- •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
2.2.6. Высокоточные измерения линий шкаловыми лентами и инварными проволоками
Стальные шкаловые ленты и инварные проволоки имеют такую же длину, как и штриховые - 20, 24 и 50 м. Ленты и проволоки 1 при измерениях подвешиваются на штативах 2 (рисунок 2.29), установленных на интервалах, равными мерной ленте, с точностью до 3 см. Натяжение их фиксируется динамометрами 4. Отсчеты снимаются по двум шкалам 3 (передней и задней) относительно крестообразных нарезок на целиках штативов.
Длина измеряемого участка линии l между штативами (пролет) вычисляется по формуле
l = l0 + (П - З) , (2.40)
где l0 – длина ленты (проволоки) между нулевыми делениями шкал, определяется путем компарирования ленты;
П – отсчет по передней шкале;
З – отсчет по задней шкале.
Остаток на конце линии измеряется дважды стальной рулеткой. А общая длина измеряемой линии L получается суммированием длин всех пролетов
L = n l0 +∑ (П - З) + r , (2.41)
где n – число уложенных лент (пролетов) в измеренной линии;
r – остаток линии.
Д ля получения окончательной величины измеряемой линии в полученные результаты вводятся поправки за компарирование и температуру
L = n l0 +∑ (П - З) + r + n К ± n T , (2.42)
где К – поправка за компарирование мерного прибора, это разность между длиной рабочей и нормальной лент;
T - поправка за температуру мерного прибора, T = L (t –t0), вводится в результат измерения с полученным знаком;
- коэффициент температурного расширения металла мерного прибора при 10С (для стали = 0,0000125);
t - температура в момент измерения линии;
t0 – температура в момент компарирования мерного прибора.
2.2.7. Высокоточные измерения линий электронными дальномерами
В основе электронных дальномеров лежит известное из физики соотношение между измеряемым расстоянием D, скоростью распространения электромагнитных колебаний С и временем τ прохождения электромагнитных волн вдоль измеряемой линии и обратно
. (2.43)
Светодальномер является электроннооптическим прибором, который предназначен для измерения расстояний от 3 до 25 км при создании государственных геодезических сетей с помощью электромагнитных волн светового диапазона. Точность измерения линий составляет от 1:10000 до 1:400000.
Д ля измерения расстояния АВ (рисунок 2.30) в точке А устанавливают светодальномер (приемопередатчик) 1, а в точке В - отражатель 2.
Световой поток, посланный дальномером из точки А, отразившись в точке В, возвращается в исходную точку А, тем самым пройдя измеряемое расстояние D дважды за определенное время τ.
Формула (2.43) показывает, что для определения расстояний светодальномером нужно знать величину С и определить время τ.
Скорость С можно определить по формуле
, (2.44)
где С0 - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, которая определена с высокой точностью 299792,5 км/с;
n - показатель преломления воздуха, определяемый по метеорологическим элементам воздуха (температуре, давлению, влажности).
Время τ можно измерить в результате сравнения электромагнитного излучения до и после прохождения измеряемого расстояния. Приемо-передатчик светодальномера фиксирует моменты времени выхода t1 и возвращения t2 светового потока, что позволяет определить время его распространения в оба конца
τ = t2 - t1 . (2.45)
Сигнал от передатчика направляют на приемник двумя различными путями. Первый (опорный) – без выхода на дистанцию по специальному каналу, второй (измерительный) – через измеряемую дистанцию к отражателю и обратно. В приемном устройстве опорный и измерительный сигналы проходят одинаковый путь, что сводит к минимуму влияние параметров этого устройства на точность измерения.
Существуют два основных метода измерения времени распространения электромагнитных волн: импульсный и фазовый. Импульсный метод основан на непосредственном измерении времени τ, однако технически трудно точно зафиксировать моменты излучения и приема импульса. Поэтому этот метод не нашел применения в конструкциях дальномеров. В современных дальномерах промежуток времени τ определяют косвенно фазовым методом, который основан на измерении разности двух фаз электромагнитных колебаний (прямых и отраженных).
Радиодальномеры из-за особенностей излучения, приема и распространения радиоволн применяют главным образом при измерении сравнительно больших расстояний и в навигации.