Меню

Предмет инженерной геодезии единицы измерений



1.Предмет и задачи геодезии.

Геодезия – в переводе означает землеразделение.

Возникновение науки связано с практическими потребностями человечества:

— с измерением и разделением земельных участков;

— строительством оросительных систем;

— решение инженерных задач, связанных со строительством.

Геодезия — это наука, изучающая форму и гравитационное поле Земли, планет солнечной системы, методы и способы определения положения точек в принятой системе координат и занимающаяся точными измерениями на местности, необходимыми для создания карт и планов земной поверхности, решения разнообразных задач народного хозяйства и обороны страны.

В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных дисциплин:

Высшая геодезия — изучает фигуру, размеры и гравитационное поле Земли и планет Солнечной системы, а также теорию и методы построения геодезической сети в единой системе координат. Высшая геодезия тесно связана с астрономией, гравиметрией, геофизикой и космической геодезией.

Геодезия (топография) — занимается съемкой сравнительно небольших участков земли и разрабатывает способы их изображения на планах и картах.

Картография — изучает методы создания и использования различных карт.

Фотограмметрия — изучает способы определения формы, размеров и положения объектов в пространстве по их фотографическим изображениям.

Космическая геодезия – изучает методы обработки данных, полученных из космического пространства с помощью искусственных спутников, межпланетных кораблей и орбитальных станций, которые используются для измерений на земле и планетах солнечной системы.

Инженерная (прикладная) геодезия — изучает методы геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации разнообразных и инженерных сооружений, при разведке, использовании и эксплуатации природных богатств.

В инженерной геодезии используются методы высшей геодезии, топографии и фотограмметрии. В более узком смысле в инженерной геодезии изучаются методы топографических изысканий и вынесения в натуру проектов сооружений.

Главное содержание полевых работ – измерительный процесс.

Содержание измерительного процесса:

-измерение горизонтальных углов;

— измерение вертикальных углов;

горизонт прибора

— измерение превышений, высот.

Геодезические измерения не сама цель процесса, а получения характеристик, положения строительных конструкций в проектное положение. Измерения проводятся в принятой системе координат и опираются на точки опорной геодезической сети, закреплённой на местности и имеющей фиксированные координаты.

— теодолиты или тахеометры;

— рулетки, мерные ленты;

-спутниковые геодезические приемники.

Фиксация (запись) результатов измерений проводится в журналах.

Вариант формы журнала.

Схема результатов измерений абрис.

Единицы измерений, применяемые в геодезии.

при измерительном процессе.

Угловые меры измерения выполняют в различных мерах:

Градусная — окружность делится на 360 градусов;

— прямой угол на 90 градусов;

содержит(минут) (→ 60 минут)

содержит(секунд) (→ 60 секунд)

Обозначение угловых мер ставят сверху записи

15

Радианная мера. Радиан – центральный угол, дуга которого равна радиусу окружности.

Для перевода значения угла из градусной меры в радианную, надо разделить его на радиан

Для малых углов с достаточной точностью можно считать

Градовая мера. Используют (ФРГ, Франция) и ряд других стран.

-прямой угол делится на 100 частей (град)

В нашей стране не получила распространение.

Производятся в метрической системе мер.

Основная единица метр.

Длина метра определена в результате градусных измерений (Деламбер и Мишеню в 1799г.) Парижского меридиана и по их результатам изготовили эталонный жезл.

В 1875г. Изготовлено 31 жезл.

Россия получила 2 жезла №11 и 28.

№28 хранится в институте метрологии Менделеева(Государственный эталон длины в нашей стране).

1м содержит 100см.

1см содержит 10мм.

1/1000мм называют микрон (мкм)

Запись результатов измерений, как правило, до сотого знака

Источник

Единицы мер, применяемых в геодезии

Лекция 1

Краткий исторический обзор развития инженерной геодезии

Геодезия — одна из древнейших наук. Слово «геодезия» образовано из двух слов — «земля» и «разделяю», а сама наука возникла как результат практической деятельности человека по установлению границ земельных участков, строительству оросительных каналов, осушению земель.

