Система географических координат.

Предмeт и задачи геодезии.

Геодезия -- (греч) землеразделение.

Геодезия -- наука, изучающая форму и размеры Земли, а также отдельных

участков её поверхности. В геодезии разрабатывают различные методы и

средства измерений для решения различных научных и практических задач,

связанных с определением формы и размеров Земли, изображения всей или

отдельных частей её на планах и картах, выпол нения работ, необходимых

для решения различных поизводственно-технических и оборонных задач. В

геодезии применяют приемущественно линейные и угловые измерения.

В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд научных и

научно-технических дисциплин: высшую геодезию, топографию, фотогеометрию,

картографию и инженерную (прикладную) геодезию.

Высшая геодезия -- наука изучающая методы определения фигуры, размера

и внешнего гравитационного поля Земли, деформацию земной коры и

определение координат точек в единой системе координат.

Топография -- научная дисциплина, занимающаяся съёмкой земной

поверхности и разработкой способов изображения этой поверхности на

плоскости. Топографическими съёмками называются практические работы по

созданию оригинала топографического плана. Различают тахеометрическую,

мензульную, аэрофототопографическую и фототеодолитную съёмки.

Картография владеет методами составления и издания карт.

Аэрофотосъёмка изучает использование летательных аппаратов и различной

съёмочной техники для съёмок земли с самолета и из космоса.

Маркшейдерское дело (маркшейдерия) -- геодезические работы в горных

выработках и на земной поверхности с целью изображения на планах и

разрезах геологических образований, шахт, токелей и др. подземных

коммуникаций.

Морская геодезия развивает методы геод. работ по картографированию

морского дна и изучению природных ресурсов континентального шельфа.

Инж. геодезия рассматривает геодез работы, выполняемые при изысканиях

проектировании в строительстве и эксплуатации инж. сооружений.

Геодезия развиваеться в тесном контакте с достижениями в математике,

вычисл. технике, физике.

Практические задачи:

1. Определение положения отдельных точек земной поверхности.

2. Составление карт и планов местности.

3. Выполнение измерений на земной поверхности и под землёй, необходимых

для проектирования и стоительства инженерных сооружений.

Форма и размеры Земли.

Первоначальное представление о фигуре З. – шар (Пифагор). З., вращаясь вокруг оси, имеет сжатие, форму, близкую к эллипсоиду.

Ур-ная пов-сть – выпуклая линия, в каждой точке к-рой направление силы тяж. перпенд-но к этой ур-ной пов-сти (напр-е силы тяж. – отвесная линия).

Пов-сть Геоида – ур-ная пов-сть, совпадающая с пов-стью морей и океанов в спокойном их состоянии и мысленно продолженная под материками.

Земной эллипсоид – элл., харак-щий форму и размеры З. вообще.

Референц-элл. – земной элл., к-рый принят для обработки геод. изм. и уст-я системы геод. координат (реф.-элл. Красовского) (а=6 378 245 м, α=(а-b)/а=1/298,3, b= 6 356 863 м, где а и b - большая и малая полуоси элл., α – полярное сжатие.

За фигуру Земли принимают геоид.Геоид –фигура ограниченная уровневой поверхностью совпадающей с поверхностью Мирового океана в состоянии полного покоя и мысленно продолженной под материками. Поверхность геоида отличается от физической поверхности Земли. Поверхность геоида в каждой ее точке перпендикулярна направлению отвесной линии.

Геоид сложная фигура, поэтому перешли от него к поверхности эллипсоида вращения. R-земли - ~6371 км, 1 градус на экваторе = 111 км, 1’=1 морской миле 18 км.

Ориентирование линий.

Сориентировать направление-значит определить угол, который составляет это направление с другим направлением принятым за исходным. В зависимости от выбора исходного направления возможны несколько методов ориентирования.

Азимут-угол между северным направлением меридиана и направлением данное линии(0-360). Румб-острый угол между ближайшим направлением меридиана и направлением данной линии. Румбы обозначаются буквой r с индексами, указывающими четверть , в которой находится румб 1 ч – св, 2- юв 3- юз 4- сз. Румбы измеряют в градусах от 0-90.

В прямоугольной систкме координат ориентирование линий производят относительно оси абсцисс.Дирекционный-угол между положительным (сев)направлением оси абсцисс до линии, направление которой определяется (0-360). Дирекционный угол на местности не измеряют, его значение можно вычислить если есть истинный азимут зависимость --- дир угол= ист азимут – сближение меридианов сущ прямой и обратный дир угол обр. дир угол = дир угол + 180 град.Румбы дирекционных углов обознач и вычисл так же, как и румбы ист азимутов, только отсчитывают от северного и южного направлений оси абсцисс. Направление магнитной оси свободно подвешеной магнитной стрелки наз. Магнитным меридианом. Угол между северным направлением маг меридиана и направлением данной линии наз магнитнам азимутом. Маг. Азимут считают по направ часовой стрелки, Зависимость между магнитными азимутами и маг румбами такая же как, между ист румбами. Т к маг. Полюс не совпадает с геогр, направ магнитного меридиана в данной точке не совпадает с направлением исттинного меридиана . Горизонтальный угол между этими анправлениями наз склонением магнитной стрелки. Различ восточное и западное склонение вост скло + западное склон - зависимость АИСТ= АЗИМ МАГ+СКЛОНЕНИЕ. ДИР УГОЛ= АЗИМ МАГ + ( СКЛОНЕНИЕ – СБЛИЖЕНИЕ) маг стрелка имеет разное склонение на тер РФ 0…+_ 15 град. Склонение маг стрелки не остается постоянной и в данной точке Земли различают вековые годовые суточные изменения склонения. Следовательно маг стрелка указывает положение маг меридиана приближенно и ориентировать линии местности по маг азимутам можно тогда, когда не требуется высокой точности.

Виды масштабов.

Масштаб – это отношение длины S линии на чертеже, плане, карте к длине S горизонтального положения, соответствующей линии в натуре.По масштабам карты телятся на мелко-,средне- и крупно масштабные.Мелко-мельче 1:1000000, средне-от 1:1000000 до 1:200000;крупно-от1:100000 до 1:10000.

Масштаб планов-от 1:5000 до 1:500.Также иногда составляют и до 1:50. Карты и планы классифицируются по содержанию на общегеографичекие- отображаются совокупность всех эл. Местности

6. Топографические карты и планы.

Топогр. карта – уменьшенное обобщенное и построенное по опр-ным матем. з-нам изображение значительных участков пов-сти земли на пл-сти.

Топогр. план – уменьшенное и подобное изображение на бумаге горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности без учета сферичности Земли.

8. Масштабы, точность масштаба, условные топографические знаки.

Масштаб – степень уменьшения изображения на плане контуров местности.

М карт: 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000.

М планов: 1:5000, 1:2000, 1: 1000, 1: 500.

Численный М – отношение длины линии на плане к длине горизонт. проложения этой линии на местн. Горизонт. проложение – длина ортогональной проекции линии на горизонт. пл-сть.

Линейный М – графич. изображение численного М.

Поперечный М – график, основанный на пропорциональном делении.

Точность М – горизонт. расстояние на местности, соотв-щее на карте 0,1 мм (разрешающая способность глаза чел.).

Усл. топогр. знаки – изображение местные предметы на топогр. планах и картах.

Усл. знаки:

-масштабные (контурные) (пашни, луга, леса, моря, озеры). Изобр-ют предметы подобными оригиналу, по ним можно опр-ть размеры и форму;

-внемасштабные (ширина дорог, малых рек, мосты колодцы). Опр-ют местоположение предметов, по ним нельзя опр-ть их размеры.

Усл. знаки дополняются значками и цифровыми данными, дающими хар-тики предметов.

Номенклатура – система разграфки и обозначения листов топогр. карт.

Пов-сть элл. делят меридианами на равные 6-градусные интервалы (колонны). Счет интервалов идет от меридиана 180°. После Гринвича - 1 зона – 31 колонна.

Пов-сть элл. делят параллелями на 4-градусные интервалы – ряды. Отсчитывают от экватора к северу и югу и обозн. заглавными буквами латинского алфавита.

8.Задачи, решаемые на картах и планах.

Решением задач на картах и планах является определение:

географических координат точек (линейка),

дирекционного угла, истинного и магнитного азимутов линий (транспортир),

отметок точек (Hc=H1+∆H, ∆H=e/d(H2-H1))

крутизны ската, построение профиля, линий с заданным уклоном, проведение границ водосборной площади и т.д. J

Угловые измерения.

Технические теодолиты – служат для измерения горизонтальных и вертикальных углов в теодолитных и тахеометрических ходах, также для измерения расстояний нитяным дальномером. Они находят широкое применение при изыскании и проектировании инженерных сооружений.

Линейные измерения.

Метод линейных засечек применяют, если условия местности позволяют легко и быстро производить линейные измерения до характерных ситуационных точек местности. Измерения производят лентами или рулетками от базисов, расположенных на сторонах съемочного обоснования. Положение каждой снимаемой точки местности определяют измерением двух горизонтальных расстояний s1 и s2 с разных концов базиса.

Метод обхода реализуют проложение теодолитного хода по контуру снимаемого объекта с привязкой этого хода к съемочному обоснованию. Углы b1,b…, bn снимают при одном положении круга теодолита, а измерения длин сторон осуществляют землемерной лентой или рулеткой, нитяным дальномером или светодальномером электронного тахеометра.

Метод обхода используют, как правило, в закрытой местности для обозначения недоступных объектов значительной площади.

Суть метода створов состоит в том, что на прямо между двумя известными точками, размещенными на сторонах съемочного обоснования, с помощью одного из мерных приборов определяют положение характерных ситуационных точек местности.

Метод створов находит применение, главным образом, при изыскании аэродромов, для установления ситуационных особенностей местности в ходе топографических съемок методом геометрического нивелирования по квадратам. При производстве изысканий других инженерных объектов метод створов применяют крайне редко.

Нивелирование.

Нивелирование – определение превышения м/у точками земной поверхности. В зависимости от применяемых приборов и методов различают нивелирование тригонометрическое, гидростатическое, барометрическое.

Геометрическое нивелирование– вид геод. измерений, позволяющий определить превышение м/у точками или их высоты относительно принятой отсчетной поверхности. Основной принцип Г.Н. заключается в том, что визирный луч прибора должен быть горизонтален. Измерение состоит в отсчитывании по рейкам высоты визирного луча над точками, в которых отвесно установлены рейки.

Н.Г – из середины, и вперед. Из середины предпочтительнее.

Нивелирный ход – система точек, через которые последовательно проводится нивелирование. В качестве исходных данных в н.х. принимают пункты высшего класса. Н.х. измеряют в прямом и обратном направлениях. Длина н.х. регламентируется “Инструкцией по нивелированию”.

Виды нивелирования.

Н.Г – из середины, и вперед. Из середины предпочтительнее.

Тригонометрическое нивелирование – чтобы получить превышение методом триг. нивелирования, требуется определить значение угла наклона линии визирования к горизонту и расстояние м/у нивелируемыми точками. Угол измеряют с помощью вертикального круга теодолита.

А расстояние измеряется непосредственно.

Виды ошибок при измерениях.

Отклонение результата измерений L от истинного значения Х измеряемой величины: ∆=L-X называются погрешностями. Погрешности могут быть грубыми, систематическими и случайными.

Грубые возникают в результате промахов при измерениях и вычислениях. Грубые погр. Недопустимы и должны полностью исключаться путем проведения повторных измерений.

Систематические возникают в процессе измерений за счет инструментальных погрешностей мерных приборов.

Случайные неизбежно сопутствуют всем измерениям, исключить их нельзя, но можно ослабить за счет дополнительных измерений.

Веса результатов измерений.

Неравноточные изм. – изм., выполненные в различных условиях, приборами различной точности, различным числом приемов и т.д.

Надежность результата, выраженная числом, называется его весом. Чем надежнее результат, тем больше его вес. Вес связан с точностью результата измерения, к-рая хар-ется средней кв-ской погр-стью. Поэтому вес результата изм-я принимают обратно пропорциональным квадрату средней кв-ской погр-сти.

По опр-ю веса p его общее математическое выражение можно записать: p_i = c/m²_i, где с – некоторая постоянная в-на – коэфф. пропорциональности, m – ср.кв.ош. изм.

Обычно вес какого-либо результата принимают за единицу и отн-но его вычисляют веса остальных неизвестных.

Обозначим вес арифм. средней через Р, тогда Р=с/(m²/n), вес же одного изм-я будет p=c/m², тогда P/p = с/(m²/n): c/m² = n. Если теперь полагать р=1, то Р=n.

Т.о., в этом случае вес арифм. средины равен числу результатов равноточных измерений, из к-рых она получена.