МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Московский государственный открытый университет
Имени B.C. Черномырдина
Кафедра маркшейдерского дела и геодезии
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ГЕОДЕЗИИ
(в вопросах и ответах)
Москва-МГОУ- 2012
Смирнов Л.А.
Васильев А.А.
Учебное пособие по геодезии (в вопросах и ответах),
– М., МГОУ. 2012.
В пособии изложены общие сведения о предмете, описаны измерения углов и расстояний, теодолиты и теодолитные работы, нивелиры и нивелирные работы, обработка геодезических измерений и оценка точности результатов, способы создания планового и высотного опорного и съемочного обоснования, основные виды топографических съемок
Учебное пособие написано в соответствии с утвержденной программой курса «Геодезия» для студентов горных и геологических специальностей горно-нефтяного факультета и рекомендовано кафедрой «Маркшейдерское дело и геодезия МГОУ к изданию.
Рецензент:
Профессор Московского государственного университета
геодезии и картографии (МИИГиК), к.т.н. В.Ф.Кроличенко
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ………………………………....................................... 4
РАЗДЕЛ 1. Предварительные и общие сведения по геодезии 6
Глава 1. Предмет геодезии. Форма и размеры Земли............ 6
1.1. Предмет геодезии и ее значение................................... 6
1.2. Форма и размеры Земли............................................... ….. 7
1.3. Определение положения точек на земной поверхности 9
1.4. Абсолютные, условные и относительные высоты …… 15
1.5. Влияние кривизны Земли на измерение горизонта-
льных и вертикальных расстояний.................................. 16
Глава 2. Ориентирование........................................................... 18
2.1. Ориентирование линий на местности.......................... 18
2.2. Азимуты, дирекционные углы» румбы........................ 19
2.3. Связь между азимутами и дирекционными углами..... 20
Глава 3. План и карта....................................................................... 23
3.1. Понятие о плане, карте и профиле.................................... 23
3.2. Масштабы.............................................................................. 24
3.3. Номенклатура карт и планов.......................................... 25
3.4. Условные знаки планов и карт.-...................................... 29
3.5. Рельеф местности и его изображение на планах и картах 3.6. Определение по горизонталям отметок точек, уклонов
линий, направления скатов............................................ 31
Глава 4. Элементы теории ошибок измерений............................ 35
4.1. Свойства случайных ошибок.............................. …..... 35
4.2. Арифметическая средина................................................. 36
4.3. Средняя квадратическая ошибка отдельного измерения,
предельная ошибка……………...............……................ 37
4.4. Средняя квадратическая ошибка функции измеренных
величин................................................................................ 38
4.5. Средняя квадратическая ошибка арифметической середины.
4.6. Выражение средней квадратической ошибки через
вероятнейшие ошибки..................................................... 41
4.7. Понятие о весе измерения и весовой средней..……… 42
РАЗДЕЛ 2. Угловые и линейные измерения......................... 44
Глава 5. Угловые измерения ……………………………….......... 44
5.1. Принцип измерения горизонтального угла.. ………... 44
5.2. Теодолит, его устройство.................................................... 45
5.3. Поверки теодолита.................................................................. 53
5.4. Приведение теодолита в рабочее положение..... …… 59
5.5. Измерение горизонтальных углов теодолитом................ 61
5.6. Измерение вертикальных углов........... ……………….. 66
Глава 6. Линейные измерения...................................................... … 67
6.1. Обозначение точек и вешение линий на местности …... 67
6.2. Приборы для измерения линий......................................... 71
6.3. Измерение линий стальной лентой......... ………... 72
6.4. Измерение линий дальномером.......................................... 75
РАЗДЕЛ 3. Опорные сети. Плановое и высотное обоснование
съемок.................................................................... 78
Глава 7. Государственные геодезические сети..…………….. 78
7.1. Назначение и виды государственных геодезических сетей
7.2. Методы развития и сгущения государственных геодези-
ческих сетей..................................................................... 80
7.3. Высотные государственные геодезические сети и методы
их развития................................................................. …... 83
Глава 8. Плановое съемочное обоснование.... …................... 85
8.1. Виды планового оценочного обоснования ………… 85
8.2. Полевые работы при прокладке теодолитных ходов... 85
8.3. Камеральная обработка теодолитных ходов………… 92
Глава 9. Высотное съемочное обоснование.....………........ 106
9.1. Привязка высотного съемочного обоснования........... 106
9.2. Виды нивелирования................................ …………….. 106
9.3. Устройство нивелира и реек, поверки....... …………. 108
9.4. Геометрическое нивелирование............................. ……. 115
9.5. Инженерно-техническое нивелирование......................... 120
9.6. Высотно-съемочное обоснование.................................. 135
9.7. Нивелирование площадок.................................................. 138
9.8. Поправка за кривизну Земли и рефракцию...... ……… 140
9.9. Тригонометрическое нивелирование ………………… 142
РАЗДЕЛ 4. Плановая и топографическая съемки.............. 144
Глава 10. Съемка местности и ее виды …………………… 144
10.1. Съемка местности....................................................... … 144
10.2. Способы съемки подробностей (ситуации и рельефа)
местности……............................................…............... 145
Глава 11. Теодолитная съемка...........……………………....... 147
11.1. Общие сведения ……………………………….. 147
11.2. Полевые работы................................................................. 148
11.3 Камеральные работы (построение плана)...................... 150
11.4. Построение ситуации на плане...... …………………. 154
Глава 12. Тахеометрическая съемка....... ………………... 155
12.1. Общие сведения........................................................... …. 155
12.2. Высотное обоснование тахеометрической съемки.… 155
12.3. Полевые работы (съемка подробностей)...... …….. 157
12.4. Камеральные работы.......................................................... 161
12.5. Построение профиля......................................................... 164
Литература ……............................................….................... 167
ВВЕД Е Н И Е
Для ускоренного развития народного хозяйства одной из первоочередных задач остается развитие науки и техники. Выполнение этих задач требует постоянного внимания к повышению качества подготовке научных и инженерных кадров. Оснащение вузов современным оборудованием, техническими средствами обучения и расширение учебно-материальной базы кафедр, является прочным фундаментом для дальнейшего совершенствования содержания и методики обучении в высшей школе.
За последнее время, кафедрами инженерной геодезии ВУЗов, проделана значительная работа в поисках наиболее эффективных форм и методов организации учебного процесса, внедрении технических средств в учебный процесс.
Повышение эффективности в обучении, стремление к научному обоснованию более совершенных форм организации обучения и использование в учебном процессе различных технических средств, составляет сущность так называемого программированного обучения.
Программированное обучение оказывает важное воздействие на объем, глубину и сознательность усвоения знаний студентами, особенно заочных отделений, так как изучение учебного материала по времени совмещается о активным действием по его осмысливанию и усвоению. В программированом обучении, активная познавательная деятельность студентов становится основной формой приобретения знаний, умений и навыков.
Исключительно важную роль, в программированном обучении играет самоконтроль знаний, способствующий выработке сознательного и критического отношения к собственным успехам.
Это особенно важно для заочного ВУЗа где преподаватель не может в сильной степени влиять на организацию учебной деятельности студента, целенаправленно управлять ею.
Настоящее программированное учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов заочников по изучению курса «Геодезия». Программированное пособие построено так, что изучение каждой последующей темы базируется на предыдущей. Следует обеспечить такое изучение учебного материала, при котором можно перейти к следующему разделу только полностью усвоив предыдущий.
Если студент при решении какого-либо вопроса почувствовал затруднение, то следует проработать материал предыдущей темы.
В настоящем пособии, после вопросов самоконтроля имеются ответы на поставленные вопросы.
Однако этими ответами следует пользоваться после того, как студент путем обдумывания новых сведений и сопоставления их с ранее усвоенными, получил свой ответ.
После окончания работы над пособием и выполнением самоконтроля по его темам, следует обратиться к рабочей программе и рекомендованной литературе и получить ответы на вопросы, которые еще остались не явными.
От студента требуется не только самостоятельное и вдумчивое изучение настоящего пособия, но и участие во всех остальных элементах учебного процесса.
Изучение курса геодезии в МГОУ производится в следующем порядке:
1. Ознакомление с программой курса и методическими указаниями.
2. Изучение теоретической части курса путем самостоятельной про-
работки учебного материала по рекомендуемым учебникам
учебным пособиям.
3. Выполнение контрольных работ.
4. Прохождение лабораторно-практических занятий.
5. Сдачи зачета и/или экзамена.
Кроме того, рекомендуется пользоваться консультациями и слушать обзорные лекции преподавателей на учебно-консультационном пункте.
Раздел I
.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ПО ГЕОДЕЗИИ.
Глава 1. Предмет геодезии. Форма и размеры Земли.
1.1. Предмет геодезии и ее значение
1.1.1. Геодезия в широкомсмысле слова - это наука, занимающаяся измерениямина местности с целью определения форм и размеров Земли и изображения земной поверхности в виде планов и карт. Задача определения форм и размеров Земли составляет предмет Высшей геодезии.
Вопросы изображения небольших частей земной поверхности в виде планов, составляет предмет геодезииили инженерной геодезии. Изображение значительных территорий земной поверхности в виде карт, относится к картографии.
Геодезия имеет большое значение в различных отраслях народного хозяйства.Всякое строительство - промышленное, гидротехническое, транспортное и т.д. -начинается с геодезии. Преждечем развернуть строительство исполняюттак называемое геодезические изыскания,т.е.составляют план участка со всеми его неровностями, и на этом плане выполняют проектирование сооружения.
Геодезические работы требуют производства на местности измерений линий и углов, определения превышений одной точки поверхности над другой. По данным этих измерений и составляют в последующем планместности для проектировании сооружения. Таким образом, геодезические работы разделяются на полевые и камеральные. Главное содержание полевых работ составляет процесс измерений, камеральных - вычислительный и графический процессы.
ВОПРОС. Что составляет предметинженерной геодезии?
1. Определение форм и размеров Земли (п. 1.1.1)
2. Изучение способовсъемки и изображения небольших участков земной поверхности в виде планов (п.1.1.3).
3. Изображение значительных территорий земной поверхности в виде карт (п. 1.1.4).
Ответ 1.1.2. Нет. Мы уже говорили, что вопросами определения формы иразмеров Земли, занимается Высшая геодезия. Вернитесь к п.1.1.1 и выберите правильный ответ.
Ответ 1.1.3. Да. Инженерная геодезия занимается изучением способовсъемкинебольших участков местности и изображением их на бумаге в виде планов.
Переходите к изучению п. 1.2.
Ответ 1.1.4. Нет. Эта область относиться к картографии. Вернитесь к п.1.1.1 и выберите правильный ответ.
1.2. Форма и размеры 3емли
1.2.1. Физическая поверхность Землиимеет возвышения и углубления; низменные места обычно заполненные водами морей и океанов. Водная частьземной поверхности составляет 71%, суша - 29%. Поэтому за форму Землиестественно принять форму поверхности водыморей и океанов в спокойном состоянии, мысленно продолженную подматериком.
Такая поверхность будет уровенной,она является замкнутой и геометрическое тело, образованное уровенной поверхностью, называют Геоидом.
Фигура Геоида в геометрическом отношении является сложной и это не позволяет принятьее для математической обработки результатов измерений на земной поверхности. Поэтому приходиться брать простую с математической точки зрения фигуру, на поверхности которой указанная обработка не была бы сложной и чтобы эта поверхность возможно меньше отличалась от поверхности Геоида.
Поверхность, удовлетворяющей указанным требованиям, является поверхность эллипсоида вращения с малым сжатием полученная от вращения эллипса с полуосями «а» и «в», вокруг малой оси (Рис.1.1). Размеры земного эллипсоида определяются длинами его полуоси «а» и «в», и сжатием a.
С 1946 г. для геодезических и картографических работ в нашей стране приняты размеры земного эллипсоида Красовского с параметрами:
а = 6 378 245 м, в = 6 356 868 м, a = 1:298,2
Ввиду малого сжатия за общую форму Земли в инженерной геодезии принимают приближенно шар радиусом 6 871 км.
Рис.1.1.Земной эллипсоид вращения
ВОПРОС. Что называется уровенной поверхностью?
1. Поверхность воды морей и океанов в спокойном состоянии мысленно продолженную под материками (п.I.2.2).
2. Поверхность Геоида (п. 1.2.3).
Ответ 1.2.2 и 1.2.3. Оба ответа верны. Отметим, что уровенная поверхность обладает тем свойством, что отвесная линия является нормалью к ней в любой точке.
Переходите к следующему вопросу.
ВОПРОС. Что принимают за общую фигуру Земли в инженерной
геодезии?
1. Геоид (п. I.2.4).
2. Эллипсоид вращения (п. 1.2.5).
3. Шар (п. 1.2.6).
Ответ 1.2.4. Форма Земли есть Геоид, но мы вынуждены ввиду сложности этой поверхности заменять ее более простой. Вернитесь к п. 1.2.1 и выберите правильный ответ.
Ответ 1.2.5. Только в высшей геодезии и картографии за общую форму Земли принимают эллипсоид вращения. В инженерной геодезии за общую форму Земли приникают еще более простую поверхность. Вернитесь к п.1.2.1 и выберите правильный ответ.
Ответ 1.2.6. Правильно. В инженерной геодезии занимающейся изучением способов съемки и изображением небольших участков земной поверхности в виде плана, за общую форму Земли можно принять шар.
Переходите к следующему вопросу.