Современные методы геодезических измерений реферат
Обновлено: 05.07.2024
Электронные тахеометры (ЭТ) делят на ЭТ с визуальным отсчетом углов и ЭТ с электронным отсчетом (Total station – универсальные станции).
В первом случае снимаемые визуально отсчеты по шкаловому микрометру или оптическому микрометру вводят в процессор ручным набором на клавиатуре, а во втором углы в цифровом виде выводятся на табло. Линейные величины выводятся на табло во всех случаях.
Автоматическое считывание углов выполняется путем их перевода в электрические сигналы при помощи аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Применяют в основном два вида АЦП – кодовый и инкрементальный(цифровой, дигитальный).
При кодовом методе лимб является кодовым диском с системой кодовых дорожек, обеспечивающих создание сигналов 0 и 1 в двоичной системе исчисления или сигналы в двоично-десятичных кодах, циклических и др., а также коды с избыточностью (корректирующие коды), позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки. Кодовый метод является абсолютным, при котором каждому направлению однозначно соответствует определенный кодированный выходной сигнал. Для считывания информации с кодовых дисков обычно используют фотоэлектрический способ, при котором диск просвечивают световым пучком, поступающим на фотоприемное устройство, и в результате на выходе получают комбинации электрических сигналов, соответствующих определенным значениям направлений. Затем электрические сигналы поступают в логические схемы, и в итоге измеряемая величина в цифровом виде воспроизводится на табло.
Считывание выполняют также оптическим методом, числу прошедших инкрементов соответствует число световых импульсов, поступивших на светоприемник. Для учета направления вращения круга используют два фотоприемника, воспринимающих импульсные сигналы, сдвинутые по фазе на 90°, что достигается соответствующим размещением фотоприемников относительно растра или использованием двух одинаковых растров, сдвинутых относительно друг друга на 1/4 инкремента.
Инкрементальный метод является относительным, которым измеряют углы, а кодовым, который является абсолютным, – направления. Для повышения точности применяют системы, содержащие несколько расположенных определенным образом относительно круга пар фотодиодов, сигналы от которых сдвинуты по фазе, совместная обработка сигналов дает высокое угловое разрешение.
Микропроцессоры в электронных тахеометрах используют для управления, контроля и вычислений. На табло по команде с пульта управления процессора могут выдаваться наклонные расстояния, горизонтальные проложениния, горизонтальные и вертикальные углы, превышения и др. В электронных тахеометрах последних моделей имеются микроЭВМ с памятью и устройством ввода и вывода данных, с регистрацией информации в запоминающем устройстве и ее выводом на внешний накопитель.
Имеется возможность в соответствии с заложенными программами в полевых условиях решать различные геодезические задачи, результаты могут выдаваться на табло, записываться в память или могут быть переданы на подключенный к прибору внешний накопитель информации.
Использование электронных тахеометров связано с изменением традиционных методик и технологий геодезических работ. Так, по сравнению с существующей технологией выполнения традиционных топографических съемок электронная тахеометрия имеет ряд неоспоримых преимуществ.
В случае использования электронных тахеометров можно осуществить топографические съемки путем реализации технологий электронно-блочной тахеометрии. Общая их сущность заключается в том, что весь объект, подлежащий съемке, разделяют на отдельные участки-блоки. В пределах блока съемку выполняют с одной установки электронного тахеометра. При этом съемочное обоснование предварительно не создается, оно формируется в процессе съемочных работ.
Электронно-блочная тахеометрия может быть реализована в нескольких вариантах: последовательно расположенными станциями (последовательная тахеометрия), свободными станциями (кусочная тахеометрия) и их комбинацией. В любом случае связь между блоками обеспечивается наличием связующих точек.
Тахеометрия свободными станциями основана на использовании для определения положения станций пространственных угловых, линейных и комбинированных засечек. Для осуществления этой технологии съемки достаточно иметь разреженную, произвольно расположенную геодезическую основу. Привязка свободной станции производится к минимальному числу исходных пунктов, ее координаты можно определить способами обратных линейно-угловых засечек (рисунок 5.2).
где α2P = α21 – γ; γ = arcsin [(S ∙ sinβ) / b]; S 2 2P = b 2 + S 2 – 2bS ∙ cos[(180 o – (β – γ)].
При использовании общепринятых схем засечек отметим, что для определения положения съемочной станции, кроме плановых координат исходных пунктов, необходимо знать и их высоты.
Определение отметок станций электронным тахеометром осуществляется тригонометрическим нивелированием, для этого необходимо со станции измерить угол наклона и расстояние на точку, отметка которой известна (рисунок 5.3).
где h = S ∙ sinυ = d ∙ tgυ;
d – горизонтальное проложение, которое можно определить согласно рисунку 5.4 по формуле
 | Рисунок 5.4 – Схема определения |
| Рисунок 5.3 – Схема определения отметки съемочной станции | горизонтального проложения косвенным способом |
Тахеометрия свободными станциями представлена на рисунке 5.5.
 |
Рисунок 5.5 – Пример построения схемы свободной тахеометрии
Здесь последовательность выполнения съемки и зоны расположения станций С1, С2, С3. не регламентируются ничем, кроме как видимостью на пункты геодезической основы А, В и D. В процессе съемки для контроля ряд
точек К1, К2, К3 . определяют дважды от разных съемочных станций (блоков). Контроль также может быть осуществлен путем выполнения избыточных измерений. Особенностью данного способа является и то, что съемку можно производить с высоких устойчивых средств передвижения или на за-строенных территориях с крыш высотных зданий с хорошим круговым обзором местности, что обеспечивает большой радиус съемки.
В качестве пунктов исходного геодезического обоснования, используемых для определения координат и высот станций кусочно-блочной тахеометрии, могут служить маячковые пикеты. Ими являются местные предметы (телевышки, дымовые трубы, шпили зданий, громоотводы и т.п.), координаты и высоты, верха которых или их характерных элементов известны.
Как уже отмечалось, наиболее рациональными геодезическими построениями при реализации электронно-блочной тахеометрии являются геодезические засечки. Наиболее оптимальным видом засечки будет комбинированная, т. к. при этом выполняется минимум измерений (см. рисунок 5.2).
При последовательном осуществлении ряда комбинированных засечек формируется последовательная электронно-блочная тахеометрия, одной из особенностей которой является создание съемочного обоснования совместно со съемкой пикетов. Она может быть представлена с полной (а) или координатной (б) привязкой, в виде замкнутых (в) или висячих (г) ходов (рисунок 5.6).
 |
 |
 |
 |
Рисунок 5.6 – Схемы последовательной электронно-блочной тахеометрии
Другой особенностью электронно-блочной тахеометрии является то, что в ходовой линии (за ходовую линию принимается линия, проложенная
между опорными геодезическими пунктами и всеми станциями) для каждой стороны известны приращения координат, а горизонтальные углы – только на станциях стояния инструмента (рисунок 5.7).
Отличием данного метода является то, что необязательна видимость между смежными съемочными станциями, на которых устанавливается электронный тахеометр. Связь между соседними блоками осуществляется только наличием двух связующих точек на каждой из смежных сторон блоков.
Методика выполнения съемки пикетов при электронно-блочной тахеометрии возможна по следующим схемам (рисунок 5.8).
Рисунок 5.8 – Схемы съемки пикетов при электронно-блочной тахеометрии:
а – по радиусу; б – по спирали; в – лучевой; г – зигзагом
При наборе съемочных пикетов по таким схемам легко осуществляется контроль их расположения, который зависит от расположения самого пикета на съемочной линии. При корректировке съемки легко восстанавливается положение любого пикета по его номеру.
Рисунок 5.9 – Система SmartStation
Электронная тахеометрия позволяет решать следующие задачи:
1) сгущение геодезической сети методом полигонометрии;
2) измерение сторон в трилатерации;
3) создание планово-высотного обоснования;
4) привязка снимков;
5) топографическая крупномасштабная съемка местности;
6) геодезические работы при инженерно-геодезических изысканиях;
7) геодезическое обеспечение монтажных работ при строительстве зданий и инженерных сооружений;
8) геодезические работы на строительных площадках и многие другие задачи геодезии, земельного и городского кадастра и т. п.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Современные методы геодезических измерений местности
07-12-2018
Современные методы геодезических измерений местности наряду с традиционными основаны на технологиях топографических съёмок. При помощи геодезических приборов определяют границы и площади земельных участков, составляют планы и карты. Геодезические измерения необходимы для землеустройства, строительства, маркшейдерского дела, археологических работ, картографии.
Разрастаются города, все больше строится уникальных сооружений – кардинальным образом меняется рельеф местности, границы населенных пунктов. В сейсмических районах наблюдаются незначительные движения земной коры, повышается или понижается уровень воды в природных источниках. Все это требует оперативного реагирования. При сборе новых данных необходимо учитывать сотые доли миллиметра.
В геодезии есть традиционные и инновационные методы геодезических измерений:
- линейные;
- угловые;
- высотные или нивелирование;
- тахеометрические, или координатные;
- фотограмметрические;
- спутниковые: GPS, VLBI, альтиметрия.
Линейные измерения
Горизонтальные углы, расстояния, зенитные углы и перепады высот измеряются на поверхности земли. Эти измерения определяют относительные пространственные положения точек поверхности.
Линейным методом геодезических измерений определяют длины сторон, расстояния между точками. Используемые приборы: традиционные и лазерные рулетки, оптические и световые дальномеры, теодолиты.
Угловые измерения
Горизонтальный угол определяется как угол, измеренный в горизонтальной плоскости между двумя вертикальными плоскостями. Он формируется за счет разницы в направлениях к целевым точкам, которые определяют вертикальные плоскости.
Теодолит может быть использован для измерения направлений.
Электронные теодолиты имеют телескопы и градуированные круги, похожие на оптические теодолиты. Микроскопы оснащены оптико-электронными сканирующими системами. Микропроцессор контролирует и оценивает работу прибора.
В сочетании с электронным блоком измерения расстояния электронный теодолит может быть использован и в тахеометрической съёмке. Зенитный угол измеряется с помощью вертикального круга теодолита. Наблюдаемый зенитный угол относится к локальному направлению отвесной линии и изогнутого луча света. Этот метод геодезических измерений расстояния устанавливает масштаб топографических сетей.
Угловым способом измеряют горизонтальные и вертикальные углы. Используемые приборы: теодолиты, тахеометры.
Нивелирование (измерение превышений)
При геометрическом нивелировании различия в высоте определяются с использованием горизонтальных линий визирования между точками в непосредственной близости друг от друга.
Выравнивание проводится с помощью уровня и выравнивающих стержней. Линия визирования выводится в горизонтальное положение при помощи пузырька в сочетании с наклонным винтом или автоматически при помощи компенсатора.
Компенсатор – это оптико-механическая часть с гравитационным маятником. Для нивелирования высочайшей точности используются точные уровни. Используемые измерительные стержни представляют собой 3-метровые инвариантные стержни с двумя противоположными и ступенчатыми градуировками.
Методом геодезического измерения превышений определяют разность высот точек поверхности. Используемые приборы: нивелиры.
Фотограмметрия с использованием беспилотников
Наряду как с классическими методами геодезических измерений, так и современными приборами и технологиями, применяемыми для съёмки местности, все чаще используют беспилотники, квадрокоптеры.
К дронам крепят цифровые фотокамеры и получают с их помощью:
- цифровые 3D-модели местности и рельефа;
- фотосхемы и фотопланы при аэрофотосъемке;
- ортофотопланы, топографические планы.
Беспилотники и квадрокоптеры для геодезических измерений оснащены встроенными или выносными геодезическими платами-приёмниками. Для картографирования местности маршрут съёмки планируют между специальными опорными точками.
Среди преимуществ беспилотников и квадрокоперов как инструментов фотограмметрического метода геодезических измерений:
- система точного позиционирования;
- автоматизация маршрута съёмки;
- возможности крепления полезной нагрузки;
- работа в неблагоприятных погодных условиях;
- возможность использования при низких температурах;
- умное распределение энергии;
- длительность пребывания в воздухе;
- наличие автопилота;
- компактность.
Таким способом определяют координаты объектов, создают фотографии местности. При помощи цифровой камеры и GPS-приёмника определяются все данные для построения топографии местности. Используемые приборы: беспилотники, цифровые камеры, GPS-приёмники, геодезические платы, опорные точки.
Спутниковые измерения
Практически во всех астрономических и спутниковых методах геодезических измерений электромагнитные волны служат носителями сигнала. По мере того, как они распространяются в атмосфере, они меняют скорость и кривизну пути (преломление).
В этой группе измерений используются точки и датчики, которые не расположены на поверхности Земли. Искусственные спутники Земли имеют наибольшее значение в этом отношении.
Для геодезических работ любого плана используются различными способами многочисленные инструменты и методы. Недавно, на смену старому поколению приборов и методов, использующихся при геодезической съемке, пришло новое. Поэтому, целью данного реферата стало составление обзора новых методов и приборов, используемых при наземных геодезических съёмках.
