 |
Задача 4.1. Определить прямоугольные координаты вершин треугольника.
|
|
|
|
Для решения задачи каждому студенту необходимо иметь ксерокопию карты, на которой преподавателем построен треугольник с вершинами АВС. Прежде чем приступить к решению задачи необходимо определить масштаб карты (длина стороны квадрата равна 1 км). Необходимо выделить квадрат километровой сетки, в котором находится вершина треугольника и выписать координаты его юго-западного угла. На рис. 10 для точки А Хюз=6067 км, Yюз=4311 км.
 |
Рис. 10. Фрагмент карты с нанесенным преподавателем треугольником
Из точки А опускают перпендикуляры на стороны квадрата километровой сетки. С помощью измерителя и масштабной линейки определяют длины перпендикуляров относительно южной и западной стороны квадрата. То есть измеряют приращения координат. Для контроля вычисляют ΔХ',ΔY'. Очевидно, что при отсутствии погрешности в измерениях должны выполнятся условия:
;
.
Практически таких равенств не получается из-за случайных и систематических погрешностей измерений (деформация бумаги, не точность установки игл измерителей в вершины, погрешности построения поперечного масштаба и т.д.). Однако, величина неравенства не должна превышать 0,3 мм в масштабе карты. Если условие выполняется, то окончательные координаты точки А можно вычислить по формулам.
;
.
Данные формулы и рекомендуется использовать при решении задачи 4.1. результаты измерений записывают в таблицы 1 и 2.
В случае если точка расположена не в полном квадрате, как например точка В, С на рис. х. выполнить контроль измерений невозможно. Так как на карте возможно измерить лишь одну величину ΔХ' или ΔХ', ΔY или ΔY'.
В таком случае значения координат точки А будут равны:
|
|
|
;
;
;
.
Недостатком изложенного способа является его бесконтрольность. Здесь любая грубая ошибка в измерении остается незамеченной. Поэтому на практике измеряют не только отрезки ∆ХА и ∆YA, но и продолжения их до северной и восточной сторон километровой сетки, т.е., ∆ХА ' и ∆YA'. где D – длина стороны квадрата километровой сетки.
В качестве примера в этих таблицах приведены результаты измерения координат вершин треугольника АВС (рис. 10).
Таблица 1. Абсциссы точек А, В, С.
| Точка | Xю.з, км | ∆X, км | ∆Х´, км | Х, км |
| А | 0.698 | 0,298 | 6067.700 | |
| В | 0.578 | 0.422 | 6067.578 | |
| С | 0.390 | ------ | 6068.390 |
Таблица 2. Ординаты точек А, В, С.
| Точка | Yю.з, км | ∆Y, км | ∆Y´, км | Y, км |
| А | 4311 | 0.780 | 0.219 | 4311.780 |
| В | 4310 | ---- | 0,172 | 4310,828 |
| С | 4311 | 0.164 | 0.832 | 4311.164 |
Задача 4.2. По измеренным в задаче 4.1 прямоугольным координатам вычислить длины сторон треугольника и сравнить их с непосредственно измеренными.
Задача распадается на 2 части. В первой части необходимо вычислить длины сторон по известной в математике формуле:
(10),
вычисленные расстояния записать в таблицу 4 с числом значащих цифр, соответствующих точности масштаба карты.
Вторая часть задачи заключается в непосредственном измерении длин сторон треугольника с помощью измерителя и построенного поперечного масштаба.
Результаты измерений также записать в таблицу 3. Найти расхождения между вычисленными и измеренными длинами сторон треугольника и дать анализ их соответствия точности масштаба карты. Перечислить причины возникновения этих расхождений.
Таблица 3. Значения длин сторон треугольника, полученные при вычислениях и измерениях
| Линия | Приращения координат | Длины вычисленные, м | Длины измеренные, м | Расхож-дения, м | |
| ∆Y, км | ∆X, км | ||||
| AB | -0,122 | -0,952 | -8 | ||
| BC | 0,812 | 0,336 | -4 | ||
| AC | 0,690 | -0,616 | -2 |
Вопросы для самоконтроля
|
|
|
1. В чем сущность зональной системы прямоугольных координат?
2. Что принято за ось ординат и абсцисс в зональной системе координат?
3. В чем смысл преобразования ординаты?
4. Как определить номер зоны данного листа карты?
5. Какие погрешности влияют на точность измерения координат (длин линий) по карте?
6. Как определить длину отрезка, зная прямоугольные координаты его концов?
7. Как построить на карте точку по известным прямоугольным координатам?
Ориентирование
Ориентировать линию или карту – значит определить ее расположение относительно географического (истинного), осевого или магнитного меридианов [[5]].
Дирекционный угол - это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии параллельной ему по ходу часовой стрелки до направления данной линии. Дирекционный угол измеряется в пределах 0° ≤ α ≤ 360°.Существует связь между прямыми и обратными дирекционными углами: αВА=αАВ±180°.
Истинным азимутом называется горизонтальный угол ориентирования, отсчитываемый от северного направления географического меридиана, отсчитываемый по ходу часовой стрелки до линии местности.Азимут истинный измеряется в пределах 0° ≤ АИ ≤ 360°.Существует связь между прямыми и обратными дирекционными углами: АИВА=АИАВ±180°.
Трудность ориентирования по азимуту истинному связана с изменением величины азимута от протяженности длины линии и широты точки, в которой он измеряется. Это вызвано тем, что меридианы не параллельны друг другу.
Отмеченные недостатки азимутов, как углов ориентирования, отсутствуют при ориентировании линий относительно осевого меридиана, так как положение осевого меридиана в пределах зоны постоянно.
Дирекционные углы отличаются от азимутов на величину гауссова сближения меридианов. АИ=α+γ
Гауссовым сближением меридианов (γ) называется угол между проекциями смежных меридианов на плоскости. Это угол образованный истинным и осевым меридианами.
 |
Рис. 11. Схема расположения меридианов
Гауссово сближение меридианов может быть восточным или западным в зависимости от положения точки относительно осевого меридиана (рис. 11). Для восточной половины зоны сближение меридианов считается положительным, для западной – отрицательным. На топографической карте ниже южной рамки всегда указывается гауссово сближение меридианов для средней части листа.
|
|
|
Азимут магнитный - это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления магнитного меридиана или линии параллельной ему по ходу часовой стрелки до направления данной линии.
Ориентирование линий относительно магнитного меридиана является наиболее простым в практическом исполнении, так как положение магнитного меридиана на местности даёт направление магнитной стрелки. Но такого рода ориентирование не находит широкого применения в массовых геодезических работах. Это обусловлено изменением величины склонения магнитной стрелки в зависимости от места и времени. Так, Европейской части России, восточное склонение колеблется от 0° (в районе Калининграда) до 20° (в районе Нарьян-Мара).
Склонение магнитной стрелки - это угол между северными направлениями истинного и магнитного меридиана (рис. 12). Cклонение магнитной стрелки может быть восточным и западным (рис. 12). Восточному склонению приписывают знак (+), западному (-). Это обусловлено положением магнитного меридиана относительно географического (истинного). Склонение претерпевает вековые, годовые и суточные изменения.
Вековые изменения склонения продолжительностью около четырех веков имеют амплитуду в несколько десятков градусов. Амплитуда годовых колебаний в Европейской части России в отдельных местах достигает 5°, а суточная - 15´. При этом изменение не имеют математически выраженных закономерностей, поэтому учет их представляет определенные трудности.
 |
Рис. 12. Склонение магнитной стрелки
Кроме того, величина склонения изменяет свое значение под влиянием магнитных возмущений и магнитных бурь, связанных с полярным сиянием, солнечной активностью. В районах магнитной аномалии, а также вблизи линий электропередач положение магнитного меридиана становится неопределенным.
|
|
|
Все отмеченное выше не позволяет нанести на карту линии магнитных меридианов, а следовательно и измерить по карте магнитный азимут. В тоже время ниже южной рамки топографической карты всегда указывается склонение магнитной стрелки (δ) на дату составления карты, а также годовое изменение склонения. Это позволяет вычислить величину склонения на текущее время, а следовательно и значения истинного азимута.
Ориентирование по магнитному меридиану находит широкое применение в лесоустроительных работах и при картографировании небольших участков земной поверхности (менее 1км²). Поэтому часто возникает необходимость перехода от измеренных дирекционных углов или истинных азимутов к магнитным азимутам линий. Связь между ними определяется по формулам или графически (рис. 13):
Рис. 13. Связь между магнитными азимутами, дирекционными углами и истинными азимутами
В практике, кроме непосредственно измеренных углов ориентирования, часто используют их производные – румбы (рис. 14).
Румбом линии называется угол между ближайшим (северным или южным) направлением меридиана и заданной линией. Направление относительно сторон света указывают названием соответствующей четверти, перед градусной величиной румба. Например: СВ: 45°00´, ЮЗ: 15°00´ и т.д.
Румбы могут быть истинными, дирекционными или магнитными в зависимости от названия меридиана, от которого он измеряется. Зависимости румба от угла ориентирования сохраняются, т.е. в формулах вместо α может стоять АИ, АМ.
Связь между румбами и основными углами ориентирования легко установить по рис.13 или таблице 6.
Рис. 14. Связь дирекционных углов и румбов
Таблица 4. Связь между румбами и дирекционными углами
| Номер четверти | Название румба | Значение Дирекционного угла, α | Значение румба, r |
| । | СВ | 0°-90° | r =α |
| ॥ | ЮВ | 90°-180° | r =180°-α |
| ।।। | ЮЗ | 180°-270° | r =α-180° |
| ।Y | СЗ | 270°-360° | r =360°-α |
|
|
|
