Предмет и задачи геодезии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра землеустройства  и кадастра

Курсовая работа

Выполнил:

Проверил:

, 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………

1. Предмет и задачи геодезии……………………………………….
2. Связь геодезии с землеустройством и кадастром……………………
3. Общие сведения и характеристика земельного фонда и природно-экономических условий хозяйства…………………………………..
4. Решение геодезических задач………………………………………..
1. Задача №1…………………………………………………………..
2. Задача №2………………………………………………………
3. План участка местности………………………………………..
5. Теодолитная и тахеометрическая съемка…………………………….
1. Порядок проведения теодолитной и тахеометрической съемки…
2. Устройство теодолита и тахеометра…………………………….
3. Обработка результатов теодолитной съемки………………………
4. Составление плана по координатной сетке………………………
6. Нивелирная съемка………………………………………………….
1. Проведение нивелирной съемки…………………………………
2. Устройство нивелиров………………………………………………
3. Журнал нивелирной съемки………………….……………………
4. Построение продольного профиля…………………………………
7. Применение программных комплексов для обработки геодезических измерений……………………………………………………………….

Заключение………………………………………………………………

Библиографический список……………………………………………

Введение

Целью дисциплины “Геодезия” является формирование у будущего специалиста четкого представления о методах и средствах составления топографических планов и карт, об использовании геодезической информации для решения инженерных задач при землеустройстве и кадастровых работах.

Данная дисциплина формирует  профессиональные и общекультурные компетенции, предусмотренные ФГОС по направлению ВПО «Землеустройство и кадастры».

1. Предмет и задачи геодезии

Геодезия - наука, объектом изучения которой являются физическая поверхность  и внешнее гравитационное поле Земли. Термин «геодезия» образован из греческих  слов «gео» (гео) - земля и «daiomai (dasomai)» - разделяю и означает «землеразделение».

Эта наука возникла в глубокой древности и развивалась с  ростом потребностей человека в жилье, возделывании растений, делении земельных  массивов на участки, строительстве  каналов для орошения, осушения земель и соединения рек и морей, строительстве дорог и мостов, поселков, городов, мелких и крупных культурных, промышленных и технических сооружений, шахт и туннелей, изучении водного режима рек, морей и водных бассейнов, природных богатств страны, недр Земли и т. д.

Для проведения любого мероприятия, связанного с использованием земли в сельском и лесном хозяйствах, со строительством сооружений, требуются: изучение земной поверхности (форм рельефа, места расположения различных объектов), производство специальных измерений, их вычислительная обработка и составление карт, планов, профилей, которые служат основной продукцией геодезических работ и дают представление о форме и размере поверхности всей Земли или ее отдельных частей.

В задачу геодезии входит изучение методов:

- измерений линий и углов на поверхности Земли, под землей (в шахтах, туннелях), над землей при аэрофотосъемке, использовании искусственных спутников Земли (ИСЗ), ракетно-космической техники, с помощью специальных геодезических приборов;

- вычислительной обработки результатов измерений и создания цифровых моделей местности с использованием электронно-вычислительной техники;

- графических построений и оформления карт, планов и профилей с использованием машинной графики (графопостроителей, принтеров);

- использования результатов измерений и графических построений при решении задач промышленного, сельскохозяйственного, транспортного, культурного строительства, научных исследований, землеустройства, земельного и других кадастров.

2. Связь геодезии с землеустройством и кадастром

Большое значение имеет геодезия в проведении государственного земельного кадастра, предназначенного для обеспечения заинтересованных предприятий, учреждений, организаций и граждан сведениями о земле в целях организации ее рационального использования и охраны, регулирования земельных отношений, землеустройства, обоснования размеров платы за землю, оценки хозяйственной деятельности.

Землеустройство, включающее в  систему государственных мероприятий, направленных на организацию рационального и эффективного использования земель, охрану земель, имеет связь с геодезией.

В землеустроительные работы входит:

1. Образование новых и  упорядочение существующих землепользований.

2. Уточнение и изменение границ.

3. Внутрихозяйственная организация территорий сельскохозяйственных предприятий.

4. Разработка мероприятий по борьбе с эрозией почв, выявление новых земель для сельскохозяйственного и иного назначения.

5. Отвод и изъятие земельных участков.

6. Установление и изменение городской черты, поселковой черты и черты сельских населенных пунктов.

7. Проведение топографо-геодезических, почвенных, геоботанических и других обследований и изысканий.

Для проведения землеустроительных мероприятий требуются карты, планы, профили, на основании которых определяют состояние земельного фонда, устанавливают потребности в составе земель, после чего на планах и картах проектируют объекты землеустройства и переносят их на местность.

Геодезические работы проводятся для осушительных и оросительных мелиораций, планировки населенных пунктов  и других мероприятий.

Геодезия играет важную роль в решении некоторых задач:

- изыскания в проектировании  и строительстве самых различных  сооружений;

- при разведке и разработке  месторождений полезных ископаемых, при планировке, озеленении и  благоустройстве населенных пунктов;

- земле- и лесоустройстве, осушении и орошении земель;

- при наблюдениях за  деформациями сооружений и т.д.

3. Общие сведения и характеристика земельного фонда и природно-экономических условий хозяйства «СПК имени Ленина» «Арзгирского» района

СПК колхоз  имени Ленина находится на территории Арзгирского  района Ставропольского края. Район расположен в северо-восточной части Ставропольского края. Природные условия района характеризуются в целом спокойным рельефом, это степная равнина, изрезанная балками и оврагами. Преобладающими почвами являются светло-каштановые и солонцовые. Район находится в крайне засушливой зоне. Территория района располагается на Приманыческой  впадине шириной от 15 до 40 км и на Приманыческой слабодренированной степной равнине с абсолютными высотами от 10 до 50 м. При общей равнинности хорошо выражен мезо- и особенно микрорельеф, определяющие большую комплексность почвенного покрова. Территория хозяйства расположена в зоне каштановых почв.

СПК имени Ленина:

• Общая площадь хозяйства – 39091
• Сельскохозяйственные угодья – 37303
• Пашни – 20949
• Пастбища в т.ч. (чистые) – 16354 (11732)
• Другие угодья – 1788.

4. Решение геодезических задач.

Бывает два вида геодезических  задач, прямая и обратная.

Прямая геодезическая  задача состоит в том, что по известным  (исходным) координатам начального пункта А(Х_А,Y_А) линии АР, дирекционному углу этой линии α_АР и ее горизонтальному проложению S_AP вычисляют координаты конечной точки P(X_P, Y_P).

Обратная геодезическая  задача состоит в том, что по известным координатам конечных точек линии АР вычисляют дирекционный угол и горизонтальное проложение этой линии, т. е, известны X_АY_А X_Р Y_Р необходимо определить α_АР и S_AP.

4.1 Задача №1.

4.2 Задача №2.

4.3 План участка местности

5. Теодолитная и тахеометрическая съемка.

При теодолитной съемке определяется только плановое положение объектов местности и контуров, поэтому  съемка является горизонтальной (контурной).

Если теодолитная съемка является одним из методов наземной горизонтальной съемки, создающей контурный  план местности, то тахеометрическая съемка - это метод топографической съемки местности, в результате которой получают план (карту) с изображением не только контуров, но и рельефа.

1.  Порядок проведения теодолитной и тахеометрической съемки.

При выполнении теодолитной съемки участка сначала создают съемочное обоснование в виде замкнутых или разомкнутых теодолитных ходов, точки ходов располагают равномерно как по границе участка, так и внутри него.

Затем выполняют геодезические  измерения для определения взаимного  положения (координат) этих точек. Расстояния между точками местности измеряют стальными мерными лентами (рулетками) или дальномерами различных видов, позволяющими достигать точности не грубее 1:2000. Теодолитную съемку применяют при землеустроительных и кадастровых работах, связанных с составлением контурных планов небольших участков, восстановлением границ землепользований, перенесением проектов землеустройства в натуру, мелиоративными работами и с решением различных инженерно-геодезических задач. При теодолитной съемке, как и при любых других видах съемки, придерживаются принципа «от общего к частному».

Объектами теодолитной съемки могут быть:

- все сельскохозяйственные угодья, которые подразделяются по их хозяйственному использованию на пашню, залежь, сенокос, пастбище, сад, ягодник, виноградник др.;

- не сельскохозяйственные угодья (леса, кустарники, болота, пески, каменистые места, солончаки и др.);

- естественные и искусственные формы рельефа (овраги, промоины, осыпи, обрывы, курганы, ямы и др.);

- населенные пункты, улицы, кварталы и отдельные здания,

хозяйственные дворы, фермы, летние лагеря, полевые станы, места 

захоронений, памятники;

- промышленные объекты, общественные, научные и учебные заведения;

- полосы отвода железных и шоссейных дорог, автострады, грунтовые дороги, мосты;

- гидрографическая сеть: береговые линии рек, озер, морей,

водохранилищ, каналы, канавы, валы и дамбы.

После построения геодезической  сети для теодолитной съемки или  в процессе построения съемочной  сети выполняют съемку контуров ситуации, применяя нижеописанные методы:

- Метод прямоугольных «координат (перпендикуляров) применяют при съемке вытянутых извилистых контуров ситуации или отдельных точек, примыкающих к теодолитному ходу.

- Полярный метод применяют на открытой местности при съемке небольших участков и отдельных контуров. Теодолит устанавливают над точкой теодолитного хода или в центре снимаемого участка. Метод угловых засечек чаще всего применяют при съемке точек, до которых невозможно измерить расстояние. Он заключается в том, что положение характерных точек контуров ситуации получают путем измерения горизонтальных углов теодолитом с двух-трех точек теодолитного хода. Углы засечек не должны быть меньше 40° и больше 140°. Если вместо углов измерены расстояния до снимаемой точки, то этот метод называется методом линейной засечки.

- Метод обхода применяют преимущественно при съемке крупных контуров (леса, кустарника, озера, пашни) в закрытой местности.

- Комбинированный метод заключается в том, что при съемке применяют одновременно несколько из рассмотренных методов. При производстве теодолитной съемки ведется абрис - схематический чертеж местности, в который вносятся результаты измерений.

Выполненные полевые измерения, их вычислительная обработка завершается графическим оформлением с целью получения плана теодолитной съемки.

Тахеометрическая съемка производится также как и теодолитная, на сравнительно небольшие участки и преимущественно в крупных масштабах (1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500). В организационно-техническом плане она имеет общие положения с теодолитной съемкой. В переводе с греческого слово «тахеометрия» означает «быстрое измерение», которое достигается тем, что при одном наведении зрительной трубы теодолита-тахеометра на рейку можно измерить три величины, характеризующие положение снимаемой точки в плане и по высоте: горизонтальное направление на эту точку, определяемое по лимбу горизонтального крута; расстояние от станции до снимаемой точки, измеряемое дальномером; превышение точки над станцией, отсчитываемое или вычисляемое по измеряемому углу наклона и расстоянию. Измерения могут быть непосредственными или автоматизированными. Под станцией (как и при любой съемке) понимается точка местности, над которой прибор установлен в рабочее положение. В поле измеряют горизонтальные углы, расстояния от прибора до рейки, углы наклона, составляют абрис. В камеральных условиях составляют план тахеометрической съемки. Причем он может составляться другим исполнителем, который не участвовал в полевых работах. Задача исполнителя тахеометрической съемки состоит в правильном выборе количества и положения характерных точек снимаемых контуров и пикетов для изображения рельефа. Это требует от исполнителя высокой квалификации и аккуратности при полевых и камеральных работах.

Съемочным обоснованием тахеометрической съемки являются точки тахеометрических ходов, опирающихся на пункты геодезического обоснования с известными плановыми и высотными координатами. Съемка ситуации и рельефа производится полярным способом, как правило, одновременно с проложением тахеометрического хода (аналога теодолитного хода, когда расстояния между точками измеряют дальномером, а превышения методом тригонометрического нивелирования). Следовательно, тахеометрическая съемка, как и другие геодезические съемки, выполняется по принципу перехода от общего к частному. Тахеометрическая съемка производится, как правило, для построения в крупных масштабах планов сравнительно небольших участков: при кадастровых работах, дорожных изысканиях, для составления проектов различного строительства (мостов, шлюзов, небольших плотин и др.).

2. Устройство теодолита и тахеометра

5.3 Обработка результатов теодолитной съемки.

Обработка результатов теодолитной  съемки начинается с определения  угловой невязки. Прежде всего подсчитывается сумма измеренных углов  ∆β_изм и сравнивается с теоретической суммой внутренних углов полигона, которое вычисляется по формуле: _{, где n-число углов теодолитного хода}. _{. .} Все значения суммы углов записывают в ведомость. Определяют угловую невязку теодолитного хода. Полученная величина угловой невязки не должна превышать величину допустимой невязки _{, где} n-число углов теодолитного хода. . В данном примере полученная величина угловой невязки меньше допустимой поэтому она может быть распределена по отдельным углам. Угловая невязка распределяется по частям в виде поправок в измеренные углы по целой минуте, распределяется на те углы, которые расположены между короткими сторонами. Поправки берутся с обратным знаком от полученной невязки. После исправления сумма измеренных углов должна быть равна сумме теоретических. По исправленных углам и дирекционному углу начальные стороны вычисляют дирекционные углы всех сторон полигон: λ_2-3=λ_1-2+180-β2, то есть дирекционный угол последующей линии равен дирекционному предыдущей +180 минус исправленный угол между этими линиями (лежащий вправо по ходу съемки). Если дирекционный угол получился больше 360°, то необходимо из него вычесть 360°. Если после прибавления 180° к дирекционному углу исправленный угол β не вычитается из него, то необходимо добавить еще 360°, а затем вычесть исправленный угол β.

Контролируют правильность вычисленных углов, получая исходный дирекционный угол через дирекционный угол последней стороны и первый исправленный угол α_1-2=α_5-1+180-β. Вычисленные дирекционные углы записывают в графу 4.

Вычисленные дирекционные углы переводят в румбы следующей  зависимости:

1. Дирекционный угол имеет размер до 90°, линия имеет направление на северо-восток, в этом случае румб равен дирекционному углу _.
2. Дирекционный угол имеет размер больше 90° но меньше 180°, линия имеет направление на юго-восток, в этом случае румб равен

 _.

3. Дирекционный угол имеет размер больше 180° но меньше 270°, линия имеет направление на юго-запад, в этом случае румб равен

 _.

4. Дирекционный угол имеет размер больше 270° но меньше 360°, линия имеет направление на северо-запад, в этом случае румб равен

 _.

Вычисление приращений координат.

Приращения координат  есть разность координат двух точек по оси х и по оси у, приращения определяются по формулам:

, где D-горизонтальное проложение, r-румб.

Результаты округляют  до сотых долей метра и записывают в 7-8 графу таблицы.

Перед значениями ∆x и ∆y ставят знак. Знаки приращений координат ставят в зависимости от четверти и названия румба.

Уравнивание приращений координат.

Для уравнивания приращений координат вычисляют алгебраические суммы вычисленных приращений координат  по осям, и сравнивают их с теоретическими суммами,  _. Теоретические суммы приращений в замкнутом теодолитном ходе должны равняться нулю, т.е. _{. Но в силу случайных ошибок это условие не выполняется и суммы приращений координат являются линейными невязками. Невязки в приращениях} координат т.е.

_{линейная  невязка по оси  х, а} -линейная невязка по оси у.

Допустимость полученных линейных невязок определяется абсолютной невязкой, которая представляет собой  гипотенузу прямоугольного треугольника и определяется по формуле

Допустимость абсолютной невязки определяется относительной  невязкой , которая определяется по формуле _{, где} Р-периметр теодолитного хода.

Относительная невязка не должна превышать допустимую, которая  равна  _{. Если , то это означает, что вычисления выполнены с ошибками.} Так как относительная невязка меньше допустимой то вычисления выполнены верно, поэтому линейные невязки _{распределяют в виде поправок к вычисленным приращениям координат.}

Для этого линейные невязки  распределяют в виде поправок к вычисленным приращениям координат с учетом:

1. Значения поправок должны быть пропорциональны горизонтальным проложениям сторон хода.
2. Знак поправок обратный знак у невязки.
3. Абсолютная сумма всех поправок должна равняться невязке.

Поправки вычисляют по формулам: ; ;

Контроль вычисления заключается  в сумме всех поправок с получение невязки.

Проверка: +++

Проверка: +++

Так как сумма  _{равны невязкам} с противоположным знаком, распределение выполнено правильно и поправки записываем над вычисленными приращениями координат.

Вычисляем исправленные приращения координат и контроль вычисления суммы исправленных приращений координат  должно равняться нулю.

Проверка:

Проверка:

Вычисление координат вершин теодолитного хода.

По исходным координатам  и исправленным приращениям 

Вычисляют координаты точек  теодолитного хода по формулам:

; т.е. координаты последней точки равна координатам предыдущей точки плюс исправленное приращение, т.к. теодолитный ход замкнутый , контролем правильности является получение координат первой вершины.

Проверка:

Проверка:

5.4 Составление плана по координатной сетке .

План строится на листе  чертежной бумаге масштабом 1:20000 либо 1:10000. Координатная сетка вычерчивается  в виде сетки квадратов 10 на 10см. Одну из вертикальной линий сетки берем за ось х другую за ось у. От точки пересечения этих осей идет отсчет координат точек. Для того чтобы весь план поместился на листе бумаги, учитывают самые большие ординаты с (+ и -) и самые большие абсциссы с (+ и -). При построении координатной сетки необходимо учесть что ось х направлена на север, а ось у на восток.

Правильность построения контролируют следующим образом:

1. Обход полигона производится по ходу часовой стрелки, т.е. все точки полигона должны располагаться по ходу часовой стрелки
2. Измеряют длины сторон многоугольника и сравнивают с горизонтальными проложениями по ведомости. Расхождение с данными ведомости не должны превышать 20см.
3. Транспортиром измеряют внутренние углы полигона и сравнивают с исправленными углами по ведомости.

Около каждой точки снаружи  полигона подписывают ее номер римской  цифрой. В середине каждой стороны полигона снаружи чертят дробь, в числителе румб в знаменателе горизонтальное проложение.

6. Нивелирная съемка

Нивелирование - вид геодезических измерений (вертикальная съемка), в процессе которых определяют превышения одних точек местности над другими, а также сами высоты этих точек относительно принятой исходной (отсчетной) уровенной.

 По методам измерений  и применяемым приборам нивелирование делится на геометрическое, тригонометрическое (геодезическое), физическое, стереофотограмметрическое, механическое и спутниковое.

Геометрическое нивелирование  - определение превышения между двумя смежными точками с помощью горизонтально установленного визирного луча, относительно которого производятся отсчеты по отвесно стоящим рейкам с делениями. Горизонтальное положение визирного луча может быть задано приборами: нивелирами, теодолитами с уровнем при зрительной трубе и кипрегелями. Из всех видов нивелирования геометрическое самое точное. Его недостаток - низкая производительность, вызванная небольшой длиной визирного луча от прибора до рейки.

Тригонометрическое нивелирование основано на использовании тригонометрической зависимости между превышением, углом наклона визирного луча и расстоянием между нивелируемыми точками. По сравнению с геометрическим оно удобно при больших расстояниях и превышениях между точками, но значительно уступает ему в точности. Оно является основным видом определения высот реечных (пикетных) точек при топографических съемках местности.

Физическое нивелирование бывает барометрическим, гидростатическим, радиолокационным и спутниковым.

Барометрическое нивелирование выполняется с помощью барометров. При этом нивелировании по величинам атмосферного давления в двух точках определяется превышение между ними с учетом влияния температуры окружающего воздуха, а также других факторов. По точности барометрическое нивелирование ниже геометрического и тригонометрического.

Гидростатическое нивелирование  базируется на фиксации разности уровней  жидкости в двух сообщающихся сосудах. Применяется при монтаже технологического оборудования, определении осадок зданий и сооружений и в случаях, когда присутствие наблюдателя невозможно.

Радиолокационное нивелирование основано на получении абсолютных высот с самолета при помощи специальных высотомеров.

По результатам спутниковых  измерений (спутниковое нивелирование) можно определить пространственные координаты точек местности в автономном режиме с точностью около 1 м и в дифференциальном, т. е. относительно точек с известными координатами, с точностью до сантиметров и точнее. Для этого используются спутниковые системы ГЛОНАСС, GPS и NAVSTAR (Navigation Sattelite providing Time and Range - навигационная спутниковая система, США).

Стереофотограмметрическое нивелирование базируется на определении  высотного положения точек местности  с летательных аппаратов и  последующей обработки стереомоделей  местности. Оно является основным методом  съемки выраженного рельефа при  составлении планов и карт обширных территорий.

Механическое нивелирование производится приборами, установленными на движущихся по земной поверхности механизмах (велосипедах, автомашинах и т. д.). При этом профиль местности вычерчивается автоматически для линии движения механизма.