- •Геодезия
- •Рецензенты:
- •Введение
- •1. Общие сведения о геодезии
- •1.1. Предмет и задачи геодезии
- •1.2. Роль геодезии в развитии хозяйства страны
- •1.3. Исторический очерк о развитии геодезии
- •1.4. Понятие о фигуре Земли
- •1.5. Системы координат и высот в геодезии
- •1.5.1. Географические координаты
- •1.5.2. Прямоугольные координаты
- •1.6. Изображение земной поверхности на плоскости. Понятие о плане, карте, профиле
- •1.7. Масштабы планов и карт. Точность масштабов
- •1.8. Номенклатура топографических карт и планов
- •1.9. Условные знаки планов и карт
- •1.10. Рельеф местности и его изображение на картах и планах
- •1.11. Ориентирование линий
- •1.11.1. Исходные направления
- •1.11.2. Ориентирные углы
- •1.12. Прямая и обратная геодезические задачи
- •1.12.1. Прямая геодезическая задача
- •1.12.2. Обратная геодезическая задача
- •1.13. Элементы геодезических измерений
- •1.11. Контрольные вопросы по 1 разделу
- •2. Измерение углов и линий
- •2.1. Угломерные инструменты и угловые измерения
- •2.1.1. Принципы измерения углов и схема устройства угломерного прибора
- •2.1.2. Устройство теодолита
- •2.1.3. Классификация теодолитов
- •2.1.4. Поверки и юстировки теодолитов
- •2.1.5. Измерение горизонтальных углов
- •2.1.6. Измерение вертикальных углов. Место нуля вертикального круга
- •2.2. Линейные измерения
- •2.2.1. Общие сведения о линейных измерениях
- •2.2.2. Подготовка линий к измерению
- •2.2.3. Приборы для измерения линий на местности
- •2.2.4. Измерение линий мерными лентами
- •2.2.6. Высокоточные измерения линий шкаловыми лентами и инварными проволоками
- •2.2.7. Высокоточные измерения линий электронными дальномерами
- •2.2.8. Горизонтальное проложение
- •2.3. Контрольные вопросы по 2 разделу
- •3. Нивелирование
- •3.1. Способы определения превышений и отметок точек
- •3.2. Геометрическое нивелирование
- •3.2.1. Схема геометрического нивелирования
- •3.2.2. Виды геометрического нивелирования
- •3.3. Тригонометрическое нивелирование
- •3.4. Нивелиры и нивелирные рейки
- •3.4.1. Классификация и устройство нивелиров
- •3.4.2. Нивелирные рейки и производство отсчетов по ним
- •3.4.3. Поверки и юстировки нивелиров
- •3.5. Понятие о других видах нивелирования
- •3.5.1. Гидростатическое нивелирование
- •3.5.2. Барометрическое нивелирование
- •3.5.3. Аэрорадиолокационное нивелирование
- •3.6. Контрольные вопросы по 3 разделу
- •4. Топографические съемки местности
- •4.1. Общие сведения о топографических съемках местности
- •4.2. Теодолитная съемка
- •4.2.1. Сущность теодолитной съемки, состав и порядок работ
- •4.2.2. Создание плановой геодезической основы для теодолитной съемки
- •4.2.3. Способы съемки подробностей местной ситуации
- •4.2.4. Вычисление координат сомкнутого теодолитного хода
- •4.2.5. Вычисление координат разомкнутого теодолитного хода
- •4.2.6. Накладка полигона по координатам и румбам
- •4.2.7. Нанесение на план местной ситуации
- •4.3. Нивелирование трассы
- •4.3.1. Сущность нивелирной съемки трассы
- •4.3.2. Трассирование и закрепление оси трассы
- •4.3.3. Разбивка пикетажа на трассе
- •4.3.4. Съемка местных предметов и ситуации в полосе трассы, ведение пикетажного журнала
- •4.3.5. Разбивка круговых горизонтальных кривых и вынос пикетов с тангенсов на кривую
- •4.3.6. Нивелирование оси трассы и поперечников
- •4.3.7. Заполнение ведомости углов поворота, прямых и кривых
- •4.3.8. Составление и оформление плана трассы
- •4.3.9. Вычисление отметок нивелирного хода
- •4.3.10. Составление продольного и поперечных профилей трассы
- •4.4. Нивелирование площадей
- •4.4.1. Сущность нивелирной съемки площадей
- •4.4.2. Способы нивелирной съемки площадей
- •4.4.3. Нивелирование поверхности летного поля по квадратам
- •4.4.4. Составление плана в отметках и горизонталях как цифровой модели местности. Метод интерполяции при построении горизонталей
- •4.5. Тахеометрическая съемка
- •4.5.1. Сущность тахеометрической съемки, состав и порядок работ
- •4.5.2. Инструменты, применяемые при тахеометрической съемке
- •4.5.3. Создание планово-высотной геодезической рабочей основы тахеометрической съемки при работе теодолитом-тахеометром
- •4.5.4. Планово-высотная привязка точек опорного хода
- •4.5.5. Съемка подробностей местной ситуации и рельефа полярным
- •4.5.6. Камеральные работы при тахеометрической съемке
- •4.6. Контрольные вопросы по 4 разделу
- •5. Опорные геодезические сети
- •5.1. Общие сведения о государственной геодезической сети
- •5.2. Плановые геодезические сети
- •5.2.1. Методы построения плановых геодезических сетей. Триангуляция, трилатерация, полигонометрия
- •5.2.2. Классификация государственной геодезической сети
- •5.2.3. Пункты государственной геодезической сети
- •Геодезическая служба
- •5.2.4. Плановые сети сгущения и съемочные сети
- •5.2.5. Методы построения сетей сгущения и съемочных сетей
- •5.3. Высотные геодезические сети
- •5.3.1. Нивелирная сеть страны. Классификация нивелирных сетей
- •5.3.2. Нивелирные сети сгущения и высотные съемочные сети
- •5.4. Понятие о геоинформационных и спутниковых навигационных
- •5.4.1. Глобальные системы определения местоположения глонасс и navstar gps
- •5.4.2. Системы отсчета времени и координат
- •5.4.3. Преобразование координат
- •5.5. Контрольные вопросы по 5 разделу
- •6. Основы математической обработки результатов геодезических измерений
- •6.1. Общие сведения о погрешностях измерений
- •6.2. Классификация погрешностей измерений
- •6.3. Свойства случайных погрешностей
- •6.4. Среднее арифметическое результатов измерений. Вероятнейшие погрешности и их свойства
- •6.5. Предельная погрешность
- •6.6. Оценка точности равноточных измерений
- •6.6.2. Средняя квадратическая погрешность измерений неизвестной величины. Формула Бесселя
- •6.6.3. Средняя квадратическая погрешность двойных измерений
- •6.6.4. Средняя квадратическая погрешность функции независимо измеренных величин
- •6.6.5. Средняя квадратическая погрешность арифметической средины
- •6.7. Оценка точности неравноточных измерений
- •6.7.1. Понятие о весе измеренных величин
- •6.7.2. Средняя квадратическая погрешность единицы веса
- •6.7.3. Весовое арифметическое среднее
- •6.6. Контрольные вопросы по 6 разделу
- •7. Основные виды геодезических работ при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений
- •7.1. Сущность и назначение геодезической разбивочной основы
- •7.2. Плановая геодезическая разбивочная основа. Строительная сетка
- •7.2.1. Проектирование строительной сетки
- •7.2.2. Предварительная разбивка строительной сетки
- •7.2.3. Определение точных координат и редуцирование центров пунктов строительной сетки
- •7.3. Высотная геодезическая разбивочная основа
- •7.4. Геодезическая подготовка проекта инженерного сооружения
- •7.4.1. Подготовка разбивочных данных проекта
- •7.4.2. Аналитический расчет и привязка проекта
- •7.4.3. Составление разбивочных чертежей
- •7.4.4. Разработка проекта производства геодезических работ
- •7.5. Основные способы плановой и высотной разбивки
- •7.5.1. Плановая разбивка линий и углов
- •7.5.2. Плановая разбивка точек
- •7.5.3. Высотная разбивка точек
- •7.6. Мониторинг геометрии сооружений
- •7.6.1. Виды деформаций сооружений
- •7.6.2. Точность определения деформаций сооружений
- •7.6.3. Наблюдения за осадками сооружений
- •7.6.4. Наблюдения за смещениями сооружений
- •7.6.5. Наблюдения за кренами сооружений
- •7.6.6. Наблюдения за трещинами и оползнями
- •7.7. Контрольные вопросы по 7 разделу
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
4.2. Теодолитная съемка
4.2.1. Сущность теодолитной съемки, состав и порядок работ
Основными геодезическими инструментами для теодолитной съемки являются теодолит и стальная землемерная лента. В состав теодолитной съемки входит комплекс полевых и камеральных работ.
Полевые работы включают угловые и линейные измерения на местности с последовательным выполнением двух этапов работ:
создание плановой рабочей (геодезической) основы съемки и ее привязку к пунктам опорной геодезической сети;
съемку подробностей местной ситуации.
Камеральные работы теодолитной съемки состоят из вычислительной и графической обработки результатов полевых измерений, в ходе которых вычисляют координаты вершин теодолитного хода и строят контурный план участка местности в заданном масштабе.
Полевые работы по созданию плановой геодезической основы составляют 10-20% от всего объема работ по теодолитной съемке и выполняются более точными способами путем проложения теодолитных ходов.
Теодолитный ход представляет систему ломаных линий на местности, в которых углы измерены теодолитом, а стороны – 20-метровой стальной лентой или дальномером с точностью не менее 1/1500…1/2000. Нитяной дальномер из-за малой точности применять нельзя.
С истема опорных точек и линий, разбитых на местности и увязанных между собой мерами линий и углов, является плановой геодезической основой угломерной съемки и называется полигоном.
В зависимости от характера снимаемого участка теодолитные полигоны бывают двух видов – сомкнутые и разомкнутые.
Теодолитный ход в виде многоугольника характерен для съемки площадных участков и называется сомкнутым полигоном (рисунок 4.1 а).
Теодолитный ход в виде ломаной линии характерен для съемки узких, но протяженных участков и называется разомкнутым полигоном (рисунок 4.1 б). Разновидностью разомкнутого полигона является диагональный ход 2-7-5 (рисунок 4.1 а), который прокладывается для съемки местности внутри сомкнутого полигона между опорными точками и примыкает к сторонам полигона с помощью примычных углов.
Все отсчеты при измерении углов и линий, а также результаты измерений записывают в полевой угломерный журнал и абрис.
Для контроля угловых измерений и ориентирования линий при ведении абрисов с помощью буссоли измеряют прямые Апр и обратные Аобр магнитные азимуты. Из двух результатов измерений принимается среднее значение по формуле
. (4.1)
В сомкнутых полигонах измеряется азимут только одной начальной стороны или наиболее длинной. В разомкнутом полигоне измеряется азимут начальной и конечной сторон. Азимуты измеряются, когда теодолит установлен в начальной или конечной точке данной стороны полигона, приведен в рабочее положение и ориентир-буссоль установлена на свое место, а магнитная стрелка освобождена арретиром.
Прежде чем измерить азимут, теодолит ориентируют по магнитному меридиану следующим образом:
вращением алидады на горизонтальном круге установить отсчет, равный нулю (0°00'00") - сначала грубо, а затем наводящим винтом алидады точно;
освободить лимб и вращать его вместе с алидадой до такого положения, при котором магнитная стрелка ориентир-буссоли покажет север;
закрепить лимб и, когда магнитная стрелка успокоится, наводящим винтом горизонтального круга ее северный конец точно совместить с риской «север» и проверить отсчет по горизонтальному кругу;
если выставленный отсчет почему-либо сбился с нуля, то его необходимо поправить.
Таким образом, зрительная труба оказывается точно сориентированной по магнитному меридиану при отсчете 0°00'00" по горизонтальному кругу.
Теперь, чтобы измерить азимут данной стороны полигона, достаточно освободить алидаду, навести трубу на веху, стоящую на другом конце линии и снять отсчет по горизонтальному кругу. Этот отсчет и будет азимутом АМ данной линии. От азимутов на местности переходят к дирекционным углам на плоскости.
При прокладке теодолитных ходов накапливаются ошибки в измерениях и вычислениях. Для своевременного обнаружения этих ошибок, а также для нанесения точек ходов на план или карту теодолитные ходы привязывают к пунктам геодезической сети.
Привязка теодолитных ходов к пунктам опорной геодезической сети заключается в том, что в начальной и конечной точках полигона измеряются примычные углы, справа по ходу лежащие. На рисунке 4.1 начальная А и конечная В точки привязанного хода – это пункты геодезической сети с известными координатами, а А и В – примычные углы. С точек А и В должны быть известны направления на другие пункты геодезической сети, например на пункты N и М, характеризующиеся дирекционными углами по направлению хода N-A и В-М. Для полной и безошибочной привязки теодолитных ходов измеряют не по одному примычному углу на начальной и конечной точках, а по два, наблюдая на другие пункты геодезической сети. Существуют и другие случаи привязки теодолитных ходов к пунктам геодезической сети, которые будут рассмотрены позже.
После создания плановой рабочей основы приступают к съемке подробностей местной ситуации. Очень часто съемку контуров ситуации выполняют одновременно с проложением теодолитных ходов.
Съемка подробностей местной ситуации является второй составной частью полевых работ угломерной съемки. Она значительно более трудоемка, нежели создание плановой геодезической основы и составляет 80-90% от общего объема полевых работ. Съемка подробностей заключается в измерении в натуре всех местных предметов и угодий. Плановой основой для нее служит сомкнутый или разомкнутый полигон. Поскольку полигон измеряется в натуре точными способами, взаимное положение сторон и вершин полигона в плане точно определено, то съемка подробностей производится менее точными способами и накопление больших ошибок при этом исключается.
Основные способы съемки подробностей местной ситуации будут рассмотрены в пункте 4.2.3.
Камеральные (вычислительные и чертежные) работы включают проверку полевых журналов и абрисов, составление схематического чертежа теодолитных ходов, вычисление координат всех точек ходов и составление на чертежной бумаге контурного (ситуационного) плана местности. При необходимости определяют площади заснятого участка или отдельных его частей.
Камеральные работы будут рассмотрены в пунктах 4.2.4 – 4.2.7.