Геодезія

Геодезия

Шпаргалка НАУЧНЫЕ ДИСЦИПЛІНИ, СКЛАДОВІ СУЧАСНУ ГЕОДЕЗІЮ. ЗВ’ЯЗОК ГЕОДЕЗІЇ З ІНШИМИ НАУКАМИ. ОСНОВНИЙ ЗАВДАННЯ ИГ.

ГЕОДЕЗИЯ («гео «- земля, «де «- розділяти) — наука про визначенні постаті, ж розмірів та гравітаційного поля Землі, а як і про вимірах її поверхні, для одержання планів і профілів місцевості для задоволення потреб народного хоз-ва.

Задачи геодезії поділяються наукові і научно-технические.

Главной наукової завданням геодезії є визначення форми і середніх розмірів ЗЕМЛІ і його зовнішнього гравітаційного поля. Поруч із геодезія грає велику роль розв’язанні багатьох інших наукових завдань, що з вивченням Землі. До числу завдань, наприклад, ставляться: дослідження структури та внутрішнього будівлі Землі, горизонтальних і вертикальних деформацій земної кори; переміщень берегових ліній морів, і океанів; визначення разностей висот рівнів морів, рухів земних полюсів, і др.

Научно-технические і практичні завдання геодезії надзвичайно різноманітні; з більш істотними узагальненнями полягають в следующем:

полевые дослідження — польова геодезія забезпечує складання проектів споруд шляхом виконання польових геодезичних вимірів і вычислительно графічних работ;

разбивочные роботи — перенесення запроектованих споруд на местность;

исполнительные зйомки — з єдиною метою здобуття права з’ясувати наскільки відрізняються результати виконаного етапу від проекта;

наблюдения за деформациями Все завдання геодезії вирішуються з урахуванням результатів спеціальних вимірів, званих геодезичними, виконуваних з допомогою спеціальних геодезичних приладів. Тому розробка програм, тож методів вимірів, створення найбільш доцільних типів геодезичних приладів становлять важливі науково-технічні завдання геодезии.

Геодезия підрозділяється на цілий ряд наукових установ та науково-технічних дисциплин:

Высшая геодезія, займається визначенням постаті, розмірів, гравітаційного поля Землі. Розробляє теорію та художні засоби основних геодезичних вимірів, службовців для побудови опорною геодезичної сети.

Топография («топос «- місце, «граф «- пишу), займається детальним вивченням конкретних ділянок Землі (земної поверхні), шляхом створення топографічних карт з урахуванням съёмочных робіт (наземні, повітряні). Поєднання фотознімків у єдине ціле — план чи карту виробляється з допомогою пунктів геодезичної мережі; у своїй використовуються математичні закони відповідності між об'єктом фотографування та її зображенням на знімку.

1. (продовження) Область науково-технічних знань, розглядає цих законів, а також методи лікування й прилади, використовувані визначення взаємного становища об'єктів фотографування по фотознімкам, називається фотограмметрией (вимірювальної фотографією).

Спутниковая геодезія, (космічна), у її завдання входить розгляд теорії та методів використання супутників Землі на вирішення різних практичних завдань геодезии.

Картография, це наука про картографічному відображенні земної поверхні, про створення карток і використанні їх. Створення карт грунтується на використанні і узагальненні різних геодезичних і топографічних материалов.

Инженерная геодезія, вивчає методи, техніку й організацію геодезичних робіт, пов’язані із проведенням різних інженерних організацій (будівництво, меліорація, рекультивация).

СВЯЗЬ ГЕОДЕЗІЇ З ІНШИМИ НАУКАМИ. РОЛЬ ГЕОДЕЗІЇ - У НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ, НАРОДНОГОСПОДАРСЬКОМУ БУДІВНИЦТВО І ОБОРОНІ СТРАНЫ.

Методы розв’язання наукових і практичних завдань геодезії грунтуються на законах математики фізики. За підсумками математики виробляється обробка результатів вимірів, що дозволяє отримувати із найбільшою достовірністю значення шуканих величин. Завдання вивчення постаті Землі та її гравітаційного поля вирішується з урахуванням законів механіки. Дані з фізики, особливо її розділів — оптики, електроніки і радіотехніки, необхідні розробки геодезичних приладів та правильної їх эксплуатации.

Геодезия пов’язані з астрономією, геологією, геофизикой, геоморфологией, географією та інші науками. Геоморфологія наука про походження та розвитку рельєфу земної поверхні необхідна геодезії для правильного зображення форм рельєфу на плани та картах. Без знання ж розмірів та форми Землі неможливо створення топографічних карток і рішення багатьох практичних завдань на земної поверхні. Геодезичні виміру забезпечують дотримання геометричних форм і елементів проекту споруди відношенні як він розташування на місцевості, і зовнішньою і внутрішньою конфігурації. Навіть якщо після закінчення будівництва виробляються спеціальні геодезичні виміру, мають метою перевірку устойчивости-сооружения і виявлення можливих деформацій у часі під впливом різних зусиль і причин. Виключне значення має тут геодезія для Ізраїлю. Будівництво оборонних споруд, стрілянина по невидимим цілям, використання військової ракетної техніки, планування військових операцій та багатьох інших боку військової справи вимагають геодезичних даних, карток і планов.

ФОРМА І РОЗМІРИ ЗЕМЛІ. Загальна форма Землі як матеріального тіла визначається дією внутрішніх та зовнішніх сил їхньому частки. При визначенні постаті і дрібних розмірів Землі в геодезії вводиться поняття уровенных поверхонь. Основна уровенная поверхню — це поверхню води в океанах і котрі збираються із нею морями, може повного спокою і рівноваги, подумки продовжена під материками те щоб вона пересекала напрям майже стрімкій лінії під прямим кутом (90 "). Напрям майже стрімкій лінії до уровневой поверхні в геодезії сприймають як жодну з осей координат. Постать Землі, обмежена основний уровенной поверхнею, називається — геоид. У результаті неважко, геометричній спрямованості геоида його замінюють на іншу постаттю — еліпсоїдом, який від обертання еліпса навколо його малої осі PP1. (a=6 378 245м; b=6 356 863м; стиснення a=(a-b)/a=1/298,3; R=6371,11км). Початок відліку планових координат всім карт перебуває у центрі Круглого залу Пулковської обсерваторії. Мала вісь референт еліпсоїда збігаються з віссю обертання Землі. Третя координата (висотна) визначається від середнього багаторічного рівня Балтійського моря, зафіксованого 0 «Кронштадського футштока.

МЕТОД ПРОЕКЦІЙ, УХВАЛЕНИЙ У ГЕОДЕЗІЇ ПРИ СКЛАДАННІ ПЛАНІВ І КАРТ. При вивченні Земний на поверхні всі її точки попередньо проектуються на прийняту уровенную поверхню чи поверхню плану карти лініями перпендикулярным цим поверхням, таке проектування називають ортогональным. Лінія bc є горизонтальним додатком лінії BC, тобто. проекцією похилій лінії (рис.). Багатокутник abcde є ортогональної проекцією багатокутника ABCDE на уровенную поверхню чи площину (рис.). Під час проектування не так на уровенную поверхню, але в площину спотворюються довжини відрізків. З припустимою похибки 1/1 000 000 виміру атмосферного явища лінійних відстаней з’ясовуємо, що спотворення ми можемо проектувати на гориз. поверхню плану чи карти ділянку земної поверхні R=10км чи D=20км. Якщо проектується ділянку великих розмірів, то вводяться поправки на спотворення по відповідним формулам. При вимірі висоти допустима похибка? h=5см. Виходячи з цього без обліку висотних спотворень можна проектувати на горизонтальну площину ділянки R=0,8 км.

ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ ПЛАНИ І КАРТИ. КАРТОГРАФІЧНІ ПРОЕКЦІЇ. ПРОФІЛІ. МАСШТАБИ ПЛАНІВ І КАРТ.

План — зменшене і таке зображення на площині горизонтальній проекції невеликого ділянки земної поверхні не враховуючи кривизни Землі. Плани прийнято підрозділяти за змістом і масштабу. Коли плані зображені лише місцеві об'єкти, такий план називають контурним (ситуаційним). Якщо додатково на плані відображено рельєф, такий план називають топографічним. Стандартні масштаби планів 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000.

Карта — побудоване з певних математичним законам, зменшене, вимірне і узагальнену зображення на площині поверхні землі чи небесних тіл. Карти прийнято підрозділяти за змістом, призначенню і масштабу. По змісту карти бувають общегеографические і тематичні, за призначенням — універсальні і спеціальні. Общегеографические карти універсального призначення відбивають земну поверхню з показом всіх його основних елементів (населені пункти, гідрографія тощо. буд.). Математична основа, утримання і оформлення спеціальних карт підпорядковуються їх цільовим призначенням (карти морські, авіаційні і ще порівняно вузького призначення). За масштабами карти умовно ділять втричі виду: великомасштабні (1:10 000 і крупніша); среднемасштабные (1:100 000−1:1 000 000); мелкомасштабные (дрібніший від 1:1 0).

На карті існує 3 основних типи картографічних проекцій: равноугольная (така) — для великомасштабних карт (поперечно-цилиндрическая, проекція Г-К); рівновелика (равноплощадная) — для політичних карт (оглядових, середньо і мелкомасштабных); довільні проекції - спотворення по найбільш цікавій для нас характеристике.

Профиль місцевості - зменшене зображення на площині вертикального розтину земної поверхні по заданому напрямку. Для виявлення характерних особливостей рельєфу профіль будується у різних масштабах за вертикаллю і горизонталі. Профіль практично будь-коли будується від оцінок рівних 0, а тільки від умовного горизонта.

Масштаб — ступінь зменшення горизонтального прокладених ліній на місцевості, під час зображення їх у планах чи картах. Виражається як дробу (чисельні, графічні: лінійні, поперечные).

ВИДЫ МАСШТАБІВ, ПОБУДОВУ ЛІНІЙНОГО І ПОПЕРЕЧНОГО МАСШТАБІВ, ТОЧНІСТЬ МАСШТАБІВ. Масштаб — ступінь зменшення горизонтального прокладених ліній на місцевості, під час зображення їх у планах чи картах. Виражається як дробу: 1: N, де N=100; N=200; N=500; N=1000; N=2500. Масштаби бувають: чисельні і графічні (лінійні, поперечные).

Отношение довжини лінії на плані до довжини горизонтального прокладання цієї лінії на місцевості називається численным масштабом топографічного пана. Його зазвичай подають як правильної дробу, чисельник якої дорівнює 1, а знаменник — деякому числу N, показуючи скільки раз відстань на плані зменшено проти відповідним горизонтальним проложением лінії местности.

Линейный масштаб використовують із виміру з низькою точністю довжин відрізків на плані. Він є пряму лінію, разделённую на рівні відтинки. Довжина одного відрізка називається підставою масштабу. Лінійним масштабом користуються наступним чином: відкладають на лінійному масштабі замеренную довжину т.а., щоб права ніжка циркуля (вимірника) панувала к-либо розподілі правіше 0, а ліва ніжка обов’язково заходила за 0; вважають число цілих ділень ОМ (підстави масштабу) і кількість десятих ділень між правої та скільки лівої ніжками вимірювача визначають… (даруйте, але далі Не знаю). Найменша ЦД лінійного масштабу 2 мм, 1 мм (як половина ціни найменшого розподілу) (рис.).

Поперечный масштаб застосовують точніших вимірів довжин ліній на планах. Поперечним масштабом користуються так: відкладають на нижньої лінії поперечного масштабу завмер довжини т.а., щоб один кінець (правий) був у цілому розподілі ОМ, а лівий заходив за 0. Якщо ліва ніжка потрапляє між десятими поділами лівого відрізка (від 0), то піднімаємо обидві ніжки вимірювача вгору, поки ліва ніжка не потрапить перетнутися к-либо трансвенсали і к-либо горизонтальній лінії. При цьому права ніжка вимірювача повинна бути в цій самій горизонтальній лінії. Найменша ЦД=0,2 мм, а точність 0,1 (рис.).

Точність масштабу топографічного плану — довжина горизонтального прокладання лінії місцевості, відповідна на плані відтинку в 0,1 мм. Так, для плану масштабу 1/5000 точність масштабу буде 0,1*5000=0,5 м.

ИЗМЕРЕНИЕ ПРЯМИХ, ЛАМАНИХ І КРИВИХ ЛІНІЙ НА ПЛАНАХ І КАРТАХ. Відтинки, довжину котрих необхідно визначити, може бути прямими, ломанными і криволинейными.

Измерение прямих ліній — вимір відрізка прямий з допомогою вимірника (циркуля) і числової линейки.

Измерение ламаних ліній — вимір ламаних відрізків проводиться у разі частинам чи шляхом їх послідовного випрямлення (спосіб нарощування) з метою підвищення точності виміру. У цьому способі встановлюють ніжки вимірника в точках чи б, поєднують край лінійки з одночасним спрямуванням б — в, обертають вимірювач навколо ніжки у точці б і встановлюють другу ніжку вимірювача на краю линейкив точці a1, т. е. на продовженні відрізка б-в. Після цього переміщають ніжку циркуля з точки б в крапку у й отримують суму відрізків аб і бс. Діючи аналогічно, одержують у розчині циркуля азд загальну довжину ламаної лінії абвгд (рис.).

Измерение кривою — заміна ламаної, з допомогою циркуля з гвинтом, курвиметром (коліщатко пов’язану з стрілкою, яка визначає на циферблаті довжину лінії в сантиметрах; утримуючи курвиметр перпендикулярно до площині карти, ведуть його коліщатко по измеряемому отрезку.

СПОСОБЫ ВИМІРУ ПЛОЩ ПО КАРТАМ І ПЛАНАМ (ГРАФІЧНИЙ, АНАЛІТИЧНИЙ І МЕХАНІЧНИЙ), ТОЧНІСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ.

Графический — при графічному способі площа розбивають на трикутники: S=?(a1h½+a2h2/2+a3h3/2) (рис.).

Аналитический (по координатам вершин тр-ка) — обчислення площі аналітичним способом, по координатным вершин угло багатокутника, забезпечує вищу точність (до 1/1000 вимірюваною величини). Расчётная формула: S1−2-3=Sa-1−2-b+Sb-2−3-c-Sa-1−3-c=(x1+x2)*(y2-y1)/2+(x2+x2)*(y3-y2)/2-(x1+x3)*(y3-y1)/2; S=½?xi (yi+1-yi-1); S=½?yi (xi-1-xi+1); де і = 1, 2, 3… — номер вершин полігону (рис.).

При допомоги палеток — для виміру площ невеликих ділянок з криволинейными контурами (квадратні і прямокутні). Квадратна палетка застосовується для малих ділянок, мають площа на плані до 2 см², підраховують число повних клітин, частки неповних клітин враховують на очей (точність виміру приблизно 1/50). Паралельну палетку застосовують для ділянок, площа яких плані до 10 см², палетку на вимірюваний контур накладають те щоб точки 1 і 2 розташувалися між паралельними лініями, тоді відтинки 3−4, 5−6 і т. буд. вважатимуться полусуммой підстав відповідних трапецій, знайшовши сумарну довжину цих відрізків і помноживши її в висоту трапеції, одержимо площа контура.

Механический — при механічному способі застосовують планиметры різних конструкцій, найчастіше — полярний планиметр. Він з з трьох основних частин: двох важелів — полюсного і обвідного і каретки зі рахунковим механізмом.

ПЛАНИМЕТР, ЙОГО ПРИСТРІЙ, ЗАСТОСУВАННЯ, ТОЧНІСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ.

При механічному способі застосовують планиметры різних конструкцій, найчастіше — полярний планиметр. Він з з трьох основних частин: двох важелів — полюсного і обвідного і каретки зі рахунковим механізмом. Полярний важіль однією кінці має грузик з голкою. Голку перед обведенням контуру вколюють в папір. Вона є віссю обертання планиметра і тому називається полюсом. З протилежного боку полюсного важеля жорстко прикріплений стрижень з кулькою на кінці. З допомогою цього стрижня і гнізда в каретці лічильного механізму полярний і обвідний важелі шарнірно з'єднуються перед роботою. На кінці обвідного важеля розташований обвідний шпиль чи обводное скло до точки. При вимірі площі шпиль (точку) переміщають по контуру ділянки. Перед виміром обвідний шпиль встановлюють над к-либо точкою контуру площі й по счётному механізму роблять початковий відлік u1, після обвода контуру площі роблять кінцевий відлік u2. Бажана площа при полюсі поза контуру обчислюється по формулі: П=c (u2-u1), при полюсі всередині контуру — по формулі: П=c (u2-u1+q). Тут з — ціна одного розподілу планиметра, q — стала планиметра. Перед виміром визначають з і q по формулам: c=П/(u2-u1), q=П/c-(u2-u1). Розмір з визначається кількома обводами контуру геометричній постаті відомої площі. Коли плані є координатна чи кілометрова сітка, обводят кілька разів контур одного квадрата і з середньому значенням з різниці отсчётов кожного обвода обчислюють з, та був визначають q. Лічильний механізм складається з лічильника оборотів (циферблата), лічильного колеса і верньера. Відлік по счетному механізму складається з чотирьох цифр: з циферблата береться число повних оборотів лічильного колеса; за нульовим індексу верньера беруться друга, і третя цифри на рахунковому колесі (здатні фіксувати десяті і соті частки його обороту); четверта цифра (показує тисячні частки обороту лічильного колеса) визначається за двозначним номером збігається штриха верньера із будь-яким штрихом лічильного колеса. Планиметр повинен відповідати наступним вимогам, виконання яких перед роботою слід перевіряти: счётное колесо має обертатися легко та вільно; площину лічильного колеса мусить бути перпендикулярна до осі обвідного рычага.

УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ПЛАНІВ І КАРТ, ПРИКЛАДИ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ.

Объекты місцевості зображують на плани та картах умовними знаками, але одні об'єкти мають значні розміри (озеро, ліс…), інші об'єкти малі (криницю, міст…). Об'єкти, розміри яких значні, відбивають масштабу даної карти зі збереженням подоби контурів, для малих об'єктів таке відображення неможливо. У зв’язку з цим все умовні знаки ділять на 3 групи: масштабні (контурні), внемасштабные і пояснительные.

Масштабные (контурні) — служать для зображення об'єктів масштабу плану чи карты.

Внемасштабные — відбивають невеликі, але важливі предмети, які через своїх невеликих розмірів неможливо знайти зазначені у масштабі (центрові, осьові, основные).

Пояснительные умовні знаки, представлені значком, числом, написом чи всього цього разом, служать для додаткової характеристики объектов.

Условные знаки стосовно різним масштабам наводяться в спеціальних каталогах, видаваних Головне артилерійське управління геодезії і картографії (ГУГК).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАНОВИЩА ТОЧОК ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ У ГЕОДЕЗИЧНОЇ СИСТЕМІ КООРДИНАТ.

Определение становища крапки над Земний поверхні - одну з основних завдань в геодезії. Зазвичай вона зводиться до визначення висоти крапки й визначенню горизонтальній проекції крапки над сферу чи плоскость.

Существует дві системи координат: географічна і прямокутна — вони даються на топографічних картах.

Географическая — у системі географічних координат місце розташування крапки над уровенную поверхню визначається двома кутами, які називаються широтою (j) і довготою (l).

Широтой (j) точки називається кут, освічений майже стрімкій лінією що проходить цю і площиною екватора. Змінюється не більше до 90 «(рис.).

Долготой (l) називається двугранный кут, освічений площинами, проведёнными через цю і початковий (гринвечиский) меридіан. Змінюється т 0 «до 180 ». ЗВ — східна довгота (+), ВЗ — західна довгота (-).

Для визначення географічних координат картами завдають паралелі і меридианы.

Меридианы — це лінії перетину уровенной поверхні площинами, що проходять через вісь Землі, тобто. площинами долгот.

Параллели — це лінії перетину уровенной поверхні площинами, перпендикулярними осі обертання Землі, тобто. площинами широт.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАНОВИЩА ТОЧОК ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ У СИСТЕМІ ПЛАСКИХ ПРЯМОКУТНИХ КООРДИНАТ Г-К.

Для цілей великомасштабного фотографування в ІГ найбільш зручними є проекції, які забезпечують збереження подібного відображення постаті чи об'єктів при перехід із эллипсойда на місцевість. Аби вирішити з завдань в 1828 року Гауссом було запропоновано прямокутна система координат (поперечно-цилиндрическая).

Проекция Г-К. Сутність проекції Г-К у тому, що поверхню земної кулі розбивається меридіанами на 60 зон шириною 6 «по довготі (іноді 3 »). Кожна з зон має вигляд двоугольника, обмеженого двома меридіанами. Меридіан, проходить посередині називають — осьової меридіан. l=(6n-3), де n — номер зони. Ширина зони на екваторі близько 670 км, тобто. крайні точки зони віддалені від осьового меридіана приблизно за 335 км. Система географічних координат зручна вивчення всієї фізичної поверхні землі чи значних її ділянок. Проекція Гаусса в географічному відношенні немає практичного значення, т.к. дає зображення земної поверхні з розривами. Але її цінність у цьому, що внаслідок малих спотворень зближує картку з планом і дозволяє призначити систему пласких координат у кожному зоні, що зручно під час вирішення інженерних завдань. У проекції Р за початок координат у кожному зоні приймають точку перетину осьового меридіана з лінією екватора, що утворюють прямий кут. Вони і приймаються за осі координат. Осьової меридіан служить віссю абсцис X, а лінія екватора віссю ординат Y. Позитивним напрямом абсцис вважається напрям від екватора до півночі, позитивним напрямом ординат — Схід. Щоб уникнути негативних ординат в 500 км на захід від осьового меридіана проводять фіксовану вісь і зажадав від неї відраховують все игриковые ординати игриковой зони; иксовая відраховується від екватора на північ (в метрах) — максимально 7 позицій (игриковая — максимально 3 позиції). P. S. Для однозначного визначення становища точок земної поверхні в игриковую ординату вводиться номер зони (ніж збіглося…) (рис.).

ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛІНІЙ У СИСТЕМІ ГЕОГРАФІЧНИХ КООРДИНАТ (ІСТИННІ АЗИМУТЫ І РУМБИ, ЗБЛИЖЕННЯ МЕРИДІАНІВ, ПРЯМИЙ І ЗВОРОТНИЙ АЗИМУТЫ).

С орієнтувати лінію — це що означає визначити її напрям щодо напрями, прийнятого за начальное.

Ориентирование в СГК: за початкова напрям прийнято північне напрям географічного меридіана і кутами орієнтування служать географічний азимут A і географічний румб r.

Географическим азимутом називається кут отсчитываемый від північного напрями географічного меридіана у процесі годинниковий стрілки до напрями ориентируемой лінії. 0? A?360°. Географічні меридіани не рівнобіжні один одному різних точках уровенной поверхні. Азимуты одному й тому ж лінії у різних її точках будуть різні. Різниця географічних азимутів позначається g і називається зближенням меридіанів. 0£g£6; -3£g£3. Азимут — прямий і зворотний (MN і NM): NM=MN+(g)+180°. З метою спрощення вводиться румб: 0? rг?90°.

Географическим румбом називається гострий горизонтальний кут отсчитываемый від найближчого північного чи південного напрями географічного меридіана (немає від західного й немає від південного!!!). Для однозначногоопределения географічного румба орієнтованої лінії для її градусної мері додається вказівку боку світла. Зворотний географічний румб має градусну міру прямого географічного румба, але зворотний напрямок боку світла (рис.).

ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛІНІЙ У СИСТЕМІ ПЛАСКИХ ПРЯМОКУТНИХ КООРДИНАТ (ДИРЕКЦИОННЫЕ КУТИ І РУМБИ, ЗВ’ЯЗОК ДИРЕКЦИОННЫХ КУТІВ І ІСТИННИХ АЗИМУТОВ).

В системі прямокутних координат кутами орієнтування є дирекционный кут a і румб r 0.