1. Предмет Геодезия и ее задачи
 Скачать 128.1 Kb.
|
|
2.Принцип измерения вертикального угла. Вертикальный угол - это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости. К вертикальным углам относятся угол наклона и зенитное расстояние. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности называется углом наклона и обозначается буквой (ν). Углы наклона бывают положительные и отрицательные. Угол между вертикальным направлением и направлением линии местности называется зенитным расстоянием и обозначается буквой (Z). Зенитные расстояния всегда положительные . Угол наклона и зенитное расстояние одного направления связаны соотношением: Z + ν = 90o, ν = 90o - Z , Z = 90o – ν. Перед измерением вертикальных углов теодолит приводится в рабочее положение. Порядок измерения собственно вертикального угла заключается в выполнении следующих действий: 1) средняя нить сетки нитей наводится на визирную цель; 2) проверяется положение пузырька цилиндрического уровня; 3) если пузырек отклонился, то с помощью подъемного винта, расположенного в направлении данной линии, он приводится в нуль-пункт; 4) с помощью наводящего винта зрительной трубы средняя нить вновь наводится на точку, например на верх визирного цилиндра (на рис. 5.15 представлено изображение в поле зрения трубы теодолита с прямым изображением); 5) берется отсчет по вертикальному кругу. После этого зрительная труба переводится через зенит, и описанные действия повторяются при другом положении вертикаль-ного круга. Таким образом, мы будем иметь два отсчета по вертикальному кругу, которые обозначим соответственно как КЛ и КП. Результаты измерения вертикальных углов записываются в полевой журнал. 3.Инструментальные погрешности. Инструментальная погрешность - это составляющая погрешности, зависящая от погрешности (класса точности) средства измерения. Такие погрешности могут быть выявлены либо теоретически на основании механического, электрического, теплового, оптического расчета конструкции прибора, либо опытным путем на основе контроля его показаний по образцовым мерам, по стандартным образцам, а также компарированием показаний прибора с аналогичными измерениями на других приборах. Инструментальные погрешности, присущие конструкции прибора, могут быть легко выявлены из рассмотрения кинематической, электрической или оптической схемы. Например, взвешивание на весах с коромыслом обязательно содержит погрешность, связанную с неравенством длин коромысла от точек подвеса чашек до средней точки опоры коромысла. В электрических измерениях на переменном токе обязательно будут погрешности от сдвига фаз, который появляется в любой электрической цепи. В оптических приборах наиболее частыми источниками систематической погрешности являются аберрации оптических систем и явления параллакса. Общим источником погрешностей в большинстве приборов является трение и связанные с ним наличие люфтов, мертвого хода, свободного хода, проскальзывания. Способы устранения или учета инструментальных погрешностей достаточно хорошо известны для каждого типа прибора. В метрологии процедуры аттестации или испытаний часто включают в себя исследования инструментальных погрешностей. В ряде случаев инструментальную погрешность можно учесть и устранить за счет методики измерений. Например, неравноплечесть весов можно установить, поменяв местами объект и гири. Аналогичные приемы существуют практически во всех видах измерения. Инструментальные погрешности, часто связанные с несовершенством технологии изготовления измерительного прибора. Особенно это касается серийных приборов, выпускаемых большими партиями. При сборке может иметь место отличие в сигналах с датчиков, отличие в установке шкал. Подвижные части приборов могут собираться с разным натягом, механические детали могут иметь разные значения допусков и посадок даже в пределах установленной нормы. В оптических приборах огромное значение имеет качество сборки или юстировка оптической измерительной системы. Современные оптические приборы могут иметь десятки и сотни сборочных единиц, а допуски при сборке составляют дол и длины волны оптического излучения. № 12,1.Картографическая проекция Гаусса - Крюгера. . Картографическая проекция Гаусса - Крюгера. В проекции Гаусса вся поверхность Земли условно разделена на 60 зон меридианами, проведенными через 6o; форма зоны - сферический двуугольник Счет зон ведется от Гринвичского меридиана на Восток. Представим себе, что земной эллипсоид вписан в эллиптический цилиндр. Ось цилиндра расположена в плоскости экватора и проходит через центр эллипсоида. Цилиндрическая проекция Гаусса Цилиндр касается эллипсоида по осевому меридиану данной зоны. Вся поверхность зоны проектируется на поверхность цилиндра нормалями к эллипсоиду так, что изображение малого участка на цилиндре подобно соответствующему участку на эллипсоиде. Такая проекция называется конформной или равноугольной; в ней углы не искажаются. Поверхность цилиндра разрезается и развертывается на плоскости; при этом осевой меридиан и экватор изображаются в виде двух взаимно перпендикулярных прямых линий. В точку их пересечения помещают начало прямоугольных координат зоны. За ось (OX) принимают изображение осевого меридиана зоны (положительное направление оси (OX) - на север), за ось (OY) принимают изображение экватора (положительное направление оси (OY) - на восток). При координате (Y) впереди пишут номер зоны; для исключения ее отрицательных значений условились, что в начале координат значение координаты (Y) равно 500 км. 2.Устройство теодолита. Теодолиты бывают: высокоточные – Т1; точные – Т2 и Т5; технической точности – Т15 и Т30. Т обозначает теодолит, а цифра – точность измерения углов, выраженную в секундах. Рассмотрим теодолит технической точности 4Т30П. Здесь 4 – модификация теодолита, П – обозначает, что труба теодолита дает прямое изображение. Теодолит 4Т30 конструктивно не отличается от теодолитов 2Т30 (но является более современным). Теодолит 4Т30 – это сложный и дорогой прибор. Он состоит из следующих частей (рис. 27): горизонтального (21) и вертикального (5) стеклянных кругов с градусными делениями (под кожухом), по которым и измеряются углы; зрительной трубы (8), вращающейся вокруг горизонтальной оси, укрепленной на колонках (10) алидады горизонтального круга; подставки (2) с тремя подъемными винтами (1, 17), при помощи которых ось вращения теодолита приводится в отвесное положение. Для этого же используется цилиндрический уровень (14) на алидаде горизонтального круга. Для предварительного наведения зрительной трубы на цель на трубе закреплен визир (17); с другой стороны зрительной трубы находится высокоточный цилиндрический уровень (20), позволяющий использовать теодолит 4Т30 в качестве нивелира. Рядом со зрительной трубой находится отсчетный микроскоп (4), в который передаются изображения отсчетов по вертикальному (В) и горизонтальному (Г) кругам. Для получения этих отсчетов нужно при помощи зеркальца подсветки, находящегося на одной из колонок, запустить свет в оптическую систему теодолита. В комплекте с теодолитом имеются: штатив, ориентир-буссоль (6, 22), окулярные насадки (25). Штатив нужен для установки теодолита над вершиной измеряемого угла. Ориентир-буссоль позволяет на местности измерять магнитные азимуты линий. Окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа, позволяют наблюдать предметы, расположенные под углом более 45о к горизонту, и выполнять измерения на эти предметы. 3.Обозначение точек и вешение линий на местности. № 8. 1.Эллипсоид вращения, эллипсоид Крассовского. Эллипсо́ид Красо́вского — референц-эллипсоид земной поверхности, форма и размеры которого были вычислены советским геодезистом А. А. Изотовым и который в 1940 году назван именем Ф. Н. Красовского[1]. Центр референц-эллипсоида Красовского совпадает с началом референцной системы координат, ось вращения эллипсоида параллельна оси вращения Земли, а плоскость нулевого меридиана определяет положение начала отсчёта долгот[2]. Одно из вторых приближений фигуры Земли (первое приближение — шар). Эллипсоид Красовского характеризуется следующими величинами: – большая полуось a 6378 245 м; – сжатие Земли 1: 298,3. Положение (ориентировка) эллипсоида Красовского в теле Земли определено геодезическими координатами центра круглого зала Пулковской обсерватории: широта B0 = 59°46'18,55", долгота L0 = 30°19'42,09", высота x0 положена равной нулю. Эти исходные геодезические даты, как и эллипсоид Красовского, приняты за основу единой государственной системы координат СК-95 при производстве всех геодезических и картографических работ на территории РФ. До 1946 года в России применялся земной эллипсоид Бесселя, размеры которого оказались ошибочными. Эллипсоид Красовского применяется также в геодезических и картографических работах всех стран бывшего СССР, в странах восточной Европы, Китае, Индии, КНДР, Южной Корее, Монголии и в других странах. 2. Прямая геодезическая задача на плоскости. В геодезии есть две стандартные задачи: прямая геодезичеcкая задача на плоскости и обратная геодезическая задача на плоскости. Прямая геодезическая задача - это вычисление координат (X2), (Y2) второго пункта, если известны координаты (X1), (Y1) первого пункта, дирекционный угол (α) и длина (S) линии, соединяющей эти пункты. Спроектируем точки (1) и (2) на оси координат (рисунок 11). Проекция линии (S) на ось (Х), очевидно будет равна отрезку, называемому приращением координат по оси абсцисс (∆х), а на ось (У) – приращению координат по оси ординат (∆y).. ∆х = х2 – х1….∆y = y2 – y1 В зависимости от величины дирекционного угла приращения координат могут иметь различные знаки. Знаки приращений определяются знаками тригонометрических функций (sin) и (cos) соответствующей четверти. 3.Съемочное обоснование топографических съемок. Комплекс работ, в результате выполнения которого получают карту или план местности, называют топографической съемкой. Принцип съемки заключается в том, что на местности создается сеть опорных точек, взаимное положение которых в принятой системе координат определяют в первую очередь. Затем прибор для съемки устанавливают последовательно на каждую опорную точку и снимают ситуацию и рельеф в промежутках между ними, определяя положение точек местности относительно опорных точек и соединяющих их линий. Точки, на которые устанавливают прибор для съемки, закрепляют на местности; их называют пунктами съемочного обоснования. Их координаты и отметки определяют из геодезических измерений, как правило, до начала съемки. По Инструкции средняя ошибка планового положения пунктов съемочного обоснования допускается 0.1 мм в масштабе плана. Этот допуск определяется точностью графических построений. № 11..1.Система высот. Для определения положения точки в трехмерном пространстве нужно задать ее третью координату, которой в геодезии является высота.Высотой точки называется расстояние по отвесному направлению от этой точки до уровенной поверхности. Числовое значение высоты точки называется ее отметкой. Высоты бывают абсолютные, условные и относительные (рисунок 4 – «Абсолютные, условные и относительные высоты»). Абсолютные высоты, например НА и НВ, отсчитывают от исходной уровенной поверхности – среднего уровня океана или моря. В нашей стране счет высот ведется от уровенной поверхности, соответствующей среднему уровню Балтийского моря (от нуля Кронштадтского футштока); эта система высот называется Балтийской. Условной высотой, например НВ усл, называется отвесное расстояние от точки земной поверхности до условной уровенной поверхности – любой точки, принятой за исходную (нулевую). Относительной высотой, или превышением (h) точки, называется высота ее над другой точкой земной поверхности (например, точки (В) над точкой (А)).hAB = HB - HA 2.Принцип измерения вертикального угла. Вертикальный угол - это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости. К вертикальным углам относятся угол наклона и зенитное расстояние. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности называется углом наклона и обозначается буквой (ν). Углы наклона бывают положительные и отрицательные. Угол между вертикальным направлением и направлением линии местности называется зенитным расстоянием и обозначается буквой (Z). Зенитные расстояния всегда положительные . Угол наклона и зенитное расстояние одного направления связаны соотношением: Z + ν = 90o, ν = 90o - Z , Z = 90o – ν. Перед измерением вертикальных углов теодолит приводится в рабочее положение. Порядок измерения собственно вертикального угла заключается в выполнении следующих действий: 1) средняя нить сетки нитей наводится на визирную цель; 2) проверяется положение пузырька цилиндрического уровня; 3) если пузырек отклонился, то с помощью подъемного винта, расположенного в направлении данной линии, он приводится в нуль-пункт; 4) с помощью наводящего винта зрительной трубы средняя нить вновь наводится на точку, например на верх визирного цилиндра (на рис. 5.15 представлено изображение в поле зрения трубы теодолита с прямым изображением); 5) берется отсчет по вертикальному кругу. После этого зрительная труба переводится через зенит, и описанные действия повторяются при другом положении вертикаль-ного круга. Таким образом, мы будем иметь два отсчета по вертикальному кругу, которые обозначим соответственно как КЛ и КП. Результаты измерения вертикальных углов записываются в полевой журнал. 3.Инструментальные погрешности. Инструментальная погрешность - это составляющая погрешности, зависящая от погрешности (класса точности) средства измерения. Такие погрешности могут быть выявлены либо теоретически на основании механического, электрического, теплового, оптического расчета конструкции прибора, либо опытным путем на основе контроля его показаний по образцовым мерам, по стандартным образцам, а также компарированием показаний прибора с аналогичными измерениями на других приборах. Инструментальные погрешности, присущие конструкции прибора, могут быть легко выявлены из рассмотрения кинематической, электрической или оптической схемы. Например, взвешивание на весах с коромыслом обязательно содержит погрешность, связанную с неравенством длин коромысла от точек подвеса чашек до средней точки опоры коромысла. В электрических измерениях на переменном токе обязательно будут погрешности от сдвига фаз, который появляется в любой электрической цепи. В оптических приборах наиболее частыми источниками систематической погрешности являются аберрации оптических систем и явления параллакса. Общим источником погрешностей в большинстве приборов является трение и связанные с ним наличие люфтов, мертвого хода, свободного хода, проскальзывания. Способы устранения или учета инструментальных погрешностей достаточно хорошо известны для каждого типа прибора. В метрологии процедуры аттестации или испытаний часто включают в себя исследования инструментальных погрешностей. В ряде случаев инструментальную погрешность можно учесть и устранить за счет методики измерений. Например, неравноплечесть весов можно установить, поменяв местами объект и гири. Аналогичные приемы существуют практически во всех видах измерения. Инструментальные погрешности, часто связанные с несовершенством технологии изготовления измерительного прибора. Особенно это касается серийных приборов, выпускаемых большими партиями. При сборке может иметь место отличие в сигналах с датчиков, отличие в установке шкал. Подвижные части приборов могут собираться с разным натягом, механические детали могут иметь разные значения допусков и посадок даже в пределах установленной нормы. В оптических приборах огромное значение имеет качество сборки или юстировка оптической измерительной системы. Современные оптические приборы могут иметь десятки и сотни сборочных единиц, а допуски при сборке составляют дол и длины волны оптического излучения. № 13, Принцип изображения земной поверхности на плоскости. Чтобы изобразить объемный предмет на плоском чертеже, применяют метод проекций. В прикладной геодезии нашла широкое применение горизонтальная ортогональная проекция (рисунок 6 «Ортогональная проекция»). При проектровании отдельных точек и целых участков земной поверхности на поверхность относимости применяется горизонтальная проекция, в которой проектирование выполняют отвесными линиями. Пусть точки (A,B,C) находятся на поверхности Земли (рисунок 5.3). Спроектируем их на поверхность относимости и получим их горизонтальные проекции - точки (a, b, c). Линия (ab) называется горизонтальной проекцией или горизонтальным проложением линии местности (AB) и обозначается буквой (S). Угол между линией (AB) и ее горизонтальной проекцией (AB') называется углом наклона линии и обозначается буквой (ν). Расстояния (Aa), (Bb), (Cc) от точек местности до их горизонтальных проекций называются высотами или альтитудами точек и обозначаются буквой (H) – (HA, HB, HC). 2.Поверки теодолита. Теодолит как прибор для измерения углов должен удовлетворять некоторым геометрическим условиям, вытекающим из общего принципа измерения горизонтального угла. Рассмотрим эти условия: Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады. Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально). Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады. Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости. Для всех этих условий, кроме второго, обязательно выполняются поверки для того, чтобы выяснить удовлетворяет ли конкретный теодолит перечисленным условиям. Если при выполнении поверок обнаруживается, что какое-либо условие не выполняется, производят исправление (юстировка) теодолита. Установка оси вращения алидады в вертикальное положение выполняется в следующем порядке: Поверка перпендикулярности визирной оси трубы к оси вращения трубы коллимационной ошибкой Поверка перпендикулярности оси вращения трубы к оси вращения алидады Поверка сетки нитей: Наводят трубу на хорошо видимую точку и наводящим винтом смещают ее по высоте. |