Краткий исторический обзор развития геодезии.

Геодезия

Предмет геодезии.

Геодезия – наука о фигуре Земли и ее размерах, проводит измерения на поверхности Земли с целью определения взаимного положения точек, занимается съемкой местности, составлением карт, планов, решает задачи, необходимые для народного хозяйства и обороны страны.

-Высшая геодезия (изучает фигуру Земли, ее размеры, выполняет высокоточные измерения для определения координатных точек);

-Геодезия (съемка местности, составление карт, планов);

-Картография (составление различных карт, издание и использование карт, планов);

-Аэрофотосъемка (съемка местности с различных летательных аппаратов, составление карт и планов по результатам съемки);

-Инженерная геодезия (съемка небольших объектов местности, выбор участка для строительства, составление карт и планов для вопросов проектирования, задачи обеспечения строительства объекта).

 

Краткий исторический обзор развития геодезии.

1. С древнейших времен до конца 17в., когда землю принимали за шар.

2. С конца 17в. До второй половины 19в., когда считали, что Земля является сплюснутым у полюсов шаром, близким к эллипсоиду вращения.

3. Со второй половины 19в. До сороковых годов 20в., когда установили, что более правильно представлять Землю трёхосным эллипсоидом, который является моделью более сложной формы Земли – геоида.

4. С сороковых годов 20в. До настоящего времени, когда за фигуру Земли принимают тело, ограниченное физической поверхностью земли.

 

Геодезия (в переводе с греч. – землеразделение) - это одна из наиболее древних наук нашего мира. Как и прочие науки, потребность в развитии геодезии обуславливалась потребностью человеческого общества. Так, еще за несколько тысячелетий до нашей эры, древние греки, индийцы, египтяне и жители средней Азии использовали геодезические работы для прокладки тоннелей, строительства дорог, каналов, сооружений.

В России геодезия начала развиваться с ХI века. Связано это с измерением ширины Керченского пролива. Однако уже с XII века геодезия получила широкое распространение и у нас – для исследования местности и составления карт были осуществлены многие экспедиции к побережью Северного Ледовитого океана, в Сибирь, Новую Землю и на Дальний Восток.

В 1570 году увидела свет первая геодезическая карта Московского государства под названием "Большой чертеж".

Следующий всплеск развития геодезии приходится на время правления Петра I. Так, в Москве в 1701 году в школе математических и навигационных наук началось обучение первых профессиональных геодезистов. В 1739 году при Петербургской академии наук создается Географический департамент, в 1758 году его руководителем становится Ломоносов М.В. За время управления Ломоносовым исправляются карты "Атласа Российского" (вносятся новые более точные данные) и создаются несколько новых карт.

Огромнейший вклад в развитие геодезии внесло генеральное межевание, проходившее с 1765 года по 1855 год. По площади покрытия – от Европейской России до Крыма. Для измерения углов использовалась астролябия, а для линий – железная цепь в десять саженей длиной. Для подготовки специалистов по межеванию в 1779 году в Москве специально открывается Константиновское землемерное училище (в 1835 году преобразовано в Константиновский межевой институт).

Немалую роль в развитие геодезии внесли русские ученые Струве и Теннер. Их работа по измерению дуги меридиана протяженностью 25º осуществлялась на протяжении 15 лет (с 1816 года по 1831 году).

Из-за нарастающей популярности топографии в 1822 году создается Корпус военных топографов, который проводил геодезические и астрономические исследования, топографические съемки местности. На момент создания Корпуса уже действовали и занимались съемками и изучением местности - Переселенческое управление, межевое ведомство, Геологический комитет и Русское географическое общество.

Понятие о фигуре и размерах Земли.

Первоначальное представление о фигуре Земли – шар (Пифагор). Земля, вращаясь вокруг оси, имеет сжатие, форму, близкую к эллипсоиду.

Уровенная поверхность – выпуклая линия, в каждой точке которой направление силы тяжести перпендикулярно к этой уровенной поверхности (на примере силы тяжести – отвесная линия).

Поверхность Геоида – уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью морей и океанов в спокойном их состоянии и мысленно продолженная под материками.

Земной эллипсоид – эллипс, характеризующий форму и размеры Земли вообще.

Земной эллипс, который принят для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат (а=6 378 245 м, α=(а-b)/а=1/298,3, b= 6 356 863 м, где а и b - большая и малая полуоси эллипса, α – полярное сжатие).

Величины, подлежащие измерению в геодезии.

При всем многообразии геодезических измерений все они сводятся в основном к трем видам:

- линейные – определяются расстоянием между заданными точками;

- угловые – определяются значением горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на заданные точки;

- высотные(нивелирование) – определяются разности высот отдельных точек.

За единицу линейных и высотных измерений в геодезии принят метр. Единицей для измерения углов служит градус. Градус содержит 60 угл. мин., минута делиться на 60 угл. сек.

Измерения различают равноточные и неравноточные:

- равноточные – это измерения однородных величин, выполняемые с помощью приборов одного класса, одним и тем же методом, одним исполнителем при одних и тех же условиях;

- неравноточные – это все остальные измерения.

5 Понятие о топографических планах и картах.

Топографическая карта – уменьшенное обобщенное и построенное по определенным математическим законам изображение значительных участков поверхности земли на плоскости.

Топографический план – уменьшенное и подобное изображение на бумаге горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности без учета сферичности Земли.

План - уменьшенное и подобное изображение на бумаге ситуации рельефа местности(ортогональное проецирование участков земной поверхности 20х20 на горизонтальную плоскость) Масштаб-до 1:5000

Карта - уменьшенное изображение на плоскости, составленное в проекции Гаусса-Крюгера, содержащее изображение ситуации рельефа с учетом кривизны. Масштаб-с 1:1000

 

Система координат и высот, применяемые в геодезии.

Существует две системы координат: географическая и прямоугольная – они даются на топографических картах.

Географическая – в системе географических координат местоположение точки на уровенную поверхность определяется двумя углами, которые называются широтой (j) и долготой (l).

Широтой (j) точки называется угол, образованный отвесной линией проходящей через эту точку и плоскостью экватора. Изменяется в пределах до 90' (рис.).

Долготой (l) называется двугранный угол, образованный плоскостями, проведёнными через данную точку и начальный (гринвичиский) меридиан. Изменяется т 0' до 180'. ЗВ – восточная долгота (+), ВЗ – западная долгота (-).

Для определения географических координат на картах наносят параллели и меридианы.

Меридианы – это линии пересечения уровенной поверхности плоскостями, проходящими через ось вращения Земли, т.е. плоскостями долгот.

Параллели – это линии пересечения уровенной поверхности плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли, т.е. плоскостями широт.

 

Взаимосвязь дирекционных углов и румбов.

Связь между дирекционным углом и румбами:

0-90° r1= α1 (СВ); 90-180° r2=180°- α2 (ЮВ); 180-270° r3= α3-180° (ЮЗ); 270-360° r4=360°-α4 (СЗ).

Связь между дирекционными углами смежных линий.

Дирекционный угол а заданного напрвления называется прямым, а противоположного направления - обратным а'.

а'=a+180

На основании зависимости между прямыми и обратными дирекционными углами можем написать:

α1 + β1 = α0 + 180° из данного выражения следует, что α1 = α0 + 180° – β1 (1).

 

Аналогично вычисляются дирекционные углы последующих сторон теодолитного хода:

α2 + β2 = α1 + 180° → α2 = α1 + 180° – β2 (2)

α3 + β3 = α2 + 180° → α3 = α2 + 180° – β3 (3)

То есть, дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180° и минус угол, лежащий справа по ходу.

 

Уровни, их точность, зрительная труба и ее параметры. Подготовка зрительной трубы к наблюдению.

В геодезических приборах различают уровни: цилиндрические, круглые, контактные.