Геодезия (от гр. землеразделение) — наука об измерениях на зем­ной поверхности, проводимых для определения формы и разме­ров Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей; обеспечение строительства и безаварийной эксплуатации различных инженерных гражданских и военных сооружений и объектов.

В процессе своего развития геодезия разделилась на несколько самостоятельных научных дисциплин: высшую, космическую, топографию, картографию, аэрофотосъемку, фотограмметрию, маркшейдерии и инженерную.

Инженерная или прикладная геодезия рассматривает геодезические работы, выполняемые при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений, выносе проекта в натуру.

Единицы мер, применяемых в геодезии

В геодезии применяются единицы мер для измерения длин линий, площадей, объемов, углов, промежутков времени. Вспомогательными служат меры: веса, давления, температуры, электронного напряжения и некоторые другие.

С 1924 г. в России принята международная метрическая система мер, основными единицами которой служат международный метр и международный килограмм.

Читайте также:  Мощность вала единица измерения

У г л ы измеряют в градусной, градовой или радианной мере. Один градус составляет 1/90 часть прямого угла; он соответствует также 1/360 доле окружности. Градус делится на 60 мин, а минута — на 60 с.

Один град составляет 1/100 часть прямого угла и делится на 100 сотенных минут, или сантиград, которые в свою очередь делятся на 100 сотенных секунд. Угол в этой системе, которая иначе называется десятичной, или децимальной, обозначают так: 46 g 67 s 89 ss или 46 g , 6789.

Соотношение между децимальной и градусной системами таково: 1 g = 0,9° =54 ‘, 1 s = 0,54’ = 32,4″; I ss = 0,324″.

Радиан (обозначение: рад, rad; от лат. radius — луч, радиус) — основная единица измерения плоских углов в современной математике. Радиан численно равен углу между двумя радиусами окружности, длинна дуги между которыми равна радиусу. Таким образом, величина полного угла равна 2π радиан. Так как величина угла, выраженная в радианах, равна отношению длины дуги окружности к длине её радиуса, радиан — величина безразмерная. Поэтому обозначение радиана (рад) часто опускается.

Эта система считается Международной и введена в России с 1963 г. Соотношение ее с градусной системой таково;

1 рад =57,3°=3438′ = 206265″

Чтобы угол, заданный в градусной мере, выразить в радианой мере, надо разделить его на радиан, а именно:

Д л и н у линии на местности измеряют в метрах и километрах, а на чертежах — в сантиметрах и миллиметрах.

II л о щ а д и измеряют в квадратных метрах (кв. м или м 2 ) а также в гектарах (га), причем 1 га — 10 000 м 2 , а 1 км 2 = 100 га.

При геодезических намерениях нужно иметь в виду, что по численной записи измерения можно судить о его точности. Например, 109,0 и 109 не одно и то же с точки зрения геодезического производства. Первое число показывает, что при измерении учитывались десятые доли метра, но в данном случае их неоказалось. Второе число определяет длину линии с точность до одного метра и что, возможно, длина этой линии содержит десятые доли метра, и учитывать их не было надобности.

При необходимости округления чисел, получаемых в процессе измерений или вычислений, пользуются следующим правилом.

Последняя оставляемая цифра округляемого числа не изменяется, если отбрасываемая часть начинается с 4 и меньше; эта цифра увеличивается на единицу, если отбрасываемая часть начинается с 5 и больше, причем в отбрасываемо части после 5 хотя бы одна цифра должна быть не 0. Так, число 12,6543 посла округления до двух десятичных знаков принимается равным 12,65; а число 12,6501 после округления до одного десятичного знака становиться равным 12,7. Если отбрасываемая часть содержит цифру 5 с нулями или без них, то последняя цифра округляемого числа увеличивается на единицу, если она нечетная, и остается без изменения, если она четная. Например, числа 12,750 и 12,650 после округления до одного десятичного знака будут выглядеть так: первое 12,8; второе 12,6.

Источник

§ 3. Единицы измерений, применяемые в геодезии

Измеряемые при геодезических работах величины выражаются в метрической и угловой системах счета.

Единицей линейных расстояний является метр и производные от него (километр, сантиметр, миллиметр): 1 км = 1000 м; 1 м = 100 см = 1000 мм.

Для определения площадей основной единицей измерения является квадратный метр и производная от него единица – квадратный километр: 1 км² = 1000000 м² , а также гектар: 1 га = 10000 м² = 0,01 км² .

Единицей измерения углов, направлений является градус, дробными частями которого являются минуты и секунды: 1°= 60´= 3600″. Часто в качестве угловой меры используют радиан, равный (180/π) градусам, т.е. 1 рад = 57,29577951° = 3437,746770´ = 206264,8062″, а 1° = 0,017453293 рад.

Во многих приборах используется единица десятичной меры углов, которая равна 1/100 прямого угла – град . Град делится на 100 градовых минут, а каждая градовая минута – на 100 градовых секунд. Таким образом, 1 град = 0,9 о = 54′ = 3240″.

§ 4. Фигура и размеры Земли

«В природе все должно быть гармонично и совершенно. Земля должна быть тоже совершенна. Но совершеннейшим из геометрических тел является шар. Значит, Земля – шар». Это первая зафиксированная гипотеза шарообразности Земли, была высказана известным древнегреческим ученым Пифагором (580 – 500 гг.). Сомнительная даже с точки зрения логики гипотеза оказалась во многом правильной.

Шарообразность Земли была установлена, как отмечалось выше, Эратосфеном примерно 2230 лет назад, однако такие же предположения были и у халдейских жрецов, изучавших движение Луны, Солнца, звезд и планет солнечной системы.

С открытием Д.Кассилем (1625 – 1712 гг.) полярного сжатия Юпитера и доказательствами И.Ньютона (1642 – 1727 гг.) о форме вращающегося в пространстве жидкого тела (форма сфероида или эллипсоида вращения ) началось детальное изучение формы Земли.

Читайте также:  Прямой способ измерения сопротивления

Очевидно, что шар и сфероид представляют собой математические фигуры с гладкими кривыми поверхностями (рис. 1.4), форма и

размеры которых однозначно опреде-

ляются по их основным параметрам:

для шара – это радиус R, для сферо-

ида – это размер одной из его полуо-

а или малой – b ) и

полярное сжатие α , определяемое

В действительности физическая поверхность Земли имеет весьма сложную форму, которую невозможно описать простыми математическими зависимостями. Под физической поверхностью Земли понимается поверхность суши и невозмущенная поверхность всех внешних морей и океанов. Известно, что распределение масс (плотностей) в теле Земли весьма неравномерно. Это приводит к тому, что направления отвесных линий, если форму Земли в первом приближении принять за сфероид, не будут совпадать с направлениями нормалей к поверхности сфероида. В результате образуется поверхность весьма сложной формы ( уровенная поверхность ), в каждой точке которой линия направления силы тяжести совпадает с нормалью к этой же поверхности. По предложению в 1873 г. немецкого физика Листинга (1808 – 1882 гг.) тело, ограниченное такой поверхностью, названо геоидом (землеподобным).

Геоид близок к сфероиду, но в общем случае не совпадает с ним. Отступления поверхности геоида от поверхности сфероида в некоторых местах Земли достигают ±(100 – 150) м. На акватории мирового океана форма геоида с помощью спутниковых наблюдений определяется весьма точно, с погрешностями порядка 0,1 – 0,3 м. На суше погрешность определения формы геоида уже значительна, порядка 1,5 – 2,0 м. В связи с этим для суши принята вспомогательная поверхность, положение которой определяется весьма точно. Эта поверхность называется поверхностью квазигеоида , а тело, ограниченное этой поверхностью, называют квазигеоидом .

Таким образом, зная форму геоида (квазигеоида), можно подобрать форму Земли (общий земной эллипсоид – ОЗЭ), определяемую простыми для использования математическими зависимостями, для которой выполнялись бы следующие условия:

— центр ОЗЭ совпадает с центром масс Земли;

— малая полуось совпадает с осью вращения Земли;

— объем ОЗЭ равен объему геоида (квазигеоида);

— сумма квадратов отклонений поверхности ОЗЭ от поверхности геоида (квазигеоида) в целом для всей Земли должна быть минимальной.

Для практических целей физическую поверхность Земли проектируют на вспомогательную поверхность, имеющую простую форму. Эта поверхность называется поверхностью относимости . Поверхность относимости должна

незначительно отличаться от поверхности квазигеоида в пределах какойлибо территории, например, Европы, Азии, либо отдельного государства. В масштабах всей Земли удобно использовать общий земной эллипсоид, а в масштабах ограниченной территории за поверхность относимости удобно принимать другой эллипсоид ( референц-эллипсоид ), ориентировка которого в теле Земли может отличаться от ориентировки ОЗЭ, при этом малая ось референц-эллипсоида может и не совпадать с осью вращения Земли, а быть ей параллельной. В табл. 1.1 приведена историческая справка по определению параметров земного эллипсоида (референц-эллипсоидов).

До настоящего времени используются различные референц-эллипсоиды: в Германии – эллипсоид Бесселя (1841 г.), в Великобритании – эллипсоид Кларка (1880 г.), в США – эллипсоид Хейфорда (1909 г.). В России до 1942 г. использовался эллипсоид Бесселя. При детальном исследовании этого референц-эллипсоида оказалось, что он дает весьма большие погрешности в положении точек на поверхности Земли в пределах России. Под руководством русского ученого Ф.Н.Красовского (1878 – 1948 гг.) выполнены расчеты по определению параметров референц-эллипсоида для России. С 1946 г. параметры полученного референц-эллипсоида приняты для использования в геодезических расчетах: большая полуось а = 6378245 м, полярное сжатие α = 1 : 298,3. При этом следует отметить, что полученный референцэллипсоид ( референц-эллипсоид Красовского ) в наибольшей степени определяет параметры общего земного эллипсоида. Это подтверждают и современные спутниковые измерения.

§ 5. Содержание курса и рекомендации по его изучению

Учебник предназначен для изучения общих вопросов топографии и инженерной геодезии . Вопросы, связанные с общими представлениями о фигуре и размерах Земли, рассмотрены в предыдущем параграфе. Более подробно они будут разъяснены в курсе высшей геодезии .

Что же касается объема изложения разделов топографии и инженерной геодезии , то часть из них, например, вопросы, касающиеся исследований и

поверок приборов, организации и выполнения съемок и других видов инже- нерно-геодезических работ и т.п., более подробно изучаются в курсах геодезического инструментоведения , инженерной геодезии, маркшейдерского дела , оценки точности маркшейдерских съемок и др.

Авторы не ставили целью подробное рассмотрение всех вопросов топографии и других дисциплин, и сам учебник не претендует на полное изложение всех вопросов, касающихся производства специальных геодезических работ. Однако приведенные в учебнике основные примеры производства работ и обработки результатов измерений позволят найти решение и в случаях нештатных ситуаций, научат понимать содержание специальной литературы по соответствующим вопросам, обеспечивать выполнение работ строго по действующим руководствам и инструкциям.

Читайте также:  Измерение вертикального углов транспортиром

Учебник состоит из 16 глав. С содержанием 1-й главы Вы уже ознакомились. Во 2-й главе рассмотрены вопросы, связанные с работой с топографическими картами и планами, даны краткие сведения о картографических проекциях, используемых для составления карт различного назначения. Рассмотрены основные системы координат, используемые в геодезии. В 3-й главе дается сравнительно общая информация о погрешностях измерений, а также приводятся простейшие правила обработки результатов равноточных и неравноточных измерений. Приведен метод получения погрешности функции измеренных величин. 4-я глава посвящена методам создания Государственной геодезической плановой и высотной сети. Приведена информация об опорных съемочных сетях и ходах съемочного обоснования. Приведены формулы оценки точности построения сетей триангуляции, полигонометрии и трилатерации. В 5-й главе рассказано об основных особенностях конструкций оптических геодезических приборов, изложены вопросы, связанные с поверками геодезических приборов и работе с ними. В главе 6 приведены сведения о современных оптико-электронных геодезических приборах, приходящих на смену оптическим приборам. В главе 7 подробно рассмотрены вопросы, связанные с построением съемочного обоснования. Приведены примеры обработки разомкнутых и замкнутых теодолитных ходов. Особое внимание уделено различным вариантам привязки теодолитных ходов к исходным геодезическим сетям. В главе 8 рассмотрены виды топографических съемок местности. Подробно приведены сведения о тахеометрической съемке и о горизонтальной (теодолитной) съемке. 9-я глава содержит сведения о нивелирных работах, производстве трассирования, нивелирования площадей и др. вопросов, связанных с геометрическим нивелированием и другими видами нивелирования. О геодезических разбивочных работах приводится информация в главе 10. В 11-й и 12-й главах изложены вопросы, связанные с геодезическими работами при строительстве различных инженерных сооружений, в том числе – строительстве подземных сооружений. Отдельно рассмотрены геодезические работы на геологических предприятиях (глава 13). Глава 14 посвящена вопросам организации и проведения наблюдений за деформациями инженерных сооружений. Об особенностях точных и высокоточных геодезических измерений

рассказано в главе 15. В главе 16 рассмотрены способы и методы уравнивания геодезических построений.

Содержание курса геодезии иллюстрировано примерами расчетов и обработки данных, чаще всего встречающимися на практике. Многие из приведенных примеров Вам встретятся и на лабораторных работах в Ваших заданиях, другие примеры приводятся для подкрепления теоретической части рассматриваемого в учебнике вопроса.

В конце учебника приведен предметный указатель, ссылки которого помогут быстро отыскать то место в учебнике, где наиболее полно можно будет посмотреть о данном понятии или определении.

При изучении курса геодезии, а также и при работе на производстве, Вам придется решать большое число разнообразных ответственных задач, связанных с полевыми измерениями и камеральными расчетами. В связи с этим авторы считают полезным привести отдельные весьма необходимые правила, сформулированные замечательным геодезистом В.В.Витковским [6] еще в начале 1900-х годов:

— держать в порядке полевые журналы, так, чтобы ими мог пользоваться в последствии не только сам наблюдатель, но и другие лица;

— писать разборчиво, чтобы каждый мог понять сущность дела и отыскивать, если понадобится, необходимые числа;

— тщательно изучить и поверить инструменты, а также выработать такой порядок наблюдений, при котором по возможности исключались бы инструментальные погрешности, и получалась бы поверка всех наблюдений;

— не добиваться невозможного на практике полного устранения всех погрешностей и не избегать так называемых приведений (поправок); легче измерить и принять потом в расчет малую величину, чем сделать ее нулем;

— сообразно требуемой точности производить вычисления с различным числом десятичных знаков; не утруждать себя в вычислениях семизначными числами, если по точности можно обойтись и четырехзначными;

— стараться не ошибаться в числовых выкладках; если вычисление не удалось, то не впадать в отчаяние, а утешаться предвкушением удовольствия предстоящего открытия и исправления ошибки; опыт показывает, что если полученная ошибка вынуждает повторить вычисление по той же формуле, то весьма часто ошибаются вновь, и на том же месте;

— неуклонно добиваться поверок (контроля) и не начинать следующей ступени расчетов, пока предыдущая не поверена;

— каждый должен следить за успехами той отрасли знания, которую он избрал поприщем своей деятельности.

Последнее правило касается, в частности, сбора литературы по своей специальности, в том числе и по геодезии. Этим надо заниматься в процессе учебы, с первого курса, поскольку дефицит учебной и научной литературы сейчас весьма ощутим. Тех руководств и инструкций, которыми Вам придется пользоваться на предприятии, будет недостаточно для решения большого круга задач, непосредственно относящихся к геодезическим и маркшейдерским работам. Редко в инструкциях или руководствах даются указания « как

Источник