Основные сведения по геодезии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Контрольная работа

По кафедре «Геодезия и землеустройства»

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

Выполнил: студент 1-го года обучения

Сюткина М.И.

Проверил: старший преподаватель

Сидорова Л.П.

2013 г



1. Ответы на вопросы по темам 2-9 раздела 1 Основные сведения по геодезии

Сведения о фигуре Земли. Применяемые в геодезии системы координат. Ориентирование линий

Что называют уровенной поверхностью?

Уровенная поверхность -- поверхность, всюду перпендикулярная отвесным линиям. Это поверхность мирового океана.

Уровенные поверхности можно проводить на разных высотах, все они являются замкнутыми и почти параллельны одна другой.

Через одну точку пространства проходит только одна уровенная поверхность.

Направление нормали к уровенной поверхности совпадает с направлением силы тяжести, то есть с отвесной линией.

Форма уровенной поверхности не имеет точного математического выражения и зависит от распределения масс различной плотности в теле Земли.

Примером уровенной поверхности является поверхность жидкости, находящейся в равновесии. Одна из уровенных поверхностей гравитационного поля Земли -- геоид -- совпадает со средним уровнем вод Мирового океана.

2. Общие сведения об измерениях и элементы математической обработки результатов геодезических измерений

В чем главное различие между случайными и систематическими погрешностями измерений?

Измерение -- это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения данной величины.

Результат измерения представляет собой конечный продукт некоего производственного процесса, имеющего, как и любая другая продукция, свои показатели качества. Среди них важнейшим с учетом того, что речь идет об измерительном процессе, показателем качества является точность полученного результата.

Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Рекомендациями МИ 1317--04 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов и контроле их параметров» установлено, что в качестве характеристик систематической погрешности измерения целесообразно использовать среднее квадратическое отклонение неисключенной систематической составляющей или границы, в которых неисключенная систематическая составляющая находится с заданной вероятностью (в том числе и с вероятностью, равной единице). Первая характеристика получила название точечной; вторая -- интервальной. При проведении измерений принято вводить поправки в результаты и исключать систематическую составляющую. Однако всегда остаются погрешности вычисления и погрешности в определении значения самих поправок, а также систематические составляющие, ввести поправки на величину которых не представляется возможным ввиду их малости. Поэтому считается, что результат всегда содержит систематическую составляющую погрешности измерения, которую называют неисключенной.

Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью.

В качестве характеристик случайной составляющей погрешности используются ее среднее квадратическое отклонение и (при необходимости) нормализованная автокорреляционная функция.

Для характеристики погрешности измерений кроме характеристик случайной и систематической составляющих используются среднее квадратическое отклонение и границы, в пределах которых погрешность измерений находится с заданной вероятностью. Точечные характеристики рекомендуется использовать в случаях, когда результаты измерений (испытаний) используются совместно с другими результатами измерений, а также при расчетах погрешностей величин, функционально связанных с результатами измерений (например, результатов косвенных измерений). Интервальные характеристики используются для решения определенных технических задач. Если интервал ограничен наибольшим и наименьшим значениями погрешности измерений, а истинное значение погрешности находится внутри него с заданной вероятностью, то этот интервал называется доверительным интервалом, а вероятность -- доверительной вероятностью.

3. Линейные измерения

Какова последовательность измерения линии землемерной лентой и стальной мерной рулеткой.

Измерение линий на местности - один из самых распространенныx видов геодезических измерений. Без измерения линий не обходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизонтальной, наклонной и вертикальной плоскости. Их производят непосредственно - металлическими, деревянными метрами, рулетками, землемерными лентами и специальными проволоками, а также косвенно - электронными, нитяными и другими дальномерами.

Рулетки (рис. 1) выпускают стальные и тесемочные длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10...12 мм, толщиной 0,15...0,30 мм. На полотне рулетки наносят штрихи - деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В последнем случае все остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления. Чтобы измерить расстояние между двумя точками штрих с подписью 0 (ноль) прикладывают к одной точке и смотрят, какой штрих совпадает со второй точкой. Если вторая точка не совмещается со штрихом на рулетке, а попадает между ними, то расстояние между штрихами визуально делят на 10 частей и на глаз оценивают состояние ее от ближайшего штриха. У рулеток с сантиметровыми делениями (рис. 1, б) отсчет берут до 0,1 деления, или до 1 мм, у рулеток с миллиметровыми делениями (рис. 1, а) - до 0,1 мм. Цифры у метровых делений даны с размерностью метров - буквой м. Стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанным на крестовину (вилку) (рис. 1, г), либо в футляре (рис. 1, в). Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине - желобковыми (рис. 1, д).

Рисунок 1 - Стальные рулетки

а, б - виды делений, в - карманная, автоматически сматывающаяся, г - на вилке, д - в футляре; 1 - футляр, 2 - полотно, 3 - Г-образные окончания для фиксации, 4, 5 - ручки, 6 - кольцо, 7 - желобковый вид сечения

Землемерная лента ЛЗ (рис. 2) представляет собой стальную полосу длиной 20, 24, 30 и 50 м, шириной 1...15 мм и толщиной 0,5 мм. На концах ленты нанесено по одному штриху 1, между которыми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы 2, в которые вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Для исключения просчетов при измерении линий короче номинальной длины ленты, подписи метровых делений на одной плоскости возрастают от одного конца ленты, а на другой плоскости от противоположного конца. Метры на ленте отмечены медными пластинами 4, полуметровые деления - заклепками3, дециметровые - отверстиями 5. Более мелких делении не делают. Длину отсчитывают с точностью до сотых долей метра делением дециметровых частей между отверстиями "на глаз". На приведенном рисунке отсчет от начального штриха до вертикальной полосы равен 13 мм 14 см.

Рисунок 2 - Землемерная лента

а - при измерении; б - на станке; 1 - штрих, 2 - вырез, 3 - заклепка, 4 - пластина, 5 - отверстие, 6 - линия, до которой выполнено измерение, 7- ручка

Рисунок 3 - Землемерная шкаловая лента



Землемерная шкаловая лента ЗЛШ (рис. 3) отличается от описанной выше наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми штрихами шкал.

Измерение линий состоит в том, что мерный прибор (ленту, рулетку) последовательно откладывают между начальной и конечной точками измеряемой линии.

Для этого сначала подготавливают к измерению створ линии и измерительные приборы.

При подготовке створа линии к измерению ее концы фиксируют кольями, штырями, обрезками труб и т. п.; расчищают полосы шириной 1,5...2 м от растительности и остатков снесенных строений; забивают колья или штыри в местах перегибов местности. До измерения линию обозначают на местности (примерно через 100 м) вешками - деревянными или металлическими кругляками с равномерной яркой красно-белой окраской и заостренными концами. Вехи устанавливают либо "на глаз", либо с помощью оптической зрительной трубы с такой частотой, чтобы при нахождении мерщика у одной обеспечивалась видимость двух смежных. Вешение "на глаз" менее точно, чем с помощью оптической трубы с увеличением, однако его точность вполне достаточна, если измерение делать мерной лентой со шпильками.

Вешение "на глаз" (рис.4, а) выполняют приемами "от себя" и "на себя". При вешении "от себя" один мерщик становится на исходной точке, а на конечной точке второй мерщик устанавливает веху 7 такой высоты, чтобы она была видна с исходной точки.



Рисунок 4 - Вешение линии

а - профиль и план, б - измерение линии; 1, 4, 7 - вехи, 2, 5 - шпильки, 3, 6 замеры

Второй мерщик по створу на расстоянии не более 100 м от начала устанавливает веху 4, перемещая ее перпендикулярно створу до совпадения ее с вехой 7 на конечной точке. Команды о смещении устанавливаемой вехи в створ подают отмашкой руки.

При вешении "на себя" мерщик выставляет вешку или укладывает мерную ленту в створе двух других вех, имея их перед собой.

Измерение линии (рис. 4, б) выполняет бригада из двух человек. Ленту разматывают с кольца. Передний мерщик б (МП) с десятью (пятью) шпильками и передним концом ленты протягивает ленту и по указанию заднего 4 (МЗ) мерщика укладывает ее в створ измеряемой линии. МЗ совмещает начальный штрих заднего конца ленты с началом линии, вставляя в вырез ленты шпильку. МП встряхивает ленту, натягивает ее и в вырез на переднем конце вставляет шпильку: МЗ вынимает заднюю шпильку, МП снимает со шпильки ленту, и оба переносят ее вперед вдоль линии. Дойдя до первой шпильки, МЗ закрепляет на ней ленту, ориентирует МП, выставляя его руку со шпилькой и лентой в створ линии по передней вехе 7. Затем работа продолжается в том же порядке, что и на первом уложении ленты. Целое уложение ленты называется пролетом.

Когда все 11 (6) шпилек будут выставлены, у МЗ окажется десять или пять шпилек, передает МП все собранные шпильки. Измеренный отрезок будет равен l Ч 10, что при двадцатиметровой длине ленты равно 200 м. Число таких передач записывают в журнал измерений. Сюда же записывают результаты измерения неполного пролета: от последней шпильки в полном пролете до конечной точки линии.

Для контроля линию измеряют вторично, при этом мерщики меняются местами, а за начало измерений принимают бывшую последней точку при измерении линии "прямо".

Чтобы избежать грубых ошибок при измерении, выполняют следующие действия:

1. Подсчитывают, сколько шпилек у МЗ и МП, чтобы удостовериться, что в сумме они составляют комплект.

2. Следят, чтобы при измерении остатка отсчет выполнялся от заднего конца ленты.

3. При отсчитывании делений на середине ленты следят, чтобы лента не была перекручена, так как при этом можно спутать число целых метров.

Измеренную 20-метровой лентой длину линии D вычисляют по формуле

D = 200N + 20(n - 1) + l,

где N - число передач шпилек;

п - число шпилек у МЗ;

l - остаток.



4. Геодезические сети

Вопрос №1. В чем состоят основные принципы построения и развития геодезических сетей?

Геодезические измерения сводятся к определению взаимного положения точек на земной поверхности. Чтобы ослабить влияние ошибок измерений и не допустить их накопления при геодезической съемке участков местности, принято за правило вести работу от общего к частному. Для этого из множества определяемых точек участка земной поверхности выделяют наиболее характерные и определяют в первую очередь их положение. Такие точки называют опорными. Эти точки образуют геодезическую опорную сеть (геодезическое основание), т.е. составляют как бы общую канву, на основе которой с необходимой, хотя и более низкой точностью производится дальнейшая съемка.

Для того, чтобы результаты съемок были надежны, все важнейшие геодезические действия должны выполняться с контролем. Поэтому в основе качества геодезических работ лежит принцип ни одного шага вперед без контроля предыдущих действий. Основными методами создания государственной геодезической сети являются триангуляция, трилатерация, полигонометрия и спутниковые координатные определения. Триангуляция (рис. 5, а) представляет собой цепь прилегающих друг к другу треугольников, в каждом из которых измеряют высокоточными теодолитами все углы. Кроме того, измеряю длины сторон в начале и конце цепи.

Рисунок 5 - Схема триангуляции (а) и полигонометрии (б).

В сети триангуляции известными являются базис L и координаты пунктов А и В. Для определения координат остальных пунктов сети измеряют в треугольниках горизонтальные углы.

Триангуляция делится на классы 1, 2, 3, 4. Треугольники разных классов различаются длинами сторон и точностью измерения углов и базисов. погрешность измерение землемерный геодезический

Развитие сетей триангуляции выполняется с соблюдением основного принципа «от общего к частному», т.е. сначала строится триангуляция 1 класса, а затем последовательно 2, 3 и 4 классов.

Пункты государственной геодезической сети закрепляются на местности центрами. Для обеспечения взаимной видимости между пунктами над центрами устанавливают геодезические знаки деревянные или металлические. Они имеют приспособление для установки прибора, платформу для наблюдателя и визирное устройство.

В зависимости от конструкции, наземные геодезические знаки подразделяются на пирамиды и простые и сложные сигналы.

Типы подземных центров устанавливаются в зависимости от физико-географических условий региона, состава грунта и глубины сезонного промерзания грунта.

В настоящее время широко используют радиотехнические средства для определения расстояний между пунктами сети с относительными ошибками 1:100 000 - 1:1 000 000. Это дает возможность строить геодезические сети методом трилатерации, при которой в сетях треугольников производится только измерение сторон. Величины углов вычисляют тригонометрическим способом.

Метод полигонометрии(рис. 1, б) состоит в том, что опорные геодезические пункты связывают между собой ходами, называемыми полигонометрическими. В них измеряют расстояния и справа лежащие углы.

Спутниковые методы создания геодезических сетей подразделяются на геометрические и динамические. В геометрическом методе искусственный спутник Земли используют как высокую визирную цель, в динамическом - ИСЗ является носителем координат.

5. Вычисление исходных дирекционных углов линий; решение прямой геодезической задачи

Вычислить дирекционные углы линий ВС и СD, если известны дирекционный угол бАВ линии АВ и измеренные правые по ходу углы в1 и в2

Рисунок 6 - К вычислению дирекционных углов сторон теодолитного хода

Исходный данные:

Исходный дирекционный угол - 91037,2/

Правый угол при точке В (между сторонами АВ и ВС) в1=189059,2/

Правый угол при точке С (между сторонами ВС и СD) в2 = 159028,0/

Решение:

Дирекционные углы вычисляют по правилу: дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 1800 и минус горизонтальный угол, справа по ходу лежащий. Следовательно:

бВС=бАВ+1800-в1;

бСD=бВС+1800-в2;

Вычисление дирекционных углов выполняем столбиком:

бАВ 91037,2/

+

1800 _

271037,2/

-

189059,2/ _

81038,0/

бВС 81038,0/

+

1800 _

261038,0/

-

159028,0/ _

бСD 102010,0/

Вычисленные дирекционные углы сторон теодолитного хода

Найти координаты хС и уС точки С, если известны координаты хВ и уВ точки В, длина (горизонтальное проложение) dВС линии ВС и дирекционный угол бВС этой линии.

Исходные данные:

хВ = -14,02 м

уВ = +627,98 м

dВС = 239,14 м.

бВС = 81038,0/

Решение:

Координаты точки С вычисляются по формулам:

хС=хВ+?хВС,

уС = уВ+?уВС,

где ?хВС и ?уВС - приращения координат, вычисляемые из соотношений

?хВС = dВСcosбВС

?уВС = dВСsinбВС

Вычисления приращений координат ведем на микрокалькуляторе:

?хВС 239,14*cos81038,0/ = +34,79 м

?уВС =239,14*sin81038,0/=+236,59 м

Контроль вычислений:

dВС =

239,14 = - верно.

Координаты точки С получаем алгебраическим сложением координат точки В с приращениями по линии ВС, действую по схеме:

хВ -14,02

+

?хВС +34,79

хС +20,77

уВ +627,98

+

?уВС +236,59

уС +864,57

6. Составление топографического плана строительной площадки

По данным полевых измерений составить и вычертить топографический план строительной площадки в масштабе 1:2000 с высотой сечения рельефа 1 м.

Исходные данные:

1. Для съемки участка на местности между двумя пунктами полигонометрии П38 П319 был проложен теодолитно-высотный ход. В нем измерены длины всех сторон, а на каждой вершине хода - правый по ходу горизонтальный угол и углы наклона на предыдущую и последующую вершины. Результаты измерений горизонтальных углов и линий (табл.2), а также тригонометрического нивелирования (табл.4 и 4а).

Таблица 2. Результаты измерений углов и длин сторон хода.

Номера вершин хода	Измеренные углы (правые)	Длины сторон (горизонтальные проложения), м
	0	/
ПЗ 8	330	59,2	263,02
I	50	58,5
			239,21
II	161	20,0
			269,80
III	79	02,8
			192,98
ПЗ 19	267	08,2



Измерения углов производилось оптическим теодолитом 2Т30 с точностью отсчетов по шкаловому микроскопу 0,5/.

2. Известны координаты полигонометрических знаков ПЗ 8 и ПЗ 9 (т.е. начальной и конечной точек хода):

хПЗ 8=-14,02

уПЗ 8=+627,98

хПЗ 19 = +20,77

уПЗ 19=+864,57

б0=91037,2/

бn=102010,0/

3. Отметки пунктов ПЗ 8 = 191,191

ПЗ 19 = 194,473

Обработка тахеометрического журнала.

Вычисление место нуля (МО):

ПЗ 20

МО = (-0030,5/+0032,5/)/2 = +0001,0/

н = (-0030,5/-0032,5/)/2=-0031,5/

н=-0030,5/-0001,0/=-0031,5/

н=+0001,0/-0032,5/=-0031,5/

Среднее арифметическое значение МО = 1+0,8/2 = 0,9

18 н=-200,5/-000,9/=-2005,9/

19 н=-2016,0/-000,9/=-2016,9/

20 н=-3023,0/-000,9/=-3023,9/

21 н=-0052,0/-000,9/=-0052,9/

22 н=-2049,0/-000,9/=-2049,9/

Таблица 3. Тахеометрический журнал

Номера точек наблюдения	Отсчеты	Место нуля М 0	Угол наклона	Горизонтальное проложение d=D/cos2н	h/=sin2н или h/=dtgн	Высота наводки l	Превышение h=h/+i-l	Отметки Н	Примечания
	по нитяному дальномеру D/=Kn	по горизонтальному кругу	по вертикальному кругу
		0	/	0	/		0	/
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Станция ПЗ 19, i=1,40			194,47	Оптический теодолит 2Т30 №45686 с точностью отсчетов по шкаловому микроскопу 0,5/ Коэффициент нитяного дальномера К=100,0; постоянное слагаемое с=0
ПЗ 20	-	-	-	КП0	32,5
III	-	-	-	1	35,5
ПЗ20	-	-	-	КЛ-0	30,5	+1	-0	31,5	-	-	3,0	-	-
III	-	0	00	-1	34	+0,8	-1	34,8	192,98	-5,32	3,0	-6,92	187,55
18	86,2	29	31	-2	05		-2	05,9	86,08	-3,15	l=i	-3,15	184,40	Съемка произведена 6.05.83* Вычислял студент Сюткина М.И. 270800.62 БСТР «Строительство» Профиль: МТ Автодорожные мосты и тоннели
19	56,2	69	28	-2	16		-2	16,9	56,11	-2,24	l=i	-2,24	182,16
20	48,0	165	26	-3	23		-3	23,9	47,83	-2,84	l=i	-2,84	179,32
21	103,2	288	07	-0	52		-0	52,9	103,18	-1,59	3,0	-3,19	176,13
22	60,3	340	11	-2	49		-2	49,9	60,15	-2,98	l=i	-2,98	173,15

Таблица 4. Выписка из тахеометрического журнала.

Номера точек наблюдения	Отсчеты по горизонтальному кругу	Горизонтальные превышения	Превышения	Отметки	примечания
	0	/			станций	реечных точек
1	2	3	4	5	6	7
Станция ПЗ 8	191,19
I 1 2 3 3 4	0 57 140 181 238 345	00 50 05 10 00 00	- 111,2 61,8 66,0 13,6 82,1	-4,17 -2,32 +0,20 - - 0,05		187,02 184,70 184,90 - - 184,95	т.3 - на грунтовой дороге
Станция I	187,01
II ПЗ 8 5 6 7 8 9	- 0 13 52 148 175 327	- 00 00 05 30 58 45	- - 149,6 68,0 11,8 25,2 147,8	-0,30 +4,13 +4,05 +2,02 -0,80 - +2,06		186,71 190,84 194,89 196,91 196,11 - 198,17	т. 7,8 - на линии уреза воды
Стация II	186,71
III I 10 11 12 13	- 0 27 50 66 182	- 00 08 28 48 43	- - 98,3 24,6 34,4 62,1	+0,90 +0,26 -0,23 - - -0,03		187,61 187,87 187,64 - - 187,61	т.10-13 - на линии уреза воды
Станция III	187,59
ПЗ19 II 14 15 16 17	- 0 24 56 128 143	- 00 41 23 00 19	- - 102,8 44,1 38,0 25,6	+6,87 -0,92 -0,76 -0,63 - -0,60		194,34 193,47 192,71 192,08 - 191,78	т. 14-17 - на линии уреза воды



Таблица 5. Ведомость увязки превышений теодолитно-высотного хода и вычисления отметок станций

№ станций	Горизон- тальные проло- жения, d	Превышения	Поправки в превы- шения	Исправ- ленные превыше- ния hиспр	Отметки стан- ций Н
		прямые h пр	обратные hобр	средние h ср
1	2	3	4	5	6	7	8
ПЗ 8							191,19
	263,02	- 4,17	+ 4,13	- 4,15	- 0,03	- 4,18
I							187,01
	239,21	- 0,30	= 0,26	- 0,28	- 0,02	- 0,30
II							186,71
	269,80	+ 0,90	- 0,92	+ 0,91	- 0,03	+ 0,88
III							187,59
	192,98	+6,87	- 6,92	+ 6,90	- 0,02	+ 6,88
ПЗ 19							194,47
Р = 965,01		У h ср = + 3,38	- 0,10 У h испр = + 3,28

Построение топографического плана.

Топографический план строительной площадки вычерчивался при помощи программы AutoCAD 2007 представлен ниже, и во вложенном файле.



7. Решение задач по топографическому плану строительной площадки

Найти отметку А.

Определить уклон отрезка ВС проведенными между соседними горизонталями.

От ПЗ 19 к реечной точке III, пользуясь графиком заложений, провести кратчайшую ломанную линию так, чтобы ни на одном из ее отрезков уклон не превышал i=0,02.

Размещено на Allbest.ru

...