90. Геодезія - сфера діяльності, пов'язана з вимірюваннями на поверхі та у просторі. Будь-яка діяльність пов'язана з будівництвом будівель, споруд, транспортних мереж, створенням меліоративних мереж не можливі без виконання геодезичних вимірювань. Геодезичні вимірювання дозволяють чітко описати ділянку земної поверхні, взаємне розташування певних об'єктів, визначити точні напрямки руху та відобразити місцевість на карті.
91. В минулому
Геодезія розвивалась, виходячи з практичних потреб людини по вивченню земної поверхні для господарських потреб: землеробства, будівництва, картографування територій.
Спогади про вимірювання на земній поверхні знаходять у дуже давні часи. Так ще у XVIII сторіччі до нашої ери у Давньому Египті існували настанови по вирішенню задач, пов'язаних з вимірюванням площ земельних ділянок.
Сам термін "геодезія" походить з Давньої Греції від слів geo - земля та desio - розділяю. Він був запропонований Арістотелем, щоб відділити вимірювання, що безпосередньо пов'язані з землею, від більш абстрактної науки про виміри фігур - геометрії ("землемірство": geo - земля та metrio - вимірюю).
Перше, відоме науці, визначення розмірів Землі було виконане в давньогрецьким вченим Ератосфеном у III сторіччі до нашої ери.
Розвиток сучасних методів геодезичних вимірювань починається на початку XVII сторіччя з винаходом зорової труби. В цей час розробляються методи триангуляції, що стають одним з основних способів виконання геодезичних вимірювань. Створюється кутомірний прилад - теодоліт. А в середені сторіччя ще один винахід - барометр стає інструментом для визначення висоти точок земної поверхні. У другій половині XVII сторіччя знаходить підтвердження ідея про форму Землі як сфероїд, сплюснутий в напрямках полюсів. А к середені XVIII виконані перші дослідження по теорії фігури Землі. В 1785 році французький математик Лежандр вводить поняття потенціальної функції, що поклало початок розвитку теорії потенціалу, важливої для вивчення фігури Землі.
У 1855 році К.І. Теннером та В.Я. Струве було виконано роботи з вимірювання дуги меридіану довжиною понад 25° градусів по широті. Ця умовна дуга, названа "дугою Струве", простяглася від берегів Льодовітого океану вусття Дунаю і мала надзвичайне значення для вимірювання розмірів Землі.
В кінці XIX на початку XX сторіччя в різних країнах світу на обширних територіях створюються мережі астрономо-геодезичних пунктів, що ще довгий час служитимуть основою для державних систем координат.
92. Фігура та розміри Землі. Еліпсоїд Красовського
Питання форми та розмірів Землі цікавило людство ще з часів глибокої давнини. На його вирішення було потрачено не одне століття. Істина виборювалася поступово і у важкому протистоянні з різними, в тому числі і релігійними, забобонами.
Сьогодні вже ніхто не сумнівається, що Земля за своєю формою подібна до кулі та інших планет Сонячної системи. Проте цей шлях пізнання вимагав тривалого часу і, відповідно, розвитку науково-технічного прогресу. Лише в XVII—XVIII століттях, коли для вивчення розмірів Землі почали застосовувати точні методи вимірювання (триангуляція), було встановлено, що наша планета не є ідеальною кулею, оскільки полярний та екваторіальний радіуси відрізняються за своєю довжиною більше ніж на 21 км. Це дозволило зробити висновок про сплющеність Землі по осі її обертання і підтвердило зроблене ще на межі XVII і XVIII століть І. Ньютоном теоретичне обґрунтування такого явища. Цей дослідник також вперше пояснив роль гравітації та відцентрової сили у формуванні фігури Землі.
Пізніше результатами вимірювання величин дуг меридіанів та паралелей, виконаних в різних країнах, було встановлено, що Земля стиснена не тільки на полюсах, але і по екватору: найбільший і найменший екваторіальні радіуси відрізняються за довжиною на 213 м. Така форма Землі нагадує трьохосний еліпсоїд, або сфероїд.
Уявлення про Землю як про еліпсоїд (або сфероїд) в принципі вірні, але насправді поверхня Землі більш складна. Найбільш близькою до сучасної фігури Землі є фігура, яка дістала назву “геоїд”, що в перекладі означає “землеподібний”.
Геоїд – це уявна поверхня, по відношенню до якої сили тяжіння направлені перпендикулярно в будь-якій точці Землі. В межах акваторій океанів вона співпадає з поверхнею води, яка знаходиться в стані спокою. На суходолі лінія геоїда відхиляється в той або інший бік так, щоб вона залишалася перпендикулярною до напрямку вектора сили земного тяжіння. Іншими словами, геоїд – це вирівняна поверхня гравітаційного потенціалу, яка співпадає з поверхнею води в океанах, тобто поверхнею “рівня моря” від якої ведеться відлік висотних відміток місцевості.
Героїд Землі.
Поверхні геоїда і сфероїда завдяки різниці в розподілі мас Землі, що спричиняє аномалії сили тяжіння, не співпадають і розходження між ними місцями складає близько 100-150 м.
еліпсоїд Красовського - земний еліпсоїд, значення якого обчислені за участю Ф.М. Красовського у 1940 році і затверджені Постановою Ради Міністрів СРСР у 1946 році для геодезичних робіт:
- велика піввісь еліпсоїда а = 6 378 245 м;
- стиснення еліпсоїда f = 1:298.3;
93. Загальноземний еліпсоїд. Референц-еліпсоїд.
Референц-еліпсоїд — земний еліпсоїд обертання визначених розмірів і форми, орієнтований у тілі Землі, прийнятий для віднесення на нього результатів усіх геодезичних і маркшейдерських вимірювань при обчисленні координат геодезичних та маркшейдерських пунктів. Слугує допоміжною математичною поверхнею при вирішенні різних геодезичних задач.
Поверхня референц-еліпсоїда розділена меридіанами на 60 координатних зон шириною кожна за довготою 6°. Грінвичський меридіан є крайнім західним меридіаном першої зони, і нумерація зон зростає з заходу на схід. Довгота осьового меридіана шестиградусної зони з номером N визначається за формулою L = 6N — 3. Кожна шестиградусна зона утворює самостійну систему плоских прямокутних координат. У межах однієї координатної зони ординати можуть бути додатними (на схід від осьового меридіана) і негативними (на захід від осьового меридіана). Щоб уникнути від'ємних значень ординати, до неї додають 500 000 м і приписують ліворуч номер координатної зони.
94.
95. Система координат Гауса-Крюгера – це проекція поверхні еліпсоїда на площину для опрацювання геодезичних вимірів і визначення взаємного положення точок цієї поверхні в системі плоских прямокутних координат. Дана проекція дозволяє перерахувати геодезичні координати в плоских прямокутниках. При вик. проекції Г-К земний еліпсоїд поділяється на 6 меридіанами смуги. Зображення такої смуги на площині утворює 6- ну координатну зону. Середній меридіан в кожній зоні називається – осьовим. Напрям осьового меридіану приймають за вісь Х ( абсцис ) , а вісь ординат ( У ). Для того щоб осі У в зоні мали додатне значення початок координат умовно переносять на 500 км.
110. Номенклатура - система розграфи та оцифрофки карт.
Лист карти 1:1000000 ділиться на 144 листи карт масштабу 1:100000. В свою чергу лист карти масштабом 1:100000 ділиться на 1:5000 і позначається великими літерами «Б» грецькою. Лист карт масштабу 1:50000 ділиться на 4 листи карти 1:25000 і позначається маленькими буквами. В свою чергу карта в масштабі 1:25000 ділиться на 4 листи 1:10000 і позначається арабськими цифрами. Масштаб 1:10000 ділиться на 256 листів карти масштабу 1:5000 => ділиться на 8 листів карти масштабу 1:2000.
Лист карти масштабу 1:1000000 ділиться на 4 листи карти масштабу 1:5000 і позначається великими буквами А,Б,В,Г.
Лист карти масштабу 1:1000000 ділиться на 9 листів карти масштабу 1:3000 і на 36 листів масштабу 1:2000.
111. Теодолітним ходом називають деяку сукупність точок, розташованих і закріплених на місцевості так, щоб забезпечити послідовне (від точки до точки) вимірювання відстаней між ними, або сторін ходу, та кутів, утворених цими сторонами.
Довжина сторони ходу не повинна перевищувати 350 м і бути меншою 20 м.
При прокладанні теодолітних ходів виконуються такі роботи:
– підбір планово-картографічних матеріалів;
– виписка з каталогів координат пунктів тріангуляції,
– між якими проектується прокладання ходу;
– складання графічних проектів прокладання ходів;
– вибір і перевірка інструментів;
– організація польових робіт;
– обстеження місцевості, де планується прокладання ходу;
– вибір місць установлення точок і їх закріплення;
– пошук пунктів триангуляції, між якими прокладається хід;
– установлення віх на пунктах, де втрачені зовнішні знаки;
– розчищення ліній ходу (без рубки просік), виміри кутів і ліній;
– ведення польового журналу;
– контрольні підрахунки;
– обчислення координат;
– виправлення виявлених недоліків;
– складання короткого звіту.
Теодолітні ходи проектують на наявних планах та картах крупного масштабу у вигляді розімкнених ходів, замкнених ходів (полігонів), систем полігонів та ходів з вузловими точками
113. Горизонталь — это линия карты, соответствующая определенному уровню высоты на местности.
1. Горизонтали – замкнутые линии (могут выходить за рамку данного плана и замыкаться за его пределами).
2. Горизонтали не пересекаются. Исключение – нависающие (обратные) скаты.
3. Чем меньше заложение горизонталей d при одинаковом hc, тем круче скат. Линия, образованная наименьшими d, соответствует направлению наибольшей крутизны.
114. На топографічних картах рельєф зображується горизонталями – лініями перерізу нерівностей місцевості горизонтальними площинами, проведеними через однакові проміжки за висотою. Відстань (у метрах) між сусідніми січними площинами називається висотою перерізу. Різниця висот сусідніх горизонталей також дорівнює висоті перерізу. Висота перерізу рельєфу на карті вказується під лінійним масштабом.
Горизонталі проводяться суцільною коричневою лінією. Усі точки, які лежать на одній горизонталі, мають однакову абсолютну висоту, яка зазначена на окремих горизонталях. Вона відрізняється від висоти точок сусідньої горизонталі на висоту перерізу рельєфу. Знаючи це, можемо встановити абсолютну висоту будь-якої точки, яка не обов'язково лежить на позначеній горизонталі. Крім цього, абсолютні висоти підписані на окремих горизонталях, біля вершин окремих гір і горбів, а також біля окремих об'єктів, наприклад, розгалужень доріг, колодязів, джерел. На берегових лініях річок, ставків, озер даються відмітки урізів води, які показують абсолютну висоту водної поверхні в даній точці.
Усі горизонталі, що замикаються в межах аркуша карти, позначають або підвищення (гору чи горб), або пониження (улоговину) в рельєфі. Відрізнити ці форми рельєфу, як і дізнатися напрямок їх схилів, можна за цифровими підписами горизонталей і відміток окремих висот, за розташуванням водойм, а також за берґштрихами. Під час походу важливо знати відносні висоти різних точок місцевості, крутість схилів тощо. Про це можна дізнатися за кількістю і щільністю горизонталей, проведених на топографічній карті: чим більше горизонталей на схилі, тим він вищий: чим ближче горизонталі проведені одна до одної, тим він крутіший, чим далі – тим більш пологий.
115. Розглянемо побудову профілю на конкретному прикладі. Нехай потрібно побудувати профіль місцевості по лінії АВ. Для цього лінію АВ переносять у масштабі карти на папір і відзначають на ній точки , у яких вона перетинає горизонталі, а також характерні точки рельєф. Лінія АВ служить основою профілю. Узяті з карти позначки точок відкладають на перпендикулярах (ординатах) до основи профілю в масштабі, в 10 разів перевищуючому горизонтальний масштаб. Отримані точки з'єднують плавною лінією. Звичайно ординати профілю зменшують на ту саму величину, тобто будують профіль не від нуля висот, а від умовного горизонту УГ
За допомогою профілю можна встановити взаємну видимість між двома точками, для чого їх потрібно з'єднати прямою лінією. Якщо побудувати профілі з однієї точки по декількох напрямках, можна нанести на карту або план ділянки місцевості, не видимі із цієї точки. Такі ділянки називають полями невидимості.
116. Між заданими на карті точками А і В потрібно провести найкоротшу лінію так, щоб жоден відрізок не мав ухилу більше заданого граничного ігран.
Простіше всього завдання вирішується за допомогою масштабу закладання для ухилів. Взявши по ньому розхилом циркуля закладання dгран, що відповідає граничному ухилу, засікають послідовно точки — всі горизонталі від точки А до точки В. Якщо розхил циркуля менший відстані між горизонталями, лінію проводять по самому короткому напрямку. З’єднавши всі точки, отримують лінію з заданим граничним ухилом.
Якщо немає масштабу закладань, закладання dгран. можна підрахувати за формулою dгран = h/(ігранМ), де М - знаменник числового масштабу карти.
117. Провішування ліній “на себе”
Вимірювання ліній виконується двома вимірювачами. Стрічка або рулетка розмотується і укладається нульовою поділкою від точки А в сторону точки В. Задній вимірник прикладає нульовий штрих стрічки (рулетки) до центра початкової точки А і на око виставляє переднього вимірювача так, щоб його рука, яка тримає передній кінець стрічки (рулетки) знаходилась в створі лінії. Стрічку (рулетку) натягують і передній вимірювач шпилькою фіксує її кінець (кінцеву поділку). Далі задній вимірювач переходить до закріпленої шпильки і аналогічно виконується укладання стрічки (рулетки) в другому прольоті і т.д.
В кінці лінії між останньою шпилькою і кінцевою точкою ^ В довжину неповного прольоту визначають за поділками стрічки (рулетки). По кількості шпильок у заднього вимірювача визначають кількість повних прольотів. Довжину лінії обчислюють за формулою .
Для контролю лінія обов’язково вимірюється в зворотньому напряму або другий раз в прямому. Розходження між двома результатами вимірювань Lпр та Lзв не повинно перевищувати заданої величини відносної похибки . Тобто
Кут нахилу можна виміряти за аналогічною методикою за допомогою екліметра
117-118.
S=n(l_0+∆l_k )+(∆l_k)/l_o *r+r+∆S_█(t@)
∆S_t=α(t_(середн.)-t_k )S
t_(середн.)-t_k≥8^0 C