Понятия об измерениях применяемых в геодезии кратко

Обновлено: 05.07.2024

Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности. Геодезия – наука, изучающая фигуры земли, её внешнее гравитационное поле и гравитационное поле планеты солнечной системы, расположение объектов земной поверхности, формы и рельефа земли и занимающаяся измерениями в натуре, необходимые для решения разных производственно-технических задач народного хоз-ва и обороны страны. Разделы геодезии : 1. Высшая геодезия – раздел геодезии, занимающийся определением фигуры земли в глобальном плане. 2. Геодезия – занимается созданием опорных геодезических сетей на отдельных участках земной поверхности, необходимых для производства съёмок для народного хоз-ва. 3. Инженерная геодезия (топография): геодезически-топографические работы при изысканиях проектировании, строительстве инженерных объектов и т.д. 4. Фототопография – занимается методами фотографирования земной поверхности и состоянием планов, карт поверхности. 5. Картография – занимается методами составления карт, использования их и решения задач народного хоз-ва. 6. Маркшейдерское дело (горная геодезия) – работы, связанные с эксплуатацией месторождений полезных ископаемых. 7. Космическая геодезия – изучение космоса. (траектория полёта спутника).

Задачи геодезии

1. Определение фигуры земли, установление её формы и размеров, её внешнего гравитационного поля. 2. Определение положения отдельных точек земной поверхности в выбранной системе координат. 3. Выполнение измерений на земной поверхности в необходимых для изысканий, проектирования, строительство сооружений, эксплуатации месторождений полезных ископаемых, землеустройства. 4. Обеспечение геодезическими данными нужд обороны страны.

Фигура земли, её формы и размеры

В геодезии введено понятие уровенной поверхности. Уровенной наз выпуклую поверхность, касательная к которой в любой точке перпендикулярна направлению отвесной линии. За фигуру земли принимают геоид. Геоид – фигура, которую образовала бы средняя поверхность мирового океана и морей при некотором среднем уровне воды, свободного от возмущения, вызванного приливами, отливами, течениями, разностью давления, температурой. Фигура земли назвали эллипсоид. Если производить точн геодезич измерен на больших территориях, тогда за форму земли принимают эллипсоид (от 200 км). а – 6378245,00 м, в – 6356803,02 м – полуоси. α – а-в/а = 1:298,3 – полярность сжатия. На участках до 200 км за фигуру земли принимают шар (R = 6371 км). На участках до 20 км – плоскость.

Плоская прямоугольная система координат

При работе на небольших территориях применяется местная система плоских прямоугольных координат. х – расстояние от экватора до точки. у – расстояние от осевого меридиана до точки.

Полярная система координат

β – угол от полярной оси до заданной стрелки. Изменяется от 0 до 360. r – расстояние от полюса до заданной точки. На практике направлен полярной оси выбирают произвольно.

Абсолютные, условные, относительные высоты точек

Возьмём на поверхности земли 2 точки А и В.

Расстояние по вертикали от уровенной поверхности до заданной точки земной поверхности - абсолютная высота точки (Н). Не всегда нужно искать абсолютную высоту, можно взять условную поверхность – расстояние от условной отсчётной поверхности до заданной точки. Расстояние по вертикали между двумя смежными точками – относительная высота (превышение). Высота точки, выраженная числом – отметка. Н_А – 120,375 м. За уровенную поверхность принята среднее положение уровня Балтийского моря.

Понятие об ориентировании

Заключается в определен расположен линий, относит исходного направлен, в кач-ве кот приним истинный (географич) медиан, осевой медиан, магнитный медиан. направление линий местности определ горизонт углами, азимутами (истинным, магнитным), дирекцион углом, румбом.

Истинный и магнитный азимуты

Магнитный азимут (Ам) – угол, отсчитан по ходу часов стрелки от северного направлен магнитного меридиана до направлен линий на местности. Истинный азимут (А) - горизонтальн угол, отсчитан по ходу часов стрелки от северного направлен географич меридиана до направлен линий на местности.

Дирекционные углы, румбы

Дирекционные углы - угол, отсчитан от северного направлен осевого меридиана и линий, ему параллельн по ходу часовой стрелки до заданного направлен. Румб – угол между ближайшим северным или южным направлением меридиан и направлен линий. Измер от 0-90. Все остальные от 0-360. α = Ам + (σ-γ). α – дирекцион угол, Ам – магнитн азимут, σ – магнитное склонение, γ - сближение меридианов. Дирекц угол на карте измер с помощью транспортира.

Проекции, применяемые в геодезии

В геодезии применяется множество проекций при составлений карт и планов. 1. Азимутальные проекты (сферическая проекция). Элементы её: меридиан и параллель. 2. Картографическ проекция. Изображается поверхность земного шара на плоскости. 3. Конические проекции. Система координат - конические окружности. 4. Перспективные проекцию получаемые проектированием точек поверхности шара на касательную ему поверхность. 5. Поликонические проекции. 6. Равновеликие проекции – проекции, в которых сохраняются отношения площадей любых фигур на земном эллипсоиде и на карте. 7. Равнопромежуточные проекции. 8. Равноугольн проекции. Здесь сохран углы изображаемых фигур. 9. Гноманическая проекция. Здесь точка зрения находится в центре шара. 10. Стереографические проекции. Точка зрения на поверхности шара. 11. Ортогональные проекции – проекция на плоскость осущ-ся посредством проектирующих лучей перпендикулярных к плоскости проектирования.

Геодезические измерения, виды измерений, единицы мер

Нахождение физической величины с помощью спец технич средств в принятой системе единиц. Их подраздел на 3 группы: 1. Угловые - определ значен гориз и вертик углов, с помощью спец приборов. 2. Линейные – опред значен наклон и горизон линий на местности. 3. Высотные – определ абсолютн высот точек или превышен между ними.

Виды ошибок измерения

Измерен, выполнен один раз заверены. 3 группы ошибок 1. Грубые - ошибки, зависящ от исполнителя. 2. Систематич – возник по причине инструментов. 3. Случайные – любая из случайностей.

Классификация теодолитов. Электронные тахеометры

Предназначен для измерен горизонт, вертик углов, т/ж расстояние при помощи нитяного дальномера. Различ по точности, назначен. По точности измерен углов среди оптич теодолитов выдел: высокоточечные (Т-1, Т-05), точные (Т-2, Т-5), технич (Т-15, Т-30). Электрон техеометр – прибор, объединяющ в себе возможности электрон теодолита и лазерного дальномера. Имеет память для сохранен рез-тов измерения, обеспечен контролем, снабжён встроенным программным обеспечением для решения большого числа геодезич задач.

Измерение горизонтальных углов

Существ способы измерения горизонт углов: 1. Способ приёмов – примен, когда из вершины измеряемого угла выходит не более 2 направлений.

АВ, АС – стороны измеряемого угла. Правый угол – если от В к С. Левый угол – от С к В. Точка В – правая задняя, С – левая передняя. В точку А ставим теодолит и приводим его в рабоч положение. закрепляем лимб, открепляем алидаду, зрительную трубу наводим на точку В. По горизонтальн кругу теодолита берём отсчёт в₁ (произвольный). Открепляем алидаду и зрит трубу наводим на точку С и берём отсчёт с₁ . Это измерение выполненное при одном положении теодолита наз полуприёмом. β₁ =в₁ -с₁ – угол в полуприёме. 2. Способ круговых приёмов . Применяют, когда из вершины угла выходит несколько направлений. 01 – начальное направление, а₁ = 0°05'. На лимбе устанавливают отсчёт, близкий к 0. Закрепляем алидаду, открепляем лимб и выбираем начальное направление и с этим отсчётом наводим зрит трубу на нач направление. Закрепляем лимб, открепляем алидаду и зрит трубу по ходу часовой стрелки наводим на все точки. Берём отсчёты а₁ ,а₂ ,…,а₆ и повторно наводим на нач точку а₁ => а₁ '. трубу проводим через зенит, открепляем алидаду, 3-ий раз наводим на начальную точку и берём отсчёт а₁ ''. Теодолит поворачиваем против хода часовой стрелки и снимаем отсчёт => в нач точке а₁ '''. Углы вычисляем как разность отсчётов по сторонам углов. 3. Способ повторения . Над точкой устанавливают теодолит. На лимбе устанавлив отсчёт, близкий к 0. (аллидада откреплена). Открепляем лимб, прикрепляем алидаду и этим отсчётом наводим на точку А, открепляем алидаду и зрит трубой наводим на 2 точку, берём контрольный отсчёт Ак. N – число повторений. Β = (А – А₁ + N 360°) / 2N.

Измерение вертикальных углов

Угол наклона – угол между направлением визирной оси на точку и проекций на горизонтальную плоскость. Углы + (выше оси) и – (ниже оси). Условие измерения вертикальн углов. Когда визирная ось принимает горизонтальное положение, пузырёк уровня горизонтального круга или горизонтальности отсчётного индекса у теодолита с компенсатором отсчёта по вертикальному кругу должен быть = 0. Отсчёт по вертикальн кругу когда визирная ось горизонтальна, а пузырёк уровня вертикального круга ил горизонтальности отсчётного индекса у теодолитов с компенсаторами называется местом нуля. МО = КЛ – круг слева, КП – круг справа. υ = КЛ-МО = МО-КП =

Линейные измерения

Вид геодезических измерений. Непосредственно (рулетка, землемерная лента, метр). Рулетки стальные (дм. см. мм) на вилке и футляре и тесемочные в пластмассовом корпусе. Землемерная лента: 20, 24,30,50 м. 1,5см-ширина,0,5мм-толщина. Номинальная длина между штрихами на ее концах, вырезы для шпилек, пластинки с метрами, клепки - 0,5м, отверстия-10см. Косвенно: дальномер – прибор для измерения линий. Оптические, нитяные, физические, двойного изображения.

Геодезические съёмочные сети. Теодолитные ходы

Это сети сгущения, создаваемые для производства топографич съёмок. Они отлич от сетей сгущения меньшей точностью и большим числом пунктов на единицу площади (в3-10 раз). Различ планов и высотные ГСС. Высотные ГСС создаются тригонометрич методом, а планов - полигонометрия и триангуляция. Теодолитн ходы . – один из видов съёмочного обоснования для топографич съёмок. Углы измер полным приёмом с точностью не менее 30°. Длины линий измер метал рулеткой, мерными лентами и дальномерами. Ходы бывают замкнутые, разомкнутые, висячие, диагональные, свободные.

Теодолитная съёмка. Способы

Съёмка сост из привязки на местности ситуации (предметов местности) к сторонам или вершинам теодолитного хода. Методы зависят от усл местности, рельефа, наличия геодезич оборудования и т.д. способы: прямоугольных координат, угловой засечки, полярных координат, линейной засечки, створов.

Камеральная обработка материалов съёмки

Нанесен на карту изображен т ех или иных объёктов, а т/ж составлен карт по рез-там полев работ. Относится к области камеральных работ. Сост из 3 этапов: 1. Нанесен на карту пунктов геодезич обоснован и точек съёмочн сети. 2. Нанесен подробностей. 3. отделки плана, т.е. вычерчиван всех элементов плана и надписей тушью. Нанесен пунктов теодолитн хода на план может быть выполн по азимут и дирекц углам и длинам линий при помощи транспортира, линейки, циркуля или накладыван точек по вычеслен координат.

_______ В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.

_______ Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.

_______ Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.

_______ Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.

_______ Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

_______ Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.

_______ Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

_______ Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.

2. Предмет геодезии. Понятие о форме и размерах Земли

_______ Предметом геодезии является планета Земля . Общая площадь Земли – 510 млн. км 2 ; 71% поверхности Земли – это моря и океаны, 29% – суша. При определении положения точек земной поверхности обычно относят их к общей фигуре Земли, которую называют геоидом .

_______ Геоид – это геометрическое тело, ограниченное уровенной поверхностью.

_______ Уровенная поверхность – поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах, которые находятся в спокойном состоянии, продолженная под материками.

_______ Уровенная поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к отвесной линии, проведенной через эту точку.

_______ Фигура геоида в геометрическом отношении является весьма сложной, однако она очень близка к эллипсоиду вращения. Такой эллипсоид получается в результате вращения вокруг малой полуоси эллипса РQP₁Q₁ (рис. 1).

_______ Эти величины определяют форму и размеры Земли. В 1946 году были приняты размеры земного эллипсоида, вычисленные группой российских ученых под руководством профессора Ф.Н. Красовского . Эти размеры: а = 6378245 м и b = 6356863 м.

3. Способы изображения земной поверхности. Метод проекций в геодезии

_______ На местности точки, линии, углы и контуры расположены в силу неровностей земной поверхности на возвышениях или впадинах. Так как возвышения и впадины являются пространственными формами, изобразить их на бумаге в виде плоской карты или плана достаточно непросто. Способы изображения земной поверхности на плоскости основываются на методе проекций .

_______ При изучении действительной поверхности Земли точки местности проецируют отвесными линиями на поверхность земного эллипсоида. Так как уровенная поверхность радиусом до 20 км может быть заменена плоскостью, при относительно небольших площадях, точки местности проецируют на горизонтальную плоскость. Положение полученных проекций точек может быть определено координатами.

_______ В результате перенесения точек на плоскость длины линий заменяют их горизонтальными проекциями, называемыми горизонтальными проложениями ; пространственные углы заменяются плоскими, и вся фигура заменяется проекцией на горизонтальную плоскость (рис. 2).

4. Системы координат, принятые в геодезии

_______ В геодезии применяются следующие системы координат:
• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.

_______ С помощью географических координат, то есть широт ( φ ) и долгот ( λ ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.

_______ Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.

_______ Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.

_______ Широта отсчитывается по дуге меридиана к северу и к югу от экватора от 0° до 90°. К северу от экватора широта называется северной, к югу – южной.

_______ Долгота отсчитывается от меридиана, проходящего через Гринвич на окраине Лондона. Долгота отсчитывается по дуге экватора или параллели от начального меридиана в сторону востока и запада от 0° до 180°. Долгота к востоку от Гринвичского меридиана называется восточной долготой, к западу – западной. Широты и долготы определяют положение любой точки на земной поверхности и выражаются в угловой мере. Географические координаты определяются из астрономических наблюдений и, а также с помощью геодезических измерений.

4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ При геодезических работах на больших территориях применяется зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера (рис. 4). Для этого земной шар делится меридианами на шестиградусные или трехградусные зоны (рис. 3). Счет зон ведется к востоку от Гринвичского меридиана. Каждая зона проецируется на плоскость таким образом, чтобы средний меридиан зоны был изображен прямой линией. Средний меридиан зоны называется осевым меридианом .

_______ Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.

_______ Чтобы не иметь отрицательных ординат, ординату осевого меридиана принимают равной 500 км . Перед ординатой точки указывается номер зоны, в которой точка расположена.

Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера

_______ Зная географические координаты точки земной поверхности, можно вычислить зональные прямоугольные координаты, и, наоборот.

4.3. Полярная система координат

_______ В полярной системе координат используются полярные углы и расстояния. Подробнее эта система будет рассмотрена в последующих лекциях.

5. Системы высот, принятые в геодезии

_______ Для полного определения положения точек земной поверхности необходимо знать высоты точек над принятой уровенной поверхностью. Высоты точек, которые определяются относительно поверхности эллипсоида (по отвесной линии), называются абсолютными высотами .

_______ Абсолютная высота – длина перпендикуляра, опущенного из точки на уровенную поверхность, принятую за начало отсчета (поверхность эллипсоида).

_______ За начало счета абсолютных высот принимается нуль Кронштадтского футштока (средний уровень воды в Балтийском море). Такая система высот называется Балтийской .

_______ Уровень Балтийского моря установленный по данным многолетних наблюдений и отмеченный награвированной чертой на металлической пластине, вмурованной в гранитный устой одного из мостов через обводной канал в Кронштадте, является началом счета высот уже третий век. Если счет высот ведется от другой уровенной поверхности, такая высота называется относительной высотой .

_______ Числовые значения абсолютных высот точек земной поверхности называют отметками . Разность абсолютных высот двух любых точек называют превышением ( h ).
_______ В строительстве для отдельных зданий счет высот ведется от чистого пола первого этажа.

6. Ориентирование линий

_______ Ориентировать линию – значит определить ее направление относительно исходного меридиана.

_______ В качестве исходного направления служит меридиан начальной точки линии, или осевой меридиан зоны. Для ориентирования линий служат углы, называемые азимутами, дирекционными углами и румбами .

_______ Азимутом - горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до направления данной линии.

_______ Азимуты изменяются от 0º до 360º.

_______ Азимутом называется истинным , если он отсчитывается от истинного меридиана, и магнитным , если отсчитывается от магнитного меридиана. Направление истинного меридиана в данной точке определяется из астрономических наблюдений, а направление магнитного меридиана – при помощи магнитной стрелки.

_______ Азимут одной и той же линии в разных ее точках различен. Меридианы разных точек не параллельны между собой, так как они сходятся в точках полюсов. Отсюда азимут линии в разных ее точках имеет разное значение. Угол между направлениями двух меридианов называется сближением меридианов и обозначается γ.

_______ Для определения положения магнитного меридиана в геодезии применяют буссоль . Буссоль применяется в комплекте геодезических приборов (теодолитов, тахеометров и т.д.)

_______ Для перехода от магнитного азимута к истинному надо знать величину и название склонения магнитной стрелки δ. Склонение магнитной стрелки указывается в зарамочном оформлении листа топографической карты.

_______ В зональной системе координат Гаусса-Крюгера за исходное направление принимается осевой меридиан зоны, поэтому для ориентирования используют дирекционные углы .

_______ Дирекционным углом называется горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной по часовой стрелке до направления данной линии. Обозначается буквой α.

_______ Дирекционные углы бывают прямыми и обратными (рис.10).

_______ Обратный дирекционный угол вычисляется по формуле:

_______ Румбом называется острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления осевого меридиана (северного или южного) до данной линии (r).
Румб всегда сопровождается названием четверти, в которой расположена линия (рис. 11).

7. Съемки

_______ Для составления планов и карт необходимо на местности производить геодезические измерения. Комплекс таких измерений называется съемкой.

В зависимости от приборов и методов работы съемка бывает теодолитной , тахеометрической , фототопографической и т.д.
Геодезические измерения, выполняемые на местности, называют полевыми работами . Обработка результатов измерений, вычислений и графические работы по составлению карт и планов называют камеральной обработкой полевых измерений.

Получения результатов значений физических величин, путем выполнения непосредственных действий при помощи специальных геодезических приборов и технологий принято называть - геодезические измерения.

В геодезии, в каком бы направлении не работали специалисты, в большинстве случаев окончательной целью работы считается определение координат точек, других параметров измерений в математической форме, их отображение в графических материалах и определения фактического положения относительно исходных данных. Для этого необходимо проводить прямые и косвенные измерения. То есть, если значение величины можно получить с помощью приборов непосредственным контактом при измерении, это считается прямыми измерениями. При невозможности получить требуемую величину непосредственным путем их определяют через функциональную зависимость такой величины и инструментально измеряемой. Такие измерения считаются косвенными.

Геодезические измерения – виды и области

Классифицировать геодезические измерения можно также по области применения, признакам измерения и назначению измеряемых величин. В результате чего следует выделить целый список:

угловые;
линейные;
высотные;
координатные; ;
астрономо-геодезические;
геодинамические;
базисные;
гироскопические;
створные.

Угловые геодезические измерения сводятся к измерениям горизонтальных углов между точками наблюдений и вертикальных углов, которые необходимы для вычислений значений таких величин как горизонтальные проложения (длина линии на горизонтальной плоскости).

Линейные геодезические измерения представляют собой непосредственные определения расстояний между теми же точками наблюдений, которые участвовали при угловых измерениях, возможны измерения только длин сторон между точками съемки.

Высотные измерения выполняются с целью определения разности высот между точками и получения их высотных координат (абсолютных отметок).

Координатные измерения используются с помощью технологий, позволяющих определять положение точек наблюдений в исходной системе отсчета (координат). К таким геодезическим измерениям относятся тахеометрическая съемка, спутниковые наблюдения, определение координат точки стояния, с использованием опций предусмотренных в современных электронных тахеометрах по решению обратной геодезической засечки непосредственно в полевых условиях.

Астрономо-геодезические измерения позволяют определять геодезические координаты пунктов.

Геодинамические измерения заключаются в определение положения геодезических пунктов относительно исходных точек с учетом временного фактора.

Базисные измерения сводятся к определению длины опорной базисной стороны с помощью специального мерного базисного прибора.

Гироскопические измерения имеют своей целью определение дирекционных углов сторон, с помощью предназначенных для этого специальных приборов гироскопов. Применяется такой способ измерений, например, для повышения точности измерений в подземной опорной маркшейдерской сети методом вставки стороны полигонометрического хода с дополнительным высокоточным измеренным дирекционным углом.

Створные измерения связаны с определением отклонений местоположения точек от прямой (створной) линии. Использоваться такой способ можно, например, для определения фактического положения линии очистного забоя при маркшейдерском обслуживании в угольных шахтах.

Составляющие факторы геодезических измерений

Геодезический процесс измерений возможен при наличии нескольких факторов, а именно:

объекта съемки, имеется в виду, что именно измеряется,
субъекта измерений, то есть - кто производит измерения, его квалификация и навыки,
средств измерений, а именно геодезических приборов и инструментов,
методов съемок, имеется в виду набора правил и приемов с использованием средств измерений,
соответствующих условий окружающей внешней среды в момент исполнения съемки.

Характеристики и дальнейшая классификация измерений

В рамках геодезических измерений следует отметить, что любое из них выражается:

количественной характеристикой, в виде собственно измеренных величин горизонтального угла, длины, высоты или других параметров,
и качественной характеристикой, которая дает оценку точности полученных результатов

Геодезические измерения, выполненные специалистами одинаковой квалификации (в идеале одним и тем же физическим лицом), приборами одной и той же точности, с применением такого же метода исполнения, в тех же условиях окружающей среды (сезон, время суток, температура, давление и некоторых других) называют равноточными. Если хотя бы одно из перечисленных условий не соблюдено, то измерения считаются неравноточными.

Многие измерения производят геодезическими приборами, которые конструктивно предназначены выполнять измерения с задекларированными техническими характеристиками. Отсюда следует, что их можно классифицировать, как собственно и сами средства измерений по следующей шкале:

технической точности;
точные;
высокоточные.

Интересно отметить, что для получения результата какого-либо измерения требуется померить его всего один раз. То есть это считается необходимым измерением. В геодезической и маркшейдерской практике, согласно разным методам выполнения измерений, для исключения грубых погрешностей и соблюдения требуемой точности работ предусматривают разное количество измерений. Так длины сторон полигонометрического хода меряют рулетками по два раза со смещениями по шкале рулетки. Горизонтальные и вертикальные углы также измеряются двумя повторениями. При измерении расстояний электронными тахеометрами можно выставить опцию однократного или многократного измерений. Выполняя измерения превышений нивелиром между точками, в определенных случаях меряют его два раза с изменением горизонта инструмента. Все эти измерения считаются достаточными или избыточными. Таким образом, заключительная классификация геодезических измерений включает в себя:

В первой части лекции было дано понятие геодезии как науке об измерениях на земной поверхности.

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

высотные (нивелирование) — определяются разности высот отдельных точек;

линейные — определяются расстояния между заданными точками;

угловые — определяются значения горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на заданные точки.

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

Избыточные измерения в геодезии являются обязательными. Они позволяют выявлять возможные промахи и просчеты, а также дают возможность судить о точности измерений и повышать точность окончательных результатов проведенных измерений.

Геодезия и маркшейдерия относятся к таким областям техники, где измерения являются необходимым элементом производственной деятельности. И не только необходимым, но таким массовым в своем исполнении, что и вообразить себе невозможно. Достаточно сказать, например, что для съёмки местности площадью всего в 1 га в масштабе 1:500 (для сравнительно средней сложности местности) понадобится около 200 точек, для каждой из которых определяются три координаты: две плановые (х, у) и высота (Н).

Измерения в геодезии являются количественной и качественной основой для изучения Земли, отдельных ее фрагментов, для получения исходной информации при решении всех инженерно-геодезических задач и выполнения топографических работ. Любое измерение выражается количественной характеристикой (величиной угла, длиной линии, превышением, площадью участка местности и т.п.) и имеет качественную сторону, которая характеризует точность полученного результата.

Величины, которые получают в процессе производства геодезических работ, можно классифицировать на измеренные и вычисленные. В первом случае величину получают обычно непосредственно, путем сравнения её с единицей средства измерения, или косвенно, как функцию двух или нескольких непосредственно измеренных величин. Например, площадь прямоугольника может быть получена как произведение его сторон, измеренных непосредственно.

Результаты геодезических измерений

Под результатом геодезического измерения подразумевается конечный результат, который получается в процессе всех произведённых измерений и вычислений. Например, конечным результатом может быть высота точки, её плановые координаты, площадь участка и т.п.

Равноточные и неравноточные измерения

Результаты геодезических измерений в своей группе могут быть равноточными и неравноточными.

Если измерения выполнены прибором одного и того же класса точности, по одной и той же методике (программе), в одинаковых внешних условиях, одним и тем же наблюдателем (либо наблюдателями одной квалификации), то такие измерения относят к равноточным. При несоблюдении хотя бы одного из перечисленных выше условий результаты измерений классифицируют как неравноточные.

Примером равноточных измерений могут являться результаты измерений длины одной и той же линии либо линий, примерно равных друг другу, полученные при неизменных условиях внешней среды, одним и тем же измерительным средством (прибором), одними и теми же исполнителями работ, по общей для всех результатов измерений программе.

Если в процессе измерений длины линии, например, светодальномером, изменится температура окружающего воздуха, влажность, давление, то это может привести к получению части неравноточных результатов в общей группе результатов измерений, поскольку при изменении внешних условий может произойти и изменение характеристик измерительного прибора, характеристик прохождения светового луча в атмосфере.

Необходимые и избыточные числа измеренных величин и измерений

Число измеренных величин и число измерений может быть необходимым и избыточным.

При измерении, например, углов в треугольнике число необходимых измеренных величин равно двум, в семиугольнике – шести. Значение третьего (седьмого) угла можно вычислить по сумме двух (шести) измеренных углов. Если необходимо решить плоский треугольник, то дополнительно к измеренным двум углам обязательным является знание длины хотя бы одной из его сторон, в связи с чем число необходимых измеренных величин должно быть равно трём (одно измерение – линейное, два – угловые). Та же задача решается и при выполнении двух линейных измерений и одного угла, заключённого между измеренными сторонами треугольника.

Таким образом, числом необходимых измеренных величин является минимально необходимое их число, при котором обеспечивается решение поставленной задачи. Число же измеренных величин, превышающих число необходимых, называется числом избыточных величин. В геодезии, в маркшейдерии принято, но и не только принято, а является обязательным, получать и избыточные величины, что обеспечивает обнаружение грубых погрешностей и промахов, позволяет повысить точность результатов измерений. Поэтому в треугольнике, например, обязательно измеряют все три угла и сравнивают полученную сумму углов с теоретической.

Если сформулировать задачу с точки обеспечения заданной точности измерений, то необходимое число измерений должно обеспечивать заданную точность измерения одной величины или самого результата измерений. Так, в том же треугольнике, каждый из его углов может быть измерен несколько раз. Все избыточные измерения повышают надёжность результатов, а также их точность, но в то же время и увеличивают объём работ, и часто прирост увеличения точности становится экономически нецелесообразным из-за большого числа измерений. Иногда говорят, что числом необходимых измерений, например, горизонтального угла, является одно измерение, остальные – избыточные. Это не всегда так, поскольку, одно измерение не позволяет производить оценку точности и может содержать неконтролируемую грубую погрешность (промах).

Виды геодезических измерений

При геодезических работах основной объём информации получают с помощью геодезических измерений, которые классифицируются следующим образом:

по назначению;
по точности;
по объёму;
по характеру получаемой информации;
по инструментальной природе получаемой информации;
по взаимозависимости результатов измерений.

Классификация по назначению

По своему назначению геодезические измерения бывают:

угловые;
линейные;
нивелирные (измеряются высоты или превышения);
координатные (измеряются координаты или их приращения);
гравиметрические (измеряют ускорения силы тяжести).

В связи с этим сформировались следующие технологические процессы топографо-геодезических работ:

топографическая съёмка
разбивочные работы
определение деформаций зданий, сооружений, земной коры
триангуляция
трилатерация
полигонометрия
спутниковые измерения
астрономические определения
гравиметрические работы
створные измерения

В зависимости от типов используемых средств геодезические измерения делят на три группы:

высокоточные
точные (средней точности)
технические (малой точности)

Процесс измерения в геодезии осуществляется при наличии пяти составляющих (факторов):

объект — что измеряется
субъект — кто измеряет
средство — чем измеряется
метод — как измеряется
внешняя среда — в каких условиях и где измеряется.

Конкретное содержание и состояние факторов геодезического измерения определяются условиями, которые могут быть классифицированы по следующим признакам:

По физическому исполнению:

прямые измерения, в которых значение измеряемой величины получают непосредственным сравнением с однородной физической величиной (эталоном). Примером прямого измерения служит измерение длины линии рулеткой или мерной лентой;
косвенные измерения, в которых значение определяемой величины получают из вычислений, в которых в качестве исходных используют результаты измерений величин, связанных с определяемой. Например: измерение длины линии светодальномером. В этом случае измеряется непосредственно время прохождения светового сигнала от дальномера до отражателя и обратно, а затем вычисляется длина линии.

По роду:

однородные (измерения однородных физических величин)
разнородные (все прочие по отношению к однородным)

По количеству:

необходимые измерения дают только по одному значению каждой измеряемой величины
дополнительные или избыточные измерения производятся для получения нескольких значений измеряемой величины в целях контроля, исключения грубых погрешностей или повышения качества результатов измерений

По точности:

равноточные, которые выполняются в одинаковых условиях, т. е. объекты одного и того же рода измеряют исполнители одинаковой квалификации, приборами одного класса, по единой методике, в достаточно схожих по характеру условиях внешней среды
неравноточными считаются измерения, выполняемые в случаях, когда по крайней мере одна из составляющих процесса измерения существенно отличается от аналогичной составляющей других измерений

По физической природе носителей информации:

По взаимозависимоcти:

независимые
зависимые
коррелированные

Читайте также: