геодезия шпаргалки. Геодезия и ряд научных дисциплин, выделившихся из нее в процессе её развития науки. Задачи инженерной геодезииГеодезия

• Название: Геодезия и ряд научных дисциплин, выделившихся из нее в процессе её развития науки. Задачи инженерной геодезииГеодезия
• Анкор: геодезия шпаргалки
• Дата: 10.10.2022
• Размер: 377.72 Kb.
• Имя файла: geodezia_shpory.docx
• Тип: Документы; #725562
• страница: 1 из 4

1. 
   Геодезия и ряд научных дисциплин, выделившихся из нее в процессе её развития науки. Задачи инженерной геодезииГеодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения: - высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат; - топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей; - фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов; - картография рассматривает методы составления и издания карт;- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.Задачами инженерной геодезии являются:1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений, 4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.При топографо-геодезических изысканиях выполняют: а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).
   

2.Фигура Земли и ее размеры. Уровенная поверхность. Земной эллипсоид. Геоид. Референц-эллиплсоид.

Земля не является правильным геометрическим телом, её физическая поверхность, особенно поверхность суши сложная. Сведения о форме и размерах Земли используются во многих отраслях знаний. Физическая поверхность Земли имеет общую площадь 510 млн км2 , из которых 71 % приходится на долю мирового океана и 29 % на сушу. Средняя высота суши 875 м, средняя глубина океана 3 800 м. Представление о фигуре Земли в целом можно получить, вообразив, что вся планета ограничена мысленно продолженной поверхностью океанов в спокойном состоянии. Такая замкнутая поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к отвесной линии, т.е. к направлению действия силы тяжести. Основной уровенной поверхностью или поверхностью геоида называется поверхность, совпадающая с средним уровнем воды океанов в спокойном состоянии и продолженная под материками. Из-за неравномерного распределения масс внутри Земли геоид не имеет правильной геометрической формы (рис.1.1) и его поверхность не может быть выражена математически.

З емной эллипсоид и геоид Однако поверхность геоида ближе всего подходит к математической поверхности эллипсоида вращения, получающегося от вращения эллипса PQ1P1Q вокруг малой оси РР1. Поэтому практически при геодезических и картографических работах поверхность геоида заменяют поверхностью эллипсоида вращения, называемого также сфероидом. Линии пересечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения, называются меридианами и представляются на сфероиде эллипсами. Линии пересечения сфероида плоскостями перпендикулярными к оси вращения являются окружностями и называются параллелями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида называется экватором. Линии OQ = a и ОР = b называют большой и малой полуосями сфероида (а – радиус экватора, b – полуось вращения Земли). Размеры земного сфероида определяются длинами этих полуосей и величиной 𝛼=𝑎−𝑏/𝑎, (1.1)где 𝛼 − сжатие сфероида.Изучение фигуры математической поверхности Земли сводится к определению размеров полуосей и величины сжатия эллипсоида, наилучшим образом подходящего к геоиду и правильно расположенных в теле Земли. Такой эллипсоид называют референц-эллипсоидом. С 1946 г. для геодезических и картографических работ в СССР приняты размеры земного эллипсоида Ф. Н. Красовского: a = 6 378 245 м, b = 6 356 863 м, а-b 21 км, α= 1: 298,3. Величину сжатия можно оценить, представив глобус с большой полуосью а = 300 мм, в таком случае разность а-b для такого глобуса составит всего 1 мм. Сжатие эллипсоида Красовского подтверждается выводами из результатов наблюдений за движением искусственных спутников Земли. При приближенных расчетах поверхность эллипсоида принимается за поверхность шара (равновеликого по объему земному эллипсоиду) с радиусом 6371,1 км. Для небольших участков земной поверхности радиусом до 20 км поверхность эллипсоида принимают за плоскость.


3. Системы координат (географическая; пространственных прямоугольных координат; плоских прямоугольных координат) и высот (Балтийская, условная для отдельного строительства), применяемые в геодезии.Положение пунктов на физической поверхности Земли определяется в различных системах координат. Рассмотрим некоторые из них. Географические координаты (долгота и широта ) являются обобщенным понятием ас­трономических и геодезических координат и используются в случаях, когда нет необходимости учитывать разницу между названными координатами. Астрономические широту и долготу опре­деляют с помощью специальных приборов относительно уровенной поверхности и направления силы тяжести. При проецировании астрономических координат на поверхность земного рефе­ренц-эллипсоида получают геодезические широту и долготу.Прямоугольные местные координаты являются производными от зональной системы координат Гаусса-Крюгера (см. п.7) и распространяются на небольшой по площади территории. Ось абсцисс совмещают с меридианом некоторой точки участка либо ориентируют параллельно основным осям инженерных сооружений. Координатные четверти нумеруют по часовой стрелке и именуют по сторонам света: I-СВ, II-ЮВ, III-ЮЗ, IV-СВ. Полярная система координат определяет положение точки на плоскости полярным гори­зонтальным углом, отсчитываемым от некоторого начального направления, и горизонтальным проложением. Спутниковые системы определения координат (российская Глонасс и американская GPS), в состав которых входят: комплекс наземных станций автоматического наблюдения за спутниками, искусственные спутники Земли с радиусом орбит около 26 000 км и приемная аппаратура потребителей.При функционировании системы пространственное положение спутников определяют с наземных станций наблюдений, равномерно расположенных по всему миру и имеющих определенные пространственные координаты. Все станции связаны с головной станцией управления высокоскоростными линиями передачи данных и уточнения параметров орбит спутников в единой системе координат.Спутники передают периодически уточняемые эфемириды - набор координат, которые определяют положение спутников на орбите в различные моменты времени. Под влиянием гравитационного поля Земли и других факторов параметры исходных координат спутниковых систем изменяются и поэтому постоянно уточняются. В настоящее время точность "бортовых эфемирид", которые получают путем экстраполяции уточненной орбиты на несколько дней вперед, составляет 20-100 м, а при использовании специальных методов обработки - около 1 м. При эксплуатации системы GPS определение местоположения предусмотрено в Мировой системе координат 1984 г (WGS-84). Начало координат в этой системе находится в центре масс Земли, ось Z параллельна направлению на условный земной полюс, ось X определяется плоскостями начального меридиана WGS-84 и экватора. Начальный меридиан WGS-84 параллелен нулевому меридиану, закрепленному координатами станций наблюдений. Ось Y дополняет систему координат до правой. Начало и положение осей координат системы WGS-84 совпадают с геометрическим центром и осями общеземного эллипсоида WGS-84. В России создана геодезическая система координат ПЗ-90 (параметры Земли 1990 г). Она закрепляется 30 опорными пунктами на территории бывшего СССР, координаты которых получены методами космической геодезии.
4. Топографические карты и планы: определение, назначение и классификация. Преимущества цифровой модели местности.Топографический план - это уменьшенная ортогональная проекция местности на горизонтальную плоскость. Картой называется построенное в картографической проекции с учетом кривизны Земли, уменьшенное, обобщенное изображение Земли или отдельных ее частей.Профиль представляет уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению. Профили используют для проектирования и строительства линейных инженерных сооружений.Отличительные признаки плана и карты: 1) На планах изображается меньшая площадь, нет искажений длин линий и углов.2) На планах не учитывается кривизна Земли.3) На планах используют более крупные масштабы: 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000; на картах - 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000.4) На планах нет параллелей и меридианов, а имеется только координатная сетка.5) Различается номенклатура, т.е. система разграфки и обозначений отдельных листов карт и планов.Масштаб - отношение длины отрезков на планах или картах к горизонтальному проложению этого отрезка на местности. Масштабы бывают: а) численный (в виде дроби), б) линейный (в виде линии), в) поперечный, позволяющий строить на чертежной бумаге с помощью измерителя и масштабной линейки отрезки с погрешностью равной 0,1 мм.Под точностью масштаба понимают отрезок на местности соответствующий минимальному расстоянию на плане в 0,1 мм. Например, точность масштаба 1:500 соответствует 0.05м. Цифровая модель местности, ЦММ — цифровое представление пространственных объектов, соответствующих объектовому составу топографических карт и планов, используемое для производства цифровых топографических карт.Преимущества технологии очевидны: изыскательские и проектные организациисущественно экономят время и средства на выполнение топографической съемки текущих изменений и корректировку существующих.


5. Ориентирование на местности: дирекционные углы, румбы, истинный и магнитный азимуты, связь между ними.Ориентировать линию на местности - значит определить ее направление относительно некоторого начального направления. Для этого служат азимуты А, дирекционные углы , румбы r. За начальные принимают направления истинного меридиана N_и, магнитного меридиана N_м и направление N_о, параллельное осевому меридиану или оси Х системы прямоугольных координат (рис.8.1).Азимутом называют горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до ориентируемого направления. Азимуты изменяются в 0 до 360 и бывают истинными или магнитными. Истинный азимут А отсчитывается от истинного меридиана, а магнитный А_м - от магнитного.Дирекционный угол  - это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии параллельной ему (+Х) по ходу часовой стрелки до направления ориентируемой линии.

Угол , отсчитываемый от северного направления истинного меридиана N до магнитного меридиана N_м, называется склонением магнитной стрелки.Склонение северного конца магнитной стрелки к западу называют западным и считают отрицательным -, к востоку - восточным и положительным +.Угол  между северными направлениями истинного N и параллелью осевого N_о меридианов называется зональным сближением меридианов. Если параллель осевого меридиана расположена восточнее истинного меридиана, то сближение называется восточным и имеет знак плюс. Если сближение меридианов западное, то его принимают со знаком минус. Если известны долготы меридианов, проходящих через точки А и В, то сближение меридианов можно найти по приближенной формуле: =  sin , (8)где - разность долгот меридианов, проходящих через точки А и В.Из формулы (8) следует, что на экваторе (=0 ) сближение меридианов = 0, а на полюсе (=90 )  = .Румб - горизонтальный острый угол отсчитываемый от ближайшего северного или южного направления меридиана до ориентируемого направления. Румбы имеют названия в соответствии с названием четверти, в которой находится линия, т.е.: северо-восточные СВ, северо-западные СЗ, юго-западные ЮЗ, юго-восточные ЮВ. На рис. 8.2 показаны румбы линий О-СВ, О-ЮВ, О-ЮЗ, О-СЗ и зависимость между дирекционными углами и румбами этих линий.



7.Погрешности геодезических измерений: средняя квадратическая, предельная (допустимая), арифметическое среднее, относительная.

Наилучшим критерием оценки точности измерений принято считать среднюю квадратическую погрешность (СКП) измерения, определяемую по формуле Гаусса:



где Δi=li-X (Х - истинное значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

Так как, в большинстве случаях истинное значение неизвестно, то СКП определяют по формуле Бесселя:

где ϑi=li-х (х - средняя арифметическое значение или вероятнейшее значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

СКП арифметической середины:

Эта формула показывает, что СКП арифметической середины в √n раз меньше СКП отдельного измерения.

На практике различают предельные и относительные погрешности. Теорией доказывается, а практикой подтверждается, что абсолютное большинство случайных погрешностей находится в интервале от 0 до m - 68% , от 0 до 2m - 95% , от 0 до 3m - 99.7%. На практике за предельную погрешность принимают 2m, т.е. с вероятностью 95% можно утверждать, что случайные погрешности не превысят величины равной 2m. Если n<10 то ϑi(пред)=tB . M, где tB - коэффициент Стьюдента

6.Виды геодезических измерений (углы, длины линий, превышения, приращения координат) и приборы для выполнения измерений (теодолит, нивелир, мерные приборы, светодальномер, кипрегель, тахеометры).

Различают следующие виды геодезических измерений:

Угловые (геодезические) измерения – вид геодезизмерений,в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются горизонт и (или) вертик углы (зенитные расстояния).

Линейные (геодезические) измерения – вид геодез измерений,в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются длины сторон геодез сетей (расстояния или их разности).

Геодезические измерения превышений – вид линейных геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической вели-чиной являются разности высот пунктов (точек).

Гироскопические измерения (гироскопическое ориентирование) – вид угловых геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величи-ной являются азимуты направлений, определенные с помощью гироскопических приборов.

Геодезические измерения координат (координатные измерения) – вид геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величиной являет-ся положение геодезических пунктов относительно исходных пунктов в заданной отсчетной системе.Приборы, предназначенные для измерения длин линийВ зависимости от целей, с которыми проводится линейное измерение, и учитывая точность, которой необходимо добиться, применяют различ приборы.Простое (не высокоточное) измерение короткой линии выполн с помощью лент, рулеток, длинномеров и дальномеров геометрического типа.Базисные и высокоточн измерения, как и измерения значительных расстояний требуют наличия лазерных, радио- и светодальномеров, подвесных мерных приборов.Современ дальномеры широко распространены в морской и космич геодезии.Приборы, предназначен для измерения высот и превышений Для выполнения измерений данной группы используют профилографы и нивелиры различн типов (микробаронивелиры, гидронивелиры).В завис-сти от точности различают нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования, с наклонным лучом визирования и с уровнем.Приборы, предназначенные для измерения угловВсе приборы для угловых измерений делятся на несколько классов. Выделяют простейшие приспособления – экеры, буссоли, эклиметры и транспортиры.Основными инструментами для измерения углов являются теодолиты различной точности и назначения.Существуют прецизионные теодолиты – высокоточные приборы, с помощью которых выполняют астрономо-геодезические измерения углов.Также их используют в полигонометрии и триангуляции высших классов.При инженерных съёмках и в случаях сгущения опорных сетей используют точные теодолиты. Техническими выполняются приближённые и не высокоточные измерения углов. В зависимости от точности, уровня производства и назначения различным может быть принципиальное построение теодолитов. Они могут быть кодовыми, механическими, оптическими и пр.В отдельную группу стоит выделить теодолиты, предназначенные для измерения самых незначительных углов и угловых отклонений от известного направления в пределах определённого углового поля. Наравне с небольшим диапазоном измерений (до нескольких градусов) данные инструменты характеризуются высокой точностью (абсолютная погрешность редко превышает одну десятую долю секунды).В самостоятельную группу выделяют приборы, предназначенные для створных измерений и контроля правильности установки и стабильности положения оборудования. Они представляют собой целые комплексы, состоящие из наблюдательных столбов, опорных пунктов и деформационных марок.Комбинированные и специальные приборыСуществуют измерительные инструменты, позволяющие получить измерения сразу нескольких типов (например, угол и расстояние одновременно). Их называют комбинированными.К специальным приборам относятся оптические системы, предназначенные для определения траекторий в космической геодезии, для совершения полигонных измерений.Промежуточное положение между комбинированными и специальными занимают инерциальные системы и топопривязчики.Различают геодезические приборы различной степени автоматизации (начиная с ручных, заканчивая полностью автоматизированными).Устройство прибора зависит от нескольких факторов: от его назначения, от точности измерения, которую необходимо достичь, от методики измерений, которую следует использовать для достижения определённой точности, от вида регистрации результатов и степени автоматизации инструмента.