Ответы на экзаменационные вопросы по геодезии (1 курс)
Подождите немного. Документ загружается.
Вопросы к экзамену по геодезии.
1) Предмет и задачи геодезии.
Геодезия – наука, изучающая форму и размеры поверхности Земли или отдельных ее участков путем измерений, вычислительной обработки их, построения карт, планов,
профилей, которые используют при решении инженерных, экономических и других задач.
В задачу геодезии входит изучение методов:
1. Измерений линий и углов на поверхности Земли, под землей и над землей с помощью специальных геодезических приборов;
2. Вычислительной обработки результатов измерений и создания цифровых моделей местности с использованием электронно-вычислительной техники;
3. Графических построений и оформления карт, планов и профилей с использованием машинной графики;
4. Использования результатов измерений и графических построений при решении задач промышленного, с/х, транспортного, культурного строительства, научных
исследований, землеустройства, земельного и других кадастров.
Важна геодезия и в проведении оборонных мероприятий. Перед геодезией стоят также большие научные задачи по определению формы и размеров Земли как планеты, изучению
горизонтальных и вертикальных движений земной коры, составлению карт больших районов, областей, стран и всего мира. Геодезия как инженерная наука опирается на
математику, физику, тесно связана с астрономией и геофизикой, географией и геологией, геоморфологией и почвоведением, земледелием и геоботаникой, землеустроительным
проектированием и экономикой с/х, мелиорацией, дорожным делом и др.
2) Понятие о форме и размерах Земли.
При решении ряда геодезических задач требуется знать форму и размеры Земли, которая не является правильным геометрическим телом. ЕЕ физическая поверхность очень
сложная, ее невозможно выразить какой-либо математической формулой. Поэтому в геодезии введено понятие уровенной поверхности.
Уровенной называют выпуклую поверхность, касательная к которой в любой точке перпендикулярна направлению отвесной линии. Ур.пов-ть мысленно можно провести через
любую точку на поверхности Земли, под землей и над землей. Реально уровенную поверхность можно представить как водную пов-ть пруда, озера, моря, океана в споколйном
состоянии. Поверхность мирового океана, мысленно продолженная под сушей, названа поверхностью геоида, а тело, ограниченное ею – геоидом. Исследования формы Земли
показали, что она сплюснута с полюсов, вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Поэтому в качестве математической поверхности, характеризующей форму Земли,
принимают поверхность такого эллипсоида вращения, который по форме наиболее близко подходит к поверхности геоида. Размерами эллипсоида являются длины его большой а и
малой b полуосей, а также сжатие, которое определяют по формуле: α=(a-)/a.
На протяжении двух последних столетий ученые неоднократно определяли размеры Земного эллипсоида.
исследователь год полуось Сжатие
α
Большая, а, м Малая, b, м
Деламбр 1800 6375653 6356564 1/334,0
Бессель 1841 6377397 6356079 1/299,2
Красовский 1940 6378245 6356863 1/298,3
Результаты, полученные Деламбром, имеют историческое значение. Одна десятимиллионная часть четверти меридиана Деламбра(парижского)была принята за единицу длины в
метрической системе – метр. Результатами, полученными Бесселем, пользовались в России до 1946г. В 1940г. советские геодезисты под руководством Красовского получили
наиболее точные и достоверные размеры земного эллипсоида, которые были приняты для геодезических работ в 1946г.
При приближенных расчетах поверхность эллипсоида принимают за поверхность шара с радиусом 6371,1км. Для небольших участков земной поверхности поверхность эллипсоида
принимают за плоскость.
3) Горизонтальное проложение, горизонтальный угол, углы наклона.
На картах планах и профилях изображают контуры различных объектов местности. Чтобы нанести контур на карту, план или профиль, выбирают характерные точки, например
вершины углов ломаных контуров, определяют их взаимное положение, наносят на план или профиль, после чего соединяют прямыми линиями. При этом всегда руководствуются
основным принципом геодезии – от общего к частному, состоящим в том, что вместо взаимного определения положения большого числа характерных точек выбирают несколько
основных точек, устанавливают положение одной относительно другой, затем относительно основных точек определяют положение характерных контурных, наносят их на карту,
план или профиль с таким расчетом, чтобы можно было с требуемой детальностью изобразить все интересующие объекты местности.
Взаимное положение точек местности определяют измерением расстояний между точками и углов между направлениями линий, соединяющих точки.
При выполнении геодезических работ на небольшой территории, когда часть уровенной поверхности можно принять за плоскость, линию местности АВ проецируют ортогонально
на горизонтальную плоскость. В проекции получают прямую ab, называемую горизонтальным проложением линии АВ местности. Таким образом, горизонтальным проложением
называют ортогональную проекцию линии местности на горизонтальную плоскость. Ее используют для составления плана.
Углы, измеряемые на местности, - это горизонтальные углу и углы наклона(вертикальные). Принцип измерения горизонтального угла состоит в том, что через вершину угла А
мысленно проводят горизонтальную плоскость М, касательную к уровенной поверхности в точке А. затем направления линий АВ и АС местности проецируют вертикальными
плоскостями ν
1
и ν
2
, проходящими через отвесную линию АА
1
, на горизонтальную плдоскость и в пересечении вертикальных и горизонтальных плоскостей получают линии Аb и
Ас(горизонтальные проложения). Угол β, заключенный между линиями Аb и Ас, является горизонтальным. Следовательно, горизонтальным называют угол, заключенный между
проекциями линий местности на горизонтальную плоскость.
Для получения представления о повышениях и понижениях земной поверхности измеряют углы наклона ν
1
и ν
2,
заключенные между направлениями линий местности АВ, АС и их
проекциями Аb и Ас на горизонтальную плоскость. Углом наклона называют угол, образованный линией местности и горизонтальной плоскостью. Угол наклона имеет знак!(бывает
положительным и отрицательным).
Измерив на местности длину линии АВ=D и угол наклона ν, горизонтальное проложение ab=s вычисляют по формуле: s=D cos ν.
Для контроля вычисления s можно в результат измерения D ввести поправку ΔD на наклон линии к горизонту, которая показывает, насколько катет s короче гипотенузы.
S= D- ΔD;
ΔD = D- s = D- Dсоs ν = D(1-cos ν) = 2 D sin
2
(ν/2)
4) Уровенная поверхность.
При решении ряда геодезических задач требуется знать форму и размеры Земли, которая не является правильным геометрическим телом. ЕЕ физическая поверхность очень
сложная, ее невозможно выразить какой-либо математической формулой. Поэтому в геодезии введено понятие уровенной поверхности.
Уровенной называют выпуклую поверхность, касательная к которой в любой точке перпендикулярна направлению отвесной линии. Ур.пов-ть мысленно можно провести через
любую точку на поверхности Земли, под землей и над землей. Реально уровенную поверхность можно представить как водную пов-ть пруда, озера, моря, океана в споколйном
состоянии.
5) Карта, план, профиль, различия между картой и планом.
На картах изображают обычно поверхность всей Земли или ее частей. С геометрической точки зрения карта представляет более или менее искаженное изображение земной
поверхности. Это объясняется тем, что сферическую поверхность земли невозможно изобразить на бумаге без искажений. Поэтому при построении карт пользуются различными
картографическими проекциями, в которых по определенному математическому закону сначала строят географическую сетку меридианов и параллелей, а затем по ней наносят
детали местности. Чем больше изображаемая на карте территория, тем с большими искажениями получают на карте объекты. С этой точки зрения картой называют уменьшенное,
построенное в картографической проекции, обобщенное изображение поверхности Земли.
Если для построения карты точки и линии местности проецируют нормалями на поверхность эллипсоида, а затем поверхность эллипсоида по определенным математическим
законам изображают на плоскости, то для построения плана точки и линии местности проецируют перпендикулярами(ортогонально) на горизонтальную плоскость и полученное на
ней горизонтальное проложение участка земной поверхности уменьшают в определенное число раз с сохранением подобия фигур, полученных на горизонтальной плоскости. План
– это уменьшенное подобное изображение на плоскости горизонтального проложения участка земной поверхности. Его нельзя составить на очень большую территорию, т.к.
кривизна земли вызовет большую разницу между горизонтальными проложениями линий местности и их проекциями на поверхность эллипсоида.
К геодезическим материалам относят профиль местности, т.е. уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности. На нем линию, изображающую уровенную
поверхность, проводят обычно в виде прямой. Разрез местности представляет обычно кривую линию, а профиль строят в виде ломаной линии, и поворотные точки линии
представляют характерные точки местности, высоты которых определяют либо по карте, либо по измерениям на местности.
6) Масштаб плана, точность масштаба.
Для составления планов, карт и профилей результаты измерений линий на местности уменьшают в несколько сотен или тысяч раз в зависимости от размеров участков, требуемой
детальности их изображения на планах, картах и профилях, а также от целей, для которых их составляют. На степень этого уменьшения указывает масштаб. Масштабом плана
называют отношение длины линии на плане s к горизонтальному проложению соответствующей линии местности s
м
: 1:М= s: s
м
Число М, показывающее, во сколько раз уменьшены горизонтальные проложения линий местности для составления плана, почти всегда круглое: 500, 1000, 2000, 5000, 10000. Эти
числа представляют знаменатели численных масштабов, которые выражают аликвотными дробями(с числителем равным единице)1:5000, 1:2000 и тд. Масштабы плана и карты
существенно отличаются друг от друга тем, что масштаб плана – величина постоянная во всех его частях, а масштаб карты изменяется при переходе от одной ее части к другой или
сохраняется в одних направлениях и изменяется в других.
Различают масштабы крупные и мелкие. Чем меньше знаменатель численного масштаба, тем крупнее масштаб. Обычно планы составляют в крупных масштабах, а карты – в мелких.
Но понятие о крупных и мелких масштабах относительное.
Именованный масштаб – показывает скольким метрам на местности соответствует 1см на плане. (1см – 20м, 1см – 100м).
Линейный масштаб – это график в виде отрезка прямой, который позволяет без вычислений быстро определять расстояния по плану. Для
построения линейного масштаба выбирают основание масштаба, которое соответствует круглому числе метров на местности. Недостаток линейного
масштаба – определение на глаз доли деления.
Поперечный масштаб строят следующим образом. Выбирают основание масштаба АВ и откладывают его несколько раз на прямой. Из полученных точек восставляют
перпендикуляры к этой прямой, или проводят параллельные линии, неперпендикулярные прямой. Левое основание делят на n равных частей, а на
перпендикулярах откладывают m равных делений произвольной длины. Через полученные точки на перпендикулярах проводят линии,
параллельные основанию. Затем на левом основании проводят линии параллельные ВС, называемые трансверсалями. Отрезок ab называют
наименьшим делением поперечного масштаба. Размер его зависит от длины основания АВ и числа делений n и m. Из подобия треугольника ВСВ
1
и
Вab следует, что ab/СВ
1
=Вb/ВВ
1
=1/m, откуда ab=СВ1/m. Но СВ
1
=АВ/n, поэтому ab=АВ/m n, т.е. наименьшее деление поперечного масштаба равно основанию, деленному на
произведение чисел n и m.
Поперечный масштаб при всех его достоинствах не может обеспечить точность выше определенного предела зависящего от свойств человеческого глаза. Поэтому при
изображении деталей объектов местности на плане руководствуются точностью масштаба, которая представляет длину отрезка горизонтального проложения линии на местности,
соответствующую 0,1мм на плане. (1:5000=0,5м)в соответствии с точностью масштаба при изображении деталей объектов местности на плане и карте неизбежны обобщения. С
уменьшением масштаба теряется детальность изображения объектов местности. Если объект местности очень мал, а изобразить его на плане необходимо, то его изображают
внемасштабным условным знаком.
7) Высоты точек местности (абсолютные и относительные), превышения.
При использовании изображения земной поверхности на плоскости для составления проекта требуется иметь не только очертания предметов в горизонтальной проекции, но и
представления о неровностях земной поверхности, крутых и пологих местах, превышения точек.
Неровности земной поверхности характеризуются высотами точек. Высотой точки называют отрезок отвесной линии от этой точки до уровенной поверхности, принятой за начало
отсчета высот(балтийская система). Обычно высоту точки определяют относительно уровенной поверхности океана(абсолютная высота). Если высоту определяют относительно
какой-либо уровенной поверхности, проходящей через произвольную точку, то высоту называют условной. Разность высот точек называют превышением между точками.
Превышение всегда сопровождается знаком + или - . для небольших рассояний уровенную поверхность можно принять за горизонтальную(разница 300м-5мм). Высоты точек
земной поверхности преимущественно являются положительными и лишь для точек, расположенных ниже уровенной поверхности океана, например на Прикаспийской
низменности(-28м) – отрицательными. В России началом отсчета служит нуль Кронштадского футштока, где отмечен средний уровень воды в Финском
заливе.
h
AB
=s tgν
AB
H
B
=H
A
+h
AB
=H
A
+s tgν
AB
8) Основные формы рельефа местности и их изображение на планах и картах.
Земная поверхность не является плоскостью. Даже участка равнинной местности небольшой площади нельзя считать плоскими. Различные возвышения и углубления учитывают
при строительстве различных объектов. Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности. Рельеф местности постоянно изменяется под влиянием сил, действующих внутри
Земли, колебаний температуры, действия воды, ветра, растений с течением времени.
Из разнообразных неровностей земной поверхности можно выделить основные формы рельефа: горы, котловины, хребты, лощины, седловины.
Горой называют возвышенность конической формы. Гору высотой менее 200м над окружающей поверхностью называют холмом. Самую высокую точку горы называют вершиной,
от которой во все стороны местность понижается. Боковые поверхности горы называют скатами, которые в нижней части заканчиваются подошвой. Остроконечную верхнюю часть
горы называют пиком, а плоскую - плато.
Котловиной называют углубление конической или чашеобразной формы. Самую низкую точку котловины называют дном, от нее во все стороны местность повышается. Боковые
поверхности называются скатами, которые в верхней части заканчиваются бровкой. Небольшие котловины с крутыми скатами называют воронками.
Хребет – возвышение удлиненной формы, складка земной поверхности. Линию вдоль хребта, проходящую по самым высоким точкам, называют водоразделом, а боклвые части
скатами.
Лощина – углубление удлиненной формы. Линию вдоль лощины, проходящую по самым низким точкам, называют водотоком, а бока – скатами, которые заканчиваются бровками.
Широкие лощины с пологими скатами называются долинами, а с крутыми и каменистыми – ущельями. Лощины в виде глубоких промоин, образующиеся под действием текучих
вод, называют оврагами. С течением времени обрывы оврага осыпаются, зарастают травой и образуют балки.
Седловина – имеет форму седла, представляет сочетание двух хребтов со сходящимися водоразделами в характерной точке А и двух лощин с расходящимися от этой точки
водотоками.
Для изображения рельефа местности в характерных точках (на вершинах, дне, водоразделах, водотоках и тд.) определяют высоты и подписывают их на планах и картах.
Для изображения рельефа местности на планах и картах применяют условные обозначения, которые дают представление о формах рельефа земной поверхности, крутизне скатов,
высотах точек и превышениях. Существует несколько способов изображения и обозначения рельефа.
Рельеф местности на плане можно представить с помощью надписей высот характерных точек. При большом числе этих надписей можно судить о формах рельефа и крутизне
скатов, но их обилие делает план трудночитаемым и не дает наглядного представления о рельефе.
Наиболее распространен способ изображения рельефа на планах и картах горизонталями.
Горизонталь – след, получающийся от сечения земной поверхности уровенной поверхностью, т.е. это воображаемая линия на земной поверхности, проходящая через точки с
одинаковыми высотами. При изображении рельефа горизонталями уровенные поверхности, секущие земную поверхность, отстоят одна от другой на одинаковом расстоянии,
называемом высотой сечения рельефа. Горизонтали проецируются на горизонтальную плоскость М для изображения их на плане.
Высоты горизонталей подписывают либо в разрыве горизонталей, либо у их концов так, чтобы нижняя часть цифр располагалась ниже по скату. Высоты горизонталей всегда
кратны высоте сечения рельефа.
При выборе высоты сечения рельефа учитывают:
1. Масштаб плана или карты
2. Характер рельефа местности
3. Требуемую точность.
Если отдельные детали рельефа, находясь между горизонталями, не отображаются при выбранной высоте сечения, то в этих местах проводят полугоризонтали, т.е. линии,
проходящие через точки с одинаковыми высотами, кратные половине и четверти высоты сечения рельефа.
9) Горизонтали, высота сечения рельефа.
Наиболее распространен способ изображения рельефа на планах и картах горизонталями.
Горизонталь – след, получающийся от сечения земной поверхности уровенной поверхностью, т.е. это воображаемая линия на земной поверхности, проходящая через точки с
одинаковыми высотами. При изображении рельефа горизонталями уровенные поверхности, секущие земную поверхность, отстоят одна от другой на одинаковом расстоянии,
называемом высотой сечения рельефа. Горизонтали проецируются на горизонтальную плоскость М для изображения их на плане.
Высоты горизонталей подписывают либо в разрыве горизонталей, либо у их концов так, чтобы нижняя часть цифр располагалась ниже по скату. Высоты горизонталей всегда
кратны высоте сечения рельефа.
При выборе высоты сечения рельефа учитывают:
1. Масштаб плана или карты
2. Характер рельефа местности
3. Требуемую точность.
Если отдельные детали рельефа, находясь между горизонталями, не отображаются при выбранной высоте сечения, то в этих местах проводят полугоризонтали, т.е. линии,
проходящие через точки с одинаковыми высотами, кратные половине и четверти высоты сечения рельефа.
10) Определение высот точек, лежащих между горизонталями.
Чтобы найти высоту точки А
1. Через точку А проведем линию приблизительно перпендикулярно горизонталям
2. Строим профиль по линии 1-2
Н
1
=Н
2
+h
3. измеряем расстояния Sи s’ и решая пропорцию находим h
h/2,5=s’/S
h=2,5*s’/S
s’ всегда измеряют от горизонтали с меньшей высотой.
Такое определение положения точки называют линейным интерполированием.
11) Уклон линии и способы их выражения.
При проецировании каналов, дорог определяют уклоны линий местности. Уклоном i линии называют отношение превышения h между двумя точками к
горизонтальному проложению s между ними, также это тангенс угла наклона: i = h/s=tgν
Уклон линии в зависимости от знака может быть положительным и отрицательным. Уклон линии, превышение и угол наклона, определенные в одном и
том же направлении, имеют один и тот же знак. Уклон часто выражают в тысячных долях единицы или в градусах.
12) Ориентирование линий местности, азимут, дирекционный угол и соответствующие им румбы.
При проектировочных работах требуется знать расположение объектов по отношению к странам света. Карты и планы составляют так, что верхние их края являются северными. Для
этого при измерениях на местности линии ориентируют по направлению географического меридиана, т.е. линии пересечения плоскости географического меридиана с
горизонтальной плоскостью.
При составлении плана на небольшой участок местности разрешается линии ориентировать по направлению магнитного меридиана, т.е. по линии, получающейся в пересечении
вертикальной плоскости, проходящей через полюсы магнитной стрелки компаса(буссоли), с горизонтальной плоскостью.
Для ориентирования линий местности относительно меридиана служит азимут – горизонтальный угол, который отсчитывают от северного направления меридиана по ходу
часовой стрелки до направления данной линии.
Если линию ориентируют относительно географического меридиана, то азимут называют географическим А
г
; если линию ориентируют относительно магнитного меридиана, то
азимут называют магнитным А
м
. Разность между географическим и магнитным азимутами равна склонению магнитной стрелки: А
г
- А
м
=δ.
Азимуты могут иметь значения от 0 до 360. По азимутам сторон угла можно вычислить горизонтальный угол β как разность азимутов правой и левой сторон: А
прав
-А
лев
=β.
Для определения магнитных азимутов используют буссоль – прибор в виде круглой коробки, в центре которой на шпиль насажена магнитная стрелка.
После измерений на местности приступают к вычислительной обработке результатов измерений, в частности вычисляют азимуты отдельных линий. Вычисления азимутов связаны с
трудностями, так как для прямой линии на земной поверхности в разных ее точках азимут изменяется из-за непараллельности меридианов (направления географических
меридианов параллельны между собой только для точек на экваторе). По этой причине прямой и обратный азимуты одной и той же линии различаются между собой не ровно на
180. Поэтому для упрощения вычислений направлений линии используют дирекционный угол. В связи с эти на территории, для которой составляют карты и планы, один из
географических меридианов принимают за осевой – совмещают его с осью абсцисс системы прямоугольных координат, и относительно его ориентируют все линии местности. В
отличии от азимута дирекционный угол отсчитывают не от направления меридиана, проходящего через данную точку, а от линии, параллельной осевому меридиану, поэтому
дирекционным называют угол, отсчитываемый от северного направления линии, параллельной осевому меридиану, по часовой стрелке до направления данной линии.
Дирекционные углы, как и азимуты, могут иметь значения от 0 до 360, но они не изменяются для прямой линии во всех ее точках. Разность между азимутом А и дирекционным
углом α называют сближением меридианов: ϒ=А-α. Сближение меридианов можно также определить как горизонтальный угол между направлением меридиана в данной точке и
линией, параллельной осевому меридиану. Сближение меридианов будет положительным для точек местности, находящихся к востоку от осевого меридиана, и отрицательным – к
западу. Зная азимут линии и сближение меридианов в точке, можно вычислить дирекционный угол линии.
Иногда для удобства и контроля вычислений и географических построений дирекционные углы перевычисляют в румбы r, изменяющиеся от 0 до 90. Румбом называют
горизонтальный угол, отсчитываемый от ближайшего направления линии, параллельной осевому меридиану, до направления данной линии. Чтобы направление линии было
вполне определенным, значению румба приписывают название стран света: СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ.
Удобство и простота пользования дирекционным углом при геодезических вычислениях в том, что прямой дирекционный угол линии отличается от обратного на 180 и величина
дирекционного угла прямой линии в любой ее точке есть величина постоянная.
13) Склонение магнитной стрелки и сближение меридианов.
Направления географического и магнитного меридианов, как правило, не совпадают. Горизонтальный угол, образованный направлениями этих меридианов,
называют склонением магнитной стрелки δ . Склонение может быть восточным, когда северное направление магнитного меридиана отклоняется от
географического к востоку, и западным – в случае отклонения северного направления магнитного меридиана к западу. Восточное склонение имеет знак «+»,
западное «-». Склонение изменяется с изменением места и времени. На одном и том же месте земной поверхности в течение веков происходит изменение
склонения магнитной стрелки в пределах десятков градусов, при этом полный период колебания склонения совершается в течении более четырех веков. Такое изменение
называют вековым. Годовое изменение склонения в Европе в среднем близко к 5’. Наблюдают также суточное изменение склонения, при котором амплитуда в средних широтах
России доходит до 15’, летом она больше, чем зимой; в северных широтах больше, чем в южных. Склонение также изменяется под влиянием магнитных возмущений и бурь,
связанных с полярным сиянием, солнечными пятнами. Показания магнитной стрелки изменяются в районах залегания магнитных руд. Такие отступления от среднего значения
склонения магнитной стрелки называются магнитными аномалиями. Разность между географическим и магнитным азимутами равна склонению магнитной стрелки: А
г
- А
м
=δ.
Разность между азимутом А и дирекционным углом α называют сближением меридианов: ϒ=А-α. Сближение меридианов можно также определить как горизонтальный угол
между направлением меридиана в данной точке и линией, параллельной осевому меридиану. Сближение меридианов будет положительным для точек местности, находящихся к
востоку от осевого меридиана, и отрицательным – к западу. Зная азимут линии и сближение меридианов в точке, можно вычислить дирекционный угол линии.
14) Зависимости между румбами, дирекционными углами и горизонтальными углами.
15) Системы координат, применяемые в
геодезии.
Положение точек земной поверхности на карте и плане определяют координатами. Наиболее часто используются географические и прямоугольные координаты.
Географическими координатами являются широта и долгота. Географическая широта ϕ точки М – угол между направлением отвесной линии, проходящей через эту точку, и
плоскостью начального меридиана. Географическая долгота λ – двугранный угол, заключенный между плоскостью меридиана, проходящего через эту точку, и плоскостью
начального меридиана. Широты бывают северные и южные, изменяются от 0 (на экваторе) до 90(на земных полюсах). Долготы бывают восточные и западные, изменяются от 0
(начальный гринвичский меридиан)до 180(тихоокеанская ветвь гринвичского меридиана). Линию, проходящую через точки с одинаковыми широтами, называют параллелью, а с
одинаковыми долготами – меридианом.
Если для составления карты на большую территорию строят географическую сетку меридианов и параллелей, то для составления планов и карт в инженерной геодезии чаще всего
используют прямоугольную систему координат. Положение точки определяют относительно осей прямоугольных координат: абсцисс хх и ординат уу. Система прямоугольных
координат в геодезии повернута(ось у вниз). При таком расположении осей углы в геодезии для ориентирования линий отсчитывают от вертикальной оси по ходу часовой стрелки.
В связи с эти четверти системы координат в геодезии пронумерованы по ходу часовой стрелки.
Для небольших участков местности система прямоугольных координат может иметь начало в любом месте. В государственной системе координат за ось ординат принимают линию
экватора, за ось абсцисс – направление осевого меридиана.
16) Прямоугольная система координат, приращения координат и способы их вычисления.
Если для составления карты на большую территорию строят географическую сетку меридианов и параллелей, то для составления планов и карт в инженерной геодезии чаще всего
используют прямоугольную систему координат. Положение точки определяют относительно осей прямоугольных координат: абсцисс хх и ординат уу. Система прямоугольных
координат в геодезии повернута(ось у вниз). При таком расположении осей углы в геодезии для ориентирования линий отсчитывают от вертикальной оси по ходу часовой стрелки.
В связи с эти четверти системы координат в геодезии пронумерованы по ходу часовой стрелки.
Для небольших участков местности система прямоугольных координат может иметь начало в любом месте. В государственной системе координат за ось ординат принимают линию
экватора, за ось абсцисс – направление осевого меридиана.
Положение точек на полигоне определяют координаты, а взаимное положение 2 точек может определить приращение координат (Δх; Δу) α
Приращением координат называют длины ортогональных проекций на оси координат.
Приращение можно получить:
Δх=х2-х1
Δу=у2-у1
Приращение можно вычислить, если мы знаем направление линии и горизонтальное проложение S.
Δх=s cos α
Δу=s sin α
17) Прямая геодезическая задача.
Прямая геодезическая задача состоит в том, что по известным координатам начального пункта А(х
А
,у
А
) линии АВ, дирекционному углу этой линии α
АВ
и ее горизонтальному
проложению s
АВ
вычисляют координаты конечной точки В(х
В
, у
В
).
дано найти решение
х
1
,у
1
α
12
s
12
х
2
, у
2
х2=х1+Δх=х1+ s cos α
У2=у1+Δу=у1+ s sin α
18) Обратная геодезическая задача.
Обратная геодезическая задача состоит в том, что по известным координатам конечных пунктов линии АВ вычисляют дирекционный угол и горизонтальное проложение этой
линии,
дано найти решение
х
1
,у
1
α
12
s sin α=у1+у2
Дано Найти
Решение
Β= α
ОВ
- α
ОА
r
12
=СВ: 30
о
r
23
=ЮВ:40
о
r
34
=ЮЗ: 15
о
β3=?
β2=
β2=70
β3=180-40-15=125
α r Δх Δу
0-90 св + +
90-180 юв - +
180-270 юз - -
270-360 сз + -
х
2
, у
2
s
12
s cos α= х1+х2
tg r = (у1+у2)/( х1+х2)
s=(у1+у2)/ sin α=Δx/cosα
19) Привязка теодолитных ходов к точкам геодезической опоры.
Эту прямую геодезическую задачу решают при съемке и перенесении проекта в натуру полярным способом. Она состоит в вычислении координат точки 1 и дирекционного угла
линии 1 – 2 по известным координатам точки В, дирекционному углу линии АВ, горизонтальным углам β
В
и β
1
и горизонтальному проложению линии В – 1.
Следовательно для решения прямой геодезической задачи, т.е. передачи координат с исходной точки на другие, нужно знать исходный дирекционный угол линии, который можно
получить одним из способов.
Астрономическим способом или при помощи гиротеодолита. Этот способ достаточно точный, но требует сложных наблюдений, вычислений и специального оборудования.
Измерение магнитного азимута по буссоли с введением поправки за склонение магнитной стрелки и сближение меридианов. Это способ очень приближенный из-за неточного
определения магнитного азимута.
Передача исходного дирекционного угла линии между двумя геодезическими пунктами А и В, закрепленными на местности и имеющими координаты, на линию 1-2,
дирекционный угол которой надо определить. Измерения, связанные с передачей дирекционного угла на линию и координат на точку, называют привязкой их к пунктам
геодезической сети.
20) Вычисление дирекционного угла последующей линии по дирекционному углу предыдущей линии и измеренному правому и
левому по ходу горизонтальному углу.
Рассмотрим определение направления линии от точек с известными координатами.
Порядок решения.
1. По координатам точек А и В, решая обратную геодезическую задачу, находим дирекционный угол α
А-В
.
2. вычислить дирекционный угол α
В-1
, α
1-2
,α
2-3
α
В-1
=α
А-В
α
В-1
= α
А-В
+180-β
В
α
1-2
=α
В-1
+180-β
1
α
2-3
= α
1-2
+180-β
2
= α
А-В
+180- β
В
+180- β
1
+180- β
2
Из формул для α
В-1
, α
1-2
,α
2-3
видно, что дирекционный угол последней линии равен дирекционному углу предыдущей +180 и правый угол между этими
линиями
α посл= α пред+180- β – для правых углов
А если измерены левые по ходу углы(α)
β=360- α
α посл= α пред+180-(360- α)= α пред+ α-180
теперь решая прямую геодезическую задачу, получим координаты точек 1,2,3
х1=хв+Δх
Δх=h cos α
А-В
y1=yB+Δy
Δy=h sin α
А-В
Аналогично находим х2,х3,у2,у3.
21) Принцип измерения горизонтального угла.
При геодезических работах широко применяются приборы для измерения горизонтальных и вертикальных углов любой величины.
Пусть на местности имеются точки А, В и С (рис. 78), расположенные на разных высотах. Необходимо измерить горизонтальный угол при вершине В.
Горизонтальным углом будет уголаbс=β, образованный проекциями bа и be сторон двугранного угла AВС на горизонтальную плоскость Q.
Следовательно, горизонтальный угол β есть линейный угол двугранного угла между отвесными проектирующими плоскостями Р и P1, проходящими
соответственно через стороны ВA и ВС угла на местности. Горизонтальному углу β будет равен всякий другой угол, вершина которого находится в любой
точке отвесного ребра Вb двугранного угла АВС, а стороны лежат в плоскости, параллельной горизонтальной плоскости Q.
Если в точке b' представить горизонтально расположенный градуированный круг, центр которого лежит на отвесном ребре Вb, то на нем можно
отметить дугу а'с', заключенную между сторонами двугранного угла. Эта дуга, являясь мерой центрального угла a'b'c', будет также мерой и равного
ему угла аbс= β. Следовательно, для измерения горизонтальных углов на местности угломерный прибор должен иметь в своей конструкции
градуированный горизонтальный круг, называемый лимбом, и подвижную визирную (коллимационную) плоскость, вращающуюся вокруг отвесной оси
ZZ, служащей осью прибора. Последовательно совмещая с помощью визирного приспособления коллимационную плоскость со сторонами двугранного
угла, путем взятия отсчетов по лимбу на нем можно отметить начало и конец дуги а'с'. Если деления круга оцифрованы по часовой стрелке, то угол β
определится как разность отсчетов по лимбуа' и с', т. е. β =a/—c'.
Изложенный геометрический принцип измерения горизонтального угла осуществляется в угломерном приборе - теодолите.
22) Теодолит Т30, его основные части и оси.
1 – основание; 2 – исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4 – закрепительный и наводящий винты
алидады; 5 – цилиндрический уровень; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – кремальера; 8 –
закрепительный винт зрительной трубы; 9 – визир; 10 – окуляр зрительной трубы; 11 – окуляр отсчетного
микроскопа; 12 – колонка; 13 – подставка; 14 – закрепительный винт лимба; 15 – подъемный винт
Для измерения углов между горизонтальными проекциями линий местности необходимо иметь прибор с
горизонтальным кругом (лимбом), который приводится в горизонтальное положение, центр прибора
устанавливается на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла. Над горизонтальным
кругом вращается другой круг с подставкой для зрительной трубы и отсчетное приспособление, называемое
алидадой. Таким прибором является теодолит.
ZZ1 – вертикальная ось – ось вращения алидады
HH1 – ось вращения зрительной трубы (горизонтальная ось)
UU1 – ось цилиндрического уровня, касательная к внутренней поверхности уровня, проходящая через нуль-
пункт.
VV1 – визирная ось, проходит через заднюю главную точку объектива и точку перекрестья сетки нитей.
23) Отсчетные приспособления теодолитов. Эксцентриситет.
Применяют штриховые, шкаловые, микрометры, верньеры
Верньер - одно из простейших отсчетных приспособлений. Его строят следующим образом: отрезок в n делений шкалы рабочей меры
(основной шкалы) переносят на прилегающую поверхность и делят его там на ( n + 1 ) равных частей, получая шкалу верньера. Точность
верньера равна цене деления основной шкалы, деленной на число делений верньера.
Штриховой микроскоп. Отсчетным индексом в штриховом микроскопе является неподвижный штрих, выгравированный на стеклянной
пластинке, помещенной на пути хода лучей, идущих от осветительного окошка через штрихи лимба в отсчетный микроскоп. Оценка доли
деления лимба выполняется на глаз. Из опыта установлено, что при отсчитывании на глаз наибольшая точность достигается при видимом
расстоянии между штрихами 2.00 мм и толщине штрихов 0.10 мм; при таких условиях ошибка отсчета составляет 0.1 деления. В поле зрения
окуляра штрихового микроскопа видны деления лимба и отсчетный индекс - штрих; отсчет по горизонтальному кругу (Г) равен 69
o
47', по
вертикальному (В) - 358
o
150'
Шкаловой микроскоп. На пути хода лучей от осветительного окошка через штрихи лимба в поле зрения микроскопа помещена стеклянная
пластинка с гравированной шкалой. Доля деления шкалы микроскопа оценивается на глаз.
Для повышения точности измерения углов, исключения влияния эксцентриситета алидады и других приборных погрешностей на отсчеты по лимбу делают не менее двух наведений
зрительной трубы на каждую точку предмета, а следовательно не менее 2 отсчетов по лимбу: при положении вертикального круга влево от зрительной трубы Л и вправо от нее П.
Эксцентриситетом алидады называют несовпадение вертикальной оси теодолита с центром лимба. Это несовпадение вызывает смещение штриха или шкалы отсчетного
микроскопа относительно делений лимба, а следовательно, смещенные отсчеты по лимбу. Но это смещение отсчетов при Л и П происходит во взаимно противоположных
направлениях, т.е. если под влиянием эксцентриситета алидады отсчет при Л увеличивается, то при П уменьшается на то же значение, а среднее арифметическое из отсчетов
оказывается свободным от влияния эксцентриситета.
У технических оптических теодолитов значение влияния эксцентриситета алидады на отсчеты по лимбу не определяют из-за малого ее значения, по сравнению с другими
погрешностями, а также потому, что углы измеряют при КП и КЛ.
24) Оптические характеристики зрительной трубы теодолита, понятие об эквивалентной линзе.
Зрительная труба теодолита служит для наведения на точки, фиксирующие стороны угла.
1-объектив – передает изображение наблюдаемого предмета в плоскость сетки нитей
2-окуляр
3-внутренняя фокусирующая линза
4-кремальера
5-сетка нитей
1- вертикальная нить
2-биссектор
3- горизонтальная нить
4- дальномерные штрихи
Эквивалентная линза – воображаемая линза, заменяющая объектив и фокусирующую линзу.
Фокусное расстояние эквивалентной f линзы зависит от фокусных расстояний объектива f1и
фокусирующей линзы f3, а так же от расстояния между ними e , и вычисляют по формуле.
F=f1f3/(-f1+f3+e)
25) Параллакс сетки нитей.
При наблюдении на точку необходимо совмещать изображение (n) точки объекта (N) c точкой пересечения сетки нитей (k). Если n и k не совпадают, то возникает явление
параллакса.
Параллакс сетки нитей – несовпадение изображение объекта в плоскости с плоскостью сетки нитей.
Для его выявления необходимо перемещать глаз перед объективом. Для устранения параллакса необходимо уточнить фокусировку.
26) Цилиндрический уровень, устройство.
Для измерения горизонтальных углов и углов наклона необходимо привести вертикальную ось теодолита в отвесное положение, а плоскость горизонтального круга – в
горизонтальное положение. Для этого теодолиты снабжены цилиндрическим, реже круглым уровнем.
Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку-ампулу с хорошо отшлифованной внутренней поверхностью так, что образующая уровня представляет дугу
окружности некоторого радиуса. При изготовлении уровня в трубку наливают винный спирт или серный эфир, нагревают его, затем трубку запаивают и, когда жидкость остывает,
вследствие сжатия жидкости возникает разреженное пространство и образуется пузырек 1-го уровня.
Ампулу уровня заключают в металлическую оправу с гипсом, через которую проходят исправительные винты, прикрепляющие уровень к алидаде. На верхней поверхности уровня
нанесены штрихи делений, обычно через 2 мм. Один из штрихов в середине ампулы принимают за нулевой и называют нуль-пунктом. Касательную к дуге цилиндрического
уровня, проходящую через нуль-пункт, называют осью уровня
27) Поверки теодолита Т30.
Чтобы правильно измерить горизонтальный угол, теодолит должен соответствовать определенным геометрическим условиям взаимного расположения осей теодолита. Каждая
поверка состоит из 3-х элементов:
1. формулировка условия
2. проверка выполнения этого условия
3. исправление
Первая поверка.
Условие: ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита
или параллельна плоскости лимба
Проверка: устанавливаем уровень параллельно двум подъемным винтам и приводим пузырек на середину. Предположим, что условие не
выполнено. Для проверки условия поворачиваем алидаду с уровнем на 180о
<ν=<ν, т.к. не изменилось взаимное расположение оси уровня и лимба. Необходимо установить зависимость дуги отклонения уровня и
угла ν, на который не выполнено условие.
<ϕ=<ϕ᾽ как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. <ϕ=<ϕ᾽=2ν. Из чертежа видно, что половина величины дуги, на которую
отклонился пузырек, соответствует <ν, на который не выполнено условие.
Исправление: при помощи исправительных винтов уровня перемещаем пузырек на половину дуги отклонения. Ось уровня стоит
параллельно плоскости лимба.
Вторая поверка.
Условие: визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси
Невыполнением условия является угол с, называемый коллимационной погрешностью. При вращении визирной оси образуется коллимационная плоскость.
Проверка: приведем вертикальную ось в отвесное положение, визируем трубу на удаленную точку М и берем при одном положении круга отсчет Л. Затем переводим
трубу через зенит и при круге право визируем опять на точку М и белеем отсчет П. Отсчет П отличается по диаметрально противоположному направлению и двойной
коллимационной ошибкой. Средний отсчет Е соответствует взаимно перпендикулярному положению осей. 2с=(Л-(П±180))/2
Исправление:
1. если с>2᾽(двойной точности приспособления), то положение визирной оси надо исправлять. Вычисляем правильный Е=(Л+П±180)/2, который соответствует взаимно
перпендикулярному положению визирной оси и горизонтальной оси теодолита.
2. Вращением наводящего винта горизонтального круга устанавливаем правильный отсчет Е, при этом визирная ось отклонится от точки М
3. Боковыми исправительными винтами сетки нитей перемещаем точку К сетки нитей до совмещения с точкой М.
Третья поверка
Условие: горизонтальная ось теодолита должна быть перпендикулярна вертикальной оси. Если горизонтальная ось не перпендикулярна, то угол будет искажен.
Проверка: проверка может быть выполнена 2 способами
1. по отвесу: закрепляем отвес с длинной нитью, наводим зрительную трубу на верх отвеса и опускаем трубу вниз. Если пересечение сетки нитей не сходит с нити отвеса, то условие
выполнено.
2. путем проектирования: на расстоянии 5-10м от стены намечаем точку, расположенную приблизительно под углом 30
о
, проектируем (при одном круге)
эту точку приблизительно на уровень горизонтального положения трубы. Фиксируем на стене точку М. при помощи кругов (левого и правого) проектируем
эту точку. Если точки М1 и М2 совпадают, то условие выполнено. В противном случае tgi=i/p=M1M2/2MM1
Для теодолитов технической точности i<0,5᾽
Исправление: в мастерской
28) Приведение теодолита в рабочее положение.
Установка плоскости лимба в горизонтальное положение при помощи цилиндрического уровня и подъемных винтов.
1. Вращая алидаду устанавливают уровень приблизительно параллельно двум винтам и вращая винты в разные стороны, приводят пузырек на середину.
2. поворачиваем алидаду на 90
о
и вращением III винта приводим пузырек на середину. После этого плоскость лимба должна быль горизонтальной
Для уточнения действия 1 и 2 повторяют
29) Измерение горизонтального угла полным приемом, контроль измерений
Обычно углы теодолитом измеряют при двух положениях вертикального круга КП и КЛ. Для этого устанавливают по нитевому отвесу теодолит над
точкой измерения, на точках В и С устанавливают вехи. Т.к. лимб оцифрован по ходу часовой стрелки, то сначала визируем на правую точку угла С,
затем на точку В. Разность дает величину горизонтального угла β. Перед вторым полуприемом смещаем лимб на несколько градусов(чтобы
изменились координаты) и повторяем измерения угла. Расхождения в значениях угла при КП и КЛ не должно быть больше двойной точности
приспособления. Для Т-30 Δ=2᾽
30) Измерение углов наклона, контроль измерений
Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона, используемый при вычислении горизонтальных проложений линий и превышений.
Он состоит из круга с лимбом, вращающегося вместе со зрительной трубой, и алидады с уровнем. Уровень нужен для приведения алидады в такое
положение, когда при горизонтальном проложении визирной оси зрительной трубы отсчет по лимбу равен 0(180) или какому-то близкому к нулю
значению, называемому местом нуля. Место нуля(МО) – отсчет по лимбу вертикального круга при горизонтальном положении оси
цилиндрического уровня. При измерении горизонтального угла лимб горизонтального круга неподвижен и вращается алидада, а при измерении
угла наклона алидада вертикального круга неподвижна и вращается лимб вместе со зрительной трубой.
Принцип измерения угла наклона такой же, как и при измерении горизонтального угла. Угол наклона определяют как разность двух отсчетов,
полученным при визировании по двум сторонам угла. Но т.к. одной из сторон углов наклона всегда является горизонтальная линия, когда отсчет по
лимбу равен месту нуля, то измерение угла наклона сводится лишь к отсчету по лимбу при визировании на наблюдаемую точку, только перед
отсчетом пузырек уровня при алидаде вертикального круга приводят на середину установочным винтом.
Если место нуля неизвестно, то угол наклона измеряют визированием на точку дважды при Л и П и по результатам двух отсчетов вычисляют угол
наклона ν и место нуля МО. Такое измерение угла наклона называют измерением полным приемом.
У теодолитов последних моделей вертикальный круг подписан от нуля в обе стороны и со знаком «-» по ходу часов, со знаком «+» против.
При круге лево ν=Л-МО (1)
При круге право ν=(-П)+МО (2)
Решая уравнения (1) и (2)можно записать, что угол наклона равен
ν=(Л-П)/2 (3)
МО=(Л+П)/2 (4)
Из формул видно, что ν можно вычислить по формулам 1,2,3. Но по формуле 3 – безконтрольно. Поэтому сначала вычисляют МО, т.к. эта величина
является постоянной, то постоянство ±1,5᾽ является контролем измерения угла наклона. А вычисление угла наклона по формулам 1 и 2 является
контролем вычисления МО.
31) Определение расстояния нитяным дальномером
Кроме непосредственных способов измерения расстояний при помощи ленты или рулетки, применяют дальномерные определения расстояний. Существует много различных
дальномеров. Наиболее простой – нитяный. Геометрическая идея его состоит в том, что если перед глазом на расстоянии f поместить какой-либо предмет с известной длиной р и
через концы предмета наблюдать на другой предмет также с известной длиной l, то расстояние до наблюдаемого предмета на основании подобия треугольников можно
определить по формуле D=f/p*l
В зрительных трубах значение p равно расстоянию между дальномерными штрихами сетки, а l - отрезку рейки, видимому в трубу между этими штрихами.
Пусть лучи идут от глаза через окуляр и проходят через дальномерные штрихи сетки параллельно оптической оси. Встретив на своем пути эквивалентную линзу, заменившую
объектив и фокусирующую линзу в трубе с внутренней фокусировкой, они преломятся, пройдут через фокус эквивалентной линзы F и отсекут на рейке отрезок n – дальномерный
отсчет. Угол Е с вершиной в точке F измеряет основную часть определяемого расстояния и называется параллактическим углом. Определяемое расстояние от вертикальной оси
теодолита до рейки
D=d+f+δ
d/l=f
экв
/p
d=f
экв
/p*l
k= f
экв
/p
k – коэффициент дальномера. Обычно так подбирают оптику и сетку нитей, чтобы k=100
D=kl+C;
C=f+δ (C – постоянная дальномера)
Так подбирают оптические характеристики объектива, чтобы величина С была близка к 0, т.к. для трубы с внутренней фокусировкой для разных расстояний меняется f
экв
,
следовательно, изменяется k и С, поэтому пользуются формулой D=100l+δ
δ – величина переменная, которая берет на себя переменность величин k и С и отличие k от 100. Точность определения расстояний по нитяному дальномеру в среднем 1/300 от
расстояния
32) Определение горизонтальных проложений по нитяному дальномеру при наклонном положении визирной оси.
Для составления плана местности необходимо знать не расстояние между точками
местности, а его горизонтальное проложение.
Если бы расстояние MN было известно, то расстояние OB=s=OA*cosν+δ
Чтобы получить расстояние ОА надо представить рейку повернутой около точки А и
расположенной перпендикулярно визирной оси. По этой воображаемой рейке
дальномерный отсчет будет M
1
N
1
=l
0
. Тогда OB=100 l
0
+δ
В действительности при работе с вертикальной рейкой получаем дальномерный отсчет l, а
не l
0
, поэтому установим зависимость между действительным отсчетом l
и воображаемым
l
0
. Для этого рассмотрим треугольники AMM
1
и ANN
1
. Углы в вершине А этих треугольников
равны углу наклона ν визирной оси ОА(как углы составленные перпендикулярными
сторонами). Углы при точках N
1
и M
1
в этих треугольниках отличаются от 90 на половину
параллактического углаθ (θ≈34,4
о
).
Учитывая, что точность определения расстояния нитяным дальномером невысокая,
можно считать треугольники AMM
1
и ANN
1
прямоугольными, вследствие чего l
0
= lcosν.
Подставив имеем OА=100 lcosν +δ. Но значение δ в этой формуле очень мало по
сравнению с расстоянием 100 l, поэтому произведение δcosν не приведет к заметному изменению, а значит OА=(100 l +δ) cosν, в итоге S=(100 l +δ) cos
2
ν.
Обычно горизонтальное проложение вычисляют через поправку(их может быть несколько).
ΔS=(100 l +δ)sin
2
ν.
Для углов наклона менее 3
о
ΔS не значительна и ее можно не учитывать
33) Сущность теодолитной съемки, полевая и камеральная работа
Теодолитная съемка является полевой работой, при выполнении которой сначала создают съемочную геодезическую сеть, а затем производят съемку ситуации. Основной прибор,
с помощью которого выполняют этот вид съемки – теодолит, предназначенный для измерения горизонтальных углов и углов наклона.
Съемочной геодезической сетью при теодолитной съемке может быть сеть треугольников, сеть теодолитных полигонов, составляющих группу смежных многоугольников, или
теодолитных ходов, представляющих систему ломаных линий, привязанную к геодезическим пунктам. При съемке небольших участков съемочная сеть может представлять один
полигон или ход. Ход, проложенный внутри полигона для съемки ситуации, называют диагональным.
Перед производством измерений все вершины полигонов и ходов закрепляют на местности кольями. После этого измеряют длины сторон полигонов и ходов, горизонтальные углы
между ними, углы наклона линий для последующего вычисления их горизонтального проложения.
Таким образом процесс теодолитной съемки состоит из закрепления точек на местности, измерений линий и углов в полигонах и ходах, съемки ситуации.
Для измерений линий применяют стальные ленты, рулетки и дальномеры, позволяющие измерять линии с относительной погрешностью не более 1/2000.
Для измерения больших расстояний целесообразно применять радио- и светодальномеры, обеспечивающие большую точность. Углы в теодолитных полигонах и ходах измеряют
при помощи теодолитов со средней квадратической погрешностью не более 0,5 ᾽
34) Измерение линий лентой. Точность измерения.
Измерение линий при проложении теодолитных ходов выполняют преимущественно при помощи стальных лент и рулеток, предназначенных для определения расстояний от
нескольких метров до нескольких километров, с относительной погрешностью 1/2000. Стальная лента – наиболее простой и распространенный прибор для измерения расстояний
на ровной местности. До конца XIXв. применяли мерные цепи.
Измерение линий при проложении теодолитных ходов выполняют преимущественно при помощи стальных лент и рулеток, предназначенных для определения расстояний от
нескольких метров до нескольких километров, с относительной погрешностью 1/2000. Стальная лента – наиболее простой и распространенный прибор для измерения расстояний
на ровной местности. До конца XIXв. применяли мерные цепи.
Перед измерением линии проводят подготовительные работы:
1. Компарирование ленты (сравнение с эталоном). Прибор сравнивают с эталонным расстоянием и для данной температуры вычисляют поправку за компарирование Δl=l-l
0
, где l -
длина ленты, l
0
- номинальная длина. Эту поправку необходимо учитывать при измерении. Окончательная длина линейки(компаратора) определяется D
оконч
=D
изм
+ Δln, где - сколько
раз рабочая лента уложилась в длине компаратора.
2. Закрепление точек на местности. Линии измеряют между точками, закрепленными на местности кольями, столбами и другими знаками.
