Карта это в геодезии кратко

Обновлено: 07.07.2024

Тема 1. Введение в геодезию

Лекция 1.

План:

1.1.1. Цель и задачи геодезии.

1.1.2. Форма и размеры земли.

1.1.3. Карта, план, профиль.

1.1.4. Геодезические съемки.

1.1.5. Масштабы картографических материалов.

Геодезия – это наука и учебная дисциплина, изучающая форму и размер Земли.

Это ее цель, для достижения которой необходимо выполнять последовательно следующие задачи:

1) провести необходимые измерения;

2) обработать результаты измерений;

3) построить карты, планы, профили;

4) использовать графические материалы по назначению.

Геодезия разделяется на несколько дисциплин – высшая геодезия, космическая геодезия, топография, картография, фотограмметрия, инженерная геодезия, маркшейдерия.

Четких границ между этими дисциплинами не существует. Так, топография включает элементы высшей геодезии и картографии, а инженерная геодезия использует разделы практически всех остальных геодезических дисциплин.

Геодезия в своем развитии опирается на достижение математики, физики, астрономии, гоефизики, тесно связана с географией, геологией, геоморфологией, почвоведением, земледелием, землеустройством, геоботаникой, мелиорацией и широко используется в сельском хозяйстве.

Особо большая роль принадлежит геодезии при ведении земельного кадастра, направленного на организацию эффективного использования земли и ее охраны.

Общая площадь поверхности Земли составляет 510 млн. км2, из которых 149 млн км2 (29%) занимает суша и 361 млн. км2 (71%) – водная поверхность (океаны, моря, реки, озера и т. д.).

Так горы достигают 8 км, а океанические впадины – 11 км, формы Земли в геодезии определяют, как тело с уровенной (осредненной) поверхностью, называется геоидом. В каждой точке поверхности земного геоида перпендикулярна отвесной линии и центру Земли.

Форма и размер земного эллипсоида определяется по формуле:

α=

Где: α – степень сжатия эллипса;

А – большая полуось;

В – малая полуось.

При А = 6378245 м и В = 6356863 м α = 1/298,3.

В виду небольшой разницы между большой и меньшей полуосями земного геоида (около 21 км), фигуру Земли условно принимают за шар с радиусом

Земную поверхность условно можно выразить в виде глобуса, или в виде карт и планов.

Для решения инженерных задач более удобны и карты и планы.

На картах обычно изображают поверхность Земли, либо больших ее частей (материков, стран, областей и т. д.). чем больше территория, изображенная на карте, тем с большим искажением получается изображенные на нем объекты.

Карта – это уменьшенное, закономерно искаженное изображение Земли, или ее частей.

Карты делятся: по масштабу, по содержанию, по назначению.

По масштабу карты бывают мелкомасштабные (1:1000000 и мельче), среднемасштабные (1:200000 – 1:1000000), крупномасштабные (1:500 – 1:200000).

По содержанию Карты бывают общегеографические, тематические (почвенные, лесные, аэронавигационные и т. д.).

По назначению Карты разделяются на учебные, справочные, туристические и т. п.

При построении Карты Точки и линии местности проектируют сначала на поверхности эллипсоида и затем переносят ее (изображают) на горизонтальную поверхность, а для построения Плана точки и линии местности сразу проектируют на горизонтальную поверхность и уменьшают с сохранением подобия фигур.

План – это уменьшенное подобное изображение на плоскости горизонтальной проекции участка земной поверхности.

Длины, углы и площади контуров на плане не искажаются, и масштаб плана является постоянным для всех его частей.

Согласно проведенным исследованиям ошибкой при замене сферической поверхности плоскостью на участках с радиусом до 20 км при построении плана можно пренебречь, т. е. площадь участка, изображаемого на плане, не должна быть больше площади круга с радиусом R = 20 км.

Таким образом, основные различия между Картой и Планом Состоит в следующем:

- Карта – это изображение на плоскости горизонтальной проекции всей Земли или большой ее части с учетом кривизны Земли, а План – это изображение на плоскости гризонтальной проекции небольшого участка земной поверхности без учета кривизны Земли;

- на Карте Искажения длин и углов и площадей неизбежны, а на Плане они не искажаются;

- масштаб карты изменяется не только на переходах между точками, но и в каждой точке (по различным направлениям), а на плане Масштаб - величина постоянная.

Планы как и карты разделяются по масштабу, содержанию, размерам изображаемого участка и назначению.

По масштабу Мелкомасштабные – 1:10000 и мельче; среднемасштабные – 1:1000-1:5000; крупномасштабные – 1:5000 и крупнее.

По содержанию: Контурные (изображают только очертания местных предметов ТопографическиЕ (отображают кроме контуров, и неровности поверхности участков), Специальные (почвенные, лесные и т. п.)

По размерам участка И назначению: планы группы землепользований, хозяйств, частей хозяйств, населенных пунктов и т. д.

В отличии от карт и планов отображающих всю земную поверхность, или ее части, профили имеют более узкую задачу.

Профиль – это уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности по данному направлению.

На профилях длинных вертикальных разрезов уровненная поверхность изображается прямой линией.

Для большей наглядности вертикальный масштаб рельефа на профиле принимается крупнее горизонтального (обычно в 10 раз).

Разрез местности обычно имеет вид кривой линии, а сам профиль строится в виде ломанной линии, поворотные точки которой представляют собой характерные точки местности, высоты (отметки) которых или измерены на местности, или определены по карте.

Съемка - это комплекс полевых геодезических работ по составлению на бумаге изображения какого-либо участка земной поверхности.

Так как любой снимаемый участок (полигон) обычно имеет криволинейные очертания, все многообразие съемочных работ сводится в основном к измерению Линий и Углов между ними.

Все геодезические съемки делятся на два вида: воздушные и наземные.

Воздушные съемки подразделяются на Аэрофотосъемки и космические съемки, а наземные – на Горизонтальные, вертикальные и топографические (совместные) съемки.

Горизонтальные Съемки охватывают в основном измерения границ полигонов и дают материал для составления контурных планов. К ним относятся Буссольная, теодолитная, и мензульная Съемка.

Вертикальные Съемки предназначены для определения отметок точек местности с последующим построением планов или профилей снимаемого рельефа. Таковыми является Нивелирная съемка.

Топографические Съемки потому и называются совместными, что они включают все перечисленные виды съемок. Они включают съемки как ситуации, так и рельефа и по ним составляются топографические карты и планы.

По способу получения графического изображения местности наземные съемки подразделяются на Графические и аналитические. Первые выполняются непосредственно в поле в один прием, а вторые в два приема – полевые и камеральные работы.

По целям съемки подразделяются на Почвенные, сельскохозяйственные, лесные, военные и т. д.

1) равномерное распределение ошибок по территории съемки;

2) контроль съемочных работ в процессе их производства;

3) ускорение съемки в процессе ее проведения.

Все съемки, кроме мензульной, осуществляются в два этапа: полевые работы, камеральные работы (вычисление результатов, графика).

Основное правило геодезических съемок: нельзя проводить последующие измерения вычисления и графические построения без полной уверенности в правильности выполнения последующих работ.

За единицу линейных измерений в геодезии принят Метр, Угловых – Градус (иногда радиан – ρ = 57,3º), площадь измеряется в м2 (км2, га), отметки точек – в метрах.

Масштаб – это степень линейного уменьшения какого-либо изображения по сравнению с его натуральной величиной, выраженная отношением длины линии на бумаге к ее горизонтальному проложению на местности.

Такое определение масштаба действительно только для планов и профилей, а на картах вместо горизонтального проложения линии на местности берут проекцию линии местности на поверхности эллипсоида.

Масштабы разделяются на Численные и графические.

Численный (числовой) масштаб это дробное число, в числителе которого единица, а в знаменателе – число, показывающее, во сколько раз уменьшено на бумаге горизонтальное проложение линии местности.

Так, численные масштабы 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000 показывают, что горизонтальные проложения линий местности на плане, или профиле уменьшены соответственно в 1000, 2000, 5000, 10000 раз, т. е. 1 см на бумаге соответствует 1000, 2000, 5000, 10000 см (или 10, 20, 50, 100 м) на местности.

В геодезии обычно используют численные масштабы 1:200, 1:500, 1:1000, 1:10000 и т. д. Более крупный из них 1:200, более мелкий 1:10000. наносятся они под южной рамкой карты, либо в южной части плана (профиля).

При помощи численного масштаба можно решить две противоположные задачи:

1) по длине линии местности (ее проекции) определить ее назначение на бумаге;

2) по длине линии на бумаге вычислить ее длину на местности;

В первой задаче при D = 367 м в масштабе 1:5000 получим: d = 367 : 50 = 7,34 см, во второй при d = 4,6 см в масштабе 1:1000 получим: D = 4,6*100=460м.

Масштабы делятся на два вида: Численный и графический , а графический в свою очередь, подразделяется на Линейный и поперечный масштабы. Графические масштабы удобны тем, что не требуют никаких вычислений, влекущих за собой возможные ошибки.

Линейный масштаб – это диаграмма для механического перевода длин линий на местности в их длины на бумаге, и наоборот.

Принцип построения линейного масштаба очень простой: на прямой линии ближе к ее левому краю устанавливается место нуля, справа от которого несколько раз откладывается отрезок длиной 1,2 или 2,5 см, называемый Основанием масштаба, а слева это основание делят на 10 равных частей, каждая из которых является наименьшим делением линейного масштаба. С правой стороны от нуля несколько раз последовательно оцифровывают основание масштаба (размерность ставится только в конце масштаба), а с левой стороны доли основания не подписываются. Если основание масштаба 1 см, последовательно число метров на местности будет: 0,100, 200, 300, 400 и т. д. При основании масштаба 2 см это будет: 0, 200, 400, 600, 800 и т. д., при основании 2,5 см получим: 0, 250, 500, 750 и т. д. Основание 2,5 см принимают для крупных масштабов, 2,0 см – для средних и 1,0 см – для мелких.

Пример оцифровки линейного масштаба с основанием 1 см (для масштабов 1:10000 и мельче) приведен ниже.

Рисунок

Две основные противоположные задачи решаются и на линейном масштабе (первая – 460 м : 100 = 4,6 см; вторая – 4,6 см * 100 = 460 м).

Единственным недостатком линейного масштаба является то, что если левый раствор циркуля не попадает в одну из точек наименьших делений слева от нуля, точно измерить линию нельзя.

Для повышения точности измерений линий и решение обоих основных задач применяется поперечный масштаб.

Поперечный масштаб – это подвид графического масштаба, позволяющий проводить измерения на бумаге и построение на местности с максимально высокой точностью.

Поперечный масштаб, как и линейный строится по разным основаниям (1 см, 2 см, 2,5 см) для разных масштабов, но кроме этого справа между отрезками основания масштаба восстанавливают перпендикуляры и строят параллели, а слева от нуля строят косые линии – трансверсали. Полученный чертеж и называют Поперечным масштабом:

Рисунок

Из чертежа поперечного масштаба видно горизонтальные отрезки слева от нуля и вертикальные деления с обоих сторон от нуля равняются десятой части основания масштаба, а отрезки между перпендикуляром 06 и первой трансверсалью на каждой параллели различны.

По подобию треугольников в системе вОа видно, что наименьший отрезок, а1в1, обозначенный (q)1 равняется десятой доли основания масштаба, т. е. сотой доли этого основания, а наибольший отрезок ав равняется десятой доле основания масштаба. И если при основании масштаба 2 см (200 м на местности) а1в1 = q =0,02 см, то а2в2 = 0,04 см, а3в3 =0,06 см, а4в4 = 0,08 см, а5в5 = 0,10 см, а6в6 = 0,12 см, а7в7 = 0,14 см, а8в8 = 0,16 см, а9в9 = 0,18 см, ав =0,20 см, то эти отрезки равняются соответственно 2 м, 4 м, 6 м, 8 м, 10 м, 12 м, 14 м, 16 м, 18 м, 20 м.

Поперечный масштаб с наименьшим делением 1/100 (q = L/100) называется сотенным, или нормальным.

Пример. Оцифровать сотенный поперечный масштаб для численного масштаба 1:10000.

Рисунок

Длина линии LK = 400 + 20 = 420 м на местности.

Длина линии NM = 20 +20 * 3 + 10 = 270 м на местности.

Длина линии SR = 400 + 20 * 3 + 12 = 472 м на местности.

Точность масштаба – это горизонтальное расстояние на местности, соответствующие 0,1 мм на бумаге. Для определения точности разных масштабов их знаменатели делят на 10000 и получают:

1:1000 – 0,1 м, 1:2000 – 2,0 м, 1:5000 – 0,5 м, 1:1000 – 1,0 м, 1:2500 – 2,5 м, 1: 5000 – 5,0 м, 1:10000 – 10,0 м, 1: 20000 – 20,0 м, 1:100000 – 100,0 м.

Чем выше точность масштаба (а она наивысшая при самом мелком масштабе – 1:1000000), тем меньше деталей можно изобразить на плане. Особо важные предметы и контуры обычно изображаются внемасштабными знаками.

С другой стороны, по фактическим размерам предметов местности можно установить, какой масштаб плана необходимо выбрать с сохранением подобия контуров. Если, например, на плане необходимо изобразить детали размером 1 м, принимают масштаб с точностью не более 1м м, т. е. не мельче 1: 10000.

_______ При изображении небольшого участка земной поверхности радиусом до 20 км его проецируют на горизонтальную плоскость. Полученную горизонтальную проекцию участка в уменьшенном виде наносят на бумагу. Ошибки, возникающие в этом случае за счет кривизны Земли, находятся в пределах самой высокой точности линейных измерений и поэтому не имеют практического значения.

_______ Чертеж, дающий в подобном и уменьшенном виде изображение горизонтальной проекции участка местности, называется планом .

_______ При изображении на плоскости значительных территорий проекцирование их производят уже на сферическую поверхность , которую затем развертывают в плоскость. При этом получают определенные искажения контуров.

_______ Уменьшенное изображение на плоскости значительных участков поверхности, полученное с учетом кривизны Земли, называются картой .

_______ При составлении карт по определенным математическим законам строят сетку меридианов и параллелей, называемую картографической сеткой , внутри которой располагают изображаемые контуры. Наличие такой сетки служит признаком карты.

Классификация карт и планов:

_______ Планы и карты с изображением контуров и рельефа называют топографическими .

_______ Планы с изображением только контуров называются контурными или ситуационными . Карты, на которых изображены географические объекты, называются географическими . Карты и планы, на которых имеется дополнительная информация называются специальными (например, климатические).

_______ Для проектирования сооружений линейного типа необходимо знать рельеф по оси сооружения. В этом случае строится профиль .

_______ Профилем называется изображение на бумаге в уменьшенном виде вертикального разреза местности.

2. Масштабы

_______ Масштабом называется отношение длины линии на плане (карте) к длине горизонтальной проекции соответствующей линии на местности.

_______ Масштабы бывают :
_________ • численными,
_________ • линейными,
_________ • поперечными.

_______ Примеры численного масштаба: 1:2000 , 1:500 , 1:10000 .

_______ Знаменатель дроби показывает, во сколько раз горизонтальная линия местности уменьшена при перенесении ее на план.

_______ Для удобства работы с планом или картой пользуются линейным или поперечным масштабом.

_______ Точность, с которой можно производить измерения по плану или карте, зависит от масштаба. Наименьшая величина, различимая невооруженным глазом, составляет 0,1 мм .

_______ Расстояние на местности, соответствующее в данном масштабе 0,1 мм на плане или карте, называется точностью масштаба .

_______ Например: 1:1000 – точность 0,1 м . Чем крупнее масштаб, тем выше точность.

3. Планы, применяемые в строительстве. Их номенклатура

_______ В землеустройстве используются обычно планы масштабов 1:10 000 и 1:25 000 . Также такие планы используются для целей земельного кадастра и мониторинга земель.

_______ В строительстве применяются планы от масштаба 1:500 до 1:5000 . Они используются для составления генпланов, технических проектов, рабочих чертежей.

_______ Для составления планов участков применяется разделение всех планов на листы, что и называется разграфкой .

_______ Чтобы определить положение листа нужного плана среди других листов, пользуются номенклатурой.

_______ Номенклатура – это система обозначений отдельных листов топографических планов.

_______ В основу разграфки и номенклатуры топографических карт и планов положена карта масштаба 1:1 000 000 .

_______ При создании топографических планов участков площадью до 20 км 2 , может быть применена прямоугольная разграфка. В основу разграфки в этом случае положен лист плана масштаба 1:5000 с размерами рамок 40х40 см .

4. Изображение рельефа на планах и картах

_______ Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности Земли.

_______ Существует несколько способов изображения рельефа. Наиболее распространенным является способ горизонталей . Сущность этого способа заключается в следующем. Поверхность участка Земли через равные промежутки мысленно рассекают горизонтальными плоскостями. Пересечение этих плоскостей с поверхностью Земли образуют кривые линии, которые называются горизонталями .

_______ Горизонталью называется линия, соединяющая точки с одинаковыми абсолютными высотами.

_______ Расстояние между секущими плоскостями называют высотой сечения рельефа (h) .

_______ Для данного листа плана или карты высота сечения рельефа – величина постоянная. Чем меньше высота сечения, тем подробнее будет изображен рельеф.

_______ Расстояние между горизонталями в масштабе плана называется заложением (d) .

_______ Для отличия повышения от понижения применяется бергштрих . Подписи отметок горизонталей делаются на повышение. Высота сечения рельефа для данного плана – величина постоянная, она зависит от масштаба плана и существующего рельефа.

5. Формы рельефа

_______ Гора - возвышение в виде купола или конуса.

_______ Котловина - чашеобразная вогнутая часть земной поверхности.

_______ Хребет - возвышенность, вытянутая в одном направлении.

_______ Лощина - углубление, вытянутое в одном направлении.

_______ Седловина - перегиб хребта между двумя вершинами.

6. Условные знаки топографических карт и планов.

_______ Для обозначения на планах и картах различных предметов и контуров местности применяются условные знаки. Условные знаки делятся на масштабные и внемасштабные.

_______ Масштабными или контурными называются такие знаки, которыми предметы местности изображаются с соблюдением масштаба данной карты или плана, например, леса, луга, пашни, озера.

_______ Если предмет в данном масштабе не может быть выражен контурным знаком вследствие своей малости, то применяется условный знак, который называется внемасштабным .

_______ Примером внемасштабных условных знаков могут являться знаки, обозначающие километровые столбы, колодцы, указатели дорог и т.д.

7. Задачи, решаемые по топографическому плану при проектировании инженерных сооружений

_______ Для определения прямоугольных координат точек по плану или карте пользуются координатной сеткой, линии которой параллельны и перпендикулярны осевому меридиану зоны. Координаты вершин квадратов координатной сетки подписаны на карте.

Например: X_А=79200+ΔX,
__________ Y_А=66200+ΔY.

7.2 Длины отрезков прямых линий между заданными точками на плане измеряются с помощью измерителя и поперечного масштаба.

7.3 Дирекционный угол линии на плане измеряется между северным направлением вертикальной линии километровой сетки и данной линией с помощью транспортира.

7.4 Отметка любой точки может быть определена относительно горизонталей. При положении точки между горизонталями проводят прямую, перпендикулярную горизонталям, и измеряют расстояние от младшей горизонтали до точки и заложение d .

__________ Отметки точек вычисляются по формуле:

____ где а – расстояние от младшей горизонтали до точки,
_______ d – заложение,
_______ H_І – отметка младшей горизонтали,
_______ h – высота сечения рельефа.

7.5 Крутизна ската линии

__________ Крутизна ската линии местности характеризуется ее уклоном ( u ).

План– чертеж, представляющий собой уменьшенное и подобное изображение ее проекции на горизонтальную плоскость (рис. 5.1, а).

На плане длины линий, углы, площади контуров участков местности не искажаются, а степень уменьшения ее линейных элементов (масштаб изображения) постоянна для всех частей плана.

Планы, на которых изображена только ситуация местности, называются контурными(ситуационными).

Планы, на которых кроме предметов местности изображен еще и рельеф, называются топографическими.

Карта – построенное по определенным математическим законам уменьшенное изображение на плоскости всей Земли или ее частей с учетом кривизны Земли (рис. 5.1, б).

Карты делятся на крупномасштабные – 1:100 000 и крупнее, среднемасштабные – от 1:200 000 до 1:1 000 000, мелкомасштабные – мельче 1:1 000 000.

При создании карт строят сетку меридианов и параллелей – картографическую сетку. Кроме того, для удобства на картах изображают километровую сетку – линии, параллельные экватору и осевому меридиану.

План – чертеж, представляющий собой уменьшенное и подобное изображение ее проекции на горизонтальную плоскость.

Планы, на которых изображена только ситуация местности, называются контурными (ситуационными).

Планы, на которых кроме предметов местности изображен еще и рельеф, называются топографическими.

Карта – построенное по определенным математическим законам уменьшенное изображение на плоскости всей Земли или ее частей с учетом кривизны Земли.

Карты делятся на крупномасштабные – 1:100 000 и крупнее, среднемасштабные – от 1:200 000 до 1:1 000000, мелкомасштабные – мельче 1:1 000 000.

Читайте также: