Общие понятия о геодезических измерениях. Виды измерений.

Предмет геодезии. Краткий исторический обзор развития геодезии.

Геодезия – наука о фигуре Земли и ее размерах, проводит измерения на поверхности Земли с целью определения взаимного положения точек, занимается съемкой местности, составлением карт, планов, решает задачи, необходимые для народного хозяйства и обороны страны.

-Высшая геодезия (изучает фигуру Земли, ее размеры, выполняет высокоточные измерения для определения координатных точек);

-Геодезия (съемка местности, составление карт, планов);

-Картография (составление различных карт, издание и использование карт, планов);

-Аэрофотосъемка (съемка местности с различных летательных аппаратов, составление карт и планов по результатам съемки);

-Инженерная геодезия (съемка небольших объектов местности, выбор участка для строительства, составление карт и планов для вопросов проектирования, задачи обеспечения строительства объекта).

1. С древнейших времен до конца 17в., когда землю принимали за шар.

2. С конца 17в. До второй половины 19в., когда считали, что Земля является сплюснутым  у полюсов шаром, близким к эллипсоиду вращения.

3. Со второй половины 19в. До сороковых годов 20в., когда установили, что более правильно представлять Землю трёхосным эллипсоидом, который является моделью более сложной формы Земли – геоида.

4. С сороковых годов 20в. До настоящего времени, когда за фигуру Земли принимают тело, ограниченное физической поверхностью земли.

2. Плановое обоснование топографических съемок. Полевые работы. Требования, предъявляемые к проложению теодолитных ходов.

Создается с целью обеспечения всех съёмок и всех стадий проектирования. Плановое обоснование может быть в виде замкнутого и разомкнутого теодолитного хода, системы теодолитных ходов с угловыми точками.

Полевые работы при создании планового съемочного обоснования: 1)Рекогносцировка местности; 2)Измерение ходов полным приемом теодолитом с технической точностью; 3)Измерение длин сторон (с относительной ошибкой не грубее 1/2000, лентами и рулетками); 4)Камеральная обработка результатов.

Согласно ГОСТу выпускают три типа реек: РН-05, РН-3, РН-10

РН-05 – штриховая трёхметровая рейка с инварной полосой, на которую нанесены основная и дополнительная шкала с делениями 5 мм., предназначены для нивелирования 1 и 2 классов и высокоточного нивелирования в прикладной геодезии.

РН-3, РН-10 – сантиметровые, шашечные, двусторонние, 3 и 4-метровые рейки, целые или складные. РН-3 используют при нивелировании 3 и 4 классов.

Б2

Понятие о фигуре и размерах Земли.

Первоначальное представление о фигуре Земли – шар (Пифагор). Земля, вращаясь вокруг оси, имеет сжатие, форму, близкую к эллипсоиду.

Уровенная поверхность – выпуклая линия, в каждой точке которой направление силы тяжести перпендикулярно к этой уровенной поверхности (на примере силы тяжести – отвесная линия).

Поверхность Геоида – уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью морей и океанов в спокойном их состоянии и мысленно продолженная под материками.

Земной эллипсоид – эллипс, характеризующий форму и размеры Земли вообще.

Земной эллипс, который принят для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат (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 эллипса, α – полярное сжатие).

2. Поверки и юстировки теодолита 2Т30П.

Поверки теодолита.

II’- основная ось – ось вращения алидады, UU’- ось уровня (касательная к нуль-пункту внутренней пов-ти), VV’- визирная ось (проходит через крест нитей и оптический центр объектива), ТТ’- ось вращения трубы (образует коллимационную пл-ть) (см рис)

1-ая поверка: Ось цилиндрич ур-ня д.б. перпендикулярна основной оси (VV’┴II’)

2-ая: Визирная ось д.б.перпендик-на к оси вращения трубы (VV’┴TT’)

3-я: Ось вращения трубы д.б. перпендик-на основной оси (TT’┴II’)

4-я: Сетка нитей не должна иметь перекоса. Наводят зрит трубу на отвес, помещенный в защищенном от ветра месте, отклонение вертикальной сетки от нити отвеса не должно превышать толщину нити.

Б3

1. Величины, подлежащие измерению в геодезии. Понятие о топографических планах и картах.

Топографическая карта – уменьшенное обобщенное и построенное по определенным математическим законам изображение значительных участков поверхности земли на плоскости.

Топографический план – уменьшенное и подобное изображение на бумаге горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности без учета сферичности Земли.

2. Устройство нивелира с цилиндрическим уровнем. Поверки, юстировки.

1)Окуляр 2)Зрительная труба 3)Коробка цилиндрического уровня 4)Барабан кремальеры 5)Объектив 6)Закрепительный винт 7)Наводящий винт 8)Трегер 9)Подъемные винты 10)Пружинная пластина 11)Исправительный винт круглого уровня 12)Элевационный винт 13)Круглый уровень (для предварительной установки прибора)

Поверки:1)Ось круглого уровня должна быть параллельна основной оси 2)Вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен основной оси 3)Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси.

Б4

Масштаб и его точность. Виды масштабов.

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.

Точность Масштаба – горизонтальное расстояние на местности, соответствующее на карте 0,1 мм

Численный Масштаб – отношение длины линии на плане к длине горизонтального проложения этой линии на местности. Горизонтальное проложение – длина ортогональной проекции линии на горизонтальную плоскость.

Линейный Масштаб – прямая линия, разделенная на равные отрезки.

Поперечный Масштаб – график, основанный на пропорциональном делении отрезков.

2. Методики измерения длин линий мерными лентами и рулетками. Поправки, вводимые в измеряемые длины линий.

Длина 20, 24, 40 метров; ширина 20-30см.

Ленты бывают шкаловые и штриховые. На металлической ленте наносят метровые, полуметровые и дециметровые отметки. Для дециметровых лент точность отсчета – 1см.

Любая измеряемая линия должна быть закреплена. Измерения линии производят путем последовательного укладывания ленты между точками.

l-длина рабочей меры (лента или рулетка), n-число полных уложений мерного прибора, r-остаток. D=l*n+r. Длина D разнится с d-горизонтальным проложением на ΔD. d=D-ΔDk+ΔDt+ΔDh(ν), ΔDk+ΔDt+ΔDh(ν)=ΔD. ΔDk-поправка за компарирование (сравнение рабочей меры с эталоном)=D*Δl/l, Δl=l-l0- поправка в рабочую меру, l0-эталон; ΔDt=D*α(tизм-t0)- поправка за температуру, tизм-темп измерения, t0-темп компарирования, α-коэффициент линейного расширения материала из которого изготовлена раб мера; ΔDh(ν)-поправка за наклон, ΔDh= ΔDν=-h2/2D=-2D*sin2(ν/2). Точность измерения рулетками и мерными лентами 1/2000, проволокой-1/100000.

Б5

Условные знаки, используемые при составлении топографических планов и карт.

Условные топографические знаки – изображение местных предметов на топографических планах и картах.

Условные знаки:

- масштабные (контурные) (пашни, луга, леса, моря, озера). Изображают предметы подобными оригиналу, по ним можно определить размеры и форму;

- внемасштабные (ширина дорог, малых рек, мосты колодцы). Определяют местоположение предметов, по ним нельзя определять их размеры.

- Пояснительные условные знаки, представленные значком, числом, надписью или всем этим вместе, служат для дополнительной характеристики объектов.

Условные знаки дополняются знаками и цифровыми данными, дающими характеристики предметов.

2. Классификация современных теодолитов. Устройство теодолита 2Т30П.

Классификация теодолитов. Согдасно ГОСТ 10529-86, теодолиты изготавливаются типов Т1, Т2, Т5, Т15, Т30 и Т60. Цифры в шифре обозначают среднюю квадратическую погрешность измерения горизонтальных углов одним приемом в секундах. Теодолиты классифицируют по точности, материалам изготовления кругов, конструктивным особенностям, назначению. По точности теодолиты делятся на три группы: высокоточные – Т1; точные – Т2, Т5; технические – Т15, Т30, Т60. По материалам изготовления кругов теодолиты бывают с металлическими и стеклянными (из оптического стекла) угломерными кругами. Теодолиты со стеклянными кругами называются оптическими. Все современные теодолиты являются оптческими. По конструкции теодолиты делятся на простые и повторительные. У простого теодолита лимб горизонтального круга или не имеет своей оси вращения, или имеет приспособления для поворота и закрепления его в различных положениях. У повторительного теодолита лимб горизонтального круга имеет свою ось вращения, а также закрепительный и наводящий винты. По назначению выделяют теодолиты маркшейдерские Т15М, Т30М.В обозначении теодолита, имеющего прямое изображение, добавляется буква П, а имеющего компенсатор буква К. Отчетные устройства. Вкачества отчетных устройств используются в теодолитах шкаловые и штриховые микроскопы. Труба отчетного микроскопа расположена рядом с окуляром зрительной трубы. Вращением диоптрийного кольца окуляра микроскоп устанавливают по глазу: в поле зрения должны быть чётко видны отчетный индекс или шкала и штрихи лимбов. Названия кругов обозначены буквами: г – горизонтальный, в – вертикальный. Для отчитывания в теодолите Т30 используется штриховой микроскоп, а в остальных приборах – шкаловой. Цена деления лимбов теодолита Т30 – 10’. Отчеты берутся по щтриху – индексу с точностью до десятых долей « на глаз» наименьшего деления лимбов, т.е. с точностью 1’.

Теодолит 2Т30П. Повторительный шкаловый теодолит с односторонней отсчетной системой является модификацией предыдущих моделей Т30 и 2Т30. Его зрительная труба даёт прямое изображение и имеет оптический визир для предварительного наведения на предмет. Фокусировка зрительной трубы осуществляется вращением винта кремальеры: установленный на трубе цилиндрический уровень с юстировочным винтом позволяет выполнять прибором нивелирование горизонтальным лучом. Ось вращения теодолита приводится в овесное положение подъемными винтами с помощью цилиндрического уровня при горизонтальном круге. Уровень расположен параллельно коллимационной плоскости трубы и заменяет отсутствующий в приборе уровень вертикального круга. Вместе с трубой скреплены вертикальный круг и отсчетный микроскоп, в поле зрения которого с помощью оптической системы передаётся изображение отсчетных шкал обоих кругов. Для освещения шкал служит зеркало. Закрепительным винтом трубу фиксируют в заданном положении, а наводящим винтом медленно вращают в вертикальной плоскости до точного совмещении центра сетки нитей с визирной целью. Горизонтальный круг и алидадная часть могут вращаться совместно и раздельно, что обеспечивается наводящими винтами лимба и алидады. Резьбовая часть винта защищена втулкой. Основание теодолита, с которым скреплена подставка, служит одновременно дном футляра прибора. Вертикальная ось прибора полая, а основание в центре имеет винтовое отверствие. Это позволяет центрировать теодолит над вершиной измеряемого угла с помощью зрительной трубы, устанавливаемой вертикально объективом вниз. Закрепление прибора на головке штатива осуществляеться основным винтом, ввинчиваемым в отверстине основания. При перевозек теодолита этототверстие закрывается крышкой. Теодолит укомплектовывается ориентир-буссолью, устанавливаемой в посадочный паз на вертикальном круге. Лимб – круговая шкала с градусными или градовыми делениями, располагаемая на плоском стеклянном круге. Плоскость лимба, являющаяся плоскостью горизонтальных углов, при работе устанавливают горизонтально. Уровень – прибор, по которому следят за горизонтальностью плоскости лимба во время работы. Оптическая зрительная труба – служит для визирования – наведения на предметы – визирные цели. лидада – дословно – линейка. У горизонтальных кругов алидадная част расположена и вращается под лимбом. На ней закреплена оптическая труба, на ней также расположен индекс или шкала отчетного приспособления и поэтому она позволяет определять на лимбе направления трубы, наведенной на визирную цель. Микрометр, шкаловый или штриховой микроскоп – устройство, позволяющее значительно повысить точность отсчитывания долей делений на лимбе. Подставка и подъемные винты – служат для удержания теодолита на штативе и приведения плоскости лимба в горизонтальное положение – для горизонтирования прибора.

Отвес металлический на шнуре или оптический центрир укрепляемый на подставке служит для установки оси алидады и лимба на отвесной линии проходящей через вершину измеряемого угла, т.е. для центрирования прибора. Перед работой у оптических теодолитов технической точности исследуют штативы, зрительные трубы, уровни и винты.Исследование штативов. Установив теодолит на штативе, прочно зкрепляют становой винт и винты штатива. Визируют на точку местности, закрепляют винты теодолита. С небольшим усилием нажимают на штатив сбоку и сверху. Если штатив пружинит, и центр сетки нитей возвращается в наблюдаемую точку, он устойчив. В противном случае проверяют работу винтов и устраняют недостатки в их работе.

Б6

Рельеф земной поверхности и его изображение на картах и планах. Формы рельефа. Принцип изображения рельефа горизонталями.

Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности.

Формы и изображение рельефа:

Горизонталь – линия равных высот на карте.

Высота сечения рельефа – разность высот соседних горизонталей.

Заложение – расстояние между соседними горизонталями на плане.

Основные формы рельефа:

- гора, холм, сопка;

- котловина – чашеобразное замкнутое со всех сторон углубление;

- хребет – вытянутая возвышенность, постепенно понижающаяся в одном напр. и имеющая два крутых склона, пересечение которых образует ось хребта;

- лощина – вытянутое углубление, постепенно понижающееся в одном напр.

- седловина – пониженная часть м/у двумя соседними возвышенностями.

Общие понятия о геодезических измерениях. Виды измерений.

1. Угловые измерения; выполняют теодолитом, измеряют горизонтальные углы, углы наклона.

2. Линейные измерения: непосредственный способ (с помощью лент, рулеток, проволок);  косвенный способ (дальномеры – оптические, светодальномеры).

3. Нивелирование (изменение превышений): геометрическое (горизонтальным лучом визир.); тригонометрическое (наклонным лучом визир.).

Б7

1. Высота сечения рельефа, заложение, уклон и их взаимосвязь.

Высота сечения рельефа – разность высот двух соседних горизонталей:

1- Горизонтали не пересекаются

2- Горизонтали не могут представлять из себя прерывистую линию

3- Горизонтали не раздваиваются;

Заложение – расстояние между двумя смежными горизонталями на плоскости. Уклон линий – отношение превышения h заложению  d

2. Основные части геодезических приборов и их назначение.

Основные части теодолита и их назначение.

1- лимб - оцифрованная составляющая горизонтального круга

2- ось горизонт круга входит в алидаду

3- зрительная труба, при вращении вокруг основной оси HH’ образует коллимационную пл-ть

4- подставки(колонки) зрительной трубы

5- цилиндрический ур-нь

6- вертикальный круг (для измерения углов наклона) находится на осн оси зрит трубы

7- подставка с подъемными винтами

Б8

1. Понятие о цифровых моделях рельефа местности и их использовании в строительстве. Построение цифровой модели рельефа (ЦМР) – одна из важнейших задач инженерных изысканий для строительства и проектирования. Использование ЦМР значительно сокращает затраты времени по сравнению с традиционными технологиями получения отметок с топографических планов, определения направления величин стоков и др., а технологии воздушного и лазерного сканирования позволяют решать эту задачу с максимальной точностью.Цифровые модели используются:

• проектными организациями – для проектирования новых или реконструкции существующих объектов (дороги, трубопроводы, инженерные сооружения и т.п.);
• строительными организациями и заказчиками строительства – для контроля хода работ и соответствия проекту;
• эксплуатирующими организациями – для мониторинга состояния местности и объектов;

Задачи, решаемые с использованием ЦМР:

• анализ уклонов и экспозиции склонов, что важно в строительстве дорог и продуктопроводов, сельском хозяйстве при выборе полей под культуры с разными требованиями к освещенности и др.;
• построение «на лету» различных карт (гипсометрическая, крутизна склонов, экспозиция склонов, др. );
• расчет площадей и объемов, получение профилей поверхности;
• построение гидросети;
• анализ поверхностного стока на территории;
• расчет уровней и площадей затопления территорий;
• вычисление направлений геохимических миграций на основе поверхностного стока и прогноз зон подтопления;
• анализ зон видимости, который используется при проектировании радио- и телевещательных станций, радиорелейных сетей и систем мобильной радиосвязи, сети наблюдательных вышек службы слежения за лесными пожарами для минимизации числа вышек при заданных конструктивных параметрах и площади, остающейся недоступной для визуального наблюдения, используется для нужд архитектуры, городского планирования и в других отраслях
• генерация сети тальвегов и водоразделов;
• ортокоррекция изображений;
• генерация горизонталей;
• построение профилей поперечного сечения рельефа по направлению прямой или ломаной линии;
• просмотр данных в трех измерениях, создание виртуальных полетов над местностью и светотеневых моделей;
• построение карт пластового давления нефти;
• трансформация исходной модели путём добавления новых данных;
• быстрое получение информации о морфометрических показателях (высота, угол наклона, экспозиция склона) в любой точке модели;
• создание видеоизображения «пролёта» над поверхностью модели по заданному маршруту (системы виртуальной реальности).

2.Камеральная обработка материалов теодолитного хода. Камеральная обработка теодолитной съемки состоит из: обработки и увязки угловых и линейных измерений теодолитных ходов; вычисления приращений и координат точек; построения, составления плана по координатам; оформления плана в масштабе и соответствующих условных знаках. Накладку плана начинают с подготовки для этой цели бумаги.

Снятый план, как правило, должен сохраняться много лет и может время от времени дополняться в подлиннике. Поэтому подлинник следует вычертить на ватманской бумаге тушью. После этого наносят на ватман сетку координат, которая обеспечит большую точность плана и облегчит его накладку.

Сначала наносят с помощью металлической линейки продольную координатную ось. На ней при помощи штангенциркуля или линейки Дробышева откладывают от начала координат отрезки, кратные 100 м.

Затем у начала координат и по концам прямой откладывают тщательно выверенным угольником или с помощью линейки Дробышева перпендикуляры.

Отложив на этих перпендикулярах опять отрезки, кратные 100 м, соединяют полученные точки линиями, параллельными оси.

На этих линиях снова откладывают от оси X отрезки по 100 м, так что получается ряд точек, являющихся вершинами квадратов сетки.

Проверив квадраты по длинам диагоналей, закрепляют их вершины пересекающимися отрезками тонкой линии длиной около 4 мм, проведенными синей или зеленой тушью, и пишут расстояния этих вершин от начала координат на левом и нижнем краях сетки координат.Накладка вершин опорной магистралиПосле этого производят накладку вершин опорной магистрали по координатам. После проверки правильности накладки опорного хода путем измерения полученных на чертеже длин сторон (которые могут отличаться от измеренных в натуре длин, выраженных в масштабе плана, на ±0,3 мм) обводят каждую вершину кружочком диаметром 1,5 мм тушью синего или зеленого цвета и тем же цветом прочерчивают линиями толщиной 0,1—0,2 мм стороны хода.На основе промеров по поперечникам наносят станционные пути, платформы, здания и другие сооружения и устройства. Накладку данных съемки тахеометром рекомендуется производить при помощи специального транспортира, имеющего линейку с миллиметровыми делениями для нанесения точек.ЛучиЕсли нет специального транспортира, то при помощи обычного транспортира откладывают углы и проводят лучи направлений, на которых лежат снятые точки.

Лучи помечают номером соответствующей точки, руководствуясь кроками.

Затем определяют положение точек на лучах, отмеряя линейкой с миллиметровыми делениями от опорной точки расстояния, взятые из журнала.

Рядом с точкой мелкими цифрами пишут ее номер и высоту (а иногда только высоту). Наложив ряд таких точек (обычно не менее 8—10 шт.), их соединяют в соответствии с данными съемки, занесенными в кроки.

Б9

1. Номенклатура топографических карт и планов.Система условного обозначения (буквами и цифрами) листов, планов и карт различных масштабов называется – номенклатурой карт. Изображения значительных территорий в виде карт состоят из многих листов.Систему взаимного расположения листов карт различных масштабов называют разграфкой.Систему обозначения отдельных листов топографических карт называют номенклатурой.Расположение и обозначение многолистных карт различных масштабов осуществляют в соответствии со специальной сборной таблицей, в основу которой положена государственная карта масштаба 1:1000 000.Деление сборной таблицы на листы осуществляют следующим образом. Вся земная поверхность делится меридианами, проводимыми через 6°, на 60 колонн. Колонны нумеруют арабскими цифрами, при этом счет ведут от меридиана с долготой 180°.Колонны разделяют на ряды параллелями, проводимыми через 4°. Ряды обозначают заглавными буквами латинского алфавита и счет ведут от экватора к Северному и Южному полюсам. Пересекаясь, меридианы и параллели образуют рамки каждого листа карты в рядах и колоннах масштаба 1:1000 000.Номенклатура листа карты складывается из обозначений ряда и колонны, в которых расположен данный лист. Так, например, N-37 — номенклатура листа, на котором находится Москва. Одному листу карты масштаба 1:1000 000 соответствуют 4 листа карты масштаба 1:500 000, обозначаемы заглавными буквами русского алфавита Л, Б, 5, Г, 36 листов карты масштаба 1:200 000, обозначаемые римскими цифрами I — XXXVI; 144 листа карты масштаба 1:100 000, обозначаемые арабскими цифрами 1—144.Номенклатуру карт соответствующих масштабов определяют добавлением указанных обозначений к соответствующей номенклатуре карты масштаба 1:1000 000, в пределы которой попадает искомый планшет.