Конспект лекций по геодезии


Раздел 1.Топографические карты, планы, чертежи
Лекция №1 Общие сведения
План:
Предмет геодезия
Требования к предмету
План, карта, профиль
Значение геодезии в строительстве
Геодезия - слово греческое и в переводе на русский язык означает землеразделение. Это название показывает, что геодезия как наука возникла из практических потребностей человека. Источники геодезических знаний теряются в глубокой древности. Исторические материалы свидетельствуют, что геодезические работы производились в Египте, Китае и ряде стран Ближнего Востока за много веков до нашей эры. Древняя Греция и Рим сыграли большую роль в становлении геодезии как науки.
Потребность в геодезических изменениях возникли в связи с измерением участков земли и их разделением, строительством сооружений. В более позднее время геодезические измерения использовались для составления планов и карт, при строительстве инженерных сооружений, для определения размеров и формы Земли и решения других задач.
У народов, населяющих территорию Советского Союза, Геодезические работы раньше всего начали применяться в Средней Азии и в Закавказье, Значительно позднее в Европейской части.
Первые упоминания о геодезических работах в России относятся к XII веку. Так в Эрмитаже (Ленинград) хранится Тмутараканский камень, надпись на котором гласит, что в 1068 г. было измерено по льду Керченского пролива расстояние между городами Тамань и Керчь. В XII в. была впервые составлена карта Московского государства «Большой чертеж» и описание к нему «Книга к большому чертежу» В это же время были созданы «Чертеж Сибири» П.И Годунова (1667г.), «Чертеж всей Сибири» С.Ремезова (1698г.) и другие карты.
Более существенная постановка геодезических работ была осуществлена при Петре I, когда развитие торговли, мореплавания, строительства заводов, фабрик и военные цели потребовали создания более точных карт. Первые съемки в России были начаты в 1696г на Дону, ав 1715г-в Сибири на реке Иртыш.
В 1739г был учрежден Географический департамент Российской Академии наук, объединявший картографические работы в стране. В 1745г. Российской Академией наук был издан «Атлас Российский», состоящий из 13 листов на территорию европейской части России и 6 листов - азиатской. Особенно много в области картографии России сделано в период 1758 - 1765гг, когда руководителем географического департамента был М.В.Ломоносов. В 1765г в России началось генеральное межевание, для выполнения которого потребовались карты квалифицированных землемеров (геодезистов). Для их подготовки в 1779г в Москве была создана Межевая школа, которая в 183 8г преобразована в Межевой институт - высшее учебное заведение.
Геодезия имеет научное и практическое значение.
Физическая поверхность земли представляет собой сочетание неровностей.
Суша занимает 29% земной поверхности и 71% составляют моря и океаны. За уровенную поверхность принимается сложная воображаемая математическая фигура, которая имеет несколько наименований: глобус, сфероид, эллипсоид вращения, геоид - землеподобный, уровенная поверхность.
Уровенной поверхностью называется поверхность морей и океанов в спокойном состоянии мысленно продолженная под сушей и соединенная между собой. На территории России за уровенную поверхность принимается уровень Балтийского моря.
Аристотель впервые доказал и определил, что земля имеет форму шара. Шар сплюснут с полюсов. Сжатие сфероида Красовского составляет ~ 1/300
Геодезия занимается измерениями на земной поверхности, математической обработкой измерений и составлением карт, планов, профилей и других чертежей.
Планом называется горизонтальная проекция участка земной поверхности изображенная на бумаге в подобном и уменьшенном виде.
Картой называется изображение больших неограниченных участков земной поверхности вплоть до всего земного шара с учетом кривизны.
Профилем называется вертикальный разрез земной поверхности по заданному направлению изображенный на бумаге в уменьшенном виде.
Геодезия предшествует любому строительству - на район строительства составляется плановая и выносная съемка. Геодезические работы сопровождают процесс строительства с момента разбивочных работ, т.е. переноса осей сооружения с плана на местность. Весь период строительства с нулевого цикла до полного завершения, т.е. устройства кровли контролируется в плане и по высоте.
Существует специальная геодезическая служба, которая следит за деформациями уникальных построенных сооружений (статуя Родина- мать, на Мамаевом кургане.

Лекция №2 Масштабы топографических карт
План:
Виды масштабов
Поперечный масштаб и способы его применения
Для составления геодезических чертежей необходимо знать масштабы и правильно работать с ними.
Масштабом называется степень уменьшения линейных размеров проекций для изображения их на бумаге. Масштабы бывают:
Численный-основной, главный 1/500; 1/1000.
Пояснительный1 см~5м; 1 см~10м
Линейный- представляет шкалу деления, которой подписывают применительно
Поперечный - создал его немецкий ученый Гоппе в 1553г. На этом
масштабе получен наименьший отрезок равный 1/100 основания.
П о п е р е ч н ы й масштаб применяют для измерений и построений повышенной точности. Как правило, поперечный масштаб гравируют на металлических пластинах, линейках или транспортирах. Для заданного числового масштаба он может быть построен на чертеже.
Невооруженным глазом с расстояния нормального зрения (25 см) можно оценить на плане размер, не превосходящий 0,1 мм (детали объектов местности меньше 0,1 мм изобразить на плане нельзя). Точность масштаба характеризуется горизонтальным расстоянием на местности, соответствующим на плане 0,1 мм. Например, для планов, вычерченных в масштабе1:500; 1:1000; 1:2000, точность масштаба соответственно равна 0,05; 0,1; 0,2 м.


Лекция №4 Рельеф местности и способы его изображения на планах и картах
План:
Основные формы рельефа
Изображение рельефа горизонталями
Проведение горизонталей на планах
Рельефом называется совокупность неровностей земной поверхности. Различают пять основных форм рельефа:
Гора (вершина, склон, подошва) разновидности: холм, бугор, курган...
Котловина (дно, скат, окраина) разновидности: озеро, яма...
Хребет (водораздел - линия, соединяющая самые высокие точки, склон, подошва).
Лощина (тальвег - линия, соединяющая самые низкие точки, склон, окраина).
Седловина — сочетание 2-х возвышенностей с двумя противоположно направленными лощинами.
На картах рельеф красочно изображен цветом. В строительной геодезии рельеф изображается горизонталями в сочетании с отметками.
Горизонталью называется кривая замкнутая линия все точки, которой имеют одинаковую высоту. Расстояние между секущими плоскостями называются высота сечения рельефа h. Н-отметки горизонталей - кратные высоте сечения рельефа. Отметки горизонталей подписывают в разрыве так, чтобы верх цифры «смотрел» в сторону повышения. Это правило позволяет правильно читать рельеф.
Перпендикулярно горизонталям ставятся бергштрихи, показывающие направление стока воды.
Существует несколько способов проведения горизонталей на планах. Метод проведения их называют интерполяцией.
Интерполяция бывает: аналитическая, графическая (палетка, миллиметровка), «на глаз».

Лекция №5 Ориентирные направления
Сущность ориентирования
Углы ориентирования: азимуты, дирекционные углы, румбы
Прямые и обратные дирекционные углы
Зависимость дирекционных углов и румбов
Линии на местности необходимо уметь ориентировать. Что значит сориентировать линию? Это значит определить её направление относительно сторон света. Ориентируют относительно меридиана.
Меридианы бывают:
Истинные или географические
Магнитные
Осевые
Существуют три угла ориентирования: азимуты, дирекционные углы, румбы.
Азимутом называется угол, отсчитываемый от северного направления истинного или магнитного, по ходу часовой стрелки до линии местности. А изменяется в пределах от 0° до 360°.
Дирекционным углом (α) называется угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной до линии местности.
α изменяется в пределах от 0° до 360°.
Для работы с таблицами необходим острый угол, предел изменения которого 0° - 90°. Таким углом ориентирования называется румб.
Румбом называется острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления меридиана, как по ходу, так и против хода часовой стрелки до линии местности. Румб имеет наименование той четверти, в которой располагается. Каждая линия имеет два направления - прямое и обратное.
αпр = αобр ± 1800 rпр=rобр - меняется только наименование.
При обработке материалов угломерной съемки необходимо уметь знать формулы зависимости дирекционных углов и румбов в каждой четверти.
При строительстве зданий и сооружений необходимо правильно учесть и использовать ориентирные направления на местности. Так, например школьные классы, больничные палаты располагают таким образом, чтобы они освещались солнечным светом максимальное количество часов светового дня. При размещении промышленных предприятий учитывают господствующее направление ветра, чтобы построить их с меньшим вредом для близлежащих населенных пунктов.

Раздел 2 Геодезические измерения. Сущность и
классификация геодезических измерений
Лекция №6 Линейные измерения
План:
Закрепление точек на местности
Вешение линий
Измерение линий лентой, поправки при измерении линий
Абсолютная и относительная ошибки измерения линий
Перед измерением начальную и конечную точки линии закрепляют. Вид закрепления выбирается в зависимости от срока, на который необходимо закрепить данные точки. На период строительства можно выбрать самый простой вид временного закрепления точек — деревянный колышек, металлический штырь.
Если линия имеет большую длину, или расположена на сложном рельефе местности, то для повышения качества измерения ее предварительно необходимо провешить.
Провешить линию - это значит поставить ряд вех так, чтобы их оси расположились в одной вертикальной плоскости.
Существует два способа вешения
1. «От себя»; 2. «На себя».
Затем линию измеряют, используя мерные приборы. Для контроля - каждая линия измеряется дважды: в прямом и обратном направлении.
Чтобы оценить качество измерения, необходимо вычислить абсолютную и относительную ошибки измерения.
Пример: Линия измерена дважды и получены результаты:
Д 1 = 365,50 мfабс=Д1-Д2=0,1
Д 2 = 365.60 м определяемотносительнуюошибкуизмерения
Д ср = 365,55 fотн=fабсДcр=1Дср :fабс Относительная ошибка выражается дробью с числителем 1. Полученная ошибка сравнивается с допустимой
fотн≤12000fотн=1365,55:0,1=13655<12000Полученная ошибка меньше допустимой, следовательно, линия измерена, верно.
При измерении линий вносят поправки:
За компарирование ленты (компарирование - процесс сравнения рабочей
ленты с нормальной)
d=Д-Δdк; Δdк=Д∆Lкnn- длина нормальной ленты
Д - длина линии
ΔLк- величина, на которую лента длиннее или короче нормальной ленты
За наклон линии:
Δdα=2Д×sin2 α2поправка за наклон всегда вычитается
Поправка за температуру
Δft=Д (t - t0) ×αt- температура измерения линий
t- температура компорирования ленты
α- коэффициент температурного расширения стали
α= 0,0000125
Поправку не учитывают, если разность t измерены и компарирования не превышает 100С

Лекция №7 Угловые измерения. Теодолит и его устройство
Принцип измерения горизонтальных углов
Основные и вспомогательные части теодолитов
Более сложными измерениями на земной поверхности являются измерения углов. Угол местности располагается между двумя вертикальными гранями, соединенными между собой. Мерой угла местности является горизонтальный угол.
Горизонтальным углом называется проекция угла на горизонтальную плоскость. Для измерения угла необходимо иметь круг с делениями (лимб) и круг меньшего диаметра, позволяющий обозначить на лимбе угол местности
Для измерения горизонтальных углов используют прибор - теодолит.
Основные части теодолита:
1 .Лимб - нижний градуируемый круг с закрепительным и микрометренным винтами.
2. Алидада - круг меньшего диаметра, вращающийся вместе со зрительной трубой с закрепительным и микрометренным винтами.
3.Зрительная труба - служит для наведения на предмет с закрепительным и микрометренным винтами.
4.Вертикальный круг.
Вспомогательные части
1 .Подставка с тремя подъемными винтами.
Цилиндрическийуровень - контролирует привидение плоскости лимба в горизонтальное положение
Микроскоп- для снятия отсчетов
Устройство зрительной трубы
1 . Объектив
Кремальера- для четкого изображения предмета
Фокусирующая линза
Сетка нитей
Окуляр
Визирной осью называется воображаемая прямая, соединяющая центр сетки нитей с центром объектива.
Оптическая ось проходит через центр объектива и
Теодолиты различают:
Поточности: высокоточные, точные, технические
Поназначению: проектировочные, маркшейдерские, горные
Поматериалу изготовления: лимб и алидада - металлические
лимб и алидада — стеклянные
Поразмеру: большие и малые
Поконструкции: простые и повторительные

Лекция №8 Измерение горизонтальных углов

Приведение теодолита в рабочее положение
Измерение углов способом приемов, заполнение журнала измерения углов
Точность измерения углов
Способ приемов состоит из двух полуприемов: КП и KЛ.
Перед измерением углов теодолит необходимо привести в рабочее положение.
Эта работа складывается из трех действий:
Центрирование - выполняется с помощью отвеса, заключается в установке теодолита так чтобы его ось расположилась над вершиной измеряемого угла. Бывает «грубое» -ножками штатива и «точное» - перемещением теодолита на штативе.
Нивелирование — выполняется при помощи подъемных винтов, контролирует цилиндрический уровень, заключается в привидении плоскости лимба в горизонтальное положение.
Установка зрительной трубы - «по глазу»- оправой окуляра, по «предмету»- кремальерой. Измерение угла записывается в специальный журнал.
Порядок измерения: КП
Закрепив лимб и открепив алидаду наводим зрительную трубу на низ правой вешки.
а)сначала примерно по прицелу или мушке, затем точно, работая микрометренными винтами алидады и зрительной трубы.
Снимаемотчет по микроскопу и записываем в журнал.
Открепляем алидаду и аналогично наводим на левую точку и снимаем отсчет.
Вычисляемгоризонтальный угол как разность отсчетов на правую и левую точки.
Открепляем лимб, сбиваем его примерно на 90° и снова закрепляем. Переводим трубу через зенит.
Аналогичноизмеряем угол при KЛ.
Расхождение в значении угла при 2-х полуприемов не должна превышать 2 t.
На точность измерения влияют:
Установка теодолита
Визирование на вешки
правильность снятия отсчетов
инструментальные ошибки: коллимационная ошибка, влияние эксцентриситета.

Лекция № 9 Поверки теодолита
Цель поверок
Поверка уровня
Поверка визирной оси
Поверка горизонтальной оси вращения зрительной трубы
Поверка сетки нитей
Перед работой необходимо убедиться, что прибор исправен, т. е. выполнить проверки. Теодолит должен удовлетворять геометрическим условиям.
Геометрические условия - это правильность расположения основных осей, вокруг которых вращаются основные части теодолита. Выполняются поверки в определенной последовательности:
Поверкауровня - Ось цилиндрического уровня расположенного на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна основной оси теодолита UU/┴ОО/
Поверкавизирной оси - Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения зрительной трубы VV/┴HH/
Поверкагоризонтальной оси - Горизонтальная ось вращения зрительной трубы сетки должна быть перпендикулярна основной оси теодолита HH/┴ОО/
Поверкасетки нитей- Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна основной оси теодолита КК/┴ОО/
Порядок выполнения:Устанавливаемуровень параллельно двум подъемным винтам. Поверка осуществляется поворотом уровня на 180°. Если при повороте уровень остался на середине - условие выполнено, если же сместился, то возвращаем его на половину отклонения - подъемными винтами, а на оставшуюся часть - котировочными (исправительными) После исправления поверка повторяется.
Устанавливаемтеодолит, приводим в рабочее положение: Выбираем точку (200- 300мм). Наводим при КП - снимаем отсчет, затем при KJI.
С = КП-КЛ- коллимационная ошибка
С≤ 2t
ИсправлениеНаходим средний отсчет m ср = КП+КЛ2Устанавливаемпо микроскопу m ср.
Исправительнымивинтами сетки - возвращаем ее на точку.
Условиегарантирует завод изготовитель
Сеткупроверяют по отвесу или по точке.
Юстировка — поворот диафрагмы сетки
Раздел 4 Понятие о геодезических работах, при трассировании сооружений линейного типа.
Лекция №10 Геометрическое нивелирование
План:
Сущность вертикальной съемки. Высоты точек. Превышения
Методы нивелирования
Способы геометрического нивелирования
Нивелиры и нивелирные рейки
Земная поверхность представляет собой большое многообразие неровностей. Для производства строительных работ необходимо знать эти неровности для того, чтобы впоследствии выровнять участок земной поверхности и подготовить
для строительства.
Высотой называется расстояние от данной точки до уровенной поверхности по отвесному направлению.
Высоты бывают:
Абсолютные –отсчитываются от уровня Балтийского моря
Условные – отсчитываются от любой другой поверхности
На=32,613- цифровое выражение высоты называется отметкой точки.
Если сравнить высоты двух точек, то мы получим:
h1= Hв-На (-) h2=Нс-Нв (+)
h- превышение. h= Нпосл-Н пред
Нивелирование - процесс определения превышений между точками с последующим вычислением отметок этих точек. Существует целый ряд методов нивелирования. В строительстве применяется геометрическое нивелирование, которое выполняется горизонтальным лучом визирования.
Различают два способа геометрического нивелирования «из середины» и «вперед». В комплект к нивелиру входят рейки.
Способы нивелирования: «из середины» и «вперед».
а и в- отсчеты по рейкам, i –высота нивелира.

Раздел 5 Геодезические работы при нивелировании площадей
Лекция №12 Нивелирование площадей
План:
Цель нивелирования поверхностей
Нивелирование поверхности по квадратам
Методы нивелирования
Для нивелирования поверхностей применяют способ нивелирования по квадратам. Предварительно поверхность разбивается на квадраты. Сторона квадрата выбирается в пределах от 5 до 200 м. Этот выбор зависит от размеров нивелируемой площади и от рельефа местности. Разбивка ведется по принципу: от общего к частному. Каждая вершина квадрата закрепляется колышком и затем нивелируется.
В зависимости от размеров стороны квадрата выбирают различные схемы нивелирования. В процессе нивелирования ведется журнал нивелирования. Журнал вычисляется по определенному порядку. Конечная цель вычисления - получение отметок всех вершин квадратов.
Конечной целью работ является составление плана нивелирования поверхности.


Приложенные файлы

  • docx file3
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 9