Глобальные системы позиционирования

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра картографии и геоинформационных систем

ГЛОБАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 020500.62 «География и картография»

очной формы обучения

Тюменский государственный университет

2011

Глобальные системы позиционирования. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020500.62 «География и картография» очной формы обучения, профиль «Картография». Тюмень, 2011г., 16 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Основы спутникового позиционирования [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой картографии и геоинформационных систем. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой картографии и геоинформационных систем, д. т.н.

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1. Пояснительная записка

Программа курса рассчитана на 80 часов. Из них: 17 ч. – лекций, 34 ч. – практических занятий, 29 ч. – самостоятельной работы. Читается студентам дневного обучения, обучающихся по направлению «География и картография» и разработан в соответствии:

- требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки направления;

- Учебному плану «География и картография»

Место курса в профессиональной подготовке выпускников

Изучение дисциплины «Глобальные системы позиционирования» для географических науки имеет исключительно важное и многоаспектное значение. Применение электронных геодезических средств измерений при изысканиях является основой любого географического исследования и используется как средство для решения прикладных задач.

Предмет изучения глобальной системы позиционирования – геодезические приборы, методы и способы съемок, создание и использование электронных версий картографических материалов – тесно взаимосвязан с базовыми географическими и геоинформационными дисциплинами: геоинформационное картографирование, дистанционное зонирование Земли и аэрофотосъемка, географическое картографирование и т. д. Данная дисциплина требует знаний по топографии, основами геодезии, географии, математике, информатике и компьютерной технике.

Поэтому для усвоения данной дисциплины необходимо владеть базовыми компетенциями, основанными на знании общих основ географии, математики и физики.

Требование к уровню освоения содержания

Освоение дисциплины «Глобальные системы позиционирования» необходимо в качестве дисциплины, изучение которой требуется после изучения основных географических дисциплин, так как подразумевает наличие умение у студентов работами с картами, умение их читать и оперировать пространственно распределённой информацией, как эколого-географического, так и экономико-географического направления.

Цель курса

Цель дисциплины «Глобальные системы позиционирования», как одного из основных курсов в системе подготовки по направлению бакалавриата «География и картография», состоит в том, чтобы дать общие и специальные знания о электронных геодезических приборах, их использовании при геодезических изысканиях, способах топографической съёмки местности, камеральной обработке результатов измерений с использованием программных средств, методах создания картографических документов, возможностях применения для решения прикладных географических задач, выработать методические и практические навыки полевых измерений.

Задачи дисциплины:

-  дать представление о Земле как небесном теле, имеющем определённые размеры и форму, иметь знания о методах создания карт;

-  научить студентов пользоваться электронными геодезическими приборами и решать с их помощью наиболее распространённые задачи;

-  познакомить с технологией производства полевых геодезических измерений;

-  создать базу для более глубокого изучения и использования на старших курсах топографо-геодезических и аэрокосмических материалов, применяемых в географических исследованиях;

Перечень необходимых навыков, приобретенных студентами при усвоении дисциплины

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

- современные теоретические основы и принципы развития и применения глобальной навигационной спутниковой системы в России и за рубежом;

- определение пространственно-временных характеристик земных объектов;

- методы и программные средства для обработки материалов дистанционного зондирования и спутникового позиционирования.

Уметь:

- осуществлять сбор пространственных данных с помощью систем спутникового позиционирования;

- обращаться с GPS - приёмниками для использования их на летней геодезической практике.

Владеть:

- навыками определения координат точек местности и навигации с помощью приёмников спутникового позиционирования.

- навыками первичной обработки материалов топографической съёмки с использованием GPS - приёмников;

2. Структура и трудоёмкость дисциплины

Дисциплина преподаётся в 6 семестре. Форма аттестации – зачёт. Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачётных единицы 72 часа.

3. Тематический план

Таблица 1

N п/п	Раздел дисциплины	Лекции	Практические работы	Самостоятельная работа	Форма контроля	Итого количество баллов
	Модуль 1
1.	Введение.	1	2	3	Опрос Лабораторная работа	0 - 2
2.	Общие сведения о фигуре и размерах Земли	2	4	3	Лабораторная работа	0 - 6
3.	Масштабы карт и планов. Системы координат. Методы определения плановых координат.	2	4	3	Лабораторная работа	0 - 7
4.	Топографические и электронные карты и планы. Решение задач по картам и планам.	2	4	3	Лабораторная работа	0 - 5
	Всего	7	14	12		0 - 20
	Модуль 2
5.	Электронные средства измерений. Нивелирование	2	4	3	Лабораторная работа	0 - 10
6.	Электронная тахеометрическая съёмка местности.	2	4	3	Лабораторная работа Контрольная работа	0 - 20
	Всего	4	8	6		0 - 30
	Модуль 3
7.	Теодолитная съёмка. Дистанционные методы топографических съёмок	2	4	3		0 - 15
8.	Основы спутникового позиционирования	2	4	4		0 - 25
9.	Государственная геодезическая сеть	2	4	4		0 - 10
	Всего	6	12	11		0 - 50
	Итого	17	34	29		0 -100

4. Структура и содержание дисциплины

Модуль 1.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Определение и задачи электронных геодезических средств измерений и их связь с другими географическими и геоинформационными дисциплинами.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИГУРЕ И РАЗМЕРАХ ЗЕМЛИ

Предмет геодезии и его задачи. Геоид, квазигеоид, эллипсоид, референц – эллипсоид Красовского. Методы изучения формы и размеров Земли. Картографические проекции.

3. МАСШТАБЫ КАРТ И ПЛАНОВ. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНОВЫХ КООРДИНАТ

Определение и особенности топографических карт. Масштаб, виды, точность масштабов. Масштабный ряд топографических карт. Элементы карты. Разграфка и номенклатура топографических карт и планов. Условные знаки топографических карт. Изображение на топографических картах элементов местности. Картографическая генерализация, факторы и виды. Топографическая изученность суши. Топографические карты шельфа. Морские навигационные карты. Зарубежные топографические карты. Специализированные топографические карты. Измерения по топографическим картам. Определение площадей контуров аналитическим, механическим и графическим способами. Географические координаты. Проекция Гаусса - Крюгера. Плоские прямоугольные координаты. Полярные координаты. Системы отсчёта высот.

4. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО КАРТАМ И ПЛАНАМ

Область применения глазомерной и буссольной съёмок. Основные этапы их выполнения. Ориентирование на местности. Порядок работы с приборами. Существующие меридианы, сближение и магнитное склонение меридианов. Ориентирование линий. Определение прямых и обратных азимутов, румбов, дирекционных углов. Буссольные ходы. Выполнение съёмки объектов местности полярным способом, способом прямых угловых засечек и обратных угловых засечек. Вычисление абсолютной линейной невязки и распределение её по сторонам полигона. Прямая и обратная геодезическая задача. Изображение объектов и рельефа на топографических картах и планах.

Модуль 2.

5. ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. НИВЕЛИРОВАНИЕ.

Сущность и способы нивелирования. Виды нивелирования. Геометрическое нивелирование. Тригонометрическое нивелирование. Вычисление высотного хода. Нивелирование трассы и поперечников. Пикетажный журнал. Нивелирование поверхности по квадратам. Обработка журналов нивелирования. Нивелирные знаки. Барометрическое и аэрорадионивелирование. Оптические, цифровые, лазерные нивелиры.

6. ЭЛЕКТРОННАЯ ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЁМКА МЕСТНОСТИ

Тахеометрическая съёмка: назначение, сущность, задачи, порядок работы. Приборы и оборудование, используемые при съёмке. Тахеометрические ходы. Журнал тахеометрической съёмки. Этапы выполнения камеральных работ. Съёмка ситуации местности тахеометрами. Электронные тахеометры, их роль в автоматизированном сборе информации. Порядок выполнения работ электронными тахеометрами. Обработка результатов измерений.

Модуль 3.

7.ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЁМКА. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СЪЁМОК МЕСТНОСТИ.

Измерения, их точность. Равноточные и неравноточные измерения. Погрешности измерений. Невязки. Триангуляция, полигонометрия. Засечки: прямая, обратная, линейная, комбинированная. Теодолит. Устройство. Измерение горизонтальных и вертикальных углов. Способы измерения длин линий. Теодолитные ходы. Порядок работы, вычисление невязок и прямоугольных координат. Создание геодезического съёмочного обоснования. Классификация съёмочных методов и средств. Аэрофотоснимок. Проекция, масштаб, виды искажений. Стереопара аэрофотоснимков. Виды стереоэффекта. Определение превышений. Дешифрирование снимков. Аэрофототопографическая съёмка. Наземная стереотопографическая съёмка местности. Съёмка с использованием лазерных сканеров.

8. ОСНОВЫ СПУТНИКОВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ.

Глобальные системы позиционирования. Структура и сферы применения. Принцип определения координат ГСП. Определения дальностей, источники погрешностей в определении. Способы позиционирования. Методы обработки данных. Точность определения координат. Применение спутникового позиционирования в топографии.

9. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ.

Плановые и высотные сети. Структура новой государственной геодезической сети. Мировые геодезические сети.

5. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ТЕМА 1: ВВЕДЕНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ЗАДАНИЕ: Ознакомление с парком электронных средств геодезических измерений. Систематизация карт, планов.

ТЕМА 2: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИГУРЕ И РАЗМЕРАХ ЗЕМЛИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ЗАДАНИЕ: Построение ортогональных и центральных проекций линейных и площадных элементов поверхности Земли. Анализ методов измерения формы и размеров Земли.

ТЕМА 3: МАСШТАБЫ КАРТ И ПЛАНОВ. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНОВЫХ КООРДИНАТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

МАСШТАБЫ КАРТ И ПЛАНОВ

ЗАДАНИЕ 1. Определить именованный масштаб. Выполнить графическое построение линейного и поперечного масштабов.

ЗАДАНИЕ 2. Определить длину линий между объектами на карте или плане по численному, именованному и графическим масштабам: линейному и поперечному. Дать оценку точности определения длин линий по разным масштабам.

ЗАДАНИЕ 3. Определить масштаб карт и планов по их номенклатуре. Дать классификацию карт по назначению, масштабу. Изучить условные знаки, используемые на топографических картах.

ТЕМА 4: ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО КАРТАМ И ПЛАНАМ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ

ЗАДАНИЕ 1. На топографической карте выделить положение 10 объектов. Каждые 2 объекта соединить линиями. Получится пять линий. Через начало линий провести три меридиана: осевой, истинный и магнитный, используя для этого информацию о сближении меридианов и склонении магнитной стрелки приведённых на карте.

ЗАДАНИЕ 2. Пользуясь транспортиром вычислить дирекционные углы между направлением осевого меридиана проведённого вначале линии и линией соединяющей объекты. Определить длину линий между объектами используя линейный масштаб карты.

ЗАДАНИЕ 3. Пользуясь транспортиром вычислить географические азимуты между направлением истинного меридиана проведённого вначале линии и линией соединяющей объекты. Определить длину линий между объектами используя линейный масштаб карты.

ЗАДАНИЕ 4. Пользуясь транспортиром вычислить магнитные азимуты между направлением магнитного меридиана проведённого вначале линии и линией соединяющей объекты. Определить длину линий между объектами используя линейный масштаб карты.

ЗАДАНИЕ 5. Решить прямую геодезическую задачу (определить координаты конца линии). Для этого нужно определить прямоугольные координаты начала каждой линии. Зная дирекционный угол и расстояние между точками начала и конца линии можно рассчитать приращение координат по известным формулам. Сложив значения координат точки начала линии с приращением координат получают координаты точки конца линии.

ЗАДАНИЕ 6. Решить обратную геодезическую задачу (определить дирекционный угол линии ориентирования и её длину). Для этого нужно определить прямоугольные координаты начала и конца каждой линии. Вычисляют приращения координат как разность между координатами конца линии и начала линии. Рассматривая прямоугольный треугольник и используя формулы тригонометрии определяется тангенс угла наклона каждой линии через отношение приращений координат. Используя формулы приведения, вычисляют дирекционный угол линии. По формулам геометрии и тригонометрии вычисляют длину линии.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ

ЗАДАНИЕ: На топографической карте определить координаты объектов: географические (широту, долготу и высоту), прямоугольные (X, Y) и полярные (топоцентрические) (полярный угол и радиус-вектор). При выполнении работы использовать: циркуль-измеритель, треугольник, линейку, транспортир и карандаш.

1 этап: внимательно изучить карту, определиться с направлением широты и долготы, рассмотреть минутную рамку карты, установить систему отсчёта высот и высоту сечения рельефа. Определить географические координаты 10 объектов;

2 этап: рассмотреть километровую сетку карты, определиться с направление оси X и оси Y. Используя принадлежности (циркуль-измеритель, треугольник, линейку и карандаш) и линейный масштаб установить прямоугольные координаты 10 объектов.

3 этап: на карте определить положение полюса и через него провести полярную ось. Если за полярную ось принимается направление одного из трёх меридианов, то используя приведённые на карте значения сближения и склонения меридианов, через полюс проводят его направление (полярную ось). Определяют угол между полярной осью и направлением на объект и измеряют расстояние между полюсом и объектом. При выполнении задания используют циркуль-измеритель, треугольник, линейку, транспортир и карандаш. Устанавливают координаты 10 объектов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДЕЙ

ЗАДАНИЕ 1. Определить площадь аналитическим способом. Из лабораторной работы № 2 взять прямоугольные координаты 5 точек.

По этим точкам построить замкнутый полигон. Разделить его на элементарные трапеции. Используя формулу определения площади трапеции вычислить площадь каждой элементарной трапеции. Площадь заданного полигона получают как сумму площадей полученных трапеций. Рассчитывают погрешность в определении площади.

ЗАДАНИЕ 2. Определить площадь графо - аналитическим способом. Из лабораторной работы № 2 взять 5 точек. По этим точкам построить замкнутый полигон. Разделить его на простые геометрические фигуры (прямоугольники, трапеции, треугольники). Лучше разделить на треугольники с одинаковыми основаниями и высотой. Измерив длины сторон фигур и их высоту, с использованием линейного масштаба, вычисляют площадь каждой фигуры. Площадь контура определяют как сумму площадей фигур. Рассчитывают погрешность в определении площади.

ЗАДАНИЕ 3. Определить площадь графическим способом. Из лабораторной работы № 2 взять 5 точек. По этим точкам построить замкнутый полигон. Изготовить из кальки стандартные квадратную и параллельную палетки.

1) Наложить на определяемый контур квадратную палетку. В границах контура подсчитать количество миллиметровых или двухмиллиметровых квадратов. Определить цену деления квадрата в масштабе карты. Умножив, количество подсчитанных в контуре квадратов на цену деления одного квадрата вычисляют площадь полигона. Рассчитывают погрешность в определении площади.

2) Наложить на определяемый контур параллельную палетку с линиями, проведёнными через 2 мм. Этими линиями полигон разделится на элементарные трапеции. Площадь трапеции находится как произведение длины средней линии трапеции на высоту. Для вычисления площади контура необходимо найти сумму всех средних линий элементарных трапеций и умножить её на высоту. Рассчитывают погрешность в определении площади.

ЗАДАНИЕ 4. Определить площадь механическим способом. Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями планиметра. Вычислить цену деления прибора. Для этого берётся квадрат 10х10 см. В масштабе карты аналитическим способом определяется его площадь. Планиметром обводится квадрат по периметру и вычисляется его площадь в делениях планиметра, как разность между отсчётами по каретке счётного механизма после обвода и до обвода квадрата. Разделив площадь квадрата определённую аналитическим способом на площадь этого же квадрата в делениях планиметра определяют цену деления планиметра. Затем обводится полигон планиметром при двух положениях полюса: при полюсе с лева и полюсе с права. Каждый раз определяется площадь полигона в делениях планиметра (разность отсчётов по каретке счётного механизма до обвода и после обвода). Находят среднее значение площади контура в делениях планиметра. Умножив их на цену деления планиметра, получают площадь искомого полигона. Рассчитывают погрешность в определении площади.

ТЕМА 5: ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. НИВЕЛИРОВАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ЗАДАНИЕ 1. Выполнить геометрическое нивелирование точек местности методом «из середины». Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями нивелира. Подготавливается полевой журнал для геометрического нивелирования. Примерно в середине между двумя точками, из которых одна называется задняя, другая передняя устанавливается нивелир. Прибор приводится в рабочее положение. Нивелирование выполняется с трёх станций. На точках устанавливаются нивелирные рейки. Отсчёт сначала берётся по рейке, установленной на задней точке (репер с известной отметкой) затем по рейке расположенной на передней точке. Измерения заносятся на магнитный носитель информации прибора. Работая в программе, вычисляется превышение как разность отсчёта по задней рейке минус отсчёт по передней рейке. Высота (отметка) передней точки рассчитывается по формуле: к отметке задней точки (репер с известной высотой) прибавляется превышение. Все камеральные работы: обработка результатов измерений и постраничный контроль, выполняются с использованием программных средств на компьютере. Строится высотное обоснование и наносятся реечные точки. Проводятся горизонтали в соответствии с масштабом съёмки и высотой сечения рельефа.

ЗАДАНИЕ 2. Выполнить геометрическое нивелирование точек местности методом «вперёд». Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями нивелира. На исходной точке (репер) с известной высотой устанавливается нивелир, так чтобы окуляр прибора находился точно над точкой. Приводится в рабочее положение. Измеряется высота прибора (расстояние от центра окуляра до точки). Высота исходной точки (репера) известна. Сложив высоту исходной точки и высоту прибора, находят параметр - горизонт прибора. Вся информация заносится в электронный блок памяти прибора. На передней точке устанавливается нивелирная рейка. По ней берут отсчёт при горизонтальном положении луча визирования. Работая в программе, определяем превышение точек местности как разность между высотой прибора и отсчётом по передней рейке. Высота передней точки рассчитывается по формуле: горизонт прибора минус отсчёт по рейке. При выполнении нивелирования прибор устанавливается на трёх станциях. Все камеральные работы: обработка результатов измерений и постраничный контроль, выполняются с использованием программных средств на компьютере. Строится высотное обоснование и наносятся реечные точки. Проводятся горизонтали в соответствии с масштабом съёмки и высотой сечения рельефа. Полученные результаты сохраняются в электронной версии.

ТЕМА 6: ЭЛЕКТРОННАЯ ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЁМКА МЕСТНОСТИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Проложить замкнутый тахеометрический ход (съёмочное обоснование). Измерить внутренние, горизонтальные, правые по ходу лежащие углы способом «приёмов», вертикальные углы и длину сторон полигона. Способ приёмов заключается в измерении горизонтального угла двумя полуприёмами, при двух положениях вертикального круга тахеометра. При первом полуприёме, вертикальный круг тахеометра расположен «справа» от зрительной трубы, при втором полуприёме – слева от зрительной трубы. Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями тахеометра, выполнить его поверки. Тахеометр центрируется и горизонтируется над первой точкой полигона. Устанавливается зрительная труба для наблюдения в два приёма: по глазу – вращением окулярного кольца достигается чёткое изображение сетки нитей и по предмету – вращением фокусирующей кремальеры получают хорошее визирной цели. Подготавливается полевой журнал тахеометрической съёмки. Угол измеряется при двух положениях вертикального круга. При закреплённом лимбе и откреплённой алидаде наводят зрительную трубу на веху установленную в задней (правой) точке полигона, закрепляют алидаду, и действуя наводящим винтом точнее совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой. Производят отсчёт по микроскопу - (). Открепляют алидаду, при закреплённом лимбе, наводят зрительную трубу на веху, установленную в передней (левой) точке полигона и закрепляют алидаду. Действуя наводящим винтом, совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой и выполняют отсчёт по микроскопу – (). Значение измеренного угла определяется из выражения:

, (1)

Если , то к отсчёту прибавляется 3600 и значение угла находят по формуле:

, (2)

где к – число переходов через нулевой штрих лимба.

Эти действия выполняются, например при положении вертикального круга тахеометра – «круг право». Переворачивают зрительную трубу через зенит, открепляют лимб горизонтального круга и смещают его на угол близкий к 900. При положении вертикального круга тахеометра «круг лево» вновь измеряют горизонтальный угол по вышеизложенной технологии. Если значения горизонтального угла, определённого первым и вторым полуприёмами различаются не больше чем на полуторную точность отсчёта, то истинное значение угла находится как средняя величина из двух определений (при «круге право» и «круге лево»). Если погрешность больше, то измерения выполняют вновь. В последовательности, изложенной выше, измеряют все внутренние углы полигона. После окончания измерения углов тахеометром определяют угловую невязку полигона и в случае её допустимой величины распределяют по измеренным углам равномерно. Опираясь на съёмочное обоснование снимают внутреннюю ситуацию полигона полярным способом. При наведении на твёрдую точку или точку местности (при съёмке внутренней ситуации) одновременно со снятием отсчёта по горизонтальному кругу тахеометра определяют отсчёт по вертикальному кругу. Результаты измерений заносятся в журнал. Выполняют камеральные работы. По обработанным результатам измерений строят топографический план в масштабе 1:1000.

ТЕМА: ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЁМКА. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СЪЁМОК

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ

ЗАДАНИЕ 1. Проложить замкнутый теодолитный ход. Измерить внутренние, горизонтальные, правые по ходу лежащие углы способом «приёмов» и длину сторон полигона. Способ приёмов заключается в измерении горизонтального угла двумя полуприёмами, при двух положениях вертикального круга теодолита. При первом полуприёме, вертикальный круг теодолита расположен «справа» от зрительной трубы, при втором полуприёме – слева от зрительной трубы. Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями теодолита, выполнить его поверки. Теодолит центрируется и горизонтируется над первой точкой полигона. Устанавливается зрительная труба для наблюдения в два приёма: по глазу – вращением окулярного кольца достигается чёткое изображение сетки нитей и по предмету – вращением фокусирующей кремальеры получают хорошее визирной цели. Подготавливается полевой журнал теодолитной съёмки. Угол измеряется при двух положениях вертикального круга. При закреплённом лимбе и откреплённой алидаде наводят зрительную трубу на веху установленную в задней (правой) точке полигона, закрепляют алидаду, и действуя наводящим винтом точнее совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой. Производят отсчёт по микроскопу - (). Открепляют алидаду, при закреплённом лимбе, наводят зрительную трубу на веху, установленную в передней (левой) точке полигона и закрепляют алидаду. Действуя наводящим винтом, совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой и выполняют отсчёт по микроскопу – (). Значение измеренного угла определяется из выражения:

, (3)

Если , то к отсчёту прибавляется 3600 и значение угла находят по формуле:

, (4)

где к – число переходов через нулевой штрих лимба.

Эти действия выполняются, например при положении вертикального круга теодолита – «круг право». Переворачивают зрительную трубу через зенит, открепляют лимб горизонтального круга и смещают его на угол близкий к 900. При положении вертикального круга теодолита «круг лево» вновь измеряют горизонтальный угол по вышеизложенной технологии. Если значения горизонтального угла, определённого первым и вторым полуприёмами различаются не больше чем на полуторную точность отсчёта, то истинное значение угла находится как средняя величина из двух определений (при «круге право» и «круге лево»). Если погрешность больше, то измерения выполняют вновь. В последовательности, изложенной выше, измеряют все внутренние углы полигона. После окончания измерения углов теодолитом определяют угловую невязку полигона и в случае её допустимой величины распределяют по измеренным углам равномерно.

ЗАДАНИЕ 2. Проложить замкнутый теодолитный ход. Измерить внутренние, горизонтальные, правые по ходу лежащие углы способом «совмещения нулей лимба и алидады» и длину сторон полигона. Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями теодолита, выполнить его поверки. Теодолит центрируется и горизонтируется над первой точкой полигона. Устанавливается зрительная труба для наблюдения в два приёма: по глазу – вращением окулярного кольца достигается чёткое изображение сетки нитей и по предмету – вращением фокусирующей кремальеры получают хорошее изображение визирной цели. Подготавливается полевой журнал теодолитной съёмки. При закреплённом лимбе и откреплённой алидаде совмещают их нули. Закрепляют алидаду и открепляют лимб. Наводят зрительную трубу (перекрестие сетки нитей) на переднюю (левую) точку измеряемого угла. Закрепляют лимб и действуя наводящим винтом лимба, совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой. Открепляют алидаду. Наводят трубу (перекрестие сетки нитей) на правую точку. Закрепляют алидаду и делают отсчёт на лимбе по микроскопу. Отсчёт на лимбе даст значение измеряемого угла. В последовательности, изложенной выше, измеряют все внутренние углы полигона. После окончания измерения углов теодолитом определяют угловую невязку полигона, и в случае её допустимой величины распределяют по измеренным углам равномерно.

ЗАДАНИЕ 3. Проложить замкнутый теодолитный ход. Измерить внутренние, горизонтальные, правые по ходу лежащие углы способом «повторений» и длину сторон полигона. Перед началом работы требуется ознакомиться с конструктивными особенностями теодолита, выполнить его поверки. Теодолит центрируется и горизонтируется над точкой полигона. Устанавливается зрительная труба для наблюдения в два приёма: по глазу – вращением окулярного кольца достигается чёткое изображение сетки нитей и по предмету – вращением фокусирующей кремальеры получают хорошее изображение визирной цели. Подготавливается полевой журнал теодолитной съёмки. При закреплённом лимбе и откреплённой алидаде наводят зрительную трубу (перекрестие сетки нитей) на переднюю (левую) точку. Закрепляют алидаду, и действуя наводящим винтом, совмещают вертикальную нить с вехой. Делают отсчёт на лимбе по микроскопу . Затем открепляют алидаду и наводят зрительную трубу на заднюю точку. Наводящим винтом алидады совмещают вертикальную нить сетки нитей с вехой. Отсчёт не берут. Открепляют лимб и вновь наводят зрительную трубу на переднюю (левую) точку. Закрепляют лимб и открепляют алидаду. Снова наводят вертикальную нить зрительной трубы на заднюю (правую) точку. Закрепляют алидаду и открепляют лимб. Такие действия выполняют количество раз. При последнем наведении трубы на заднюю (правую) точку определяют отсчёт на лимбе . Значение измеряемого угла находят по формуле:

, (5)

Каждый раз в ходе измерений фиксируют переход через нулевой штрих лимба добавлением к конечному отсчёту 3600. Значение измеряемого угла определится:

, (6)

Аналогично производят измерения других углов полигона.

ТЕМА 8: ОСНОВЫ СПУТНИКОВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ЗАДАНИЕ 1. Подготовить реферат по системам спутникового позиционирования:

1)  Рассмотреть существующие системы спутникового позиционирования и принцип их работы при определении координат объектов.

2)  Охарактеризовать орбитальное движение спутников (эфемериды), системы отсчёта времени и координат.

3)  Составить классификацию GPS – приёмников и привести анализ режимов их функционирования.

4)  Рассмотреть назначение базовых станций, дать оценку измерениям, проводимым спутниковыми приёмниками с использованием базовых станций DGPS.

5)  Привести технологию работ при выполнении топографических съёмок местности с использованием базовых станций.

ТЕМА 9: ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ЗАДАНИЕ 1. Выполнить поиск пунктов опорной геодезической сети на картах. Определить их координаты и высоты. Дать характеристику и конструктивные особенности реперов.

5.САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

1.Определение геодезических и плоских прямоугольных координат двух точек по выбору студента. Измерение расстояний и дирекционных углов. Вычисление геодезического и магнитного азимутов. Решение прямой и обратной геодезической задачи.

2. Изображение и чтение рельефа, построение продольного профиля, выделение структурных линий рельефа, измерение площади водосбора.

3. Топографическая карта: номенклатура, условные знаки, измерение по картам длин и площадей объектов.

4. Электронные карты и планы.

5. Электронные геодезические приборы.

6. Вычисление координат точек теодолитного хода.

7. Камеральные работы при использовании электронных средств измерений.

8. Аэрофотоснимок: определение масштаба. Определение превышения по стереопаре аэрофотоснимков.

9. Определение координат точек с помощью приёмников спутникового позиционирования.

6.ТЕМЫ ДОКЛАДОВ И РЕФЕРАТОВ

1. История развития геодезии.

2. Эволюция представлений о фигуре Земли.

3. Методы проектирования земной поверхности на плоскость.

4. Элементы взаимного расположения точек в плоской системе координат.

5. Основные особенности оформления электронных карт.

6. Единицы измерений, применяемые в топографии и геодезии

7. Построение государственной геодезической сети.

8. Методы измерений длин линий.

9. Определение неприступных расстояний.

10. Плановый и перспективный аэрофотоснимок.

11. Морские навигационные карты и топографические карты шельфа.

12. Содержание и оформление зарубежных топографических карт.

13. Картографическая генерализация при составлении топографических карт.

14. Основные направления использования топографических карт.

15. Новейшие виды топографических съёмок с использованием электронных средств измерений.

7 ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

1.  Предмет и задачи топографии и геодезии. История развития.

2.  Понятия о форме и размерах Земли. Эллипсоид Красовского – Изотова, ПЗ – 90. Методы определения форм и размеров земли. Метод проекций.

3.  Аэрофотосъемка. Аэронегатив. Контактная печать.

4.  Виды искажений на аэроснимках. Способы их устранения.

5.  Фотосхема, фотопланы, ортофотопланы.

6.  Дешифрирование аэроснимков, его виды.

7.  Измерение вертикального угла электронным прибором.

8.  Системы координат применяемые в топографии. СК – 95.

9.  Электронные приборы в теодолитной съемке. Обработка угловых измерений.

10.  Определение площади планиметром. Устройство планиметра.

11.  Топографические карты и планы.

12.  Мензульная съемка.

13.  Работа с нивелиром.

14.  Масштабы карты и планов. Точность масштаба.

15.  Электронная тахеометрическая съемка.

16.  Определение координат по топографической карте.

17.  Разграфка и номенклатура топографических карт.

18.  Измерение горизонтальных углов электронным прибором.

19.  Изображение рельефа. Анализ топографических карт. Решение задач по топографическим картам.

20.  Нивелирование. Лазерные нивелиры.

21.  Последовательное нивелирование для передачи высот.

22.  Приборы и точность, тригонометрического нивелирования.

23.  Построение профиля по карте.

24.  Приборы, используемые при работе с картами и планами.

25.  Наземно-космическая съемка местности.

26.  Работа с электронным тахеометром.

27.  Ориентирование линий на местности. Азимуты, румбы, дирекционные углы. Сближение меридианов.

28.  Принципы определения координат точек местности с использованием “GPS”.

29.  Ориентирование карт и планов. Прямая и обратная геодезические задачи.

30.  Измерение расстояний до навигационных спутников “GPS”.

31.  Определение площадей.

32.  Организация геодезических работ с использованием базовых станций “DGPS”.

33.  Электронные карты, цифровые и математические модели местности.

34.  Принципы организации геодезических работ. Виды топографических съемок.

35.  Приемники “GPS”.

36.  Измерение вертикальных углов теодолитом.

37.  Работа с мензулой.

38.  Приборы для измерения углов. Классификация теодолитов. Установка теодолита в рабочее положение. Поверки теодолита.

39.  Камеральные работы при тахеометрической съемке.

40.  Влияние внешней среды на результаты измерений при наземно-космической съемке.

41.  Нивелирование поверхности. Нивелирные знаки.

42.  Теодолитные ходы. Обработка угловых измерений. Абрис.

43.  Тахеометрическая съемка местности.

44.  Способы нивелирования. Камеральные работы при нивелировании.

45.  Измерение горизонтальных углов электронными приборами.

46.  Виды топографических съемок.

47.  Виды условных знаков топографических карт.

48.  Описание местности по карте.

49.  Дальномеры геометрического и эхолокационного типов.

50.  Съемка ситуаций и рельефа мензулой.

51.  Контурно-комбинированная и стереотопографическая съемка.

52.  Наземная фототопографическая съемка.

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

8.1 ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.  Курошев, и топография: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 020401 "География", 020501 "Картография"/ , . - Москва: Академия, 20с.;

2.  Маслов, : учеб. для студ. вузов по спец. 120301 "Землеустройство", 120302 "Зем. кадастр", 120303 "Город. кадастр"/ , , . - 6-е изд., перераб. и доп.. - Москва: КолосС, 20с.

3.  Федотов, геодезия: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. "Автомобильные дороги и аэродромы"/ . - 4-е изд., стереотип.. - Москва: Высшая школа, 20с.

4.  Инженерная геодезия: учеб. для студ. вузов/ ред. . - 9-е изд., стереотип.. - Москва: Академия, 20с.

5.  Неумывакин, -кадастровые геодезические работы: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 311000 "Зем. кадастр" и по напр. 650500 "Землеустройство и зем. кадастр"/ , . - Москва: КолосС, 20с.

6.  Федотов, геодезия: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. "Автомоб. дороги и аэродромы", "Мосты и транс. тоннели" напр. "Стр-во"/ . - 5-е изд., стер.. - Москва: Высшая школа, 20с.

8.2 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

7.  Фельдман, инженерной геодезии: [учебник]/ , . - 4-е изд.. - Москва: Высшая школа, 20с.

8.  Инженерная геодезия: учеб. для студ. вузов/ под ред. . - 3-е изд., испр. - Москва: Высшая школа, 20с.

9.  Инженерная геодезия: учеб. для студ. вузов/ ред. . - 4-е изд., испр. - Москва: Академия, 20с.

10.  Куштин, : обработка результатов измерений : учеб. пособие/ . - Москва; Ростов-на-Дону: МарТ, 20с.

11.  Селиханович, по геодезии: учеб. пособие для студ. геофиз. спец. вузов/ , , . - 2-е изд., стер.. - Москва: Альянс, 20с.

12.  Инженерная геодезия и геоинформатика: учеб. для студентов негеодезических вузов, обуч. по дисциплине "Геодезия" / ред. . - Москва: Академический Проект: Фонд "Мир", 20с.

8.3 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

1.  Цифровые топографические карты – http://***** – официальный сайт ГОСГИСЦЕНТРа (Государственного научно-внедренческого центра геоинформационных систем и технологий).

2.  Фонд картографических материалов Российской национальной библиотеки – http://www. *****/fonds/maps/

3.  Нормативно-правовая база топографических работ – http:www. *****/kartografy – официальный сайт Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии (Росреестр).

9. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

1.  Учебная аудитория с мультимедийным проектором для лекционных занятий.

2.  Учебные аудитории для проведения лабораторных занятий.

3.  Комплект топографических карт масштаба 1:10000, 1: 25000, 1: 100000.

4.  Условные знаки для топографических карт.

5.  Банк цифровых топографических карт.

6.  Парк геодезических приборов: буссоли, теодолиты 4Т30П, нивелиры: Berger. 3H-3KЛ, тахеометры: Nikon, Trimble, планиметры, штативы, телескопические рейки.

7.  Программы для камеральной обработки результатов геодезических измерений и построения картографических материалов.

8.  Комплект аэрофотоснимков масштаба 1: 10000.

9.  Фотограмметрические станции.

10.  Приёмники спутникового позиционирования.

11.  Раздаточные материалы для выполнения лабораторных работ.

12.  Миллиметровая бумага.

13.  Калька.

ПЛАНИРОВАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.	Введение.			1	3	0-2
2.	Общие сведения о фигуре и размерах Земли	контрольная	подготовка к зачёту по лекциям	2	3	0-2
	Масштабы карт и планов. Системы координат. Методы определения плановых координат.	реферат	подготовка сообщений к докладу	3	3	0-2
	Топографические и электронные карты и планы. Решение задач по картам и планам.	контрольная	подготовка к зачёту по лекциям	4	3	0-2
Всего по модулю 1:	12	0-8
Модуль 2
3.	Электронные средства измерений. Нивелирование	контрольная	подготовка сообщений к докладу	5	3	0-2
4.	Электронная тахеометрическая съёмка местности.	реферат	подготовка к зачёту по лекциям	6-8	3	0-3
Всего по модулю 2:	6	0-5
Модуль 3
5.	Теодолитная съёмка. Дистанционные методы топографических съёмок	реферат	исследовательская работа	9-10	3	0-4
	Основы спутникового позиционирования	реферат	исследовательская работа	11	4	0-4
6.	Государственная геодезическая сеть	реферат	исследовательская работа	12-14	4	0-4
Всего по модулю 3:	4	0-16
ИТОГО:	16	0-29