Геодезия. Геодезия: учебное пособие для техникумов Методическое пособие по 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.

1) Антонович К.М. – Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Том 1, 2

Двухтомная монография «Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии» посвящена проблемам и практическим аспектам применения спутниковых систем в геодезии и топографии. Автор исследования – профессор кафедры астрономии и гравиметрии Сибирской государственной геодезической Академии К. М. Антонович.
В первом томе дано описание российской и американской спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и NAVSTAR, аппаратуры пользователей, применяемых систем координат и высот, шкал времени, основ теории движения и эфемеридного обеспечения космических аппаратов, влияния среды распространения на спутниковые сигналы и многое другое.
Во втором томе автор делает упор на практические аспекты работы с ГНСС: даёт обоснование спутниковых методов в геодезии, их преимуществ и недостатков, проводит анализ погрешностей, возникающих во время наблюдений, описывает технологию полевых и вычислительных работ с использованием спутниковых адионавигационных
систем.
Источниками монографии послужили зарубежные и российские публикации, а также результаты многолетнего опыта автора в качестве исследователя в области космической геодезии, небесной механики и геодезической астрономии. Издание предназначено специалистам, а также студентам, аспирантам и преподавателям, занимающимся изучением и практикой в области спутниковых геодезических технологий.

2) Арнольд К. – Методы спутниковой геодезии

Описывается методика астрономо-геодезических работ и методов спутниковой геодезии в целом. Проанализированы возмущения орбит от гравитационного поля. Дано решение базовых уравнений орбит по методу Лагранжа.
Описаны методы наблюдений спутников Земли, применяемые в геодезии (в 70-х годах) – допплеровские, лазарные, спутниковые, астрономические и др.

3) Багратуни Г.В. и др. – Инженерная геодезия

В книге освещены задачи геодезии как одной из наук о Земле, указано ее прикладное значение; даны основные понятия геодезии. Изложены основные сведения о содержании и использовании топографических карт; приведены элементы теории ошибок и ее использование для оценки точности геодезических измерений.
В общем виде описаны с указанием назначения некоторые специальные приборы, употребляемые в отдельных случаях строительства и монтажа оборудования.
Изложены состав и методы инженерно-геодезических работ, производимых на разных стадиях гидротехнического строительства.

4) Богомолова Е.С., Брынь М.Я., Грузинов В.В., Коугия В.А., Полетаев В.И. – Инженерная геодезия. Учебное пособие. В 2-х частях. Часть I

Изложены предмет и задачи инженерной геодезии, сведения о системах координат и высот, методах построения плановых и высотных геодезических сетей, элементы теории погрешностей измерений, приборы и методы, применяемые для измерения углов и расстояний, приборы и методы нивелирования.

5) Богомолова Е.С., Брынь М.Я., Грузинов В.В., Коугия В.А., Полетаев В.И. – Инженерная геодезия. Учебное пособие. В 2-х частях. Часть II

Приведены сведения о спутниковых навигационных системах и их использовании в геодезии. Изложена технология теодолитной, тахеометрической и мензульной съемок местности, описаны фототеодолитная и сканерная съемки. Изложены методы расчетов и измерений при вынесении проектов на местность. Рассмотрены геодезические работы при изысканиях и строительстве железных дорог, при текущем содержании пути, основные методы геодезических работ при строительстве мостов, зданий, при строительстве и съемке подземных коммуникаций.
Предназначено для студентов, обучающихся по железнодорожным и строительным специальностям.

6) Вервейко А.П. – Землеустройство с основами геодезии. Учебник для ВУЗов

Изложены основы теории и практики использования материалов землеустройства агрономами, почвоведами-агрохимиками при организации труда, технологии производства сельскохозяйственной продукции и охраны земель от эрозии. Описаны простейшие геодезические приборы, с помощью которых агроном может составить планово-картографический документ или внести изменения в него. Особое внимание уделено методике составления сельскохозяйственных карт и атласов, а также способам их обновления.

7) Визгин А.А., Ганьшин В.Н. и др. Инженерная геодезия

В книге рассмотрены работы с топографическими планами и картами, обработка геодезических измерений и оценка точности результатов; описаны измерения углов и расстояний, основные виды съемок; освещены вопросы организации геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений на железнодорожном транспорте.
2-е издание (1-е – 1967 г.) дополнено новым материалом о геодезических разбивочных работах при строительстве железных дорог.

8. Войтенко С.П. – Геодинамика. Основы кинематической геодезии

Работа затрагивает фундаментальные вопросы геодинамики Земли как планеты.

Монография «Геодинамика. Основы кинематической геодезии» является результатом многолетних научных исследований и поисков авторов в области исследования современных геодинамических движений. Работа затрагивает фундаментальные вопросы геодинамики Земли как планеты. Книга состоит из двух частей, первая из которых по сути является учебным пособием, а вторая - результат научного обобщения исследований, полученных авторским коллективом более чем за десятилетний период.

Вопросы, представленные в работе, включены в учебные процессы КНУСА, ОГАСА, ОГЭКУ в соответствии с учебными программами подготовки специалистов в области геодезии, земельного кадастра, гидрографии, проектирования и эксплуатации строительных объектов, в том числе трубопроводов различного назначения.

9) Генике А.А., Побединский Г.Г. – Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии

Рассмотрены основные принципы работы спутниковых систем координатных определений GPS и ГЛОНАСС. Описан комплекс вопросов, связанных с методами измерений и вычислений, характерных для геодезии высокоточных значений координат, а также используемых в спутниковых технологиях систем координат и времени, их преобразование. Проанализированы основные источники ошибок и методы ослабления их влияния. Изложены особенности проектирования геодезических сетей, создаваемых спутниковыми методами, включая редуцирование и уравнивание таких сетей. Повышенное внимание уделено вопросам применения рассматриваемых спутниковых систем при решении широкого круга геодезических задач. Отмечены перспективы дальнейшего развития спутниковых методов.
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся вопросами использования спутниковых систем в геодезии, геодинамике и землеустройстве. Она представляет интерес для преподавателей, студентов и аспирантов учебных заведений геодезических и землеустроительных специальностей.

10) Глинский С.П. и др. – Геодезия. Уч. пос. для техникумов

11) Голубева З.С. и др. – Практикум по геодезии. Учеб.пособие для вузов.

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.

12) Девис P.Е. и др. – Геодезия. Теория и практика

Книга представляет собою учебное пособие для вузов и втузов. В ней описаны методы съемок, полевых и камеральных вычислений, графических построений, геодезических проектировок и расчетов, применяемых при изысканиях, при постройке инженерно-технических сооружений, а также съемок для иных случаев геодезической практики в стране, занимающей крупную территорию, мало освоенную в картографо-геодезическом отношении.
Другой важной особенностью книги является обилие подробных указаний, касающихся обращения с инструментами, производства полевых работ, вычислений и оформления работ; в этих указаниях предусмотрены те мелочи, которые в обыкновенных курсах геодезии отсутствуют и сообщаются студентами устно руководителями практики. Наличие таких указаний делает книгу весьма полезной для молодых инженеров, а также для самообразования.
Вторая часть содержит в себе отделы применения геодезии к инженерному делу (в дорожном и горном деле, при городских съемках, при мелиорации, при землеустройстве), мензульную съемку и аэрофотосъемку.
Книга рассчитана на студентов младших курсов втузов, а также на техников и молодых инженеров, производящих изыскательные и строительные работы.

13) Дьяков Б.Н. – Геодезия. Общий курс

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.

14) Ермаков В.С. и др. – Инженерная геодезия. Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации морских и воднотранспортных сооружений

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Инженерная геодезия» направления 653500 «Строительство» подготовки бакалавров.
Изложены основные сведения по содержанию, методике и технике геодезических работ, выполняемых при строительстве и эксплуатации морских и воднотранспортных сооружений. Главное внимание уделено методам разбивочных работ, применяемых при строительстве, и методам наблюдений за деформациями сооружений, возникающих в процессе эксплуатации.
Предназначено для студентов инженерно-строительного факультета специальностей «Гидротехническое строительство», «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство» в пределах программы бакалавриата.

15) Ермаков В.С., Загрядская Н.Н. и др. – Инженерная геодезия. Землеустройство. Учебное пособие

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Инженерная геодезия» направления бакалаврской подготовки 653500 «Строительство».
Изложены основные сведения по содержанию, методике и технике геодезических работ, выполняемых при землеустройстве и организации съемок в целях создания городского кадастра и инвентаризации земель.
Предназначено для студентов старших курсов инженерно-строительного факультета специальности 320500 «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», изучающих дисциплины специалистов-землеустроителей в рамках бакалаврской программы.

16) Закатов П.С. – Курс высшей геодезии

Книга содержит 4 раздела: сфероидическая геодезия, физическая геодезия, астрономические методы определения координат на земной поверхности, основы космической геодезии.
В разделе «Сфероидическая геодезия» изложены основные вопросы геометрии земного эллипсоида и методы решения геодезических задач на его поверхности; освещены теория и практика применения координат Гаусса-Крюгера.
В разделе «Физическая геодезия» приведены сведения о методах определения внешнего потенциала силы тяжести Земли, даны выводы уклонения отвесных линий и вычисления высот точек поверхности Земли в различных системах; даны основные понятие о способах изучения фигуры Земли и уравнения астрономо-геодезической сети.
В разделе «Астрономические методы определения географических координат на земной поверхности» изложены основы сферической и практической астрономии без приведения подробностей и деталей порядка и исполнения полевых измерений и вычислений.
В разделе «Основы космической геодезии» дается описание элементов теории движения ИСЗ и возмущений этого движения; описаны синхронный и орбитальный методы решения геодезических задач, приведены формулы определения параметров гравитационного поля и фигуры Земли и способы связи различных геодезических систем.
Книга предназначена для студентов геодезических специальностей геодезических вузов, а также для географических специальностей государственных университетов, геодезических специальностей политехнических, землеустроительных и сельскохозяйственных институтов.

17) Интулов И.П. – Инженерная геодезия в строительном производстве. Учебное пособие

Рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительного производства на всех этапах: инженерных изысканий, строительного проектирования, строительно-монтажных работ, эксплуатации инженерных сооружений. Даны нормативные требования к точности геодезических работ по всем технологическим процессам строительства сооружения.
Освещены методы создания специальных геодезических сетей в промышленно-гражданском строительстве, рассмотрены геодезические работы при проектировании линейных сооружений, вертикальной планировке, подготовке проекта к выносу; изложены сущность, последовательность, точность и способы разбивочных работ. Описаны наблюдения за перемещениями (деформациями) сооружений в процессе их строительства и эксплуатации.
Особое внимание уделено исполнительным съемкам как заключительной и обязательной части каждого технологического процесса монтажных и строительных работ.
Приведены основные сведения о земельном кадастре, способах и точности определения площадей и положения на местности земельных участков.
Предназначено для студентов и аспирантов строительных специальностей, а также для инженерно-технических работников строительного производства.

18) Карабцова З.М. – Геодезия

Учебник составлен на основе курса лекций, читаемых для студентов специальностей прикладная геодезия, география, метеорология, гидрология, океанология.
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.

19) Каула У. – Спутниковая геодезия. Теоретические основы

В небольшой монографии видного американского специалиста изложены теоретические основы использования искусственных спутников для изучения фигуры и гравитационного поля Земли и других планет и спутников солнечной системы.
Автор знакомит читателя с гравитационным полем Земли, с геометрией орбит спутников и динамикой их движения, с методами наблюдения спутников и обработкой результатов наблюдений, а также со способами вывода искомых параметров, определяющих форму и размеры планеты. Написана книга просто и ясно, содержит лишь самый необходимый математический аппарат.
Книга представит большой интерес для геодезистов, гравиметристов, астрономов, инженерно-технических работников; она может служить также хорошим учебным пособием для студентов соответствующих специальностей.

20) Клюшин Е. Б., Кисельов М. И., Міхелєв Д. Ш., Фельдман В. Д. – Інженерна геодезія. Підр. для вузів

Базовий підручник по однойменній дисципліні навчального плану. Написаний відповідно до вимог освітнього стандарту.
Дано загальні відомості з геодезії, картографії й топографії; геодезичних приладів, методів геодезичних вимірів, обчислень й позначки точності їхніх результатів; інженерно-геодезичних робіт, виконуваних при дослідженні, проектуванні й будівництві інженерних споруд. Викладаються методи досліджень, виробництва розбивочних робіт, виконавчих зйомок. Дано розділи з геодезичного забезпечення кадастру, спостереження за деформаціями споруд, сертифікації, ліцензування, організації геодезичних робіт та техніки безпеки при їх проведенні.

21) Красовский Ф.Н. – Избранные сочинения. В 4-х томах

Феодосий Николаевич Красовский (14(26) сентября 1878 г., Галич, ныне Костромской области – 1 октября 1948 г, Москва) – российский астроном-геодезист, член-корреспондент Академии наук по Отделению математических и естественных наук (геодезия) с 29 января 1939.

Под его руководством в 1940 г. были определены размеры земного эллипсоида (эллипсоид Красовского). Красовским опубликовано более 120 научных работ, которые охватывают период с 1901 г. по 1947 г. Следует особо отметить, что из них 100 работ, притом наиболее важных, опубликованы в годы Советской власти, вызвавшей широкое развитие геодезических работ в нашей стране и создавшей благоприятные условия для творческой работы во всех областях науки и практики. Среди научных трудов Ф.Н.Красовского имеются как капитальные многотомные руководства по высшей геодезии и учебные пособия, ставшие настольными книгами советских геодезистов, так и брошюры и журнальные статьи, представляющие замечательные исследования по основным вопросам геодезии.

22) Красовский Ф.Н. – Руководство по высшей геодезии. Курс Геодезического факультета Московского Межевого Института

«Руководство по высшей геодезии», будучи выдающимся произведением в области высшей геодезии, создавалось Ф. Н. Красовским в течение более 20 лет. Впервые самостоятельный курс высшей геодезии в Межевом институте Ф. Н. Красовский начал читать в 1907 г. В 1912 г. он уже заведовал кафедрой высшей геодезии. В период 1917 – 1923 гг. Ф. Н. Красовский издает ряд статей и литографированных пособий по отдельным разделам курса высшей геодезии. В 1923 – 1924 гг., когда началось развертывание основных геодезических работ в СССР, Ф. Н. Красовский составляет «Руководство по высшей геодезии», часть I, изданное в 1926 г. Оно становится не только учебником для студентов, но и настольным руководством для инженеров-геодезистов, выполняющих основные геодезические работы.

23) Куштин И.Ф. – Инженерная геодезия

Изложены общие сведения но геодезии, топографии, теории ошибок измерений, вопросы использования инженерно-геодезических работ в строительстве. Описаны методы разбивочных работ, геодезического обеспечения строительства гражданских и промышленных зданий, линейных сооружений, вопросы наблюдения за деформациями сооружений, геодезического обеспечения кадастра. Дан раздел геодезического использования спутниковых технологий.

Для студентов строительных специальностей вузов. Может быть использован студентами геодезических специальностей вузов, студентами техникумов, колледжей и работниками геодезического производства.

24) Куштин И.Ф. – Геодезия. Обработка результатов измерений (Учебный курс)

В пособии изложены основные вопросы геодезии и теории математической обработки результатов геодезических измерений. Простота, компактность и строгость изложения позволяют использовать его студентам вузов, колледжей, техникумов и широкому кругу специалистов геодезического производства.

25) Куштин И.Ф. – Геодезия. Учебно-практическое пособие

В учебно-практическом пособии даны основные вопросы дисциплины геодезического цикла. Простота, компактность и строгость изложения позволяют использовать его широкому кругу специалистов геодезического производства, а также студентам вузов и техникумов при изучении геодезических дисциплин, особенно при подготовке к государственным экзаменам.

26) Левицкий И.Ю., Крохмаль Е.М., Реминский А.А. – Геодезия с основами землеустройства

Учебное пособие состоит из двух частей. В первой части излагаются предмет и методы геодезии, приводятся общие сведения о форме и размерах Земли. Подробно рассматриваются вопросы ориентирования линий, составления и оформления планов, а также особенности съемок, проводимых для сельскохозяйственных целей.
Описываются основные формы рельефа и способы их изображения, показывается значение рельефа для сельского хозяйства и приводится решение задач по плану с горизонталями.
Освещена сущность глазомерной съемки, рассмотрены основные приемы и техника проведения съемок больших, площадей, маршрутные и площадные аэрофотосъемки, используемые при землеустройстве. Описывается сущность составления крупномасштабных сельскохозяйственных сборных планов, карт и атласов.
Во второй части рассматриваются вопросы межхозяйственного и внутрихозяйственного землеустройства, и общая методика его проведения.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей «Агрохимия и почвоведение», «Агрономия», «Плодоовощеводство и виноградарство».

27) Левчук Г.П. и др. – Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ

Излагаются общие принципы прикладной геодезии и методы инженерно-геодезических работ: построение инженерно-геодезических опорных сетей, топографо-геодезические изыскания, разбивочные работы, наблюдения за деформациями сооружений. Дается обоснование расчетов точности выполнения геодезических работ. Приводится описание специальных приборов. Особое внимание обращено на современные методы производства крупномасштабных съемок, трассирования линейных сооружений, перенесения элементов проекта в натуру, выверки конструкций, исполнительных съемок.
Предназначен для студентов геодезических вузов. Может служить руководством для производственников, выполняющих инженерно-геодезические работы.

28) Лукьянов В.Ф. и др. – Лабораторный практикум по инженерной геодезии. Учеб.пособие для ВУЗов

Приведены общие сведения о лабораторных и расчетно-графических работах, дано описание микрокалькуляторов и работы с ними. Изложены материалы по изучению топографических карт, измерению расстояний, углов, превышений и указания по работе с геодезическими приборами. Даны примеры составления профилей линейных сооружений и геодезических расчетов при проектировании планировки и застройки, обработки результатов измерений при создании обоснования, съемке и составлении плана строительного участка, а также редуцирования осей при реконструкции зданий. В конце каждой главы помещены вопросы для самоконтроля и задания для самостоятельной работы.

Для студентов строительных специальностей вузов.

29) Манухов В. Ф., Тюряхин. А. С.- Инженерная геодезия. Основы геодезических измерений с элементами метрологического обеспечения учеб. пособие

В учебном пособии представлены основы линейных и угловых измерении на местности; локальные поверочные схемы для средств измерений длины, теодолитов и нивелиров; методические указания д л я проведения технологической поверки теодолитов, нивелиров и нивелирных реек; словарь терминов инженерной геодезии. Читатель получит представление о простейших инструментах и познакомится со сложными приборами и системами для геодезических измерений.
Предназначено для студентов I- III курсов строительного и географического факультетов, изучающих инженерную геодезию, топографию, геодезическое инструментоведение.

30) Меллер И. – Введение в спутниковую геодезию

В настоящее время искусственные спутники Земли все шире применяются для решения древнейшей задачи геодезии - определения формы и размеров Земли. Книга И. Меллера посвящена новым геодезическим методам и приборам, применение которых стало возможным в результате запусков искусственных спутников.
Первая часть монографии знакомит с классическими методами геодезии, при которых используются наблюдения затмений Солнца и покрытий звезд, что дает читателю необходимый теоретический фундамент. Вторая часть отведена собственно спутниковой геодезии: в ней рассматриваются теория движения близких спутников, различные возмущения, методика и аппаратура для наблюдения спутников, а также обработка результатов наблюдений. Заключительная часть книги посвящена специальным геодезическим спутникам.
Книга предназначена для геодезистов, гравиметристов, картографов - как специалистов, так и студентов - и представляет большой интерес для военных специалистов.

31) Михаленко Е.Б. и др. – Инженерная геодезия. Геодезические разбивочные работы, исполнительные съемки и наблюдения за деформациями сооружений

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту направления 270100 «Строительство».
Изложены основные сведения о содержании, методике и технике геодезических работ, выполняемых при строительстве сооружений. Большое внимание уделено организации разбивочных работ. Рассмотрены основные методы разбивочных работ, применяемые при строительстве, в частности определение на местности положения основных осей и границ сооружений, а также характерных точек в соответствии с проектом при подготовительных работах и в процессе строительства. Приведены примеры подготовки исходных данных для выноса на местность различных объектов. Рассмотрены вопросы организации исполнительных съемок и наблюдений за деформациями сооружений.

32) Михаленко Е.Б., Беляев Н.Д. и др. – Инженерная геодезия. Геодезические разбивочные работы

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту направления подготовки дипломированных специалистов 653500 «Строительство».
Изложены основные сведения о содержании, методике и технике геодезических работ, выполняемых при строительстве сооружений. Главное внимание уделено организации разбивочных работ.
Рассмотрены основные методы разбивочных работ, применяемые при строительстве, в частности определение на местности положения основных осей и границ сооружений и других характерных точек в соответствии с проектом при подготовительных работах и в процессе строительства.
Приведены примеры подготовки исходных данных для выноса на местность участка канала и вертикальной планировки для проектирования горизонтальной строительной площадки.
Предназначено для студентов инженерно-строительного факультета всех специальностей в рамках программы бакалавриата.

33) Михаленко Е.Б., Загрядская Н.Н. и др. – Инженерная геодезия. Решение основных инженерных задач на планах и картах

Пособие соответствует государственному стандарту по направлению 653500 «Строительство».
Приведены основные сведения о современных топографических картах. Даны характеристики карт и планов, рассмотрены способы изображения рельефа, контуров и объектов местности, различные системы координат и системы ориентирования, применяемые в геодезии, номенклатура топографических карт и планов.
Подробно изложена методика измерений по картам. Рассматриваются определение отметок и координат точек, построение профилей, измерение площадей. Приводятся сведения, необходимые для построения плана по материалам теодолитной съемки, составления проекта вертикальной планировки и разбивочных чертежей. Даются способы математической обработки результатов геодезических измерений и оценки их точности.
Предназначено для студентов инженерно-строительного факультета в пределах программы бакалавриата.

34) Михелев Д.Ш. – Инженерная геодезия

Общие сведения о геодезии и геодезических измерениях. Геодезические работы в строительстве.

35) Молоденский М. С. – Основные вопросы геодезической гравиметрии

Термин «геодезическая гравиметрия» впервые появился в тех же «Трудах ЦНИИГАиК», где публикуется и настоящая работа. Это наименование достаточно точно характеризует основное содержание старейшего раздела науки о гравитационном поле Земли, получившего свое развитие в классических исследованиях Клеро, Стокса, Брукса, Пуанкаре, Гельмерта, Пицетти, Венинг Мейнеса, Прея, де Грааф Хентера и др. выдающихся математиков и геодезистов. В работах названных ученых развита стройная теория „физической геодезии», устанавливающая связь между объектами геодезического и физического исследова-ния – фигурой геоида и силой тяжести.
Наиболее благоприятную почву для развития и претворения в практику эта теория нашла на нашей родине. Этому способствовало:
1) плановое проведение общей гравиметрической съемки Союза, начатое в 1932 г. но постановлению Совета Труда и Обороны;
2) большая протяженность нашей страны, которая приводит к невозможности ее геодезического изучения трафаретными, старыми способами;
3) неотложные задачи быстрейшего картографирования тех районов, которые до последнего времени являлись малообжитыми и начали бурно развиваться за последние годы.

36) Морозов В.П. – Курс сфероидической геодезии

В книге изложены следующие основные вопросы: земной эллипсоид как координатная поверхность, свойства геодезической линии и нормального сечения, решение малых геодезических треугольников, способы решения главных геодезических задач и различных засечек с помощью геодезической линии, нормального и центрального сечений, способы решения геодезических задач между точками в пространстве, дифференциальные формулы для различных систем геодезических координат, теория и практика применения плоских конформных координат в проекциях Гаусса - Крюгера, стереографической и конической.
Решения всех задач иллюстрируются примерами. Для решения основных геодезических задач приведены алгоритмы для вычислений на счетных машинах.
Одна из фундаментальных монографий, до сих пор рекомендуемая для студентов и аспирантов

37) Неумывакин Ю.К., Смирнов А.С. – Практикум по геодезии

Излагаются научно-методические основы современной технологии топографических съемок для землеустройства, работы с топографическими планами и картами по определению положения точек местности и площадей земельных угодий, а также сведения о геодезических приборах, методах измерений и математической обработке их результатов с применением современных вычислительных средств.
Для студентов сельскохозяйственных высших учебных заведений.

38) Новак В.Е. и др. – Курс инженерной геодезии. Учебник для ВУЗов

Изложены общие сведения по геодезии, даны основные понятия о производстве топографических съемок, картах, об измерениях на местности углов, расстояний и превышений. Наибольшее внимание уделено инженерно-геодезическим работам в строительстве. Подробно рассмотрены основы выполнения геодезических работ при изысканиях, проектировании и перенесении на местность проектов планировки и застройки. Детально изложено геодезическое обеспечение строительства подземных и наземных частей зданий, геодезические работы при монтаже конструкций и оборудования, при наблюдениях за осадками и смещениями сооружений. Описаны технологии геодезических работ в различных видах строительства.
Для студентов вузов строительных специальностей.

39) Новиков В.И., Рассада А.Б. – Основы геодезии и картографии

Учебное пособие для студентов строит. спец-тей по дисциплине «Инженерная геодезия»,1-2 курсы.
В пособии даны основные понятия о дисциплине и её содержании; рассмотрены задачи, решаемые геодезией, даны понятия о форме и размерах земли, а также о системах координат, в которых производятся геодезические работы, рассмотрен принцип перехода от сфероида к плоскости и образование координатных зон и др.

40) Огородова Л.В. – Высшая геодезия. Учебник

Рассмотрены принципы определения поверхности и гравитационного поля Земли при совместном использовании астрономо-геодезических, гравиметрических и спутниковых наблюдений. Дана краткая характеристика поверхности Земли и поля силы тяжести. Значительное место уделено определению нормального потенциала и фундаментальным геодезическим постоянным. Приведены сведения о современных моделях нормального поля и общеземных системах координат. Освещены вопросы редуцирования результатов геодезических измерений к эллипсоиду. Впервые в учебной литературе затрагивается методика определения нормальной высоты с использованием спутниковых измерений и вытекающие из нее понятия аномалии высоты, начала счета высот и геоида. Описана методика вычисления гравиметрических уклонений отвеса и аномалии высоты, упомянута возможность их определения по дискретным измерениям. Изложены этапы построения государственной геодезической сети России, приведены сведения о системе координат СК-95, а также о создании высотной основы. Даны принципы водного и океанографического нивелирования. Уделено внимание влиянию неоднородности поля силы тяжести на инженерно-геодезические измерения.
Для студентов геодезических вузов и факультетов.

41) Пеллинен Л.П. – Высшая геодезия

Книга посвящена вопросам определения фигуры и гравитационного поля Земли и использования полученных данных при обработке астрономо-геодезических сетей и состоит из двух частей. В первой части «Астрономо-геодезический метод изучения фигуры Земли» рассмотрены основные понятия астрономо-геодезического метода определения фигуры Земли, редукционная задача геодезии, теория высот, определение уклонений отвеса и высот квазигеоида, вопросы оценки точности и уравнивания обширных астрономо-геодезических сетей.
Во второй части «Общие исследования фигуры и внешнего гравитационного поля Земли» рассмотрены понятия Нормальной Земли, фундаментальных геодезических постоянных и связанных с ними систем геодезических координат, изложены методы и результаты определения фундаментальных геодезических постоянных, в том числе метод градусных измерений, современные результаты определения планетарного геоида, проблемы геодинамических исследований.
Книга предназначена для студентов астрономо-геодезической специальности, а также для специалистов, занимающихся вопросами, связанными с использованием данных о фигуре и гравитационном поле Земли и их изменений во времени.

42) Поклад Г.Г., Гриднев С.П. – Геодезия. Учебное пособие для ВУЗов

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 измерений, вопросы создания съёмочного обоснования и производства топографических съёмок 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.

43) Селиханович В.Г. и др. – Практикум по геодезии. Учебное пособие

Практикум рассчитан на студентов геодезических специальностей геодезических и негеодезических высших учебных заведений.

Учебное пособие «Практикум по геодезии» составлено в соответствии с утвержденной программой по геодезии для второго курса. Книга будет полезным пособием для студентов институтов, в которых изучается геодезия, а также для студентов топографических техникумов.

В книге изложены методы производства работ теми приборами, которые изучаются в курсе геодезии, приведены примеры вычислительной обработки результатов геодезических измерений. Решение всех типовых примеров и задач сопровождается пояснениями. Опыт преподавания геодезии показал, что подобные пояснения являются достаточными для самостоятельного выполнения заданий как по производству работ, так и по обработке результатов измерений.

44) Сироткин М.П. – Справочник по геодезии для строителей

Дано описание съемочных нивелирных и трассировочных работ, выполняемых для строительства. Рассмотрены работы с топографическими картами при использовании их для строительного проектирования. Приведены сведения о разбивочных работах и о наблюдениях за смещением сооружений.
В четвертом издании (3-е изд. - 1975 г.) учтены изменения, принятые в нормативных материалах за прошедшее время.
Для инженерно-технических работников и мастеров по специальностям промышленного, городского и гидротехнического строительства, водоснабжения и канализации, тепло- и газоснабжения, сельского строительства.

45) Смолич С.В., Верхотуров А.Г. – Инженерная геодезия. Учебное пособие

В основу учебного пособия положена программа курса «Инженерная геодезия» для студентов строительных, землеустроительных и экологических специальностей ВУЗов. В работе рассматриваются общие понятия дисциплины, методы геодезических исследований, используемые приборы и оборудование, порядок их поверки и юстировки, а также приведены специальные виды геодезических работ.
Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения, аспирантов и инженерных работников, выполняющих исследования и принимающих решения, связанные с необходимостью геодезических измерений.

46) Тахеометр SOKKIA. Руководство по эксплуатации.

Руководство по эксплуатации на русском языке

47) Урмаев М.С. – Орбитальные методы космической геодезии

В монографии изложены вопросы применения орбитальных методов при определении координат пунктов наблюдения ИСЗ, а также для координатно-временной привязки результатов космических съёмок поверхности Земли.
Приводятся используемые в космической геодезии системы отсчета, необходимые сведения из теории движения ИСЗ, методы вычисления матрицы изохронных производных, вопросы численного интегрирования дифференциальных уравнений движения ИСЗ.
Книга предназначена для научных сотрудников и инженеров в области геодезии, геофизики, практической астрономии, геологии, которым в своей деятельности приходится использовать орбитальные измерения для определения орбит и координат пунктов. Она написана с расчетом на использование в качестве учебного пособия для студентов старших курсов геодезических вузов и университетов, изучающих космическую геодезию.

48) Федотов Г.А. – Инженерная геодезия

Изложены основы инженерной геодезии, показано значение ее в народном хозяйстве. В отличие от ранее изданных учебников в настоящем издании кроме традиционных сведений по инженерной геодезии впервые дается информация по их электронным аналогам – электронным картам, используемым в географических информационных системах ГИС, а также цифровым и математическим моделям местности, являющимся основой современного системного автоматизированного проектирования инженерных сооружений САПР.
В учебнике обобщен опыт работ при изысканиях и строительстве автомобильных дорог и сооружений на них таких ведущих проектно-изыскательских организаций России, как Союздорпроект, ГипродорНИИ, Гипротрансмост и др.
Для студентов автомобильно-дорожных и строительных специальностей вузов. Может быть использован студентами соответствующих специальностей техникумов, колледжей и специалистами.

49) Хейфец Б.С., Данилевич Б.Б. – Практикум по инженерной геодезии

Общие сведения (топографические карты и планы, измерение площадей по картам и планам, элементы теории погрешности), геодезические измерения (угловые измерения, линейные измерения, нивелирование), геодезические сети (госуд. геодезич. сети сгущения), топографические съемки, инженерно-геодезические работы. Указанные разделы в данной книге рассмотрены на примерах.

50) Чернявский С.М. – Учебно-полевая практика по инженерной геодезии

Изложена методика выполнения основных видов топосъёмок, приведены примеры геодезических разбивочных работ, примеры работы с геодезическими инструментами при измерениях, порядок выполнения основных поверок нивелиров и теодолитов. Даны основные определения, сведения о методах решения и формулы для вычисления, практические указания по производству геодезических работ. Приведены примеры оформления документов для отчета. Основное назначение пособия – облегчить самостоятельную работу студента при прохождении учебно-полевой практики. Предлагаемое пособие, позволит студенту осмыслить и закрепить теоретический
материал, излагаемый в учебниках, и принесёт пользу в практическом применении геодезических инструментов.

51) Яковлев Н.В. – Высшая геодезия

Учебник для студентов ВУЗов, обучающихся на геодезических специальностях. Рассмотрены основные задачи и сферы практического применения высшей геодезии. Содержатся подробные сведения о гравитационном поле и фигуре Земли. Проведены параллели между высшей геодезией и другими науками и дисциплинами: взаимосвязь, роль, значение. Изложена в доступной форме теория создания опорных геодезических сетей, а также методы и способы закрепления их на местности. Приведенные описания высокоточных геодезических приборов несколько устарели, но весьма ценным является анализ источников измерительных ошибок. Геометрическое и тригонометрическое нивелирования поданы большим отдельным разделом. Большая часть книги посвящена теории математической обработки данных, полученных в результате измерений. В частности, методам уравнивания и оценке точности уравненных элементов геодезических сетей на плоскости.

52) Яковлев Н.В. – Практикум по высшей геодезии. Вычислительные работы

Практическое пособие для студентов ВУЗов, учебным планом которых предусмотрены задания на вычисления в высшей геодезии. Основное внимание уделено построению, точностной оценке и уравниванию триангуляционных, трилатерационных и линейно-угловых геодезических сетей. Проекция Гаусса-Крюгера. Приводятся методы и многочисленные примеры решения задач в теоретической и сфероидической геодезии.

53) Heiskanen W., Moritz H. – Physical.geodesy

Institute of Physical Geodesy
Technical University Graz, Austria 1993
Fundamentals of Potential Theory
The Gravity Field of the Earth
Gravimetric Methods
Heights Above Sea Level
Astrogeodetic Methods
Gravity Field Outside the Earth
Statistical Methods in Pgysical Geodesy
Modern Methods for Determining the Figure of the Earth
Celestial Methods

54) Seeber G. – Satellite Geodesy

A very interesting book that show development and trends of satelitte geodesy, revised text covers the entire field of satellite geodesy. Basic chapters on reference systems, time, signal propogation and satellite orbits are updated. This book is basic for everyone that want to undestand foundations of Global Positioning System (GPS).

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Ижевский монтажный техникум»

ГЕОДЕЗИЯ

Курс лекций по геодезии часть 1

для студентов строительных специальностей

Краткий курс лекций составлен в соответствии

с рабочей программой по дисциплине «Геодезия»

для специальности 270103 «Строительство и

эксплуатация зданий и сооружений»

Г.Н. Хохрякова, 20.09.09

Составитель: Г.Н.Хохрякова, преподаватель

Ижевского монтажного техникума

Рецензент: А.А. Невзорова, доцент

Ижевского государственного технического университета

Ижевск, 2009 год

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курс лекций по теме «Топографические карты и планы» разработан в соответствии с рабочей программой курса «Основы геодезии» для специальности 2902 «Строительство зданий и сооружений».

В первой части изложен материал по темам: Общие сведения о геодезии; топографические карты и планы; масштабы; системы координат; ориентирование; рельеф.

Темы разбиты на лекции после, которых идут разобранные задачи и вопросы для самопроверки.

Лекция 1. Введение в предмет. Масштабы топографических карт и планов

геодезия координата топографический рельеф

1. Предмет и задачи геодезии.
2. Понятия о форме и размерах земли
3. Понятие карты, плана, профиля
4. Масштабы

1 Предмет и задачи геодезии

Геодезия - это наука об измерениях на поверхности земли и математической обработке этих измерений.

Геодезия решает научные и практические задачи. К числу научных задач геодезии относятся:

Определение разности уровня морей;

Определение формы и размеров всей земли;

определение внешнего гравитационного поля земли;

Наблюдение за деформациями земной коры. К числу практических задач геодезии относятся:

Определение координат и отметок точек земной поверхности в единой системе координат;

выполнение геодезических измерений с целью построения карт, планов, профилей;

Обеспечение геодезическими данными другие отрасли хозяйства.

В связи с многообразием решаемых задач геодезия делится на ряд самостоятельных дисциплин:

• высшая геодезия (изучение фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля, определение геодезических координат отдельных точек земной поверхности);
• топография (изучение изображения сравнительно небольших участков земной поверхности);
• фотограмметрия (изучение объектов фотографирования по фотоснимкам);

Космическая геодезия (изучение поверхности земли по снимкам из космоса);

Морская геодезия (изучение прибрежных участков суши);

Аэрофото геодезия (изучение земли по аэроснимкам);

Картография (изучение и составление карт планов, атласов)

инженерная геодезия - разрабатывает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации разнообразных инженерных сооружений, установке и монтаже специального оборудования, с целью разведки, использования и эксплуатации природных богатств

Задачи инженерной геодезии заключаются в следующем:

1) получение геодезических материалов, необходимых для составления проекта работ по строительству сооружения, путем выполнения полевых геодезических измерений и вычислительно-графических работ;

2) определение на местности положения основных осей и границ сооружений и других характерных точек их в соответствии с проектами строительства;

3) обеспечение геометрических форм и размеров элементов сооружения на местности в соответствии с его проектом в процессе строительства;

4) обеспечение геометрических условий установки и наладки специального оборудования;

5) установление отклонений сооруженного объекта от его проекта («исполнительные съемки»);

6) изучение деформаций основания и тела сооружения, происходящих под действием различных нагрузок, под влиянием внешних факторов и деятельности человека;

7) определение расположения на поверхности Земли (или в ее недрах) отдельных объектов, элементов и характеристик, представляющих интерес для данного вида или отрасли народного хозяйства.

Инженерно-геодезические работы, имеющие прикладное значение, являются наиболее обширными. Инженерная геодезия использует методы высшей геодезии, топографии и фотограмметрии, а в отдельных случаях и свои приемы и средства.

1.2 Понятие о форме и размерах Земли

Мысль о том, что Земля имеет форму шара, впервые высказал в VI. Веке до н.э. древнегреческий ученый Пифагор, а доказал это и определил радиус Земли египетский математик и географ Эратосфен, живший в IIIвеке до н.э. Впоследствии ученые уточнили, что Земля сплюснутая у полюсов. Такая фигура в математике называется эллипсоидом вращения, получается от вращения эллипса вокруг малой оси.

Земля не является правильным геометрическим телом - ее поверхность представляет собой сочетание возвышенностей и углублений. Большая часть углублений заполнена водой океанов и морей. Поверхность воды под действием силы тяжести образует уровенную поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению силы тяжести. Линию, совпадающую с направлением силы тяжести, называют отвесной линией. Если уровенную линию продолжить мысленно под материками, образуется фигура, называемая геоидом (рис.1.1.) (уровенной поверхностью называется поверхность морей и океанов мысленно продолженную по суше).

Поверхность геоида не может быть представлена достаточно простым уравнением и неудобна для обработки результатов геодезических измерений, так как геоид имеет неправильную форму. С геометрической точки зрения математическая фигура приближенная к геоиду называется эллипсоид (это фигура образованная эллипсом при вращении его вокруг малой полуоси)

В каждой стране применяют свой эллипсоид максимально приближенный к геоиду данного государства и тогда такой эллипсоид называется референц-эллипсоидом.

В нашей стране принят референц - эллипсоид Красовского с размерами: а=6387 км; b=6356 км; α=(a - b)/a = 1/298,3.

В некоторых случаях при геодезических измерениях, выполняемых на довольно значительных участках поверхности земли, геоид принимают за шар с R= 6371,11 км, эквивалентным по объему референц-эллипсоиду. Участки земной поверхности площадью менее 20 км2 можно считать плоскостью при измерении углов и расстояний.

Где а и b большая и малая полуоси эллипсоида, α -полярное сжатие.

3 Понятие карты, плана, профиля

При изображении физической поверхности Земли на картах её проектируют на поверхность эллипса, а затем его разворачивают в плоскость. Таким образом, картой называют уменьшенное и закономерно искаженное изображение Земли или отдельных частей её поверхности на плоскости.

Иначе поступают с изображением плана. Физическую поверхность Земли ортогонально проектируют на горизонтальную плоскость. Таким образом, планом называют уменьшенное и подобное изображение ортогональной проекции местности, в пределах которой кривизна уровенной поверхности не учитывается Ортогональная проекция - изображение пространственного объекта на плоскости посредством проектирующих лучей, перпендикулярных к плоскости проектирования. Длина ортогональной проекции линии на горизонтальную плоскость называется горизонтальным проложением. По назначению топографические карты и планы делятся на основные и специализированные. К основным относятся карты и планы общегосударственного картографирования. Эти материалы многоцелевого назначения, поэтому на них отображают все элементы ситуации и рельефа. Специализированные карты и планы создают для решения конкретных задач отдельной отрасли. Так, дорожные карты содержат более детальную характеристику дорожной сети. К специализированным относят и изыскательские планы, используемые только в период проектирования и строительства зданий и сооружений. На этих картах только часть нумерованных объектов изображаются точно, все остальные - схематически. Кроме планов и карт к топографическим материалам относят профили местности, представляющие собой уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности вдоль выбранного направления. Профили местности являются топографической основой при составлении проектно-технической документации, необходимой при строительстве подземных и наземных трубопроводов, дорог и других коммуникаций.

На топографических картах все объекты земного изображаются максимальной точностью, независимо от значимости объекта.

Стандартные масштабы

Масштабы топокарт: Масштабы планов:

:10000 1:500

4 Масштабы

Отношение длины линии на плане к длине горизонтального проложения этой линии на местности называется численным масштабом топографического плана. Его обычно представляют в виде правильной дроби, числитель которой равен единице, а знаменатель - некоторому числу N, показывающему, во сколько раз расстояние на плане ab уменьшено по сравнению с соответствующим горизонтальным проложением Ао Во линии местности.

При сравнении численных масштабов различных планов употребляют термины: «мельче» и «крупнее». Если N1 < N2, то есть знаменатель первого масштаба меньше знаменателя второго, то говорят, что первый масштаб крупнее второго, или второй масштаб мельче первого. Для удобства численный масштаб часто записывают в виде пояснительного масштаба, например: «в 1 сантиметре 50 метров».

Линейный масштаб используют для измерения с небольшой точностью длин отрезков на плане. Он представляет собой прямую линию, разделенную на равные отрезки. Длина одного отрезка называется основанием масштаба. Она соответствует определенному числу метров на горизонтальном проложении. На рисунке 1.3 основание принято равным 2см, что при численном масштабе 1:5000 соответствует 100м на горизонтальном проложении. Левое крайнее основание линейного масштаба разделено на более мелкие деления.

Рис.1.3 Линейный масштаб

Поперечный масштаб применяют для измерений и построений повышенной точности. Для каждого масштаба можно построить свой поперечный масштаб. Поперечный масштаб с основанием 2см называется нормальным сотенным поперечным масштабом, то есть пригодным для любого масштаба.

Поперечный масштаб строят следующим образом:

На прямой линии откладывают ряд отрезков по 2см, которые называют основанием масштаба. Из концов оснований восстанавливают перпендикуляры произвольной длины. На крайних перпендикулярах измерителем откладывают по 10 отрезков одинаковой длины и соединяют их концы. Крайнее левое основание сверху и снизу делят на 10 одинаковых частей методом деления отрезка на пропорциональные части. Затем соединяют верхние и нижние точки (рис. 1.4)

Для пользования поперечным масштабом необходимо мысленно оцифровать его деления исходя из масштаба плана или карты. Так если масштаб плана 1:5OO, то основанием равно 10м деление равно 1 м и наименьшее деление 01м.

Измеритель располагают таким образом, чтобы правая игла находилась на одной из вертикальных линий, а левая на трасверсале. После чего считают, сколько целых (к), десятых (п) и сотых (i) долей основания содержится между углами и исходя из ранее выполненной оцифровки, вычисляют расстояние.

S=к(АВ)+п(0,1АВ)+1(0,01АВ) (1.2.)

Для случая приведенного на рис. 1.5 имеет к=1; п=4; i=3,5 масштаб 1:500, а следовательно:

S=1*100+4(0,1 *100)+3,5(0,01 *100)=143,5м

Невооруженный глаз человека способен на чертеже, на расстоянии 20-25см увидеть точку равную 0,1мм. Поэтому точностью масштаба называют длину горизонтальной проекции на местности, соответствующую 0,1мм на карте или плане. Для масштаба 1:500; 1:1000; 1:10000; 1:25000; точность масштаба соответственно равно 0,05м; 0,1м; 1,0м; 2,5м.

Пример1. Дано расстояние между двумя точками на карте равное 56,4мм. Определить длину горизонтального проложения соответствующей линии местности, если масштаб карты равен 1:2000.

Решение. Вычисление производится по формуле

где - знаменатель численного масштаба, показывающий во сколько раз линии местности уменьшены при их изображении на карте;

Длина линии на плане или карте;

Sm - горизонтального проложения соответствующий линии на местности.

SP=56,4мм, то Sm=56,4мм*2000=112800мм=112,8м

Пример2. Дано горизонтальное проложение линий местности равное 78,0м. Определить с точностью 0,1 мм длину соответствующей линии на карте в масштабе 1:2 000

Решение. Вычисление выполняют по формуле:

78,0м=78000мм, то =78000:2000=39,0мм на карте масштаба 1:2000.

Пример3. Определить длину отрезка на плане масштаба 1:1000, если длина линии на местности равна 35.6м.

Так же как и в предыдущей задаче необходимо мысленно оцифровать деления поперечного масштаба. Так, если масштаб плана 1:1000, то основание поперечного масштаба равно 20 м., АВ=2м и наименьшее деление (а1 в1) равно 0.2м. А затем суммированием этих отрезков набрать длину линии на поперечном масштабе. Т.е.35.6:20м =1 (целое основание масштаба). Осталась длина линии 15.6. Ее делим на цену деления основания масштаба 15.6:2м=7 (целых делений основания масштаба. 7х2м=14м. 15.6-14м=1.6м. 1.6м:0.2м=8 (наименьших делений масштаба). После этого устанавливаем измеритель на поперечном масштабе так, чтобы между иголками измерителя уложилось 1 целое основание масштаба, 7 целых целений основания масштаба и 8 наименьших делений масштаба.

Пример4.На карте масштаба 1:2000 был измерен отрезок, длинной 2.5 см. Найти длину линии на местности, соответствующую этому отрезку.

Так как задан численный масштаб 1:2000 значит в этом масштабе 1см. на карте соответствует 2000 см. или 20 м на местности, тогда в 2.5см будет 2.5х20=50м. Ответ: 50м.

Пример5. Найти длину отрезка на плане масштаба 1:500, если длина горизонтального проложения линии на местности 28.50м.

В масштабе 1:500 1см на плане соответствует 5м на местности. По условию задачи на местности 28.5м. Следовательно

основание -10м

деление - 1м

наименьшее деление - 0,1м

Ответ: 2осн.+8дел.+5н.дел

Пример6. Определить точность масштаба 1:10 000.

Решение. Так как точность масштаба это длина горизонтальной проекции линии на местности, соответствующая 0.1мм на карте или плане, необходимо вычислить длину линии на местности, соответствующую 0.1мм на карте или плане. По аналогии с предыдущими задачами рассуждаем так 1см на карте масштаба 1:10 000 соответствует 100м на местности, соответственно

Ответ: 1м.

Пример7: Перевести численный масштаб 1:10000 в пояснительный.

Решение: Для перевода численного масштаба в пояснительный необходимо от сантиметров в знаменателе перейти к метрам;

/10000:100 или 1 см-100 м.

Вопросы для самопроверки:

1. Что изучает геодезия?
2. Виды геодезии?
3. Какие задачи решает инженерная геодезии?
4. Что представляет собой действительная фигура Земли?
5. Почему изображение фигуры Земли заменяют референц-эллипсоидом или шаром?
6. Что такое уровенная поверхность?
7. Что называется планом?
8. Что называется картой?
9. В чем отличия между картой и планом?
10. Что называется профилем местности?
11. Что называется масштабом?
12. Что представляют собой численный и пояснительный масштабы?
13. Перечислите масштабы топографических карт и планов.
14. Что такое точность масштаба?
15. Как построить нормальный сотенный поперечный масштаб?

Лекция 2 Системы координат принятые в геодезии. Ориентирование

1.Система географических координат

2.Система плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера

Определение прямоугольных координат на топографических картах

4.Определение географических координат на топографических картах

5.Углы ориентирования

Связь между углами ориентирования

Связь между дирекционными углами и румбами

Связь между дирекционными углами и прямоугольными координатами

Связь между дирекционными и горизонтальными углами

1 Система географических координат

Система географических координат, определяет положение точки на сферической поверхности она применяется на топографических картах для изображения больших участков земной поверхности. Географические координаты бывают:

геодезические (определяют положение точки относительно эллипсоида);

астрономические(определяют положение точки относительно геоида).

Отклонение размеров эллипсоида от геоида имеет значение 150м. Эта величина не существенна для измерений на поверхности земли.

В данной системе координатами точки являются широта, долгота, высота, а координатными линиями являются параллель меридиан.

Параллель - это след пересечения эллипсоида плоскостью проходящей через данную точку местности перпендикулярно малой полуоси. За нулевую параллель принят экватор.

Меридиан - это след пересечения эллипсоида плоскостью проходящей через малую полуось эллипса и данную точку местности. За нулевой меридиан принят Гринвичский меридиан.

Долгота (λ) - это двугранный угол образованный плоскостью нулевого гринвичского меридиана и плоскостью меридиана в данной точке (М)

Широта и долгота полностью не отражают положение точки в пространстве необходимо знать 3-ю координату - высоту. Высота рассматривается далее в лекциях.

2.2 Система плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера

Для того, чтобы воспользоваться прямоугольной системой координат, необходимо земной эллипсоид развернуть в плоскость. Для изображения сферической поверхности Земли на плоскости существуют различные картографические проекции. В геодезии применяется поперечно - цилиндрическая проекция. Суть которой состоит в следующем. Поверхность сферы разбивают меридианами через 60 на зоны каждая из которых отдельно проектируется на боковую поверхности цилиндра (рис 2.2). Разрезав цилиндр по образующей, проходящей через земные полюса, получают изображение сферической поверхности на плоскости (рис 2.3).

На полученном изображении осевой меридиан зоны и экватор, - взаимно перпендикулярные прямые линии а остальные меридианы и параллели - кривые. Искажения размеров длин линий вблизи осевого меридиана минимальные и возрастают по мере удаления к краям. Линия на поверхности длиной D при изображении ее на плоскости получит искажение ∆D, которое можно вычислить по формуле

Где - среднее значение из ординат начальной и конечной точек линии;

R- радиус земли.

Относительные искажения на краях шестиградусной зоны могут достигать величины порядка 1/6000. Выбор ширины зоны зависит от требований, предъявляемых к точности топографической карты. Если для проектирования нужны карты масштаба 1:10 000 и мельче, то применяют шестиградусные зоны, для наиболее крупных масштабов - трехградусные.

Система прямоугольных координат зональная, т.е. в каждой зоне начало прямоугольных координат своё. Основными координатными линиями служат две взаимно перпендикулярные линии с началом координат в точке 0. У вертикальной оси абсцисс Х (осевой меридиан), совмещенной с меридианом, положительное направление с юга на север, у горизонтальной оси ординат Y (экватор) положительное направление - с запада на восток. Четверти системы координат имеют названия, соответствующие сторонам света и нумеруются по часовой стрелке от северо-восточной четверти, (рис. 2.5) На листах топографических карт и планов прочерчивается координатная сетка (километровая).

3 Определение прямоугольных координат на топографических картах.

Положение точки на плоскости определяется координатами Х и Y со знаком «+» или «-», зависящими от четверти.(рис. 2.8а)

Так, координаты точки M равны +Xm, +Ym, а точка N имеет координаты -Xn, -Yn.

1.Определяют масштаб карты и разбиваются с оцифровкой сетки координат.

2.Выделяют квадрат километровой сетки, в котором находится точка, и выписывают координаты его (рис 2.8б) юго-западного угла.(Ха=6074; Yа=4311)

.Из т.А опускают перпендикуляры на стороны квадрата километровой сетки.

.С помощью измерителя и поперечного масштаба определяют длины перпендикуляров относительно юго-западного угла.(∆Ха; ∆Yа)

.Вычисляют координаты т.А:

Недостатком изложенного способа является его бесконтрольность. Здесь любая грубая ошибка в изменении останется незамеченной. Поэтому на практике измеряют не только отрезки XA и YA , но и продолжения их до северной и восточной сторон километровой сетки, т.е. X¢A¢ и Y¢A . Очевидно, что при отсутствии погрешностей в измерениях должны выполняться условия:

Где D - длина стороны квадрата километровой сетки.

Практически таких равенств не получается из-за случайных и систематических погрешностей измерений (деформация бумаги, неточность установки игл измерителя в вершине, погрешности построения поперечного масштаба и т.д.). Однако величина неравенства не должна превышать 0.3 мм в масштабе карты. Если условие выполняется, то

Окончательные координаты точки A можно вычислить по формулам:

2.6 Углы ориентирования.

Ориентировать линию на местности - значит определить ее положение относительно другого направления, принятого за исходное. В качестве исходных в геодезии используют следующие направления (рис.2.10): северное направление АИ истинного (географического) меридиана; северное направление АМ магнитного меридиана.

Для ориентирования линий на местности служат азимуты, дирекционные углы и румбы.

Азимутом линии называют угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до ориентируемой линии. Азимут А называют истинным, если он отсчитывается от истинного меридиана и магнитным Ам, если он остсчитывается от магнитного меридиана.

Так как магнитная ось Земли отклонена от оси вращения Земли примерно на 12°. Под влиянием этого фактора между направлениями

Рис.2.10 Ориентирование линии на местоности

географического и магнитного меридианов на поверхности Земли образуется угол δ. Этот угол называют склонением магнитной стрелки и отсчитывают от истинного меридиана к магнитному. Восточному склонению приписывают знак плюс, западному - знак минус.

Магнитное склонение в различных точках Земли имеет вековые, годичные и суточные периодические изменения. Суточные изменения в средней полосе достигают 15". В некоторых районах, где колебания достигают особо больших значений, вообще нельзя пользоваться для ориентирования магнитной стрелкой. Такие районы называют аномальными, например, район Курской магнитной аномалии.

Сведения о магнитном склонении можно получить на метеостанции или выбрать из схемы, приведенной под южной рамкой топографической карты.

Сближением меридианов называют угол отсчитываемый от истинного меридиана к осевому меридиану. Восточному сближению приписывают знак плюс, западному - минус.

Сближение меридианов можно выбрать со схемы под южной рамкой топографической карты или вычислить по формуле

γ=∆λsinφ, (2.5)

где ∆λ -разность долгот географического меридиана точки и осевого меридиана зоны;

φ - широта точки.

Горизонтальный угол, образованный северным направлением истинного меридиана и данной линии местности отсчитав по ходу часовой стрелки, называется истинным азимутом (рис.2.11.)

γ - сближение меридианов

В геодезии принято ориентировать линии по осевому меридиану. Горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана по ходу часовой стрелки до линии местности называется дирекционным углом (обозначается буквой a).

a- дирекционный угол изменяется от00 до 3600

7 Связь между углами ориентирования

γГ - Гауссово сближение меридиана

δ-склонение магнитной стрелки- это угол,образованный северным направлением истинного и магнитного меридиана. Склонение магнитной стрелки - величина непостоянная даже для одной точки местности. Она изменяется в течение суток, года, века. Сближение и склонение магнитной стрелки указано внизу карты.

γА = (LA - Lo)sinBA (2.8.)

LA- долгота т.А

Lo - долгота осевого меридиана зоны

BA- широта т.А

Ам = α +γ-δ (2.9.)

8 Связь между дирекционным углом и румбом

Румб-это острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления (северного или южного) до ориентируемой линии. Величина румба сопровождается названием из двух букв, обозначающих страны света и указывающих направление линии: СЗ: 43о11, ЮВ: 12о15 и так далее.

9 Связь между дирекционным углами и прямоугольными координатами

Пусть АВ- линия на местности для которой известны координаты т. А и т. В. Необходимо Определить дирекционный угол aАВ и расстояние между точками.

Решение задания начинается с нахождения приращений координат (рис 2.19).

Обе разности координат будут иметь знаки «+» (рис.2.20)

Определение румба выполнится по формуле:

В первой четверти дирекционный угол будет равен румбу. Горизонтальное положение между точками А и В определяется по формулам

S=∆x/cos a; S=∆y/sin a (2.12)

2.10 Связь между дирекционными углами и горизонтальными углами

Пусть имеем две стороны хода АВ и ВС (рис.2.21). Дирекционный угол aАВ стороны АВ будем считать известным. Если правый по ходу угол обозначить βn, то

Подставляя значение из формулы(2.7), получим

Если бы мы имели при т.В не правый, а левый угол βл, то получили бы формулу:

Пример N°1. Дирекционный угол линии АВ равен 165°. Найти румб.

Решение: По формулам взаимосвязи азимутов и румбов получим

Пример N°2. Определить дирекционный угол линии АВ, если Аu=60°30; γ =+0°10.

Решение: Дирекционный угол линии АВ равен

Пример N°3. Определить величину угла β, если даны дирекционные углы линий aОА=30°00"; aов=135°00"

Угол β составит:

β=135°00"-30°00"=105°00"

Пример №4. Вычислить дирекционный угол a2-3 и её румб, если a1-2=60° β2прав=140°

Решение:

Из рисунка видно:

тогда

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое широта и долгота?

2.Как по карте определить географические координаты точки?

.Что представляет собой зональная система прямоугольных координат?

.Как по карте определить прямоугольные координаты точки?

.Что называется ориентированием линии на местности?

.Что называется истинным азимутом линии местности?

.Что называется магнитным азимутом линии местности?

.Что называется дирекционным углом линии местности?

.Как связаны между собой углы ориентирования?

.На сколько отличаются прямой дирекционный угол от обратного?

.Как перейти от дирекционного угла к румбу?

.Как с помощью транспортира измерить на карте дирекционный угол линии местности?

.Как связаны дирекционные углы и горизонтальные углы?

.Как связаны дирекционные углы и прямоугольные координаты?

Лекция 3 Рельеф и его изображение.

1. Изображение рельефа на топографических картах и планах
2. Свойства горизонтали
3. Основные формы рельефа
4. Решение инженерно-геодезических задач
5. Содержание планов и карт. Условные знаки планов и карт

3.1 Изображение рельефа на топографических картах и планах

Совокупность неровностей земной поверхности называют рельефом. Рельеф играет значительную роль в деятельности человека. Его учитывают при проектировании строительства, преобразуют в формы, удобные для эксплуатации сооружения. Правильное освоение и использование территорий невозможно без учета рельефа.

На топографических картах рельеф изображается в виде горизонталей. Суть метода горизонталей состоит в том, что поверхность земли сечется плоскостями параллельными уровенной поверхности.

Горизонталь - след пересечения секущей плос-кости с поверхности земли. Понятие о горизонтали можно получить, если представить себе местность, затопленную до заданной высоты. Береговая линия в этом случае будет горизонталью. Изменяя уровень воды (высоту уровенной поверхности) получим горизонтали с различными высотами.

Высота точки - это расстояние по нормали от точки на поверхности земли до уровенной поверхности, принятой за отчетное численное выражение высоты называется отметкой (Н). За начало отсчета в нашей стране принят средний уровень Балтийского моря, который отмечен в виде футштока (медная полоса, укрепленная на одном из устоев обводного канала в г. Кронштадт) Разность отметок двух точек называется превышением h, h = HК-HН.

На картах и планах высоты горизонталей изменяются через равные промежутки. Разность высот соседних горизонталей называют высотой сечения рельефа, а расстояние между горизонталями на плане - заложением. Высоту сечения рельефа выбирают в зависимости от масштаба карты или плана и характера местности. Стандартные высоты сечения рельефа: 0.25; 0.5; 1.0; 2.0; 2.5; 5.0; 10.0м. В пределах данного плана или карты высота сечения рельефа постоянна. Только в местах со сравнительно большим расстоянием между горизонталями и для рисовки деталей рельефа в необходимых местах проводятся пунктирными линиями полугоризонтали. Для вычерчивания горизонталей используют светло-коричневую тушь (сиену жжоную), которая закрывает ситуацию, обычно изображаемую черным цветом.

Горизонтали подписывают на планах и картах в разрывах основанием в сторону понижения ската местности. Кроме отметок горизонталей на картах подписывают отметки характерных точек рельефа (вершины горы, дна котловины и т.д.). Направление склона местности показывается у горизонталей бергштрихами - черточками, проводимыми в сторону понижения местности. Бергштрихи выставляются не у всех горизонталей, но в количестве достаточном для чтения рельефа.

2 Свойства горизонтали

) бергштрихи направлены в сторону понижения;

) основания цифр, которыми подписаны горизонтали, располагаются в направлении понижения ската;

) к водоемам и водотокам местность понижается;

) в одну сторону от горизонтали местность повышается, а в другую понижается;

) горизонтали перегибаются на водораздельных линиях хребтов и тальвегах лощин;

) отметка точки на горизонтали равна отметке горизонтали;

) отметки горизонталей всегда кратны высоте сечения рельефа.

)горизонталь - это всегда замкнутая кривая, никогда не пересекается.

3 Основные формы рельефа.

Несмотря на кажущееся разнообразие рельефа, выделяют 5 основных форм:

Котловина, впадина - замкнутое углубление поверхности (рис.3.2.б). Наиболее низкую часть впадины называют дном, боковые поверхности - скатами, а линию слияния с окружающей местностью - бровкой.

Хребет - вытянутая в одном направлении возвышенность со скатами в двух противоположных направлениях (рис. 3.2, в). Линию встречи скатов в верхней части называют водоразделом.

Лощина - вытянутое в одном направлении понижение с двумя скатами (Рис.3.2г). Линию встречи скатов в нижней их части называют водосливом.

Седловина - понижение между двумя возвышенностями (Рис.3.2.д). Наиболее низкую точку между возвышенностями называют перевалом.

4.Решение инженерно геодезических задач на картах и планах

Решение инженерно-геодезических задач рассмотрим на примерах.

4.1 Определение отметок точек.

Пример1: Определить отметки точки А и В, hc=1м

Решение: Для определения отметки точки А необходимо определить отметки горизонталей между которыми находится точка А; провести перпендикуляр через точку между двумя соседними горизонталями. С помощью линейки измерить расстояние а и а1. Составить пропорцию и найти х.

Примечание: а и а1 измеряются либо в сантиметрах, либо в миллимерах (в метры не переводятся).

Для рис.3.3 получим а=0,6см; а1=0,3см, тогда

Высота точки А определяется:

; НА=98,00м+0,50м=98,50м

Результат округляется до 0,01.

Точка В находится на горизонтали поэтому ее отметка будет равна высоте горизонтали (НВ=100м).

3.4.2.Определение превышения между точками.

Пример2: Определить превышение между точками А и В.

Решение: Превышение это разность конечной точки и начальной точки между точками А и В определится:

Из примера 1 получим hАВ=100,00м-98,50м=1,50м

4.3 Определение высоты сечения

Пример3: Определить высоту сечения карты.

Решение: Для того чтобы определить высоту сечения рельефа необходимо найти подписанные горизонтали и сосчитать количество промежутков между горизонталями. Высота сечения определяется по формуле:

где - отметки соответственно старшей горизонтали(с большей отметкой) и младшей горизонтали (с меньшей отметкой);

Количество промежутков между горизонталями.

Ответ: высота сечения равна 1м.

4.4 Определение уклона линии

Для численной характеристики крутизны ската на местности используют угол наклона n0 или уклон i. Уклоном линии местности называют отношение превышения к горизонтальному проложению. Из прямоугольного треугольника АВС следует:

где h - высота сечения рельефа,

а - заложение

Из формулы следует, что уклон безразмерная величина. Его выражают или в процентах %(сотых долях), или в промиллях (тысячных долях), а угол наклона в градусах.

Пример4: Определить уклон линии АВ.

Решение: Уклон линии АВ равен:

и были определены в примере 2. - горизонтальное проложение между точками А и В. Оно измеряется линейкой и переводится в масштаб карты или плана. Если масштаб карты 1:1000, то = 29м

4.5 Построение горизонталей

Пример5. Построение горизонталей аналитическим методом.

Решение: Аналитический метод связан с вычислением расстояний от закрепленной точки до горизонтали. Сущность этого метода иллюстрируется на рис 3.7.

Пусть линия 5-6¾проекция линии 5-6¢ местности на горизонтальную плоскость в данном масштабе. Точки 5 и 6 - соседние точки. Пусть отметка точки 5 равна Н5, а точки 6 равна Н6. Н1,Н2,Н3- отметки секущих горизонтальных плоскостей с отметками кратными высоте сечения рельефа. Горизонтальное проложение линии 6-5 равно d. Из решения подобных прямоугольных треугольников имеем

Приведем численный пример. Н5=56.19м, Н6=55.36м., высота сечения равна 0,25м. Между этими отметками пройдут горизонтали с отметками Н1=55.50, Н2=55.75, Н3=56.00м. Горизонтальное проложение d= 40мм. Тогда

d1=40(0.14/0.83)=6.7мм

d2=40(0.39/0.83)=18.8мм

d3=40(0.64/0.83)=30.8мм

Отложив от вершины 6 по стороне 6-5 отрезки, равные 6.7, 18.8 и 30.8 мм получим положение горизонталей с отметками 57.50, 57.75 и 56.00 м. Интерполируя аналогично между остальными отметками, найдем положение этих же горизонталей. Соединив точки с одинаковыми отметками точки плавной линией, получим горизонтали.

Пример 6: Построение горизонталей графическим методом.

Решение: Графический метод интерполирования заключается в нахождении положения горизонталей с помощью прозрачной палетки. Для этого на листе кальки проводят параллельные линии через равные расстояния (обычно через 5 или 10 мм). Находят на плане вершину с наименьшей отметкой и, ориентируясь на нее, подписывают линии палетки отметками, кратными высоте сечения рельефа (hс=0.25 м).

Например, Нmin=54.79 м. Следовательно, параллельные линии оцифровываются снизу вверх, начиная с отметки 54.75 м (при hс=0.25 м). . д.

Для интерполирования по линии 5-6 накладывают палетку на план так, чтобы точка 5 заняла положение между линиями с отметками 56.00 и 56.25 соответственно своей отметке 56.19 м (рис.3.8). В точке 5 иглой измерителя прокалывают кальку и поворачивают ее вокруг иглы так чтобы точка 6 расположилась между линиями с отметками 55.25 и 55.50 соответственно своей отметке 55.36. Закрепив в этом положении палетку, осторожно прокалывают остро отточенным карандашом пересечения линий 55.50, 55.75 и 56.00 с линией сетки квадратов 5-6. Аналогичным образом производится интерполирование и по другим отметкам. Соединив точки с одинаковыми отметками плавными линиями, получим горизонтали.

4.6 Построение продольного профиля линии

Пример7. Построить продольный профиль и вычислить уклон линии на карте

Линия АВ, по которой должен быть построен профиль называется профильной, а соединяющая точки А и В - воздушной линией.

Данная задача встречается при камеральном трассировании линейных сооружений, например газопровода. Для проектирования и строительства таких сооружений необходимо иметь продольный профиль - вертикальный разрез линии по заданной линии.

Построение профиля осуществляется следующим образом.

1. На миллиметровой бумаге проводят прямую линию, являющуюся основанием профиля.
2. На основание профиля переносят с карты точки пересечения профильной линии с горизонталями, водоразделами, тальвегами, седловинами и вершинами, выписывая в соответствующую графу (рис.3.9) их отметки.
3. В полученных точках восстанавливают перпендикуляры и откладывают на них высоты в вертикальном масштабе, который принимают в 10 раз крупнее горизонтального. Для того чтобы чертеж был компактный, все отметки уменьшают на одинаковое число метров, которое называется условным горизонтом (на чертеже 110 м). Его выбирают таким образом, чтобы точка профиля с наименьшей отметкой располагалась на 2-3 см выше основания профиля.

• Соединив концы перпендикуляров, получают профиль.
• Уклон воздушной линии можно получить по формуле

iAB=(HB-HA)/SAB, (5.3)

где SAB - горизонтальное проложение линии АВ, выраженное в метрах.

1. В графу план трассы переносят с карты ситуацию, имеющуюся в обе стороны от оси трассы на расстоянии 1см. Линии, соединяющие точки A и В как на плане так и на профиле, а также в графе уклонов, проводят красным цветом.
2. Ситуацию вычерчивают цветом, соответствующим ее изображению на карте.

Местные предметы на топографических планах и картах изображаются условными топографическими знаками. Изображаемые на планах объекты местности можно разбить на две группы. Одна группа по своим размерам может выражаться в масштабе данной карты или плана, как, например, пашни, луга, леса, огороды, моря, озера и т.п. Предметы другой группы по своим размерам не могут быть выражены в масштабе карты, например, ширина дорог, малых рек, ручьев, мосты, указатели дорог, километровые столбы, колодцы, родники, геодезические знаки, различные ориентиры.

Условные знаки для первой группы предметов называются масштабными, или контурными, для второй группы - внемасштабными.

• Масштабные знаки изображают предметы подобными оригиналу, и по ним можно определить размеры и форму предметов (пашни, леса, сенокосы, кустарники, пастбища, сады, огороды). Контуры обозначаются точечными пунктиром, а внутреннее содержание отражают условными знаками
• Линейные условные знаки используют для изображения объектов линейного типа, длина которых выражается в масштабе (дороги, реки, линии электропередач). Ширина таких объектов меньше точности масштаба данной карты.
• Внемасштабные условные знаки применяют для изображения предметов (колодцы, геодезические знаки, родники, столбы и т.п.). Внемасштабные условные знаки показывают только положение объекта, отображающие их характер и назначение, но по ним нельзя судить об их размерах.
• Пояснительные условные знаки дополняют другие условные знаки цифровыми данными, пояснительными надписями и т.п., характеризующими предметы местности (грузоподъемность и ширина мостов, порода деревьев, средняя высота, толщина и расстояние между деревьями в лесу, ширина дорог, отметка урезов воды в водоеме и т.п.).

Вопросы для самопроверки:

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. ...

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