Предмет геодезия. Краткий исторический обзор развития геодезии

Билет 1 Предмет геодезия. Краткий исторический обзор развития геодезии. Плановое обоснование топографических съемок. Полевые работы. Требования предъявляемые к проложению теодолитных ходов. Геодезия – эта наука, изучаемая фигуру и гравитационное поле Земли и планет солнечной системы, расположения объектов на земной поверхности и формы ее рельефа, измерения в натуре (земли) , которые необходимы для решения разных производственно-технических задач и обеспечение нужд обороны страны. Краткий исторический обзор развития геодезии : Геодезия (в переводе с греч. – землеразделение) — это одна из наиболее древних наук нашего мира. Как и прочие науки, потребность в развитии геодезии обуславливалась потребностью человеческого общества. Так, еще за несколько тысячелетий до нашей эры, древние греки, индийцы, египтяне и жители средней Азии использовали геодезические работы для прокладки тоннелей, строительства дорог, каналов, сооружений. В России геодезия начала развиваться с ХI века. Связано это с измерением ширины Керченского пролива. С чего начать изучать азы геодезии? Однако уже с XII века геодезия получила широкое распространение и у нас – для исследования местности и составления карт были осуществлены многие экспедиции к побережью Северного Ледовитого океана, в Сибирь, Новую Землю и на Дальний Восток. В 1570 году увидела свет первая геодезическая карта Московского государства под названием «Большой чертеж». Следующий всплеск развития геодезии приходится на время правления Петра I. Так, в Москве в 1701 году в школе математических и навигационных наук началось обучение первых профессиональных геодезистов. В 1739 году при Петербургской академии наук создается Географический департамент, в 1758 году его руководителем становится Ломоносов М.В. За время управления Ломоносовым исправляются карты «Атласа Российского» (вносятся новые более точные данные) и создаются несколько новых карт. Огромнейший вклад в развитие геодезии внесло генеральное межевание, проходившее с 1765 года по 1855 год. По площади покрытия – от Европейской России до Крыма. Для измерения углов использовалась астролябия, а для линий – железная цепь в десять саженей длиной. Для подготовки специалистов по межеванию в 1779 году в Москве специально открывается Константиновское землемерное училище (в 1835 году преобразовано в Константиновский межевой институт). Немалую роль в развитие геодезии внесли русские ученые Струве и Теннер. Их работа по измерению дуги меридиана протяженностью 25º осуществлялась на протяжении 15 лет (с 1816 года по 1831 году). Из-за нарастающей популярности топографии в 1822 году создается Корпус военных топографов, который проводил геодезические и астрономические исследования, топографические съемки местности. На момент создания Корпуса уже действовали и занимались съемками и изучением местности — Переселенческое управление, межевое ведомство, Геологический комитет и Русское географическое общество. ^ Пункты государственных геодезических сетей и сетей сгущения не имеют достаточной густоты для производства топографических съемок. Поэтому на территории предполагаемого строительства создают съемочное обоснование. Пункты этого обоснования расположены таким образом, чтобы все измерения при съемке ситуации и рельефа  производились  непосредственно с  его точек. Съемочное обоснование создается на основе общего принципа построения геодезических сетей — от общего к частному. Оно опирается на пункты государственной сети и сетей сгущения, погрешности которых пренебрежительно малы по сравнению с погрешностями съемочного обоснования. Точность создания обоснования обеспечивает проведение топографических съемок с погрешностями в пределах графической точности построений на плане данного масштаба. В соответствии с этими требованиями в инструкциях по топографическим съемкам регламентируют точность измерений и предельные значения длин ходов. Наиболее часто в качестве планового обоснования используют теодолитные ходы. На открытой местности теодолитные ходы иногда заменяют рядами или сетью микротриангуляции, а на застроенной или залесенной территории — сетями из четырехугольников без диагоналей. ^ — общий термин для обозначения работ по сбору первичных (сырых, англ.raw) данных. Если исследования проводятся для сбора данных о неосвоенных (готовящихся к освоению) территориях, они считаются полевыми. ^ Геодезическая разбивка местности перед распашкой, высаживанием лесополос или организацией искусственных водоемов Межевание сельскохозяйственных земель, составление кадастровых перечней земель по назначению Картография и предварительная подготовка топографических материалов ^ Плановым обоснованием теодолитной съемки служат теодолитные ходы, которые прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. При съемке населенного пункта или участка для строительства обычно на границе прокладывается замкнутый полигон. Для обеспечения съемки ситуации и для контроля измерений внутри полигона может быть проложен диагональный ход. Разомкнутый теодолитный ход должен быть вытянутым т.е. с углами поворота, по возможности, близким к 1800, и прокладывается как правило, между пунктами триангуляции или полигонометрии. Триангуляция (геодезия) — один из методов создания сети опорных геодезических пунктов и сама сеть. ^ с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота. Точки углов поворота теодолитного хода выбирают так, чтобы стороны между соседними точками было удобно измерять, а длины их были не более 350 м и не менее 20 м. Линии измеряются дважды, в прямом и обратном направлениях. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно правые походу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница не превышает двойной точности прибора. Углы наклона линий измеряют с помощью вертикального круга теодолита. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы.

---

Похожие:

	1. Предмет топографии и геодезии. Связь топографии и геодезии с другими… «землеразделение». Это название соответствовало содержанию геодезии во времена ее зарождения и начального развития. Так, в Египте…		1. Предмет топографии и геодезии. Связь топографии и геодезии с другими науками История развития геодезии. Федеральная служба геодезии и картографии и ее функции
	План: Введение и краткий исторический обзор. Предмет, задачи, система… Васильев А. Н., Яблоков Н. П. Предмет, система и теоретические основы криминалистики. М.,1984		Геноцид армян в турции: краткий исторический обзор Русско-турецкая война 1877–78 гг Сан-Стефанский мирный договор. Берлинский конгресс и возникновение Армянского вопроса
	Мобильная связь Краткий обзор Лелюк Александр Игоревич. Мобильная связь. Краткий обзор. – Харьков, 2009. – 247 с., ил		1. Биология как комплексная наука: предмет, задачи и методы, классификация… …
	Краткий исторический очерк развития анатомии и физиологии Правильное понимание современных анатомии и фи­зиологии возможно лишь при знании их становления и развития		Исторический обзор развития методологии объектно-ориентированного…
	Великая депрессия;Макроэкономический анализ Введите аннотацию документа. Аннотация обычно представляет собой краткий обзор содержимого документа. Введите аннотацию документа….		Великая депрессия;Макроэкономический анализ Введите аннотацию документа. Аннотация обычно представляет собой краткий обзор содержимого документа. Введите аннотацию документа….

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:

Школьные материалы
userdocs.ru

Прямая геодезическая задача.

Существуют две основные задачи геодезии, которые применяются во всех трех отраслях этой науки. Это определение координат на местности и углов ориентирования аналитическим методом. Прямая геодезическая задача предполагает определение координат одной искомой точки, когда известны координаты одной заданной точки.

Координаты на геоиде

При этом дирекционный угол и длина соединяющей эти точки линии должны быть известны. (Рис.3). Каждый изучающий геодезию должен усвоить решение этих задач.

 

 

 

Итак, выводим формулы прямой геодезической задачи.

Дано: координаты точки А: уА, хА.

дирекционный угол линии aАВ (альфа) АВ

длина линии АВ-d АВ

Определить: координаты точки В: уВ, хВ.

Решение: Обращаемся к прямоугольному треугольнику АDB, у которого известен один угол a и гипотенуза АВ-d АВ. Из чертежа (рис.3) следует, что искомые координаты:

уВ = уА + Dу, хВ = хА +Dх (1), где неизвестными являются Dу и Dх, найдя которых, мы решим задачи. Из тригонометрии известно, что противолежащий к известному углу катет прямоугольного треугольника равен DB = Dу = d АВ * Sin a (2), а прилежащий к углу катет равен АD = Dх = d АВ * Сos a (3). Таким образом, подставляя формулы (2), (3) в формулу (1) получаем: уВ = уА + d АВ * Sin a; хВ = хА + d АВ * Cos a.

 

Обратная геодезическая задача.

Обратная геодезическая задача в основном применяется в инженерной геодезии для выноса проектированного на плане объекта на местность. При этом координаты исходной точки и точек объекта должны быть известны и через них можно узнать как ориентирован объект и на каком расстоянии относительно исходных точек находится.

Итак, выводим формулы обратной геодезической задачи. (Рис.3)

Дано: уА, хА, уВ, хВ

Определить: a АВ, d АВ.

Обращаемся к прямоугольному треугольнику ADB. Так как координаты известны, определяем их разность — приращение координат Dу, Dх и через них находим дирекционный угол — a АВ. Из тригонометрии известно, что тангенс угла равен отношению противолежащего катета к прилежащему.

