Курс лекций по "Геодезии"

Тема 1: Введение

Современная геодезия – это наука об определении формы и размеров Земли, об изменениях на земной поверхности для отображения ее на планах и картах и для решения различных народно-хозяйственных задач. Она подразделяется на несколько научно-технических дисциплин:

1. Высшая геодезия – изучает форму и размеры Земли, а также методы определения координат точек поверхности Земли (создает ГГС).
2. Топография – изучает способы создания планов и карт при непосредственном измерении объектов местности.
3. Фототопография – занимается созданием планов и карт, измерением модели местности полученной по паре аэроснимков в стереоприботах.
4. Макшейдерия – изучает геодезические измерения в горных выработках и при строительстве подземных сооружений.
5. Космическая геодезия – решает различные геодезические задачи с помощью спутников Земли.
6. Инженерная геодезия – изучает методы геодезического обеспечения при разработке проектов в строительстве и эксплуатации зданий и сооружений; при монтаже технологического оборудования; при изучении, освоении и охране природных ресурсов.

Тема 2: Формы и размеры Земли

За форму Земли принимают  геометрическое тело, ограниченное поверхностью морей и океанов, мысленно продолженной под континентами. Такая фигура называется геоид, а поверхность, ограничивающая ее называется нормальной или уровенной. По форме геоид наиболее близок к эллипсоиду вращения, полученному вращением эллипса вокруг малой оси.

Размеры земного эллипсоида, в м:

, где  - коэффициент сжатия

Так, как  - невелико, форму Земли можно принимать за шар:

Тема 3: Определение положения точек Земной поверхности

В геодезии чаще всего используют две основные системы координат:

1. Географическая (геодезическая) – определяет положение точек на сферической поверхности Земли. Отсчетными плоскостями является плоскость экватора (широта); плоскость нулевого меридиана (долгота), а координатами широта и долгота.

Широта – это угол образованный отвесной линией искомой точки и плоскостью экватора .

Долгота – двугранный угол, образованный плоскостью нулевого меридиана проходящего через данную точку.

2. Плоская прямоугольная – определяет положение точек на плоскости. Координатными осями являются ось абсцисс, совпадающая с направлением осевого меридиана каждой зоны и ось ординат, совпадающая с направлением экватора.

Координатные оси делят плоскость  на четыре четверти.

 

 

 

 

 

 

В нашей стране за начальную отсчетную поверхность принят среднегодовой уровень Балтийского моря в Финском заливе. Высота точки над начальной отсчетной поверхностью называется – абсолютной высотой. Высота точки над любой другой отсчетной поверхностью называется – условной высотой точки. Числовое выражение высоты называется – отметкой. Разность высот – превышением.

 

 

Тема 4: Изображение земной поверхности

Земная поверхность на плоскости  изображается в виде планов и карт.

План – уменьшенное подобное изображение ограниченных участков земной поверхности рассматриваемых как плоскость.

Карта – уменьшенное подобное изображение значительной части земной поверхности полученная с учетом кривизны земли.

Для проектирования различного рода сооружений линейного типа составляют специальные чертежи, отображающие относительные высоты точек земной поверхности называемые – профилем.

Профиль местности – представляет собой уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности по данному направлению. Обычно профили местности применяются для проектирования и строительства инженерных сооружений линейного вида (автомобильных и железных дорог), при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, в сельском хозяйстве при осушении и орошении земель.

Для большей наглядности и восприятия информации принято строить профили с различными значениями горизонтального и вертикального масштабов. Обычно вертикальный масштаб в 5-10 раз крупнее горизонтального. Исходным материалом для построения профилей могут служить топографические планы и карты или непосредственно результаты геодезических изысканий, выполненных инструментально на местности.

Инженерная геодезия предусматривает  составление специальных разбивочных  и исполнительных чертежей.

Разбивочный чертеж служит для переноса строительного объекта на местность, на которой показано положение основных точек объекта определяемых аналитическими данными. Исполнительный чертеж аналитически отображает фактическое положение элементов объекта в период строительства или при его возведении.

Тема 5: Масштабы

Масштаб – отношение длины линии на плане к соответствующему отрезку на местности.

 

• Числовой – это правильная дробь, в числителе которой единица, а знаменатель показывает во сколько раз уменьшена местность при изображении ее на плане.¹
• Именованный – показывает, сколько метров местности соответствует одному сантиметру данного чертежа.
• Линейный – графическое изображение числового масштаба представляющий собой шкалу с делениями соответствующую числовому масштабу.

 

• Поперечный – Он представляет собой график в виде металлической линейки длиной 10 или 12 см, Отрезок линейки АВ, равный 2 см и разбитый на 10 равных частей, называется основанием поперечного масштаба. Графическая точность определения длин отрезков, на плане с помощью поперечного масштаба составляет 1/100 его основания. Измерение длин линий на плане по поперечному масштабу выполняется с помощью измерителя (циркуля).

 

Точность масштаба – это расстояние на местности соответствующая 0,1 мм данного чертежа.

1см – 10м

1мм – 1м

0,1мм – 0,1м

Тема 6: Условные знаки топографических планов и карт

На топографических планах и  картах объекты местности отображаются едиными условными знаками, которые  подразделяются на масштабные, внемасштабные, линейные, пояснительные, специальные.

1. Масштабные знаки – показывают местоположение объекта и его фактические размеры. Границы таких объектов могут отображаться тонки сплошными линиями или точечным пунктиром.

 

2 – этажность

К – кирпич

Н – нежилое

 

2. Внемасштабные знаки – показывают местоположение объекта, но не отображают его размеры.

  - столбы - колодцы - отдельно стоящие деревья

3. Линейные – отображают местоположение и протяженность линейных объектов.

 

 

4. Пояснительные – показывают название Ии характеристики объектов в буквенных и цифровых обозначениях.
5. Специальные – используются для отображения объектов на специальных картах различных ведомств.

Тема 7: Рельеф и его изображение на планах или картах

Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности.

Рельеф отображается на картах мелкого масштаба интенсивностью цвета, на крупномасштабных планах горизонталями, бергштрихами, абсолютными отметками.

Горизонтали – это замкнутая кривая линия на плане, все точки которой на местности имеют одинаковые отметки.

Кратчайшее расстояние между соседними горизонталями на плане называется – заложением.

Вертикальное расстояние между  соседними горизонталями на местности  называется – высота сечение рельефа.

Бергштрихи – это короткие черточки на горизонталях, указывающие направление склона.

 

 

 

 

Основные формы рельефа:

Гора – куполообразная (коническая) возвышенность.

Котловина – чашеобразное понижение.

Хребет – возвышенность вытянутая в одном направлении.

Лощина (лог) – вытянутое понижение.

Седловина – понижение между двумя возвышенностями на хребте.

Уступ (терраса) – горизонтальная площадка на склоне горы или хребта.

 

 

Тема 8: Ориентирование

Ориентирование – определение заданного направления относительно начального. Принято ориентироваться от северного направления меридиана.

В геодезии выделяют три меридиана, проходящие через данную точку.

1. Истинный – соединяет северный и южный полюса.
2. Магнитный – совпадает с направлением магнитной стрелки компаса.
3. Осевой – совпадает с осевым меридианом данной зоны на карте.

Угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северного направления меридиана до заданного направления называется – азимутом.

Азимут, отсчитываемый от истинного  меридиана называется – истинным, от магнитного – магнитным.

Дирекционный угол – это плоский или горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана ли линии параллельной ему по ходу часовой стрелки до заданного направления.

Угол между направлениями истинного  и магнитного меридиана – называется склонением магнитной стрелки, а между направлениями истинного и осевого – угол сближения меридианов.

 

 

 

 

 

 

 

 

σ – склонение магнитной стрелки.

γ – угол сближения меридианов.

Формулы между азимутами и румбами:

Румб – острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления меридиана до заданного.

 

 

Формулы передачи дирекционных углов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1: определить R, если известен азимут.

 

 

 

 

 

 

Задача 2: определить А_m, если известен А_u.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 9: Прямая и обратная геодезические задачи

Прямая геодезическая  задача заключается в определении последующих точек по известным координатам точки, известным расстоянием между этими точками, известными дирекционными углами.

Обратная геодезическая задача заключается в определении дирекционных углов направлений и расстояний по известным координатам начальных и конечных точек данных отрезков.

Тема 10: Геодезические измерения

Все геодезические измерения подразделяются на линейные и угловые.

К линейным измерениям относятся измерения, а так же построение заданных отрезков на местности.

К угловым относятся измерения и построение углов.

Измерения могут быть непосредственными  и косвенными.

Непосредственными измерениями называют измерения, результаты которых получаются сравнением измеряемой величины с единицей измерения.

Косвенными измерениями называют измерения, результаты которых получают как функции других непосредственно измеренных величин.

Измерения бывают равноточными и неравноточными.

Равноточными называют измерения выполненные одним и тем же исполнителем, одним и тем же инструментом, одним и тем же методом, в одинаковых условиях окружающей среды.

Неравноточными называют измерения выполненные в различных условиях.

Тема 11: Линейные измерения

Расстояния измеряются и откладываются  на местности специальными мерными  приборами, к которым относятся  стальные рулетки, а так же свето-радио-нитяные дальномеры.

Рулетки выпускаются длиной 10, 20, 30, 50, 100 м, шириной 10-12 мм и толщиной 0,15-0,30 мм. На полотно рулетки наносят штрихи через 1 мм и подписывают каждое дециметровое деление.

Длинномерные рулетки  применяют в комплекте с приборами для натяжения.

До начала работ стальные мерные приборы компарируют, т. е. сравнивают с эталоном. При измерении линий вводится поправка в измеряемое расстояние, которая называется поправка закомпорирования:

Также вводится поправка за разность t при измерении и компорировании:

α – коэффициент линейного расширения

t – Температура при измерении

t₀ – температура при компорировании

L – Длина измеряемой линии.

Наклонные расстояния на местности пересчитываются в их горизонтальные проложения введением поправки за превышение: