Старинные геодезические приборы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Геодезия — одна из древнейших наук. Она берёт начало примерно за две тысячи лет до нашей эры в Древнем Египте и Вавилоне. Египтяне были вынуждены ежегодно восстанавливать участки земли, разрушенные наводнением на реке Нил. А жители Вавилона строили оросительные каналы. Многие сооружения, сохранившиеся до наших дней как памятники архитектуры, были возведены при помощи простейших измерительных приборов: мерной бечевы, треугольника и других средств вычисления расстояний на плоскости и замера углов.

Активнее всего геодезия развивалась в Древней Греции. Примерно в 125 году до нашей эры там был создан прообраз астролябии — астрономического инструмента, с помощью которого определяли широту и долготу небесных тел, а также измеряли горизонтальные углы. Этот прибор, в свою очередь, послужил прообразом теодолита, созданного в 1785 году британским учёным Джесси Рамсденом. Конструкция данного прибора была основана на использовании разделительного механизма и обеспечивала высокую точность измерений.

Геодезические приборы широко использовались в начале XVIII века при исправлении неточных топографических карт. В начале XIX века развитию геодезии поспособствовало начавшееся строительство железных дорог.

Но расчёты занимали достаточно большое количество времени. Кроме обычных погрешностей приборов, всегда имел место человеческий фактор. Как бы ни был хорош специалист, он может ошибаться, когда производит большое количество вычислений.

Преимущество современных измерительных приборов

В наше время геодезические приборы часто не только объединяют в себе несколько более простых инструментов и технологий, но и включают в себя мощное программно-аппаратное обеспечение. Оно сводит количество ошибок к минимуму и автоматизирует процесс вычислений.

С современными приборами специалисту не требуется высчитывать координаты вручную. Например, GNSS-приемник с помощью спутниковой системы навигации позволяет точно определять географическое местоположение.

Геодезия продолжает развиваться и в наши дни. Современная аппаратура и компьютерная обработка помогают добиться быстрых и качественных результатов измерения.

Из дошедших до нас сведений и исторических документов известно, что геодезическими приборами стали пользоваться в далеком прошлом, еще в XIII-XII вв. до н.э. при строительстве оросительных каналов в Вавилоне, Египте и Китае. Характерно, что средства измерений у древних служили практическим задачам их жизни и деятельности. Некоторая часть приборов, главным образом угломерных, пришла в геодезию из астрономии и мореплавания. В то же время древнейшие приборы для измерения длин, отвесы, ватерпасы возникли в связи с развитием землемерного дела. Съемки, выполнявшиеся позднее для создания карт, а также первые градусные измерения обусловили дальнейшее их усовер­шенствование.

Примерно в 1000-м году великий ученый арабского Востока Бируни сконструировал приспособление для разделения лимбов через 5 / — прототип делительной машины. Астролябии с угломерными шкалами через 5 / широко использовались для астрономических наблюдений.

В Европе на протяжении многих веков церковь жестоко расправлялась с людьми, провозглашавшими материалистические представления о происхождении и развитии Вселенной. В XIII—XIV вв. потребности торговли и мореплавания создали предпосылки для развития картографии и астрономии. К этому времени относится появление навигационных карт. Новые познания в области физики и механики оказали влияние на развитие геодезических приборов. Для измерений совершенствуются ранее известные приборы: квадранты, кресты с диоптрами, ватерпасы, открытые сообщающиеся сосуды, астролябии, компасы, продольные и вертикальные линейки со шкалами. Около 1500 г. выдающийся итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи предложил для компаса круглый корпус, затем сконструировал тележку для измерения расстояний, а также шагомер. Француз Фернель в 1525 г. применил мерное колесо для измерения длин при градусных измерениях, причем 17024 оборота колеса соответствовали 1°.

В XVI в. появились штативы для установки на местности геодезических приборов.

Около 1590 г. немецкий профессор Преториус изобрел мензулу с линейками и диоптрами, которая уже позднее стала использоваться в сочетании с кипрегелем.

Значительными открытиями в области приборостроения был отмечен XVII в. В 1609 г. великий итальянский ученый Галилео Галилей создал зрительную трубу, содержащую стеклянные линзы. В 1611 г. Иоганн Кеплер предложил два варианта зрительной трубы с сеткой нитей с прямым (земная труба) и обратным (астрономическая труба) изображением. В XVII в. стало возможным практическое применение линзовых зрительных труб в измерительных приборах. Хотя увеличение труб было невелико (от 9 до 30), начало вытеснению визирных приспособлений с диоптрами было положено.

Известные усовершенствования в области изготовления и повышения качества оптических систем зрительных труб геодезических приборов были Лесены М.Хэллом, И. Фраунгофером, П.Порро.

В XVIII в. был создан улучшенный тип технического теодолита и усовершенствованы нивелиры, барометры, механические приборы для измерения длин.

В 1770 г. И. Мейер в Геттингене впервые применил круглый уровень с металлическим резервуаром для приблизительного горизонтирования прибора.

Большое значение для совершенствования геодезических приборов имели разработки новых типов осевых систем и установочных приспособлений (Борда, Репсольда, Рейхенбаха, Брейтгаупта, Гильденбранда).

В 1810 г. оптик-механик Г. Рейхенбах ввел в зрительную трубу геодезического прибора дальномерные нити для определения наклонных расстояний по вертикальной рейке. В дальнейшем предпринимались попытки использовать дальномерные нити для получения горизонтальных проложений, что привело в конечном итоге к реализации принципа Гаммера-Феннеля в конструкции номограммного тахеометра.

В начале XIX в. появились образцы оптических дальномеров с базисом прибора (безреечного типа). Дальномеры работали на принципе двойного изображения или в стереоскопическом варианте (Англия, Германия, Россия).

Парк геодезических приборов в XVII—XIX вв. в России в основном пополнялся за счет их ввоза из Западной Европы. В этот период начинали проводиться, а больших объемах угловые измерения в связи с картографированием территории России. В развитие геодезического инструментоведения как прикладной науки и создание новых геодезических приборов выдающийся вклад внесли русские ученые, инженеры, изобретатели: М.В.Ломоносов, В.Я.Струве, В.Ф.Гербст, Д.Д.Гедеонов, К.И.Теннер и др. Работы П.А.Чебышева, А.Н.Крылова заложили основы теории машин и механизмов.

Начиная с XIX в. русскими специалистами созданы оригинальные по тому времени высокоточные астрономо-геодезические приборы. Однако в условиях царской России предложения ученых и инженеров не встречали должной поддержки. Только после победы Великой Октябрьской социалистической революции организация выпуска геодезических приборов была поставлена на государственный уровень.

Невиданные по размаху работы по созданию астрономо-геодезической сети СССР поставили перед геодезическим приборостроением ответственные задачи по разработке и организации выпуска высокоточных геодезических приборов.

Для успешного освоения геодезических приборов необходимо было решить комплекс организационно-технических проблем. Еще в 1918 г. был организован Государственный оптический институт (ГОИ). Работами ГОИ были заложены теоретические основы оптического стекловарения, решены проблемы выпуска высококачественного оптического стекла, созданы оригинальные схемы оптических систем приборов с высоким качеством коррекции аберраций.

В 1928 г. организован Государственный институт геодезии и картографии (ныне ЦНИИГАиК), сыгравший значительную роль в создании и исследовании новых геодезических приборов, в разработке методов геодезических измерений. Первым директором и научным руководителем института был выдающийся советский ученый-геодезист профессор Ф. Н. Красовский, определивший на многие годы перспективу научных исследований в геодезии.

Уже в 30—40-е годы в мировой геодезической практике проявились тенденции, связанные с облегчением конструкции приборов и повышением удобства работы с ними. Этому во многом способствовали такие известные нововведения, как: зрительные трубы с внутренней фокусировкой, цилиндрические оси, контактные уровни, оптический микрометр с совмещенным отсчетом, тангенциальные шкалы в тахеометрах, новые виды установочных приспособлений.

Новый этап в развитии геодезического приборостроения связан с послевоенным периодом. На восстановленных и вновь построенных оптико-механических предприятиях был продолжен серийный выпуск ранее разработанных приборов, созданы новые типы геодезических приборов: нивелир с оптическим компенсатором Г. Ю. Стодолкевича, высокоточный нивелир НБ, дальномер ДНБ В. А. Белицына, кипрегель КА-2, дифференциальный дальномер ДД-2, оптические теодолиты ОТ-02, ОТС, ТБ-1 и другие приборы.

Для 50—70-х годов характерной чертой было широкое внедрение и геодезическое приборостроение достижений физики, оптики, механики, электротехники, химии, металлургии. Использование достижений науки и техники способствовало появлению компактных конструкций приборов полностью закрытого типа, приспособленных для работы в широком спектре климатических условий и обеспечивающих повышение производительности измерений. Эти особенности проявились при создании новых типов теодолитов, нивелиров и приборов для линейных измерений.

Первоначально развитие средств линейных измерений происходило в направлении усовершенствования мер механического типа. Так, с 1874 г. стали применяться стальные мерные проволоки и приспособления, разработанные шведом Иедерином. После открытия инвара в 1898 г. началось промышленное производство проволок (в основном длиной 24 м), которыми по способу Иедерина измеряли базисы в триангуляции и стороны в полигонометрии. Производство инварных проволок было освоено и в нашей стране. Для различных классов геодезических работ выпускались базисные комплекты БП-1, БП-2, БП-3. После успешного внедрения результатов научных исследований по созданию суперинвара стабильность проволок заметно повысилась; суперинварные проволоки для базисных измерений 1 класса по своим метрологическим свойствам превосходили проволоки Карпантье.

Новый этап в развитии средств линейных измерений начался с внедрением в геодезию физических принципов измерения расстояний. В 1923 г. финский геодезист Вяйселя предложил высокоточный метод измерения длин, основанный на использовании интерференции световых волн, который с тех пор стали применять в основном для целей компарирования приборов и мер с погрешностью порядка 1×10 -7 . В 1936 г. в ГОИ под руководством А.А.Лебедева был разработан и изготовлен первый в мире действующий светодальномер для измерений линий длиной до 3,5 км с погрешностью около 2-3 м. В 1948г. фирмой АГА (Шве­ция) под руководством Э.Бергстранда построена модель светодальномера для измерения больших расстояний; однако прибор был громоздким и несовершенным. К середине 50-х годов была выпущена усовершенствованная модель светодальномера NASM-2, а затем - NASM-2А.

Особенно бурное развитие получили в последние годы топографические светодальномеры. Первый образец такого прибора под шифром ДСТ был изготовлен в нашей стране в 1958 г. Однако из-за недостаточной точности измерений практического применения он не получил. В 1961 г. под руководством В. Д. Большакова в МИИГАиК разработан топографический светодальномер СТ-61. В дальнейшем на его основе выпускались усовершенствованные модели (1962-1966 гг.).

В ходе последующего совершенствования топографических светодальномеров отечественной промышленностью были подготовлены приборы типа 2СМ-2 с дальностью 2 км, СМ-5 с дальностью 500 м и ЗСМ-2 с дальностью до 3—5 км и инструментальной погрешностью 1 см.

Применение топографических светодальномеров позволило повысить производительность линейных измерений в заметных масштабах по сравнению со всеми известными ранее способами измерений.

В 70-х годах начала проявляться тенденция соединять дальномерную часть в виде топографического светодальномера с теодолитом (визуальным или кодовым). В результате такого синтеза в разных странах созданы электронные тахеометры (полуавтоматические или автоматические), которые по сути своей являются универсальными геодезическими приборами. При создании автоматических электронных тахеометров используются известные технические решения, заложенные в конструкции кодовых теодолитов, ранее предназначавшихся исключительно для автоматизации угловых измерений. Многие электронные тахеометры снабжаются встроенными микропроцессорами (вычислителями).

Большое внимание в послевоенные годы уделялось автоматизации отдельных измерительных операций. В частности, много усилий было направлено на стабилизацию визирной оси нивелиров и оптического индекса вертикального круга при помощи компенсаторов.

Идея маятникового нивелира была известна еще на рубеже XVII—XVIII вв. Однако применявшиеся в прошлом маятниковые подвески нивелиров были громоздки и не обеспечивали требуемой точности измерений. Основоположником теории стабилизации визирного луча в нивелирах по праву можно считать профессора В.И.Чуриловского, который с 1937 по 1940 г. разработал несколько типов стабилизаторов, послуживших исходной основой при кон­струировании нивелиров.

В 1945-1946 гг. был создан и внедрен в производство нивелир с самоустанавливающейся линией визирования НС-2 Г.Ю.Стодолкевича (ЦНИИГАиК). В этом приборе был применен так называемый уровенный компенсатор; при его реализации отсчетным устройством служит индекс, роль которого выполняет изображение части контура пузырька уровня. При наклоне трубы (до 40") индекс занимает одно и то же положение относительно делений рейки, т. е. происходит компенсация влияния угла наклона оси прибора.

Развитие направления в геодезическом приборостроении, связанного с универсализацией приборов, было в значительной мере обязано расширению объемов работ в прикладной геодезии. При отсутствии на первом этапе становления этого направления геодезии специализированных приборов большая часть измерений выполнялась традиционными средствами, дополненными разнообразными приспособлениями.

Внедрению новых принципов в геодезическом приборостроении, совершенствованию типоразмерных рядов приборов и улучшению их качества благоприятствовало введение разработанных ЦНИИГАиК государственных стандартов, которые распространялись на основные виды серийно выпускаемых приборов.

Эффект от реализации требований стандартов, выразившийся прежде всего в упорядочении номенклатуры выпускаемых геодезических приборов, стал возможным благодаря совместным усилиям коллективов ученых и специалистов, занятых проектированием, изготовлением и применением геодезической техники. Аналогичные работы к этому времени проводились и в ряде зарубежных стран на уровне национальных и фирменных стандартов.

Введение
1.История развития геодезических приборов
2. Геодезические приборы для измерения углов
2.1.Современные геодезические приборы для измерения углов
2.1.1.Экер
2.1.2.Теодолит
2.2Древние геодезические приборы для измерения углов
. .

Содержание

В Древнем Египте еще в XVIII в. до н.э. существовало руководство по решению арифметических и геометрических задач, связанных с землеизмерением и определением площадей земельных участков. Для выполнения измерений египтяне пользовались мерными шнурами, водными нивелирами и землемерными (прямоугольными) крестами.
Ориентация проводилась по полуденной линии, которую определяли из наблюдения звезд, планет или Солнца с использованием гномона или мечета.
Возведение пирамид невозможно представить без разбивочных геодезических работ. Пирамиды тянутся к югу от Каира на 60 км по границе песков Ливийской пустыни и долины Нила. Всего там находится 80 пирамид разной высоты и степени сохранности. Все они хорошо ориентированы по странам света.
.

Введение

Геодезия - наука которая нашла широкое применение в строительстве и решает следующие основные задачи: получение геодезических данных на стадии проектирования сооружения (инженерно-геодезические изыскания); вынос в соответствии с проектом и закрепление на местности основных осей и границ сооружений (разбивочные работы); обеспечение правильных геометрических форм и размеров элементов сооружения на стадии строительства, определение отклонений построенных элементов сооружения от проектных (исполнительные съемки), наблюдение за деформациями земной поверхности или самого сооружения.
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 ново е. Поэтому целью данного реферата является развитие геодезических приборов с древних времен до настоящего и более подробная классификация новых приборов.
.

Фрагмент работы для ознакомления

Список литературы

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.

* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.

  • Манифест музея
  • Иcтория музея
  • Попечительский совет
  • Экспертный совет
  • Площадки
  • Вакансии
  • Контакты
  • Официальные документы
  • Услуги библиотеки
    • Прейскурант
    • Читальный зал
    • Абонемент
    • Обменный фонд
    • Справочно-библиографическое обслуживание
    • Депонирование научных работ
    • Электронный читальный зал
    • Google+
    • Одноклассники
    • Surfingbird
    • Мой круг
    • LiveJournal
    • Мой мир
    • Pinterest
    • Я.ру

    Разные люди — новый музей

    Наш выбор

    tag. * * If you do not want to deal with the intricities of the noscript * section, delete the tag (from ). On * average, the noscript tag is called from less than 1% of internet * users. */-->

    Политехникум


    Эволюция и геодезия: краткая история землемерных инструментов


    Локти и жезлы

    Чтобы распределить землю справедливо (или не очень), надо как-то ее измерить, определив точные расстояния, направления и углы между ними, а для измерений требуются мерные инструменты. Первым из них стало наше собственное тело: шаг и локоть, аршин (длина целой руки) и сажень (размах обеих рук), фут (размер стопы) и пядь (расстояние между кончиками разведенных большого и указательного пальцев) – все это меры длины, сколь древние, столь и неточные. Чей локоть мы возьмем за эталон и как быть, если с хозяином локтя что-то случится?

    Палки долговечнее людей, но для измерений земельных наделов недостаточно удобны и точны. Чтобы отмерить десятину (2400 кв. саженей), палку придется многажды перекладывать с места на место, отмеряя 120 саженей сперва в одну сторону, а затем, взяв прямой угол, – еще столько же в другую. Легко представить, какие ошибки при этом накопятся.

    От шнуров к цепям

    Другой древнейший геодезический инструмент можно увидеть на памятниках Египта эпохи фараонов: наместники здесь нередко изображаются с мерным шнуром – средством распределения земельных наделов, которое быстро стало одним из символов их власти. При точно зафиксированных узлах, разделяющих шнур в пропорции 5:4:3, он позволяет быстро построить и прямой угол, сложив треугольник с гипотенузой длиной 5 и катетами.

    По словам Герона, по точности такие шнуры практически не отличались от более надежных – но и более тяжелых и дорогих – мерных цепей. Использование таких инструментов продолжалось тысячелетиями: в коллекции Политехнического музея хранится землемерная цепь, изготовленная в России в XVIII – первой половине XIX века. А мерные шнуры, пусть и в измененном виде, дошли до нас до сих пор – как обычные строительные рулетки.

    Читайте также: