Интересные книги по геодезии. Учебник_Геодезия Пособие по инженерной геодезии

Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области землеустройства и кадастров в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 120300 – Землеустройство и земельный кадастр и специальностям: 120301 – Землеустройство, 120302 – Земельный кадастр, 120303 – Городской кадастр. Настоящее учебное пособие – первое такого рода издание по геодезии, в котором не только подробно рассмотрены вопросы теории, но и весьма полно описаны геодезические методы и инструменты (включая самые современные), применяемые как при землеустройстве и ведении земельного и городского кадастров, так и при производстве самого широкого спектра геодезических работ в различных народно-хозяйственных отраслях. Изложены теория и методика выполнения геодезических измерении, вопросы создания съемочного обоснования и производства топографических съемок с использованием традиционных и автоматизированных методов. Представлены сведения из теории погрешностей геодезических измерений. Дан обзор основных координат геодезии и методов преобразования координатных систем. Приведены характеристики геодезических опорных сетей и способы определения положения дополнительных опорных пунктов. Книга предназначена для студентов всех специальностей, изучающих геодезию, но может быть полезна и для работников геодезического производства. Учебное пособие составлено в соответствии с учебной программой курса «Геодезия», утвержденной Главным управлением высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации для вузов по направлению «Землеустройство и земельный кадастр». Оно также может быть полезно для студентов других вузов, изучающих геодезию, и для работников геодезического производства. Геодезия является базовой дисциплиной для студентов специальностей «Землеустройство», «Земельный кадастр» и «Городской кадастр». Цель ее изучения состоит в получении студентами системы знаний, умений и навыков, позволяющих им самостоятельно выполнять весь комплекс геодезических, съемочных и инженерно-геодезических работ, связанных с составлением проектов землеустройства, мелиорации, отвода земель, планировки сельских населенных мест и проведением мероприятий по земельному кадастру. Изучение этой дисциплины на I и II курсах позволяет привить студентам интерес к будущей профессии и заложить основы знаний для последующего изучения таких специальных дисциплин, как «Теория математической обработки геодезических измерений», «Картография», «Фотограмметрия», «Геодезические работы при землеустройстве» и др. Во избежание дублирования и для обеспечения межпредметных связей отдельные разделы, изучение которых предусмотрено содержанием специальных дисциплин на старших курсах, изложены в объеме, достаточном лишь для лучшего понимания других разделов учебного пособия. Учебный материал представлен с учетом современных достижений геодезической науки и производства по принципу последовательного изложения основных теоретических и практических вопросов - от общих к частным. Учебное пособие состоит из двух частей, каждая из которых включает четыре раздела. В первой части пособия изложены основные положения геодезии, даны понятия карты и плана как конечной продукции топографо-гео-дезических работ, рассмотрены способы решения инженерных задач по картам и планам.

Министерство образования РФ
Сибирская государственная геодезическая академия

Геодезия.
Общий курс

Электронная версия учебного пособия Дьякова Б.Н.

Изложены основные понятия геодезии, способы определения координат точек на плоскости, описаны геодезические измерительные приборы и методы простейших геодезических измерений, рассмотрены теория и методика определения площади участков местности и создания топографических планов.

Предназначено для студентов геодезических и негеодезических специальностей.

Рецензенты полиграфического издания учебного пособия:

Заведующий кафедрой инженерной геодезии

Новосибирской государственной строительной академии,

профессор, д.т.н.

Г.Г. Асташенков

Кафедра кадастра ИКиГИС СГГА, профессор, к.т.н.

Электронная версия учебного пособия разработана и представлена на сайте СГГА в Центре информационных технологий Сибирской государственной геодезической академии (ЦИТ СГГА, г. Новосибирск) под руководством директора ЦИТ проф. Малинина В.В. в течение 2001/2002 учебного года. При подготовке электронной версии учебного пособия были использованы следующие материалы:

Учебное пособие "Геодезия".

В работе над электронной версией учебного пособия принимали участие:

Вшивкова И.А. - сканирование текста, администрирование сайта СГГА;

Малинина И.В. - формирование всех электронных страниц и связей между страницами, корректура;

Малинин В.В. - структура, подбор материалов, дизайн, общее руководство;

студенты оптического и геодезического факультета - черновая подготовка текстовых страниц.

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Предмет и задачи геодезии

1.2. Понятие о фигуре Земли

1.3. Определение положения точек земной поверхности

1.3.1. Астрономические координаты

1.3.2. Геодезические координаты

1.3.3. Прямоугольные координаты

1.3.4. Полярные координаты

1.4. Метод проекций

1.4.1. Центральная проекция

1.4.2. Ортогональная проекция

1.4.3. Горизонтальная проекция

1.5. Расчет искажений при замене участка сферы плоскостью

1.5.1. Искажение расстояний

1.5.2. Искажение высот точек

1.6. Понятие о плане, карте, аэроснимке

1.7. Картографическая проекция Гаусса

1.8. Ориентирование линий

1.8.1. Ориентирование по географическому меридиану точки

1.8.2. Ориентирование по осевому меридиану зоны

1.8.3. Ориентирование по магнитному меридиану точки

1.8.4. Румбы линий

1.9. Обработка геодезических измерений

1.9.1. Принципы обработки измерений

1.9.2. Начальные сведения из теории ошибок

1.9.3. Элементы техники вычислений

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ ТОЧЕК

2.1. Определение координат одной точки

2.1.1. Способы задания прямоугольной системы координат

2.1.2. Три элементарных измерения

2.1.3. Полярная засечка

2.1.5. Обратная геодезическая задача на плоскости

2.1.7. Линейная засечка

2.1.8. Обратная угловая засечка

2.1.9. Комбинированные засечки

2.1.10. Ошибка положения точки

2.2. Определение координат нескольких точек

2.2.1. Задача Ганзена

2.2.2. Линейно-угловой ход

2.2.2.1. Классификация линейно-угловых ходов

2.2.2.2. Вычисление координат пунктов разомкнутого линейно-углового хода

2.2.2.3. Вычисление координат пунктов замкнутого линейно-углового хода

2.2.2.4. Привязка линейно-угловых ходов

2.2.2.5. Понятие о системе линейно-угловых ходов с узловыми точками

2.3. Понятие о триангуляции

2.4. Понятие о трилатерации

2.5. Понятие об автономном определении координат точек

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

3.1. Отсчетные приспособления

3.2. Зрительные трубы

3.3. Уровни

3.4. Понятие о компенсаторах углов наклона

4. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

4.1.Измерение горизонтальных и вертикальных углов

4.1.1. Принцип измерения горизонтального угла

4.1.2. Устройство теодолита

4.1.3. Поверки и исследования теодолита

4.1.4. Способы измерения горизонтальных углов

4.2. Измерение вертикальных углов

4.3. Измерение расстояний

4.3.1. Мерные приборы

4.3.2. Оптические дальномеры

4.3.3. Понятие о светодальномерах

4.4. Измерение превышений

4.4.1. Геометрическое нивелирование

4.4.1.1. Влияние кривизны Земли и рефракции на измеряемое превышение

4.4.1.2. Нивелиры: устройство, поверки, исследования

4.4.1.3. Нивелирные рейки

4.4.1.4. Вычисление отметок реперов разомкнутого хода технического нивелирования

4.4.2. Понятие о тригонометрическом нивелировании

4.4.3. Понятие о гидростатическом нивелировании

4.4.4. Понятие о барометрическом нивелировании

5. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ

5.1. Масштабы топографических карт

5.2. Разграфка и номенклатура

5.2.1. Разграфка и номенклатура топографических карт

5.2.2. Разграфка и номенклатура крупномасштабных планов

5.3. Координатная сетка

5.4. Условные знаки для топографических карт и планов

5.5. Изображение рельефа на картах и планах

5.6. Решение задач с помощью карт и планов

5.7. Ориентирование карты на местности

5.8. Цифровые топографические карты

6. ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОЩАДИ УЧАСТКОВ МЕСТНОСТИ

6.1. Геометрический способ

6.2. Аналитический способ

6.3. Механический способ

6.4. Понятие о редуцировании площади участка

7. ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА МЕСТНОСТИ

7.1. Геодезические сети

7.1.1. Классификация геодезических сетей

7.1.2. Закрепление геодезических пунктов на местности

7.2. Съемочное обоснование топографических съемок

7.3. Принцип топографической съемки

7.4. Классификация съемок

7.5. Горизонтальная съемка

7.6. Тахеометрическая съемка

7.7. Составление плана участка местности

7.8. Мензульная съемка

7.9. Специальные съемки

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Предисловие

За 5 лет, прошедших со дня выхода в свет первого издания, НИИГАиК был преобразован в СГГА - Сибирскую государственную геодезическую академию. Сопутствующий изменению статуса учебного заведения процесс открытия новых и модернизации старых специальностей привел к тому, что геодезия из главной дисциплины превратилась в одну из базовых дисциплин, а для отдельных специальностей - в общетехническую дисциплину; это потребовало переработки всей учебно-методической литературы.

При подготовке второго издания общего курса геодезии автор стремился к тому, чтобы изложение учебного материала стало более компактным, полным и логически обоснованным и чтобы в теоретической части постоянно подчеркивалась геометрическая основа геодезии и рассматривались геометрические методы решения ее задач.

Наиболее существенные отличия второго издания следующие:

значительно сократились разделы "Оптические дальномеры" и "Топографические съемки";

раздел "Определение координат точек на плоскости" изложен с позиций системного подхода,

более подробно раскрыто содержание понятия "ошибка положения точки",

дано понятие об автономном определении местоположения точек и о цифровом картографировании.

Все дополнения прошли неофициальную экспертизу ведущих специалистов СГГА.

По техническим причинам текст рукописи пришлось сократить на 25% - была исключена глава "Точные измерения углов, расстояний, превышений", убраны все числовые примеры от решения обратной геодезической задачи до обработки линейно-углового хода, сокращены некоторые разделы.

Автор выражает благодарность проф. д.т.н. Асташенкову Г.Г. за тщательный просмотр рукописи и ценные замечания, а также проф. Антоновичу К.М., проф. Падве В.А. и доц. Серебрякову О.Н. за консультации и полезные советы.

1. Общие сведения

Предмет и задачи геодезии

Слово "геодезия" образовано из греческих слов "ge" - земля и "dazomai" - разделяю, делю на части; если перевести его дословно, то получится "землеразделение". Это название соответствовало содержанию геодезии во времена ее зарождения и начального развития. Так, в Египте задолго до нашей эры измерялись размеры земельных участков, строились оросительные системы; все это выполнялось с участием геодезистов.

С развитием человеческого общества, повышением роли науки и техники расширялось содержание геодезии, усложнялись задачи, которые ставила перед ней жизнь.

В настоящее время геодезия - это наука о методах определения фигуры и размеров Земли и изображения ее поверхности на картах и планах, а также о способах проведения различных измерений на поверхности Земли (на суше и акваториях), под землей, в околоземном пространстве и на других планетах.

Известный ученый-геодезист В.В.Витковский так охарактеризовал геодезию: "Геодезия представляет одну из полезнейших отраслей знания; все наше земное существование ограничено пределами Земли, и изучать ее вид и размеры человечеству так же необходимо, как отдельному человеку - ознакомиться с подробностями своего жилья".

Среди многих задач геодезии можно выделить долговременные задачи и задачи на ближайшие годы.

К первым относятся:

определение фигуры, размеров и гравитационного поля Земли,

распространение единой системы координат на территорию отдельного государства, континента и всей земли в целом,

изображение участков поверхности земли на топографических картах и планах,

изучение глобальных смещений блоков земной коры.

Ко вторым в настоящее время относятся:

создание и внедрение ГИС - геоинформационных систем,

создание государственных и локальных кадастров: земельного, водного, лесного, городского и т.д.,

топографо-геодезическое обеспечение делимитации (определения) и демаркации (обозначения) государственной границы России,

разработка и внедрение стандартов в области цифрового картографирования,

создание цифровых и электронных карт и их банков данных,

разработка концепции и государственной программы повсеместного перехода на спутниковые методы автономного определения координат,

создание комплексного национального атласа России и другие.

Эти задачи записаны в Постановлении коллегии Федеральной службы геодезии и картографии России от 20 февраля 1995 года.

Усложнение и развитие геодезии привело к разделению ее на несколько научных дисциплин.

Высшая геодезия изучает фигуру Земли, ее раз меры и гравитацонное поле, обеспечивает распространение принятых систем координат в пределах государства, континента или всей поверхности Земли, занимается исследованием древних и современных движений земной коры, а также изучает фигуру, размеры и гравитационное поле других планет Солнеч ной системы.

Топография ("топос" - место, "графо" - пишу; дословно - описание местности) изучает методы топографической съемки мест ности с целью изображения ее на планах и картах.

Картография изучает методы и процессы создания и использования карт, планов, атласов и другой картографической продукции.

Фотограмметрия (фототопография и аэрофототопо графия) изучает методы создания карт и планов по фото- и аэрофотоснимкам.

Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительст ве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает мето ды проведения геодезических работ в подземных горных выработках.

Понятно, что четко обозначенных границ между перечисленными дисциплинами нет. Так, топография включает в себя элементы высшей геодезии и картографии, инженерная геодезия использует разделы практически всех остальных геодезических дисциплин и т.д.

Уже из этого неполного перечня геодезических дисциплин видно, какие разнообразные задачи - и теоретического, и практического характера, - приходится решать геодезистам, чтобы удовлетворить требования государственных и частных учреждений, компаний и фирм. Для государственного планирования и развития производительных сил страны необходимо изучать ее территорию в топографическом отношении. Топографические карта и планы, создаваемые геодезистами, нужны всем, кто работает или передвигается по Земле: геологам, морякам, летчикам, проектировщикам, строителям, земледельцам, лесоводам, туристам, школьникам и т.д. Особенно нужны карты армии: строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование ракетной техники, планирование военных операций, - все это без карт и других геодезических материалов просто невозможно.

Геодезия занимается изучением Земли в содружестве с другими "геонауками", то-есть, науками о Земле. Физические свойства Земли в целом изучает наука "физика Земли", строение верхней оболочки нашей планеты изучают геология и геофизика, строение и характеристики океанов и морей - гидрология, океанография. Атмосфера - воздушная оболочка Земли - и процессы, происходящие в ней, являются предметом изучения метеорологии и климатологии. Растительный мир изучает геоботаника, животный мир - зоология. Кроме этого, есть еще география, геоморфология и другие. Среди всех наук о Земле геодезия занимает свое место: она изучает геометрию Земли в целом и отдельных участков ее поверхности, а также геометрию любых объектов (и естественного, и искусственного происхождения) на поверхности Земли и вблизи нее.

Геодезия, как и другие науки, постоянно впитывает в себя достижения математики, физики, астрономии, радиоэлектроники, автоматики и других фундаментальных и прикладных наук. Изобретение лазера привело к появлению лазерных геодезических приборов - лазерных нивелиров и светодальномеров; кодовые измерительные приборы с автоматической фиксацией отсчетов могли появиться только на определенном уровне развития микроэлектроники и автоматики. Что же касается информатики, то ее достижения вызвали в геодезии подлинную революцию, которая происходит сейчас на наших глазах.

В последние годы строительство так называемых уникальных инженерных сооружений потребовало от геодезии резкого повышения точности измерений. Так, при монтаже оборудования мощных ускорителей прихо дится учитывать десятые и даже сотые доли миллиметра. По результатам геодезических измерений изучают деформации и осадки действующего промышленного оборудования, обнаруживают движение земной коры в сейсмоактивных зонах, наблюдают за уровнями воды в реках, морях и океанах и уровнем грунтовых вод.

