Сведения о фигуре Земли и применяющихся

В геодезии системах координат

Основные понятия и сведения о форме и размерах Земли. Референц - эллипсоид Красовского. Система географических координат; система прямоугольных координат. Абсолютные и относительные высоты. Принятая в СССР Балтийская система высот.

Метод проекций в геодезии. Горизонтальные проложения. Влияние кривизны Земли при определении горизонтальных расстояний и высот. Понятие о равноугольной проекции Гаусса - Крюгера и зональной системе плоских прямоугольных координат.

Литература: [1, § 5 - 8].

Указания по изучению темы

Особое внимание необходимо обратить на влияние кривизны Земли при определении горизонтальных расстояний и высот; при этом надо уяснить зависимость размеров участков земной поверхности, принимаемых за плоские, от требуемой точности измерения расстояний и определения отметок точек земной поверхности, влияние кривизны Земли на методику нивелирования. Эти вопросы темы, как наиболее сложные, являются предметом лекционного занятия.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

1. В чем состоит различие между физической поверхностью Земли, уровенной поверхностью и поверхностью земного эллипсоида?

2. Дайте определения терминам: горизонтальное проложение, абсолютная высота.

3. Что такое референц - эллипсоид и каковы параметры референц - эллипсоида Красовского?

4. В чем различие между геодезическими и астрономическими координатами? Какие координаты называют географическими?

5. Какие высоты называют абсолютными, относительными? Какой уровень принимают в качестве исходного в Балтийской системе высот?

6. Как отсчитывают абсциссу и ординату точки в зональной системе плоских прямоугольных координат Гаусса - Крюгера?

7. Как рассчитывают долготу осевого меридиана зоны?

8. Рассчитайте размеры участка земной поверхности, принимаемого за плоский, если допустимое искажение длин линий из-за кривизны Земли 5 см.

9. Рассчитайте размеры участка земной поверхности, принимаемого за плоский, если влияние кривизны Земли ил отметки не должно превышать 2 см.

10. В чем заключается сущность проекции Гаусса - Крюгера?

Ориентирование линий

Азимуты и дирекционные углы, связь между ними. Сближение меридианов. Румбы и переход к ним от азимутов и дирекционных углов. Магнитные азимуты. Магнитное склонение. Связь между географическими (истинными) азимутами, дирекционными углами и магнитными азимутами.

Литература: [1, § 9 - 10]; [2, с. 27, 28].

Указания по изучению темы

Необходимо обратить внимание на четкое понимание применяемых терминов, уяснить область применения того или иного ориентирного угла, формулы связи между различными углами. Глубокое усвоение темы потребуется для успешного выполнения контрольных работ.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

1. Что значит ориентировать линию? Что называют азимутом и румбом?

2. Что называют географическим, или истинным, азимутом и дирекционным углом? Какова зависимость между прямим и обратным дирекционными углами данной линии?

3. Покажите на рисунке зависимость между дирекционными углами и румбами. Для чего от дирекционных углов и азимутов переходят к румбам?

4. Приведите формулы для перехода от дирекционных углов к румбам. Вычислите румб линии, если дирекционный угол равен 315°30'.

5. Что называют сближением меридианов и как оно зависит от широты точки и удаления ее от осевого меридиана зоны? Как перейти от дирекционного угла линии к истинному азимуту этой линии?

6. Рассчитайте максимальную величину сближения меридианов, если географическая широта точки 60°. Напишите для этого случая (точка расположена на краю зоны западнее осевого меридиана) формулу для определения истинного азимута.

7. Что называют магнитным азимутом и как перейти к нему от измеренного на плане или карте дирекционного угла линии?

8. Какими ориентирным углами удобнее пользоваться при ориентировании на местности?

9. Вычислите магнитный азимут линии, дирекционный угол которой 200°30', если ее начальная точка имеет географические координаты 56°00' с. ш. и 36°00' в. д.; магнитное склонение - западное 6°00'.

10. Напишите формулы определения истинного азимута для линий, расположенных западнее и восточнее осевого меридиана, если известен дирекционный угол линии.

4. Топографические планы и карты

Понятие о плане, карте и профиле. Масштабы: численный, линейный и поперечный. Точность масштаба. Разграфка и номенклатура топографических карт и планов.

Рельеф земной поверхности и его изображение на топографических картах и планах. Изображение рельефа горизонталями. Высота сечения рельефа, заложение и уклон. Графики заложений. Условные знаки.

Задачи, решаемые по топографическим картам и планам: определение координат точек, длин линий, ориентирных углов, площадей участков, высот точек и крутизны ската; построение профиля линии местности, линии заданного уклона и границ водосборного бассейна.

Литература: [1. § 11 - 18]; [2. § 1 - 8).

Указания по изучению темы

Особое внимание необходимо обратить на выявление принципиальных различий между картой и планом, уяснение понятия «точность масштаба», понимание сущности способа изображения рельефа горизонталями, а также на методы решения задач по топографическому плану и карте. Для приобретения навыков решения задач по топографическому плану предусмотрена лабораторная работа. Полное и сознательное выполнение индивидуального задания на лабораторную работу - необходимое условие грамотного использования топографических планов и карт в качестве топоосновы при проектировании инженерных сооружений. При наличии индивидуального задания и методических указаний по ее выполнению работа может быть выполнена самостоятельно.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

1. Что такое топографический план и топографическая карта? В чем их сходство и различие?

2. Что называется масштабом и как он выражается? Что называют предельной точностью масштаба? Укажите предельную точность масштабов 1:10000 и 1:1000.

3. Постройте график поперечного масштаба и отложите на нем расстояние 34,27 м в масштабах 1:2000 и 1:500, предварительно округлив это расстояние в соответствии с точностью указанных масштабов.

4. Для чего нужно знать номенклатуру карт и планов? Листам плана или карты, и каких масштабов соответствуют номенклатуры М-36-144-А-б; 17-A-IV; 17-А-16?

5. Что называют высотой сечения рельефа и заложением? Как определить отметку точки, лежащей между горизонталями?

6. Что такое уклон, и по какой формуле он определяется? Как его выразить в процентах и в промилле? Как построить график заложений для уклонов и как провести на плане или карте линию заданного уклона?

7. Рассчитайте величину заложения, соответствующую заданному уклону 25%₀, если масштаб плана 1:2000, а высота сечения рельефа 1 м.

8. Как определить географические и прямоугольные координаты точки на карте? Как измерить на карте дирекционный угол и перейти от него к магнитному азимуту?

9. Какие способы применяют для определения площадей на планах и картах и какова их точность?

10. Что называют водосборным бассейном (водосборной площадью) и как на топографическом плане или карте определяют его границу?

Элементы теории погрешностей измерений

Систематические погрешности, их характеристика. Случайные погрешности их свойства. Арифметическое среднее. Средняя квадратическая и предельная погрешности отдельного измерения. Абсолютная и относительная погрешность Средняя квадратическая погрешность функции измеренных величин. Средняя квадратическая погрешность арифметического среднего. Двойные измерения.

Понятия о неравноточных измерениях. Понятие о весе результата измерений. Весовое среднее. Средние квадратические погрешности единицы веса и весового среднего.

Основные правила техники геодезических вычислений.

Литература: [1, § 20 - 28]; [2, § 9 - 14].

Указания по изучению темы

Производственная деятельность инженеров строительных специальностей включающая изыскания, проектирование и строительство различных инженерных сооружений, а также проведение работ по геодезическому контролю строительства, связана с различного рода измерениями. Им приходится иметь дело с оценкой точности геодезических работ на разных стадиях строительства: при создании съемочного обоснования и разбивочной основы, дополнении топографических съемок, вынесении проекта в натуру, оценке соответствия конструктивных элементов проектному положению и ходе строительства и эксплуатации объекта проведении исполнительных съемок. Нормы точности геодезических работ, и назначаемые в СНиПе н в других нормативных материалах, даются в форме абсолютных и относительных квадратических погрешностей, допустимых невязок геодезических ходов, допусков при выполнении разбивочно - разметочных построений.

