Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
geokniga-геодезия-попов-вн-чекалин-ви-2007.pdf
Скачиваний:
3640
Добавлен:
16.03.2015
Размер:
39.37 Mб
Скачать

Шаг 5. Вычисляют по формулам (16.168), в общем виде – (16.169) или (16.171), коэффициенты aij и свободные члены li параметрических уравнений поправок vi (16.170), т.е. функции (16.162) приводят к линейному виду.

Шаг 6. Составляют таблицу коэффициентов aij, свободных членов li и весов pi (табл. 15.39) и с помощью нее получают нормальные уравнения (16.172), из решения которых находят значения поправок τj к параметрам tjo .

Шаг 7. Выражают поправки vi к измеренным величинам xi через значения поправок τj (16.170) и определяют их значения.

Шаг 8. Bыполняют уравнивание измеренных величин xi' =( xi + vi) и параметров tj =( tjo + τj) и контролируют правильность решения задачи по равенствам (16.162).

Возможны несоблюдения указанных равенств из-за неточного выбора параметров tj , либо их приближенных значений tjo . Из-за этого могли использоваться такие величины поправок, при которых необходимо было учитывать нелинейность систем уравнений. Несоблюдение равенств может быть также и из-за погрешностей в вычислениях. Поэтому в первую очередь следует выполнить повторные (контрольные, лучше во вторую руку) вычисления.

Если уравнивание, при отсутствии погрешностей в вычислениях, не удовлетворяет условиям (16.162), то полученные значения считают их первым приближением, т.е. уточненными значениями tjo , и уравнивают систему вторично.

В качестве рекомендации следует отметить, что предварительные вычисления в уравниваемых построениях лучше выполнять после предварительного, нестрогого уравнивания. Например, в полигонометрическом ходе выполнить уравнивание углов, затем – приращений координат. В цепочке треугольников выполнить предварительное уравнивание углов отдельных треугольников и т.п.

§155. Примеры параметрического способа уравнивания

155.1.Уравнивание углов в полигоне

Задача решается с использованием исходных данных § 153, п. 153.1. Дополнительно известен дирекционный угол линии АВ (αАВ = 91° 47' 14,6" ).

Вообще говоря, если дирекционный угол исходной стороны неизвестен, либо не может быть в настоящий момент определен, то в качестве исходного можно принять любое условное значение дирекционного угла любой стороны фигуры и выполнить уравнивание.

Шаг 1. Общее число измерений n = 4, число необходимых измерений k = 3, число избыточных измерений r = 1.

Шаг 2. Выбираем параметры tj (их число должно быть равно числу необходимых измерений, т.е. 3).

В качестве параметров выбираем дирекционные углы сторон фигуры: t1 = αBC ; t2 = αСD; t3 = αDA .

455

Шаг 3. Составляем параметрические уравнения, т.е. выражаем все измеренные величины через выбранные параметры tj:

 

β 1

=

t3 ± 1800 − α AB

 

 

β 2

= α AB ± 1800 t1

(16.174)

 

β 3

= t1 ± 1800

t2

 

 

β 4

= t2 ± 1800

t3

 

Шаг 4. Находим приближенные значения tj0 параметров tj:

 

t10

= α AB ± 180 0

− β 2

= 80002′13,9′′

 

t20

= t10 ± 180 0

β 3 =

290 0

36′17,1′′

(16.175)

t30 = t20 ± 180 0 − β 4 = 352 003′51,9′′

Шаг 5. В соответствии с функциями (16.174) находим коэффициенты aij и свободные члены li параметрических уравнений поправок νi :

 

 

а11 = 0;

 

 

 

а 12 = 0;

 

 

 

а 13 = + 1;

 

 

 

 

 

а 21 = - 1;

 

 

 

а 22 = 0;

 

 

 

а 23 = 0;

 

 

 

 

 

а 31 = +1;

 

 

 

а 32 = - 1;

 

 

 

а 33 = 0;

 

 

 

 

 

а 41 = 0;

 

 

 

а 42 = + 1;

 

 

 

а 43 = - 1.

 

 

 

l1

= t3 ± 1800

− α

AB

β 1

=

α AB + β 1 ± 1800

β 1 − α AB

=

0;

 

 

 

 

 

l2

= α AB ± 1800

t1

β 2

= α AB ± 1800 − α AB ± 1800 +

β 2

β 2

=

0;

 

 

 

l3

= t1 ± 1800

t2

− β 3 =

α

AB ± 1800 − β 2 t1 ± 1800 +

β 3 − β 3

=

 

 

 

(16.176)

=

α AB ± 1800

t1 ± 1800

β 2 =

α AB ± 1800 − α AB ± 1800

β 2 +

β 2 =

0;

l4

= t2 ± 1800

t3 − β 4 =

t2 ± 1800 − α AB ± 1800 − β 1

β 4

= t1 ± 1800

β 3 ± 1800 − α AB ±

± 1800

β 1

β 4

= α AB ± 1800

β 2 ± 1800

β 3 ± 1800 − α

AB ± 1800

β 1

β 4 =

=

− (β 1 +

β 2 +

β 3 + β 4 ) +

360 =

Wβ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно, значение Wβ представляет собой угловую невязку в полигоне, т.е. в данном случае свободный член равен угловой невязке с обратным знаком. Поскольку Wβ = + 7", то l4 = - 7".

 

 

 

 

 

Таблица 16.40

j→

1

2

3

li

pi

i↓

 

 

 

 

 

1

0

0

+1

0

0,221

2

-1

0

0

0

0,459

3

+1

-1

0

0

0,473

4

0

+1

-1

-7

0,225

Составим таблицу (16.40) коэффициентов aij , свободных членов li и весов pi измеренных величин.

Шаг 6. Составим и решим систему нормальных уравнений поправок τj. Запишем уравнения поправок τj в развернутом виде в соответствии с

параметрами, указанными в табл. 16.40:

1...( p1a112 +

p2 a212 + p3 a312 + p4 a412 1 + ( p1a11 a12 + p2 a21 a22 + p3 a31 a32 + p4 a41 a42 2 +

= ( p1a11 a13

+ p2 a21 a23 + p3 a31 a33 + p4 a41 a43 3 + ( p1l1a11 + p2l2 a21 + p3l3 a31 + p4l4 a41 ) = 0;

2...( p1a12 a11 + p2 a22 a21 + p3 a32 a31 + p4 a42 a41 1 + ( p1a122 + p2 a222 + p3a322 + p4 a422 2 +

+ ( p1a12 a13

+ p2 a22 a23 + p3a32 a33 + p4 a42 a43 3 + ( p1l1a12 + p2l2 a22 + p3l3 a32 + p4l4 a42 ) = 0;

456

3...( p1a13 a11 +

p2 a23 a21 + p3a33 a31

+

p4 a43 a41 1 + ( p1a13 a12 +

 

p2 a23 a22

+

p3a33 a32

+ p4 a43 a42 2 +

+ ( p a2

+ p

a

2

+ p

a2

+ p

4

a2

3

+ ( p l a + p

2

l

2

a

23

+ p

l

3

a

33

+ p

l

4

a

43

) = 0.

 

1

13

 

2

 

23

3

 

33

 

43

 

1 1

13

 

 

3

 

 

4

 

 

 

(16.177)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После подстановки значений, приведенных в табл. 16.40, получим

окончательный вид уравнений поправок τj:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,932τ 1 − 0,473τ 2 = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 0,473τ 1 + 0,698τ 2 − 0,225τ 3 − 1,575 = 0;

 

 

 

 

 

 

(16.178)

 

 

 

 

 

 

 

 

− 0,225τ 2 + 0,446τ 3 + 1,575 = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из решения системы уравнений (16.178) получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ 1 = +1,15";

 

 

τ2 = +2,27";

 

 

 

 

τ3 = -2,39"

 

 

Шаг 7. Вычисляем значения поправок τ j

с округлением до 0,1":

 

ν 1

=

a11τ 1 +

a12τ 2

+ a13τ 3 + l1

=

a13τ 3 = τ 3 = − 2,39′′ ≈

− 2,4′′;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ν

2

=

a21τ 1 +

a22τ 2

+

a23τ 3 + l2

 

=

a21τ 1 = − τ 1 = − 1,15′′ ≈ − 1,2′′;

 

 

 

a31τ 1 + a32τ 2

 

a33τ 3 + l3

= a31τ 1 + a32τ 2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(16.179)

ν

3

=

+

τ 1 − τ

2 = 1,15′′ −

2,27′′

=

− 1,12′′ ≈

− 1,1′′;

ν 4 = a41τ 1 + a42τ 2 + a43τ 3 + l4 = a42τ 2 + a43τ 3 + l4 = τ 2 − τ 3 + l4 =

 

 

 

 

 

 

 

=

+ 2,27′′ +

2,39′′ −

7,00′′ =

− 2,34′′ ≈ − 2,3′′.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контроль: сумма поправок равна невязке с обратным знаком.

Сравните полученные значения поправок с поправками, полученными в коррелатном способе уравнивания (п. 153.1).

Дальнейшие вычисления сводятся к определению уравненных значений параметров tj по формуле (16.165), а также к вычислению уравненных значений измеренных углов по формуле (16.163).

155.2. Уравнивание системы нивелирных ходов с несколькими узловыми точками

При объяснении решения задачи уравнивания системы нивелирных ходов с несколькими узловыми точками параметрическим способом используем исходные данные § 153, п. 153.2.

Далее не будем обозначать пошаговым способом алгоритм решения задачи, но сохраним строгую последовательность действий, как это и производилось выше в некоторых примерах.

В качестве параметров tj выбираем высоты точек 1, 2, 3 и 4 (число параметров должно быть равно числу необходимых измерений, т.е. 4):

t 1 = Н1 ; t2 = Н2 ; t3 = Н3; t 4 = Н4.

Составим параметрические уравнения связи, т.е. выразим измеренные величины через функции выбранных параметров:

1...h1

 

= t1 H P10

 

2...h2

= t2 H P10

 

3...h3 = t2 t1

 

4...h4

 

= t4 t1

 

5...h5

=

t2

t4

(16.180)

6...h6

 

=

t3

t2

 

457

7...h7

= t4 t3

8...h8

=

H P30

t4

9...h9

=

H P20

t3

Найдем приближенные значения выбранных параметров (задачу решим без предварительного уравнивания системы нивелирных ходов):

t 0

=

H

P10

+

h =

78336 + 3586 =

81922 мм;

1

 

 

 

1

 

 

 

t 0

=

H

P10

+

h

=

78336 + 2841 =

81177 мм;

2

 

 

 

2

 

 

 

t 0

=

H

P20

h

=

83507 − (− 3024) = 86531 мм;

3

 

 

 

9

 

 

 

t40 = H P30 h8 = 85301 − 4639 = 80662 мм.

В соответствии с функциями (16.180) находим коэффициенты aij и свободные члены уравнений поправок.

Свободные члены находим как невязки в уравнениях (15.180):

 

l

 

=

t 0

H

P10

h

 

 

= 81922 − 78336 − 3586 =

0;

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l2

=

t20 H P10

h2

 

= 81177 − 78336 − 2841 =

0;

 

 

 

 

 

 

l

3

=

t 0

t 0

h

=

81177 − 81922 − (− 752) =

+ 7;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

4

=

t0

t

0

h

=

 

80662 −

81922 − (− 1243) =

− 17;

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

5

=

t0

t 0

h

=

81177 − 80662 −

509 = + 6;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

6

=

t 0

t 0

h

=

85531 − 81177 −

5338 =

+ 16;

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

7

=

t 0

t

0

h

=

 

80662 − 86531 − (− 5863) =

− 6;

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

3

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

8

=

H

P30

t

0

h

 

 

= 85301 − 80662 − 4639 =

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

9

=

H

P20

t 0

h

 

= 83507 − 86531 − (− 3024) = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составим матрицу коэффициентов, свободных членов и весов

(табл.16.41).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По установленным выше правилам составим нормальные уравнения

поправок с учетом данных, приведенных в табл. 16.41:

 

 

1...5,87τ 1 − 0,93τ 2 − 2,56τ 4 + 37,01 =

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2... − 0,93τ 1 + 4,14τ 2 − 0,98τ 3 − 0,76τ 4

− 4,61 = 0;

 

3... − 0,98τ 2

+ 2,48τ 3 − 0,66τ 4 + 19,64 = 0;

 

 

 

(16.181)

 

 

 

 

 

 

4... − 2,56τ 1 − 0,76τ 2 − 0,66τ 3 + 4,56τ 4

− 52,04 = 0.

 

 

 

 

 

Из решения системы линейных уравнений (16.181) находим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ 1 = - 1,700;

τ2 = + 1,466;

τ3 = - 4,672;

τ 4 = +10,026.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 16.41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j→

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

li

 

pi = s0 si

 

 

 

i↓

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0

 

0

 

2,38

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

+1

 

 

0

 

 

0

 

0

 

1,47

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

+1

 

 

0

 

 

0

 

+7

 

0,93

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

+1

 

-17

 

2,56

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

+1

 

 

0

 

 

-1

 

+6

 

0,76

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

-1

 

 

+1

 

0

 

+16

 

0,98

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

-1

 

+1

 

-6

 

0,66

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

-1

 

0

 

0,58

458