Реферат на тему точность геодезических измерений в древнее время
Обновлено: 17.05.2024
Введение…………………………………………………………………….…
3
1. ГЕОДЕЗИЯ КАК НАУКА ………………………………………………..
1.1. Понятие геодезических измерений……………………………………..
1.2. Единицы измерений, применяемые в геодезии……………………….
1.3. Понятие о погрешностях измеренных величин и характеристиках точности измерений………………………………………………………….
5
5
7
9
2. ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ………………………………………………
2.1. Измерение длины линий мерными приборами………………………..
2.2. Измерение длины линий дальномерами……………………………….
2.3 Принципы измерения углов. Теодолиты ………………………………
2.4 Классификация теодолитов……………………………………………..
2.5 Штативы, визирные цели и экеры………………………………………
14
14
18
23
24
26
3. ПРОВЕДЕНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ НА САХАЛИНЕ……….
3.1. Какие компании имеют лицензию и виды работ…………………….
3.2. Проекты………………………………………………………………….
3.3. Перспективы геодезических служб…………………………………….
30
30
Список использованной литературы………………………………….…
Файлы: 1 файл
Основы геодезических измерений! (старое).docx
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Сахалинский Государственный Университет
Технический нефтегазовый институт
Основы геодезических измерений
Автор работы ___________________________ Р. В. Сацук
Научный руководитель ___________________________ О. М. Зарипов
1.1. Понятие геодезических измерений……………………………………..
1.2. Единицы измерений, применяемые в геодезии……………………….
1.3. Понятие о погрешностях измеренных величин и характеристиках точности измерений……………………………………………………… ….
2.1. Измерение длины линий мерными приборами………………………..
2.2. Измерение длины линий дальномерами……………………………….
2.3 Принципы измерения углов. Теодолиты ………………………………
2.4 Классификация теодолитов……………………………………………..
2.5 Штативы, визирные цели и экеры………………………………………
3. ПРОВЕДЕНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ НА САХАЛИНЕ……….
3.1. Какие компании имеют лицензию и виды работ…………………….
3.3. Перспективы геодезических служб…………………………………….
Список использованной литературы………………………………….…….
Несмотря на многообразие инженерных сооружений при их проектировании и возведении решаются следующие общие задачи: получение геодезических данных при разработке проектов строительства сооружений (инженерно-геодезические изыскания); определение на местности основных осей и границ сооружений в соответствии с проектом строительства (разбивочные работы); размеров элементов сооружения в соответствии с его проектом, геометрических условий установки и наладки технологического оборудования; определение отклонений геометрической формы и размеров возведенного сооружения от проектных (исполнительные съемки); изучение деформаций (смещений) земной поверхности под сооружением, самого сооружения или его частей под воздействием природных факторов и в результате деятельности человека.
Для решения каждой из указанных задач применительно к разным видам сооружений существуют свои методы, средства и требования к точности их выполнения. Например, при инженерно-геодезических изысканиях в основном производят измерения для составления карт и планов, на которых изображают то, что есть на местности, а при строительстве здания, наоборот, определяют на местности то место, где здание должно располагаться по проекту. Конструкции здания устанавливают на предусмотренные проектом места с погрешностью 5. 10 мм, детали заводского конвейера — 1 . 2 мм, а оборудование физических лабораторий (ускорителей ядерных частиц) — 0,2. 0,5 мм.
Инженерная геодезия тесно связана с другими геодезическими дисциплинами и использует методы измерений и приборы, предназначенные для общегеодезических целей. В то же время для геодезического обеспечения строительно-монтажных работ, наблюдений за деформациями сооружений и других подобных работ применяют свои приемы и методы измерений, используют специальную измерительную технику, лазерные приборы и автоматизированные системы.
Инженерно-геодезические измерения выполняют непосредственно на местности в различных физико- географических условиях, поэтому необходимо заботиться об охране окружающей природы: не допускать повреждений лесов, сельскохозяйственных угодий, не загрязнять водоемы.
Актуальность данной работы заключается в том, что решение современных задач геодезии связано с обеспечением и улучшением качества строительных зданий и сооружений, промышленных и жилых комплексов, дорог, линий электропередачи и связи, магистральных трубопроводов, энергетических объектов, объектов агропромышленного комплекса и др. Для этого требуется большое число квалифицированных работников, способных обеспечить строительство важных народно-хозяйственных объектов.
Цель данной работы – изучить основы геодезических измерений.
Задачи данной работы:
- рассмотреть геодезические измерения и их точность;
- изучить линейные измерения;
- изучить угловые измерения.
1. ГЕОДЕЗИЯ КАК НАУКА
1.1. Понятие геодезических измерений
Геодезические измерения – измерения, проводимые в процессе топографо-геодезических работ [1, c. 84].
Геодезические работы разделяются на полевые и камеральные. Главное содержание полевых работ составляет процесс измерений, а камеральных — вычислительный и графический процессы.
Измерительный процесс состоит из геодезических измерений на местности, выполняемых при производстве съемочных работ и решении специальных инженерных задач, например при разбивке сооружений, отводе земельных участков, прокладке трасс и т. п.
Принципом геодезических измерений является физическое явление, положенное в основу геодезических измерений. В геодезических средствах измерений используется ряд принципов, реализующих различные физические явления: оптический, оптико-механический, оптико-электронный, электромагнитный, импульсный, фазовый, спутниковый, доплеровский, интерференционный и др. принципы.
Методом геодезических измерений является совокупность операций по выполнению геодезических измерений в соответствии с реализуемым принципом измерений, выполнение которых обеспечивает получение результатов с заданной точностью [2, c. 49].
Объектами геодезических измерений являются предметы материального мира (местности, сооружения, строительной площадки, производственного помещения и т.д.), которые характеризуются одной или несколькими геодезическими величинами, подлежащими измерениям.
Также объектами геодезических измерений являются горизонтальные и вертикальные углы, наклонные, горизонтальные и вертикальные расстояния. Измерение состоит в сравнении величины измеряемого угла или длины измеряемой линии с другой однородной с ней величиной, принятой за единицу меры, - угловым градусом, метром и т. п.
Для измерения углов и длин линий применяют различные геодезические приборы: теодолиты, тахеометры, нивелиры, кипрегели, оптические и электромагнитные дальномеры, мерные ленты, рулетки, проволоки и др. Результаты измерений заносят в полевые журналы установленной формы или фиксируют в накопителях информации электронных измерительных приборов. При этом зачастую одновременно с измерениями в поле составляют схематические чертежи, называемые абрисами.
Геодезические измерения производятся непосредственно на местности в разнообразных физико-географических и климатических условиях, оказывающих влияние на точность выполняемых работ. Поэтому вредные воздействия окружающей среды необходимо исключать или ослаблять путем правильного выбора приборов, методики измерений и порядка производства работ [1, c. 85].
Вычислительный процесс заключается в математической обработке результатов измерений. Вычисления выполняются по определенным схемам и установленным правилам, позволяющим быстро находить требуемые результаты и своевременно контролировать правильность их расчетов. Для облегчения вычислений применяют различные вспомогательные средства: таблицы, графики, номограммы, счетно-цифровые машины; в настоящее время для обработки геодезических измерений широко используются электронные микрокалькуляторы и компьютеры.
Графический процесс заключается в составлении на основе результатов измерений и вычислений чертежей с соблюдением установленных обозначений, В геодезии и землеустройстве чертеж служит не иллюстрацией, прилагаемой к какому-либо документу, а является конечной продукцией производства геодезических или землеустроительных работ. На основании его в дальнейшем проводятся расчеты, проектирование и перенесение проектов в натуру. Такой чертеж должен составляться по проверенным и точным данным и обладать высоким качеством графического исполнения.
1.2. Единицы измерений, применяемые в геодезии
При производстве геодезических измерений находят применение меры длины, площади, массы, температуры, времени, давления, угловые меры и др.
В 1875 – 1889 гг. из платино-иридиевого сплава был изготовлен 31 жезл, из которых по международному соглашению Россия получила два эталона за номерами 11 и 28. Метр-прототип № 28 хранится во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ) в Санкт-Петербурге и является государственным эталоном длины в нашей стране. Для более надежного хранения установленной длины метра XI Генеральная конференция по мерам и весам в 1960 г. утвердила новый стандарт метра как длину, равную 1650763,73 длины волны оранжевой линии спектра излучения в вакууме атома изотопа криптона-86. Этот более стабильный эталон метра 12 января 1968 г. был утвержден Госстандартом СССР в качестве нового государственного эталона [3, c. 96].
Для точного определения длин мерных проволок и рулеток в нашей стране изготовлены трехметровые жезлы из инвара (64 % железа и 36 % никеля), длины которых выверены по государственному эталону (жезл № 28). Для сравнения длин мерных проволок с трехметровыми жезлами в ряде городов установлены стационарные компараторы, из которых наиболее известен компаратор МИИГАиКа (трехметровый жезл № 541).
Один метр (м) содержит 10 дециметров (дм), 100 сантиметров (см) или 1000 миллиметров (мм); одна тысячная доля миллиметра, т. е. миллионная доля метра, называется микрометром (мкм).
Единицей измерения плоских углов является градус, равный 1/90 части прямого угла; 1° содержит 60', 1' — 60". Значения углов можно выражать также в радианной мере, представляющей отношение длины соответствующей дуги к ее радиусу. Следовательно, окружность длиной 2pR содержит 2р радиан. Отсюда значения радиана с в градусах, минутах и секундах будут равными:
с° = 57,3°; с' = 3438', с" =206265".
Для перевода значения угла из градусной меры в радианную нужно разделить его на радиан:
В XVI–XVII вв. произошли научная, а затем и промышленная революции. В геодезии сформировались геодезический и топографический методы, топографо-геодезическая технология, технические измерительные инструменты (теодолит, нивелир, кипрегель и др.). Сформировался новый метод в геодезии – линейно-угловой, а также координатный метод. Теоретические основы геодезии этой эпохи были выражены в аналитической и дифференциальной геометрии, геометрии поверхностей, в теории фигуры Земли благодаря трудам таких великих ученых, как Рене Декарт, Исаак Ньютон, Алекси Клод Клеро, Леонард Эйлер, Карл Фридрих Гаусс и др. В совокупности эта эпоха продолжалась, применительно к геодезии, с 1500-х по 1950-е гг. Соответствующая ей парадигма определяется как топографо-геодезическая.
Во второй половине ХХ века произошла научно-техническая революция, ставшая началом новой исторической эпохи (четвертой), условно именуемой геоинформационной.
Геодезия изначально являлась измерительной системой знаний, что подтверждается функциональным назначением ее терминов. В системах и технологиях выполнявшихся измерений находили свое концентрированное выражение все виды и успехи геодезической деятельности. Прогресс и переход от эпохи к эпохе характеризовались повышением точности измерений. Последовательность эпох характеризуется повышением точности измерений на два порядка. Как было отмечено, геодезия является измерительной наукой и в показателях точности измерений концентрированно выражен прогресс и в системе измерений, и в технологиях, и в теории.
Имея в виду все отмеченное, мы можем описать первую историческую эпоху, в которой только начиналось формирование геодезии, и определить ее как антропную, поскольку все измерения опирались на природные возможности человека, в том числе на его фигуру. Это следует из того, что человек сам в то время являлся основой решения всех пространственно-временных задач на поверхности земли.
Вторая эпоха (геометрическая) отличалась появлением теории (практическая геометрия, планиметрия). Технология этой эпохи формировалась в виде прямолинейно-прямоугольных ходов и соответствующих фигур. В эту эпоху впервые были созданы системы измерений: в линейных измерениях использовались мерные веревка и колесо, в угловых – землемерный крест и грома, в нивелирных – хоробата и ватерпас.
Третья эпоха, в отличие от двух предыдущих, являлась технической: формировалась система технических измерительных приборов (теодолит, нивелир и т.д.), топографо-геодезическая технология, теоретическая основа в виде геодезии, состоящая из высшей, низшей и т.д.
В последней исторической эпохе, сейчас именуемой как геоинформационная, формируется совокупность информационно-измерительных систем, соответствующих технологий (наземно-воздушная и наземно-космическая) и соответствующих новых теоретических основ.
Каждая эпоха имела свою парадигму и свое выражение в соответствующей системе измерений, технологии и теории. Следовательно, переход от одной исторической эпохи к другой означал смену систем измерений, технологий и теоретической основы. То есть повышение точности измерений на два порядка при переходе к новой эпохе обязательно сопровождалось формированием новых систем измерений, новой технологии и обновлением теории. В целом это характеризовалось формированием новой парадигмы.
Теодолиты - устройства, которые предназначены для измерения вертикальных и горизонтальных углов на местности. Теодолиты, в зависимости от точности, могут применяться в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения. Также теодолиты нашли применение в прикладной геодезии, при проведении изыскательских работ. Их используют в промышленности при монтаже элементов конструкций машин, а также механизмов, строительстве промышленных сооружений и для выполнения иных задач
1. История развития теодолита
В глубокой древности, сразу после того как люди научились “решать” треугольники, строители и архитекторы стали применять в своей практике всевозможные угломерные устройства и инструменты, такие как гномоны, параллактические линейки, армиллы, астролябии, квадранты и другие. Данные инструменты использовались для измерения либо вертикальных, либо горизонтальных углов. Объединение двух измерительных приборов в одном, способном измерить оба угла одновременно, было лишь вопросом времени.
Уже во второй половине XVI века был изобретен инструмент под названием пантометр, который представлял собой некую астролябию с вертикальным кругом, и мог измерять как вертикальные, так и горизонтальные углы. Подобного рода инструменты состояли из основания с градуированной круговой шкалой и приспособлением для измерения вертикальных углов, чаще всего полукругом. Для наблюдения объекта при измерении горизонтальных углов использовалась алидада, вторая алидада монтировалась на вертикальном полукруге. Позже стали обходиться одной алидадой на вертикальном полукруге. В 1725 году англичанин Джонатан Сиссон заменил простую алидаду грубой наводки зрительной трубой. Вскоре в приборах стали применяться микроскопы, верньеры и сетки нитей.
Уже в 1785 году английский ученый Джесси Рамсден при помощи своего точного разделительного механизма, предназначенного для деления шкал с точность до секунд дуги, изготовил для британского геодезического общества высокоточный угломерный инструмент, который и стал прообразом современного теодолита. Теодолит Рамсдена использовался несколько лет для изготовления с помощью триангуляции карты всей южной Британии.
В России изготовление угломерных инструментов началось лишь во времена Петра Первого. На этой ниве трудились великие русские умы того времени - М. В. Ломоносов и И. П. Кулибин. В конце XVIII - начале XIX века геодезические инструменты производились в Петербурге в мастерских Академии наук, Главного штаба и Пулковской обсерватории. К сожалению, наладить промышленный их выпуск так и не удалось: подобные приборы в основном импортировали.
В Советское время, начиная с 1920-х годов, в Москве были созданы фабрики “Геодезия”, “Геофизика”, а также завод “Аэрогеоприбор” (ныне Экспериментальный оптико-механический завод), на которых было налажено серийное производство высокоточных геодезических инструментов (в том числе и теодолитов), отвечающих мировым стандартам. До середины XX века на предприятиях СССР выпускались теодолиты с металлическими отчетными кругами. Позднее были запущены в производство теодолиты с кругами из стекла, снабженные оптическими отчётными устройствами. Такие теодолиты получили наименование оптических. В СССР ГОСТ допускал производство только оптических повторительных (с вращающимся кругом горизонтального лимба) теодолитов.
Сегодня, большую часть теодолитов составляют электронные теодолиты, которые появились в 90-х годах XX века. В них применяются специальные лимбы, с нанесенными определенным образом черными и белыми полосами, которые подобны штрих-коду. Система фиксации результатов измерений основана на двоичном коде электронно-вычислительных машин: белые полосы на лимбе соответствуют “0”, а черные - “1”. Полученные при просвете полос сигналы обрабатываются и записываются в память прибора. Подобный принцип позволяет в режиме реального времени выводить на дисплей прибора значения измеряемых углов. Таким образом, исключаются ошибки при снятии отсчетов человеком и, следовательно, повышается скорость выполнения и качество работ.
До конца XX века теодолит считался основным прибором геодезиста. Сегодня, бесспорно, его место занял электронный тахеометр, способный выполнять гораздо больше функций. Но несмотря на этот факт, оптические и электронные теодолиты до сих пор очень востребованы. К примеру, геофизикам, в условиях крайнего севера необходим простой и надежный прибор, способный выдерживать экстремально низкие температуры. Именно таким прибором является оптический теодолит. Электронный теодолит, в связке с лазерным дальномером, можно посоветовать небольшим геодезическим фирмам, у которых нет больших объемов работ, и покупать электронный тахеометр экономически не целесообразно.
2. Классификация, основные параметры и размеры
Теодолит — измерительный прибор для определения горизонтальных и вертикальных углов при топографических съёмках, геодезических и маркшейдерских работах, в строительстве и т. п. В зависимости от допускаемой погрешности измерения горизонтального угла одним приемом теодолиты следует подразделять на следующие типы и группы:
-Т2 и Т5 - точные;
-Т15, Т30 и Т60 - технические.
В зависимости от конструктивных особенностей следует различать теодолиты следующих исполнений:
- К - с компенсатором углов наклона;
-А - с автоколлимацонным окуляром (автоколлимационные);
Допускается сочетание указанных исполнений в одном приборе.
1 Для теодолитов с автоколлимационным окуляром допускается превышение значений параметров 1 не более чем на 50 %
2 Для маркшейдерских теодолитов значение параметра 2.2 допускается, по заказу потребителя, устанавливать от минус 55 до плюс 60 °
3 Значения параметров 3 и 4 не должны отличаться от указанных более чем на 5 %
3. Измерение горизонтальных углов
Общие требования. Измерение углов следует выполнять поверенным теодолитом. Перед началом измерений теодолит устанавливают в вершине измеряемого угла в рабочее положение. На задней и передней точках А и В (направления ВА и ВС называют соответственно младшим и старшим направлениями) в створе линий отвесно устанавливаются вехи (рейки), на нижнюю часть которых осуществляют визирование
В зависимости от конструкции приборов, условий измерений и предъявляемых к ним требований применяются следующие способы измерения горизонтальных углов.
Способ приемов (или способ отдельного угла) — для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т. д.
Способ круговых приемов — для измерения углов из одной точки между тремя и более направлениями в сетях триангуляции и полигонометрии второго и более низких классов (разрядов).
Способ повторений — для измерения углов, когда необходимо
повысить точность окончательного результата измерения путем ослабления влияния погрешности отсчитывания; используется при работе с техническими повторительными теодолитами. В связи с распространением в геодезической практике оптических теодолитов с высокой точностью отсчитывания по угломерным кругам способ повторений в значительной мере утратил свое значение.
В геодезии измеряют правые или левые по ходу горизонтальные утлы способом приемов. При этом программа измерения должна предусматривать как можно более полное исключение влияния основных погрешностей теодолита на точность измерения угла.
Способ приемов. При закрепленном лимбе вращением алидады визируют на заднюю точку А Сначала по оптическому визиру зрительную трубу наводят от руки, пока визирная цель не попадет в поле зрения. Затем закрепляют зажимные винты алидады и зрительной трубы и, отфокусировав зрительную трубу по предмету, выполняют точное визирование с помощью наводящих винтов трубы и алидады горизонтального круга. Осветив зеркалом поле зрения отсчетного микроскопа, берут отсчет по горизонтальному кругу и записывают его в журнал измерений .
Открепив алидаду, визируют на переднюю точку С и по аналогии с предыдущим берут отсчет .Тогда значение правого по ходу угла Д измеренного при первом положении вертикального круга определится как разность отсчетов на заднюю и переднюю точки:
βКЛ = a - b (16)
Указанные действия составляют один полуприем.
Проводят трубу через зенит и повторяют измерения при втором положении вертикального круга (при КП), т. е. выполняют второй полуприем. Вычисляют значение угла βКП.
При измерении углов оптическим теодолитом с односторонним отсчитыванием перед выполнением второго полуприема лимб горизонтального круга поворачивают на небольшой (1 — 2°) угол; это позволяет не допустить грубых ошибок в отсчетах по лимбу и исключить погрешность за счет эксцентриситета алидады.
В случае, если отсчет на заднюю точку меньше отсчета на переднюю точку (см. табл. 2, первый полуприем), то при вычислении угла к нему прибавляют 360°.
Два полуприема составляют полный прием. Расхождение результатов измерений по первому и второму полуприемам не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита, т. е.
βКЛ - βКП ≤ 2t.
Если расхождение допустимо, то за окончательный результат принимают среднее значение угла
β = ,
Такой результат будет свободен от влияния коллимационной погрешности и погрешности за счет наклона оси вращения трубы. Измерение и вычисление левого по ходу горизонтального угла производится в аналогичной последовательности с той лишь разницей, что левый по ходу угол в каждом полуприеме рассчитывается как разность отсчетов на переднюю и заднюю точки.
Значения измеренных углов по каждому полуприему и среднее значение угла вычисляют на станции, пока не снят теодолит.
Устанавливают теодолит над точкой С и, вращая алидаду по ходу часовой стрелки, последовательно визируют на наблюдаемые точки 1, 2, 3 и повторно на точку 1 При наведении на каждую точку берут отсчеты по лимбу. Такое измерение составляет первый полуприем. Повторное наведение на начальную точку 1 (замыкание горизонта) выполняется, чтобы убедиться в неподвижности лимба. Величина не замыкания горизонта не должна превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита. Затем трубу переводят через зенит и при прежнем положении лимба, вращая алидаду против хода часовой стрелки, визируют на точки 1, 3, 2, 1 и берут отсчеты по лимбу, т. е. выполняют второй полуприем. Два полуприема составляют полный круговой прием.
Для ослабления влияния погрешностей делений лимба и повышения точности измерений углы измеряют несколькими приемами с перестановкой лимба между приемами на величину 180°/m, где m — число приемов.
Способ повторений. Сущность способа заключается в последовательном откладывании на лимбе несколько раз величины измеряемого угла
Теодолит в точке приводят в рабочее положение и устанавливают на лимбе отсчет, близкий к 0°, Открепляют зажимной винт лимба и вращением лимба визируют на заднюю точку А, по горизонтальному кругу берут начальный отсчет а0. Затем при открепленной алидаде визируют на переднюю точку С и берут контрольный отсчет.
Переводят трубу через зенит, открепляют лимб и повторно визируют на заднюю точку А при втором положении вертикального круга; отсчет не берут, так как он будет равным ак. Открепив алидаду, снова визируют на переднюю точку С и берут окончательный отсчет b. Этим заканчивается измерение угла одним полным повторением. Тогда величина горизонтального угла
β = . (19)
Найденное значение угла сравнивают с контрольным, определяемым по формуле
Расхождение между окончательным и контрольным значениями угла не должно превышать полуторной точности отсчетного устройства теодолита
Для повышения точности угол может быть измерен несколькими повторениями. При измерении угла п повторениями нуль отсчетного устройства может перейти через нуль лимба к раз. Так как каждый такой переход делает необходимым прибавление к заключительному отсчету 360°, то конечное значение горизонтального угла определится из выражения:
где n — число повторений.
Величина k находится с использованием контрольного угла β по формуле
4 Погрешности измерения горизонтальных углов
Измерения углов неизбежно сопровождаются погрешностями систематического и случайного характера. Систематические погрешности можно исключить применением соответствующей методики наблюдений либо введением в результаты наблюдений необходимых поправок. Действие случайных погрешностей может быть ослаблено применением более совершенных приборов и методов измерений.
Точность измерения горизонтального угла зависит в основном от приборных погрешностей теодолита, погрешности способа измерения угла, точности центрирования теодолита и визирных целей над точками и погрешностей за счет непостоянства внешней среды.
При работе с отъюстированным теодолитом полное или частичное исключение приборных погрешностей предусматривается самой программой измерений, например измерением угла при двух положениях зрительной трубы, при КЛ и КП,
Погрешность способа измерения утла зависит от точности визирования и отсчитывания и может быть рассчитана по формулам: при способе приемов
При способе повторений
где mβ — средняя квадратическая погрешность измерения угла; n — число приемов или повторений; m0 — погрешность отсчета по лимбу, равная m0 = t/2; t — точность отсчетного устройства теодолита; mv — погрешность визирования, принимаемая равной mv = 60"/Г; Г— увеличение зрительной трубы.
Например, при n = 2, t = 30" и Г= 20* получаем m0 = 15", mv = 3", mβ = 10,9", mβ’ = 5,6".
Как видно из рассмотренного примера, погрешность угла значительно уменьшается при его измерении способом повторений. Это объясняется меньшим влиянием погрешности отсчитывания на точность измеряемого угла.
Влияние неточной установки теодолита и вех над точками на погрешность измерения угла обратно пропорционально длинам сторон. Чем короче стороны измеряемого угла и чем ближе угол к 180⁰, тем точнее должно выполняться центрирование теодолита. Так, при длинах сторон более 100 м допускается центрирование прибора с точностью до 5 мм. При коротких сторонах погрешность центрирования не должна превышать 1 — 2 мм.
Влияние погрешностей за счет непостоянства внешней среды может быть снижено путем измерения горизонтальных углов в лучшие часы видимости, когда горизонтальные колебания изображений наблюдаемых целей (боковая рефракция) минимальны. Лучшим временем для производства точных и высокоточных измерений горизонтальных углов являются утренние (до 10) и вечерние (с 15 до 16) часы. Наблюдения следует начинать спустя час после восхода солнца и заканчивать за час до его захода .
5. Измерение вертикальных углов
В геодезии углы наклона линий в зависимости от их расположения относительно линии горизонта могут быть положительными (углы возвышения) и отрицательными (углы понижения). При измерении углов наклона перекрестие сетки нитей наводят на визирные знаки; в качестве последних обычно используют вехи (рейки), на которых отмечается точка визирования.
Теодолит устанавливают над точкой А в рабочее положение и горизонтальным штрихом сетки визируют на наблюдаемую точку С при первом положении вертикального круга (при КЛ), С отчетного микроскопа берут отсчет по вертикальному кругу, который заносят в журнал измерений
Рис.14. Схема измерения вертикального угла
Перед каждым отсчетом пузырек уровня при алидаде вертикального круга с помощью наводящего винта алидады выводят на середину ампулы. При работе с теодолитом типа ТЗО перед отсчитыванием по вертикальному кругу следует убедиться, что пузырек уровня при алидаде горизонтального круга находится в нуль-пункте. В теодолитах с оптическими компенсаторами вертикального круга отсчет берут спустя 2 секунды после наведения зрительной трубы на наблюдаемую точку. Для исключения влияния МО вертикального круга измерения повторяют при втором положении зрительной трубы (при КП). Значения угла наклона линии визирования рассчитывают в зависимости от типа применяемого теодолита по одной из формул. Правильность измерения вертикальных углов на станции контролируется постоянством МО, колебания которого в процессе измерений не должны превышать двойной точности отсчетного устройства.
Заключение
Теодолит является одним из самых известных и распространенных геодезических приборов, сравнительно недавно он был основным рабочим инструментом геодезистов. В настоящее время на рынке геодезического оборудования имеется большой выбор теодолитов различных марок (RGK, Vega, УОМЗ, Geobox, Topcon, Sokkia, Boif, Foif, ADA, Nikon, CST/Berger, Suoth, Pentax, Spectra Precision)
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
II. Основная часть
1. Геодезия до XVII века…………………………………………..
2. Геодезия во времена Петра I……………………………………
3. Послепетровский период развития геодезии (ХVIII в.)……………………………………………………………….
IV. Список литературы…………………………………………………
ВСТУПЛЕНИЕ
Петр Первый внес огромный вклад в развитие России в целом. Он был великим реформатором. И в области геодезии также произошли изменения. В своем реферате я хочу затронуть тему развития геодезии во времена Петра I . И сравнить развитие геодезии до его правления. Несомненно был огромный скачок в развитии.
Правление Петра I не только изменило Россию, её уклад, социальную и экономическую жизнь, но дало огромный импульс развитию наук, в том числе и геодезии. Геодезические, астрономические и математические науки с самого начала преобразовательной деятельности Петра находились под его неусыпным вниманием. Артиллерия, навигация, строительство городов, каналов, дорог, практика военных действий, наконец, просто профессиональное образование не могли обходиться без этих специальных знаний. Петр Великий сам неоднократно проявлял высокие профессиональные способности в области географии, геодезии, астрономии, навигации и других областях знаний. Великий полководец и флотоводец, он обладал в полной мере соответствующими военными знаниями, включавшими в себя астрономию и геодезию, и понимал их значимость (включая математику), в деле образования.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. Геодезия до ХVII в.
Следует отметить, что почти до ХV в. на Руси особой потребности в земельных геодезических работах не было. Неограниченные земельные просторы, подсечная система земледелия не нуждалась в точном измерении площадей и границ. Из этого, а также по причине сравнительно слабой практики создания сложных инженерных сооружений, вытекало отсутствие необходимости в специальных геодезических инструментах, методах и точных массовых земельных работах.
Первые планы и описания русских земель появилось еще в ХIV в. На Руси карты — чертежи считали необходимым документом на землевладение. Такого рода чертежи наносились на лубок — кору березы. Письменное указание о такого рода чертежах встречается, например, во второй половине ХV в. в описи владений одного монастыря.
В ХVI в. в западных странах выходят карты России, часто значительно искаженные. Их составителями были Баттиста Агнези, Мюнстер, Я. Гостальдо, Герберштейн, Антон Дженкинсон, Г. Меркатор, Г. Геритс и др.
До ХVIII в. элементы начала геодезии в России могли проявиться только в одной сфере деятельности людей — межевании. На Руси появление межей относят к ХI в., но кадастровое описание земли начинается только с ХIII в. С ХV в. московские нормы, меры и принципы межевания стали распространяться на все княжества и города. При этом „правильное“ межевание обязано двум обстоятельствам: 1) развитию кадастрового описания, 2) поместной системе. Последняя представляла собой оплату служивых людей земельными наделами. Эта система появилась при царе Иване III, а может быть и ранее. Особенно широкий размах эта система приобрела при Иване IV (Грозном). В 1550 г. все служивые люди по размерам поместных окладов делилась на три категории: в 200, 150 × 100 четвертей пашенной земли. При этом четверть — площадь земли, на которой высеивалась четверть хлеба (четверть — 4 пуда, позднее — 8 пудов).
Поместная система вызывала необходимость частых описаний, измерений и разграничений поместий и вотчинных (наследственных) имений. Причины повторения межеваний видны из следующего указа Ивана Грозного в 1556 г.: „Великий Государь Царь и Великий Князь повелел рассмотрети, которые вельможи и дети боярские многими землями завладели, а службою оскудеша, не против Государева жалованья и своих отчин в службах бывают. Государь же их повелел в поместьях землемерием уверстати, и учинити комуждо что достойно, а излишки разделити неимущим“.
Описание земли осуществлялось по указу царя писцовыми партиями. При описи земель велись писцовые книги, содержание которых определялось писцовыми Наказами. Площади земельных наделов измерялись четвертями высеваемого хлеба, копнами скашиваемого сена и верстами в длину и поперек, иногда десятинами, выраженными в квадратных саженях.
При Иване IV в отличие от прошлого подверглась описанию вся земля Московского государства. Впервые это произошло в 1556 г. по писцовому Наказу Ивана Грозного. Для писцов было разработано пособие „землемерные начертания“ для исчисления площадей. В качестве других пособий использовались „Сошные книги“, „Счетная мудрость“, „Скоромышленники“ и др. Для выполнения геодезических работ при межевании использовалась первая русская практическая геометрия: „Книга именуемая геометрия“. Ни Наказ, ни перечисленные пособия не сохранились. Наказ, составленный „по правилам Геометрии“ явился фактором, обусловившим появление межевых чертежей, которые упоминаются в описи Царского Архива в 1575 × 1584 гг. В архивах Ивана IV было несколько ящиков чертежей и перечень 248 карт.
Должность писца считалась почетной. На протяжении 100—150 лет в качестве исполнителей межеваний упоминаются одни и те же знатные Московские фамилии: Вельяминовы, Беклемишевы, Загряжские, князья Звенигородские, Пушкины, Плещеевы, князья Шаховские, Жеребцовы, Заболотские и др. Профессия и искусство межевания передавалось от отцов к сыновьям. Межевщики ХVI в. характеризовались как умелые, знающие свое дело. Непрерывное межевание продолжалось и при царях Федоре Ивановиче и Борисе Годунове, до „Смутного времени“, в которое оно почти прекратилось. В 1649 г. впервые появляются межевые законы, в основном, определяющие порядок межевания. Все межевые законы были собраны в „Соборном Уложении“ 1649 г. Межевание с 1613 г. приняло форму правительственных мероприятий и стало регулироваться специальным законодательством.
В 1679 г. при Федоре Алексеевиче возникает проблема „валового межевания“, которое осуществляется в 1680– 1686 гг. В 1681 г. появляется писцовый Наказ, содержание которого дословно повторяется в писцовом Наказе 1684 г.
В это время площади при межевании измеряются в десятинах, определяемых как 80×30 кв. сажень. При этом две четверти пашенной земли равнялось одной десятине. Писца, ехавшего на межевание, сопровождали два подьячих из Поместного приказа. Партия снабжалась писцовым Наказом, списками с прежних писцовых и межевых книг, трехаршинной саженью за печатью и двумя веревками: длинником (80 сажень) и поперечником (30 сажень). При межевании углы не измерялись и не принимались во внимание при подсчете площадей.
Результаты описания земель заносились в писцовые книги. Инструментом межевания являлась „мерная вервь“ длиной в 30, 40 × 80 сажень. Углы поворота границ обозначалась: направо, налево, „вкруте“, прямо. Описания иногда сопровождались примитивными чертежами.
Площадь трапеции подсчитывалась как произведение полусуммы оснований на боковую сторону; для четырехугольника — произведение полусумм противоположных сторон, для треугольника — половина произведения меньшей стороны на другую. Специалисты по измерению назывались веревщиками.
О интенсивности межевания в ХVII в. говорит следующее число писцовых партий, осуществлявших межевание: в 1650 г. в 12 городах работало 13 писцовых партий, в 1665 г. — в 3–х городах 3 партии, в 1675 г. — в 11 городах 15 партий, 1685 г. — в 52 городах 62 партии (валовое межевание), в 1695 г. — в 9 городах 9 партий, в 1700 г. — в 8 городах 8 партий.
Шестнадцатое — семнадцатое столетия для России — это время укрепления её могущества, величайших географических открытий и присоединения Сибири. Походы Ермака, а затем и первопроходцев — величественная летопись подвигов.
Русскими географическими открытиями горячо интересовались европейские географы, картографы, этнографы, историки. Этим открытиям были посвящены многие страницы печатных работ, им удивлялись, их сравнивали с открытием испанцами Нового Света. По малограмотным русским чертежам исправлялись географические карты, составленные европейскими картографами. Невероятные труды первопроходцев и участников различных экспедиций, составивших описание всего громадного пространства Сибири, увековечены в названиях островов, проливов, мысов, морей, рек, городов и т.д. Легендарные имена Ермака, Дежнёва, Хабова, Стадухина, Крашенинникова, Атласова и мн. др., а в более позднее время — Беринга, Овцина, Прончищева, Лаптева, Шелехова составляют гордость и славу России.
2. Геодезия во времена Петра I
Петр Великий был членом Парижской Академии наук. Он виделся, беседовал и переписывался со многими известными учеными того времени, в частности, с Лейбницем. В области геодезии и географии важными моментами в деятельности Петра I было:
1) организация государственной съемки территории России;
2) определение географически мало изученных территорий внутри государства и границ путем геодезических измерений и съемок. Для этого были организованы специальные экспедиции по морским и сухопутным съемкам, съемкам морей, отдельных областей;
3) интенсивное изучение природных ресурсов страны, промыслов и т.п.;
4) поиски торговых путей из России в Индию. Петр I занимался устройством водных путей внутри государства, проведением каналов, районированием территории (разделение на губернии), учреждением специальных школ (в частности, школы математических и навигационных наук, обучавшей также и съемочному делу).
Но наиболее сложной и очень важной в хозяйственном, военном и научном плане проблемой, которую поставил и начал решать Петр Великий, было картографирование страны. К этой задаче он подошел всесторонне: основал навигацкую школу и морскую академию по подготовке геодезистов, посылал офицеров за границу, приобретал книги, инструменты, предпринимал усилия для изготовления последних в России. Масштабность осуществляемых работ в области картографирования территории страны не имела прецедента ни в одной из развитых европейских стран.
С 1710 г. наступает очередь съемки Балтийских побережий. В 1714 г. переводится голландский атлас на русский язык. К нему добавляются три оригинальные русские карты. В 1715 г. приступают к съемкам Каспийского моря. Александр Бекович–Черкасский проводит съемку его северных и восточных берегов. В 1716 г. эта съемка была проверена лейтенантом А.И. Кожиным. В 1716 г. съемки выполнялись В.А. Урусовым и М. Травиным. Съемка южного и западного берега Каспийского моря была осуществленна в 1719 г. лейтенантом Ф.И. Соймоновым и капитан–лейтенантом К.Верденом, а в 1722 г. — Гербером.
Полученную в результате этих работ карту Каспийского моря Петр I в 1721 г. представил Парижской Академии наук.
Для продолжения исследований востока страны Петр Великий пригласил на Русскую службу датского капитана Витуса Беринга и организовал его первую экспедицию в 1725 г.
В результате уже в 1721 г. стали появляться карты отдельных губерний и уездов. Съемки охватили значительную часть территории страны, причем велись они по уездам (до 1744 г.), опирались на определения широт (квадрантом, секстантом) в каждом уездном городе с точностью до 1 –10 минут (по долготе ошибки достигали 6 — 7 градусов); измерения расстояний (с указанием румбов по астролябии) осуществлялись по большим дорогам мерными цепями. На карты по засечкам или описаниям наносились населенные пункты, лежавшие в стороне от маршрута. Подлежали нанесению на карты также дороги, реки, мельницы, каналы, леса, степи, болота и т.д. Наиболее частым масштабом съемки в Европейской части России было три версты дюйме (1:126000), в Сибири от 40 до 60 верст в дюйме; нередко масштаб снимаемой карты устанавливали сами геодезисты, поскольку в задании он не указывался.
3. Послепетровский период развития геодезии (ХVIII в.)
Работы, начатые Петром Великим, в той или иной степени продолжались после него. В 1733 г. на съемках работали 71 геодезист, а всего в государственной съемке принимало участие 175 геодезистов.
Геодезические работы 1720—1744 гг. являвшиеся первой безопорной государственной съемкой и охватившие 164 уезда только европейской части страны, дали подробный материал для составления первых атласов и карт Российской империи. Огромные размеры страны, ограниченные сроки картографирования, несовершенство геодезических инструментов и слабая материальная обеспеченность ставили перед петровскими геодезистами (которых помимо всего и не хватало) огромные трудности. К тому же работы нередко выполнялись с риском для жизни. Несмотря на это, следует отметить, что геодезистами был выполнен значительный объем работ, заложены основы геодезической практики и технологии.
В результате картографирования побережий, кроме упомянутых выше карт Каспийского и Балтийского морей, в 1741 г. появилась первая карта Аральского моря (съемка геодезиста Муравьева), в 1770 г. — карта Белого моря, в 1772—1773 гг. — первая карта озера Байкал (съемка Пушкарева).
Помимо Сенатских съемок на территории России производились квартирмейстерские съемки и съемки Генерального межевания.
Семилетняя война России при Елизавете Петровне выявила крупные недостатки в армии в связи с отсутствием особых офицеров по съемкам и обозрениям местности. В результате в 1763 г. был учрежден Генеральный штаб и квартирмейстерская часть. При учреждении Генерального штаба определен его штат, в котором было положено иметь 40 офицеров. В мирное время эти офицеры состояли при Военной Коллегии и были обязаны заниматься составлением карт, снятием планов лагерей и маршрутов передвижения войск, всех стратегических дорог. Квартирмейстерские съемки являлись в основном, инструментальными и осуществлялись при помощи астролябии и мерной цепи методом параллельных ходов. Технология съемок перешла затем в межевое дело.
Начиная с петровских времен, Военное ведомство проводило съемочные работы в небольших объемах. После учреждения в 1763 г. Генерального штаба объемы квартирмейстерских съемок возросли. Они проводились в разных масштабах, причем до 1812 г. были безопорными. В 1797 г. создано Депо карт, к которому в 1800 г. был присоединен Географический Департамент. Следует отметить большую работу М.В. Ломоносова, особенно с того времени как он стал руководить Географическим Департаментом Академии наук с 1757 г. по 1765 г. При нем были исправлены десять специальных карт академического атласа. М.В. Ломоносов ввел новую инструкцию по составлению карт, русское написание названий на картах. Он является автором идеи картографической генерализации и систематического обновления географических карт (через 20 лет).
В 1786 г. С.Я. Румовским была опубликована первая полная таблица (каталог) географического положения мест России, содержавшая 67 астрономических пунктов.
Читайте также: