 |
Экзамен по геодезии.
|
|
|
|
№1. Главной научной задачей геодезии является определение формы и размеров Земли и ее внешнего гравитационного поля; наряду с этим геодезия играет большую роль в решении многих других научных задач, например, относятся: исследования структуры и внутреннего строения Земли, горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры; пермещение береговых линий морей и океанов; определенение разностей высот уровней морей, движение земных полюсов и т. д. Геодезия-наука, изучающая фигуру и гравитационное поле Земли и планет Солнечной системы, расположение объектов на земной поверхности и формы ее рельефа и занимающаяся измерениями в натуре, необходимыми для решения многочисленных и разнообразных производственно-технических народохозяйственных задач и обеспечения нужд обороны страны. Геодезия подразделяется на ряд научно-технических дисциплин:
1. Высшая геодезия-изучение фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля, а также точное определение координат отдельных точек земной поверхности в единой системе.
2. Геодезия(топография)-способы изучения в деталях земной поверхности и отображения ее на картах и планах, занимается изучением твердой оболочки, а жидкой оболочки(океаны, моря, их берега и дна) занимается гидрография. Фотограмметрия-определение взаимного расположения объектов фотографирования по фотоснимкам.
3. Инженерная геодезия-методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации разнообразных инженерных сооружениях; при установке и монтаже специального оборудования; с целью разведки, использования и эксплуатации природных богатств территории страны и ее недр.
|
|
|
4. Картография-методы составления, издания и пути использования разнообразных карт.
Роль в строительстве: геодезические измерения обеспечивают соблюдение геометрических форм и элементов проекта сооружения как в отношении его расположения на местности, так и в отношении внешней и внутренней конфигурации. Даже после окончания строительства производят специальные геодезические измерения, имеющие целью проверку устойчивости сооружения и выявления возможных дефораций во времени под действием различных сил и причин. Велико значение геодезии и в культурном строительстве. Создаваемые карты разнообразного содержания и назначения являются могучим средством познания природы и жизни на нашей планете, источником разноообразных сведений о всем мире. исключительное значение имеет геодезия для обороны страны. Строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование военной ракетной техники, планирование военных операций и многие другие стороны военного дела требуют геодезических данных, карт и планов.
№2. Фигура Земли как материального тела определяется действием внутренних и внешних сил на ее частицы. Если бы Земля была неподвижным однородным телом и подвержена только действию внутренних сил тяготения, то она имела бы форму шара. Под действием центробежной силы, вызванной вращением вокруг своей оси с постоянной скоростью, такая Земля приобрела бы форму сплюснутую по направлению полюсов, т. е. форму сфероида или эллипсоида вращения. Под действием процессов, связанных с образованием и жизнью Земли как планеты, внутренее строение Земли необднородно, хотя оно подчинено закономерностям. Оказывается что в общем Земля состоит из слоев, плотность которых возрастает по направлению к центру; плотность которых возрастает по направлению к центру; плотность в каждом слое приблизительно постоянна. Под действием неравномерно расположенных масс в земной коре изменяются нпарвления сил притяжения, а следовательно, и сил тяжести. Уровенная поверхность Земли, как перпендикулярная к направлению силы тяжести, отступает от эллипсоидальной, станосится сложной и неправильной в геометрическом соотношении. Она совпадает с невозмущенной водной поверхностью океанов и морей и математически не выражается какой либо из известных аналитических форм. Ей присвоено особое наименование-геоид-уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью океанов и морей при спокойном состоянии водных масс и мысленно продолженная под материками таким образом, чтобы нпаравления силы тяжести пересекали ее под прямым углом. Для математической обработки геодезических измерений берут правильную математическую поверхность тела, наиболее близкого к геоиду-эллипсоид вращения, называемый земным эллипсоидом. Его размеры и формы характеризуются большой и малой полуосями и полярным сжатием(альфа)=(a-b)/a
|
|
|
Для того чтобы земной эллипосоид ближе подходил к геоиду, его надо соответственно расположить в теле Земли или, как говорят, ориентировать. Эллипсоид с определнными размерами и определенным образом ориентированный в теле земли называется референц-эллипсоид. Во многих случаях, при необходимости учета сферичности Земли, поверхность земли можно считать шаром, равновеликим по объему земному эллипсоиду. Радиус которого отпределяется из соотношения 4/3ПR3=3/4Пa2b. т. е. R3=a2b
В СССР размеры эллипсоида были получены в 1940 выдающимся советстким геодезистом Красовский и Изотовым, эллипсоид Крассовского имеет параметры: а=6378245 м, (альфа) =1/298, 3, R=6371, 11 км.
№3. Астрономическая система координат -координаты определяются относительно направлений отвесных линий в точках земной поверхности. Астрономическая широта -угол между направлением отвесной линии в данной точке и плоскостью экватора. Астрономическая долгота -двугранный угол между плоскостью астрономического меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана. Геодезические и астрономические координаты различаются на величины, зависящие от несовпадения направления нормалей к эллипсоиду и отвеса-уклонений отвесных линий и различаются они в среднем на 3-4".
|
|
|
Если мы возьмем вместо двух взаимно перпендикулярных осей х и у в системе плоских прямоугольных координат только одну ось х и начальную точку на ней 0 (полюс) и от нее определим угол а (альфа), который называется углом положения, а также расстояние Д (от полюса до точки), то эти две величины носят наименование «полярные координаты». В полярных координатах ось х называется полярной осью, а угол положения отдельной точки может иметь три обозначения и соответственно три наименования: дирекционный угол а, истинный азимут А и магнитный азимут Ам.
За начальную поверхность для определния высот в геодезии принимаются основная уровневая поверхность-геоид, называемая также уровнем моря. Относительно ее и определяют геодезическими измерениями(нивелированием)высоты точек поверхности Земли. Такие высоты называются обсолютными. В СССр на зачало счета принята уровенная поверхность, проходящая через нуль Крондштатского футштока(рейки прочно установленные на бегегах океанов и морей). Если за начало счета принять уровенную поверхность проходящую черех произвольную точку, то высоты, отсчитываемые от этой поверхности, называются относительными.
№4. Равноугольные или конформные проекции -изображение поверхности эллипсоида на плоскости, которое не искажает углов, т е углы фигур на эллипсоиде и их изображение на плоскости равны. В СССР принята конформная проекция эллипсоида на плоскости и соответствующая ей система координат Гаусса-Крюгера. ЕЕ сущность заключается в следующем: 1. Земной эллипсоид меридианами разбивается на зоны(3-6 градусов)Сhедний-осевой. Нумерация-от гринвического на восток.
2. Каждая зона в отдельности конформно проектируется на плоскость так чтобы осевой меридиан изображался прямой линией без искажений.
3. Искажение длин линий в проекции Гаусса-Коюгера возрастают по мере удаления от осевого меридиана пропорционально квадрату ординаты. В 6-градусной зоне могут достигать 1/1500, а в 3-градусной 1/6000. Формула поправки за искажение длины линии на плоскости имеет вид: дельта S=(ym2/2R2)S где ym=(y1+y2)/2 и R-радиус кривизны.
|
|
|
4. Система координат в каждой зоне одинаковая, и поэтому для их различенияи к значению ординаты точки приписывается номер зоны, а чтобы не было отрицательных ординат, к ним условно приписывается 500 км. Например y=7 375 252, точка находится в 7 зоне, и имеет ординату 375 252-500 000=-124 748 м.
№5. Азимут А - горизонтальный угол, отсчитанный по ходу часовой стрелки от северной части меридиана до заданного направления. Измеряется от 0 до 360.
Сближение меридианов(гамма )-угол между направлениями двух меридианов в данных двух точках.
Румб r- острый горизонтальный угол между северным и южным направлением меридиана и направлением на данный предмет.
Связь между азимутами и румбами:
Азимуты Румбы Четверти
0-90 r=A I-СВ
90-180 r=180-A II-ЮВ
180-270 r=A-180 III-ЮЗ
270-360 r=360-A IV-СЗ
Дирекционный угол (альфа) -угол между изображениями на ней осевого меридиана и направления на данный предмет. связь между азимутами и дирекционным уголм выражается формулой: А=альфа +гамма
№6. Дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны +180 и минус правый угол по ходу лежащий.
№7. Прямая геодезическая задача - это вычисление координат X2, Y2 второго пункта, если известны координаты X1, Y1 первого пункта, дирекционный угол α и длина S линии, соединяющей эти пункты. (суть прямой геодезической задачи заключается в том, что по известным координатам одной точки, дирекционному углу, линии и ее длине определяют координаты следующей точки)
X2=X1+S*cosa Y2=Y1+S*sina
№8. Обратная геодезическая задача – это вычисление дирекционного угла α и длины S линии, соединяющей два пункта с известными координатами X1, Y1 и X2, Y2 (рис. 2. 5).
Построим на отрезке 1-2 как на гипотенузе прямоугольный треугольник с катетами, параллельными осям координат. В этом треугольнике гипотенуза равна S, катеты равны приращениям координат точек 1 и 2 ( Δ X = X2 – X1, Δ Y = Y2 – Y1 ), а один из острых углов равен румбу r линии 1-2.
Если Δ X 00 и Δ Y 00, то решаем треугольник по известным формулам:
Для данного рисунка направление линии 1-2 находится во второй четверти, поэтому на основании находим: 
Общий порядок нахождения дирекционного угла линии 1-2 включает две операции:
|
|
|
* определение номера четверти по знакам приращений координат Δ > X и Δ Y,
* вычисление α по формулам связи в соответствии с номером четверти.
Контролем правильности вычислений является выполнение равенства:
Если Δ X = 0. 0, то
S = ╕ Δ Y╕;
и α = 90 00′ 00″ при Δ Y > 0,
α = 270 00′ 00″ при Δ Y < 0.
Если Δ Y = 0. 0, то
S = Δ X
и α = 0 00′ 00″ при Δ X > 0,
α = 180 00′ 00″ при Δ X < 0.
Для решения обратной задачи в автоматическом режиме (в программах для ЭВМ) используется другой алгоритм, не содержащий тангенса угла и исключающий возможное деление на ноль:
если Δ Y => 0, то α = a,
если Δ Y < 0, то α = 360 – a.
№9. Топографический план- уменьшенное изображение и подобное изображение на бумаге горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности без учета сферичности Земли.
Карта -уменьшенное, обобщенное и построенное по определенным математическим законам изображение значительных участков поверхности Земли на плоскости.
Топографический профиль — линия, проведенная по совокупности точек на какой-либо поверхности на местности, или по географической карте, и демонстрирующая общий геометрический облик этой поверхности
Масштаб -отношение длины отрезка линии на плане(карте) к соответствующему горизонтальному положению этого отрезка на местности. Численный масштаб -дробь, числитель которого 1, а знаменатель-число, показывающее, во сколько раз уменьшены линии и предметы при изображении их на плане(карте). Линейный -графическое выражение численного масштаба. Проводят прямую линию и на ней несколько раз откладывают одно и то же расстояние в сантиметрах(основание масштаба)обычно это 2см. Длину линии на местности, соотвествующую основанию масштаба подписывают слева нправо по ходу ее нарастания, а первое левое основание делят еще на 10 частей.
Поперечный- график, основанный на пропорциональном делении. Для построени на прямой отклыдвают несколько раз основания масштаба; из точек делений восстанавливают перпендикуляры; первое левое основание делят на n частей, а на перпендикулярах откладывают m равных частей и через точки отложения проводят линии, параллельные основанию. Наименьшее деление поперечного масштаба равно сотой доле основания.
Невооруженный глаз может оценивать на карте расстояние до 0, 1 мм. Поэтому горизонтальное расстояние на местности соответствующее на карте 0, 1 мм, называется точностью масштаба. Для масштабов 1: 500, 1: 1000, 1: 5000, 1: 10000 и 1: 25000 точность масштаба соответственно равна 0, 05; 0, 1; 0, 5; 1, 0 и 2, 5 м.
№10. Рельеф местности- совокупность неровностей земной поверхности. На современных топографических картах и планах рельеф изображается горизонталям. Но следует отметить что горизонтали не дают наглядного пространственного представления о рельефе местности, ип гора это или котловина можно определить только по направлению скатов. Для определения направления скатов по некоторым горизонталям, их изображающим, проводят короткие черночки в направлении ската, называемые бергштрихами, или указателями ската; надписи на горизонталях, указывающие их отметки, делают таким образом, чтобы основания цифр были направлены в сторону понижения местности.
Наиболее характерные формы рельефа:
|
|
|
