1. Предмет геодезии, значение геодезии для землеустройства и ведения кадастров, связь с другими дисциплинами Геодезия наука, объектом изучения которой являются поверхность и внешнее гравитационное поле Земли. Термин геодезия
 Скачать 2.94 Mb.
|
|
1 блок. Геодезия, картография, фотограмметрия, земельно-кадастровые геодезические работы 1. Предмет геодезии, значение геодезии для землеустройства и ведения кадастров, связь с другими дисциплинами Геодезия – наука, объектом изучения которой являются поверхность и внешнее гравитационное поле Земли. Термин «геодезия» образован из греческих слов «ge» (гео)- земля и «daiomai (dasomai)»- разделяю и означает «землеразделение». Геодезия возникла в глубокой древности из потребностей землепользования и землевладения.Современная Геодезия – обширная отрасль естествознания, содержащая несколько направлений исследования, включающих разработку и совершенствование методов и технических средств измерений на земной поверхности и в ближайшем космическом пространстве, изображения земной поверхности и отдельных её участков на планах и картах, определения фигуры, размеров Земли и её внешнего гравитационного поля. Карты, планы, цифровые модели местности и др. материалы, полученные в результате геодезических работ, необходимы для решения задач связанных с перераспределением и отводом земельных участков во владение и пользование гражданам страны, государственным, кооперативным и др. предприятиям, организациям, а также для проектирования новых объектов хозяйственной деятельности. Проектные работы, перенесение проектов в натуру производятся геодезическими методами. Большое значение имеют геодезические работы, предназначенные для обеспечения заинтересованных предприятий, учреждений, организаций, частных лиц сведениями об объектах недвижимости в целях их рационального использования и охраны, регулирования земельных отношений, землеустройства, кадастра недвижимости, установления обоснованной платы за пользование земельным участком и оценки хозяйственной деятельности. Результаты, получаемые средствами космической геодезии, используют во всех остальных разделах, а создаваемая высшей геодезией сеть опорных пунктов служит основой для топографии и инженерной геодезии. В свою очередь высшая геодезия рассматривает вопросы совместного использования результатов, полученных методами космической и физической геодезии, для наиболее точного определения поверхности и гравитационного поля Земли. Морская геодезия использует методы и результаты высшей и космической геодезии. Вопросы теории измерений, в том числе и геодезических, рассматривает наука метрология. Являясь одной из отраслей естествознания, Геодезия взаимодействует с другими науками о Земле. 2. Форма и размеры Земли. Горизонтальное проложение линии. В 3 веке до н. э. Эратосфен определил размеры земли 6400 км в диаметре. С 1940 использовался Эллипсоид Красовского (математическая модель вращения Земли), размерами 6 378 245 м - полярный радиус (по вертикальной оси) и 6 356 863 м – экваториальный радиус (по горизонтальной). В настоящее время существует 2 основных модели – США и России. Физической моделью Земли называют геоид. Чтобы смоделировать геоид использовали уровенную поверхность (перпендикулярную в каждой своей точке, к направлению силы тяжести) мирового океана в спокойном состоянии, мысленно продолженную под сушей. В России принята Балтийская система отсчёта высот (по уровенной поверхности Балтийского моря), по Кронштадтскому футштоку. Поверхность Земли может быть спроецирована на сферическую или горизонтальную поверхность. Горизонтальное проложение линии это проекция линии местности на горизонтальную плоскость. Горизонтальные проложения линий используются на топографических картах и планах. 3. Государственные геодезические сети и методы их построения. Государственная геодезическая сеть представляет собой совокупность пунктов на земной поверхности, для которых известны их координаты в избранной системе координат и высоты в принятой системе высот. Государственную геодезическую сеть в классическом представлении подразделяют на плановую и высотную. Пункты ГГС располагаются на поверхности Земли в соответствии с заранее разработанной программой, закрепляются и обозначаются специальными знаками. В зависимости от формы фигур, образуемых на местности и непосредственно измеряемых их элементов, различают следующие основные методы построения геодезических сетей. 1. Триангуляция – построение на местности примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряются горизонтальные углы и одна длина стороны одного треугольника (базис). Решая последовательно треугольники от исходного пункта и базиса по теореме синусов, определяют координаты всех вершин сети треугольников. 2. Трилатерация – построение на местности примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряются длины всех сторон. 3. Полигонометрия – построение на местности системы ломаных разомкнутых и замкнутых ходов, в которых измерены длины d линий и горизонтальные углов поворота β между смежными сторонами. 