Лекции по геодезии I,II

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
1м
0,05
(10 см)
(50 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,псевдоконические,
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 при 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
2t = (точность микроскопа 1‘ )
Два способа измерения горизонт. углов
Горизонт.углы всегда положительны
Принцип измерения
вертикальных углов.
• Вертик.углы положительные и
отрицательные
• КП+КЛ
• 2t
• MO (место нуля)ю
Главные оси
теодолита.Поверки.Юстировка .
Тахеометрическая съемка.
• Тахеометр
Leica FlexLine 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.