При этом решают следующие основные задачи: оценка точности результата измерений; нахождение из ряда произведенных измерений наиболее надежного значения измеряемой величины и оценка его точности; предвычисление ожидаемых погрешностей результатов измерений; обоснование рекомендаций по методике геодезических измерений и применению средств измерений, обеспечивающих необходимую точность в соответствии со СПнПом и другими нормативными документами. Необходимые навыки решения задач студенты приобретают в ходе выполнения лабораторной работы. При наличии индивидуальных заданий к лабораторной работе она может быть выполнена самостоятельно.

Задачи 6 - 9 рекомендуется решать после изучения темы 6.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

1. В чем главное различие между случайными и систематическими погрешностями измерений?

2. Какими свойствами обладают случайные погрешности?

3. Почему среднее арифметическое из результатов равноточных измерений является вероятнейшим значением измеряемой величины?

4. Чем различаются истинные погрешности и вероятнейшие? Каким свойством обладает сумма вероятнейших погрешностей и как это свойство используется при оценке точности геодезических измерении?

5. Точность измерения, каких величин целесообразно оценивать относительными погрешностями? Что такое предельная погрешность и как ее устанавливают?

6. Найдите среднюю квадратическую погрешность определения превышения тригонометрическим нивелированием, если длина линии 100м и погрешностью ее измерения можно пренебречь, а угол наклона линии - малая величина, измеренная со средней квадратической погрешностью 0,5'.

7. Найдите среднюю квадратическую погрешность определения превышения геометрическим нивелированием из середины, если погрешность отсчетов по рейкам 2.

8. Найдите абсолютную и относительную погрешности определения расстояния по нитяному дальномеру, если коэффициент дальномера К = 100,0, длина линии 80м, а длина отрезка рейки между дальномерными нитями (в поле зрения трубы) отсчитана с погрешностью 2,5мм.

9. Рассчитайте необходимое количество приемов, если значение угла должно быть определено со средней квадратической погрешностью не более 15", а средняя квадратическая погрешность измерения угла одним приемом 30".

10. Как определить вес измерения, если известна средняя квадратическая погрешность измерения?

11. Какие измерения называют неравноточными?

12. В чем принципиальное различие при отыскании вероятнейшего значения измеряемом величины из равноточных и неравноточных измерений?

Геодезические измерения

Угловые измерения. Принципы измерении горизонтального угла и угла наклона. Теодолит, схема его устройства; оси и части теодолита. Отсчетные приспособления - верньер, штриховой и шкаловой микроскопы. Типы теодолитов. Установка теодолита в рабочее положение. Поверки и юстировки теодолитов.

Измерение горизонтальных углов, точность намерения. Вертикальный круг теодолита. Измерение углов наклона; формулы для вычислений.

Приборы пониженной точности для угловых измерений (гониометры, эклиметры и др.).

Литература: [1,§ 35 - 47]; [2, § 15 - 21].

Линейные измерения. Общие сведения о назначении, методах, точности линейных измерений и применяющихся типах мерных приборов.

Подготовка измеряемых линий на местности. Измерение расстояний с помощью землемерных лент и рулеток. Bведение поправок в длину измеренной линии. Точность измерения землемерной лентой.

Оптические дальномеры. Нитяной дальномер, его теория, применение, точность. Определение коэффициента дальномера. Рабочая формула нитяного дальномера. Приведение к горизонту длин линии, измеренных нитяным дальномером. Дальномеры двойного изображения: теория, устройство, конструктивные особенности, применение, точность.

Общие сведения об измерений расстояний радиофизическими методами.

Определение неприступных расстояний.

Литература: [1, § 48 - 52]; [2, § 22 - 34].

Нивелирование. Задачи нивелирования. Классификация методов нивелирования. Принципиальная сущность геометрического, тригонометрического, физического, стереофотограмметрического и автоматического нивелирования.

Способы геометрического нивелирования. Нивелирные знаки. Основные типы нивелиров. Устройство и поверки нивелиров с цилиндрическими уровнями и с компенсаторами. Нивелирные рейки. Основные источники погрешностей геометрического нивелирования. Порядок и состав работ при геометрическом нивелировании, нивелирование связующих и промежуточных точек; контроль измерений.