Dy = yВ — y А tga = Отсюда находим угол: a= arctg a

Dx = хВ — х А

Длину d можно найти по формуле Пифагора

2 2 2 2

dАВ =

Для контроля длину можно найти еще по двум формулам, решая через (2) и (3).

 

Эти формулы являются контрольными.

Совпадение результатов зависит от правильности нахождения a АВ.

 

Теодолитные ходы.

Есть разные методы определения координат точек местности. Есть высокоточные методы, называемые триангуляция, полигонометрия, которые применяются для составления точных карт. Есть менее точный метод, называемый теодолитные ходы, который применяется для составления плана (горизонтальные проекции) малого участка земли. План составляется для проектирования различных объектов, может быть составлен кем угодно, но для этого надо владеть элементарными знаниями по прокладке и вычислению теодолитных ходов, по пользованию геодезическим прибором — теодолит и по методике производства съемки участка местности.

Берется участок местности, на котором необходимо спроектировать и построить небольшие объекты. Необходимо для проектирования иметь план участка в каком-либо масштабе. Для создания плана надо выполнить съемку участка. Для этого создается сеть так называемых опорных точек. Опорная точка, это точка местности, отмеченная на земле чем-либо, например, металлическим штырем или деревянным колышем. Местоположение опорной точки должно быть известно не только на местности, но на плане. Для этого определяют их координаты. Одним из методов определения прямоугольных координат являются теодолитные ходы. Теодолитные ходы состоят из опорных точек, взаимосвязанных друг с другом, расстояние между которыми разрешается от 60 м до 250 м. Теодолитные ходы могут иметь форму замкнутого многоугольника, если участок имеет примерно округлую форму.

Теодолитные ходы будут иметь форму вытянутой ломаной линии, если участок работ — вытянутый.

Необходимым условием определения координат точно как при решении прямой геодезической задачи, является наличие исходной опорной точки с заранее известными координатами. Такими исходными точками могут быть опорные точки, у которых координаты определены другими более точными методами, как триангуляция и полигонометрия.

 

Порядок работ при прокладке теодолитных ходов следующий:

 

1. Обход участка будущих работ;

2. Измерение горизонтальных углов теодолитом;

3. Измерение длин между точками теодолитного хода рулеткой или мерной лентой;

4. Проверка правильности угловых измерений путем вычисления невязки (неувязки);

5. Вычисление дирекционных углов;

6. Вычисление приращений координат и их невязок;

7. Вычисление координат и построение плана по координатам в заданном масштабе.

Основное вычисление выполняется по формуле прямой геодезической задачи (см.) Остальные измерения и вычисления диктуются необходимостью определения параметров этой задачи.

 

 

Основная формула для определения дирекционного угла последующей линии получается по чертежу. При этом начальный дирекционный угол должен быть известным. (Рис. 4) a6 = a1 + 180° — b

Следовательно, дирекционный угол данной линии равен дирекционному углу предыдущей линии плюс 180° с вычетом угла , измеренного в точке начала данной линии. Все геодезические работы выполняются с контролем. Для этого измерения производят с повторениями. А для контроля вычисляются невязки при сравнении конечных результатов с заранее известными данными. Существуют допуски, установленные теорией ошибок. Невязки подлежат исключению. Выявил невязки — устрани их.

 

 

 

 

 

 

ю

Ю

 

 

Рис. 4

Топографическая съемка.

Слово «топо» в переводе с латинского означает поверхность. В данном случае поверхность земли. «Граф» — означает чертеж. Наиболее доступным чертежом местности является его план, составленный в каком-либо масштабе. Масштаб — это отношение отрезка на плане, равного одному сантиметру к величине этого отрезка на местности в сантиметрах. Например: один сантиметр на плане или на карте равен 500 сантиметрам местности, следовательно, пишем масштаб (его принято писать в виде дроби) 1:500. Если 1 см. На плане равен 10 метрам на местности, то пишем 1:1000, что можно расшифровать так: 1 см. на плане равен 1000 см. на местности.

Для составления плана местности необходимо выполнить топографическую съемку местности. Съемка геодезическими приборами существенно отличается от фотосъемки. Съемки выполняются через геодезические измерения относительно опорных точек. При этом снимаемый объект разлагается на характерные точки. Например, если снимается здание, то характерными точками будут углы здания. Определив положение углов зданий относительно опорных точек каким-либо способом, можем построить план здания, соединив линиями его угловые точки.

Существуют следующие виды топографических съемок:

1.

Тахеометрическая

2. Мензульная

3. Аэрофотогеодезическая

Мы остановимся на тахеометрической съемке. Слово «тахео» в переводе с греческого означает — быстро. Следовательно, в буквальном переводе получается быстроизмерительная съемка. Измерения на местности выполняются быстро, например, в летнее время. А план можно чертить не спеша зимой. Во время съемки рисуется абрис снимаемой местности, на котором показывается какая точка где находится и что обозначает: угол здания, угол леса, перекресток дорог, столб и т.д. Абрис не имеет масштаба.

При тахеометрической съемке попутно определяются высоты (отметки) точек местности от уровня моря. Для этого необходимы дополнительные геодезические работы. Высотные работы в геодезии называются нивелированием. Существуют три вида тахеометрической съемки: 1. Полярный метод. 2. Метод перпендикуляров (метод ординат). 3. Метод угловых и линейных засечек. При полярном методе съемки, положение снимаемой точки определяются через угол и длину линии, т.е. определяются полярные координаты. Причем центром полярных координат является опорная точка, над которой стоит теодолит. Ее называют обычно станцией. Осью полярных координат является линия между опорными точками. (Рис.5)

 

 

 

Рис.5. Схема съемок полярным методом и методом ординат.

 

При любой топографической съемке одновременно с объектами снимается и рельеф (неровности) местности. Для этого определяется высота от уровня моря (отметка) каждой снимаемой точки. Отметки опорных точек определяются заранее.

Относительно опорных точек (станций) находят превышение — разность высот станции и снимаемой точки. Превышение определяется тригонометрическим нивелированием, формула которого получается из чертежа. (рис.6)

 

Рис.6. Схема тригонометрического нивелирования.

 

HCT — высотная отметка станции, заранее известна;

HN – высотная отметка снимаемой точки, где стоит рейка;

h – “превышение” (если искомая точка ниже, чем станция, то оно будет отрицательным).

i – высота прибора;

L – высота наведения;

V – угол наклона (измеряется вертикальным кругом теодолита);

I

Д — наклонное расстояние между точками;

d – горизонтальное проложение – проекция измеренной длины на горизонтальную плоскость. Итак отметка равна:

HN = HCT + h,

h – определяется через другие измеренные параметры. Из чертежа видно, что

h = h¢ + i – L,

где i и L – измерены, а получается по формуле тригонометрии:

h¢ = d * tgv, где

d = D¢ * Cosv

Если L = i, т.е. на рейке сделана метка для наведения на уровне высоты прибора, то h = h¢ = dtgv

А угол наклона измеряется вертикальным кругом теодолита при круге право (К.П.) и при круге лево (К.Л.) или только при К.Л.

После окончания всех вычислений, вычерчивается план, на котором строятся и объекты и рельеф. Рельеф показывается горизонталями.

В данном случае горизонталью называется линия, проходящая через точки с одинаковыми высотами (отметками) от уровня моря. Одна линия горизонтали показывает, где проходит на земле одинаковый уровень на какой-либо одной высоте от уровня моря, например, на высоте 130 м. Форма горизонтали повторяет форму рельефа на данном уровне. Для вычерчивания одной горизонтали необходимо искать точки с одинаковой высотой, например, 130 м. И плавно соединить их одной линией. Высоты горизонтальной кратны высоте сечения горизонталей. Высота сечения показывает через какой отрезок по вертикали мы решили мысленно рассекать землю горизонталями.

Заложением называется расстояние между смежными горизонталями. Его величина зависит от величины уклона местности. Чем больше уклон, тем меньше заложение. Уклон зависит от наклона участка земли на данном направлении. В строительной практике принято определять уклон какого-либо направления местности без измерения угла наклона. Обычно за уклон принимают отношение разности высот двух точек земли к величине горизонтального положения между ними. (рис.7.)

 

 

 

 

рис.7. Схема для определения уклона местности

 

Таким образом, уклон:

 

Знак уклона зависит от знака превышения (разности высот).

На листе карты или плана обычно вычерчивают график заложений, где по вертикали откладывают отрезки между смежными горизонталями (величине заложений), а по горизонтали пишут соответствующие им уклоны или углы наклона на земле. Пользуясь этим графиком, можно найти средний уклон местности между какими-либо точками.

Если хорошо усвоите все выше сказанное, Вы легко выполните контрольную работу №1. Если будет что-либо непонятно по выполнению контрольной работы, просим еще раз прочитать и представить себе как происходят все действия на местности.

 

Контрольная работа №1.

Задание 1. Вычисление исходных дирекционных углов линий;

Предыдущая1234567Следующая

Не всем понятно, как, а главное — зачем, делается перевод привычных географических координат в прямоугольные.

Геодезия — это очень просто, Ходоров С.Н., 2013

Это вызвано проблемой, что шарообразную поверхность нашей планеты приходится переносить на плоскость карты, поэтому искажения неизбежны.

Гораздо удобнее искать положение точки, когда для плоского изображения применяется система прямоугольных (прямолинейных) координат. Этот вид исчисления иначе называется проекцией Гаусса — Крюгера, поскольку именно эти двое немецких ученых ее разработали для корректного отображения на карте искривленной земной поверхности. В нашей стране она до сих пор наиболее применима для военной картографии, геодезии и инженерного проектирования. У стран Запада популярно применение похожей системы координат UTM.

К сведению! Так же полезным будет знать как найти точку по координатам широты и долготы.

Алгоритмы перевода географических координат в прямоугольные

Для быстрого пересчета географических координат в прямолинейные и обратно действуют особые алгоритмы, которые стали основой автоматических программ по такому сервису. Разработаны также онлайн конвертеры, пересчитывающие как координаты Гаусса — Крюгера, так и UTM, когда градус нахождения объекта, даже его минута и секунда превращаются в точные метры — и наоборот, когда метры трансформируются в градусы.

В программу либо конвертер вводятся параметры широты с долготой, на которых расположен наш объект, а на выходе имеем величины x (горизонтальный параметр) и y (вертикальный параметр).

Аналогично делается обратный перевод.

Формула пересчета (ключ) учитывает:

• нумерацию зоны по Гауссу-Крюгеру (из имеющихся 60-ти);
• коэффициент масштаба (для Гаусса-Крюгера это единица, для UTM это 0,9996);
• тригонометрические функции;
• начальную параллель;
• осевой меридиан;
• большую и малую полуоси;
• условные смещения, присущие начальной параллели по северу, а также центральному меридиану по востоку;
• величину приплюснутости;
• эксцентриситет.

В спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS действует постоянное отслеживание координат любого заданного формата. Можно задать величины, чтобы показывалась широта и долгота, а одновременно отображались метры либо километры.

Кстати! Долгое время СССР ключи перевода засекречивал — он выдавался военными для геодезии по специальному запросу.

Что представляют собой прямоугольные координаты

Основа проекций эллипса на плоскость — что по Гауссу-Крюгеру, что по системе UTM — это принцип прямолинейных исчислений Декарта.

• За горизонтальную ось X берется абсцисса (параллель), идущая на восток, за вертикальную Y — ордината (меридиан), идущая на север, за начало отсчета O — их пересечение.
• Точка, отмеченная на плоскости карты, измеряется вертикальным расстоянием до линии оси X (это будет величина y), плюс горизонтальным до линии оси Y (это будет величина x).
• Плоскость делится осями на 4 части — так называемых квадранта с нумерацией против часовой стрелки (I, II, III, IV): I квадрант верхний правый (северо-восток), II верхний левый (северо-запад), III нижний левый (юго-запад), IV нижний правый (юго-восток).

Величины имеют как плюсовое значение, так и минусовое, что зависит от положения относительно квадранта:

• I квадрант имеет обе положительные величины (x, y);
• II квадрант задает смешанные величины (-x, y);
• III квадранту присущи обе отрицательные величины (-x,-y);
• IV квадрант обладает также смешанными величинами (x,-y).

Далее системы имеют существенные различия.

Для проекции  Гаусса-Крюгера отображаемая на карте территория разделена на 60 зон, где расстояние между меридианами приравнено к 6º. Отсчет идет от Гринвича к востоку и к экватору на север. За коэффициент масштаба взята единица. Точкой отсчета выступает пересечение выбранного меридиана с экватором.

Для разработанной американцами системы UTM характерны аналогичные деления на 60 зон, но расчетный меридиан иной — первая по нумерации зона ведет начало от меридиана 177º западной долготы. Также отличия касаются масштабного коэффициента — он равен 0,9996. В системе UTM отсутствуют отрицательные значения — для этого к западной абсциссе приплюсовывают 500 километров, а к южной ординате — 10 тысяч километров.

Где применяются прямоугольные системы

Прямоугольные системы актуальны для карт с малым масштабом, для координации между спасателями и военными, для области военной и геодезической картографии, в проектировании объектов на территории, инженерных работах, составлении схематических проектов.

Но основное применение — это геодезия, армия и флот. Именно вооруженные силы большинства государств перешли на прямоугольные координаты, отмечая ими военные объекты.

7   Метки: Координаты