экзамен по геодезии

1. Геодезия как наука. Связь с другими науками. Значение геодезии.

Геодезия - наука, изучающая форму, размеры и гравитационное поле Земли, а также технические средства и методы измерений на местности.

Geodesy— наука, занимающаяся изучением и определением размеров и формы Земли и ее поверхности с учетом кривизны последней (высшая геодезия), а также измерением и изображением на планах и картах небольших частей земной поверхности, причем кривизна земной поверхности не учитывается (низшая геодезия).

Геодезия развивается в тесной связи с другими научными дисциплинами. Большое влияние на геодезию оказывает математика, астрономия, физика.

Математика вооружает геодезию средствами анализа и методами обработки результатов измерений.

Астрономия обеспечивает необходимые в геодезии исходные данные.

На основе физики рассчитывают оптические приборы и инструменты.

Тесную связь геодезия имеет также с географией, геологией , в особенности с геоморфологией.

Знание географии обеспечивает правильную трактовку элементов ландшафта, который составляют: рельеф, естественный покров земной поверхности (почвы, моря, озера, реки и т.д.).

Формы рельефа и закономерности их измерения познаются при помощи геологии и геоморфологии.

Значение геодезии.

Геодезия имеет большое практическое значение в разнообразных отраслях народного хозяйства страны. Геодезические измерения нужны при трассировании дорог, каналов, подземных сооружений (метро, трубопроводов, кабельных линий и т, д.), воздушных сетей (линий электропередач, связи и т. п.), при разведках месторождений полезных ископаемых (угля, нефти, торфа и т. п.). Съемка территорий, перенесение в натуру проектов зданий и сооружений, различные измерения на отдельных стадиях строительства и, наконец, определение деформаций и сдвигов сооружений в процессе их эксплуатации осуществляются при помощи геодезии.

Геодезические работы ведутся при планировке, озеленении и благоустройстве городов и рабочих поселков. Организация и

землеустройство колхозов и совхозов, осушение и орошение земель, лесоустройство требуют применения геодезии.

Велика роль геодезии в деле обороны страны. «Карта - глаза армии». Карта используется для изучения местности, для отражения на ней боевой обстановки, для разработки боевых операций и т. д. Наряду с широким использованием готовой геодезической продукции — планов и карт - в современной боевой обстановке нельзя обойтись и без геодезических измерений.

2. Теодолит. Основные оси и соотношение между ними.

Теодоли́—т измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний.

3. Определить прямоугольные координаты точки на карте.

По координатной сетке с помощью циркуля (линейки) можно: 1. Определить прямоугольные координаты точки на карте. Например, точки В (рис. 2).

Для этого надо:

записать X - оцифровку нижней километровой линии квадрата, в котором находится точка В, т.е. 6657 км;

измерить по перпендикуляру расстояние от нижней километровой линии квадрата до точки В и, пользуясь линейным масштабом карты, определить величину этого отрезка в метрах;

сложить измеренную величину 575 м с значением оцифровки нижней километровой линии квадрата: X=6657000+575=6657575 м.

Определение ординаты Y производят аналогично: записать значение Y - оцифровку левой вертикальной линии

квадрата,т.е.7363; измерить по перпендикуляру расстояние от этой линии до точки

В, т.е.335 м;

прибавить измеренное расстояние к значению оцифровки Y левой вертикальной линии квадрата: Y=7363000+335=7363335 м.

2. Нанести на карту цель по заданным координатам. Например, точку Г по координатам: Х=6658725 Y=7362360.

Для этого надо:

найти квадрат, в котором расположена точка Г по значению целых километров, т.е. 5862;

отложить от левого нижнего угла квадрата отрезок в масштабе карты, равный разности абсциссы цели и нижней стороны квадрата -

725м;

-от полученной точки по перпендикуляру вправо отложить отрезок, равный разности ординат цели и левой стороны квадрата, т.е.

360м.

Рис. 2. Определение прямоугольных координат точки по карте (точка В)

и нанесение на карту точки по прямоугольных координатам (точка Г)

5. Точность определения координат на картах различных масштабов.

Точность определения географических координат по картам 1:25000-1:200000 составляет около 2 и 10'' соответственно.

Точность определения по карте прямоугольных координат точек ограничивается не только ее масштабом, но и величиной погрешностей, допускаемых при съемке или составлении карты и нанесении на нее различных точек и объектов местности

Наиболее точно (с ошибкой, не превышающей 0,2 мм) на карту наносятся геодезические пункты и. наиболее резко выделяющиеся на местности и видимые издали предметы, имеющие значение ориентиров (отдельные колокольни, фабричные трубы, постройки башенного типа). Поэтому координаты таких точек можно определить примерно с той же точностью, с которой они на карту наносятся, т.е. для карты масштаба 1:25000 - с точностью - 5-7 м, для карты масштаба 1:50000 - с точностью - 10-15 м, для карты масштаба 1:100000 - с точностью - 2030 м.

Остальные ориентиры и точки контуров наносятся на карту, а, следовательно, и определяются по ней с ошибкой до 0,5 мм, а точки, относящиеся к нечетко выраженным на местности контурам (например, контур болота), с ошибкой до 1 мм.

