Обработка информации и геодезических съёмок Ставропольского края

ФГБОУ ВПО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на тему: «Обработка информации и геодезических съёмок Ставропольского края».

Сдал: студентка 2 курса 26 группы

Белозубова Екатерина Николаевна

Принял: Перов Александр Юрьевич

Ставрополь 2012 г.

Содержание

1. Понятие геодезии и связь с другими науками………………………………
2. Связь геодезии, землеустройства и земельного кадастра…………………
3. Краткая характеристика хозяйства…………………………………………...
4. Теодолитная съёмка…………………………………………………………..
1. Порядок проведения теодолитной съемки…………………………..
2. Устройство теодолита и тахеометра…………………………………
3. Обработка результатов теодолитной съемки……………………….
4. Составление плана по координатной сетке………………………….
5. Нивелирная съёмка…………………………………………………………..
1. Проведение вертикальной съемки…………………………………..
2. Устройство нивелира…………………………………………………
3. Журнал нивелирной съемки………………………………………….
4. Построение продольного профиля…………………………………..
6. Применение геодезических программных продуктов для обработки геодезических измерений…………………………………………………..
7. Карта Ставропольского  края (рельеф местности)………………………
8. Заключение…………………………………………………………………..

Литература…………………………………………………………………...

1. Понятие геодезии и связь с другими науками.

Геодезия (греч. “ge” – земля и “dazomai” – разделяю, делю)- наука об измерениях на земной поверхности.

Название "геодезия" указывает  на те первоначальные практические задачи, которые обусловили её возникновение, но не раскрывает её современных научных проблем и практических задач, связанных с разнообразными потребностями человеческой деятельности. 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, изображения ее поверхности на картах и планах, о способах проведения различных измерений на поверхности Земли (на суше и акваториях), под землей, в околоземном пространстве и на других планетах, а также для проведения различных инженерных и народно-хозяйственных мероприятий.

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”.

Задачи геодезии:

Основная  задача геодезии – создание системы координат и построение опорных геодезических сетей, позволяющих определить положение точек на земной поверхности. В этом существенную роль играют измерения характеристик гравитационного поля Земли, связывающие геодезию с геофизикой, использующей гравиметрические данные для изучения строения земных недр и геодинамики. Например, в геофизике геодезические методы измерений применяются для исследования движений земной коры, поднятий и опусканий массивов суши. И наоборот, нарушения во вращении Земли, которые влияют на точность геодезической системы координат, отчасти могут быть объяснены физическими характеристиками литосферы.

Среди многих задач геодезии можно выделить долговременные задачи и задачи на ближайшие годы:

1. К долговременным задачам 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.
2. 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.

Усложнение  и развитие геодезии привело к  разделению ее на несколько научных  дисциплин:

Высшая геодезия изучает фигуру Земли, ее размеры и гравитационное 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 Солнечной системы.

Топография (“топос” – место, “графо” – пишу; дословно – описание местности) изучает методы топографической съемки местности 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 аэрофототопография) изучает методы создания карт и планов по фото- и аэрофотоснимкам.

Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает методы 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.

Геодезические работы ведутся на трех уровнях. Во-первых, это плановая съемка на местности – определение положения точек на земной поверхности относительно местных опорных пунктов для составления топографических карт, используемых, например, при строительстве плотин и дорог или составлении земельного кадастра. Второй уровень включает проведение съемок в масштабах всей страны; при этом площадь и форма поверхности определяются по отношению к глобальной опорной сети с учетом кривизны земной поверхности. Наконец, в задачу глобальной, или высшей, геодезии входит создание опорной сети для всех остальных видов геодезических работ. Высшая геодезия занимается определением фигуры Земли, ее положения в пространстве и исследованием ее гравитационного поля.

Геодезия, как и другие науки, постоянно впитывает в  себя достижения математики, физики, астрономии, радиоэлектроники, автоматики и других фундаментальных и прикладных наук. Например: изобретение лазера привело к появлению лазерных геодезических приборов (лазерных нивелиров, светодальномеров). Математика используется для теоретического обоснования и обработки результатов измерений; физика, механика — для создания приборов. География помогает понять некоторые закономерности в природе и правильно отобразить их на плане.

2. Связь геодезии, землеустройства и земельного кадастра.

Землеустройство, включающее систему государственных мероприятий, направленных на организацию наиболее полного, рационального и эффективного использования земель, повышение культуры земледелия и охрану земель, имеет тесную связь с геодезией. В землеустроительные работы входит: образование новых, а также упорядочение существующих землепользовании с устранением чересполосицы и других неудобств в расположении земель, уточнение и изменение границ землепользовании на основе схем районной планировки; внутрихозяйственная организация территории колхозов, совхозов и других сельскохозяйственных предприятий, организаций и учреждений с введением экономически обоснованных севооборотов на пахотных землях и устройством всех других сельскохозяйственных угодий (сенокосов, пастбищ, садов и др.), а также разработка мероприятий по борьбе с эрозией почв; выявление новых земель для сельскохозяйственного и иного народнохозяйственного освоения; отвод и изъятие земельных участков; установление и изменение городской черты, поселковой черты и черты сельских населенных пунктов; проведение топографо-геодезических, почвенных, геоботанических и других обследований и изысканий.

Для проведения землеустроительных мероприятий требуются планы, карты  и профили, на основании которых  определяется существующее состояние  земельного фонда; затем путем экономических расчетов устанавливают потребность в составе земель для тех или иных целей, после чего на планах и картах проектируют объекты землеустройства (участки, поля) и, наконец, границы спроектированных объектов переносят на местность. В этом сложном процессе землеустройства геодезические действия часто выполняют параллельно с землеустроительными.

Большая роль принадлежит  геодезии в проведении государственного земельного кадастра, направленного  на организацию «эффективного использования земель и их охраны, планирования народного хозяйства, размещения и специализации сельскохозяйственного производства, мелиорации земель и химизации сельского хозяйства, а также осуществления других народнохозяйственных мероприятий, связанных с использованием земель».

3. Краткая характеристика хозяйства.

Ставропольский край расположен в центральной части Предкавказья и на северном склоне Большого Кавказа. Площадь - 66,2 тыс. , население - 2710 тыс. человек.

Рельеф территории меняется от равнинного на севере и северо-востоке до предгорного и горного на юге и юго-западе. Склоны Большого Кавказа занимают юго-запад края. Большая часть территории Ставропольского края занята Ставропольской возвышенностью, переходящей на востоке в Терско-Кумскую низменность. На севере возвышенность сливается с Кумо-Манычской впадиной. Реки края принадлежат к бассейнам Азовского и Каспийского морей. Наиболее крупные из них - Кубань, Егорлык, Кума и Калаус. На территории региона растительность разнообразна: степи сменяются широколиственными (дуб, бук) и хвойными (ель, сосна) лесами, выше - субальпийские луга. Большая часть Ставропольского края входит в степную и полупустынную природные зоны. Широколиственные и хвойные леса занимают всего 4% территории и произрастают в основном в горах. Степи в естественном состоянии покрыты либо разнотравно-ковыльной растительностью (северо-запад края), либо полынно-топчаково-ковыльной (северо-восток и восток). На крайнем востоке, в районе Прикаспийской низменности, степи переходят в пустыни со злаково-полынной и полынной растительностью. Распространены чернозёмы. Большая часть степей распахана и используется в сельхозпроизводстве.

Климат умеренный, высокогорный. Зима умеренно мягкая, средняя месячная температура января - 3,0 - 5,0 °С, минимальная -32 - 34 °С. высота снежного покрова - до 10 см. сход снежного покрова отмечается в начале марта, возобновление вегетации - в конце марта - начале апреля. Лето довольно жаркое, со средней месячной температурой июля +22 - 24 °С. Осадков выпадает: на равнине 300-500 мм в год, в предгорьях - свыше 600 мм. Продолжительность вегетационного периода - 180-185 дней. В состав края входят 34 района, из них 3 городских района, 10 городов центрального подчинения, 10 городов районного подчинения, 18 рабочих и курортных поселков.

Минерально-сырьевые ресурсы  края достаточно разнообразны. Основные из них: природный газ, нефть, медь, полиметаллы, каменный уголь, минеральные строительные материалы (доломиты, известняки, гипс, разнообразные глины, ракушечник, стекольные пески и пр.). Обнаружены залежи барита, асбеста, глауберовой и поваренной соли, лечебных минеральных грязей. Воды источников, расположенных в районе Кавказских Минеральных Вод, широко известны своими лечебными свойствами (особенно "Нарзан" и "Ессентуки").

Ставропольский край расположен, в основном, в степной и полупустынных  зонах. Почвы главным образом чернозёмы (южные и обыкновенные) и каштановые (светло-каштановые, каштановые и тёмно-каштановые). Преобладают разнотравно-злаковые и злаковые степи, на востоке и северо-востоке — полынно-злаковая растительность с солонцами и солончаками. Степи большей частью распаханы.

В Ставропольском крае хорошие  условия для ведения сельского  хозяйства. Специализируется край на выращивании зерна и подсолнечника, ведущая роль в животноводстве принадлежит скотоводству, тонкорунному овцеводству. Широко развито садоводство, виноградарство, птицеводство, свиноводство, пчеловодство. Сельское хозяйство — одна из важнейших отраслей экономики края, в которой занято свыше 156 тысяч человек. В Ставропольском крае функционируют 1010 хозяйствующих субъектов различных форм собственности, взаимодействующих с Минсельхозом России и Минсельхозом края. В их числе товарным сельхозпроизводством занимаются 500 сельскохозяйственных организаций, 14,1 тысяч крестьянских (фермерских) хозяйств, 406,9 тысяч личных подсобных хозяйств. Рост производства происходит не только в сельхозпредприятиях, но и во всех категориях хозяйств. Несмотря на то, что производство зерновых является основным направлением в земледелии и его доля в выручке составляет 72 %, в крае производятся значительные объемы технических культур. Стабилизировалось в крае производство молока и мяса, товарного яйца и прудовой рыбы. На подъеме находится птицеводство и свиноводство. Наращивание объемов производства основных видов животноводческой продукции обеспечивается за счет роста продуктивности сельхоз животных и птицы. Это позволило краю выйти на второе место в России по темпам роста производства товарного яйца.

На территории края имеются  существенные запасы природного газа и нефти, минеральных вод, нерудных строительных материалов. Благоприятными природно-климатическими условиями  и бальнеологическими ресурсами  выделяется район Кавказских Минеральных  Вод, который объявлен «особым охраняемым эколого-курортным регионом» и  одновременно свободной экономической зоной.

Основные отрасли промышленности: пищевая, легкая, химическая, промышленность строительных материалов, стекольная и фарфоро-фаянсовая промышленность. Ставропольский край является монополистом в России по производству винилацетата и стеарата цинка.

4. Теодолитная съёмка.

4.1. Порядок проведения  теодолитной съемки

В работах связанных с  землеустройством применяют топографические  съемки местности. Топографическая съемка местности – это совокупность топографо-геедезических работ, в результате которых создается съемочный оригинал карты или плана местности. Топографические съемки выполняются наземными и аэрофотографическими методами. К наземным методам относятся мензульная, тахеометрическая, теодолитная и фототеодолитная съемки.

Теодолитная съёмка - горизонтальная геодезическая съёмка местности, выполняемая для получения контурного плана местности (без высотной характеристики рельефа) с помощью теодолита. В отличие от тахеометрической съёмки и фототеодолитной съёмки, при теодолитной съёмки высотных характеристик рельефа местности не определяют. Обычно применяется в равнинной местности, в населённых пунктах, на железнодорожных узлах, застроенных участках и прочее.

Теодолитная съемка складывается из следующих этапов:

• Камеральная подготовка материалов.
• Рекогносцировка местности и закрепление намеченных пунктов геодезическими знаками.
• Полевые измерительные работы.
• Камеральная обработка результатов.
• Камеральная подготовка.

 Камеральная подготовка материалов.

В период камеральной обработки  устанавливают наличие планов, составленных на снимаемую местность по ранее  произведенным съемкам: из имеющихся  материалов отбирают планы и карты  наиболее крупных масштабов и съемок последних лет. Составляют схему расположения пунктов имеющегося съемочного обоснования. Из каталогов выписывают координаты этих пунктов. На подобранных планах или топографических картах составляют проект организации полевых работ.

Рекогносцировка местности.

Рекогносцировка представляет собой обход и осмотр местности с целью знакомства с объектами съемки, отыскания пунктов опорной геодезической сети, окончательного выбора местоположения точек теодолитных ходов на местности и уточнения составленного проекта. Точки теодолитных ходов должны располагаться в местах с хорошим обзором местности; между смежными вершинами теодолитного хода должна обеспечиваться хорошая взаимная видимость. При использовании мерных лент стороны следует располагать по ровным, с твердым грунтом и удобным для измерений линиям местности. Длины сторон теодолитных ходов не должны быть более 350 м и менее 20 м, а углы наклона линий не должны превышать 5°.

Вершины теодолитных ходов  закрепляются на местности в основном временными знаками — деревянными  кольями, забиваемыми вровень с  поверхностью земли; центр обозначается крестообразной насечкой в торце  кола либо гвоздем. В качестве временных  знаков могут использоваться также металлические штыри, костыли и трубки либо гвозди, вбитые в пни деревьев, а также валуны, на которых масляной краской наносятся кресты. Для облегчения отыскания точек рядом с ними забивают сторожки — деревянные колья, выступающие над поверхностью земли на 30 — 35 см; на сторожках подписывают номера точек и дату их первой закладки. Закрепленные точки окапывают канавками либо обкладывают камнями по    кругу диаметром 0,8 м. Примерно через 1 км вершины теодолитных ходов закрепляют надежными долговременными знаками, называемыми закладным. В процессе закрепления точек теодолитного хода составляют схематический чертеж, на котором показывают расположение вершин и сторон хода относительно ситуации местности.

Полевые измерительные  работы.

Съемочные работы выполняют с пунктов съемочной  сети способами:

• прямоугольных координат (перпендикуляров) для объектов, расположенных вдоль теодолитных ходов. Длина перпендикуляра не должна превышать 8, 6, и 4 метра соответственно в масштабе 1:2000, 1:1000, и 1:500. При пременении эккера эти расстояния можно увеличить до 60, 40, и 20 метров;
• линейных засечек, когда четкий контур местности удален от опорных не дальше длины мерного прибора. При съемке способом линейных засечек следует стремиться к тому, чтобы исходная сторона и линии засечек образовали равнобедренный треугольник;
• угловых засечек, если не возможно измерить расстояние до характерных точек объекта угол при засекаемой точке не должен быть менее 30 и не более 150 градусов, а расстояние до него не более 120 метров при съемке в масштабе 1:2000 и 250 метров – в масштабе 1:5000;
• полярных координат при съемке остальных объектов. При этом способе расстояние от исходного пункта до контурной точки, измеренное нитяным дальномером, не должно превышать 150 и 200 метров соответственно.

Прокладка теодолитных ходов  и полигонов включает в себя производство угловых и линейных измерений. Перед началом измерений следует выполнить поверки и юстировки применяемых приборов.

Угловые измерения. Горизонтальные углы в теодолитных ходах измеряются техническими теодолитами (Т15, ТЗО, 2Т30 и др.) одним полным приемом с точностью не ниже 30". Каждый горизонтальный угол измеряется при двух положениях вертикального круга (КЛ и КП).

Расхождение значений угла в двух полуприемах не должно превышать ±45". При измерении углов на узловых точках, имеющих три направления и более, разрешается применять способ круговых приемов.

Центрирование теодолита  над точками осуществляется с  помощью нитяного отвеса или оптического  центрира с погрешностью не более 5 мм при длинах линий более 100 м; чем короче стороны и чем ближе угол к 180°, тем тщательнее следует выполнять центрирование теодолита и вех. Визирование следует производить на нижнюю видимую часть вехи. Значения измеренных углов в каждом полуприеме и среднее значение угла вычисляют на станции, не снимая прибора. При получении неудовлетворительных результатов измерения угла выполняются заново. Измерения горизонтальных углов следует выполнять в периоды спокойных изображений.

Линейные  измерения. Длины сторон в теодолитных ходах измеряют компарированными стальными мерными лентами или оптическими дальномерами, обеспечивающими установленную точность. Для контроля каждая сторона измеряется дважды одним из способов:

—  при использовании 20-метровой мерной ленты либо оптического  дальномера — в прямом и обратном направлениях;

—  20- и 24-метровой лентами  — в одном направлении;

—  20-метровой лентой и  оптическим дальномером — в одном  направлении.

Расхождения между результатами двойных измерений длины каждой стороны не должны превышать установленных величин с учетом точности хода (1:3000 —  1:1000 длины стороны).

Одновременно с линейными  измерениями определяют углы наклона  линий (либо их отдельных участков): при v < 5° — с помощью эклиметра, при v > 5° — с помощью вертикального круга теодолита. Неприступные расстояния между смежными вершинами теодолитных ходов определяются косвенным методом с использованием базисов.

В измеренные длины вводят поправки за компарирование мерной ленты, ее температуру при измерении и за наклон линии к горизонту. Введение поправки за компарирование обязательно, если ее влияние на длину измеряемой линии превышает 1:10 000. Поправку за температуру вводят в случаях, если разность температур измерения и компарирования превышает ±8°. Поправку за наклон линий к горизонту учитывают, когда углы наклона линий превышают 1°. Данные угловых и линейных измерений заносятся в полевые журналы установленной формы.

Камеральная обработка  результатов.

Результаты  теодолитной съемки отражают в абрисе, соблюдая следующие правила:

• для удобства записей измерений размеры объектов, выражающиеся в масштабе плана, на абрисе могут быть не пропорциональны друг другу, однако общее очертание объектов по возможности должно отражать подобие их взаимного положения и формы;
• на застроенных территориях необходимо зарисовывать границы отдельных усадеб и контуры других объектов, расположенных внутри приусадебного участка (залежи, пруды и др.);
• на участке съемки с массивом растительности следует выделять и показывать на абрисе контуры молодой поросли, редколесья, вырубок, кустарников и др.; отображению в абрисе подлежат также просеки, лесные дороги, тропинки, отдельно стоящие деревья.

Теодолитную съемку обычно выполняют одновременно с построением  съемочной сети. Для этого на пункте теодолитного хода вначале измеряют горизонтальные углы с записью в  журнал. При измерении стороны  в прямом направлении делают необходимые  измерения и зарисовки. Результат  прямого измерения линии показывают на абрисе, а двойного (прямого и обратного) – в журнале теодолитной съемки. Практикуется записывать в отдельной таблице, размещенной на абрисе, полярные углы и расстояния при съемке полярным способом. Однако их можно помещать также в журнале измерения углов.

Составление плана  теодолитной съемки.

Накладка точек полигона по прямоугольным координатам является основным способом при построении плана. Этот способ позволяет быстро и с  большой точностью построить  план полигона по координатной сетке.

С помощью линейки Дробышева (или другим способом) строят координатную сетку остро заточенным твердым  карандашом. При контроле построения измерителем расхождение в длине  сторон и диаганалей квадратов не должно превышать 0,2 мм. Сетку подписывают на краях планшета соответственно размеру участка съемки и значениям координат всех пунктов съемочной сети. Пункты теодолитных ходов и створные точки наносят на план по координатам с контролем по значениям горизонтальных проложений (допустимые расхождения 0,2 мм).

На план наносят по координатам  углы кварталов, капитальные здания и другие точки ситуации, снятые аналитическим способом. Ситуацию наносят  на план по результатам измерений, записанным в абрисах. Контуры вычерчивают  острозаточеным карандашом в полном соответствии с условными знаками для данного масштаба. Проверенный и откоректированный план вычерчивают в туши.

4.2. Устройство теодолита и тахеометра

Теодолит геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Происхождение слова «теодолит», связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos - длинный, далеко.

Основной рабочей мерой  в теодолитах служат горизонтальный и вертикальный круги с градусными и более мелкими делениями. До середины 20 в. Применяли теодолиты с металлическими кругами, отсчитываемыми с помощью верньеров или микроскопов-микрометров. В 20-х гг. появились теодолиты с кругами из стекла, снабженные оптическими отсчётными устройствами и получившие наименование оптических. В СССР ГОСТ допускает изготовление только оптических теодолитов, основные данные которых приведены в таблице (числа при обозначении типов — допустимая средняя квадратичная погрешность измерения горизонтального угла в секундах дуги). Теодолит часто снабжают различными принадлежностями (ориентир-буссоль, визирные марки, оптическая дальномерная насадка и др.).

Существуют специализированные теодолиты — астрономические (допускают визирование в зенит, имеют окулярный микрометр), тахеометры, автоматически по отсчётам на рейке дающие превышение точек, маркшейдерские — для работ в шахтах, гироскопические — для определения направления меридиана, кодовые, автоматически записывающие результаты на перфоленту для ввода в ЭВМ, и др. Теодолиты различаются по точности, способу отсчитывания по лимбу, по конструкции, назначению и другим признакам.