ИСХОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОДЕЗИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ» РГГРУ.

СЕКЦИЯ МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА КАФЕДРЫ РМС и МД

А.Н. ДРОНОВ

ИСХОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОДЕЗИИ учебный модуль 01 по дисциплине «Основы геодезии и

топографии»

Москва

2010

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Основные положения изучаемой темы …………………………………………..

1.1.Определение геодезии как науки ………………………………………………..

1.2.Основные виды и принципы выполнения геодезических работ……………

1.3.Геодезические системы координирования земных точек……………………

1.4.Ориентирующие углы земных линий……………………………………………

1.5.Основные геодезические задачи…………………………………………………

2. Тематические вопросы и тесты……………………………………………………

3. Учебно-практическая работа №1 (УПР-01)

«Решение геодезических задач»………………………………………………………

3.1.Исходные данные и задания УПР-01……………………………………………

3.2.Указания по выполнению заданий УПР-01……………………………………

3.2.1.Задание 1 по УПР-01 «Определение ориентирующих углов, координат и высот»……………………………………………………………………………………

3.2.2.Задание 2 по УПР-01 «Составление схем решения геодезических задач»………………………………………………………………………………………

Список литературы………………………………………………………………………

3

Введение

В соответствии с Государственным Образовательным Стандартом (ГОС 2000г) Специалисты горно-геологического профиля для успешного ведения своих работ должны изучить и усвоить основные положения общетехнической дисциплины «Геодезия», иметь представление о координировании земных точек и ориентировании линий земной поверхности, уметь решать основные геодезические задачи, предназначенные для определения плановых и высотных характеристик наземных объектов. Получение указанных знаний и умений возможно в результате самостоятельной работы с данным пособием, предусматривающего изучение первого учебного модуля по основам геодезии и составленного для студентов Московского Государственного Геологоразведочного Университета (РГГРУ) в рамках их учебных программ по подготовке к профессиональной деятельности.

Обучение по данному пособию предусматривает следующий порядок действий: уяснение основных положений (ОП) изучаемой темы, составление ответов на тематические вопросы и тесты (ТВТ), выполнение учебно-практи- ческой работы (УПР) по теме. Изучение учебного модуля пособия завершается составлением ответов на ТВТ и отчетных материалов по УПР, оформленных четко и разборчиво (тушью или чернилами) на листах белой бумаги размером 210×297мм (формат А4 ).

В пособии подчеркиванием выделены ключевые понятия темы; символом «N» обозначен номер индивидуального варианта, значение N = 0,1,2…9 задается (принимается) равным последней цифре номера зачетной книжки студента или его номера в списке группового журнала. Примеры оформления результатов выполненных работ представлены в содержании данного пособия. Отчетные материалы по ТВТ и УПР брошюруют в отдельную тетрадь, на титульном листе которой указывают Ф.И.О. студента, учебную груп-

4

пу, номер выполненного варианта заданий, наименование представленных материалов.

При возникновении каких-либо затруднений или причин, препятствующих своевременному выполнению заданий пособия, следует обратиться к преподавателю. Правильно оформленные результаты выполненных работ передаются преподавателю для их проверки и получения по ним соответствующей оценки.

К итоговому контролю (зачету, экзамену) допускаются студенты, имеюимеющие отметку преподавателя о принятии отчетных материалов по учебному модулю данного пособия и другим (остальным) модулям изучаемой дисциплины.

1.Основные положения изучаемой темы. 1.1. Определение геодезии как науки.

Геодезия – это наука о форме и размерах Земли, о измерениях земной поверхности и ее изображении на плоскости в виде геодезических чертежей (карт, планов, профилей).

В геодезии фигура Земли характеризуется основной уровенной поверхностью (О.У.П), т.е. поверхностью мирового океана в спокойном состоянии, мысленно продолженной под материки. Тело, ограниченное ОУП, принято называть геоидом. В первом приближении геометрической интерпретацией геоида может служить шар (с радиусом Rз = 6371,11км), более точно геоид соответствует эллипсоиду (с показателем сжатия Эсж = (а-b)/а = 0,0035, где а и b соответственно большая и малая ось эллипсоида). Во многих случаях практики оказывается возможным и целесообразным принимать определенные участки ОУП (с размерами до 20км) за горизонтальную плоскость, что позволяет упростить методику составления многих геодезических чертежей.

5

Важнейшими точками Земли являются ее географические и магнитные полюса (северные и южные), важнейшими линиями - географические и магнитные меридианы (западные и восточные), а также параллели (северные и южные). Исходным (нулевым) географическим меридианом принято считать Гринвичский меридиан (проходящий через Гринвичскую обсерваторию вблизи города Лондона, Великобритания), исходной (нулевой) параллелью – экватор земного шара. Точки и линии земной поверхности, все множество которых характеризует истинную форму Земли, являются объектами геодезии. Совокупность земных точек и линий, их основных параметров и условий взаморасположения представляют собой предмет исследований геодезии.

Методы геодезических исследований основываются на использовании методов математики, физики и других наук. Их практическое применение связано с решением конкретных задач рационального использования поверхности Земли. Целью геодезии как науки является создание гипотез, теорий и способов, которые позволяют оперативно получить и наглядно изобразить надежную информацию о пространновременном положении того или иного объекта земной поверхности.

Основой геодезии (как в научном, так и практическом отношении) являетявляется выполнение геодезических измерений длин, превышений и углов для точек и линий земной поверхности, по результатам, обработки которых определяют плановые и высотные координаты точек и линий. В целом содерсодержание геодезии представляет собой сложную систему функционирования и реализации следующих компонентов: 1) исходной базы (ключевые понятия и расчетные формулы геодезии); 2) основных видов геодезических работ (создание сетей из опорных пунктов и производство на их основе геодезических съемок земной поверхности); 3) графических материалов (фиксация на плоскости планового и высотного взаиморасположения земных точек и линий.

6

1.2. Основные виды и принципы выполнения геодезических работ

К основным видам геодезических работ прежде всего следует отнести: а) создание и развитие сетей (систем) геодезических пунктов;

б) производство геодезических съемок – комплекса измерительных, расчетных и графических операций (действий) по установлению пространственного взаиморасположения характерных точек и линий участков земной поверхности; в) указание на местности положения проектных точек и линий (перенос элементов проекта в натуру) при решении различных инженерно – технических задач использования земной поверхности.

Определенное количество геодезических пунктов, располагаемых в заданной последовательности на земной поверхности, образуют разнообразные системы геометрических фигур (многоугольников, ломаных линий и др.), называемые геодезическими сетями. Геодезические пункты размешают (закрепляют) в грунте или стенах зданий. При этом, различают пункты высотной и плановой основ (высотные и плановые). Пункты высотной основы обычно служат для обеспечения правильного изображения точек земной поверхности в вертикальной плоскости, пункты плановой основы - в горизонтальной плоскости. Во многих случаях геодезические пункты функционально могут быть использованы двояко; т.е. для определения высотных и плановых координат точек Земли.

С учетом предъявляемых требований по точности работ все геодезические пункты подразделяются на опорные пункты и пункты съемочного обоснования (съемочные). Пункты съемочного обоснования располагаются между опорными пунктами и соподчинены им по категориям точности определения высотных и плановых координат. Основным назначением съемочных пунктов является обеспечение возможности выполнения геоде-

7

зических работ, которые по своему составу и содержанию соответствуют работам, указанным выше в пунктах б) и в).

Важнейшим условием выполнения геодезических работ является обязательное соблюдение трех главных принципов:

а) 1-й принцип «от общего к частному» предусматривает развитие геодезических работ от высших структур к структурам следующего порядка (от сетей к съемкам и т.д.);

б) 2-й принцип «соблюдение необходимой точности» подразумевает оптимизацию погрешностей с учетом возможного ускорения и удешевления работ (соответствие полученных и допустимых погрешностей); в) 3-й принцип «обязательность контроля» означает необходимость повтор-

ных действий (двойных измерений, автономных расчетов двумя разными исполнителями, проверка графических построений). Как отмечалось выше, конечным результатом в геодезии является составление геодезических чертежей, отражающих условия и состояние объектов земной поверхности.

1.3. Геодезические системы координирования земных точек.

В геодезии пространственное положение земных точек (а, следовательследовательно, и земных линий, фигур и т.п.) принято оценивать на основе определения их плановых и высотных координат. При этом используют географическую, зональную прямоугольную и высотную систему координат земных точек.

Кгеографическим координатам точки земной поверхности относят (рис1):

1)широта (φ) – угол между плоскостью экватора и отвесной линией, проходящей через точку; 2) долгота (λ) – двухгранный угол между плоскостью Гринвичского (нулевого) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку. Начало отсчета широт – линия экватора, долгот – плоскость Гринвичского меридиана. Широты могут быть северными и южны-

8

Рис.2 Координатная зона, ее оси симметрии и четверти.

К зональным прямоугольным координатам точки относятся (рис2): 1)Абсцисса (Х)- расстояние от точки до линии экватора; 2)Ордината (Y) – расстояние от точки до условной линии, параллельной осевому меридиану зоны и находящейся 500км к западу от него. Перед значение ординаты точки указывается (приписывается) номер зоны. Координатной зоной принято считать часть земной поверхности, ограниченной 2-мя меридианами с разницей долгот в 6°. Счет зон производится от Гринвичского меридиана с долготой 0° в направлении на восток (1,2,3…60). Пересечение осей симметрии зоны образуют ее 4 координатные четверти, с нумерацией их по ходу часовой стрелки от северного направления осевого меридиана зоны. Координатным четвертям каждой зоны соответствуют обозначения:

I – СВ (северо-восточная), II – ЮВ (юго-восточная),

IIIЮЗ (юго-западная), IV – СЗ (северо-западная).

Разность зональных прямоугольных координат 2-х точек называют приращениями координат. Их соответственно обозначают ∆Х и ∆Y и определяют по формулам (на примере линии АВ см. рис.2)

где: ХВ и YВ, ХА и YА – координаты соответственно точек В и А.

Высотной координатой точки является ее высота (Н), т.е. расстояние от точки до основной уровенной поверхности (ОУП). Высота ОУП принимается равной 0м. Высоты точек могут иметь знаки (+) и (-) в зависимости от того, находятся они выше или ниже ОУП. В Российской Федерации используется Балтийская система высот, для которой началом отсчета высот является

10