4. Ориентирные углы и связь между ними.

Дирекционным углом α (от фр. Direction – направление) –называется горизонтальный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северного направления осевого меридиана (от оси Х или линии ей параллельной) до заданного направления.

Истинным азимутом Аи называется горизонтальный угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северного направления истинного меридиана до заданного направления.

Магнитным азимутомАМ называется горизонтальный угол, отсчитываемый по часовой стрелке от направления на север магнитного меридиана до заданного направления.

Угол между северным направлением меридиана и направлением оси абсцисс Хпрямоугольных координат (то есть линии, параллельной осевому меридиану) называется

сближением меридианов.

Румбом r будем называть острый угол, отсчитываемый от ближайшего (северного или южного) направления меридиана (оси Х). Румбу приписывают название координатной четверти (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ), в которой расположено заданное направление. Например, для

= 240 36 румб равен r = ЮЗ: 60 36 .

5. Принцип измерения горизонтальных углов.

Горизонтальным углом Р называют двугранный угол, ребро которого образовано отвесной линией, проходящей через данную точку.

Для измерения горизонтальных углов используют различные приборы, но наиболее часто используют современные оптические теодолиты и тахеометры (номограммные и электронные).

6.Измерить расстояние между точками на карте по поперечному масштабу.

7.Передача дирекционных углов. Вычисление дирекционных углов в теодолитном ходе. Контроль.

Дирекционным углом линии называется угол, отсчитанный по ходу часовой стрелки от северного направления осевого меридиана зоны до направления линии; он обозначается буквой α (рис.1.14).

Пределы изменения дирекционного угла от 0o до 360o. Уравнивание углов в теодолитных ходах можно произвести

достаточно точно и без составления нормальных уравнений, если диагональные ходы длинные и стороны их по длине близки к длине сторон основного опорного хода. В этом случае поступают следующим образом.

Подсчитывают угловую невязку в каждом из многоугольников. Сумма угловых невязок всех полигонов должна быть не больше допустимой угловой невязки для основного полигона.

Если невязки в отдельных полигонах одного знака и близки к предельным для каждого из них, то невязки распределяют в каждом многоугольнике преимущественно на стороны основного полигона, по возможности не исправляя углов диагональных ходов.

Если невязки хотя и одного знака, но в одних полигонах близки к предельным, а в других — малы, то большую невязку распределяют преимущественно на углы диагональных ходов.

Если невязки имеют в смежных полигонах различные знаки, то в первую очередь их распределяют по углам диагональных ходов.

“

После распределения угловых невязок подсчитывают дирекционные углы для каждой стороны хода.

”

Сначала вычисляют дирекционные углы внешнего полигона, затем переходят к вычислению дирекционных углов внутренних ходов.

Вычисление дирекционных углов T производится по общеизвестной формуле

Контроль

Контролем правильности вычислений дирекционных углов служит вторичное получение исходного дирекционного угла в замкнутом полигоне или значение дирекционного угла, полученного в результате привязки разомкнутого (вытянутого) хода ко второму (последующему) пункту государственной плановой сети.

Вычисление координат вершин теодолитных ходов (полигонов) ведется по формулам:

Координаты начальной точки получают обычно из каталога государственных геодезических координат или принимают условно, если теодолитные ходы не привязаны к пунктам государственной плановой сети.

Для подсчета приращений координат от каждой стороны хода пользуются формулами:

Если плановое положение вершин полигонов определяется по требованию Госгеонадзора в системе плоских прямоугольных зональных координат, длины d сторон хода в формулах (II.22) и (II. 23)

приводятся к плоскости в равноугольной поперечно-цилиндрической проекции.

С этой целью в длину каждой стороны хода вводят всегда со знаком плюс поправку, величина которой определяется по формуле:

После подсчета приращений координат находят их сумму, отдельно по оси X и оси У, и определяют величину невязки с пунктами государственной основы.

Если обозначить координаты начального пункта этой основы черезX1 Y1 а конечного — черезX2 Y2, величина невязок по направлениям осей координат определится как:

где P — периметр (длина) хода между двумя пунктами государственной основы или длина замкнутого полигона.

При геодезическом способе ориентирования дирекционный угол ориентирного направления может быть получен непосредственно из каталога (списка) координат, решением обратной геодезической задачи по координатам геодезических пунктов, при выполнении засечек или прокладке полигонометрического хода одновременно с определением координат привязываемых точек, а также путем передачи угловым ходом от направления с известным дирекционным углом.

8. Поверка места нуля. Измерение вертикального угла.

Местом нуляМО называется отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси и оси цилиндрического уровня на алидаде вертикального круга.

Место нуля:

U´U´ – ось уровня на вертикальном круге в горизонтальном положении; WW – визирная ось в горизонтальном положении; DD – нулевой диаметр лимба вертикального круга; P – призма на алидаде, передающая отсчет по вертикальному кругу, равный МО (призма механически соединена с уровнем и перемещается вдоль вертикального круга при приведении пузырька в нульпункт)

Формулировка поверки: место нуля МО должно быть равно 0°00´ или близким к 0°00´ и быть постоянным.

Производство поверки: визируют на удаленную точку выше горизонта инструмента, записывают отсчеты по вертикальному кругу при КЛ и КП. Место нуля вычисляется в общем случае по формуле МО = 0,5 (КЛ + КП). Для разных марок прибора

формулу следует уточнять по паспорту прибора. Так,	для теодолита 2Т30М
МО =(КЛ+КП±180 )/2. Допустимой считается величина	отклонения МО от
0°00´МОдоп = ±1,5 t.

Исправление: производят с целью уменьшить вероятность появления погрешностей вычисления вертикальных углов, для этого устанавливают на отсчетном приспособлении отсчет, равный вертикальному углу. Дальнейшие действия зависят от конструкции прибора. У теодолита 2Т30М вертикальными юстировочными винтами перемещают сетку нитей до совмещения с целью. После исправления поверку повторяют.

При измерении вертикального угла вершина угла может быть размещена в любой точке (например, на этаже строящегося здания). Линия горизонта всегда будет проходить через центр вертикального круга, визуально на теодолите это – ось вращения зрительной трубы. Поэтому важно тщательно измерить по вертикали расстояние от центра геодезического пункта до этой точки, которое называется высотой инструмента.

9. Определить на карте дирекционный угол и румб линии.

Дирекционный угол.

Наложите транспортир на карту так, чтобы «ноль» на транспортире совпал с вертикальной линией, а центр – с точкой пересечения линий. Отсчитайте дирекционный угол по шкале транспортира по линии, прочерченной между объектами. Измерение артиллерийским кругом схоже с использованием транспортира. Центр круга совмещается с исходной точкой, а нулевая отметка – с северным направлением вертикальной линии координатной сетки или с прямой,

параллельной ей.

Румб.

10.Форма и размеры Земли.

Положение точек земной поверхности определяют относительно общей фигуры

Земли. В зависимости от требуемой точности решения поставленных задач фигуру Земли принимают в виде:

– шара с радиусом R =6371,111 км (чаще принимают в практике инженерной геодезии);

a -b

– двухосного эллипсоида вращения с полярным сжатием =		, гдеа= 6378245

a

м,− большая полуось, b= 6356863 м,− малая полуось.Такая фигура получается при вращении эллипса вокруг его малой оси РР1. ;

– трехосного эллипсоида вращения с полярным и экваториальным сжатиями;

–геоида. Так как более 70 % земной поверхности покрыто морями и океанами, то за фигуру Земли принимают фигуру, совпадающей со средним уровнем Мирового океана

вспокойном состоянии. Такая поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к направлению линии силы тяжести, т. е. горизонтальна, ее называют уровенной поверхностью Земли.Продолженная под материками так, чтобы в любой точке отвесная линия была к ней перпендикулярна, эта поверхность названа геоидом. Этот термин введен и. Листингом в 1873 г. и означает «землеподобный». Поверхность имеет сложную волнообразную форму и очень сложна для математической обработки;

–реальной Земли. Физическая поверхность Земли имеет достаточно сложную форму: океанические впадины, горные хребты, равнины. В строгом понимании за фигуру Земли принимают фигуру, ограниченную физической поверхностью Земли, т.е. поверхностью суши и невозмущенной поверхностью морей и океанов.

11.Сущность нивелирования. Виды нивелирования.

Нивелированием называется совокупность геодезических измерений, выполняемых для определения превышений между точками физической поверхности Земли или их высот относительно принятой отсчетной поверхности

Виды нивелирования, используемые в настоящее время:

–геометрическое;

–тригонометрическое;

–стереофотограмметрическое;

–физическое (лазерное, барометрическое, гидростатическое, аэронивелирование)

–определение отметок с применением приемников ГЛОНАСС и GPS

12.Поверка цилиндрического уровня на алидаде горизонтального уровня.

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

Вначале цилиндрический уровень устанавливается параллельно каким-либо двум подъемным винтам и, вращая их в разные стороны, пузырек уровня приводят в нуль-пункт. Затем, теодолит поворачивается на 90° , и третьим подъемным винтом пузырек уровня устанавливают в нуль-пункт. Далее, теодолит поворачивают, возвращая в первоначальное положение и, если требуется, пузырек уровня приводят в нуль-пункт (подправляют его положение) вращением двух подъемных винтов. После этих действий ось вращения теодолита будет предварительно приведена в отвесное положение (плоскость горизонтального круга - в горизонтальное положение). Окончательно ось вращения теодолита может быть приведена в отвесное положение только после выполнения поверки, т.е. после приведения оси цилиндрического уровня в перпендикулярное положение относительно оси вращения теодолита.

После этого теодолит поворачивается на 180° . Если при этом пузырек уровня окажется в нуль-пункте или отклонится от него не более чем на 0,5 деления уровня, то ось уровня перпендикулярна к оси вращения теодолита (условие выполнено). Если пузырек сместится с нуль-пункта больше чем 0,5 деления, то половину дуги отклонения пузырька от нуль-пункта следует устранить с помощью шпильки, действуя исправительными (юстировочными) винтами при цилиндрическом уровне, а затем повторить проверку.