Геодезические сети. 2

Министерство сельского  хозяйства РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального  образования

«Саратовский государственный  аграрный университет им. Н.И.Вавилова»

Кафедра «Геодезия, гидрология и гидрогеология»

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По геодезии на тему: «Геодезические сети»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы Б-ЗК-202

Слепенкова Наталья Ильинична

Проверил: профессор Лысов А. Н

 

 

Саратов 2013

 

 

Содержание

Введение

1. Устройство геодезических  сетей при съемке больших территорий.

1.1 Государственные геодезические  сети.

1.2 Геодезические сети  сгущения.

1.3.Съёмочные сети.

2. Измерения в  геодезических сетях. 

2.1 Устройство и измерение  углов теодолитом 3Т2КП.

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

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

2.4. Определение положения  точек земной поверхности с  помощью геодезических спутниковых  систем.

3. Погрешности  геодезических измерений (теория  и решение задач).

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

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

3.3 Веса измерений

3.4 Функции по результатам  измерений и оценка их точности.

3.5 Оценка точности по  разностям двойных измерений  и по невязкам в полигонах  и ходах.

4. Определение  дополнительных пунктов. 

4.1 Цель и методы определения  дополнительных пунктов.

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

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

5. Уравнивание  системы ходов съемочной сети.

5.1 Общее понятие о системах  ходов и их уравнивании.

5.2 Упрощенное уравнение  системы теодолитных ходов по  варианту задания.

6. Тахеометрическая  съёмка.

6.1 Нанесение съёмочных и реечных точек.

6.2 Интерполирование отметок пикетов и вычерчивание горизонталей.

6.3 Нанесение ситуации в условных знаках.

6.4 Оформление плана тахеометрической съёмки (по варианту задания).

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Геодезия-наука, изучающая  форму и размеры поверхности  Земли или отдельных ее участков путем измерений, вычислительной обработки  их, построение карт, планов, профилей, которые используют при решении  инженерных, экономических и других задач.

Для проведения любого мероприятия, связанного с использованием земли  в сельском и лесном хозяйствах, со строительством сооружений, требуется: 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 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Устройство геодезических  сетей при съемке больших территорий.

1.1 Государственные  геодезические сети.

Государственная геодезическая  сеть(ГГС)-представляет собой совокупность геодезических пунктов, равномерно распределенных на территории всей страны и закрепленных на местности центрами, обеспечивающими сохранность и  устойчивость этих пунктов в течении длительного времени.

2. 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.

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.

1.2 Геодезические  сети сгущения.

На основе государственной  геодезической сети строят разрядные  сети сгущения, которые используют в качестве исходных данных при создании съемочного обоснования топографических  съемок.

Плановые геодезические  сети сгущения создаются в виде триангуляции (триангуляционные сети) и полигонометрии 1 и 2 разрядов. Триангуляция 1 разряда  развивается в виде сетей и  цепочек треугольников со стороной 1—5 км, а также путем вставок  отдельных пунктов в сеть высшего  класса. Углы измеряются со средней  квадратической погрешностью не более 5", относительная погрешность  выходных сторон — не более 1: 50 000.

Триангуляция 2 разряда строится так же, как триангуляция 1 разряда; кроме того, положение пунктов 2 разряда  может определяться прямыми, обратными  и комбинированными геодезическими засечками. Длины сторон треугольников  в сетях 2 разряда принимаются  от 0,5 до 3 км, средняя квадратическая погрешность измерения углов —10", относительная погрешность выходных сторон -не более 1:20 000.

Полигонометрия 1 и 2 разрядов создается в виде одиночных ходов  или систем с узловыми точками, длины  сторон которых принимаются в  среднем равными, соответственно, 0,3 и 0,2 км. Средняя квадратическая погрешность измерения углов в ходах полигонометрии 1 разряда — 5", относительная погрешность измерения длин - 1:10000. В полигонометрии 2 разряда точность угловых и линейных измерений в 2 раза ниже по сравнению с полигонометрией 1 разряда.

На все пункты геодезических  сетей сгущения должны быть переданы отметки нивелированием IV класса или  техническим нивелированием. В горной местности допускается передача отметок точек тригонометрическим нивелированием.

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.

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:

1 между пунктами съемочной  сети должны быть обеспечены  взаимная видимость и благоприятные  условия для измерения линии;

2 в застроенной территории  ходы должны прокладываться так,  чтобы обеспечить благоприятные  условия для съемки зданий  и сооружений;

3 местоположение пунктов  съемочной сети должно обеспечивать  удобную установку геодезических  приборов при построении съемочного обоснованиям съемочных работ;

4 пункты съемочной сети  нужно помещать на непахотные  земли в таких местах, которые  обеспечивают их сохранность;

5 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.

6 в проект съемочной  сети рекомендуется также включать  ориентированные местные предметы.

Плановые съемочные сети создают прокладкой мензульных и  теодолитных ходов, построением  триангуляционных сетей для перспективного строения сетей сгущения, так же их используют в качестве самостоятельного геодезического обоснования.

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

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

2.1 Устройство  и измерение углов теодолитом 3Т2КП.

Теодолит 3Т2КП предназначен для измерения горизонтальных и  вертикальных углов и относится  к классу точных приборов. Имеет микрометр с ценой деления 1 сек.

Области применения:

построение геодезических  сетей сгущения (триангуляция 4 класса, полигонометрия IV класса),

в прикладной геодезии (строительство, изыскания и т.д.), астрономо- геодезических измерениях (определение азимута по Солнцу и по Полярной Звезде).

Модель 3Т5КП предназначена  для измерения горизонтальных и  вертикальных углов и не имеет  микрометра.

Области применения:

• создание планово- высотного обоснования при проведении топографических съёмок, выполнение тахеометрических съёмок, при проведении изыскательских работ, маркшейдерских работах.

Теодолиты серии 3Т удобны и надежны в работе. Наличие  компенсатора при вертикальном круге  позволяет производить измерения  вертикальных углов быстро и точно. Прибор можно использовать для геометрического  нивелирования (горизонтальным лучом).

Теодолиты могут быть использованы для измерения расстояний нитяным  дальномером и для определения  магнитных азимутов с помощью  буссоли. В отличие от зарубежных аналогов теодолиты позволяют выполнить  работы при более низких температурах.

Прибор может комплектоваться  геодезическим штативом типа ШР-160.

Технические характеристики: 3Т2КП 3T5КП

Средняя квадратическая

погрешность измерения

одним приемом:

горизонтального угла 2" 5″ 

вертикального угла или 

зенитного расстояния 2,4" 5″ 

Увеличение, крат 30х 30x

Наружный диаметр оправы

объектива, мм 48 48

Поле зрения 1˚35' 1˚35'

Наименьшее расстояние

визирования, м 1,5 1,5

Диапазон работы компенсатора

при вертикальном круге ±3' ±4'

Цена деления шкалы  отсчетного

микроскопа 1" 1"

Погрешность отсчитывания 0,1" 0,1"

Масса теодолита с подставкой, кг 4,7 4,4

Масса штатива, кг 5,6 5,5

Диапазон рабочих температур, …-400С…+500С

2.2 Устройство светодальномера СТ5(«Блеск») и измерение им расстояние.

Светодальномер «Блеск» СТ5 является основным топографическим светодальномером, выпускаемым отечественной промышленностью. Он предназначен для измерения расстояния до 5 км.

В шифре светодальномера  буква Т означает, что светодальномер — топографический, предназначенный для измерения paсстояний в геодезических сетях сгущения и топографических съемках, а цифра 5 указывает на предел измерения расстояний в км.

Светодальномер можно применять как самостоятельный прибор, и как насадку на теодолиты серии 2Т и ЗТ для одновременного измерения углов и расстояний. Масса светодальномера с основан» составляет 4,5 кг (без основания 3,8 кг). В состав комплект, светодальномера входят отражатели (6-призменный и 1-рриз1 ный), источник питания, разрядно-зарядное устройство и друг принадлежности. (Для измерения расстояний более 3 км число призм отражателя должно составлять 12 или 18 для максимальных расстояний соответственно 4 и 5 км).

В светодальномере использован импульсный метод измерения расстояния с преобразованием временного интервала. Измерение осуществляется с применением двух частот следования излучаемых импульсов: f1 = 14985,5 кГц и f2 = 149,855 кГц. Источником излучения является полупроводниковый лазерный диод с длиной волны излучения 0,86 мкм, приемником — фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Перед началом работы необходимо провести внешний осмотр прибора  и выполнить его поверки. При  внешнем осмотре следует убедиться  в отсутствии механических повреждений, сохранности ампул уровней и  деталей, крепления органов управления, плавности их действия и четкости фиксации; четкости изображения штрихов  сетки и штрихов шкал; работоспособности  всех узлов: источников питания, стрелочных приборов, цифровых табло, зуммеров и  пр., а также термометров, барометров и других приборов.

Подключение светодальномера (приемопередатчика) СТ5 к аккумулятору производят, когда переключатель 4 установлен в режиме «Выкл». О подключении СТ5 к аккумулятору можно судить по свечению запятой в третьем знаке на цифровом табло.

Порядок измерения линии  светодальномером СТ5:

1. В начальной точке  линии устанавливают на штативах  приемопередатчик, а на конечной  точке — отражатель, приводят  их в рабочее положение над  центрами пунктов (центрируют  и нивелируют) и взаимно ориентируют  (наводят зрительную трубу на  отражатель, а отражатель на приемопередатчик).

2. Включают и прогревают  приемопередатчик.

3. Проверяют напряжение  источника питания и выполняют  другие контролирующие действия  в соответствии с техническими  требованиями инструкции по эксплуатации  прибора (см. поверки светодальномера).

4. Включают светодальномер в режим «Наведение», для чего переключатель 7 устанавливают в положение «Точно», а 4 — «Навед». Поворачивают ручку 8 «Сигнал» по часовой стрелке до ограничения, а при большом уровне фоновых шумов в солнечную погоду и при высокой окружающей температуре воздуха -показаний стрелочного прибора не более 20 мкА. Изменяя ориентирование светодальномера в вертикальной и горизонтальных плоскостях с помощью винтов наводящих устройств, добиваются получения сигнала. Наличие сигнала индифицируется звуком и отклонением стрелки прибора 1 вправо по шкале.

Светодальномер наводят по максимуму сигнала, одновременно устанавливая ручкой 8 уровень сигнала в середине рабочей зоны.

5. Устанавливают переключатель  4 в положение «Счет», оценивают  свечение индикатора табло (при  необходимости ручкой о «Сигнал»  подстраивают уровень сигнала), берут  три отсчета измеряемого расстояния  в режиме «Точно» и записывают  их в журнал. В журнал записывают  также метеоданные: температуру  воздуха и атмосферное давление  в месте установки приемопередатчика.

При измерении больших  расстояний или значительном перепаде высот концов линии метеоданные  определяют как на точке стояния  светодальномера, и на точке стояния  отражателя.

После этих действий еще  два раза производят наведение на отражатель и каждый раз производят три отсчета в режиме «Точно». При измерении расстояний до 400 м на объектив светодальномера надевают аттенюатор.

По окончании измерений  переключатель 7 переводят в положение  «Контр.» и по табло берут отсчет для определения поправочного коэффициента.

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

Тахеометр – геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов, превышений, решения инженерных задач. По сути тахеометр представляет собой комплекс состоящий из теодолита, светодальномера и ЭВМ.

С 90-х годов 20 века электронный  тахеометр – самый распространенный геодезический прибор. Это связано  впервую очередь с его универсальностью. Тахеометр используется для вычисления координат и высот точек местности при топографической съемке местности, при разбивочных работах, выносе в натуру проектных решений и т. п.

  В электронных тахеометрах расстояния измеряются по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно, а так же, в некоторых моделях, уточняется по сдвигу фаз. Дальность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температура, давление, влажность и т.п. Диапазон измерения расстояний зависит так же от режима работы тахеометра: отражательный или безотражательный. Для режима с отражателем (призмой) – до 5 километров (при нескольких призмах еще дальше); для безотражательного режима – до 1,5 километров. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим могут измерять расстояния практически до любой поверхности. Однако, следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимым сквозь ветки, листья, потому как неизвестно, от чего отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он промеряет. Точность угловых измерений современным тахеометром достигает одной угловой секунды (0°00'01), расстояний – до 1 миллиметра.

Тахеометр электронный 4Та5 предназначен для измерения наклонных расстояний, горизонтальных и вертикальных углов и превышений при выполнении топографо-геодезических работ, тахеометрических съемках, а также для решения прикладных геодезических задач. Результаты измерений могут быть занесены во внутреннюю память и переданы в персональный компьютер через интерфейс RS-232C.

 

 

Технические характеристики:

 

Среднеквадратическая погрешность  измерения одним приемом: - горизонтального угла  - вертикального угла - наклонного расстояния	5" (1,5 мгон) 5" (1,5 мгон) (3+3х10-6D) мм
Диапазон измерения: - зенитного расстояния - вертикального угла	от 45° до 135° (+50…150 гон) от +45° до -45° (+50…-50 гон)
Зрительная труба: - увеличение - предел разрешения  - угол поля зрения  - диапазон визирования	30х 3,7" 1°30" от 1,5 м до 8
Источник питания: - напряжение - емкость  - время заряда	от 6,5 до 8,5 В 1,6 Ач 1,5 ч
Диапазон рабочих температур	от- 20°С до +50°С
Масса (включая источник питания)	5,5 кг

 

3. Погрешности  геодезических измерений (теория  и решение задач)

3.1 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.

3.2 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: