Геодезия (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Белгородский государственный технологический университет

им.

ГЕОДЕЗИЯ

Методические указания для обучения с применением дистанционных технологий

Белгород 2011

УДК 528.4(07)

ББК 26.1я7

И64

Составители: канд. техн. наук, доц.

доцент

ст. преп.

И64	геодезия: Методические указания/ Сост. , , . –Белгород: Изд-во БГТУ им. , 2011. – 110 с.

Приведены основные теоретические сведения по инженерной геодезии и методические рекомендации по изучению данного курса.

Издание предназначено для обучения с применением дистанционных технологий.

УДК 528.4(07)

ББК 26.1я7

© Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. , 2011

Учебное издание

ГЕОДЕЗИЯ

Методические указания для обучения с применением дистанционных технологий

Составители:

Подписано в печать. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 6,4. Уч.-изд. л. 6,9.

Тираж 450 экз. Заказ Цена.

Отпечатано в

Содержание

Общие сведения о геодезии 4

Предмет и задачи геодезии 4

Процессы производства геодезических работ 4

Единицы измерений применяемые в геодезии 5

Форма земли и определение положения точек на земной поверхности 5

Изображение земной поверхности на плоскости (план, карта, профиль) 8

Плоские системы координат 8

Ориентирование линий 11

Прямая и обратная геодезические задачи 15

Масштабы и их точность 16

Понятие о плане и карте 18

Номенклатура карт и планов 19

Географическая и прямоугольная сетка топографических карт 21

Условные знаки карт и планов 23

Рельеф местности и его изображение на топографических картах и планах 24

Решение задач по картам и планам с помощью горизонталей 27

Измерение площадей по картам и планам 30

Общие сведения из теории ошибок измерений 33

Основные правила вычислений 35

Измерение длин линий 36

Нивелирование. Нивелиры, нивелирные рейки 42

Нивелиры 43

Способы нивелирования 45

Производство геометрического нивелирования 48

Принципы измерения углов. Теодолиты. 50

Измерение горизонтальных и вертикальных углов на местности 52

Теодолитные ходы 55

Геодезические сети 58

Плановые геодезические сети 59

Высотные геодезические сети 60

Назначение, виды и особенности построения опорных сетей 60

Топографические съемки 61

Инженерные изыскания для строительства 67

Изыскания линейных сооружений 68

Камеральное трассирование 69

Полевое трассирование 70

Методические указания по изучению курса инженерной геодезии 73

Контрольная работа 1 84

Контрольная работа 2 97

Вопросы к экзамену 107

Список рекомендуемой литературы 109

Общие сведения по геодезии

Предмет и задачи геодезии

Геодезия – одна из древнейших наук о Земли. Само название предмета (геодезия – в переводе с греческого “землеразделение”) указывает, что геодезия как наука возникла из практических потребностей человечества, связанных с измерением и разделением земельных участков. Современная геодезия является многогранной наукой, решающей сложные научные, научно-технические и инженерные задачи путем специальных измерений, выполняемых при помощи геодезических и других приборов, и последующей математической и графической обработки их результатов.

Геодезию можно определить как науку о методах и технике производства измерений на земной поверхности, выполняемых с целью изучения фигуры Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей, а также решения различных прикладных задач.

С развитием человеческого общества, с повышением уровня науки и техники меняется и содержание геодезии. В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных и научно-технических дисциплин:

– высшая геодезия решает задачи по изучению фигуры и размеров Земли и планет, а также по созданию геодезических опорных сетей. При подробном изучении методов решения задач высшей геодезии из нее выделяются в отдельные дисциплины геодезическая астрономия, геодезическая гравиметрия и космическая геодезия. Геодезическая астрономия занимается вопросами определения исходных данных для опорных геодезических сетей на основе наблюдений небесных светил. Геодезическая гравиметрия занимается изучением фигуры Земли путем измерения с помощью специальных приборов силы тяжести в отдельных точках земной поверхности. Космическая (спутниковая) геодезия изучает геометрические соотношения между точками земной поверхности с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ).

– геодезия или топография изучает вопросы, связанные со съемками сравнительно небольших участков земной поверхности и их детальным изображением в виде планов и карт.

– картография изучает методы и процессы создания изображений значительных территорий земной поверхности в виде карт различного назначения, технологию их производства и размножения.

– фототопография занимается разработкой методов создания планов и карт по фотоснимкам и аэрофотоснимкам местности.

– морская геодезия разрабатывает методы специальных измерений, связанных с картографированием и изучением природных ресурсов дна морей и океанов.

– прикладная геодезия занимается изучением методов геодезических работ, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, монтаже оборудования, а также эксплуатации природных богатств страны.

Прикладная геодезия широко использует методы геодезии, а в отдельных случаях – и свои приемы и средства.

Процессы производства геодезических работ.

Геодезические работы разделяются на полевые и камеральные. Главное содержание полевых работ составляет процесс измерений, а камеральных – вычислительный и графический процессы.

Измерительный процесс состоит из измерений на местности, выполняемых при производстве съемочных работ и решении специальных инженерно-технических задач, например при разбивке сооружений, прокладке трасс и т. п.

Объектами геодезических измерений являются горизонтальные и вертикальные углы, наклонные, горизонтальные и вертикальные расстояния. Для измерения углов и расстояний применяют различные геодезические приборы и инструменты: теодолиты, нивелиры, кипрегели, дальномеры, мерные ленты, рулетки и проволоки, рейки и т. п. Результаты геодезических измерений заносят в журналы установленной формы. При этом зачастую одновременно с измерениями в поле составляют схематические чертежи, называемые абрисами.

Геодезические измерения производятся непосредственно на местности в разнообразных физико-географических условиях, оказывающих влияние на точность выполняемых работ. Поэтому вредные воздействия окружающей среды необходимо исключать или ослаблять путем правильного выбора приборов, методики измерений и порядка производства работ.

Вычислительный процесс заключается в математической обработке результатов измерений. Вычисления выполняют по определенным схемам, позволяющим быстро находить требуемые результаты и своевременно контролировать правильность их расчетов. Для облегчения вычислений применяют различные вспомогательные средства: таблицы, графики, номограммы, калькуляторы, электронно-вычислительные машины.

Графический процесс заключается в составлении на основе результатов измерений и вычислений чертежей с соблюдением установленных условных обозначений. В геодезии чертеж служит не иллюстрацией, прилагаемой к какому-либо документу, а является конечной продукцией производства геодезических работ. На основании его в дальнейшем производятся расчеты, проектирование и перенос проектов в натуру. Такой чертеж должен составляться по проверенным и точным данным и обладать высоким качеством графического исполнения.

Единицы измерений, применяемые в геодезии

При производстве геодезических измерений находят применение меры длины, площади, массы, температуры, давления, угловые меры и др.

В Российской Федерации линейные измерения производятся в метрической системе мер. За основную единицу измерения длины принят метр. Стандарт метра – длина, равная 1 650 763,73 длины волны оранжевой линии спектра излучения атома изотопа криптона-86 в вакууме.

Для точного определения длин мерных проволок и рулеток в нашей стране изготовлены трехметровые жезлы из инвара (64% железа и 36% никеля), длины которых сравнены с государственным эталоном.

Один метр (м) содержит 100 сантиметров (см) или 1000 миллиметров (мм). Одна тысячная доля миллиметра, т. е. миллионная доля метра, называется микрометром (мкм).

Единицей измерения плоских углов в России является градус (°), равный 1/90 прямого угла; полная окружность составляет 360°. Один градус содержит 60 мин (′), одна минута – 60 с (′′).

Значения углов можно выражать также в радианной мере, представляющей собой отношение длины соответствующей дуги к ее радиусу. Следовательно, окружность длиной 2πR содержит 2π радиан. Отсюда значения радиана ρ в градусах, минутах и секундах будут равными: ρ=57,3°; ρ′=3438′;ρ′′=206265′′.

Для перевода значения угла из градусной меры в радианную надо разделить его на радиан:

.

При малых углах с достаточной точностью можно считать, что

.

Единицей измерения площадей является квадратный метр; 10000 м2=1 гектару (га); 1000000 м2 = 100 га =1 км2.

Единицами измерения времени, массы и температуры являются соответственно секунда, международный килограмм и градус по шкале Цельсия.

Форма земли и определение положения точек на земной поверхности

Мысль о том, что Земля имеет форму шара, впервые высказал в VI. в. до н. э. древнегреческий ученый Пифагор, а доказал это и определил радиус Земли египетский математик и географ Эратосфен, живший в III в. до н. э. Впоследствии ученые уточнили, что Земля сплюснута у полюсов. Такая фигура в математике называется эллипсоидом вращения, она получается от вращения эллипса вокруг малой оси. В земном эллипсоиде (рис. 1, а) полярная ось меньше экваториальной.