|
|
ответы на вопросы к экзамену по дисциплине «Инженерная геодезия». 1. Предмет и задачи геодезии
1. Предмет 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.
2. 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.
3. Система географических координат.
Величины определяющие положение точки в пространстве, на плоскости, на др. поверхности относительно начальных или исходных линий поверхности наз. Координатами. В инж. Геодезии применяют следующие системы координат: географические , геодезические, прямоугольные полярные и зональная система прямоугольных координат Гаусса
Географическая: уравенная поверхность принимается за поверхность сферы. Положение каждой точки на сферической поверхности земли определяется широтой и долготой . геогр. Широтой точки наз угол (0-90) между отвесной линией проходящей через точку и линией экватора. Геогр долготой (0-360) точки наз. Двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью мередиана данной точки.
Геодезические: и относится к поверхности эллипсоида поверхности . Положение точки определяется геодезической широтой и долготой. Геод широтой – наз угол образуемый нормальной поверхностью эллепсоида и плоскостью экватора. Геод. Долготой наз – угол образ. Плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки. Геод координаты нельзя измерить на местности. И х вычисляют по результатам геодез. Измерений наместности спроец на поверрхн эллепсоида.
Прямоугольная:Систему образуют две взаимно перпендикулярные оси,лежащие в горизонт плоскости (образуются четверти).причем Х совмещают с меридианом точки.
Полярная система координат представляет собой произвольно выбранную линию которая наз. Полорная ось , начальная точка оси – полюс
Зональная система прямоугольных координат Гаусса:сетку переносят со сферической поверхности Земли на плоскость (картографическое проецирование) цилиндра,поецируемую часть Земли ограничивают меридианами с разностью долгот от 6 до 3.-этот участок Земли-зона.меридиан-х экватор-у.
4.Прямоугольная система координат Гаусса-Крюгера.
Для изображения значительных частей земной поверхности на плоскости применяются специальные проекции, дающие возможность перенести точки поверхности Земли на плосксс гь по математическим законам; тогда положение точек становится возможным определять в наиболее простой системе плоских прямоугольных координат х, у. Такие проекции обычно называются картографическими проекциями. Общие формулы картографических проекций могут быть написаны в виде
В общем случае проекции, определяемые уравнениями {1.3), будут вызывать искажения углов и линий. В геодезических целях выгодно применять изображение поверхности эллипсоида на плоскости, которое не искажало бы углов, т. е. углы фигур на эллипсоиде и их изображения на плоскости были бы равными. Такие проекции называются равноугольными, или кон-форм и ы м и. В этом случае изображение весьма малых частей эллипсоида будет подобным, масштаб в их границах — практически постоянным, а искажения линий — не зависящими от их азимута. Выгода применения кон-
формных проекций заключается в том, что при необходимости учета искажений следует вводить поправки только в длины линий и притом практически постоянные в пределах отдельных участков. Конформных проекций может быть множество. В СССР принята конформная проекция эллипсоида на плоскости и соответствующая
ей система координат Гаусса — Крюгера (по имени Гаусса, предложившего эту проекцию, и Крюгера, детально разработавшего формулы для ее применения в геодезии). Сущность этой проекции заключается в следующем.
1. Земной эллипсоид меридианами разбивается на зоны (рис. 1.5). В СССР приняты шести- и трехградусные зоны. Средний меридиан зоны называется осевым. Нумерация зон ведется от Гринвичского меридиана на восток (рис. 1.6).
2. Каждая зона в отдельности конформно проектируется на плоскость таким образом, чтобы осевой меридиан изображался прямой линией без искажений (т. е. с точным сохранением длин вдоль осевого меридиана). Этим определяется вид функций /i и feв формуле (1.3). Экватор также изобразится прямой линией. За начало счета координат в каждой зоне принимается пересечениеизображений осевого меридиана — оси абсцисс х и экватора—оси ординат у. Показанные на рис. 1.6 линии, параллельные изображению осевых меридианов и экватора, образуют прямоугольную координатную сетку.
3. Искажения длин линий в проекции Гаусса — Кргогера возрастают по мере удаления от осевого меридиана пропорционально квадрату ординаты.
В инженерно-геодезических работах и съемках круп-/ ного масштаба такими искажениями пренебрегать нель-/ зя. В этом случае, при расположении участка на краю / зоны, следует или учитывать искажения, или применять частную систему координат с осевым меридианом, проходящим примерно через середину участка работы.
4. Система координат в каждой зоне одинаковая. Для установления зоны, к которой относится точка с данными координатами, к значению ординаты слева приписывается номер зоны. Чтобы не иметь отрицательных ординат, точкам осевого меридиана условно приписывается ордината, равная 500 км. Тогда все точки к востоку и западу от осевого меридиана будут иметь положительные ординаты. Например, если дана ордината у = =7 375 252, то точка находится в седьмой зоне и имеет ординату от осевого меридиана, равную 375 252 — -500 000 = -124 748 м.
Все современные топографические карты СССР составлены в проекции Гаусса — Крюгера. Эта проекция принята во всех социалистических странах и в ряде капиталистических стран Европы.
5. 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.
7. 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.
9. 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.
10.Приборы для измерения углов.
Вертикальный угол или угол наклона – это угол, заключенный между наклонной и горизонтальными линиями.вертикальный угол измеряют по вертикальному кругу аналогичным образом одним направлением служит фиксированная горизонт линия. Если набл точка находится выши горизотна , вертикальный угол – положителен , если ниже то отрицателен. В вертикальной плоскости теодолитом измеряют углы наклона и зенитные расстояния.при измерении вертикальных углов исходным направлением яв горизонтальное. Отсчеты ведутся по шкалам, нанесенным на вертикальный круг теодолита . для вычисления значений углов наклона определяют место нуля М0 . место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной оси и положению уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте, или горизонтальности отсчетного индекса у теодолитов с компенсатором при вертикальном круге.
11.Способы измерения горизонтальных и вертикальных углов.
1 способ премов 2 способ круговых приемов. 3 во всех комбинациях 4 повторений.
1способ премов:способ совмещение нулей лимба и алидады или «от нуля» в этом случае нуль алидады совмещают с нулем лимба. Алидаду закрепляют оставляя незакрепленным лимб. Трубу наводят на визирную цель и закрепляют лимб. После этого алидаду открепляют наводят трубу на другую визирную цель и закрепляют алидаду. Отсчет на лимбе даст значение измер угла. Как правило отсчеты по лимбу производят дважды. Измерение угла при одном положении круга называют полуприемом. Как правило, работу по измерению угла на точке оканчивают полным приемом – измерение при правом и при левом положениях вертикального круга. точность≤ 2’ (+10 вопрос).
12. 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 1,…, n 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.
13. Приборы, используемые для линейных измерений.
Измерения производят непосредственно – металлическими, деревянными метрами, рулетками, землемерными лентами и спец проволоками, а также косвенно- электронными, нитяными и другими дальномерами. Рулетки выпускают стальные и тесёмочные длиной 1,2,5,10,20,30,50, и 100 м шириной 10-12 мм, толщиной 0,15…0,30 мм. На полотно рулетки наносят штрихи – деления через 1 мм по всей длине. Тесёмочные рулетки состоят из плотного полотна с метал, обычно медными поджилками. Полотно тесёмочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1см . тесёмочными рулетками пользуются, когда не трубуется высокая точность измерений. Землемерная лента. ЛЗ. Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ ( на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения- динамометрами. В комплекте ЛЗ и ЗЛШ входят наборы шпиле 6-11 штук. Для переноса шпильки одеваются на проволочное кольцо. Для некоторых видов точных измерений применяют спец инварные проволки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения. На концах проволки закреплены спец шкалы линейки с наименш делением 1 мм. На остальной части проволки маркировки нет. Поэтому измеряют расстояния равные длине между штрихами 24 м расстояния не кратные 24 м измеряют инварными рулетками.
Измерение расстояний землемерной лентой. Вычисление длины линии и оценка точности измерения.
ЛЗ– стальная полоса – 20 24 30 и 50 метров шириной 1…15 мм и толщиной 0,5 мм.на концах ленты нанесено по одному штриху 1, между которыми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы , в которых вчтавляют шпильки, фиксируя злины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 мюметры на ленте отмечены медными пластинами полуметровые - заклепками.землемерная шкаловая лента ЗЛШ отличается наличием на её концах шкал с миллиметровами делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллим делениями равны 10 см. номинальной длиной ленты яв расстояние между нулевыми штрихами шкал.
Измерение линий выполняет бригада из двух человек. Ленту разматывают с кольца. Передний мерщик с десятью шпильками и передним концом ленты протягивает ленту по указанию заднего мерщика укладывает её в створ измеряемой линии. ЗМ совмещает начальный штрихзаднего конца ленты с началом линий, вставляя в вырез ленты шпильку.ПМ встряхивает ленту , натягивает её и в вырез на переднем конце вставляет шпильку : ЗМ вынимает заднюю шпильку, ПМ снимает со шпильки ленту, и оба переносят её вперед вдоль линии. Дойдя до первой шпильки, ЗМ закрепляет на ней ленту, ориентирует ПМ, выставляя его руку со шпилькой и лентой в створ линии по передней вехе. Затем работа продолжается в том же порядке, что и на прервом уложении ленты. Целое уложение ленты называется пролетом. Когда все 11(6) шпилек будут выставлены, у ЗМ оказется десять или 5 шпилек, передает ПМ все собранные шпильки. Измеренный отрезок будет равен lx10, что при 20 длине = 200 метров. Число таких передач записыват в журнал сюда же записывают результаты измерения неполного пролета: от последней шпольки в полном пролете до конечной точки линий.для контроля линию измеряют вторично, при этом мерщики меняются местами, а за начала принимают бывшую последнюю точку.
Нитяной дальномер.расстяние.
Дальномерами называются геодезические приборы, с помощью которых расстояние между двумя точками измеряют косвенным способом.Простейший оптический дальномер с постоянным углом – нитяной дальномер имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. В поле зрения трубы прибора видны три горизонтальные нити. Две из них расположенные симметрично относительно средней нити, наз дальномерными. Нитяной дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью 1/300 от длины.
|
|
|
Скачать 252.5 Kb.