Вопрос 53 Общеземные и референцные координаты. Формулы связи между ними Необходимость перехода к системе референцных координат при использовании gps.

Общеземная ск – это геоцентрическая (земная) система координат. Начало системы – центр масс земли (геоцентр). Ось Z направлена вдоль оси вращения земли к северному полюсу, основная плоскость – это плоскость экватора. Ось Х направлена в точку пересечения экватора с меридианом Гринвича. Ось У дополняет систему до правой.

Референцная CK относится к квазигеоцентру или к центру референц – эллипсоиду Красовского. Эта система не подходит к общеземной системе из-за ошибок ориентирования. Ось Х направлена в точку с координатами B=0⁰, L=0⁰. Ось Z по перпендикуляру к оси Х; Ось У дополняет систему до правой. (X,Y,Z) Несовпадение этих двух систем может достигать 100 м.

Связь общеземной системы координат с референцной: ОЗЭ – общеземные координаты. Р – геоцентрические координаты с началом в центре референц-эллипсоида. m – масштабная поправка. - углы поворота вокруг соответствующих осей. ΔX,ΔY,ΔZ – поправка за несовпадение центров ОЗЭ и референц-эллипсоида .Связь между прямоугольной и сферической системами:

; ; ; ; ; Связь между прямоугольной и эллипсоидальной системами: Радиус кривизны первого вертикала Все спутниковые измерительные системы (приемники GPS) при работе используют общеземную систему координат, а все геодезические измерения на местности производятся в референцной системе привязанной к СК – 42 (Россия), поэтому обязательно необходимо переходить от общеземной системы к референцной с.к. Задачи связи м/у системами решается по опорным точкам до мм. двух системах коор-т, если известны расхождения для опорных точек, то можно найти коор-ты любой точки на данной территории.

Вопрос 54 Проекция и плоские прямоугольные координаты Гауса-Крюгера, её свойства достоинства, недостатки. Необходимость применения ппкс частным началом.

Система плоских прямоугольных координат подразумевает наличие какого-либо закона, связывающего геодезические и прямоугольные координаты.x=f₁(B,L);y=f₂(B,L). С точки зрения геодезии функции f₁ и f₂ должны быть такими, чтобы выполнялись три группы условий:1-я группа:1.1. минимальное искажение изображаемых на плоскости элементов поверхности эллипсоида1.2. простота и лёгкость применения проекции и учёта искажений.2-я группа:2.1. При переходе на плоскость желательно вводить поправки только в расстояния.2.2. графические материалы съёмок сразу должны получаться в принятой проекции.3-я группа:3.1. Число зон должно быть минимальным на территории государства 3.2. Единообразие вычислений в различных зонах3.3. Простота и лёгкость перехода из одной зоны в другую.С 1930 г. на территории России применяется проекция Гаусса-Крюгера, которая удовлетворяет этим требованиям. В этой проекции эллипсоид делится на зоны граничными меридианами (рис. 1); разность долгот граничных меридианов Δλ=6º(3º). Меридиан, проходящий посередине зоны – осевой меридиан. По долготе зоны совпадают со съемочными трапециями 1 000 000 масштаба. Долгота осевого меридиана для 6⁰ зоны L₀ = 6⁰*n-3⁰, где n- № 6⁰ зоны; а для 3⁰ зоны L₀ = 3*к, где к- № 3⁰; Пример: Коор-ты зоны действительные x=4 120 500м, y= -95 200м, их недостаток – не понятно где находиться точка на земле. Поэтому запишем x – также, y=2 404 800м, где 2 - № зоны, а 404 800 = -95 200м + 500 000м т.е. начало передвигаем на 500 км. Эти коор-ты называются условными. Действительные коор-ты нужны для редуцирования измеренных величин на плоскости и перехода от плоских прям. координат (x,y) к геодезическим (B,L). При более крупных масштабах 1: 5000 – 1:1000 съемок небольших территорий местного характера и искажения на краях зоны очень большие (доже в 3⁰ зоне, то применяют произвольное (частное) начало координат. (так, как вблизи осевого меридиана погрешности min, а ближе к границе зоны очень большие). В качестве исходного принимают пункт городской триангуляции 1 класса, расположенный посередине города. Меридиан, проходящий через этот пункт, принимается за осевой. Так как все пункты городской опорной геодезической сети располагаются в непосредственной близости от осевого меридиана, поэтому искажения проекции и поправки будут минимальны и ими пренебрегают. Следовательно, опорная сеть будет редуцирована на плоскость с минимальными искажениями, в большинстве случаев пренебрегаемыми. Свойства:1 . Проекция Гаусса-Крюгера конформна:бесконечно малый контур на эллипсоиде изображается подобным ему на плоскости.-угловые искажения отсутствуют.-масштаб изображения в каждой точке зависит только от координат данной точки и не зависит от направления.2. Осевой меридиан (ось х) и изображение экватора (ось y) изображающиеся на эллипсоиде кривыми (рис. 2 а), изображаются на плоскости прямыми линиями. (см рис 2 б)3. Осевой меридиан изображается без искажений. Достоинства: 1. сравнительная простота и высокая точность учёта искажений в пределах шестиградусной зоны 2. при геод. работах малой точности (например, развитии съёмочного обоснования т 1:2000) не нужно учитывать редукцию направлений. 2. Позволяет упростить решение всех геодезических задач.Недостатки: 1. Поверхность шести- и трехградусных зоны изображается с заметными искажениями.2. Линейные искажения на краях зон велики, и поэтому приходится вводить поправки. 3. x, y – действительные координаты задают положение точки только внутри зоны, чтобы определить координаты точки на Земле нужно знать номер зоны или долготу осевого меридиана.

Вопрос№55 Метрологическое обеспечение геодезических измерений.

Метрологическое обеспечение – мероприятия, проводимые для достижения единства и достоверности измерений. Оно заключается в установлении и применении правил и норм точности измерений, обеспечение готовности средств измерений к выполнению измерений с заданной точностью. Производственные геодезические измерения выполняются в соответствии с требованиями нормативных документов (инструкций, наставлений и т.п.), практически регламентирующих индивидуальную аттестацию всех геодезических приборов, допускаемых к измерениям через систему поверок и исследований. Геодезические приборы, изготовленные на заводах в соответствии с требованиями метрологического обеспечения на средства измерений, до выполнения работ должны быть поверены и отъюстированы.Поверкой называют установление пригодности средств измерений к использованию. В геодезии под поверкой понимают исследование, компарирование, выполнение полевых поверок и юстировку средств измерений. Метрологическая поверка геодезических приборов выполняется по специальной научно-технической документации, утверждённой головной или базовой метрологической организацией, лицами, прошедшими спец. обучение, под руководством главного метролога организации или учреждения. Результаты поверки фиксируются в журнале или свидетельстве. Обычно выполняют поверки: первичную (по получению прибора с завода), периодическую (перед началом геодезических работ в сезоне), послеремонтную. Также производят рабочие поверки и исследования геодез. приборов, описанные в инструкциях и других нормативных документах. Периодическая поверка средств измерений должна проводиться по календарному графику, составленному на предприятии (в организации). С точки зрения метрологического обслуживания следует выделить несколько уровней периодической поверки геодезич. приборов: межсезонная поверка (проводится в профилактических целях в межсезонный период); текущая периодическая поверка (проводится перед выездом на полевые работы, её результаты документально прикладываются к материалам полевых работ и сдаются в виде ведомостей и сводок отделу технического контроля); внеочередная поверка (после длительной транспортировки в тяжёлых условиях или иных, не свойственных эксплуатации нагрузок); частичная технологическая поверка (контроль сохранения основных геометрических условий проводится на каждом пункте (объекте) после переезда на него, а также ежедневно перед началом наблюдений). На каждый прибор, прошедший ведомственную поверку, выдается документ. Для этой цели применяют паспорт (или формуляр) и аттестат. В паспорте (формуляре) отражают данные о состоянии прибора в эксплуатации, результаты ремонта и периодической поверки. Аттестат – разовый документ, содержащий технические данные по результатам поверки прибора.Поверка может выполняться в специально оборудованных лабораторных помещениях или на рабочих местах. Для обеспечения нормальных условий проведения измерений необходимо соблюдение целого ряда требований для исключения всевозможных внешних воздействий в рабочем пространстве. Т.е. перечисленные ниже характеристики находились в норме: а) температура воздуха, б) относительная влажность воздуха, в) атмосферное давление, г) вибрация, д) освещенность, е) уровень шума.Поверяемое изделие должно быть помещено в рабочее пространство за 2 часа до начала измерений, образцовое средство измерений – за 24 часа.При подготовке и проведении измерений рекомендуется соблюдать следующие правила: 1) установка, монтаж и размещение оборудования должно проводится так, чтобы было исключено их взаимное влияние; 2) контрольно-измерительные приборы располагают с учётом удобства управления ими; 3) должны быть предусмотрены меры по технике безопасности и производственной санитарии; 4) измерения производят по заранее разработанной программе, строго соблюдая порядок выполнения измерительных операций; 5) необходимо избегать перерывов во время начатой серии измерений (для исключения систематических погрешностей); 6) если появляются сомнения в правильности полученных результатов, то измерения необходимо повторить; 7) в журнале наблюдений не допускать исправлений.Нестандартизованные средства измерений узковедомственного назначения, а также средства измерений, не предназначенные для серийного или массового производства, подлежат индивидуальной поверке или метрологической аттестации. Порядок проведения метрологической аттестации средств измерений установлен методическими указаниями МУ 8.7-77, разработанными Госстандартом. В метрологии известны следующие основные методы поверки: непосредственное сличение проверяемого средства измерений с образцовым средством измерений того же вида; сличение поверяемого средства измерений с образцовым средством измерений с помощью компаратора; прямое измерение поверяемым измерительным прибором величины, воспроизводимой образцовым средством измерения; прямое измерение образцовым средством величины, воспроизведенной поверяемой мерой; косвенные измерения величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором, подвергаемым поверке. К метрологическим характеристикам теодолитов, подлежащим контролю в процессе поверки, следует отнести: погрешность измерения горизонтальных и вертикальных углов, погрешности диаметров горизонтального круга, цена деления окулярного микрометра, рен отсчетного устройства горизонтального и вертикального кругов, погрешность за ход фокусирующей линзы, эксцентриситет вертикального круга, колимац. погрешность, место нуля вертикального круга. К метрологическим характеристикам нивелиров, подлежащим контролю в процессе поверки, следует отнести: цена деления шкалы оптического микрометра, угол i, погрешность в превышениях, вызванная неправильной работой фокусирующего устройства, работа компенсатора, погрешность превышения на станции, погрешность превышения на 1 км хода.

Вопрос 56 Причины нарушения устойчивости геодезических пунктов. Выбор конструкции центра, места и способа его закладки. Особенности конструирования знаков для специальных инженерно-геодезических сетей.

К основным причинам смещения геодезических пунктов можно отнести экзогенные, эндогенные и техногенные процессы. Экзогенные процессы изменяют гидротермический режим грунта. Наиболее существенно влияет на геодезические центры процесс пучения. В мягкий грунт заложен стандартный центр на небольшую глубину, в промерзающую толщу грунта. Под влиянием отрицательных температур воздуха грунт постепенно начинает промерзать. Увеличиваясь в объеме, промерзающий грунт несколько приподнимается (пучится), а так как труба центра смерзается с грунтом, то под действием этих касательных сил, приложенных к боковым стенкам, начинается процесс поднятия центра. обратном процессе — оттаивании — под основание монолита частично попадает (подте­кает) грунт с боков монолита. В итоге, после того как грунт прини­мает положительную температуру, монолит не встает на прежнее место.Эндогенные процессы обычно распространяются на значительные территории, вызывают либо медленные, либо резкие (сейсмические) нарушения в положении земной поверхности. Медлен­ные проявления эндогенных сил практически безвредны для инже­нерных сооружений. Но система геодезических и особенно высотных пунктов, расположенных на активных участках земной поверхности, при этом изменяет свои отметки. Техногенные процессы обусловлены инженерной деятельностью человека. Интенсивные откачки грунтовых и подземных вод, добыча по­лезных ископаемых, строительство тоннелей (метро) и тяжелых (высотных) сооружений, сотрясения сооружений и грунтов от ра­боты машин и механизмов, а также от движения транспорта – ведут к опусканию земной поверх­ности.При выборе места установки знака нужно обеспечивать не только выгоднейшие условия прохождения визирного луча, выдерживать в требуемых пределах длины примыкающих к пункту сторон или условия привязки к реперу, но и обращать внимание на условия оттока от знака поверхностных вод, на положение уровня грунтовых вод, на минеральный состав грунта. Геодезические центры и реперы целесообразно устанавливать непосредственно на скале. В мягких сезоннопромерзающих грунтах выгоднейшими местами для закладки геодезических пунктов являются сухие, возвышенные, задернованные участки, сложенные песчаными или супесчаными грунтами. В условиях вечномерзлых грунтов наилучшими следует считать участки, где в наименьшей степени нарушается температурный режим грунта. Такими участками являются места с малой мощностью деятельного слоя, с толстым моховым покровом, имеющие северную экспозицию склона.Тяжелые знаки с пилоном преиму­щественно устанавливают на пунктах государственных сетей триан­гуляции, трилатерации, полигонометрии, расположенных в местах, куда доставка готового знака или материалов для его изготовления не сопряжена с большими трудностями. Центр с металлической, трубой наиболее целесообразно применять в труднодоступных, необжитых районах, поскольку вес их заметно меньше, до и пуче­нию они подвержены в меньшей степени.Способы закладки грунтовых центров и реперов: в котлован (выров­нять дно котлована или, что лучше, сделать небольшую подливку из цемент­ного раствора и на нее установить мо­нолит.), в буровую скважину, протаиванием (размораживание грунта ведется при помощи спе­циальных паровых установок. Из парового котла пар по шлангу поступает в паровую иглу (металлическую трубку с отверстиями на конце для выхода пара). Паровая игла ставится вертикально в месте закладки знака; в нее пускают пар, она разогревает грунт и медленно погружается в толщу породы. После того как игла до­стигла требуемой глубины, ее постепенно с остановками поднимают я этим увеличивают диаметр размороженного участка грунта. За 2 ч можно разморозить столб грунта диаметром 30—40 см на глубину около 3 м), завин­чиванием (Применяется в торфяных грунтах и сыпучих песках. Труба геодезического знака, состоящая из одного целого отрезка и снабженная с нижнего конца спиралью, погружается в грунт вра­щением. Трубу вращают при помощи закрепляемого на ней замка. Завинчивание знака в торфяном грунте не составляет большого труда, значительно трудней завернуть якорь знака в минеральный грунт, особенно если этот грунт обладает большой плотностью. В таком случае, для облегчения завинчивания, можно прибегнуть к предва­рительному бурению скважины). Особенности знаков. В скале делают небольшое углубление, в котором цементируют марку; над маркой на бетонной подушке устанавливают бетонный монолит в виде усе­ченной четырехгранной пирамиды; высота монолита назначается такой, чтобы марка, вбетонированная в его верхнее основание, оказалась на уровне поверхности земли (рис. 121). Верхняя и нижняя марки должны находиться на одной вертикали.Знак состоит (рис 122) из металлической трубы диаметром 6 см, в верхнем срезе которой закреплена марка, а к нижнему концу приварены диск и несколько полудискоа в для увеличения поверхности смерзания грунта со знаком. Верхняя часть на поверхности а нижняя погружена 5—2 м. Устанавливают бурением или протаиванием. Смерзшийся с грунтом нижний конец трубы образует прочный якорь.Эти знаки (рис. 123). либо шускают в подготовленную буровую скважину, где и бетонируют, тли устанавливают на требуемую глубину завинчиванием.

В городских условиях в основном используют стенные знаки.