Возможность использования искусственных спутников Земли для решения геодезических задач привела к появлению новых разделов геодезии - космической геодезии и геодезии планет. Подтверждаются слова К.Э. Циолковского: "Земля - колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели."

Понятие о фигуре Земли

Фигура Земли как планеты издавна интересовала ученых; для геодезистов же установление ее фигуры и размеров является одной из основных задач.

На вопрос: "Какую форму имеет Земля?" большинство людей отвечает: "Земля имеет форму шара!". Действительно, если не считать гор и океанических впадин, то Землю в первом приближении можно считать шаром. Она вращается вокруг оси и согласно законам физики должна быть сплюснута у полюсов. Во втором приближении Землю принимают за эллипсоид вращения; в некоторых исследованиях ее считают трехосным эллипсоидом.

На поверхности Земли встречаются равнины, котловины, возвышенности и горы разной высоты; если же принять во внимание рельеф дна озер, морей и океанов, то можно сказать, что форма физической поверхности Земли очень сложная. Для ее изучения можно применить широко известный способ моделирования, с которым школьники знакомятся на уроках информатики.

При разработке модели какого-либо объекта или явления учитывают только его главные характеристики, имеющие значение для успешного решения данной конкретной задачи; все другие характе ристики, как несущественные для данной задачи, во внимание не принимаются.

В модели шарообразной Земли поверхность Земли имеет сферическую форму; здесь важен лишь радиус сферы, а все остальное - морские впадины, горы, равнины, - несущественно. В этой модели используется геометрия сферы, теория которой сравнительно проста и очень хорошо разработана.

Модель эллипсоида вращения имеет две характеристики: размеры большой и малой полуосей. В этой модели используется геометрия эллипсоида вращения, которая намного сложнее геометрии сферы, хотя разработана также достаточно подробно.

Если участок поверхности Земли небольшой, то иногда оказывается возможным применить для этого участка модель плоской поверхности; в этой модели применяется геометрия плоскости, которая по сложности (а точнее, по простоте) несравнима с геометрией сферы, а тем более с геометрией эллипсоида.

В одном из учебников по высшей геодезии написано: "Понятие фигуры Земли неоднозначно и имеет различную трактовку в зависи мости от использования получаемых данных". При решении геодези ческих задач можно иногда считать поверхность участка Земли либо частью плоскости, либо частью сферы, либо частью поверхности эл липсоида вращения и т.д.

Какое направление вполне однозначно и очень просто можно определить в любой точке Земли без специальных приборов? Конечно же, направление силы тяжести; стоит подвесить на нить груз, и натянутая нить зафиксирует это направление. Именно это направление является в геодезии основным, так как оно существует объективно и легко и просто обнаруживается. Направления силы тяжести в разных точках Земли непараллельны, они радиальны, то-есть почти совпадают с направлениями радиусов Земли.

Поверхность, всюду перпендикулярная направлениям силы тяжести, называется уровенной поверхностью. Уровенные поверхности можно проводить на разных высотах; все они являются замкнутыми и почти параллельны одна другой.

Уровенная поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью мирового океана и мысленно продолженная под материки, называется основной уровенной поверхностью или поверхностью геоида.

Если бы Земля была идеальным шаром и состояла из концентрических слоев различной плотности, имеющих постоянную плотность внутри каждого слоя, то все уровенные поверхности имели бы строго сферическую форму, а направления силы тяжести совпадали бы с радиусами сфер. В реальной Земле направления силы тяжести зависят от распределения масс различной плотности внутри Земли, поэтому поверхность геоида имеет сложную форму, не поддающуюся точному математическому описанию, и не может быть определена только из наземных измерений.

В настоящее время при изучении физической поверхности Земли роль вспомогательной поверхности выполняет поверхность квазигеоида, которая может быть точно определена относительно поверхно сти эллипсоида по результатам астрономических, геодезических и гравиметрических измерений. На территории морей и океанов поверхность квазигеоида совпадает с поверхностью геоида, а на суше она отклоняется от него в пределах двух метров /24/ (рис.1.1).

За действительную поверхность Земли принимают на суше ее физическую поверхность, на территории морей и океанов - их невозмущенную поверхность.

Что значит изучить действительную поверхность Земли? Это значит определить положение любой ее точки в принятой системе координат. В геодезии системы координат задают на поверхности эллипсоида вращения, потому что из простых математических поверхностей она ближе всего подходит к поверхности Земли; поверхность этого эллипсоида называется еще поверхностью относимости. Элли псоид вращения принятых размеров, определенным образом ориентированный в теле Земли, на поверхность которого относятся геодезические сети при их вычислении, называется референц-эллипсоидом.

Для территории нашей страны постановлением Совета Министров СССР N 760 от 7 апреля 1946 года принят эллипсоид Красовского:
большая полуось a = 6 378 245 м, малая полуось b = 6 356 863 м, полярное сжатие:

Применяемые в разных странах референц-эллипсоиды могут иметь неодинаковые размеры; существует и общеземной эллипсоид, размеры которого утверждают Международные геодезические организации. Так, в системе WGS-84 (World Geodetic System) эти размеры суть большая полуось a = 6 378 137.0 м, полярное сжатие:

Малая полуось при необходимости вычисляется через a и α.

Для многих задач геодезии поверхностью относимости может служить сфера, которая в математическом отношении еще проще, чем поверхность эллипсоида вращения, а для некоторых задач небольшой участок сферы или эллипсоида можно считать плоским.

Астрономические координаты

Положение точки на поверхности сферы определяется двумя сферическими координатами - широтой и долготой (рис.1.2: точка O - центр сферы, точка P - северный полюс, точка P" - южный полюс). Проведем линию экватора QQ, полученную от пересечения плоскости экватора и поверхности сферы.

Плоскость меридиана точки A, лежащей на поверхности сферы, проходит через отвесную линию точки A и ось вращения Земли PP". Меридиан точки A - это линия пересечения плоскости меридиана точки A с поверхностью сферы.

Широта точки A - это угол, образованный отвесной линией точки A и плоскостью экватора; этот угол лежит в плоскости меридиана точки.

Широта отсчитывается в обе стороны от экватора (к северу - северная широта, к югу - южная) и изменяется от 0o до 90o.

Долгота точки A - это двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана точки A. Начальный меридиан проходит через центр главного зала Гринвичской обсерватории, расположенной вблизи Лондона. Долготы изменяются от 0o до 180o, к западу от Гринвича - западные и к востоку - восточные. Все точки одного меридиана имеют одинаковую долготу.

Проведем через точку A плоскость, параллельную плоскости экватора; линия пересечения этой плоскости с поверхностью сферы называется параллелью точки; все точки параллели имеют одинаковую широту.

Проведем плоскость G, касательную к поверхности сферы в точке A; эта плоскость называется плоскостью горизонта точки A. Линия пересечения плоскости горизонта и плоскости меридиана точки называется полуденной линией; направление полуденной линии - с юга на север. Если провести полуденные линии двух точек, лежащих на одной параллели, то они пересекутся в точке на продолжении оси вращения Земли PP" и образуют угол , который называется сближением меридианов этих точек.

Широту и долготу точек местности определяют из астрономических наблюдений, потому они и называются астрономическими координатами.

Геодезические координаты

На поверхности эллипсоида вращения положение точки определяется геодезическими координатами - геодезической широтой B и геодезической долготой L (рис.1.3).

Геодезическая широта точки - это угол, образованный нормалью к поверхности эллипсоида в этой точке и плоскостью экватора. Геодезическая долгота точки - это двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана точки.

Плоскость геодезического меридиана проходит через точку A и малую полуось эллипсоида; в этой плоскости лежит нормаль к поверхности эллипсоида в точке A. Геодезическая параллель получается от пересечения поверхности эллипсоида плоскостью, проходящей через точку A и параллельной плоскости экватора.

Различие геодезических и астрономических координат точки A зависит от угла между отвесной линией данной точки и нормалью к поверхности эллипсоида в этой же точке. Этот угол называется уклонением отвесной линии; он обычно не превышает 5". В некоторых районах Земли, называемых аномальными, уклонение отвесной линии достигает нескольких десятков дуговых секунд. При геодезических работах невысокой точности астрономические и геодезические координаты не различают; их общее название - географические координаты - используется довольно часто.

Две координаты - широта и долгота - определяют положение точки на поверхности относимости (сферы или эллипсоида). Для определения положения точки в трехмерном пространстве нужно задать ее третью координату, которой в геодезии является высота. В нашей стране счет высот ведется от уровенной поверхности, соответствующей среднему уровню Балтийского моря; эта система высот называется Балтийской.

Прямоугольные координаты

Систему плоских прямоугольных координат образуют две взаимноперпендикулярные прямые линии, называемые осями координат; точка их пересечения называется началом или нулем системы координат. Ось абсцисс - OX, ось ординат - OY.

Существуют две системы прямоугольных координат: левая и правая. В геодезии чаще применяется левая система (рис.1.4-а). По ложение точки в прямоугольной системе однозначно определяется двумя координатами X и Y; координата X выражает расстояние точки от оси ОY, координата Y - расстояние от оси OY.

Значения координат бывают положительные (со знаком " + ") и отрицательные (со знаком " - ") в зависимости от того, в какой четверти (квадранте) находится искомая точка (рис.1.4-a).

Полярные координаты

Систему полярных координат образует направленный прямой луч OX. Начало координат - точка O - называется полюсом системы, линия OX - полярной осью. Положение любой точки в полярной системе определяется двумя координатами: радиусом-вектором r (синоним полярное расстояние S) - расстоянием от полюса до точки, - и полярным углом β при точке O, образованным осью OX и радиусом вектором точки и отсчитываемым от оси OX по ходу часовой стрелки (рис.1.4-б).

Переход от прямоугольных координат к полярным и обратно для случая, когда начала обеих систем находятся в одной точке и оси OX у них совпадают (рис.1.4-в), выполняется по формулам: X = S * Cosβ, Y = S * Sinβ, tgβ = Y/X, .

Эти формулы получаются из решения ΔOBA по известным соотношениям между сторонами и углами прямоугольного треугольника.

ГеодезияДокумент

Типов почв. Пререквизиты: геодезия , экология Содержание курса /дисциплины: Общая схема почвообразовательного процесса. Химический... типов почв. Пререквизиты: геодезия , экология Содержание курса /дисциплины: Общая схема почвообразовательного процесса. ...

Приведены сведения о топографических картах и планах, о работе с ними; рассмотрены методы геодезических измерений, устройства приборов, применяемых при их выполнении, описаны поверки и испытания этих приборов. Изложены способы создания съемочных геодезических сетей и азимутальных определений для их ориентирования, а также основы теории погрешностей измерений и уравнительных вычислений. Особое внимание уделено производству топографических съемок, полевой подготовке аэрофотоснимков, обновлению топографических карт; рассмотрены некоторые задачи геодезического обслуживания строительства инженерных сооружений, методы съемки шельфа и внутренних водоемов.
Для учащихся топографических техникумов и колледжа.

§ 1. Предмет и задачи геодезии.

§ 2. Исторический обзор развития геодезии.

§ 3. Организация топографо-геодезической службы в России. Перспективы развития топографо-геодезических работ.

§ 4. Понятие о фигуре и размерах Земли.

§ 5. Метод проекций.

§ 6. Системы координат и высот, применяемых в геодезии.

§ 7. План и карта. Понятие о проекции Гаусса-Крюгера.
Глава 2. Ориентирование.

§ 8. Азимуты и дирекционные углы.

§ 9. Вывод формулы угла сближения меридианов.

§ 10. Магнитные азимуты.

§ 11. Буссоль.
Глава 3. Топографические карты и планы.

§ 12. Масштаб.

§ 13. Классификация и назначение топографических карт и планов. Требования, предъявляемые к картам и планам.

§ 14. Разграфка и номенклатура листов топографических карт и планов.

§ 15. Зональная система координат. Километровая и картографическая сетки на топографических картах.

§ 16. Картографические условные знаки. Классификация условных знаков.

§ 17. Условные знаки элементов местности.

§ 18. Основные формы рельефа местности.

§ 19. Изображение рельефа местности на топографических картах и планах.

§ 20. График заложений.

§ 21. Решение задач по карте.
Глава 4. Линейные и угловые измерения.

§ 22. Измерения линий местности лентой.

§ 23. Угловые измерения. Принцип измерения горизонтального угла.

§ 24. Зрительные трубы.

§ 25. Уровни.

§ 26. Классификация теодолитов.

§ 27. Устройство теодолитов.

§ 28 Поверки и юстировки теодолитов.

§ 29. Установка теодолита над вершиной измеряемого угла.

§ 30. Способы измерения горизонтальных углов.

§ 31. Точность измерения горизонтальных углов.

§ 32. Назначение и устройство вертикального круга. Вычисление места нуля и вертикальных углов.

§ 33. Поверки и юстировки вертикального круга.

§ 34. Измерение вертикальных углов.

§ 35. Нитяный дальномер.
Глава 5. Нивелирование.

§ 36. Назначение и виды нивелирования. Геометрическое нивелирование.

§ 37. Классификация и устройство нивелиров.

§ 38. Поверки нивелиров.

§ 39. Нивелирные рейки.

§ 40. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования.

§ 41. Государственная нивелирная сеть.

§ 42. Нивелирные знаки.

§ 43. Производство нивелирования III класса.

§ 44. Производство нивелирования IV класса.

§ 45. Особые случаи нивелирования. Полевые журналы.

§ 46. Тригонометрическое нивелирование.
Глава 6. Съемочные геодезические сети.

§ 47. Общие сведения о геодезических сетях.

§ 48. Проложение теодолитного хода.

§ 49. Определение неприступных расстояний.

§ 50. Уравнивание измеренных углов замкнутого теодолитного хода и вычисление дирекционных углов.

§ 51. Уравнивание измеренных углов разомкнутого теодолитного хода.

§ 52. Приращения координат. Прямая и обратная геодезические задачи.

§ 53. Уравнивание приращений координат в теодолитных ходах.

§ 54. Построение километровой сетки. Нанесение точек хода на план.
Глава 7. Основы теории погрешностей измерений.

§ 55. Методы и виды измерений.

§ 56. Классификация погрешностей измерений.

§ 57. Задачи теории погрешностей.

§ 58. Свойства случайных погрешностей измерений.

§ 59. Среднее арифметическое и его свойство.

§ 60. Критерии точности результатов измерений.

§ 61. Средние квадратические погрешности функций измеренных величин.

§ 62. Средняя квадратическая погрешность среднего арифметического.

§ 63. Уклонения от среднего арифметического и их свойство.

§ 64. Средняя квадратическая погрешность одного измерения, вычисленная по уклонениям.

§ 65. Обработка ряда равноточных измерений одной и той же величины.

§ 66. Оценка точности по разностям двойных равноточных измерений.

§ 67- Неравноточные измерения и веса их результатов.

§ 68. Среднее весовое и его вес.

§ 69. Уклонения результатов ряда неравноточных измерений и их свойство.

§ 70. Средняя квадратическая погрешность единицы веса.

§ 71. Погрешность единицы веса, вычисленная по истинным погрешностям.

§ 72. Средняя квадратическая погрешность единцы веса, вычисленная по уклонениям.

§ 73. Обработка ряда неравноточных измерений одной и той же величины.

§ 74. Веса функций измеренных величин.

§ 75. Оценка точности по разностям двойных неравноточных измерений.
Глава 8. Уравнивание нивелирных и теодолитных ходов и сетей.

§ 76. Уравнивание одиночного нивелирного хода

§ 77. Уравнивание одиночного теодолитного хода

§ 78. Уравнивание нивелирной сети с одной узловой точкой

§ 79. Уравнивание системы теодолитных ходов с одной узловой точкой.

§ 80. Уравнивание сети нивелирных ходов способом последовательных приближений.

§ 81. Уравнивание системы теодолитных ходов с несколькими узловыми точками способом последовательных приближений.

§ 82. Уравнивание нивелирных полигонов способом В.В. Попова.
Глава 9. Мензульная съемка.

§ 83. Общие сведения о топографических съемках.

§ 84. Сущность мензульной съемки.

§ 85. Устройство и поверки мензулы.

§ 86. Устройство и поверки кипрегеля КН.

§ 87. Определение расстояний и превышений кипрегелем КН.

§ 88. Испытания кипрегеля КН.

§ 89. Установка мензулы в рабочее положение.

§ 90. Подготовка планшета к съемке.

§ 91. Проложение мензульного хода.

§ 92. Уравнивание мензульного хода.

§ 93. Определение положения переходных точек.

§ 94. Съемка рельефа и ситуации.

§ 95. Кальки контуров и высот. Контроль съемки.
Глава 10. Тахеометрическая съемка.

§ 96. Сущность тахеометрической съемки.

§ 97. Проложение тахеометрического хода.

§ 98. Съемка рельефа и ситуации.

§ 99. Особенности устройства тахеометров.

§ 100. Составление плана.
Глава 11. Полевая подготовка аэрофотоснимков.

§ 101. Общие сведения.

§ 102. Требования к точности определения координат плановых опознаков. Методы определения координат.

§ 103. Составление проекта размещения плановых опознаков.

§ 104. Выбор контуров, маркировка и опознавание.

§ 106. Обратная засечка.

§ 107. Комбинированная засечка.

§ 108. Триангуляционные построения.

§ 109. Полярный способ.

§ 110. Способ снесения координат с вершины знака на землю.

§ 111. Параллактический способ.

§ 112. Способ бездиагональных четырехугольников.

§ 113. Сочетание методов плановой привязки опознаков.

§ 114. Определение координат опознаков теодолитными ходами.

§ 115. Требования к полевым измерениям при плановой привязке аэрофотоснимков.

§ 117. Назначение и проектирование высотных опознаков.

§ 118. Методы и точность определения высот опознаков.
Глава 12. Комбинированный метод съемки.

§ 119. Сущность комбинированной съемки.

§ 120. Съемочное высотное обоснование.

§ 121. Дешифрирование.

§ 122. Съемка рельефа местности.
Глава 13. Определение азимута астрономическим методом.

§ 123. Астрономический азимут и его использование.

§ 124. Небесная сфера и ее основные элементы.

§ 125. Системы координат небесных светил.

§ 126. Связь широты места наблюдения с небесными координатами.

§ 127. Системы счета времени и его измерение.

§ 128. Сущность определения азимута земного предмета астрономическим методом.

§ 129. Сведения из сферической тригонометрии.

§ 130. Параллактический треугольник.

§ 131. Способы решения параллактического треугольника при определении азимута.

§ 132. Наивыгоднейшие условия для определения азимута светила.

§ 133. Астрономическая рефракция.

§ 134. Определение поправки часов на момент наблюдений.

§ 135. Определение азимута по высоте Солнца.

§ 136. Определение азимута по часовому углу Солнца.

§ 137. Определение азимута по часовому углу Полярной звезды.
Глава 14. Съемка шельфа и внутренних водоемов.

§ 138. Общие сведения. Сущность и назначение съемки шельфа.

§ 139. Развитие съемочных работ на шельфе.

§ 141. Особенности топографических карт шельфа.

§ 142. Развитие съемочного обоснования на берегу и на воде.

§ 143. Уровенные посты.

§ 144. Наблюдения за колебаниями уровня моря.

§ 145. Суда, катера и шлюпки, используемые для производства работ на акваториях.

§ 146. Средства и методы определения места судна.

§ 147. Средства измерения глубин, промерные эхолоты.

§ 148. Обзорно-поисковые гидролокаторы.

§ 149. Приборы для определения скорости звука в морской воде.

§ 150. Приборы для определения проб грунта.

§ 151. Подготовительные работы.

§ 152. Подробность съемки рельефа дна.

§ 153. Расположение съемочных галсов.

§ 154. Рабочие планшеты съемки.

§ 155. Измерение глубин эхолотами и определение поправок эхолота.

§ 156. Определение скорости звука в воде.

§ 157. Инструментальные поправки.

§ 158. Поправка за наклон дна.

§ 159. Использование гидролокатора бокового обзора.

§ 160. Промер со льда.

§ 161. Съемка донных грунтов.

§ 162. Контроль съемки в районе работ и отчетные документы.

§ 163. Обработка материалов определения места судна.

§ 164. Обработка материалов высотного обоснования.

§ 165. Обработка материалов измерений глубин.

§ 166. Составление съемочного оригинала.

§ 167. Оценка качества материалов съемки.

§ 168. Перспектива развития средств и методов съемки шельфа.
Глава 15. Обновление топографических карт.

§ 169. Общие положения.

§ 170. Общая технологическая схема обновления топографических карт аэрофототопографическим методом.

§ 171. Подготовительные работы.

§ 172. Требования к аэрофотосъемке.

§ 173. Плановая и высотная основа, фотограмметрическое сгущение сети опорных точек.

§ 174. Камеральное дешифрирование аэрофотоснимков.

§ 175. Выбор технологии создания оригиналов обновления.

§ 176. Способы создания оригиналов обновления.

§ 177. Особенности обновления топографических карт по космическим фотоснимкам.

§ 178. Полевое обследование.

§ 179. Оформление оригиналов обновления. Подготовка к изданию.

§ 180. Оперативное исправление топографических карт.

§ 181. Непрерывное обновление топографических карт.

§ 182. Обновление карт масштабного ряда.

§ 183. Перспективы обновления топографических карт с использованием цифровых и электронных методов.
Глава 16. Топографо-геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений.

§ 184. Общие сведения. Виды и задачи инженерных изысканий.

§ 185. Топографические съемки на территории строительства.

§ 186. Съемка инженерных коммуникаций.

§ 187. Геодезическое обеспечение инженерно-геологических изысканий. Инженерно-гидрографические работы.

§ 188. Геодезические работы при изысканиях линейных сооружений.

§ 189. Разбивка круговых кривых.

§ 190. Детальная разбивка круговых кривых.

§ 191. Геодезические расчеты при проектировании трассы автомобильной дороги.

§ 192. Сущность и необходимая точность геодезических разбивочных работ.

§ 193. Элементы геодезических разбивочных работ.

§ 194. Способы разбивки сооружений.

§ 195. Геодезическая разбивочная основа.

§ 196. Разбивка и закрепление осей сооружений.
Список литературы.

Примеры страниц (скриншоты)

Доп. информация : ---

Мои раздачи литературы по ГЕО-наукам (Геодезия, Картография, Землеустройство, ГИС, ДЗЗ и др.)
Геодезия и Системы спутникового позиционирования

• Инженерная геодезия : учебное пособие. В 2-х частях. / Е. С. Богомолова, М. Я. Брынь, В. А. Коугия и др.; под ред. В. А. Коугия. - СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2006-2008. - 179 с.


• Селиханович В.Г., Козлов В.П., Логинова Г.П. Практикум по геодезии : Учебное пособие / Под ред. Селиханович В.Г. 2–е изд., стереотипное. - М.: ООО ИД «Альянс», 2006. - 382 с.


• Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии . Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Картгеоцентр, 2004. - 355 с.: ил.


• Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95) . ГКИНП (ГНТА)-06-278-04. - М: ЦНИИГАиК, 2004. - 89 с.


• Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов . ГКИНП (ГНТА)-03-010-02. - М.: ЦНИИГАиК, 2003. - 135 с.


• Хаметов Т.И. Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений : Учеб. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 200 с.


• Геодезия : учебное пособие для техникумов / Глинский С.П., Гречанинова Г.И., Данилевич В.М., Гвоздева В.А., Кощеев А.И., Морозов Б.Н. - М.: Картгеоцентр – Геодезиздат, 1995. - 483 с: ил.


• Лукьянов В.Ф., Новак В.Е. и др. Лабораторный практикум по инженерной геодезии : Учебное пособие для ВУЗов. - М.: «Недра», 1990. - 336 с.


• Новак В.Е., Лукьянов В.Ф. и др. Курс инженерной геодезии : Учебник для вузов под ред. проф. Новака В.Е. - М.: «Недра», 1989. - 432 с.


• Лукьянов В.Ф., Новак В.Е., Ладонников В.Г. и др. Учебное пособие по геодезической практике . - М.: «Недра», 1986 - 236 с, с ил.


• Закатов П.С. Курс высшей геодезии . - Изд. 4, перераб. и доп. - М.: «Недра», 1976. - 511 с.


• Большаков В.Д., Васютинский И.Ю., Клюшин Е.Б. и др. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве . / Под ред. Большакова В.Д. - М.: «Недра», 1976, - 335 с.


• Справочник геодезиста (в двух книгах) / Большаков В.Д., Левчук Г.П., Багратуни Г.В. и др.; под ред. Большакова В.Д., Левчука Г.П. Изд. 2, перераб. и доп. - М: «Недра», 1975. - 1056 с.


• Голубева 3.С., Калошина О.В, Соколова И.И. Практикум по геодезии . Изд. 3-е, перераб. - М.: «Колос», 1969. - 240 с. с илл. (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).


• Красовский Ф.Н. Избранные сочинения : в 4-х томах. - М.: Геодезиздат, 1953-1956. - 2001 с.


• Красовский Ф.Н. Руководство по высшей геодезии : Курс Геодезического факультета Московского Межевого Института. Часть I. - М.: Издание Геодезического Управления В.С.Н.Х. С.С.С.Р. и Московского Межевого Института, 1926. - 479 с.

• Серапинас Б.Б. Математическая ка

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТИХООКЕАНСКИЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ

З. М. Карабцова

ГЕОДЕЗИЯ

ВЛАДИВОСТОК

Введение

Геодезия или топография является базовой дисциплиной для студентов специальности прикладная геодезия, география, метеорология, гидрология, океанология. Целью ее изучения является получения студентами знаний и навыков позволяющим им в конечном итоге выполнить весь комплекс топографических и съемочных работ.

Учебник составлен на основе курса лекций, читаемых автором для студентов вышеперечисленных специальностей.

Учебный материал составлен по принципу изложения от общего к частному.

Большое внимание уделено разделам по изучению координат применяемых в геодезии, рельефу местности, работе с картами, а также современным геодезическим приборам.

По каждому разделу составлено определенное количество тестов, способствующим усвоению и проверки качества знаний студентов.

Для приобретения практических навыков при работе с геодезическими приборами студенту необходимо отработать определенное количество часов на кафедре под руководством преподавателя.

Список литературы.

1. Поклад Г.Г Геодезия М., Недра, 1988г.

2. Кудрицкий Д.М. Геодезия Л., Гидрометеоиздат,1982г.

3. Геодезия. Под ред. В.П. Савиных и В.Р. Ященко М., Недра,1991г.

4. Прикладная геодезия. Под ред. Г.П. Левчука М., Недра, 1981

5. Геодезия. Топографические съемки. Справочное пособие. Под. Ред. В.П. Савиных и В.Р. Ященко М., Недра, 1991г.

6. Визгин А.А. и др. Практикум по инженерной геодезии М., Недра,1989г.

МОДУЛЬ I. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ГЕОДЕЗИИ

Глава I. ПРЕДМЕТ ГЕОДЕЗИИ. ЗНАЧЕНИЕ ГЕОДЕЗИИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ОБОРОНЕ СТРАНЫ. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГЕОДЕЗИИ

§ 1. Предмет геодезии

Геодезия -наука о производстве измерений на местности, определении фигуры и размеров Земли и изображении земной поверхности в виде планов и карт.

«Геодезия» - слово греческое и в переводе на русский язык означает «землеразделение». Название предмета показывает, что геодезия как наука возникла из практических

потребностей человека. Задача определения фигуры и размеров Земли составляет предмет высшей геодезии. Вопросы, связанные с изображением небольших частей земной поверхности в виде планов, составляют предмет геодезии или топографии. Изучение методов и процессов создания сплошных изображений значительных территорий земной поверхности в виде карт относится к картографии.

С развитием фотографии и особенно авиации стали широко применять для создания планов и карт фотоснимки земной поверхности. Вопросы, относящиеся к получению планов и карт путем фотографирования местности с земли, составляют предмет наземной фототопографии, с воздуха - аэрофототопографии.

Геодезия развивается в тесной связи с другими научными дисциплинами. Огромное влияние на развитие геодезии оказывают математика, физика, астрономия. Математика вооружает геодезию средствами анализа и методами обработки результатов измерений. На основе физики рассчитывают оптические приборы и инструменты для геодезических измерений. Астрономия обеспечивает необходимые в геодезии исходные данные.

Тесную связь геодезия имеет также с географией, геологией и в особенности с геоморфологией. Знание географии обеспечивает правильную трактовку элементов ландшафта, который составляют: рельеф, естественный покров земной поверхности (растительность, почвы, моря, озера, реки и т. д.) и результаты деятельности людей (населенные пункты, дороги, средства связи, предприятия и т. д.). Формы рельефа и закономерности их изменения познаются при помощи геологии и геоморфологии.

Применение фотоснимков в геодезии требует знания фотографии. Для графического оформления планов и карт необходимо изучение приемов топографического черчения.

§ 2. Значение геодезии в народном хозяйстве и обороне страны

Геодезия имеет большое практическое значение в разнообразных отраслях народного хозяйства страны. Геодезические измерения нужны при трассировании дорог, каналов, подземных сооружений (метро, трубопроводов, кабельных линий и т, д.), воздушных сетей (линий электропередач, связи и т. п.), при разведках месторождений полезных ископаемых (угля, нефти, торфа и т. п.). Съемка территорий, перенесение в натуру проектов зданий и сооружений, различные измерения на отдельных стадиях строительства и, наконец, определение деформаций и сдвигов сооружений в процессе их эксплуатации осуществляются при помощи геодезии.

Геодезические работы ведутся при планировке, озеленении и благоустройстве городов и рабочих поселков. Организация и землеустройство колхозов и совхозов, осушение и орошение земель, лесоустройство требуют применения геодезии.

Велика роль геодезии в деле обороны страны. «Карта - глаза армии». Карта используется для изучения местности, для отражения на ней боевой обстановки, для разработки боевых операций и т. д. Наряду с широким использованием готовой геодезической продукции - планов и карт - в современной боевой обстановке нельзя обойтись и без геодезических измерений.

От инженера-строителя современные условия требуют разносторонней геодезической подготовки. Инженерное проектирование выполняется по картам. Чтобы умело пользоваться картой, надо знать ее свойства и научиться читать карту. В процессе проектирования может оказаться

необходимым изучить местность более детально, чем это позволяет сделать имеющаяся карта. В этих случаях надо уметь произвести съемку местности для получения плана с достаточными подробностями, т. е. необходимо знать топографию. Высокое развитие авиации и аэрофотосъемки дает возможность широко применять новые методы проектирования инженерных сооружений, основанные на использовании аэрофотосъемочных материалов; овладение этими методами требует знаний по аэрофототопографии. Наконец, при осуществлении проекта инженер должен уметь производить геодезические работы, необходимые для перенесения проекта инженерных сооружений на местность.

§ 3. Процессы производства геодезических работ

Геодезические работы разделяются на полевые и камеральные.

1. Измерительный процесс состоит из измерений на местности, выполняемых для получения планов и карт или для специальных целей, например, прокладки трасс, разбивки сооружений.

Объектами геодезических измерений являются: углы - горизонтальные и вертикальные и расстояния - наклонные, горизонтальные и вертикальные. Для производства этих измерений применяются геодезические инструменты и приборы. К ним относятся:

а) приборы для измерения линий (мерные ленты, проволоки, рулетки, дальномеры и т. д.); б) угломерные инструменты (гониометры, буссоли, теодолиты); в) приборы для измерения вертикальных расстояний (нивелиры, рейки и т. д.).

Результаты измерений заносят в соответствующие журналы по образцам, принятым на производстве. Очень часто при этом составляют на местности схематические чертежи, называемые абрисами.

2. Вычислительный процесс заключается в математической обработке числовых результатов измерений.

Геодезические вычисления производятся по определенным схемам. Удачно составленные схемы позволяют вести вычисления в определенной последовательности, быстро находить требуемые результаты и своевременно контролировать правильность вычислений. Для облегчения вычислительного труда применяются, различные вспомогательные средства: таблицы, графики, номограммы, счетные линейки, счеты и вычислительные машины.

3. Графический процесс заключается в выражении результатов измерений и вычислений в виде чертежа с соблюдением установленных условных знаков. В геодезии чертеж служит не иллюстрацией, прилагаемой к какому-либо документу, а продукцией производства геодезических работ, на основании которой в дальнейшем производятся расчеты и проектирование. Такой чертеж должен составляться по проверенным и точным данным и обладать высоким качеством графического исполнения.

§ 4. Исторический очерк развития геодезии

Геодезия возникла в глубокой древности. Дошедшие до нас памятники свидетельствуют о том, что за много веков до нашей эры в Египте и Китае имелось представление о том, как в различных случаях измерять земельные участки. Приемы измерения земли были известны и в древней Греции, где они получили теоретическое обоснование и положили начало геометрии, что в переводе с греческого означает земле измерение. Геодезия и геометрия долго взаимно дополняли и развивали одна другую. Геодезия как наука складывалась и развивалась тысячелетиями.

Потребность в измерении Земли возникла на Руси еще в очень отдаленные времена. В Государственном Эрмитаже (в Ленинграде) хранится камень, на котором высечена надпись: «В лето 6576 Глеб князь мерил морем по леду от Тмутороканя до Корчева 11 тысяч сажен». Это означает, что в 1068 г., т. е. в XI веке, было измерено расстояние между городами Таманью и Керчью через Керченский пролив по льду. В старейшем русском законодательном памятнике XII века «Русская Правда» содержатся постановления о межах, т. е. о границах земельных владений. Позже, в XV веке, описания земель и границ владений сопровождались измерениями. Работы по описанию земель продолжались и в последующие века, а в XVIII и XIX веках производилось сплошное генеральное межевание земель.

Измерения земной поверхности производились не только в интересах землевладения и земельного обложения налогами, но и для строительных и военных целей. На западных и восточных рубежах нашей родины сохранились остатки оборонительных сооружений, свидетельствующие о таланте и самобытности мастерства древних русских строителей. Русская землеизмеритедьная техника развивалась также под влиянием потребности государства в географической карте. Карта Московского государства «Большой Чертеж» была первой русской картой. Время составления ее точно неизвестно. Изготовленная в одном экземпляре, она несколько раз пополнялась и исправлялась, а в 1627 г. за ветхостью была вычерчена заново. Первая карта Сибири была составлена в 1667 г. при тобольском воеводе П. И. Годунове. На этой карте была изображена территория от Уральского хребта до Тихого океана. В 1697 г. подробная карта Сибири была составлена сибирским «летописцем» С. Е. Ремезовым. Карта размером около 2х3 м исполнена на холсте. «Большой Чертеж» и карты Сибири являются главнейшими картографическими работами, исполненными в России в допетровскую эпоху.

Картографические произведения допетровской эпохи еще не имели строгой научной основы. Новые экономические условия и политическая обстановка, сложившиеся при Петре I (1672- 1725 гг.), предъявили новые требования к карте. Понадобились более совершенные карты в связи с

развитием торговли, мореплавания, усилением обороны страны и развитием строительства заводов и фабрик для снабжения армии.

Первые топографические съемки в России были начаты в 1696 г. на реке Дону, а в 1715 г.-на реке Иртыше. В 1718-1722 гг. геодезисты И. М. Евреинов и Ф. Ф. Лужин выполнили топографические и географические работы на Камчатке и на Курильских островах. В 1720 г. «для сочинения ландкарт», т. е. для топографических съемок, геодезисты были направлены в шесть губерний.

В 1739 г. был учрежден Географический департамент Академии наук, объединивший картографические работы в стране. В период с- 1757 по 1763 г. во главе Географического департамента стоял Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765 гг.). Деятельность Географического департамента за этот период была очень плодотворна.

Первоначальной основой для карт служили астрономические пункты, положение каждого из которых на земной поверхности определялось широтой и долготой, полученными из астрономических измерений. Позже для той же цели стали применять более совершенную основу, получаемую при помощи геодезических измерений и называемую геодезической опорной сетью.

К концу XVIII века в России было определено 67 астрономических пунктов. Это было большим достижением для того времени. Ни одно государство Западной Европы не имело тогда такого числа астрономических пунктов.

Первые геодезические опорные сети были проложены в Виленской губернии и в Прибалтийском крае. Они создавались методом триангуляции, т. е. построением рядов смежных треугольников, вершины которых служили опорными точками. Высокая научная постановка таких работ в России принадлежит знаменитому русскому астроному и геодезисту, основателю и первому директору Пулковской астрономической обсерватории Василию Яковлевичу Струве (1793-1864 гг.).

Со времени организации в России Корпуса военных топографов, т. е. с 1822 г., съемочные работы получили быстрое развитие, причем они, как правило, выполнялись на основе триангуляции. Работы по прокладке триангуляции производились, помимо Корпуса военных топографов, и другими ведомствами: Горным - в Донбассе, Межевым - на Кавказе, Переселенческим управлением - в некоторых районах Сибири, Гидрографическим - по берегам морей, но результаты этих работ имели лишь местное значение и не были согласованы между собой.

С XVIII века в России народу со съемками для картографических целей стали развиваться и совершенствоваться специальные съемки: межевые, лесные, гидрографические, путей сообщения и др. С развитием водных путей сообщения начали производить съемочные и гидрографические работы по изучению берегов Азовского, Черного, Балтийского, Каспийского и Белого морей. Были начаты работы по строительству водных систем и регулированию рек. До XVIII века основными средствами сообщения в России были реки в их естественном состоянии, а также сеть трактов и гужевых дорог. В XVIII веке началось строительство шоссейных дорог, а в XIX - железных дорог с паровой тягой, переустройство старых портов и строительство новых. Все это способствовало дальнейшему росту и развитию инженерных применений геодезии. В конце XIX века вдоль дорог стали производить точное нивелирование, для закрепления которого закладывались на станционных зданиях и в стенах капитальных сооружений постоянные знаки - марки и реперы. Координаты

опорных точек и высоты марок над уровнем моря с описанием их расположения опубликовывались в виде каталогов.

§ 5.Современное развитие геодезии

В последние десятилетия стремительный технический прогресс и внедрение новой вычислительной техники привели к появлению новых методов и технологий в обработке результатов геодезических измерений. Появились новые направления в картографировании и создании карт. Сегодня геодезия – это, по большей части, спутниковая геодезия, основанная на системах GPS (США) и ГЛОНАСС (РОССИЯ). Трудно представить современную геодезию без тесного взаимодействия с аэрокосмическим зондированием, геоинформатикой. Электронные карты и атласы, трехмерные картографические модели и другие геоизображения стали привычными средствами исследования для геодезистов и других специалистов в науках о Земле.

направлению

действия

следовательно,

горизонтальна.

называют уровенной поверхностью

Земли или поверхностью геоида. Геоид - тело, не имеющее правильной геометрической формы. Однако поверхность геоида ближе всего подходит к поверхности эллипсоида вращения, получающегося от вращения эллипса PQP1 Q1 (рис. 1) вокруг малой оси PP1 . Поэтому практически при геодезических и картографических расчетах поверхность геоида заменяют математической поверхностью эллипсоида вращения, называемого также сфероидом. Линии пересечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось

вращения, называются меридианами и представляются на сфероиде эллипсами, а линии пересечения плоскостями, перпендикулярными к оси вращения, называются параллелями и являются окружностями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида, называется экватором. Линии OQ=а и ОР=b (рис. 1) называются большой и малой полуосями сфероида; а - радиус экватора, b - полуось вращения Земли. Размеры земного сфероида определяются длинами этих полуосей.

посредством градусных измерений, которые позволяют вычислить длины дуги меридиана в 1°. Зная длину градуса в различных местах меридиана, можно установить фигуру и размеры Земли.

Размеры земного сфероида и его сжатия определялись неоднократно учеными разных стран. С 1946 г. для геодезических и картографических работ в России приняты размеры земного

сфероида Красовского

а=6 378 245 м, b =6 356 863 м, а =1:298,3.

Сжатие земного сфероида составляет приблизительно 1:300. Если представить себе глобус с большой полуосью а =300 мм, то разность а - b для такого глобуса составит всего 1 мм. Ввиду малости сжатия общую фигуру Земли иногда принимают приближенно за шар радиуса R=6371 км.

§ 7. Метод проекций. Географические координаты

Метод проекций. Для многих практических целей можно допустить, что поверхности геоида и сфероида на данном участке совпадают, образуя одну уровенную (горизонтальную) поверхность МЫ (рис. 2). Физическая земная поверхность имеет сложную форму: на ней встречаются неровности в виде гор, котловин, лощин и т. д. Горизонтальные участки встречаются редко. При изучении физической земной поверхности воображают, что ее точки Л, В, С, D и Е проектируются отвесной линией на уровенную, т. е. горизонтальную поверхность МN, на которой при этом получаются точки а, b, с, d и е, называемые горизонтальными проекциями соответствующих точек физической земной поверхности. Каждой линии или контуру на физической земной поверхности соответствует линия или контур на воображаемой горизонтальной поверхности МN. Задача изучения физической земной поверхности распадается, таким образом, на две: 1) определение положения горизонтальных проекций точек на уровенной поверхности МN и 2) нахождение высот (Aа, Bb ...) точек физической земной поверхности над поверхностью МN.

Высоты, отнесенные к уровню океана или моря, называются абсолютными, а отнесенные к

произвольной уровенной поверхности, параллельной МN, - условными. Числовые значения высот точек земной поверхности называют отметками. Обычно за начало счета абсолютных высот принимают средний уровень океана или открытого моря. В СССР счет абсолютных высот ведется от нуля Кронштадтского футштока (футшток - медная доска с горизонтальной чертой, вделанная в гранитный устой моста обводного канала. Горизонтальная черта называется нулем футштока.

По данным 1946-1947 гг., средний уровень Балтийского моря в Кронштадте ниже нуля футштока на 10 мм.

Положение горизонтальных проекций точек земной поверхности на уровенной поверхности МN (рис. 2) может быть определено координатами , взятыми в какой-нибудь системе (координаты - это величины, определяющие положение любой точки на поверхности или в пространстве относительно принятой системы координат ).

Географические координаты. Примем уровенную поверхность МN (рис. 2) за поверхность

Единой системой координат для всех точек Земли служит система географических координат. Ее составляют плоскость начального меридиана РМ o Р 1 и плоскость экватора ЕQ (рис. 3). За начальный принимается меридиан, проходящий через Гринвич на окраине Лондона. Положение всякой точки М на сфере в этой системе координат определяется углом ϕ , образованным отвесной линией МО в этой точке с плоскостью экватора, и углом λ , составленным плоскостью меридиана РМP 1 данной точки с плоскостью начального меридиана.

Угол ϕ называется географической широтой, а λ - географической долготой точки М; широты φ считаются в обе стороны от экватора от 0 до 90°; широты, отсчитываемые от экватора к северу, называются северными, к югу - южными. Долготы λ, считаются от начального меридиана в обе стороны на восток и на запад от 0 до 180° и называются соответственно восточными и западными. Широты и долготы называются географическими координатами. Географические координаты могут быть определены независимо для каждой отдельной точки из астрономических наблюдений. Высоты тех же точек могут быть получены при помощи нивелирования. Широта, долгота и высота вполне

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТОПОГРАФИЧЕСКИМ ПЛАНАМ

Методические указания к лабораторной работе № 1 для студентов всех специальностей дневной формы обучения

ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЁМКА

Методические указания к лабораторной работе № 2 для студентов всех специальностей дневной формы обучения

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

ПОДГОТОВКА ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ПЕРЕНЕСЕНИЯ ПРОЕКТОВ СООРУЖЕНИЙ НА МЕСТНОСТЬ

Методические указания по выполнению лабораторной работы №4 для студентов всех специальностей дневной формы обучения

ТЕОДОЛИТНЫЕ РАБОТЫ

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2 для студентов дневной и вечерней форм обучения

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Методические указания к лабораторной работе № 3 для студентов всех специальностей дневной формы обучения

НГАСУ, кафедра инженерной геодезии, 2001

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА ПЛОЩАДОК

Методические указания по выполнению лабораторной работы №4 для студентов всех специальностей дневной формы обучения

НГАСУ, кафедра инженерной геодезии, 1994

ЖУРНАЛ измерений углов и абрис теодолитной съемки

ЖУРНАЛ технического нивелирования

ЖУРНАЛ горизонтальной съемки

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ПРАКТИКА

Учебное пособие. НГАСУ, Кафедра инженерной геодезии, 1999

Приводятся сведения об основных геодезических приборах и правилах работы с ними. Даются указания по выполнению топографических съемок, геометрическому нивелированию, вертикальной планировки участков и разбивочных работ на строительной площадке.

Пособие предназначено для студентов дневного отделения направления "Строительство".

Раздаточный материал к лабораторным работам:

1. Изучение масштабов, карт и планов: (6 Кб)

3. Геометрическое нивелирование: (14 Кб)

4. Геодезическая подготовка данных для перенесения проектов сооружений в натуру: (110 Кб)

Лабораторные работы для студентов-заочников:

1. ИЗУЧЕНИЕ МАСШТАБОВ, КАРТ И ПЛАНОВ. ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОЩАДИ УЧАСТКА ПЛАНИМЕТРОМ: (7 Кб)

2. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОДОЛИТА. ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ И УГЛОВ НАКЛОНА: (9 Кб)

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ: (7 Кб)

4. Геодезическая подготовка данных для перенесения проекта сооружения в натуру. Вертикальная планировка площадки: (118 Кб)

5. Геодезические работы на строительной площадке: (223 Кб)

РАБОТА С ПЛАНАМИ И ГЕОДЕЗИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ

Методические указания по выполнению лабораторных работ № 1, 2, 3 для студентов-заочников строительных специальностей

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания по выполнению лабораторных работ NN 4 и 5 для студентов-заочников строительных специальностей

НГАСУ, кафедра инженерной геодезии, 1998