Содержание
Введение 3
Геодезические приборы 4
Электронный тахеометр 5
Теодолит 8
Электронный теодолит 11
Лазерный теодолит 11
Гироскопический теодолит (гиротеодолит) 12
Лазерные нивелиры 13
Лазерные сканирующие системы 14
Геодезические работы 15
Наземное лазерное сканирование 17
Топографическая съемка 18
Теодолитная съемка 19
Тахеометрическая съемка 25
Нивелирование поверхности 30
Методы исполнительных съемок 32
Координатный метод с применением безотражательных электронных тахеометров 33
Метод лазерного сканирования 34
Фотограмметрический метод 35
Вывод 37
Список использованной литературы 38
Работа содержит 1 файл
современные методы и приборы используемые для наземных геодезических съёмок.docx
Вращающиеся части теодолита имеют закрепительные и наводящие винты, закрепительными винтами фиксируют соответствующую часть в неподвижном положении, а наводящие — плавно вращают при точном наведении перекрестия нитей на визирную цель.
В комплект теодолита входят штатив, буссоль и другие принадлежности. На штатив (тренога с металлической платформой) устанавливают теодолит, который крепят к платформе треноги с помощью станового винта 11. Центрирование, т. е. установку центра лимба на одной отвесной линии с вершиной измеряемого угла, выполняют с помощью отвеса металлического (нить с закрепленным на одном ее конце грузом, второй конец нити закрепляют на вертикальной оси теодолита) или оптического, оптическая ось которого совпадает с вертикальной осью теодолита. Буссоль используют для ориентировки нулевого диаметра лимба по магнитному меридиану.
Электронный теодолит
В новых высокоточных теодолитах, выпуск которых начат несколько лет назад, используется система отсчета с оптико-электронным сканированием, позволяющая автоматизировать процесс угловых измерений и повысить приборную точность.
Зрительные трубы в таких теодолитах имеют прямое изображение. Имеются как мининмум два режима работы:
простой — для высокоточных угловых измерений,
следящий — для наблюдения за подвижной целью.
Точность отсчета по кругам — 1, или 0,1"— по усмотрению наблюдателя. Отсчеты выражаются в градусах или гонах (1/400 части окружности).
Электронный теодолит имеет дисплейную панель управления и регистратор. Клавишами задают режим работы теодолита, на экран дисплея выводятся значения измеренных углов. Регистратор хранит записанную информацию, ведет математическую обработку результатов измерений согласно заданной программе. К регистратору можно подключить компьютер.
Лазерный теодолит
В этом теодолите визирная ось воспроизводится узконаправленным пучком света. Лазерные теодолиты целесообразно использовать для разбивочных работ при строительстве дорог, мостов, зданий, сооружений и т. п. В отечественных лазерных теодолитах ЛТ-75 (для больших расстояний), ЛТ-56 (для разбивочных работ на стройплощадках), созданных на базе лазеров ЛГ-75, ЛГ-56, излучатель перекладывается в лагерах.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом выпускают лазерные насадки к теодолитам, при этом ось светового пучка должна совпадать с визирной осью зрительной трубы. Достигается это с помощью призм, направляющих пучок лазерного излучения в окуляр трубы.
Гироскопический теодолит (гиротеодолит)
Гиротеодолит используют для определения истинных азимутов направлений, в нем угломерный прибор соединен с датчиком направления меридианов. В качестве датчика обычно используют маятниковый гироскоп, который также называют гирокомпасом, указателем меридиана, гиробуссолью. Внутри гирокамеры 4 на тонкой металлической ленточке-торсионе 8 подвешен чувствительный элемент 5 гироскопа. Гироскоп — трехфазный асинхронный двигатель, питается током по двум ленточным токопроводам 2 и торсионам.
Чувствительный элемент 5 помещен в корпус гироблока 7, который скреплен с алидадой угломерной части. При транспортировке прибора чувствительный элемент и корпус гироблока скреплен арретиром 6. При измерении наблюдают в окуляр автоколлиматора 1 на алидаде изображение штрихов его шкалы. Синхронно с движением по азимуту чувствительного элемента с помощью редуктора 3 поворачивается корпус гироблока, концы токопроводов и верхний зажим ленты, при этом исключается закручивани при движении чувствительного элемента.
Для проектирования на горизонтальный круг 10 точек реверсии колебаний чувствительного элемента и пользуют систему, состоящую из автоколлиматора 1 на алидаде и зеркала 1 укрепленного на штанге 9 чувствительного элемента.
В противоположных точках реверсии движение чувствительного элемента прекращается, в момент остановки производят отсчеты по горизонтальному кругу через дополнительный окуляр, по отсчетам определяют значение N, соответствующее положению динамического равновесия чувств тельного элемента, при котором главная ось гироскопа совпадает с плоскостью истинного меридиана. После этого перекрестие нитей зрительной трубы наводят на визирную цель, азимут А направления на которую определяют.
Лазерные нивелиры
Лазерный нивелир (построитель плоскостей) - геодезический прибор предназначенный для определения превышений и передачи высотных отметок, область применения у таких приборов достаточно широка, это работы при строительстве и реконструкции сооружений как внутри так и снаружи здания, работы по прокладке подземных комуникаций, монтаже технологического оборудования и т.д.
Работа с лазерным нивелиром достаточно проста, тем более, что большинство современных приборов снабжены автоматически горизонтирующимся пучком излучения, многие приборы снабжены вращающимся лазерным пучком, способным строить горизонтальные, а некоторые модели и вертикальные плоскости. Для производства работы необходимо установить прибор в рабочее положений (установить на подтсавку/штатив) и взять отсчет по видимому лазерному лучу с помощъю специальной или нивелирной рейки, а иногда и по обычной рулетке. Дальность работы лазера обычно находится в пределах 20-30 м., при наличии приемника излучения до 100 м. и более.
Основными характеристиками лазерного нивелира является: - точность измерения превышений, дальность работы лазера, количесвто лазерных лучей, вес прибора, наличие автоматического компенсатора, уровень влагопылезащиты и др.
Существуют следующие типы приборов:
- Лазерный нивелир, выравнивающийся вручную и контролирующийся посредством пузырьковых уровней, расположенных в компенсаторе. Прибор позволяет выполнять разметку под любым углом, а не только по горизонтали и вертикали;
- Вертикальным полуавтоматическим лазерным нивелиром стоит пользоваться, если в работе периодически требуется выравнивание по вертикали. В конструкции для этой цели предусмотрен пузырьковый уровень или сигнальный датчик.
- Многофункциональные самовыравнивающиеся автоматические нивелиры обладают широким спектром возможностей для выравнивания по всем направлениям.
- Ротационные лазерные нивелиры образуют видимую горизонтальную, наклонную и вертикальную плоскость с помощью высокочастотного вращения луча лазера. Такой нивелир необходимо устанавливать при помощи пузырьковых уровней.
Лазерные сканирующие системы
В большинстве конструкций сканеров используется импульсный лазерный дальномер. На пути к объекту импульсы лазерного излучения проходят через систему зеркал, которые осуществляют пошаговое отклонение лазерного луча. Наиболее распространенной является конструкция, состоящая из двух подвижных зеркал. Одно из них отвечает за вертикальное смещение луча, другое - за горизонтальное. Зеркала сканера управляются прецизионными сервомоторами, в конечном итоге, они и обеспечивают точность направления луча лазера на снимаемый объект. Зная угол разворота зеркал в момент наблюдения и измеренное расстояние, процессор вычисляет координаты каждой точки.
Все управление работой прибора осуществляется с помощью портативного компьютера со специальными программами. Полученные значения координат точек из сканера передаются в компьютер по интерфейсному кабелю и накапливаются в специальной базе данных. Следует отметить, что объемы данных, полученные со сканера, могут достигать сотен мегабайт, а порой и гигабайт.
Сканер имеет определенную область обзора или, другими словами, поле зрения. Предварительное наведение сканера на исследуемые объекты происходит либо с помощью встроенной цифровой фотокамеры, либо по результатам предварительного разряженного сканирования. Изображение, получаемое цифровой камерой, передается на экран компьютера, и оператор осуществляет визуальный контроль ориентирования прибора. Сканирование может производиться как сразу всего поля зрения, так и лишь какой-то его части. Поэтому фотоизображение может быть использовано для выделения из общей картины нужных локальных областей
Геодезические работы
Для начала рассмотрим виды геодезических работ. Их существует несколько:
- Геодезические разбивочные работы
В состав разбивочных работ входит: - построение геодезической разбивочной основы, вынос в натуру главных (основных) осей здания и проектных отметок, детальные разбивочные работы выполняемые на разных стадиях строительства от раскопки котлована до монтажа технологического оборудования.
- Исполнительные съёмки
По мере возведения зданий для определения планового и высотного положения окончательно установленных конструкций выполняют комплекс геодезических работ, который называют исполнительная геодезическая съемка. Исполнительной съемке подлежат те элементы и части зданий, от правильного положения которых зависит прочность и устойчивость всего сооружения. Точность, принятая при исполнительной съемке, должна быть не ниже точности разбивочных работ.
- Инженерно-геодезические изыскания
Комплекс геодезических работ по изучению и съемки ситуации и рельефа на территории предпологаемого строительства. Включает в себя: - создание планово-высотного обоснования, топографическую съемку, построение крупномасштабных планов для снятого участка, составление проекта вертикальной планировки
- Создание геодезических сетей
Создание, реконструкция, сгущение плановых и высотных геодезических сетей
- Топографо-геодезические работы
Топографические съемки различных масштабов, создание и обновление топографических карт и планов, фототопографические съемки, а также семки подземных и надземных сооружений (Съемка инженерных коммуникаций).
- Наблюдение за деформациями зданий и сооружений
Наблюдения за деформациями представляют собой комплекс геодезических измерений по результатам которых выявляют величины деформаций и причины их возникновения, также систематические наблюдения за деформациями своевременно предупреждают о возможных авариях и нарушениях эксплуатационных качеств сооружений.
- Геодезические работы для земельного кадастра
Кадастровые работы включают - кадастровые съемки (методы съёмок сходны с топографическими, за исключением определения высотного положения точек), межевание земель, определение площадей земельного участка, вынос в натуру и определение границ землепользования.
- Фасадные съемки и построение трехмерной модели здания
Наиболее рационально при фасадных съемках использовать лазерные сканирующие системы, которые автоматизирую процессы съемок больших массивов точек и используются для детального отображения сложных фасадов зданий
- Подсчет объемов земляных масс
Комплекс геодезических работ для подсчета объёмов земляных работ.
Рассмотрим подробнее некоторые из видов работ в следующих главах.
Наземное лазерное сканирование
Суть технологии заключается в определении пространственных координат точек поверхности объекта. Это реализуется посредством измерения расстояния до всех определяемых точек с помощью лазерного безотражательного дальномера. При каждом измерении луч дальномера отклоняется от своего предыдущего положения так, чтобы пройти через узел некой мнимой нормальной сетки, называемой еще сканирующей матрицей. Количество строк и столбцов матрицы может регулироваться. Чем выше плотность точек матрицы, тем выше плотность точек на поверхности объекта. Измерения производятся с очень высокой скоростью - тысячи, а порой и десятки тысяч измерений в секунду. Прибор, реализующий на практике приведенную технологию измерений, называется лазерным сканером. Результатом работы сканера является множество точек с вычисленными трехмерными координатами. Такие наборы точек принято называть облаками точек или сканами. Обычно количество точек в одном облаке может варьироваться от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов. Как правило, изначально координаты точек определяются в условной системе координат самого сканера.
Работа по сканированию часто происходить в несколько сеансов, во-первых, из-за ограниченного поля зрения, во-вторых, из-за формы объектов, когда все поверхности просто не видны с одной точки наблюдения. Самый простой пример - четыре стены здания. Полученные с каждой точки стояния сканы совмещаются в единое пространство в специальном программном модуле. Для обеспечения процесса совмещения еще на стадии полевых работ необходимо предусмотреть получение сканов с зонами взаимного перекрытия. При этом перед началом сканирования в этих зонах нужно разместить специальные мишени. Это является весьма существенным моментом при планировании работ. По координатам этих мишеней и будет происходить процесс "сшивки". Можно совместить облака точек без специальных мишеней, используя лишь характерные точки снимаемого объекта, которые должны легко опознаваться на сканах, но при этом, чаще всего, неизбежны потери точности.
Полевые работы начинаются с размещения визирных целей, их нумерации. Затем производиться собственно сканирование. После его завершения сканер автоматически распознает на сканах мишени и уточняет их местоположение. Нам же остается только присвоить визирным целям имена. Этот процесс не занимает много времени, зато впоследствии позволяет значительно ускорить обработку полученных результатов.
При сканировании координаты точек во время вычисляются в системе координат самого сканера. Поэтому дополнительно необходимо провести определение координат, как минимум, трех мишеней в нужной нам системе. Чаще всего эта задача решается с помощью безотражательного тахеометра. Трех точек будет достаточно для трансформации координат всего массива данных.
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:
при решении поставленных перед нею задач пользуется достижениями ряда других наук и прежде всего математики и физики.
Материалы геодезических работ в виде планов, карт и числовых величин (координат и высот) точек земной поверхности имеют большое применение в различных отраслях народного хозяйства. Всякое сооружение проектируют с учетом имеющихся на местности контуров сооружений, дорог, водных источников, почвы, грунта. Поэтому для проектирования необходим план местности с подробным отображением всех деталей. Проектирование и строительство сел, городов, железных и шоссейных дорог нельзя выполнять без геодезических материалов.
Цель данного реферата по геодезии является рассмотрение характеристик современных геодезических приборов для измерения углов, линий и превышений.
2. Прибор для измерения углов
Теодоли́т — измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный).
Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.
Альтернативным развитием конструкции теодолита является Гиротеодолит, Кинотеодолит и Тахеометр.
Электронный теодолит – это уникальный инструмент, благодаря которому измерения угловых значений становятся элементарно простыми. Этот геодезический инструмент стал, своего рода, прорывом в геодезии, а так же отличным помощником на строительных объектах. Прародитель этого прибора был оптический теодолит, который в свою очередь был изобретен более века тому назад.
Прежде всего, электронный теодолит обладает прямым изображением и позволяет увеличивать поле зрения до объекта в несколько крат. Значение угла отображается на небольшом дисплее, в реальном времени, прикрепленному к панели теодолита. При малейшем повороте прибора, тут же начинают бегать цифры с точностью до нескольких секунд. Теодолит имеет встроенную ручку для удобной переноски с места на место. Сам электронный теодолит укладывается в крепкий кейс. Некоторые теодолиты поставляются в комплекте со специальной накидкой против дождя.
Геодезические измерения (2)
. теодолитов с компенсаторами называется местом нуля. МО = КЛ – круг слева, КП – круг справа. υ = КЛ-МО = МО-КП = Линейные измерения Вид геодезических измерений. . любая из случайностей. Классификация теодолитов. Электронные тахеометры Предназначен для измерен горизонт, вертик углов, т/ж расстояние при помощи . - определ значен гориз и вертик углов, с помощью спец приборов. 2. Линейные – опред значен .
Современный электронный теодолит VEGA TEO
Электронный теодолиты Vega имеют надежную систему отсчета горизонтальных и вертикальных углов, а так же гарантирует стабильность и точность результатов. Значения горизонтального угла можно устанавливать на ноль на исходное направление и фиксирование отсчета по горизонтальному кругу.
Для выполнения работ в условиях недостаточной освещенности используется подсветка дисплея. Простое и удобное управление прибором осуществляется с помощью 6-ти клавиш. Конструкция прибора отличается высокой надежностью и экономным режимом электропитания. Электронный теодолит VEGA TEO5 применяется при строительстве зданий и сооружений, триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения и других видах работ.
Точность измерения углов
Увеличение зрительной трубы, крат
Минимальное расстояние фокусирования, м
ЖК с двух сторон, 2 строки по 9 символов
Рабочая температура, °С
Время работы от штатной батареи, часов
батарейки — 6ч, аккумулятор — 15ч
4,4 (6,8 с футляром)
3. Прибор для измерения длин линий
Дальномер — устройство, предназначенное для определения расстояния от наблюдателя до объекта.
Дальномерные приспособления делятся на активные и пассивные:
- активные:
- звуковой дальномер
- световой дальномер
- лазерный дальномер
- других конструкций
- дальномеры, использующие оптический параллакс (напр. дальномерный фотоаппарат)
- дальномеры, использующие сопоставление объекта какому-либо образцу
- других конструкций
Лазерный дальномер — прибор для измерения расстояний с применением лазерного луча.
Современные лазерные дальномеры в большинстве случаев компактны и позволяют в кратчайшие сроки и с большой точностью определить расстояния до интересующих объектов.
Лазерные дальномеры различаются по принципу действия на импульсные и фазовые.
Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом. Лазерный дальномер — простейший вариант лидара.
Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта.
Фазовый лазерный дальномер — это дальномер, принцип действия которого основан на методе сравнения фаз отправленного и отражённого сигналов. Фазовые дальномеры обладают более высокой точностью измерения по сравнению с импульсными дальномерами. Также фазовые дальномеры дешевле в производстве. Именно фазовые дальномеры получили широкое распространение в быту.
Лазерный дальномер Nikon PROSTAFF 5
Этот высокопроизводительный лазерный дальномер позволяет быстро и точно измерять расстояния до 550 м с шагом в 0,1 м.
6-кратное увеличение, линзы с многослойным покрытием, большой окуляр и широкое поле зрения обеспечивают простое и быстрое наведение на цель. Благодаря режиму приоритета дальней цели, в котором измеряется расстояние до самой дальней цели, дальномер PROSTAFF 5 идеально подходит для применения на пересеченной местности, когда объект может быть частично скрыт деревьями, кустарником или травой. Включаемая по желанию светодиодная подсветка позволяет пользоваться внутренним дисплеем в темноте.
Лазерный дальномер PROSTAFF 5
Шаг индикации расстояния
Приоритет дальней цели
Эффективный диаметр объектива (мм)
Реальное поле зрения (˚)
Видимое поле зрения (˚)
Выходной зрачок (мм)
Вынос точки визирования (мм)
Размеры (дｘвｘш) (мм)
корпус: защита от воды на глубине до 1 м в течение 10 минут. Водозащищенный батарейный отсек.
около 165 без батареи
1 литиевая батарея CR2 (3 В) Автоматическое выключение питания (через 8 с)
Лазерное устройство класса 1M (EN/IEC60825-1:2007).
Лазерное устройство класса I (FDA/21 CFR раздел 1040.10:1985)
FCC раздел 15 подраздел B, класс B, ЕС: директива EMC, AS/NZS, VCCI класс B
4.Прибор для определения превышения
Нивелир— геодезический инструмент для нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками земной поверхности относительно условного уровня т.е определение превышения.
На строительных площадках нивелир используется для определения разницы в высоте нескольких точек, то есть для горизонтальной нивелировки. Он является просто незаменимым при большом количестве производимых работ. Без нивелира не обходится заливка фундамента и планировка строительной площади, кладка стен из блоков и кирпича, и других работ, требующих определения горизонтали. Наиболее современные, лазерные нивелиры, применяются и для проведения замеров внутри помещений, при отделочных работах, и имеют более широкий набор функций, которые могут облегчить проведение измерений и обработку полученных данных.
Цифровой нивелир Leica Sprinter 50
Легкий, компактный и надежный цифровой нивелир Leica Sprinter 50 – это идеальный инструмент для решения стандартных повседневных задач на строительной площадке и за ее пределами. Простой и интуитивно понятный пользовательский интерфейс обеспечивает быстрое и легкое управление процессом работ.
Работать с прибором сможет начать даже непрофессионал, клавиатура представлена лишь двумя кнопками – включения прибора и измерений. После нажатия всего одной кнопки на широком и контрастном жидкокристаллическом дисплее автоматически появится отметка, превышение и расстояние. Для работы в условиях недостаточной освещенности дисплей оснащен светодиодной подсветкой.
С цифровым нивелиром Leica Sprinter 50 практически исключается ошибка наблюдателя. Определение превышений производится быстро и с высокой точностью. Средняя квадратическая ошибка при наблюдениях на штрих-кодовую рейку составляет 2мм на 1 км двойного хода. При работе со стандартной инженерной рейкой этот показатель составляет 2,5 мм. Диапазон измерений расстояний при помощи нивелира Leica Sprinter 50 лежит в пределах 2м – 100 м.
Стандартный набор программ включает в себя измерение расстояний и превышений. Автоматический компенсатор с системой магнитного демпфирования обеспечивает исправление отклонений уровня в диапазоне до 10′. 24-х кратное увеличение зрительной трубы и прямое изображение обеспечат превосходную видимость при любых условиях.
Надежная защита корпуса прибора по стандарту IP55 позволяет работать в самых неблагоприятных условиях, таких как запыленные строительные площадки или помещения с повышенной влажностью. Легкий вес прибора и его компактные размеры обеспечивают удобство эксплуатации. Питание цифрового нивелира Leica Sprinter 50 осуществляется от четырех стандартных батареек размера АА, благодаря чему никогда не возникнет сложностей с заменой элементов питания.
Читайте также: