью проходящей через данную точку и перпендикулярной к малой оси. Параллель проходящая через центр эллипсоида называется экватором. Положение точки на эллипсоиде определяется пересечением меридиана и параллели проходящих через эту точку. Меридиан задается геодезической долготой точки, а параллель – широтой. Геодезической широтой (В) точки – называется угол образуемый между нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора. Геодезической долготой (L) точки называется двугранный угол между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки.
Геодезические координаты
Абсолютные и условные высоты
Система прямоугольных координат Данную систему применяют для определения координат точек на небольших участках земной поверхности принимаемых за плоскость. В этой системе положение точки на плоскости определяется расстояниями этой точки от двух взаимно перпендикулярных линий, называемых координатными осями и обозначаемых буквами X — ось абсцисс и У — ось ординат. Ось Х направлена на север, ось У на восток. Северное направление (+), южное (-); направление на восток (+), на запад (-). Оси образуют четверти. IV III I II
Полярная система координат Эту систему применяют при определении планового положения точек на небольших участках в процессе съемки местности и при геодезических разбивочных работах. За начало координат (полюс) принимают точку О местности, и полярную ось ОХ - произвольную линию расположенную на местности. Полярными координатами точки А будут полярный угол β, отсчитываемый по часовой стрелке от полярной оси и полярное расстояние (радиус вектор) ОА-S.
Система плоских прямоугольных координат Гаусса. Крюгера Земной эллипсоид отображается на плоскости зонами, ограниченными меридианами с разностью долгот 6 градусов. Зоны нумеруют с запада на восток, начиная от меридиана Гринвича. Осью X (абсцисс) является изображение осевого меридиана зоны; Осью Y (ординат) – изображение экватора. Начало координат, точка пересечения экватора и осевого меридиана, имеет х=0 м, y=500 000 м. Номер зоны указывается перед y. Значение x на осевом меридиане равно длине дуги меридиана эллипсоида от экватора до заданной параллели.
Прямоугольные координаты в системе Гаусса-Крюгера Координаты точки М – 8 Х=5918560. 00 м У =8832126. 00 м точки L - Х = 3942566. 00 м У = 8256410. 00 м Координата Х – точка М находится на удалении 5918 км 560 м от экватора. Координата У – точка М находится в 8 координатной зоне на удалении от условно вынесенного меридиана восточнее 332 км 126 метров.
Картографическая проекция
Азимут истинный – горизонтальный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северного направления истинного меридиана до заданного направления, измеряется в пределах от 0 до 360 градусов. Обозначается- А А- прямой и обратный
Дирекционный угол- это угол отсчитываемый от угол северного направления вертикальной линии сетки карты (линии параллельной осевому меридиану зоны) по ходу часовой стрелки до заданного направления Измеряется от 0 до 360 градусов Обозначается α
Связь между А и α А = α +ɣ α=А-ɣ
Сближение меридианов Это угол Ɣ - между истинным меридианом точки и вертикальной линией километровой сетки карты. Зависит от удаления этой точки от осевого меридиана зоны и может иметь значение от 0 до 3º Ɣ- сближение меридианов Ɣ = (L-Lо)sin. В Lо = 6ºN-3º N- номер зоны N = L/6+1 L – долгота точки; Lо = долгота осевого меридиана; В- широта точки
Магнитный азимут – это угол между северным направлением магнитного меридиана и направлением данной линии. Отсчитывается по ходу часовой стрелки от 0 до 360º. Определяется прибором с магнитной стрелкой (компасом, буссолью)
Магнитное склонение Это угол δ – между истинным и магнитным меридианами. Указан на схеме на год съемки карты α= Ам +δ - ɣ
Румбы Румб- это острый угол между ближайшим северным или южным направлением меридиана и направлением данной линии. I – r =α II – r=180º-α IV I III – r = α – 180º IV – r =360º - α III II
Условные знаки
Формы рельефа
Горизонтали 1) основные утолщенные, 2) основные; 3) дополнительные; 4) вспомогательные; 5) указатели направления скатов
Решение задач с горизонталями
Определить уклон линии
Определение высоты точки
Геодезическая сеть – это совокупность точек, закрепленных на местности, положение которых определено в единой системе координат. Закрепленная на местности точка геодезической сети называется геодезическим пунктом.
Геодезические пункты а. центр пункта; б. наружный знак
Наружный металлический сигнал 1. фундамент, 2. центр, 3. сигнал, 4. настил, 5. столик, 6. визирная цель.
Геодезические сети
Методы построения геодезических сетей а. триангуляция и трилатерация; б. полигонометрия; в. четырехугольник без диагоналей
Триангуляция- построение геодезической сети в виде системы примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряют все углы и длину хотя бы одной стороны называемой базисом
– это метод построения плановой геодезической сети в виде примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеяют длины всех сторон. Из решения треугольников находят их углы, а затем вычисляют координаты всех вершин треугольников
- это метод построения геодезической сети в виде системы замкнутых или разомкнутых ломаных линий, в которых непосредственно измеряют все элементы: углы поворота β и длины сторон d.
∑βтеор. = αо - αп + 180 о∙ п α . + 180 - β посл. = α пред α ∑βтеор. = 180 о∙( п-2); посл. = α пред. + β - 180 Угловая невязка: f β = ∑βизм. - ∑βтеор.
Допускаемая длина теодолитного хода между пунктами геодезической основы (км) на территории Масштаб съемки застроенной незастроенной 1: 500 0, 8 1, 2 1: 1000 1, 2 1, 8 1: 2000 2, 0 3, 0 1: 5000 4, 0 6, 0
Способы съемки ситуации а. а - способ перпендикуляров (прямоугольных координат) г б - полярный способ в – угловой засечки г – линейной засечки
Геометрическое нивелирование а — из середины; б — вперед;
Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования Поправки за кривизну Земли СМ = К 1 и DN = К 2. Отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC' = r 1 и DD'= r 2, которые определяются по формуле: Радиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой R 1 называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают:
Тригонометрическое нивелирование h' h = s * tg ν + i - V или h = S * sin ν + i - V, где ν - угол наклона визирного луча; S - длина линии визирования (определена с помощью нитяного дальномера); s - горизонтальная проекция; i - высота прибора; V - высота визирования. h = 0. 5*S * Sin(2*ν) + i – V = h'+ i - V
Выписка из тахеометрического журнала Номера точек наблюдения Отсчеты по горизонтальному кругу ˚ 1 ‘ 2 Горизонталь ные Превышения проложения 3 4 Станция ПЗ 8 I 1 2 3 3 а 4 0 57 140 181 238 345 00 50 05 10 00 00 111, 2 61, 8 66, 0 13, 6 82, 1 -4, 17 -2, 32 +0, 20 +0, 05 Отметки Примечания станций реечных точек 5 6 7 _____ т. 3 – на грунтовой дороге Станция I II ПЗ 8 5 6 7 8 9 0 13 52 148 175 327 00 00 05 30 58 45 149, 6 68, 0 11, 8 25, 2 147, 8 -0, 30 +4, 13 +4, 05 +2, 02 -0, 80 +2, 06 т. 7, 8 – на линии уреза воды
III I 10 11 12 13 0 27 50 66 182 00 08 28 48 43 ПЗ 19 II 14 15 16 17 0 24 56 128 143 00 41 23 00 19 Станция II +0, 90 +0, 26 98, 3 -0, 23 24, 6 34, 4 62, 1 -0, 03 Станция III +6, 87 -0, 92 102, -0, 76 8 -0, 63 44, 1 38, 0 25, 6 -0, 60 т. 10 – 13 – на линии уреза воды т. 14 – 17 –на линии уреза воды
Ведомость увязки превышений теодолитновысотного хода и вычисления отметок станций Номера станций 1 ПЗ 8 I II III ПЗ 19 L= Горизонта льные прям проложен ые ия d hпр Превышения 3 -4, 17 -0, 30 +0, 90 +6, 87 средние hср 4 +4, 13 +0, 26 -0, 92 -6, 92 5 -4, 15 -0, 28 +0, 91 +6, 90 ∑hср= 2 263, 02 239, 21 269, 80 192, 98 обратн ые hобр +7, 81 -4, 43 +3, 38 965, 01 Исправлен ные Поправки в превышени я я hиспр 6 7 -0, 03 -4, 18 -0, 02 -0, 30 -0, 03 +088 -0, 02 +6, 88 -0, 10 ∑hиспр= Отметки станций H 8 129, 13 124, 95 124, 65 125, 53 132, 41 +7, 76 -4, 48 +3, 28 ∑hт = HПЗ 19 – HПЗ 8 = 132, 41 – 129, 13 = +3, 28 м fh = ∑hср - ∑hт = +3, 38 – (+3, 28) = +0, 10 м fh доп = ± 0, 20 м √L = ± 0, 20 м. Номера станций 9 ПЗ 8 I II III ПЗ 19
Скачать презентацию ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИИ И ЕЕ НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИНАХ
Основы геодезии.pptx