4. Нивелирование - основанное на использовании двух принципов – геометрического и физического. Геометрическое нивелирование осуществляется путем. 4. Прямая и обратная геодезические задачи. Геодезическая задача заключается в определении взаимного положения заданных точек на поверхности земли. В том или ином виде она возникает при обработке триангуляции и полигонометрии, то есть в процессе создания сети опорных пунктов геодезии. Геодезическая задача бывает прямой и обратной. Прямая геодезическая задача решается методом вычисления широты и долготы конкретной точки, которая лежит на условном земном эллипсоиде. При этом необходимо знать координаты другой точки, а также длину и дирекционный угол направления, соединяющего обе эти позиции. Обратная геодезическая задача заключается в определении длины и дирекционного угла направления между точками на земном эллипсоиде с исходными геодезическими координатами. Прямая геодезическая задача. Решение задач данного типа проводится с помощью формул нахождения приращений и определения координат. Возможность и точность расчета координат точек зависит от корректности исходных данных, а также применяемой методики. Решение прямой геодезической задачи может осуществляться косвенными или прямыми методами. Что касается первых, они являются весьма чувствительными к исходным данным и не работают при наличии значительных расстояний и изменений азимута, в частности, в северных широтах. Прямые же методы позволяют получить достаточно точные координаты по соотношениям сфероидической геодезии. Решение прямой геодезической задачи выполняется по формулам:   Обратная геодезическая задача. В данном случае искомые величины рассчитываются с помощью вычисления румба и расстояния между заданными точками. При этом угол дирекции находится по четверти системы координат, в которой размещены искомые позиции. Решение обратной геодезической задачи проводится с учетом знаков приращений. В свою очередь последние свойственны той или иной четверти. Правильность решения определяется сходимостью результатов вычислений, которые проводятся несколько раз в зависимости от свойств горизонтального проложения между расчетными точками. Решение обратной геодезической задачи выполняется в следующем порядке: 1) вычисляют приращения координат    5. Рельеф, формы рельефа. Способы изображения рельефа на планах и картах. Рельеф — это совокупность неровностей земной поверхности, характеризующих ту или иную часть ландшафта. Рельеф имеет различные очертания, размеры и происхождение. Основные формы рельефа. Несмотря на большое разнообразие неровностей земной поверхности, можно выделить основные формы рельефа: гора, котловина, хребет, лощина, седловина. Гора (или холм) – это возвышенность конусообразной формы. Она имеет характерную точку – вершину, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию подошвы. Линия подошвы – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью . На скатах горы иногда бывают горизонтальные площадки, называемые уступами. Котловина – это углубление конусообразной формы. Котловина имеет характерную точку – дно, боковые скаты (или склоны) и характерную линию – линию бровки. Линия бровки – это линия слияния боковых скатов с окружающей местностью. Хребет – это вытянутая и постепенно понижающаяся в одном направлении возвышенность. Он имеет характерные линии: одну линию водораздела, образуемую боковыми скатами при их слиянии вверху, и две линии подошвы. Лощина – это вытянутое и открытое с одного конца постепенно понижающееся углубление. Лощина имеет характерные линии: одну линию водослива (или линию тальвега), образуемую боковыми скатами при их слиянии внизу, и две линии бровки. Седловина – это небольшое понижение между двумя соседними горами; как правило, седловина является началом двух лощин, понижающихся в противоположных направлениях. Седловина имеет одну характерную точку – точку седловины, располагающуюся в самом низком месте седловины. За время существования геодезии было разработано несколько способов изображения рельефа на топографических картах. Перечислим некоторые из них. 1 Способ отмывки. Этот способ применяется на мелкомасштабных картах. Поверхность Земли показывается коричневым цветом: чем больше высота, тем гуще цвет. Глубины моря показывают голубым или зеленым цветом: чем больше глубина, тем гуще цвет. 2 Способ штриховки, которая наносится параллельно скату по принципу: чем круче склон, тем толще штрих. 3 Способ высот. При этом способе на карте подписывают высоты отдельных точек местности. 4 Способ горизонталей. В настоящее время на топографических картах применяют способ горизонталей в сочетании со способом высот, причем на одном квадратном дециметре карты подписывают, как правило, не менее пяти высот точек. 6. Геодезические приборы и их характеристики Объектами геодезических измерений являются: углы - горизонтальные и вертикальные, и расстояния - наклонные, горизонтальные и вертикальные. Для осуществления измерений в геодезии используется множество приборов. К средствам измерений расстояний относится целый ряд специализированной техники: дальномеры, электронные тахеометры, мерные колёса, высотомерные вешки и прочие (однако часть их это инструменты, а не приборы). Для точного определения расстояния от наблюдателя до исследуемого объекта применяются специализированные устройства – дальномеры. Различают три основных вида активных дальномеров – звуковой, световой и лазерный. В геодезии активное применение получили именно лазерные дальномеры. Лазерные, или как их ещё называют – электронные дальномеры предназначены для измерения расстояний с использованием электромагнитных волн оптического спектра. Они бывают двух видов – временные и фазовые. Теодолит – это прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов, снабженный также оптическим нитяным дальномером. Отечественные теодолиты принято классифицировать по точности, назначению, конструктивным и др. признакам. По точности теодолиты подразделяют в соответствии со средней квадратической погрешностью измерения углов одним приемом. Шифр теодолита содержит заглавную букву Т и цифры соответствующие величине средней квадратической погрешности. Теодолиты по точности делятся на: высокоточные - Т1 и Т05;2. точные - Т2 и Т5; технические - Т15, Т30, Т60. Кроме указанных типов теодолитов выпускают их модификации: Т15М, Т30М - в маркшейдерском исполнении; Т5К, Т15К, Т30К- с компенсатором углов наклона; Т1А, Т2А, Т5А- с автоколлимационным окуляром; 2Т5КП, 2Т3ОП- с прямым изображением (цифра перед буквой Т означает номер модели). Нивелир — геодезический прибор для измерений превышений. В настоящее время нивелиры разделяются по принципу действия. Различают оптико-механические (отсчет берется на глаз), электронные (отсчеты берутся самим прибором и регистрируются), лазерные (в которых используется принцип вращения лазерного луча) и гидростатические нивелиры (в которых используется свойство сообщающихся сосудов). В России по точности нивелиры разделяются на высокоточные (обеспечивающие ошибку превышения на 1 км двойного хода < 2мм), точные (обеспечивающие ошибку превышения на 1 км двойного хода < 5мм) и технические (все остальные). Электронным тахеометром называется прибор, объединяющий в себе возможности светодальномера, электронного теодолита и имеющий микропроцессор. Дальномер прибора измеряет расстояние до отражателя. Датчики горизонтального и вертикального кругов электронного теодолита фиксируют отсчеты по кругам. Значения измеренных расстояний и углов передаются на индикацию и регистрацию. Микропроцессор обеспечивает возможность решения целого ряда стандартных геодезических задач, для чего прибор снабжен набором необходимых прикладных программ. Электронные тахеометры очень различаются по своим конструктивным особенностям и техническим характеристикам. Наиболее распространены тахеометры марки: Topсon, Sokkia, Trimble, Pentax, leiсa, Nikon. Современные модели электронных тахеометров можно разделить на несколько типов по применению: технические, строительные, инженерные. В настоящее время для проведения различных геодезических работ используются современные цифровые и электронные приборы. Широкое применения для целей архитектуры и реставрации получили спутниковых приемники и системы лазерного сканирования. Современное программное обеспечение позволяет автоматизировать процесс выполнения работ в целом, до получения конечного результата и повысить точность работ. 7. Масштабы. Виды масштабов Масштаб - это мера уменьшения горизонтальных проекций элементов земной поверхности при перенесении их на план или карту. В нашей стране приняты следующие масштабы топографических карт: 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000, 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000. Этот ряд масштабов называется стандартным. Масштабный ряд топографических планов: 1: 5 000, 1: 2 000, 1: 1 000, 1:500, 1: 200. На геодезических чертежах могут указывать разные виды масштабов: именной, численный, линейный и поперечный. Именной масштаб выражается словами, например, в одном сантиметре десять метров. Численный масштаб выражается в виде простой дроби с числителем, равным единице. Знаменатель показывает меру уменьшения длины линии на местности при перенесении на план. Л  инейным масштабом называется графическое изображение численного масштаба. Основа масштаба (наибольшее деление) может быть 1 и 2 см. Линейный масштаб содержит N- делений, равных основе, и отсчетную шкалу - основу, которая разбита на 10,20 частей (рис.1).Рис.1 Линейный масштаб Поперечный масштаб - это график, основанный на пропорциональности деления отрезков (рис. 2). Он состоит из n основ и отсчетной шкалы. Основа масштаба обычно равняется 2 см. Отсчетная шкала, равная основе, делится на 10 частей по горизонтали и вертикали, потом каждое деление делится по вертикали (пропорциональным делением) еще на 10 частей, таким образом, наименьшее деление отсчетной шкалы равняется 0,01 основы масштаба. Для поперечного масштаба основой 2 см точность составляет 0,2 мм.  Рис.2 Поперечный масштаб 8. Теодолитная съемка. Теодолитная съемка – это совокупность полевых измерений выполняемых теодолитом и другими инструментами для получения контурного плана местности. Теодолитная съемка как горизонтальная съемка, используемая в основном в равнинной местности нашла самое широкое применение при составлении и корректировке планов землепользования и их отдельных участков. Теодолитная съемка осуществляется в два этапа: 1) создается рабочее геодезическое обоснование, состоящее из замкнутых теодолитных ходов по границам землепользований – полигонов. Для съемки отдельных участков рабочим обоснованием может быть разомкнутый теодолитный ход. Прокладка ходов заключается в точном измерении длин сторон и углов между ними. Наиболее точно определяют взаимное положение небольшого числа точек называемых опорными; 2) опираясь на подготовленное рабочее обоснование, менее точными приемами снимают внутреннюю ситуацию. Для этого требуется проходка диагональных ходов, расположенных внутри полигона между двумя любыми несмежными его вершинами. Последовательность проведения теодолитной съемки следующая: 1) выбор и закрепление опорных точек производится с учетом особенностей участка. Расстояние между точками должны быть не меньше 100м и не больше 300-400 м. Длина теодолитного хода зависит от масштаба съемки и точности измерения углов; 2) закрепление на местности точек съемочного обоснования и при необходимости восстановление межевых знаков; 3) подготовка линий к измерению – вешение линий, прорубка просек и так далее; 4) измерение линий и углов теодолитных ходов; 5) съемка ситуации. 9. Методы нивелирования. Способы геометрического нивелирования. Способы нивелирования поверхности. В геодезии выделяют такие методы нивелирования: Геометрическое, наиболее точное (отмечено ситуацией, когда превышение между точками получается в форме разности отсчетов по рейке при условии горизонтального положения визирной оси); Тригонометрическое (при таком методе превышение между точками будет определяться по расстояниям между точками и измеренным вертикальным углам, имеется в виду нивелирование посредством наклонного визирного луча). Барометрическое (основывается на зависимости высоты точек на местности и атмосферного давления); Гидростатическое (основано на таком свойстве жидкости в сообщающихся сосудах, как пребывание на одном уровне). Геометрическое нивелирование выполняется с задействованием нивелира и нивелирных реек. Нивелир является прибором, в котором в горизонтальное положение приводится визирный луч. Отсчеты берутся по шкалам вертикально устанавливаемых реек нивелира. Возрастание оцифровки шкал на рейках осуществляется вверх от пятки рейки. Если нулевая отметка шкалы находится на пятке рейки, отсчет по рейке равнозначен расстоянию между пяткой и лучом визирования. Геометрическое нивелирование выполняется следующими двумя способами: Нивелирование из середины (считается главным способом). С целью измерения превышения одной точки над другой нивелир устанавливается в средней части между ними, при этом в горизонтальное положение приводится его визирная ось. На этих точках устанавливаются рейки нивелира. Отсчет первой точки берется по задней рейке, а второй – по передней. Нивелирование вперед предусматривает установку нивелира над первой точкой и последующее измерение (стандартно - посредством рейки) высоты прибора. Во второй точке, чью высоту потребуется установить, устанавливаются рейка. После приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение, берется отсчет второй точки по черной стороне рейки. Существуют два способа нивелирования поверхности: нивелирование по квадратаминивелирование по магистралям. При нивелировании по квадратам, на открытой местности с помощью теодолита и стальной ленты разбивают сетку квадратов со сторонами 10, 20, 30, 40 и 50 м, в зависимости от сложности рельефа. Вершины квадратов закрепляют кольями. Одновременно с разбивкой сетки квадратов ведут съемку ситуации. Порядок нивелирования вершин квадратов зависит от размеров строительной площадки. При небольших размерах нивелирование может быть выполнено с одной постановки нивелира. В этом случае нивелир устанавливается в середине площадки, приводится в рабочее положение, и с этой станции берутся отсчеты по рейке, последовательно устанавливаемой на вершинах квадратов. При этом отсчеты берутся только по черной стороне рейки и записываются в нивелирный журнал Отметку от репера на одну из вершин квадратов, например, от Рп. 3 на вершину квадрата 1а передают нивелированием из середины с отсчетами по двум сторонам рейки. По отметке этой точки и отсчету по рейке на ней вычисляется горизонт прибора, а далее способом горизонта прибора вычисляются отметки всех вершин квадратов.При значительных размерах участка прокладывается замкнутый нивелирный ход. В этом случае некоторые вершины квадратов будут связующими точками .По результатам нивелирования вычисляют отметки связующих точек в замкнутом полигоне, горизонт прибора на станциях и отметки всех вершин квадратов. |