1) Цилиндрические. Верхняя поверхность ампулы – сферическая, чем больше радиус кривизны поверхности, тем точнее уровень. Ампулу, заполненную подогретым спиртом или эфиром, который после остывания образует пузырек, помещают в металлическую оправу, снабженную исправительным винтом. Точка О в средней части ампулы – нуль пункт. Касательная к внутренней поверхности уровня в его нуль-пункте – ось уровня UU’. Точность уровня: τ=l*ρ”/R, ρ”-постоянная величина=206265”, R-радиус кривизны, τ – угол, образованный осью уровня UU’ когда пузырек в нуль-пункте, и той же осью, когда пузырек смещен на одно деление ампулы.

2) Круглый уровень используется для предварительной установки (наименее точный)

3) Контактный– наиболее точный, над уровнем уст система призм, позволяющая привести пузырек в нуль-пункт наиболее точно (точность в 5-6 раз выше, чем у обычных уровней.

Зрительная труба: 1-объектив, 2-окуляр, 3-фокусирующая линза, 4-пластинка сетки нитей, 5-фокусир барабан(кремальера).

Зрительная труба имеет три оси: (главная) визирная ось (для наблюдений, измерений) проходит через оптический центр объектива и центр сетки нитей, оптическая – соединяет оптический центр объектива и окуляра, геометр ось – проходит через центры сечений зрит трубы в объективе и окуляре.

Параметры зрит трубы:

1) Увеличение (см рис) АВ – предмет, V- увеличение, <β-предмет виден в зрит трубу, <α-предмет виден невооруженным глазом; V=β/α=fоб/fок, fоб-фокусное расстояние объектива, fок-окуляра. Колебание увеличения от15 до 50

2) Поле зрения аb- сетка нитей, об-объектив, <φ - характеризует поле зрения трубы. φ=38,20/V.

3) Точность визирования mV=60”/V, 60”-критич угол.

Устройство теодолита 2Т30П.

Теодолит – устройство, предназначенное для измерения горизонтальных углов, углов наклона и расстояний.

1 Становой винт

2 Нитяной отвес

3 Головка штатива

4 Подъемные винты

5 Закрепительный винт лимба

6 Закрепительный винт алидаты

7 Наводящий винт алидаты

8 Цилиндрический уровень

9 Наводящий винт зрительной трубы

10 Барабан Кремальеры

11 Закрепительный винт зрительной трубы

12 Зрительная труба

13 Микроскоп отчетного устройства

14 Вертикальный круг

15 Дно футляра

16 Трегер

17 Зеркало подсветки

18 Лимб

19 Наводящий винт лимбы

 

Измерения.

Косвенный способ измерения расстояний.

Измерение расстояния с помощью дальномеров. Различают дальномеры: оптические, светодальномеры и радиодальномеры. Принцип измерение расстояния сводится к решению треугольника, в котором по малому углу β и противолежащей стороне (базису) b нужно вычислить расстояние D. D=b*ctgβ

Различают дальномеры: с постоянным углом и переменным базисом, с постоянным базисом и переменным углом. Представителем оптич дальномера с пост углом явлнитяной дальномер.

В поле зрения трубы теодолита имеются дополнительные штрихи (дальномерные); они позволяют с помощью рейки с делениями измерить расстояние от теодолита до рейки.

 

И способы их ослабления.

Источники ошибок при геометрическом нивелировании.

Ошибка установки визирной линии трубы в горизонтальное положение по уровню; при t = 25" она достигает 3" - 4". Для расстояния 100 м это приводит к ошибке отсчета по рейке 2 мм.

Ошибка отсчета из-за ограниченной разрешающей способности трубы нивелира; при увеличении V = 25x эта ошибка достигает 1.2 мм на 100 м расстояния.

Нарушение главного условия нивелира; при нивелировании строго из середины эта ошибка исключается.

Наклон рейки. Для уменьшения влияния наклона рейки ее рекомендуется слегка покачивать вперед-назад около вертикального положения; при отсчетах меньше 1000 мм рейку качать нельзя. При покачивании рейки отсчеты по ней изменяются; наименьший отсчет является правильным.

Ошибка нанесения делений на рейке. Общая ошибка отсчета по шашечной рейке нивелиром Н-3 оценивается в 4 мм на 100 м расстояния.

Между точками.

При нивелировании строго из середины влияние кривизны Земли и рефракции почти полностью исключается. Это - первое теоретическое обоснование нивелирования из середины. Влияние рефракции может быть исключено не полностью, так как условия прохождения луча до задней и передней реек могут отличаться. Инструкция дает строгий допуск на неравенство расстояний до задней и передней реек: для нивелирования IV класса этот допуск равен 5 м, а для нивелирования I класса - 0,5 м.

Плановое обоснование топографических съемок. Полевые работы. Требования,

Геодезия

Предмет геодезии.

Геодезия – наука о фигуре Земли и ее размерах, проводит измерения на поверхности Земли с целью определения взаимного положения точек, занимается съемкой местности, составлением карт, планов, решает задачи, необходимые для народного хозяйства и обороны страны.

-Высшая геодезия (изучает фигуру Земли, ее размеры, выполняет высокоточные измерения для определения координатных точек);

-Геодезия (съемка местности, составление карт, планов);

-Картография (составление различных карт, издание и использование карт, планов);

-Аэрофотосъемка (съемка местности с различных летательных аппаратов, составление карт и планов по результатам съемки);

-Инженерная геодезия (съемка небольших объектов местности, выбор участка для строительства, составление карт и планов для вопросов проектирования, задачи обеспечения строительства объекта).

 

Краткий исторический обзор развития геодезии.

1. С древнейших времен до конца 17в., когда землю принимали за шар.

2. С конца 17в. До второй половины 19в., когда считали, что Земля является сплюснутым у полюсов шаром, близким к эллипсоиду вращения.

3. Со второй половины 19в. До сороковых годов 20в., когда установили, что более правильно представлять Землю трёхосным эллипсоидом, который является моделью более сложной формы Земли – геоида.

4. С сороковых годов 20в. До настоящего времени, когда за фигуру Земли принимают тело, ограниченное физической поверхностью земли.

 

Геодезия (в переводе с греч. – землеразделение) - это одна из наиболее древних наук нашего мира. Как и прочие науки, потребность в развитии геодезии обуславливалась потребностью человеческого общества. Так, еще за несколько тысячелетий до нашей эры, древние греки, индийцы, египтяне и жители средней Азии использовали геодезические работы для прокладки тоннелей, строительства дорог, каналов, сооружений.

В России геодезия начала развиваться с ХI века. Связано это с измерением ширины Керченского пролива. Однако уже с XII века геодезия получила широкое распространение и у нас – для исследования местности и составления карт были осуществлены многие экспедиции к побережью Северного Ледовитого океана, в Сибирь, Новую Землю и на Дальний Восток.

В 1570 году увидела свет первая геодезическая карта Московского государства под названием "Большой чертеж".

Следующий всплеск развития геодезии приходится на время правления Петра I. Так, в Москве в 1701 году в школе математических и навигационных наук началось обучение первых профессиональных геодезистов. В 1739 году при Петербургской академии наук создается Географический департамент, в 1758 году его руководителем становится Ломоносов М.В. За время управления Ломоносовым исправляются карты "Атласа Российского" (вносятся новые более точные данные) и создаются несколько новых карт.

Огромнейший вклад в развитие геодезии внесло генеральное межевание, проходившее с 1765 года по 1855 год. По площади покрытия – от Европейской России до Крыма. Для измерения углов использовалась астролябия, а для линий – железная цепь в десять саженей длиной. Для подготовки специалистов по межеванию в 1779 году в Москве специально открывается Константиновское землемерное училище (в 1835 году преобразовано в Константиновский межевой институт).

Немалую роль в развитие геодезии внесли русские ученые Струве и Теннер. Их работа по измерению дуги меридиана протяженностью 25º осуществлялась на протяжении 15 лет (с 1816 года по 1831 году).

Из-за нарастающей популярности топографии в 1822 году создается Корпус военных топографов, который проводил геодезические и астрономические исследования, топографические съемки местности. На момент создания Корпуса уже действовали и занимались съемками и изучением местности - Переселенческое управление, межевое ведомство, Геологический комитет и Русское географическое общество.