5. Ориентирование линий. Дирекционный угол. Связь его с азимутами.

Углом ориентирования, применяемым при использовании системы плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера, является дирекционный угол.

Д ирекционным углом – называется угол между северным направлением осевого меридиана или линии ему параллельной и заданным направлением

Угол  между северным направлением географического меридиана и направлением оси абсцисс х прямоугольных координат (то есть линии, параллельной осевому меридиану) называется сближением меридианов.

При отклонении оси абсцисс к востоку от истинного меридиана, сближение меридианов считают положительным, а при отклонении к западу  отрицательным. При этом справедлива формула (рис. 3.2 б) А =  + ,

где   дирекционный угол,  - сближение меридианов.

Приближенно сближение меридианов равно  =  sin,

где  - разность долгот осевого и географического меридиана данной точки;  - широта точки.

На рис. 3.3 показано соотношение между азимутами и дирекционными углами в пределах одной зоны системы прямоугольных координат. Легко заметить, что для точек расположенных к востоку от осевого меридиана зоны сближение меридианов положительное, а к западу – отрицательное. При этом дирекционные углы в разных точках прямой линии равны ₁ = ₂ = ₃. Поэтому обратный дирекционный угол в точке 3 отличается от прямого в точке 1 ровно на 180, то есть _1-3 = _3-1  180.

Азимуты же в разных точках прямой различаются А₁  А₂  А₃, что обусловлено различием сближения меридианов. Поэтому и А_1-3  А_3-1  180.

Рис. 3.3. Связь между азимутами и дирекционными углами: 1 – в западной половине зоны; 2 – на осевом меридиане; 3 – в восточной половине зоны; Р – полюс; 1Р, 3Р – меридианы; 2Р – осевой меридиан.

При использовании местной системы координат направление оси абсцисс не связано с направлением осевого меридиана координатной зоны, и тогда дирекционные углы отсчитывают от положительного направления оси абсцисс х.

7 И 8. Прямая и обратная геодезические задачи в системе плоских прямоугольных координат.

При вычислительной обработке выполненных на местности измерений, при проектировании инженерных сооружений и расчетах для перенесения проектов в натуру возникает необходимость решения прямой и обратной геодезических задач.

Прямая геодезическая задача. По известным координатам х₁ и у₁ точки 1, дирекционному углу _1-2 и расстоянию d_1-2 до точки 2 требуется вычислить ее координаты х₂, у₂.

Рис. 3.4. К решению прям ой и обратной еодезических задач

Обратная геодезическая задача. По известным координатам х₁, у₁ точки 1 и х₂, у₂ точки 2 требуется вычислить расстояние между ними d_1-2 и дирекционный угол _1-2.

Из формул (3.5) и рис. 3.4 видно, что Для определения дирекционного угла _1-2 воспользуемся функцией арктангенса. При этом учтем, что компьютерные программы и микрокалькуляторы выдают главное значение арктангенса

 = ,

лежащее в диапазоне 90 +90, тогда как искомый дирекционный угол  может иметь любое значение в диапазоне 0   360.

Формула перехода от  к  зависит от координатной четверти, в которой расположено заданное направление или, другими словами, от знаков разностей y = y₂  y₁ и x = х₂  х₁ (см. таблицу и рис. 3.5).

Расстояние между точками вычисляют по формуле

или другим путем – по формулам

Программами решения прямых и обратных геодезических задач снабжены, в частности, электронные тахеометры, что дает возможность непосредственно в ходе полевых измерений определять координаты наблюдаемых точек, вычислять углы и расстояния для разбивочных работ.