Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Создание геодезических сетей специального назначения

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Кафедра «Земледелия и землеустройства»

Курсовая работа

по Геодезии

на тему: «Создание геодезических сетей специального назначения»

Выполнила студентка 2 курса

заочного отделения

агрономического факультета

Специальности «Землеустройства»

Власова С.С.

Шифр 1258 Вариант17

Руководитель курсовой работы:

Дужников Александр Петрович

Пенза 2012 г

План

Введение……………………………………………………………… 4 – 5 стр.

Теоретическая часть

1. Построение геодезических сетей для топографических съемок на большой территории……………………………………………………………. 6 – 14 стр.

1.1 Государственная геодезическая сеть

1.2 Геодезические сети сгущения

1.3 Построение опорной геодезической сети методом триангуляции

2. Измерения в геодезических сетях…………………………………15 – 42 стр.

2.1 Назначение, устройство и характеристика теодолита ЗТ5КП. Методика изменения горизонтальных и вертикальных углов

2.2 Особенности развития плановой съёмочной сети с использованием глобальных навигационных спутниковых систем

2.3 Техническая характеристика CPS – приёмника Trimble R8. Применение, принцип и методика измерения

2.4 Назначение, устройство и характеристики светодальномеров. Методика измерения расстояний

2.6 Назначение, устройство и характеристика электронного тахеометра ЗТа5Р. Методика измерения углов, расстояний, координат и высот точек местности

3. Общие сведения о тахеометрической съемке местности……….43 – 51 стр.

3.1 Съёмочное обоснование тахеометрической съёмки

3.2 Съёмка ситуации и рельефа местности

3.3 Обработка результатов тахеометрической съёмки

Практическая часть…………………………………………………52 – 72 стр.

4. Проектирование геодезических сетей сгущения (Составление технического проекта создания ОМС на землях муниципального образования п. Ахуны Железнодорожного района г. Пензы)

Исходные данные:

На местности создана сеть триангуляции 2 – го порядка в виде центральной системы. Известны координаты исходных пунктов OQ:

пункт O (x_O; y_O)

пункт Q (x_Q; y_Q)

На пунктах сети теодолитом ЗТ5КП измерены двумя круговыми приёмами горизонтальные направления, средние значение которых приведены в задании, на пунктах O и Q определены линейные и угловые элементы приведений: центрировки ℓ₁ и Ө₁, редукции ℓ₁ и Ө₁

Требуется:

4.1. Выполнить предварительное решение треугольников

4.2. Рассчитать поправки на центрировку и редукцию и значений направлений, приведенных к центрам пунктов

4.3. Составить схему сети с приведёнными направлениями и углами

4.4. Выполнить оценку точности угловых измерений в сети

4.5. Произвести уравнивание угловых измерений сети упрощённым способом

4.6. Выполнить окончательное решение треугольников

4.7. Рассчитать координаты пунктов сети, составить отчётную ведомость и отчетную схему сети в масштабе 1:25000

5. Список литературы ………………………………………………….. 73 стр.

Введение

Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности. В геодезии применяются преимущественно линейные и угловые измерения. Такие измерения необходимы для определения формы и размеров нашей планеты – Земли и её частей, для определения координат пунктов, создания карт, планов и профилей и для строительства различных сооружений. Геодезические измерения производятся также под земной поверхностью (в связи с горными работами, сооружением тоннелей и т.п.), под водой (при съёмках дна морей, океанов, озёр) и в околоземном пространстве.

Геодезия при решении поставленных перед нею задач пользуется достижениями ряда других наук и прежде всего математики и физики.

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.

В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов.

Цель данной курсовой работы по геодезии на тему: «Геодезические сети» - научиться создавать качественное геодезическое обеспечение работ по проведению земельного кадастра, мониторинга, планирования и осуществления строительства, а также других научных и хозяйственных работ.

Задача: освоить современные технологии геодезических работ по тахеометрической съёмке, уравниванию системы теодолитных и нивелирных ходов, определению дополнительных пунктов при сгущении геодезической сети, оценке точности выполненных работ.

Теоретическая часть

1. Построение геодезических сетей для топографических съемок на большой территории

1.1 Государственная геодезическая сеть

Государственная геодезическая сеть (ГГС) – система закрепленных на местности пунктов, положение которых определено в единой системе координат и высот.

ГГС предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:

– установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований;

– геодезическое обеспечение картографирования территории России и акваторий окружающих ее морей;

– геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов;

– обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред;

– изучение поверхности и гравитационного поля Земли и их изменений во времени;

– изучение геодинамических явлений;

– метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.

Геодезические высоты пунктов ГГС определяют как сумму нормальной высоты и высоты квазигеоида над отсчетным эллипсоидом или непосредственно методами космической геодезии, или путем привязки к пунктам с известными геоцентрическими координатами. Нормальные высоты пунктов ГГС определяются в Балтийской системе высот 1977 года, исходным началом которой является нуль Кронштадтского футштока. Карты высот квазигеоида над общим земным эллипсоидом и референц-эллипсоидом Красовского на территории Российской Федерации издаются Федеральной службой геодезии и картографии России и Топографической службой ВС РФ.

Масштаб ГГС задается Единым государственным эталоном времени-частоты-длины.

В работах по развитию ГГС используются шкалы атомного ТA (SU) и координированного UTC (SU) времени, задаваемые существующей эталонной базой Российской Федерации, а также параметры вращения Земли и поправки для перехода к международным шкалам времени, периодически публикуемые Госстандартом России в специальных бюллетенях Государственной службы времени и частоты (ГСВЧ).

Астрономические широты и долготы, астрономические и геодезические азимуты, определяемые по наблюдениям звезд, приводятся к системе фундаментального звездного каталога, к системе среднего полюса и к системе астрономических долгот, принятых на эпоху уравнивания ГГС.

Метрологическое обеспечение геодезических работ осуществляется в соответствии с требованиями государственной системы обеспечения единства измерений.

Все геодезические сети можно разделить по следующим признакам:

По территориальному признаку:

1) глобальная

2) национальные (ГГС)

3) сети специального назначения (ГССН)

4) съемочные сети

по геометрической сущности:

1) плановые

2) высотные

3) пространственные

Глобальные сети создаются на всю поверхность Земли спутниковыми методами, являясь пространственными с началом координат в центре масс Земли и определяемые в системе координат ПЗ-90.

Национальные сети делятся на: Государственную геодезическую сеть (ГГС) с определением координат в СК-95 в проекции Гаусса-Крюгера на плоскости и на Государственную нивелирную сеть (ГНС) с определением нормальных высот в Балтийской системе, т.е. от нуля Кронштадтского футштока.

Геодезические сети специального назначения (ГССН) создаются в тех случаях, когда дальнейшее сгущение пунктов ГГС экономически нецелесообразно или когда требуется особо высокая точность геодезической сети. В зависимости от назначения эти сети могут быть плановыми, высотными, планово-высотными и даже пространственными и создаваться в любой системе координат.

Съемочные сети являются обоснованием для выполнения топографических съемок и создаются обычно планово-высотными.

ГГС, созданная по состоянию на 1995 год, объединяет в одно целое:

астрономо-геодезические пункты космической геодезической сети (АГП КГС),

доплеровскую геодезическую сеть (ДГС),

астрономо-геодезическую сеть (АГС) 1 и 2 классов,

геодезические сети сгущения (ГСС) 3 и 4 классов,

Пункты указанных построений совмещены или имеют между собой надежные геодезические связи.

ГГС структурно формируется по принципу перехода от общего к частному и включает в себя геодезические построения различных классов точности:

фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС)

высокоточную геодезическую сеть (ВГС),

спутниковую геодезическую сеть 1 класса (СГС-1)

В указанную систему построений вписываются также существующие сети триангуляции и полигонометрии 1-4 классов. На основе новых высокоточных пунктов спутниковой сети создаются постоянно действующие дифференциальные станции с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме близком к реальному времени.

По мере развития сетей ФАГС, ВГС и СГС-1 выполняется уравнивание ГГС и уточняются параметры взаимного ориентирования геоцентрической системы координат и системы геодезических координат СК-95.

1.2 Геодезические сети сгущения

В настоящее время наиболее эффективным методом создания геодезической сети, включая и геодезические сети сгущения, является метод, связанный со спутниковыми технологиями (ГЛ0НАСС, GPS). Однако этот метод требует наличия приемной аппаратуры, высокая стоимость которой препятствует широкому ее использованию. Поэтому наряду с высокоэффективными спутниковыми технологиями используют и традиционные методы. Следует заметить, что при выполнении геодезических работ в закрытых помещениях и в стесненных условиях, когда наблюдение созвездия спутников невозможно или затруднительно, традиционные методы являются единственно возможными для решения многих задач.

Геодезические сети сгущения строят методами триангуляции и полигонометрии для сгущения государственной геодезической сети до плотности, необходимой для создания съемочного обоснования съемок крупного масштаба. Триангуляцию 1 и 2-го разрядов развивают в открытой и горной местности. Там, где триангуляцию 1 и 2-го разрядов выполнить по условиям местности невозможно или нецелесообразно, развивают полигонометрическую сеть 4-го класса, 1 и 2-го разрядов. Необходимо отметить, что полигонометрия 4-го класса для крупномасштабных съемок по сравнению с государственной выполняется с пониженной точностью.

При создании полигонометрии выполняют весь комплекс основных геодезических работ: угловые и линейные измерения, нивелирование. Углы на пунктах полигонометрии измеряют способом отдельного угла или круговых приемов оптическими теодолитами типа. Т1, Т2, Т5 с точностью центрирования 1 мм. Высоты на все пункты полигонометрии передаются нивелированием IV класса или техническим. Линии измеряют непосредственно: светодальномерами, подвесными мерными приборами или косвенно — длины сторон хода вычисляют по вспомогательным величинам.

При проведении различных народнохозяйственных, в том числе и землеустроительных, мероприятий на большой территории необходимы топографические карты и планы, составленные на основе сети геодезических пунктов, плановое положение которых на земной поверхности определено в единой системе координат, а высотное — в единой системе высот. При этом геодезические пункты могут быть только плановыми или только высотными или одновременно — плановыми и высотными.

Сеть геодезических пунктов располагается на местности согласно составленному для нее проекту. Пункты сети закрепляются на местности особыми знаками.

Построенная на большой территории в единой системе координат и высот геодезическая сеть дает возможность правильно организовать работу по съемке местности. При наличии такой сети съемка может производиться независимо в разных местах, что не вызовет затруднения при составлении общего плана или карты. Кроме того, использование сети геодезических пунктов приводит к более равномерному распределению по территории влияния погрешностей измерений и обеспечивает контроль выполняемых геодезических работ.

Геодезические сети строятся по принципу перехода от общего к частному, т. е. вначале на большой территории строится редкая сеть пунктов с очень высокой точностью, а затем эта сеть сгущается последовательно по ступеням пунктами, построение которых производится на каждой ступени с меньшей точностью. Таких ступеней сгущения бывает несколько. Сгущение геодезической сети производится с таким расчетом, чтобы в результате получилась сеть пунктов такой плотности (густоты) и точности, чтобы эти пункты могли служить непосредственной опорой для предстоящей съемки.

Плановые геодезические сети строятся в основном методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации.

Метод триангуляции состоит в том, что строят сеть треугольников, в которой измеряют все углы треугольников и как минимум две стороны на разных концах сети (вторую сторону измеряют для контроля измерения первой стороны и установления качества всей сети). По длине одной из сторон и углам треугольников определяются стороны всех Треугольников сети. Зная дирекционный угол одной из сторон сети и координаты одного из пунктов, можно затем вычислить координаты всех пунктов.

Метод полигонометрии заключается в построении сети ходов, в которых измеряют все углы и стороны. Полигонометрические ходы отличаются от теодолитных более высокой точностью измерения углов и линий. Этот метод применяется обычно в закрытой местности. Внедрение в производство электромагнитных дальномеров делает целесообразным применение полигонометрии и в открытой местности.

Метод трилатерации состоит в построении сети треугольников с измерением всех сторон треугольников. В некоторых случаях создаются линейно-угловые сети, представляющие собою сети треугольников, в которых измерены стороны и углы (все или в необходимом их сочетании).

Плановые геодезические сети делятся на государственную геодезическую сеть; сети сгущения 1 и 2 разрядов; съемочное обоснование — съемочную сеть и отдельные пункты.

1.3 Построение опорной геодезической сети методом триангуляции

Государственные геодезическая сеть страны является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач.

Государственная геодезическая сеть России включает в себя:

а) плановые сети 1, 2, 3 и 4-го классов, которые различаются между собой точностью угловых и линейных измерений, длиной сторон сетей и порядок их последовательного развития;

б) высотные нивелирные сети I, II, III и IV классов.

В плановых геодезических сетях высоты пунктов определяют с гораздо более низкой точностью, чем плановые координаты, особенно в горных районах. В высотных сетях, наоборот, плановое положение пунктов определяют приближённо. В силу специфики средств и методов построения геодезических сетей разного вида пункты плановой геодезической сети обычно располагают на возвышенных участках местности, а пункты высотной сети – на равнинных участках, в долинах рек и т.п.

Плановые геодезические сети создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии и их сочетаниям.

Триангуляция. Триангуляция 1-го класса создается в виде астрономо-геодезической сети и призвана обеспечить решение основных научных задач, связанных с определением формы и размеров Земли. Она является главной основой развития сетей последующих классов и служит для распространения единой системы координат на всю территорию страны. Ее построение осуществляют с наивысшей точностью, которую могут обеспечить современные приборы при тщательно продуманной методике измерений.

Сети триангуляции 1-го класса строят в виде рядов треугольников, близких к равносторонним, располагаемых вдоль меридианов и параллелей и отстоящих друг от друга на 200км. Пересекаясь между собой, ряды треугольников образуют замкнутые полигоны периметром 800 – 1000 км (рис .1). В местах пересечения звеньев полигонов 1-го класса измеряют базисные стороны либо определяют длины выходных сторон на основе базисных сетей. На концах базисных (выходных) сторон определяют пункты Лапласа, т.е. производят астрономические наблюдения для определения широт и долгот пунктов и азимутов направлений.

Триангуляцию 2-го класса строят в виде сплошных сетей треугольников, заполняющих полигоны триангуляции 1-го класса. Она является опорной сетью, служащей для развития сетей последующего сгущения и геодезического обоснования всех топографических съемок.

Триангуляция 3-го и 4-го классов является дальнейшим сгущением государственной

Рис. 1. Схема развития сетей триангуляции 1 – 4-го классов

геодезической сети служит для обоснования топографических съемок крупного масштаба. Ее строят в виде вставок жестких систем или отдельных пунктов в сети старших классов.

Основные характеристики триангуляционной сети 1 – 4-го классов приведены в таблице 1.

Основные характеристики триангуляции 1, 2, 3 и 4-го классов

Таблица 1

Работы по развитию государственных геодезических сетей 1, 2, и 3-го классов выполняются Федеральной службой геодезии и картографии России (Роскартография). Сети 4-го класса развиваются по мере надобности ведомственными организациями, ведущими топографические съемки крупных масштабов, инженерно-геодезические и маркшейдерские работы.

2. Измерения в геодезических сетях

НАЗНАЧЕНИЕ ТЕОДОЛИТА

Теодолит ЗТ5КП предназначен для измерения углов в геодезических

сетях сгущения, съемочных сетях, для теодолитных съемок, проведения

изыскательских работ, измерения в прикладной геодезии и определения магнитных азимутов. Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.

На теодолит можно устанавливать светодальномер 2СТ10 для измерения расстояний с высокой точностью. Длина резьбовой части закрепи-

тельных осей, устанавливаемых на теодолит, должна быть не более 4 мм.

Температурный диапазон работы от - 40 до + 50 °С. Теодолит изготавливается в следующих исполнениях: с секторной оцифровкой вертикального круга, с круговой оцифровкой вертикального круга.

УСТРОЙСТВО ТЕОДАЛИТА ЗТ5КП

Комплектность:

Теодолит с подставкой в футляре .....................................1

Масленка с маслом .............................................................1

Отвертка большая ...............................................................1

Отвертка малая ................................................................... 1

Шпилька большая ...............................................................1

Шпилька малая ....................................................................1

Ключ юстировочный ..........................................................1

Паспорт ................................................................................1

Дополнительные приспособления:

Чехол для теодолита ...........................................................1

Насадка линзовая на объектив .......................................... 1

Бленда ..................................................................................1

Вешка ...................................................................................1

Насадки окулярные:

на зрительную трубу

(с нейтральным светофильтром) .......................................1

на микроскоп .......................................................................1

Ориентир-буссоль ...............................................................1

Штатив (присоединительная резьба М16х1,5)

с отвесом и гаечным ключом .............................................1

Комплект визирных целей КВЦ ........................................1

Рис. 2 Теодолит

1 – боковая крышка; 2, 4 – закрепительные винты; 3, 5 – наводящие винты;

6 – юстировочный винт цилиндрического уровня; 7 — цилиндрический уровень;

8 – круглый уровень; 9 – юстировочный винт круглого уровня; 10 – окуляр

микроскопа; 11 – окуляр зрительной трубы; 12 – колпачок; 13 – кремальера;

14 – горизонтальная ось; 15 – визир

Рис. 3. Теодолит

1 – ручка; 2 – клиновое кольцо; 3 – боковая крышка; 4 – пробка;

5 – зеркало; 6 – установочный винт; 7 – рукоятка; 8 – подъемный винт;

9 – закрепительный винт; 10 – подставка; 11 – винт; 12 – окно круга искателя;

13 – окуляр центрира; 14 – колонка; 15 – зрительная труба

Теодолит ЗТ5КП (рис. 2, 3) – оптический прибор с самоустанавливающимся компенсатором вертикального круга и шкаловым отсчетным микроскопом. Благодаря секторной оцифровке вертикального круга и устройству автоматического изменения знаков отсчеты по величине и знаку соответствуют измеренному вертикальному углу без дополнительных вычислений независимо от того, при каком положении теодолита

(круг слева или справа) проводилось измерение (символы Л и П).

Теодолит снабжен устройством для точной установки отсчета по горизонтальному кругу. Круг-искатель направлений позволяет быстро установить теодолит по заданному направлению.

Наводящие винты зрительной трубы и алидады горизонтального круга

соосны с соответствующими закрепительными винтами куркового типа.

Обе пары винтов расположены с одной стороны теодолита для удобства перехода от наведения зрительной трубы по азимуту к наведению в

вертикальной (коллимационной) плоскости. Теодолит ЗТ5КП сконструирован по модульному принципу. Основными частями теодолита являются зрительная труба, вертикальная ось с горизонтальным кругом, колонка с горизонтальной осью и вертикальным кругом, модуль отсчетной системы, отсчетный микроскоп, наводящие устройства.

Зрительная труба 15 (см. рис. 3) прямого изображения обоими концами

переводится через зенит и фокусируется вращением кремальеры 13(см. рис. 2). Окуляр 11 устанавливается по глазу вращением диоптрийного кольца до появления четкого изображения штрихов сетки нитей (рис. 4).

Рис. 4. Сетка нитей

Два горизонтальных штриха сетки нитей (выше и ниже перекрестия) относятся к нитяному дальномеру. На краю сетки указано направление

вращения кремальеры при фокусировании на бесконечность.

Коллиматорные визиры 15 (см. рис. 2) предназначены для предварительного наведения на цель.

Корпус зрительной трубы крепится в горизонтальной оси 14. Для

устранения коллимационной погрешности между корпусом трубы и осью

расположено клиновое кольцо 2 (см. рис. 3), вращением которого устраняют

коллимационную погрешность, изменяя направление визирной оси

относительно горизонтальной оси вращения. Кроме того, коллимационную

погрешность можно устранять попеременным вращением горизонтально

расположенных юстировочных винтов, закрытых колпачком 12 (см. рис. 2).

Наведение зрительной трубы на цель осуществляется вращением

трубы вокруг горизонтальной оси и алидады теодолита вокруг вертикальной

оси. При открепленных винтах 2, 4 проводят предварительное наведение

на цель, используя коллиматорные визиры; при закрепленных – наводящими

винтами 3, 5 проводят точное совмещение изображения визирной цели с

перекрестием сетки нитей.

Вертикальная ось – полукинематического типа с опорой на шарики в

верхней части. На втулке вертикальной оси укреплен горизонтальный круг.

Смена участков горизонтального круга осуществляется вращением рукоятки 7 (см. рис.3) после нажатия на нее вдоль оси вращения.

Для контроля установки горизонтального круга при смене его участков между приемами используют круг-искатель, отсчет по которому берут по

индексам, нанесенным на окнах 12.

Винтом 6 устанавливают точный отсчет по горизонтальному кругу в

начале измерений. Винт прикрыт снаружи колпачком, предохраняющим от

случайного касания в процессе измерения углов.

Юстировочным винтом 6 (см. рис. 2) исправляют положение оси

цилиндрического уровня 7 при алидаде горизонтального круга. Юстировочными винтами 9 исправляют положение оси круглого уровня 8.

Горизонтальный и вертикальный круги разделены и оцифрованы

через 1°. Изображения штрихов и цифр проецируются на плоскость

отсчетных шкал микроскопа. Изображение вертикального круга оттенено голубым фоном, горизонтального – желтым. Поворотом и наклоном

зеркала 5 (см. рис. 2) достигают оптимального освещения поля зрения.