Общие сведения о геодезических сетях

Содержание.

Введение

1. Общие сведения о геодезических сетях
1. Классификация геодезических сетей
2. Назначение геодезических сетей
3. Опорная межевая сеть и ее классификация
2. Геодезическое измерение, результат измерения, методы и условия измерений. Равноточные и неравноточные измерения
1. Классификация погрешностей геодезических измерений. Средняя квадратическая погрешность. Формы Гаусса и Бесселя для её вычисления
3. Тахеометрическая съемка
1. Практическое задание №1
2. Разбивочный чертеж
3. Проектирование горизонтально площадки

Вывод

Список литературы

Введение.

Геодезия занимается изучением  Земли в геометрическом отношении. Название геодезия произошло от греческих  слов: гео-земля и дазаман-делю, т. е. Земле разделение. Отсюда видно, что геодезия очень близка к геометрии- науке об измерении. Обе эти науки зародились в глубокой древности. С развитием человеческого общества геометрия стала заниматься изучением пространственных форм, а практическая часть в приложении к вопросам измерения на земле получила название геодезия.

Геодезия в свою очередь тесно  связана с картографией- наукой о составлении карт. Геодезические материалы служат основой для составления карт.

 Задачей геодезии является  изучение деталей земной поверхности.  В результате изучения получают  планы, карты и числовые характеристики, относящиеся к Земле в целом  и отдельным участкам, линиям  и точкам на ней.

В геодезии изучаются способы и  инструменты, применяемые при измерении  углов и длин линий.

 Материалы геодезических работ  в виде планов, карт и числовых  величин (координат и высот)  точек земной поверхности имеют  большое применение в различных  отраслях народного хозяйства.  Всякое сооружение проектируют  с учетом имеющихся на местности  контуров сооружений, дорог, водных  источников, почвы, грунта. Поэтому  для проектирования необходим  план местности с подробным  отображением всех деталей. Проектирование  и строительство сел, городов,  железных и шоссейных дорог  нельзя выполнять без геодезических  материалов.

 Геодезические работы по  содержанию и характеру подразделяются  на две стадии:

- полевые измерительные работы  с применением современной геодезической  техники.

-вычислительная обработка результатов  измерений, графическое составление  и оформление планов и карт.

Исключительно большое значение планово-картографический материал имеет в сельском хозяйстве. Землеустроительные органы занимаются проблемой рационального использования  земли.

Перед сельским хозяйством стоят задачи орошение, осушение земельных участков, поведение мероприятий по борьбе с эрозией почв и др. все эти  вопросы можно решить только с  использованием геодезии. Для решения  многих вопросов необходимы планы, карты, отображающие рельеф, границы видов  почв, растительности, водоемов и др.

 Методы изучения Земли в  целом, как планеты значительно  отличаются от методов изучения  отдельных участков поверхности.  Земля представляет собой сферическое  тело, следовательно, исследуя ее  в целом или больших ее участков  необходимо учитывать сферичность,  что и изучает наука высшая  геодезия.

1. Общие сведения  о геодезических сетях.

1.1 Классификация геодезических  сетей.

Геодезические сети представляют собой  совокупность пунктов на земной поверхности, имеющих известные плановое положение  в избранной системе координат  и отметки в принятой системе  высот, закрепленных на местности центрами и отмеченных специальными опознавательными знаками.

По территориальному признаку геодезические  сети бывают общеземными, т.е. покрывающими весь земной шар, государственными, т.е. создаваемыми в пределах территории каждой отдельной страны в единой системе координат и высот, принятой в данной стране, сетями сгущениями и местными сетями.

По геометрии различают плановые, высотные и пространственные сети.

Построение геодезических сетей, как правило, производится по принципу от общего к частному, согласно которому сети делятся на классы, разряды  и строятся поэтапно. При этом сначала  создается сеть более редких пунктов  высшего класса, служащих основой  для дальнейшего поэтапного сгущения сети низшими классами (т.е. вначале  создается 1 класс, который затем  сгущается 2, 3, 4 классами и т.д.). Развитие сети высшего класса позволяет в  относительно сжатые сроки распространить избранную систему координат  на всю территорию государства и  создать возможность развития сетей  низших классов в отдельных районах, согласуя очередность работ с  потребностями народного хозяйства  страны.

Общеземные или глобальные геодезические  сети в настоящее время создаются  методами спутниковой геодезии. Поэтому  ее называют космической или спутниковой  геодезической сетью. Положение  пунктов в этой сети вычисляют  в геоцентрической системе прямоугольных  пространственных координат Х, Y, Z, начало которой совмещено с центром масс Земли . Глобальные геодезические сети используют для решения научных и научно-технических задач высшей геодезии, геодинамики, астрономии и других наук.

Геодезическая сеть Беларуси создана  в советское время и является частью геодезической сети СССР.

1.2 Назначение геодезических сетей.

Государственная плановая геодезическая  сеть предусматривает определение  с наивысшей точностью взаимного  положения геодезических пунктов  в плановом отношении на выбранной  поверхности относимости (референц-эллипсоиде или плоскости); высоты пунктов этой сети определяются с гораздо более  низкой точностью, особенно в горных районах.

Государственная гравиметрическая сеть предназначена для определения  с наивысшей точностью ускорений  силы тяжести на пунктах; плановое и  высотное положение пунктов этой сети должно быть определено с требуемой  точностью.

Государственные геодезические сети создаются на территории каждой отдельной  страны со следующими целями:

а) для детального изучения фигуры и гравитационного поля Земли, их изменений во времени (в пределах территории страны);

б) распространения единой системы  координат и высот на территории всей страны;

в) картографирования территории страны в разных масштабах в единой системе  координат и высот;

г) решения геодезическими методами разного рода научных и инженерно-технических  задач народного хозяйства.

Государственные геодезические сети всех трех видов строятся раздельно, но они тесно взаимосвязаны и  дополняют друг друга. Отдельные  пункты этих сетей могут быть общими для всех трех видов, что позволяет  более эффективно решать многие задачи геодезии, геодинамики и т.д.

Пункты государственных геодезических  сетей надежно закрепляются на местности  долговременными центрами. По точности эти сети должна находиться на уровне современных требований и ближайшего будущего. Поэтому через 25-30 лет выполняют  так называемое обновление государственных  геодезических сетей, т.е. производится восстановление утраченных пунктов, а  также выполняются повторные  геодезические измерения и уравнивание  сетей на базе новейших измерительных  и вычислительных достижений.

Геодезические сети сгущения (ГСС) создаются  для обоснования топографических  съемок масштаба 1: 5000 - 1: 500 и инженерно - геодезических работ.

Местные геодезические сети создаются  на локальных участках местности, на которых необходимо решить сложные  научные или инженерно-технические  задачи, требующие определения взаимного  положения точек в плане и  по высоте с наивысшей точностью  на каждый момент времени. В этих случаях  создают специальные геодезические  сети предельно высокой точности и выполняют в них прецизионные измерения повторно через определенные интервалы времени. Математическую обработку измерений в таких  сетях выполняют в местной  системе координат, подбираемой  таким образом, чтобы редукционные поправки за переход от измеренных величин к их проекциям на местную поверхность относимости были как можно меньше. Такие сети используют, например, в сейсмоактивных районах для поиска предвестников и последующего прогноза землетрясений, при строительстве и эксплуатации мощных радиотелескопов, ускорителей элементарных частиц, гидроэлектростанций, теплоэлектроцентралей и т.д. Таким образом, в состав местных геодезических сетей входят также высокоточные инженерно-геодезические сети. Обычные же инженерно-геодезические опорные сети, используемые, например, при трассировании линейных сооружений, обслуживании строящихся объектов и т.д., как правило, развиваются от ближайших пунктов государственных геодезических сетей и сетей сгущения.

1.3 Опорная межевая сеть и ее классификация.

Для ведения государственного земельного и других кадастров можно создавать  специальную геодезическую сеть, которую называют опорной межевой  сетью (ОМС). Создают их во всех случаях, когда точность и плотность пунктов  государственных или иных геодезических  сетей не удовлетворяет нормативно-техническим  требованиям ведения государственного земельного кадастра, кадастра объектов недвижимости и др.

Опорная межевая сеть является геодезической  сетью специального назначения и  предназначена:

·          для  установления единой координатной основы на территориях кадастровых округов  с целью ведения кадастра объектов недвижимости, государственного реестра  земель кадастрового округа (района); мониторинга  земель; создания земельных информационных систем и др.;

·          землеустройства  с целью формирования рациональной системы землевладения и землепользования, межевания земельных участков;

·          обеспечения  государственного земельного кадастра данными о количестве, качестве и  месторасположении земель для установления их цены, платы за пользование, экономического стимулирования рационального землепользования;

·          разработки системы мероприятий по сохранению природных ландшафтов, восстановления и повышения плодородия почв, защиты земель от эрозии и др.;

·          инвентаризации земель различного назначения;

·          решения  других вопросов государственного земельного кадастра, землеустройства и государственного мониторинга земель.

Предусматривают создание опорных  межевых сетей первого ОМС1 и второго ОМС2 классов, точность построения которых характеризуется средними квадратическими погрешностями взаимного положения смежных пунктов соответственно 5 и 10см.

Опорную межевую сеть ОМС1, как правило, создают в городах для установления (восстановления) границ городской территории, границ земельных участков, а также определения месторасположения зданий и сооружений как объектов недвижимости, находящихся в собственности (пользовании) граждан или юридических лиц; ОМС 2 – в черте других поселений для тех же целей; на землях сельскохозяйственного назначения и других землях для геодезического обеспечения межевания земельных участков, мониторинга и инвентаризации земель и др.

Плотность пунктов опорной межевой  сети должна обеспечивать необходимую  точность последующих кадастровых, землеустроительных работ, а также  мониторинга земель и определяется техническим проектом. При этом плотность  пунктов на 1 км2 должна быть не менее: в черте города – 4-х пунктов; в черте других поселений – 2-х пунктов; на землях сельскохозяйственного назначения и других землях – принимают данные технического проекта.

В сельских населенных пунктах, на землях садоводческих товариществ и  т. п. плотность пунктов опорной  межевой сети должна быть не менее 4-х  пунктов на один населенный пункт.

Опорную межевую сеть строят в следующем  порядке:

1. планирование, рекогносцировка и техническое проектирование;
2. закладка центров пунктов ОМС и устройство знаков;
3. выполнение геодезических измерений;
4. полевые вычисления и контроль качества измерений;
5. математическая обработка результатов измерений;
6. составление каталога координат пунктов ОМС и написание технического отчета.

При техническом проектировании нужно  предусмотреть применение наиболее надежных и экономных методов  создания ОМС, которые обосновывают соответствующими расчетами.

Пункты опорной межевой сети на местности закрепляют центрами, обеспечивающими их долговременную сохранность и устойчивость как в плане, так и по высоте. Один из основных конструктивных элементов пункта геодезической сети – его центр, на котором обозначают метку. К последней относят координаты пункта.

Центр пункта должен обеспечивать: долговременную сохранность и неподвижность  в плане и по высоте; легко опознаваться на местности.

При проектировании опорных межевых  сетей для центров пунктов  подбирают их конструкцию, определяют технологию изготовления, глубину закладки, а также форму и его внешнее  оформление. При этом для обеспечения  неподвижности центров в течение  продолжительного времени решающее значение имеет технически обоснованный выбор типа центра и места его  закладки. Необходимо учитывать также  природные факторы (глубинные, тектонические  процессы, происходящие в земной коре, природные деформации и смещения грунта на основе карстов, оползней, просадки и т. п.), приводящие к деформации грунтовой среды и влияющие на стабильность положения центра.

При построении опорной межевой  сети конструкцию центра принято  задавать его типом. Выбор конкретного  типа в основном определяют физико-географические условия района расположения геодезического пункта, характеристика грунта, глубина  промерзания и протаивания грунта, водные условия в местах расположения пунктов, степень коррозии грунта и другие факторы.

Выбор конструкции центров зависит  от способности грунта поглощать  и поднимать воду. Наилучшими для  закладки центров являются скальные и песчаные грунты.

Составной элемент пункта ОМС –  марка с нанесенной меткой (просверленное  отверстие, пропиленный крест, керн и т. п.), к которой относятся плоские прямоугольные координаты и высоты. На марке над меткой делают надпись «ОМС», а ниже ее наносят номер пункта опорной межевой сети, например надпись на марке пункта ОМС с номером 201 имеет вид: «ОМС/201». Для центра в виде металлической трубы надпись можно помещать на металлической пластине, приваренной к верхней части этого центра. Надписи наносят краской, устойчивой к атмосферным воздействиям, или делают насечку (гравирование).

При развитии опорных геодезических  сетей на застроенной территории, например в условиях города, в качестве центров пунктов удобно использовать, так называемые, стенные знаки, закрепляемые на зданиях и сооружениях, а также  специальные марки, закладываемые  на поверхностях в твердом покрытии (например, на поверхности бетонного  основания дороги).

Пункты ОМС следует, по возможности, размещать на землях, находящихся  в государственной или муниципальной  собственности, к местам установки  пунктов опорных межевых сетей  подъезд или подход должны быть легко доступны, хорошо опознаваться на местности и обеспечивать долговременную сохранность их центров. На землях сельскохозяйственного назначения и в сельской местности центры, как правило, закладывают вблизи перекрестков улучшенных грунтовых дорог, опор линий электропередачи и связи, лесных полезащитных полос и т. п.

Пункты ОМС закладывают на местности  с письменного согласия:

·                    городской, поселковой или сельской администрации, если они будут расположены  на землях, находящихся в государственной  или муниципальной собственности;

·                    собственника, владельца, пользователя земельного участка, если они будут  находиться на их земельных участках;

·                    соответствующих министерств и  ведомств и организаций, если они  будут расположены на землях промышленности и иного специального назначения.

Центры пунктов геодезических  сетей из-за разных объективных и  субъективных причин часто уничтожают. Государственный контроль за наличием и сохранностью пунктов опорных межевых сетей осуществляет соответствующая контрольная земельная служба. Государственные инспекторы по использованию и охране земель при выявлении их умышленных повреждений и уничтожении имеют право обращаться в органы внутренних дел за установлением личности граждан, виновных в нарушении земельного законодательства, и направлять в соответствующие органы материалы для привлечения их к ответственности.

Плоские прямоугольные геодезические  координаты пунктов ОМС главным  образом определяют по наблюдениям  ИСЗ ГЛОНАСС и GPS в режиме статики. Можно также использовать методы триангуляции, полигонометрии и их комбинации. Допускается определение  координат пунктов ОМС2 фотограмметрическим методом, технология работ при этом должна регламентироваться техническим проектом с учетом требований к точности взаимного положения смежных пунктов ОМС.

Высоты пунктов опорной межевой  сети определяют в Балтийской системе  высот с использованием результатов  спутниковых измерений, а также  геометрическим или тригонометрическим нивелированием в соответствии с  техническим проектом производства геодезических работ.

Каталоги координат пунктов  ОМС составляют в местной системе  координат в границах кадастрового округа Российской Федерации. Ведение  каталогов, как правило, выполняют  в электронном виде. При составлении  каталога в традиционном виде к нему прилагается схема на топографической карте масштаба 1 : 200 000. В каталоге координат для каждого пункта ОМС указан его номер, название, класс и тип центра, а также плоские прямоугольные координаты, высоты. Номер пункта ОМС устанавливают в границах кадастрового округа РФ в порядке возрастания. Название пункту ОМС присваивают по названию ближайшего населенного пункта или географического объекта. Плоские прямоугольные координаты пунктов ОМС записывают с округлением до 0,01 м, высоты пунктов – до 0,1 м.

2. Геодезическое измерение, результат измерения, методы и условия измерений. Равноточные и неравноточные измерения.

 Измерением называется процесс  сравнения некоторой физической  величины с другой одноименной  величиной, принятой за единицу  меры.

 Единица меры – значение  физической величины, принятой для  количественной оценки величины  того же рода.

 Результат измерений – это  число, равное отношению измеряемой  величины единицы меры.

 Различают следующие виды  геодезических измерений: 

1.  Линейные, в результате, которых получают наклонные иррациональные расстояния между заданными точками. Для этой цели применяют ленты, рулетки, проволоки, оптические свето- и радиодальномеры.

2.   Угловые, определяющие  величины горизонтальных углов.  Для выполнения таких измерений  применяют теодолит, буссоли, эклиметры. 

3.  Высотные, в результате, которых получают разности высот отдельных точек. Для этой цели применяют нивелиры, теодолиты-тахеометры, барометры.

Различают два метода геодезических  измерений: непосредственные и посредственные (косвенные).

 Непосредственные – измерения,  при которых определяемые величины  получают в результате непосредственного  сравнения с единицей измерения. 

 Косвенные – измерения, при  которых определяемые величины  получаются как функции других  непосредственно измеренных величин. 

 Процесс измерения включает:

 ·   Объект – свойства которого, например, размер характеризуют результат измерения.

 ·     Техническое средство  – получать результат в заданных  единицах.

 ·      Метод измерений  – обусловлен теорией практических  действий и приёмов технических  средств. 

 ·      Исполнитель  измерений – регистрирующее устройство 

 ·      Внешняя среда, в которой происходит процесс измерений.

 Измерения различают равноточные  и неравноточные. Равноточные  – это результаты измерений  однородных величин, выполняемые  с помощью приборов одного  класса, одним и тем же методом,  одним исполнителем при одних  и тех же условиях. Если хотя  бы один из элементов, составляющий  совокупность, меняется, то результат  измерений неравноточный. 

2.1 Классификация погрешностей геодезических измерений. Средняя квадратическая погрешность. Формы Гаусса и Бесселя для её вычисления.

 Геодезические измерения, выполняемые  даже в очень хороших условиях, сопровождаются погрешностями, т.е.  отклонение результата измерений  L от истинного значения Х нумеруемой  величины:

 ∆ = L-X

 Истинное – такое значение  измеряемой величины, которое идеальным  образом отражало бы количественные  свойства объекта. Недостижимое  условие – истинное значение  – понятие гипотетическое. Это  величина, к которой можно приближаться  бесконечно близко, оно не достижимо. 

 Точность измерений – степень  приближения его результата к  истинному значению. Чем ниже  погрешность, тем выше точность.

Абсолютная погрешность выражается разностью значения, полученного  в результате измерения и истинного  измерения величины. Например, истинное значение l = 100 м, однако, при измерении  этой же линии получен результат 100,05 м, тогда абсолютная погрешность:

E = Xизм – X

E = 100,05 – 100 = 0,05 (м) 

 Чтобы получить значение  достаточно произвести одно измерение.  Его называют необходимым, но  чаще одним измерением не ограничиваются, а повторяют не менее двух  раз. Измерения, которые делают  сверх необходимого, называют избыточными  (добавочными), они являются весьма  важным средством контроля результата  измерения. 

 Абсолютная погрешность не  даёт представления о точности  полученного результата. Например, погрешность в 0,06 м может быть  получена при измерении l = 100 м  или l = 1000 м. Поэтому вычисляют  относительную погрешность: 

C = Eср / X

C = 0,06 / 100 = 1/1667, т.е на 1667 м измеряемой l допущена погрешность в 1 метр.

Относительная погрешность – отношение  абсолютной погрешности к истинному  или измеренному значению. Выражают дробью. По инструкции линия местности  должна быть измерена не грубее 1/1000.

 Погрешности, происходящие от  отдельных факторов, называются  элементарными. Погрешность обобщенная  – это сумма элементарных.

 Возникают: 

 ·   грубые (Q),

 ·   систематические (O),

 ·   случайные (∆).

Грубые погрешности измерений  возникают в результате грубых промахов, просчётов исполнителя, его невнимательности, незамеченных неисправностях технических  средств. Грубые погрешности совершенно недопустимы и должны быть полностью  исключены из результатов измерений  путем проведения повторных, дополнительных измерений.

Систематические погрешности измерений  – постоянная составляющая, связанная  с дефектами: зрение, неисправность  технических средств, температура. Систематические погрешности могут  быть как одностороннего действия, так и переменного (периодические  погрешности). Их стремятся по возможности  учесть или исключить из результатов  измерений при организации и  проведении работ.

Случайные погрешности измерений  неизбежно сопутствуют всем измерениям. Погрешности случайные исключить  нельзя, но можно ослабить их влияние  на искомый результат за счет проведения дополнительных измерений. Это самые  коварные погрешности, сопутствующие  всем измерениям. Могут быть разные как по величине, так и по знаку.

E = Q + O +∆ 

 Если грубые и систематические  погрешности могут быть изучены  и исключены из результата  измерений, то случайные могут  быть учтены на основе глубокого  измерения. Изучение на основе  теории вероятностей.

 На практике сложность заключается  в том, что измерения проводятся  какое-то ограниченное количество раз и поэтому для оценки точности измерений используют приближённую оценку среднего квадратического отклонения, которую называют среднеквадратической погрешностью (СКП).

 Гауссом была предложена  формула среднеквадратической погрешности: 

 ∆2ср = (∆21 + ∆22 +… +∆2n) / n,

 ∆2 = m2 = (∆21 + ∆22 +… +∆2n) / n,

 ∆ = m,

∆ср = m = √(∑∆2i / n)

 Формула применяется, когда  погрешности вычислены по истинным  значениям. 

 Формула Бесселя: 

m = √(∑V2i / (n-1))

 Средняя квадратическая погрешность  арифметической середины в Ön раз меньше средней квадратической погрешности отдельного измерения

М=m/Ön

 При оценке в качестве  единицы меры точности используют  среднеквадратическую погрешность  с весом равным единице. Её  называют средней квадратической погрешностью единицы веса.

µ2 = P×m2 – µ = m√P, m = µ / √P, т.е. средняя квадратическая погрешность любого результата измерения равна погрешности измерения с весом 1 (µ) и делённая на корень квадратный из веса этого результата (P).

 При достаточно большом числе  измерений можно записать ∑m2P=∑∆2P (так как ∆ = m):

µ = √(∑(∆2×P)/n), т.е. средняя квадратическая погрешность измерения с весом, равным 1 равна корню квадратному  из дроби в числителе которого сумма произведений квадратов абсолютных погрешностей неравноточных измерений на их веса, а в знаменателе – число неравноточных измерений.

 Средняя квадратическая погрешность  общей арифметической середины  по формуле: 

M0 = µ / √∑P

Подставив вместо µ её значение получим :

M0 = √(∑∆2×P/n) / (√∑P) = √[(∑∆2×P) / n×(∑P)]

M0 = √[ (∆12P1 + ∆22P2 +… + ∆n2Pn) / n×(P1 + P2 + … + Pn) ] – формула Гаусса, средняя квадратическая погрешность общей арифметической середины равна корню квадратному из дроби, в числителе которой сумма произведений квадратов погрешностей неравноточных измерений на их веса, а знаменатель – произведение количества измерений на сумму их весов.

µ = √ [∑( V2×P ) / (n-1)] Это формула Бесселя для вычисления средней арифметической погрешности с измерением веса, равным 1 для ряда неравноточных измерений по их вероятнейшим погрешностям. Она справедлива для большого ряда измерений, а для ограниченного (часто на практике) содержит погрешности: mµ = µ / [2×(n-1)] – это надёжность оценки µ.

3. Тахеометрическая  съемка.

Тахеометрическая съемка – топографическая  съемка, выполняемая с помощью  теодолита или тахеометра и дальномерной рейки (вехи с призмой), в результате которой получают план местности  с изображением ситуации и рельефа.

Тахеометрическая съемка выполняется  самостоятельно для создания планов или цифровых моделей небольших  участков местности в крупных  масштабах (1: 500 – 1: 5000) либо в сочетании  с другими видами работ, когда  выполнение стереотопографической  или мензульной съемок экономически нецелесообразно или технически затруднительно. Ее результаты используют при ведении земельного или городского кадастра, для планировки населенных пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных мероприятий и  т.д. Особенно выгодно ее применение для съемки узких полос местности  при изысканиях трасс каналов, железных и автомобильных дорог, линий  электропередач, трубопроводов и  других протяженных линейных объектов.

Слово «тахеометрия» в переводе с греческого означает «быстрое измерение». Быстрота измерений при тахеометрической съемке достигается тем, что положение снимаемой точки местности в плане и по высоте определяется одним наведением трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Тахеометрическая съемка выполняется обычно с помощью технических теодолитов или тахеометров.

При использовании технических  теодолитов сущность тахеометрической съемки сводится к определению пространственных полярных координат точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом горизонтальный угол B между начальным направлением и направлением на снимаемую точку измеряется с помощью горизонтального круга, вертикальный угол v – вертикального круга теодолита, а расстояние до точки D – дальномером. Таким образом, плановое положение снимаемых точек определяется полярным способом (координатами в, d), а превышения точек – методом тригонометрического нивелирования.