Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Устройство геодезических сетей при съемке больших территорий

Курсовая работа по геодезии

Вариант №6

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..5

1. Устройство геодезических сетей при съемке больших территорий………….7

1.1 Государственная геодезическая сеть………………………………………….8

1.2 Геодезические сети сгущения………………………………………………...11

1.3 Съёмочные сети………………………………………………………………..14

2. Измерения в геодезических сетях……………………………………………...17

2.1 Устройство и измерение углов теодолитом 3Т2КП………………………....18

2.2 Устройство светодальномера СТ-5 («Блеск») и измерение и расстояний…21

2.3 Устройство электронного тахеометра. Измерение им горизонтальных и вертикальных углов, расстояний, координат Х, У, Н точек местности………..23

3. Погрешности геодезических измерений………………………………………25

3.1 Геодезическое измерение, результат измерения, методы и условия измерений. Равноточные и неравноточные измерения…………………………25

3.2 Классификация погрешностей геодезических измерений. Средняя квадратическая погрешность. Формы Гаусса и Бесселя для её вычисления…..26

3.3 Веса измерений…………………………………………………………………30

3.4 Функции по результатам измерений и оценка их точности…………………31

4. Определение дополнительных пунктов………………………………………33

4.1 Цель и методы определения дополнительных пунктов……………………...33

4.2 Передача координат с вершины знака на землю. (Решение примера)……...33

4.3 Решение прямой и обратной засечки (по варианту задания)………………..37

5. Уравнивание системы ходов съемочной сети…………………………………45

5.1 Общее понятие о системах ходов и их уравнивании………………………...45

5.2 Упрощенное уравнение системы теодолитных ходов по варианту задания………………………………………………………………………………46

6. Тахеометрическая съёмка………………………………………………………50

6.1 Ведомость вычисления координат съемочных точек……………………….50

6.2 Ведомость вычисления высот съемочных точек…………………………….50

Приложение к разделу 3…………………………………………………………...54

Список использованной литературы……………………………………………...67

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.

1. Устройство геодезических сетей при съемке больших территорий

Для составления планов и карт, решения геодезических задач, в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагают ряд точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки маркируют на поверхности земли или в зданиях и сооружениях центрами (знаками). Совокупность закрепляемых на местности точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат, называемых геодезическими сетями.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные: первые служат для определения координат X и У геодезических центров, вторые - для определения их высот Н.

Принцип построения плановых и геодезических сетей заключается в следующем. На местности выбирают точки, взаимное положение которых представляется в виде геометрических фигур: треугольников, четырехугольников, ломаных линий и т.д. Причем точка выбирается с таким расчетом, чтобы некоторые элементы фигур (стороны, углы) можно было бы непосредственно измерить, а остальные элементы вычислить по данным измерений. Например, в треугольнике достаточно вычислить одну сторону и три угла (один для контроля правильности измерений) или две стороны и два угла (один для контроля правильности измерений), а остальные стороны и углы вычислить. Для вычисления плановых координат вершины выбранных точек необходимо кроме элементов геометрических фигур знать еще дирекционный угол стороны единой из фигур координаты одной из вершин.

Для определения высот пунктов (реперов) строят в основном сети геометрического нивелирования. Используют также метод тригонометрического нивелирования.

Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т.е. от сетей с большими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями к сетям с меньшим расстоянием и менее точным.

Геодезические сети подразделяются на 4 типа: государственные, сгущения, съемочные и специальные.

Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей.

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 топосъемок 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 Съёмочные сети

Съемочная сеть – это совокупность точек, определяемых на местности дополнительно к пунктам государственной геодезической сети для непосредственного обеспечения топографических съемом.

Точки съемочной сети определяются аналитическим способом – триангуляцией, теодолитными ходами, засечками и графическим способом – при помощи мензулы и кипрегеля. Исходной основой для развития съемочных сетей служат пункты государственной геодезической сети.

При составлении проекта съемочной сети рекогностировки местности с целью определения мест установки ее пунктов нужно руководствоваться следующим:

между пунктами съемочной сети должны быть обеспечены взаимная видимость и благоприятные условия для измерения линии;
в застроенной территории ходы должны прокладываться так, чтобы обеспечить благоприятные условия для съемки зданий и сооружений;
местоположение пунктов съемочной сети должно обеспечивать удобную установку геодезических приборов при построении съемочного обоснованиям съемочных работ;
пункты съемочной сети нужно помещать на непахотные земли в таких местах, которые обеспечивают их сохранность;
на застроенных территориях пункты съемочной сети следует помещать так, чтобы их местоположение в случае утраты можно было восстановить по линейным разметкам от опорных контуров местности;
в проект съемочной сети рекомендуется также включать ориентированные местные предметы;
при положении теодолитных ходов в застроенной территории следует предусматривать установку и определение створных точек.

Плановые съемочные сети создаются построением триангуляции, проложением теодолитных ходов, прямыми, обратными и комбинированными засечками, методами спутниковой геодезии и проложением электронных тахеометрических ходов. Съемочной сетью могут служить теодолитные, тахеометрические ходы с привязкой их к исходной сети.

При развитии съемочного обоснования определяют, как правило, расположение точек в плане и по высоте. Высоты точек съемочного обоснования определяют геометрическим и тригонометрическим нивелированием.

Техническое нивелирование применяется для высотного обоснования съёмок с сечением рельефа в 1 метр и менее Предельно допустимые длины ходов при сечении рельефа: h = 0,25 м – L = 2 км

h = 0,25 м – L = 2 км

Чем меньше сечение, тем меньше ход.

Пункты съёмочной сети закрепляются на местности деревянными кольями с окопкой вокруг них.

Межевые точки закрепляются столбами с окопкой их кургана.

В целях большей сохранности геодезических знаков выбирают по возможности такие места для геодезических пунктов, которые обеспечивали бы сохранность знаков: перекрёсток дорог, опушки леса и другие участки мало подверженные изменениям.

Средние ошибки положения пунктов плановой съемочной сети относительно ближайших пунктов геодезических сетей не должны превышать в открытых районах 0,1мм в масштабе плана, и в лесных районах 0,15мм.

Средние ошибки высот пунктов съемочной сети относительно ближайших пунктов геодезической сети не должны превышать в равнинной местности 1/10, а в горной и предгорной 1/6 высоты сечения рельефа, принятой для съемки данного масштаба.

Количество закрепляемых на местности точек, тип центров и знаков съемочной основы на каждом плане определяются проектом в соответствии с требованием технических инструкций, и съемочная основа строится в виде сетей теодолитных ходов или геометрических сетей.

2. Измерения в геодезических сетях

Под изменением понимают процесс сравнения какой-либо величины с другой величиной, принимаемой за единицу. При всем многообразии геодезических измерений все они сводятся в основном к трем видам:

линейные, в результате которых на местности определяют расстояние между заданными точками;
угловые, когда определяют значение горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на заданную точку;
высотные (нивелирование), в результате которых определяются разности высот отдельных точек.

За единицу линейных и высотных измерений (расстояний, высот превышений) в геодезии принят метр, представляющих собой длину жезла - эталона, изготовленного из платиноиридиевого сплава в 1889 году и хранящегося в Международном бюро мер и весов в Париже. Копия № 28 этого жезла находится в НИИ метрологии им. Менделеева в Санкт-Петербурге. В качестве более высокой точности в настоящее время служит метр, определенный как длина пути, пройденного светом за 1/299792548 доли секунды.

Единицей измерения углов (горизонтальных и вертикальных) служит градус, представляющий собой 1/90 прямого угла или 1/360 окружности. Градус содержит 60 угл.мин. делится на 60 угл.с. В некоторых странах применяют градовую систему, в которой 1 град составляет 1/400 окружности, градовая минута - 1/100 град, а градовая секунда - 1/100 град.мин.

В современных автоматизированных угломерных приборах единицей измерения служит гон, равный 1° или 54 угл.мин.; тысячная доля, равная 3,24 угл.с, называемая миллигоном.

Измерения называют прямыми, если их выполняют с помощью приборов, позволяющих посредственно сравнить измеряемую величину с величиной, принятой за единицу, и косвенными, тогда искомую величину получают путем вычислений на основе прямых измерений. Так угол в треугольнике можно непосредственно измерить угломерным прибором (прямое измерение) или вычислить по результатам измерения трех сторон треугольника косвенное измерение.

Необходимые условия любого измерения: метод измерения - совокупность правил и действия, определяющий процесс измерения; внешняя среда, в которой выполняются измерения.

Обозначаемые на местности точки, от которых выполняются топографические измерения, называются исходными. Точки, положения которых на местности необходимо определить, называются определяемые.

Исходные и определяемые точки могут располагаться в горизонтальной плоскости в плане (плановые точки) и в вертикальной - по высоте (высотные точки).

2.1 Устройство и измерение углов теодолитом 3Т2КП

В Российской промышленности выпускаются теодолиты, измерения которыми выполняют с точностью 0,5...30". Максимальная погрешность указывается в марке прибора, например 3T30-30", ЗТ5КП-5" и т.д.

Рассмотрим устройство наиболее часто встречающихся теодолитов. Особый интерес представляют теодолиты серии ЗТ-высокопроизводимые, удобные в работе, многофункциональные угловые приборы, эксплуатация которых возможна в пределах температур +50°С - 40°С.

В строительстве, изыскательных работах, при монтаже машин, оборудования, конструкцией чаще всего применяются теодолиты типа ЗТ2КП. Эти теодолиты имеют полую цилиндрическую систему осей вращения горизонтального круга. На прижимной к штативу пластине на трех подъемных винтах в трегере винтом фиксируют верхнюю часть прибора.

Шкалы горизонтального круга закрыты кожухом, на котором укреплены стойки. На одной из стоек укреплена шкала для снятия отсчета по горизонтальному кругу. Центрирование теодолита осуществляю встроенную в алидадную часть оптическим центром. Отсчеты по шкале вертикального и горизонтального кругов, проходят через систему преломляющих призм, сводятся в микроскоп. Цена деления лимба 1°.

В поле зрения микроскопа видны более мелкие деления шкалы - минуты. Отсчет определяют по штриху лимба на отсчетной шкале. Если штрих совпадает с целым делением, десятые доли самого мелкого деления определяют «на глаз». В данном случае это будут десятые доли минуты.

Вертикальный круг теодолита жестко скреплен со зрительной трубой, а амплитуда вертикального круга - цилиндрический уровень. Наличие уровня на алидаде вертикального уровня позволяет установить ее начальные штрихи горизонтально.

Перед выполнением измерением углов на пункте устанавливается теодолит на штативе над центром геодезического пункта. Подъемными винтами подставки пузырек уровня на алидаде горизонтального круга приводится в среднее положение. Производится настройка уровня и при необходимости исправляется его положение. Производится устойчивость штатива и подставки. Теодолит центрируется при помощи нитяного отвеса и контролируется оптическим центром, перед этим необходимо выполнить поверку оптического центра.

Перед началом измерений составляется схема измерений, на которой указывается расположение пунктов и направление.

Результаты измерений записываются в полевой журнал измерений на пункте. Измерение направлений на пункте 2 ряда производится тремя круговыми приемами. Полученные при измерениях расхождения не должны превышать 0.2.

а) между наведениями на начальный пункт в начале и в конце полуприема;

б) между одноименными направлениями в отдельных приемах, приведенных к нулю. Например, измерение выполняется на пункте «Мумра». Измеряются способом круговых приемов направления на пункте «Оранжереи», «Заповедник», «П¹» и «П²».

Измерения направлений способом круговых приемов на пункте начинают при круге «лево». Устанавливают на лимбе отсчет несколько больший 0° (на 2-5'). Принимают за начальный хорошо видимый пункт (например П¹) и, закрепив лимб, наводят зрительную трубу на визирную цель этого пункта. Оставляя лимб закрепленным, алидаду вращаем по ходу часовой 1 2 стрелки и визируем последовательно на визирные цели пунктов «П », «П », «Оранжереи», «Заповедник» и снова на «П¹», тем самым, замыкая горизонт (отсчет при этом должен быть тем же самым, или отличаться от него на +0.2').