Конспекты занятй. Конспекты занятий с 4.10 по 30.11 Дистанц. Конспекты занятий объединения Центр космических услуг
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
Пространственные прямоугольные координаты. Начало системы координат расположено в центреOземного эллипсоида (рис. 2.2).
Ось Zнаправлена по оси вращения эллипсоида к северу. ОсьХлежит в пересечении плоскости экватора с начальным−гринвичским меридианом. ОсьYнаправлена перпендикулярно осямZиXна восток. Геодезические координаты. Геодезическими координатами точки являются ее широта, долгота и высота (рис. 2.2). Геодезической широтойточкиМназывается угол В, образованный нормалью к поверхности эллипсоида, проходящей через данную точку, и плоскостью экватора. Широта отсчитывается от экватора к северу и югу от 0°до 90°и называется северной или южной. Северную широту считают положительной, а южную−отрицательной. Плоскости сечения эллипсоида, проходящие через ось OZ, называютсягеодезическими меридианами. Геодезической долготойточкиМназывается двугранный уголL, образованный плоскостями начального (гринвичского) геодезического меридиана и геодезического меридиана данной точки. Долготы отсчитывают от начального меридиана в пределах от 0°до 360°на восток, или от 0°до 180°на восток (положительные) и от 0°до 180°на запад (отрицательные). Геодезической высотойточкиМявляется ее высотаНнад поверхностью земного эллипсоида. Геодезические и пространственные прямоугольные координаты точек определяют с помощью спутниковых измерений, а также путем их привязки геодезическими измерениями к точкам с известными координатами. Отметим, что наряду с геодезическими существуют еще астрономические широта и долгота. Астрономическая широтаϕэто−угол, составленный отвесной линией в данной точке с плоскостью экватора.Астрономическая долгота λ– угол между плоскостями Гринвичского меридиана и проходящего через отвесную линию в данной точке астрономического меридиана. Астрономические координаты определяют на местности из астрономических наблюдений. Астрономические координаты отличаются от геодезических потому, что направления отвесных линий не совпадают с направлениями нормалей к поверхности эллипсоида. Угол между направлением нормали к поверхности эллипсоида и отвесной линией в данной точке земной поверхности называется уклонением отвесной линии. Обобщением геодезических и астрономических координат является термин – географические координаты. Плоские прямоугольные координаты. Для решения задач инженерной геодезии от пространственных и геодезических координат переходят к более простым – плоским координатам, позволяющим изображать местность на плоскости и определять положение точек двумя координатами х и у. Поскольку выпуклую поверхность Земли изобразить на плоскости без искажений нельзя, введение плоских координат возможно только на ограниченных участках, где искажения так малы, что ими можно пренебречь. В России принята система прямоугольных координат, основой которой является равноугольная поперечно–цилиндрическая проекция Гаусса. Поверхность эллипсоида изображается на плоскости по частям, называемым зонами. Зоны представляют собой сферические двуугольники, ограниченные меридианами, и простирающиеся от северного полюса до южного (рис. 2.3). Размер зоны по долготе равен 6°. Центральный меридиан каждой зоны называется осевым. Нумерация зон идет от Гринвича к востоку.
Долгота осевого меридиана зоны с номером N равна: λ0 = 6°⋅ N − 3° . Осевой меридиан зоны и экватор изображаются на плоскости прямыми линиями (рис. 2.4). Осевой меридиан принимают за ось абсцисс x, а экватор − за ось ординат y. Их пересечение (точка O) служит началом координат данной зоны.
Чтобы избежать отрицательных значений ординат, координаты пересечения принимают равными x0= 0,y0= 500 км, что равносильно смещению осихк западу на 500 км. Чтобы по прямоугольным координатам точки можно было судить, в какой зоне она расположена, к ординате yслева приписывают номер координатной зоны. Пусть например, координаты точки Аимеют вид: xА = 6 276 427 м yА = 12 428 566 м Эти координаты указывают на то, что точка А находится на расстоянии 6276427 м от экватора, в западной части (y < 500 км) 12-ой координатной зоны, на расстоянии 500000 − 428566 = 71434 м от осевого меридиана. Для пространственных прямоугольных, геодезических и плоских прямоугольных координат в России принята единая система координат СК-95, закрепленная на местности пунктами государственной геодезической сети и построенная по спутниковым и наземным измерениям по состоянию на эпоху 1995 г. Местные системы прямоугольных координат. При строительстве различных объектов часто используют местные (условные) системы координат, в которых направления осей и начало координат назначают, исходя из удобства их использования в ходе строительства и последующей эксплуатации объекта. Так, при съемке железнодорожной станции ось у направляют по оси главного железнодорожного пути в направлении возрастания пикетажа, а ось х– по оси здания пассажирского вокзала. При строительстве мостовых переходов ось х обычно совмещают с осью моста, а ось y идет в перпендикулярном направлении. При строительстве крупных промышленных и гражданских объектов оси x и y направляют параллельно осям строящихся зданий. 4.Метод проекций в геодезии   Пусть многоугольник ABCDE (рис. 2) представляет часть земной поверхности. Возьмем плоскость PQ и опустим из каждой вершины многоугольника перпендикуляры на эту плоскость. Основания этих перпендикуляров обозначим соответственно через а, Ь, с, й, е.Порченные на плоскости точки называются ортогональными (прямоугольными) проекциями точек пространства; линии Плоский многоугольник abede является ортогональной проекцией пространственного многоугольника ABCDE. Другая имеющая весьма важное значение в геодезии проекция называется центральной. Суть ее заключается в следующем. Возьмем произвольную точку О (рис. 3) и соединим ее со всеми вершинами многоугольника ABCDE, находящегося на земной поверхности. Полученные в пересечении с горизонтальной плоскостью PQ точки abede и будут центральными проекциями точек ABCDE, Плоский многоугольник abode называется центральной проекцией многоугольника ABCDE. 5. Системы высот Счет высот в инженерной геодезии ведут от одной из уровенных поверхностей. Высотой точки называют расстояние по отвесной линии от точки до уровенной поверхности, принятой за начало счета высот. Если высоты отсчитывают от основной уровенной поверхности, то есть от поверхности геоида, их называют абсолютными высотами. На рис. 2.5 отрезки отвесных линийАа иВв−абсолютные высоты точекАиВ. Если за начало счета высот выбрана какая-либо другая уровенная поверхность, то высоты называют условными. На рис. 2.5 отрезки отвесных линийАа′ иВв′−условные высоты точекАиВ. В России принята Балтийская система высот.Счет абсолютных высот ведут от уровенной поверхности, проходящей черезнуль Кронштадтского футштока. Численное значение высоты принято называть отметкой. Например, если высота точкиАравна HА= 15,378 м, то говорят, что отметка точки равна 15,378 м.
Разность высот двух точек называется превышением. Так, превышение точки В над точкой А равно hAB = HВ − HA. Зная высоту точки А, для определения высоты точки В на местности измеряют превышение hAB. Высоту точки В вычисляют по формуле HВ = HA + hAB. Измерение превышений и последующее вычисление высот точек называется нивелированием. Абсолютную высоту точки следует отличать от ее геодезическойвысоты, то есть высоты, отсчитываемой от поверхности земного эллипсоида (см. раздел 2.2). Геодезическая высота отличается от абсолютной высоты на величину отклонения поверхности геоида от поверхности эллипсоида. В заключение отметим, что точное определение положения поверхности геоида в области материков невозможно. Поэтому принято отсчитывать высоты от близкой к геоиду, но доступной точному определению вспомогательной поверхности, названной квазигеоидом. Высоты, отсчитываемые от поверхности геоида, называются ортометрическими высотами, а отсчитываемые от поверхности квазигеоида –нормальными высотами. На результаты измерений, выполняемых в инженерной геодезии, различия в двух названных системах высот влияния не оказывают, и в дальнейшем мы их различать не будем, а будем пользоваться введенным выше обобщенным понятием –абсолютные высоты. Геология изучает строение, минеральный состав и развитие Земли. Геоморфология – рельеф земной поверхности и закономерности его изменения. Применение фотоснимков в геодезии требует знания фотографии. В настоящее время в связи с широким использованием цифрового и электронного картографирования, геоинформационных и глобальных навигационных систем, дистанционного зондирования Земли аэрокосмическими средствами всё большее значение для геодезии приобретают достижения информатики, автоматики и электроники. В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд научных дисциплин: -высшая геодезия; -топография; - инженерная геодезия; - картография; -фотограмметрия; - радиогеодезия; - космическая геодезия; - геодезическое инструментоведение. Высшая геодезия изучает форму и размеры Земли, движение её коры и определяет: - вид и размеры Земли (как планеты); - внешнее гравитационное поле Земли (значение и направление силы тяжести в земном пространстве и на поверхности); - взаимное расположение значительно удалённых друг от друга геодезических пунктов; - точность изображения пунктов на плоскости в проекции с учётом искажений из-за кривизны земной поверхности. Топография изучает методы изображения участков земной поверхности по материалам съёмочных работ и создания на их основе топографических карт и планов. Инженерная геодезия изучает методы и способы геодезического обеспечения при разработке проектов, строительстве и эксплуатации разнообразных сооружений, а также при освоении и охране природных ресурсов. Космическая геодезия рассматривает теорию и методы решения научных и практических задач на земной поверхности по наблюдениям небесных тел (Луна, Солнце, ИСЗ) и по наблюдениям Земли из космоса. Космическая геодезия включает в себя глобальные навигационные системы, являющиеся основой применяемых в настоящее время координатных систем, и системы космического дистанционного зондирования многоцелевого назначения, используемые для мониторинга поверхности Земли. Предметом изучения картографии являются методы и способы отображения поверхности Земли и протекающих на ней процессов в виде различных образно-знаковых моделей, в том числе цифровых и электронных карт. Фотограмметрия решает задачи измерений по аэрофото- и космическим снимкам для различных целей: создания карт и планов, проектирования и строительства сооружений, обмеров и определения площадей застроек, лесных массивов и т. п. Карта - построенное по определенным математическим законам, уменьшенное, измеримое и обобщенное изображение на плоскости поверхности Земли или небесных тел. Карты принято подразделять по содержанию, назначению и масштабу. По содержанию карты бывают общегеографические и тематические, по назначению - универсальные и специальные. Общегеографические карты универсального назначения отображают земную поверхность с показом всех ее основных элементов (населенные пункты, гидрография и т. д.). Математическая основа, содержание и оформление специальных карт подчиняются их целевому назначению (карты морские, авиационные и многие другие сравнительно узкого назначения). По масштабам общегеографические карты условно делят на следующие виды: топографические (1:10000, 1:25000,1:50000 и крупнее); обзорно - топографические(1:200000-1:1000000); обзорные (мельче 1:1 000000). На карте существует 3 основных типа картографических проекций: равноугольная (подобная) – для крупномасштабных карт (поперечно-цилиндрическая, проекция Гаусса-Крюгера); равновеликая (равноплощадная) – для политических карт (обзорных, средне и мелкомасштабных); произвольные проекции – искажение по наиболее интересующей нас характеристике. Профиль местности – уменьшенное изображение на плоскости вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению. Для выявления характерных особенностей рельефа профиль строится в различных масштабах по вертикали и горизонтали. Профиль практически никогда не строится от отметок равных 0, а только от условного горизонта. План - уменьшенное и подобное изображение на плоскости горизонтальной проекции небольшого участка земной поверхности без учета кривизны Земли. Планы принято подразделять по содержанию и масштабу. Если на плане изображены только местные объекты, то такой план называют контурным (ситуационным). Если дополнительно на плане отображен рельеф, то такой план называют топографическим. Стандартные масштабы планов 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000. Все карты по содержанию делят на следующие типы: Топографические (общегеографические), тематические, специальные (технические). Топографические карты имеют универсальное многоцелевое применение при изучении территории и наиболее употребительны для решения самых разнообразных задач: Научного анализа закономерностей размещения, взаимодействия, зависимостей, динамики и прогноза развития природных явлений, происходящих на Земле; Проектирования и производства различных хозяйственных мероприятий, в том числе мелиоративных работ, строительства, прокладке дорог и каналов и много другого, что может быть объединено одной фразой – территориальной организации общества; Ориентирования на местности, привязки полевых наблюдений; Составление тематических карт самого различного содержания. Тематические, которые являются предметом изучения и изготовления картографии и многих географических, геологических и других наук, использующих карты при решении своих задач. Специальные карты используются в навигации и т.д. Все топографические карты создают в стандартном ряде масштабов, единых условных знаках для каждого из масштабов и общей разграфке и обозначении листов карты, покрывающих земной шар. IV. Закрепление нового материала Изложите основные понятия о предмете геодезия, значение геодезии в землеустройстве, понятие о форме и размерах Земли. Раскройте сущность ориентирования направлений, азимутов, дирекционных углов, румбов. Дайте оценку плоским прямоугольным координатам точек, приращению координат, знаком приращения. Объясните сущность масштабов линий, горизонтального проложения линий. Что называется планом? Что называется картой? 8.11, 9.11 « ЦВЕТ КАК ОТРИБУТ КАРТЫ» Цвет на карте существенно расширяет изобразительные возможности значковых, линейных и площадных обозначений. При проектировании систем знаков цвет позволяет использовать приемы изобразительной символики, эффекты цветовой и светотеневой пластики. Он находит широкое применение в штриховом, фоновом и полутоновом изображениях. Цвет на карте выполняет следующие функции: • облегчает различимость объектов; • улучшает читаемость и наглядность; • помогает быстрее выявить пространственные сочетания, соподчиненность и взаимосвязи явлений; • украшает картографическое произведение; • повышает эстетические качества картографического произведения; • увеличивает информативность карты, обогащает ее содержание. Графические средства черно-белого изображения в значительной мере ограничивают объем содержания карты. Использование цвета на карте имеет условный и символический смысл. Как условное обозначение цвет воспринимается в зависимости от конкретных отображаемых явлений. На общегеографической карте зеленый цвет ассоциируется с пространствами, занятыми лесом, голубой (синий) — с элементами гидрографии, коричневый — с рельефом местности. Эти цвета стали унифицированными для всех общегеографических карт, они приобрели совершенно определенное значение на карте. Выбор указанных цветов для конкретных объектов не является случайным, в нем учтен принцип природного сходства цветового восприятия объектов в реальной действительности. С помощью цвета наглядно передаются как качественные, таки количественные характеристики объектов. Качественная сторона реализуется в способах цветного фона, ареалов, линий движения и др.; количественная — особенно ярко проявляется в способах цветового оформления картограммы, количественного фона, применяемых для отображения многообразных явлений тематических карт. На некоторых тематических картах (геологических, почвенных и др.) цвета унифицированы и при чтении карты вызывают совершенно определенные ассоциации с отображаемым объектом. Например, на почвенных картах коричневый цвет указывает на размещение черноземов, на геологических (стратиграфических) практически всем породам определенного возраста присвоен свой цвет (для юрской системы — голубой и т.п.), что является обязательной системой цветовых обозначений для них. Проектирование цветового оформления начинается с разработки цветовых шкал. Принципы их построения связаны с сущностью отображаемого явления, характером его размещения, показателями, которые необходимо передать на карте. Цветовой строй любой шкалы основан на комбинациях главных цветовых характеристик— цветового тона, насыщенности (чистоты) и светлоты (яркости), на законах их восприятия. В зависимости от изменения цветовых характеристик шкалы можно подразделить на две основные группы: однородных и смешанных(сложных) цветовых рядов. Шкалы однородных цветовых рядов строят по принципу изменения одной цветовой характеристики, т.е. по цветовому тону, светлоте или насыщенности. Шкалы смешанных(сложных) цветовых рядов строят путем изменения двух или трех цветовых параметров. Различная последовательность и закономерность изменения цветовых характеристик позволяют получать многообразные цветовые ряды. Различимость и контрастность окрашиваемых полей достигаются использованием взаимно дополнительных (усиливающих друг друга) цветов, однако сохранение постоянной светлоты для всех цветовых тонов практически затруднительно. В отображении качественных характеристик явлений, требующих определенных ассоциаций с действительностью, принимают цветовые сочетания, близкие к природным, способствующие раскрытию содержания явления в его реалистическом плане. Например, для выделения природных зон (широтная зональность) или физико-географических районов эффективны сочетания холодных и теплых спектральных цветов; для зоны тундры можно рекомендовать серо-голубые, серо-лиловые цвета, лесной зоны — зеленые и т.д. Однородные цветовые шкалы, изменяющиеся по насыщенности или светлоте одного цвета, используются для оформления количественных показателей: средних температур воздуха, величины солнечного сияния, плотности населения, процента пахотных земель в общей площади землепользовании и др. Применение одного цвета обеспечивает читаемость, если число градаций в шкале невелико. При проектировании сложных картографических обозначений выбор цветовых сочетаний основывается на определенных изменениях всех трех цветовых характеристик. При этом возможно построение информативных шкал, отображающих одновременно количественную сторону за счет различий в светлоте и насыщенности. Например, цветовая шкала, показывающая в целом средние температуры воздуха, дает вместе с тем резкое разграничение на две области с положительными и отрицательными температурами по изолинии 0° С различием цветового тона (четком делении на холодные и теплые цвета). А постепенная смена температур воздуха в пределах территории выделяется насыщенностью теплых тонов и светлотой холодной гаммы цветов. |