Тригонометрическое нивелирование. Основные формулы и методика тригонометрического нивелирования.

Литература [1, § 53 - 67, 60 - 71]; [2, § 35 - 46].

Указания по изучению темы

В указаниях по разграничению обязанностей между работниками геодезической службы и линейным персоналом строительства сформулированы требования к инженеру - строителю; уметь самостоятельно работать с основными геодезическими приборами и выполнять комплекс геодезических измерений. Принципиальные схемы устройства геодезических приборов, их поверки и правила геодезических измерений достаточно подробно описаны в учебной литературе. Навыки работы с геодезическими приборами студенты приобретают в ходе обязательных лабораторных занятий. Усвоение содержания темы обеспечит успешное выполнение контрольных работ 1 и 2. Для более подробного изучения новых типов геодезических приборов, перспектив их дальнейшего совершенствования, правил содержания приборов на строительной площадке рекомендуем обратиться к дополнительной литературе [4, 10].

Вопросы для самостоятельной работы

1. Начертите схему измерения горизонтального угла и угла наклона.

2. Начертите схему осей теодолита и сформулируйте требования к их взаимному положению.

3. Какие отсчетные устройства применяются в теодолитах? Назовите основные типы теодолитов, их обозначения, основные характеристики и области применения.

4. Какие поправки вводят в результат измерения расстояния землемерной лентой? Приведите формулы и опишите методику нахождения поправок.

5. Назовите основные типы дальномеров, их обозначения, точность и области применения. Какой принцип измерения расстояний используется в нитяном дальномере? Напишите рабочую формулу нитяного дальномера.

6. Что называют местом нуля (МО) вертикального круга и для чего его надо знать? Какой порядок работы при измерении угла наклона?

7. Выведите формулу для введения поправки за наклон линии, измеренной нитяным дальномером.

8. Напишите и проанализируйте формулы для вычисления отметок точек при геометрическом нивелировании способами «из середины» и «вперед».

9. Перечислите основные типы нивелиров, их обозначения, характеристики и области применения.

10. Напишите формулы для определения превышений тригонометрическим нивелированием по расстояниям, измеренным землемерной лентой и нитяным дальномером.

Геодезические сети

Классификация геодезических сетей. Государственная геодезическая сеть, геодезические сети сгущения, специальные и съемочного обоснования. Основные геодезические задачи, которые решают при построении сетей. Методы определения планового положения точек: триангуляция, трилатерация, полигонометрия, геодезические засечки. Высотные сети.

Литература: [1, § 29 - 34,56, 76 - 80]; [2, § 47].

Указания по изучению темы

Особенно важно уяснить сущность прямой и обратной геодезических задач, принципы построения плановых и высотных геодезических сетей Рекомендуется следующая схема самостоятельного изучения: исходные данные – измеряемые величины - определяемые величины - используемые формулы для вычисления определяемых величин. Глубокое усвоение темы необходимо для успешного выполнения контрольной работы 1.

Вопросы для самостоятельной работы

1. Что называют геодезической сетью? В чем состоит основной принцип построения и развития геодезических сетей и как он реализуется на практике?

2. Назовите основные показатели государственной геодезической сети.

3. В чем сущность метода триангуляции? Приведите основные формулы определения искомых величин.

4. В чем сущность метода полигонометрии? Приведите основные формулы определения искомых величин.

5. В чем сущность полигонометрии? Как вычислить дирекционный угол стороны хода, если известны дирекционный угол предыдущей стороны и вправо по ходу лежащий угол между этими сторонами?

6. В чем сущность прямой геодезической задачи на координаты? При выполнении, каких работ она находит применение?

7. В чем сущность обратной геодезической задачи на координаты? При выполнении каких работ она находит применение?

8. Назовите основные показатели геодезических сетей сгущения.

9. Как обозначают и закрепляют на местности пункты плановых геодезических сетей?

10. Как обозначают и закрепляют на местности пункты нивелирной сети?