3. Вешение линии. Т.к. линии измеряют лентами путем откладывания их по земле, то следят за тем, чтобы между точками расстояние по земной поверхности было кратчайшим. Для
этого мерный прибор не должен отклоняться в сторону от направления линии и откладывать его надо в створе измеряемой линии. Установку вех называют вешением. Это
необходимо для линий более 200м для повышения точности съемки. Устанавливают их с помощью теодолита в середине линии.
Для контроля измерений расстояний каждая линия измеряется в прямом и обратном направлении. Допустимое расхождение (D
пр
- D
обр
) D
ср
≤
1/2000
35) Определение расстояний, недоступных для непосредственного измерения.
Чтобы найти расстояние между 1-2 выбирают базис, который измеряют на месте, где это удобно делать и измеряют углы β1 и β2. Искомое
расстояние D можно определить:
D/sinβ1=B1/sin(180-β1-β2);
D=B1*sinβ1/sin(β1+β2).
Для контроля измерений и вычислений выбирают второй базис и измеряют еще раз 2 угла в треугольнике и аналогичным образом
вычисляют D. Допустимым расхождением считается относительная погрешность 1/1000
36) Понятие о точности измерений.
Измерение – процесс сравнения измеряемой величины с однородной ей величиной с единицей измерения.
Все измерения делятся на прямые и косвенные:
а) Прямые – когда результат получается непосредственно при сравнении измеряемой величины с единицей меры(измерение линий и углов).
б)косвенные.
Измерения делятся на необходимые и добавочные. Путем измерений невозможно получить абсолютно точные значения измеряемой величины, поэтому все измерения
сопровождаются погрешностями. Погрешность характеризует точность измерений; это разность между измеренным и точным значением: Δ=l-a (Δ – погрешность; l – результат
измерений; a – истинное точное значение).
Погрешность получают по правилу: из того, что имеется, вычитают то, что должно быть. Точное значение измеряемой величины можно получить, используя прибор более высокой
точности. Например, точная сумма значений измеренных углов в плоском треугольнике 180
о
, а сумма измеренных углов 179
о
58,5᾽, тогда погрешность будет составлять -0
о
01,5᾽. Эту
погрешность называют угловой невязкой треугольника.
Но одно значение погрешности Δ, вычисленное по формуле, не характеризует точность измерений, потому что, повторяя измерения величины, будем получать различные значения
величины l. Поэтому в качестве обобщенной характеристики точности измерений принимают среднюю квадратическую погрешность, вычисляемую по многократным измерениям
l
1
, l
2
,…l
n
, а следовательно, и по Δ1,Δ2,…,Δn, пользуясь формулой Гаусса m=
√
Δ1
2
+Δ 2
2
+…+ Δn
2
¿/n ¿
Погрешности Δ и m называют абсолютными и пользуются ими для оценки точности измерений, не зависимых от величины l. Погрешности измерений линий, зависимые от их
длины, характеризуют относительными погрешностями, т.е. отношением абсолютной погрешности к результатам измерения: Δ/l – относительная погрешность измерения.
Иногда точность измерений характеризуют расхождением между результатами измерений одной и той же величины d= l1- l2 или относительным расхождением d/l. Для
определения допустимости расхождений или невязок используют предельные погрешности, которые принимают как удвоенные или утроенные средние квадратические
погрешности Δ
пред
= 2m или Δ
пред
= 2m.
37) Значащие цифры числа, правила действия с приближенными числами.
При геодезических измерениях и вычислениях приходится иметь дело преимущественно с приближенными числами. Например, результат измерения линии записан с округлением
до двух десятичных знаков или до сотых долей метра – 128,23м. это число неточное, за последней цифрой следует бесконечно большое число цифр, которые отброшены при их
округлении, потому что они не соответствуют точности измерения.
Для правильного действия с приближенными числами в них различают: десятичные знаки, значащие и верные цифры. Десятичными знаками называют все цифры после запятой,
значащими – все цифры числа, кроме нулей справа и слева, если последние при округлении поставлены вместо других цифр. Например, число 4108,207 имеет 3десятичных знака и
7 значащих цифр. Число 0,0035 имеет 4 десятичных знака и 2 значащие цифры. Если говорят, что в населенном пункте 1500 жителей, то в этом числе 2 значащие цифры, т.к. нули
поставлены вместо других цифр.
Верными называют цифры числа, заслуживающие доверия. Например, если результат измерения записан так: 128,23м, а измерение проводили с точностью до 1м, то в этом числе
будут лишь 3 верные цифры, а последние не заслуживают доверия.В таком числе, как 180, выражающем сумму углов плоского треугольника, число верных значащих цифр
бесконечно большое.
При вычислениях выдерживают такое число значащих цифр, десятичных знаков, которое обеспечивает нужную точность результатов и не загружает вычисления неверными или
ненужными цифрами.
Сложение и вычитание приближенных чисел. Если числа содержат неодинаковое число десятичных знаков, то при их сложении
и вычитании оставляют столько десятичных знаков, сколько их имеет приближенное число с наименьшим числом десятичных
знаков плюс одна запасная цифра.
Например, при сложении чисел, имеющих верные значащие цифры: 12,13754+0,27+287,6+1253,852 число 287,6 имеет
наименьшее число десятичных знаков, остальные число надо округлить: 12,14+0,27+287,6+1253,85=1553,9. Полученный результат
содержит все верные значащие цифры.
Сумма или разность приближенных чисел имеет столько верных десятичных знаков, сколько их имеет число с наименьшим
количеством десятичных знаков. Поэтому в слагаемых в сумме должно быть одинаковое число десятичных знаков.
Умножение и деление приближенных чисел. Если числа содержат неодинаковое число значащих цифр, то при
умножении и делении их оставляют столько значащих цифр, сколько их содержит приближенное число с наименьшим
количеством значащих цифр, плюс одна запасная значащая цифра. Например при умножении и делении чисел
12827,53 2,13, у которых все значащие цифры верные, число с наименьшим количеством значащих цифр будет 2,13.
Поэтому перед умножением или делением другое число надо округлить до 12830. если этого не сделать, то число
будет иметь большое количество неверных цифр. 12830*2,13=27300=2,73*10
4
, т.е. в полученном числе 3 верные
значащие цифры.
Произведение и частное имеют столько верных значащих цифр, сколько их в числе с наименьшим количеством
значащих цифр. В связи с этим в сомножителях и произведении должно быть одинаковое число значащих цифр.
Возведение в степень и извлечение корня. По аналогии с произведением при возведении числа в степень в полученном числе надо оставить столько значащих цифр, сколько их
было в числе, возводимом в степень, т.е. 42,27
2
=1787. Если в результате извлечения корня требуется получить 4значащие цифры, то в подкоренном числе надо оставить такое же
число значащих цифр, т.е. брать не
√
48533 , 87
=220,3, а
√
48530
=220,3.
1 2, 1 3 7 5 4
0, 2 7 ? ? ?
2 8 7, 6 ? ? ? ?
1 2 5 3, 8 5 2 ? ?
1 5 5 3, 9 ? ? ? ?
1 2 8 2
7,
5 3
2,
1 3 ?
? ? ? ? ? ? ?
3 8 4 8 2 5 9
1 2 8 2 7 5 3
2 5 6 5 5 0 6
2 7 3 ? ? ? ? ? ? ? ?