Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

учебники / Маслов А.В., Горохов Г.И., Ктиторов Э.М., Юнусов А.Г. - Геодезические работы при землеустройстве - 1976

.pdf
Скачиваний:
311
Добавлен:
26.04.2015
Размер:
11.41 Mб
Скачать

Для получения завиенмости меащу средии~ш квадратическвми

ошибками функции и аргу~1овтов воаьмом ее полвый диффе­

ренциал:

2s -ds = -2(:r,-:riJd.x1 + 2(:r,-:r1)d.x2 - 2(у,- y1)dy1 -,- 2(у,-y1),dy.

Произведя сокращепве обеих частей равенства па 2, перейде>~ от дпфферепцва.~ов к средпим квадратическвм ошибка)!:

s•m; = (:r,-x1)2 m_;, +(:r2-:r1)'m~, +(у,-у,)'т;, +(у,-у,)'т'и•

Првием:

mz. = т11=

mh,,

mx, =

т11, = m~~:,, тогда

 

s"т: =т:, {(x2 -:r1)' +(у,- у1)'} +т:. {(:r, -:r1)'+ (у,- Уд'}.

Но согласно (11.13) сомпожвте.чп в фвгурВLiх скобках пред­

став,,яют s',

поэтому, провзведи СОI!ращение,. позучвы

 

 

 

m;=mz. +тz..

 

На осповапвп (11.1)

 

 

 

 

 

 

т~, = 2ml1

и

т~. = 2mi,

 

а

 

 

 

. ~ .

 

 

 

 

и

т.z

=+т."',-'

 

поэтому

 

 

 

 

 

 

 

m' =.!.. (m' ..L т•)

(II.14)

 

'

2

1

'• •

 

Есди т,,

= m,, = m1,

то

 

 

 

 

т. е. средина квадратическая ошибка расстояния между точками

на плаве равна средпей квадратвческой ошибке положения

точки •.

Ошибка опредеJtения расстояния >~ежду точка&~и 1 и 2 по DJJany при помощи иаиорителя и масштабной линейки, с учетом точ­

ности плана, получится по формуле

m,.='Vm; --7-rn;.

При т, = 0,4 мм и т, = 0,08 И~l т,, ~ 0,41 им, т. е. точность

изиеревин расстояний между точками uo плаку определяется rлавИЫ)I образом точностью плана.

Формула (11.14) нопучспа в предоо.1ожещ1J1, что точки 1 u 2 опреде­

лены: везаоt1сш4о одnа от дpyroU. Если nо:Iожевпя этих точек корреппровавы n иоэффJщиеnт коррел.нции г увеличпваетси: с rиепьmевьеи рас.стоявпя w.ежду точками. то ори r.: = ry = r, соrл.аспо [t7

т,~ т/ Vl-r.

31

§ t t. Точность направ.веввй ва IIJUIHe

Точность направлениR, характеризующегос11 ази)tутом (ди­

рекционным углом) линии между двум11 точками, на плане зави­

сит от ошибок положениR атих точек.

Пусть, как и в § 10, положение каждой иа точек определRВТСR

координатами .r1 и у,. .r1 и Уа со средними квадратвческами оmиб­

ками mx. в mu,, mx1 и ~•.

Тогда дирекциопиый уго.;t липни о иаправлеиии с точки 1 на точку 2 оnределитСR по фор)tуле

(11.15)

Д.1я опредедепия зависимости между средиими квадратиче­

скими ошибками днрекциоивого уrла линии и координат ее кон­ цов nродифференцируем выражение (II .5)

-'-da.=- -(!h-Yt) dx + -(y,-!IJ) dx.-

cos' а

(z,

z 1 )'

1 (z2

r,)• -

 

1

 

1

 

 

--- d

+-- dy•.

 

.r2-.rl

Yt

z2-zl

-

Лерейдеw от днфферевциалов к средним квадратическвм ошиб­

кам:

 

---m'= (у,-у,): т• + (у,-у,)' т• +

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

C.Os-'a.

а.

(z2 -.ч)С Х1

(.r~-.r1).a

Xt

 

 

 

+--(.с21---Zt)2т•1/t +(.l:t---1.--rl):!m'.1/t

 

Примем

mx. =

т.",

= т,.,,

тж, = т,.-= т~~:.,

тоrд.а

 

t_ т• -о (~,-r,J'+(y,-y,)' т• +

(z,-r,)1 +(111-lltJ' т•.

со~.,. а

а

(.r'2

z1)4

••

(z,

ZtJ'

ko

Учитывая (11.13), а также, что

и m:.= т1m;,,

напишем:

Но

z'2-;.z· -cosa,

ПО~ТО>IУ

(II.16)

32

(11.17)

В фор01у.•ах (11.16) п (11.17) т,. выражена н радпаввой мере.

Ес.1и ее выразить в минутах, то

••

1

( 3438' )'

т,..

~с Т (mi, + mi,)

- , -

к

 

 

т~= ~1 3438'*.

Формулы (11.16) и (11.17) покааывают, что ошибка дпренцвов-

11оrо уrла увеличивается с уме11ьmевкси расетоивив между то'l­

камв. Так, при s = 50 M&l ва плане в т1 = 0,4 •ш т.; = 27',

т. е. реауJiьтат вамеревия направления линии между то'!ками на

плане содера;ит бо.1ьшую ошибt<у.

Ошибtш ОПJ>едслеввя нанрамении uo плаву при помощи транс­

портира с учетом точности

п.•аиа получится по формуле

 

т0,

-.-.--.

 

= Vта + т.,,

Еспи т~ = 27',

а уrол при по••ощи транспортира намеряют

с точностью т.._, =

7', то т,.,= 27',9, т. е. точность иаправлевии

между точками по плану определяется rлаввым обрааом точиостью n.•ана.

Еще бо.1ьmей ошибкой харакnрвауется тоuость уrла ~ (рис. 11), опре·

депиемоrо формулой

P,:.....:.a~,-a23

=arctg Yl-Y2 -

arctg Уз-У~ .

(11.18)

 

z 1 - z2

z3 -z~

 

ПрО11ЗВеД11 дпффереацировавие атоrо выражеввя, переiiди к cpe,ц.IDI кнадратв•ескm.• оmвGквм в привяв m.- = m6 = т.,, попуч:в:к

т& (y1-y2)2~(z1 -z2)2 тl, _ (y3-y,)'~(z3-z2)• т:,+

1

8 21

8

Для корре_,проваппых положеппii: точек, соrласво [t71,

3 Эo:tMB:J :сз 1

зз

С учеТОМ (11.\) И (11.13) DOC.lO npeoo;p030BIDI!U DO.l)"'UU:

т•= _1-т• + _1_".2

+ ...!_ { _..!....

+_..!....

- 2созр )m• (II. 191

11 2•:1 '•

2s;з

'•

2 \ si 1

s;з

·~Jizз

, •.

 

 

 

 

 

 

(11.20)

Рве.

11

 

EC.'IB ':~• = s., = в, JS = 90°, ТО

 

 

т,_..,о•=

:' V2,

(11.21)

а при Р = 180'

(11.22)

мо эва~пrеаьво провЫD!аот ошпбку, попучаемую uo формуае (11.17), пр~ом

при р IIIZ

180°

оmпбка

ставонится uаксимапьвой.

При

очень

острых

)'Г..18Х ~ ошибка угла прпбпвжается к uо.,учасмоП

по форму.•• (11.17).

 

§ 12. Точиость ILчощадей иоиТ)-ров на маие

Ошибки по.1ожепия точе~< контура вызывают ошибку его пло­

щади *. Чтобы оореде.1ить ошибку площади контура в зависимо­

сти от ошибок положения поворотных то~ек этого коптура, надо,

как и в предыдущих двух параграфах, представить, •1то каждая

точка оореде.1яется па п.1ане пеэависимо от других и положение

ее характеризуется координатами х1 , у1 со средними квадратиче­

скпми ошибками т:ч' m11i.

Зависимость между пдощадью коптура и ~<оордивата)IИ его поворотных точек аюжво представить изnестноii фор>1у.1оu

 

n

(11.23)

 

2Р = ~ з:1 (у,., -1/1• 1).

1-1

 

 

 

 

Вервсе сназ.ать11.1оща;щ. аак.1ючсвпоii в 3ТOJol KOIJТypt•.

Tt•JIМIIH

"JI:щщадl• HOIItypat ЩIIIM('H(.'B :J;{E.'l'bд.lJI COЩJRЩCПIIII, К:1К, 88fii1IIMC)J. •1J.1o- Ulll;tb Э.1:111ПС<1», 8 Таl\;та.• ЛП11,1У Ш11рОИОГО JНifrlrOCTIJIIJI\'HIIH 4'1() 8 llfiOIIЗOOД·

стое.

Зi

Для получения за•шсJiмостп ••еа;ду срсдВiшu ~<вадратuчсс~<и••и ошиб~<амu площади u liоордиuат точек ковтура продифференци­

руем зто вырашевпс во всем перемеввы>1

х1 в у,:

 

n

 

n

 

n

2dP = ~ (у,.,- Ун) dx1+ ~ х1

dy,.,- ~ z 1 dy1_,.

 

luJ

 

~~

 

f•l

Чтобы вынести за скоб1ш значения

dy 1, учтен. что

±z, dy11 = ±z,_, dy 1 и

n

 

n

~ z, dy,_, = ~ z,., dy ,.

i

 

1-l

1·1

 

l•l

 

а

 

 

 

о

 

 

 

 

 

s,

 

.1;,

 

 

 

,,~p.J(;~

 

/

 

 

 

 

r:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис,

t2

 

 

тогда

.

.

 

 

 

 

 

 

2dP = ~ (у1•1-У1-1) dz1 + ~ (zн-zl+l)dy1.

 

l-1

1•1

 

 

Перейдем от диффереициалов к средвви квадраточескии оmвб­

наи:

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

<\т~=~

(у,.. 1_1)'т;

+~ (z,.1-z1н)•m;.

 

1-1

 

1 1•1

l

Припив

т.1 =

mv1 и учитывая (11.1),

получии

Но величипа в фигурных скобках есть квадраты диагоналей, проведеиных мсшду точ~<ами n-2, 1-3, 2-!l и т. д. (рис. :1.2, а).

Эти

двагопали D 1 •югут быть выращены чорез расстоявви s1_ 1

и s,

иенщу тоqкамп i-1 п i+l и ввутрепвие углы~~ при точках 1

T8JCI

 

З5

Тогда

т~= f

"

+sj -2.•нs1cos ~.) mji'

(11.24)

~(·•[_1

 

,_,

 

 

или

m~=f~"т;р;.

 

 

(1!.25)

 

 

1-1

 

По форму11ам (11.24) и (11.25) моашо опредс.1ить сред11юю t<вад­ ратвческую ошибку п.1ощади фигуры .1юбой формы.

Если участок (контур) по фор11е бдизок к правильной геоме­

трической

фигуре, когда иожво принятL

 

 

s, s, ~' ... -

•• = s,

 

 

~. = ~. ~ ... = ~- = р

 

и положить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m1, =

rn1• = .•. = m,n =

т1,

 

то , согласно (11.24),

 

 

 

 

 

 

 

 

1 V"

 

 

mp=

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

 

s·s.ш тm

 

 

По рве. 12 показывает, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

о

 

180°

 

 

 

 

 

 

z=OO

--"-.

 

 

поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/»

 

 

 

 

 

 

 

•во·

 

 

 

1np=S•C0.."-,.-m1

J'

""Т"

 

Извест11о, что д.1я правильного многоугольника

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

180°

 

 

 

Р·=т•'·п ·ctg -,.-.

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s --

 

 

 

 

 

41'

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н~о~

 

 

 

 

 

Vn·ctg--

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

тогда

 

 

 

11

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:Jt;tJ'

 

(11.21>)

 

tnp~-m1 J'

 

 

SIП-n-P'

Д.1я фигуры прямоу•·о.1ы10й формы с четырынr точJ;;щ" Jюно­

ротоо, с соотвошеввеАI сторов 1 : К

 

(рве.

12, б), при

m1, = m1,

сог.1ас11о (11 .25) получи>~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т•р =..!..:-s

4 (••1 ·i· •')2 т•1 =..!..2 (s'1 +К'•')1

т•1

=..!..~ '1•' (J -1'-К') т'.t

36

Но из рис. t2, б видпо, что

s·.-кр

поэтому

 

-11 t..:.к•

(11.27)

mp•om, V р r 2jГ""•

Для фигуры, по фор•tе б.1взкой к квадрату, при n =

4 и К= 1

согласпо (11.26) u (11.27) ииеем:

 

mp=m 1 VP.

(11.28)

Чтобы форму:.а>t (11.26) - (11.28) придать вид, удобный д•lЯ

априорного расчета точности определе>tия n.•oщaдeii на п,1авах различпых масштабов, выраэиы величины, входящие и этn фор­

мулы, в >tетрах, папрпмер

mp111 .=m1.. VP.,,.

Теперь для выражеuия mp и Р в гектарах нА местности и m1

в сантвиетрах на плане, напишем

mp,.· 10000

mlcм vт.---.==

= lOOM Р,.-10000;

здесь М - эпаиенате.1ь числешюго •шсштаба п.•аuа.

Тогда

(11.29)

Сравнение формул (11.26) - (II.28) показывает, что ошибки

П.~ОЩаДСЙ фигур ЗВа'!ВТеЛЬПО умеНЬШаЮТСЯ С УВМПЧСПIIС&I ЧПС.1а n то'lек фигуры в несколько увеличиваются с увеличеннем се вытя­

нутости К. Поэтому ВЫ'IВСденвс по форму.•о (11 .2!J) даст 1103>Ю>К­ вость полу'!вть првближсппое, несколь"о прсуnеличснпос преi\" ставлевио об ошибках определения площадей коптуров по п.•ану. Однако для более ТО'IВОГО представления об ошибках опре.,с.1с11ня площадей по плану па основапни (II .25) п (11.29) мо;юш получ11ть более общую формулу [14]

(II.:Jf))

Ec.1n Jlоложен••я тп..ек иовтура коррст1рованы. то IJfШ ср('ДВ(')I :ша­

..соп11 коэффJIЦВt•вта парноii коррсJ1яцпn r,p в npauoii qастп каждой n:t фOIJ­

иy;r (IJ.2G-JI.29) С.1('.,1уеТ DpHПИCDTL COMUOЖIITCJIЬ У1 - Гttt•

длв фигур првмоуrодьпоi! формы с числом точек n, вытввутостью

Ки с равпыъш расстоивввив меж-1у точками по коптуру •. Естественно, что при n = 4 в К = 1 по этой форнуле полу­

чаеи

(II.29).

0,04 см, 1 : М = 1 : 10 000, Р = 100 га, n = 101

При

т1 =

к =

1,5,

по

(11.30) получим

=О о4

10000

Vtoo

4

Jf~

 

·

:-

1

о зз

·

mp ' 10000

 

 

IU

2

V 1.5 -

,.

r~.

§ 13. Искажение IIИНИii в ипощадей в проеJЩИи Гаусса

Если плап с~ставлеи па плоскости в проекции Гаусса, то

длины лииий и авачевив пnощадей участков, иамереввы:r ва IIJiaиe или вычимеивых по координатам точек, всегда боnьше соответствующах горваовтальвых проnожевий втих же лвивй

в площадей па местности.

Ивыии словамв, насштаб иаобран;епий павий па плоскости в проекцип Га~·сса всегда крупнее того иасштаба, который припят

дли составлепив п.1апа, при атом укрупнение масштаба теи боль­

ше, чем дальше .1ипвя и.1и участок расположены от осевого мери­

диана aoвhl.

Известно, что линии, иаиеревваи па местности, при перевесе­ ВИII (редуцировапвп) ее па IIJiocкocть проекцви Гаусса должка

быть увеличена, т. е.

(II.31)

здесь s - rориаовта.:~ьвое продожеиве лввив местности; у -

ордината (расстоивие от осевого меридиана) середивы aтoii ди­ nии; R - средвой радиус кривиавы земного сфероида, который

•южво привить равиым 6370 км.

Ведичипу -} ( f)'пааынают относительвыи вскажеввеи

ливни.

Зва'lевие ординаты па краю шестиградусвой аопы в средних

широтах CCCI-· nрпблиэительво рзв1..> 200 ки (д11в широты 53"),

вюжных широтах (40") эта величипа превышаст 250 ки.

При у = 2UO км велп'lива отвосительпоrо ИСJtажевив линии

равна

t

( 200 )'

=

1

Т

6:170

2<XXJ '

Вместе с ВТIW, село коитур представляет вемлепо.пьаовав•е вдu 3С­ мельвwй )'1tасток 6о.1ьшой ппощади, в котором положения rpaвnвu:s: зваиов

(определяемых по плаву), ва:s:оАJПЦПся блвзно один от дpyrero, r.вя3аоы ЗBI'IRТe.iiЬВ.liDIИ КОэффицnеПТВКU парпой КОрреn.ЯЦИП, ТО IIBCJIO ИХ n В фор е IIJJte (11.30), согласво IИI. вадо уыевьwить в 2-3 раза.

:j8

1 / 1000 ,

Следовательно, ес.-tи по п.~ану (и;ш BЬl'lnc:Jcnиcм по координа­

там) в проеtщии Гаусса по.~учево гориаоптаю.пое проложевне :ш­

вии д.~ивой 1000 м, то па местиости оно будет !<ороче па 0,5 м.

По мере приближения липни I< осевому меридиану относительвое

искюt<спие ее будет уменьшаться пропорцповальво квадрату

расстояния от осевого меридиана, и даже при у = 100 км оно приблиэитепьво равно 1/8000.

Таким образом, исr<а>J<анпем лпппй па плоскости в проеtщпи Гаусса в ряде случаев можно препебречь; однако па краю шести­ градусвой зоны его с:tедует учитывать, особепво если значение линии требуется знать с попышеипой точностью.

Искажение линий вызывает соответствепно 11 пска>кеиие п.,о­ щадей участков (контуров).

Проекция Гаусса - равиоуrо;rьпая (r<онфоръшая), позтоыу Ц.IIЯ вебольшого участка (праt<тическп в несколько тысяч и.1и даже десятков тысяч геRтаров) его изображение па плоскости в проек­ ции Гаусса можно считать подобным его горизонтальному про­

лон<еиию на местности.

Тогда значение площади этого участка на _\lестности Р и по:tу­ чевпое по;плану в проекцпи Р, будут относиться как квадраты

сходственных сторон, т. е.

иди на осноn•нвп формуnы (11.31)

р

; Р, = ~(;-•----,У-::;'-:)-:,;-

! -r 21!'

Уъшожая чпс.,итмь и зпамеватедь правоii части па ( 1-2~,)"

и препебрегая маm>~ЪIИ во.чичпнамп поридна .[;. и меньше, по.1у­

чиы

(\1.32)

где ( ~ )' - относительнос нснажевиа площа;~п, I<OTOpoe в ава

раза бмьmе отпоситепьного искан;епия .1ппип.

Если у = 200 1ш, отuосптельnое пскю~<снпс п.1оща.щ равно то П.10Щадь В 1000 га, ПОJIУЧСПIJУЮ ПО IЫ3JJY п,ш DЫЧIIС:Jен­

вую по координата'• u проеrщпи Гаусса, надо р~еньmпть на 1 га.

Из ~того примера видно, что для пебо.1ьш••х n.1oщaдeii по­

правtiу за пснлюченис 1ЮiКПО не учптьшать, а ддn бод1)mих п.lо­

щадеii ее следует учитывать то,,rько на !<рая;~. шестш·ра:\уСJ!ЫХ аоп.

Следует иметь в в11ду, что сс.:tи вычисленные тем 11.1и ипым

способом JШОЩад\1 участО<оn (коптуров) увязаны n трапецпп уста-

сn

110влснной в СССР рааграфки, причем площадь трапеции опреде­ 'lена по спецвальвыи таблица•! (в которых она даетсл пеискажеи­

ной), то поправки в площади участка не вводит, так как они уже моханически введены в процессе увязывании площадей.

Кроме рассмотревоых искажений, лnвви и nnoпt.IДII па п.1авах, построев­ ИЫI ва оспове государетвенвой rеодезпческой сети. имеют несколько пре­

уыевьmеввое авачевпе вследствие тоrо, 1JTO коордпваты пувктов отвосятся

IIC' к поверхности Зе:uпп, а к поверхпости эппппсопда.

в

с

А

Рве. 13

Площадь ropJIЗODтaдьuoro про.1(ШiСПJIЯ у'lастка оuредеnястся по фор­

муле (13, стр. 68]

·н

Р ..· Po·i·2Po7t"o

rде 11- средняя отuетка )"Ч&стка; R-радпус Зе,.шu; 211/R- uоораво•­

ный коаффпцпеnт к п_,ощадн np11 nереходе от поверхвостп зп..,нnсопда к rо­

рuаовтальвому проложев•tю.

·rак,

про Р0 = 1000 га,

Н = 1000 м,

 

Р .юоо+:!ООО ~о- tuoo.:н ••·

Длuиа

горП3оnта.:tыrого

про.,ожеuпи

ловив опред.е..1ПТСJI по формуле

 

 

.

.

н

 

 

S

·-"'so-:- Nон•

П.'lощадь фпаuческой (тоuоrраф•rrеской) noвepxuocт1r земепьвоrо уча­ стка .ABCD = РФ (рос. t~} всеrда бо.,.ьпrе ее гор113овтаJ1ЬВоrо npoлoжeвltR

,t bcD = Р и ота развm1а

= l'Ф-Р- ad-as (d -•) -- ad (1-<озv) "PФ-I'Фcosv

увепцчнваетси с уве.rшчевпси укдопа, характерпаующеrося у1·.,ои uак:1опа ""·

ПОii}"lеввую форму.1.у НОiНПО прсо6разов8Тh 1'81\:

ЬР: PФ(t-cus,·)=2PФsin:!T•

При напwх углах v можно замеuпrь ~·к.1овом i, поnа1 nJr, что

sin\·~tgv~i lt РФ~Р.

тоrда

40