Методичка Геодезия

1

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

В.И. Черепнин, кандидат наук, доцент А.Н. Соловьев, кандидат наук, доцент

ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ Часть I. «Инженерно-графические работы на топогеодезической карте-(плане)»

Учебное пособие для студентов специалистов лесоинженерного и лесохозяйственного

факультетов ГЛТА

«Допущено УМО по образованию в области лесного дела» в качестве учебного пособия для студентов ГЛТА, обучающихся по специальностям лесоинженерного

и лесохозяйственного факультетов

Санкт-Петербург 2005

2

Рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией лесоинженерного факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии

« » ____________________ 200 г.

Отв. р е д а к т о р кандидат технических наук, доцент А.Н. Соловьев

Р е ц е н з е н т ы кандидат технических наук, доцент В.И. Зиновьев

(Государственный архитектурно-строительный университет)

кандидат технических наук, доцент С.В. Захаров (Михайловская военная артиллерийская академия)

Черепнин В.И., Соловьев А.Н. Практикум по инженерной геодезии:

Учебное пособие. СПб: СПбГЛТА, 2005. с.

Представлено кафедрой геодезии и строительного дела

В учебном пособии представлены теоретические и практические вопросы, предусмотренные программой курса «Инженерная геодезия». Содержание практических вопросов раскрыто через задания, снабженные методическими указаниями по их решению. Задания содержат исходные данные, один из вариантов расчетно-графической работы, которую выполняют студенты после завершения изучения раздела «Топографическая карта и решение инженерно-геодезических задач на ней».

Предназначено для студентов СПб ГЛТА, обучающихся по специальностям лесоинженерного и лесохозяйственного факультетов.

Библиограф. Табл. Ил.

Темплан 2005г. Изд. № __ С Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия (СПбГЛТА). 2005

3

О Г Л А В Л Е Н И Е

ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………………………………………………………...5 ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………...6

1.Инженерная геодезия, ее значение в решении задач лесопромышленного комплекса ……………………………………………………………………..6

2.Краткая историческая справка развития картографии ………………….....6 Тема 1. Содержание топографических карт и планов ……………………………... ..8

1.1.Карта и масштаб карты ……………………………………………………8

1.2.Содержание топокарт (планов) …………………………………………..9

1.3.Чтение карты ……………………………………………………………..11 Тема 2. Измерение длин линий (расстояний) по карте ……………………………..14

2.1.Способы измерения ……………………………………………………..14

2.2.Устройство поперечного масштаба …………………………………….15

2.3.Измерение длины линии ………………………………………………..15 Тема 3. Определение координат точек по карте …………..………………………...17

3.1.Разновидности координат ……………………………………………….17

3.2.Геодезические (географические) координаты …………………………17

3.3.Плоские прямоугольные координаты …………………………………..18

3.4.Полярные координаты …………………………………………………...20 Тема 4. Определение углов ориентирование по карте ……………………………...22

4.1.Ориентирование линий ………………………………………………….22

4.2.Определение дирекционного угла по карте …………………………….23

4.3.Определение истинного азимута по карте ……………………………...24

4.4.Расчет и отображение на карте магнитного азимута …………………..25

4.5.Определение румбов углов ориентирных линий ……………………....27 Тема 5. Определение качественных и количественных характеристик рельефа по

горизонталям ………………………………………………………………….28

5.1. Изображение рельефа горизонталями ……………………………………28

5.2. Определение по карте форм и деталей рельефа …………………………29

5.3.Определение видов скатов ………………………………………………..30

5.4.Определение абсолютных высот (отметок) и превышений …………....30

5.5.Определение крутизны ската и уклона линий. График заложений (уклонов) …………………………………………………………………..32

5.6.Определение уклона линии ………………………………………………33

5.7.Построение линии заданного уклона ………………………………….....34

5.8.Построение профиля местности по заданному направлению ………….35

5.9.Определение линий водоразделов и тальвегов ………………………….36

5.10.Определение границ водосборной площади …………………………...36 Тема 6. Измерение площадей участков по карте …………………………………….37

6.1.Способы измерения площадей …………………………………………...37

6.2.Определение площади с помощью палетки ……………………………..38

6.3.Определение площади способом графических построений ……………39

6.4.Определение площади аналитическим способом ……………………….40

6.5.Определение площади механическим способом ………………………..42

4

Тема 7. Номенклатура карты…………………………………………………………44

7.1.Разграфка и номенклатура карт (планов)…………………………………44

7.2.Определение номенклатуры карт (планов) ………………………………46

7.3.Определение номенклатуры смежных (соседних) листов карт

(планов) …………………………………………………………………….48

Тема 8. Основные геодезические задачи ……………………………………………49

8.1.Прямая геодезическая задача (ПГЗ) ……………………………………...50

8.2.Обратная геодезическая задача (ОГЗ) ……………………………………52

Библиографический список ………………………………………………………….54

Приложения ……………………………………………………………………...55 - 85

5

Предисловие

Пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины «Инженерная геодезия» для студентов лесоинженерного и лесохозяйственного факультетов лесотехнической академии.

По содержанию материал пособия условно делится на две части: теоретическую и практическую. В теоретической части приведены краткие сведения по вопросам топографии. Особое внимание уделено топографическим картам и планам, как источнику сведений о местности и решаемым с их помощью задачам, т.е. вопросам, которые составляют основу геодезической подготовки специалистов инженерной геодезии.

Практическая часть пособия представляет собой методику производства расчетно-вычислительных и графических работ, которые могут иметь место в ходе решения инженерно-геодезических задач.

Впособии основное внимание уделено методическим указаниям по выполнению заданий (примеров), которые написаны на основе опыта преподавания дисциплины в ЛТА. Они составлены не только в расчете на студентов очного обучения, но также и с учетом запросов студентов вечернего и заочного обучения, чтобы в случае необходимости можно было выполнить задание самостоятельно, лишь только прибегая к консультации преподавателя.

Вподавляющем большинстве объем материала каждой темы рассчитан на 2ч. лабораторных (практических или групповых) занятий в аудитории, а в ряде случаев - с доработкой в порядке самостоятельной работы.

Пособие частично дополняет содержание лекционных занятий, а также материал основных учебников «Прикладная геодезия» (1990г) и «Инженерная геодезия» (2002г) и опирается на них

При составлении пособия были использованы книги, перечень которых приведен в библиографическом списке.

При разработке данного пособия значительную помощь оказали: ответственный редактор А.Н. Соловьев и рецензенты: В.И. Зиновьев и С.В. Захаров.

6

Введение

1. Инженерная геодезия, ее значение в решении задач лесопромышленного комплекса

Инженерная геодезия – это раздел науки «Геодезии». Предметом рассмотрения инженерной геодезии являются геодезические работы, выполняемые при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений и при монтаже технологического оборудования. Кроме того, научные изыскания, проводимые в рамках инженерной геодезии, способствуют совершенствованию имеющихся и созданию новых методов топогеодезических работ для решения задач, связанных с созданием топогеодезических карт и планов, способов нанесения на них земной поверхности, способов и правил использования карт и планов, в т.ч. и цифровых при производстве топографической съемки местности.

Инженерная геодезия в своем развитии использует достижения в области других наук, в т.ч. математики, физики, топографии, достижений в области электронной техники, космических и наземных изысканиях.

Топографическая съемка местности является основой для изучения земной поверхности, в том числе и в интересах лесного хозяйства и лесопромышленного строительства. Она представляет собой комплекс измерительных, вычислительных и графо-аналитических работ.

Результатом выполнения этого комплекса топогеодезических работ является создание топографической карты или крупномасштабного плана, которые, в свою очередь, являются основой для производства инженерногеодезических работ.

2. Краткая историческая справка развития картографии

Первым прообразом карты является «Постановление о межах», т.е. о границах земельных владений, которое изложено в законодательном документе XIIв. «Русская правда».

В XVв. – описание земель и границ владений уже сопровождалось измерениями. В XVIв. уже по результатам геодезических работ была составлена карта всего Московского государства («Большой чертеж»).

По данным «Большого чертежа» в 1600-1601 годах появилась карта, составленная Федором Годуновым, с нанесенными на ней меридианами и параллелями и с планом Москвы.

7

Первые топографические съемки в России относятся к концу XVIIв. Этому способствовало стремительное развитие геодезии и топографии при Петре I в связи с большим строительством и освоением отдаленных земель.

К концу XVIIIв. было определено 67 астрономических пунктов, которые являлись основой для расширения участков топографической съемки территории России.

ВXIXв. большое внимание было уделено геодезическим работам по развитию триангуляции в Западной части Европейской России. Под руководством основателя и первого директора Пулковской обсерватории В.Я. Струве было проведено измерение дуги Меридиана, что позволило более точно определить размеры Земли.

В1940 году под руководством Ф.Н. Крассовского были вычислены новые (точные) размеры Земли, которые стали основой для геодезических

икартографических работ.

В1945 году закончены работы по созданию Государственной топографической карты в масштабе 1:1000000.

Всередине 50-х годов вся территория страны была покрыта съемкой в масштабе 1:100000.

Внастоящее время в больших объемах, исчисляемых сотнями тысяч квадратных километров, проводятся топографические съемки масштаба 1:25000 и 1:10000.

Краткая ретроспектива развития топографии и геодезии позволяет оценить вклад Российской науки, ее ученых в дело развития картографии, как основы получения знаний о земной поверхности, ее формах, деталях и элементах.

8

Тема 1. Содержание топографических карт и планов

1.1.Карта и масштаб карты

Для ориентирования на местности, а также разработки проектной лесотехнической и строительной документации применяются топографические карты и планы.

Карта (план) – это плановое уменьшенное изображение участка местности на плоскости.

Плановое изображение означает, что участок местности и все находящиеся на нем предметы рассматриваются сверху (в черчение – «вид сверху»). Данное понятие предполагает, что все предметы имеют два измерения – длину и ширину.

При изображении предметов на плоскости (на карте) их размеры уменьшают. Степень уменьшения называется масштабом, который показывает отношение длины линии на карте к соответствующей линии на местности.

Масштаб указывается на карте (плане) в зарамочной части южного поля. При этом на топокартах указывается три разновидности масштаба: численный, именованный и графический (линейный). На планах, как правило, указывается только численный масштаб. (Приложение 1.1, 1.2)

Численный масштаб является условной величиной. Например, масштаб 1:25000 означает, что любой единице длинны на карте соответствует 25000 таких же единиц на местности.

Именованный масштаб выражается в конкретных единицах длины. Он показывает, какому количеству метров соответствует отрезок в 1 см. на карте. Например, «в 1см 250м».

Графический масштаб (линейный) – это отрезок прямой, разделенный на равные части с надписями значений линейных величин на местности.

Длинна одной части отрезка называется основанием масштаба, а расстояние, соответствующее величине этого основания на местности, называется величиной масштаба. (Приложение 1.1)

Пример. Определить длину линии на местности, если длина соответствующего отрезка, измеренного по карте масштаба 1:25000, составляет 7мм.

Решение производиться в следующем порядке:

9

а). При использовании численного масштаба необходимо составить и решить пропорцию: 1ед. ≈ 25000ед., а 7ед. ≈ Xед.

Отсюда X = 7 25000 =175000(ед.)

Поскольку за единицу измерения принят миллиметр, то длина на местности равна 175000мм (или 17500см или 175м).

б). При использовании именованного масштаба необходимо: перевести длину отрезка в сантиметры: 7мм = 0,7см; составить и решить пропорцию: 1см = 250м, а 0,7см = Хм. Отсюда X = 0,7 × 250 =175(м)

в). При использовании линейного масштаба необходимо циркулем, измерителем, линейкой и т.п. от нулевой отметки основания масштаба влево измерить длину отрезка 7мм и снять отсчет значения длины линии в метрах, учитывая, что одно большое деление основания равно 50м, а малое

– 25м. (Приложение 1.1.).

1.2.Содержание топокарт (планов)

Карта, как графический документ имеет зарамочное, межрамочное, внутрирамочное оформление. (Приложение 1.2.).

Взарамочном оформлении указывается: номенклатура листа, его название, наименование системы координат, в которой издана карта, данные

омагнитном склонении и сближении меридианов, схема взаимного положения вертикальной линии сетки карты, истинного и магнитного меридианов, все виды масштабов, график заложений, год издания карты и номенклатура смежных листов карт.

Вмежрамочном оформлении помещены: подписи полных прямоугольных и геодезических координат всех четырёх углов рамки, минутная и секундная шкалы для определения геодезических координат, входы линий координатной сетки и их оцифровка.

Внутрирамочное оформление содержит картографический материал, который представляет собой совокупность сведений о местных предметах, ситуации и рельефе.

Местные предметы – это расположенные на земной поверхности объекты природного и искусственного происхождения.

Рельеф – это совокупность неровностей земной поверхности. Ситуация – это взаимное расположение местных предметов и неров-

ностей земной поверхности.

Для изображения картографического материала используется систе-

ма картографических условных знаков (система КУЗ).

10

Элементами системы КУЗ являются: топографические условные знаки, расцветка, подписи и цифровые обозначения.

Топографические условные знаки представляют собой символические, штриховые и фоновые обозначения объектов местности, которые передают форму, размеры, местоположение и взаимные связи между объектами.

По структуре условные знаки делятся на группы. (Приложение 1.3.) По размерам и геометрическому начертанию условные знаки делятся

на виды. (Приложение 1.4.)

Масштабными условными знаками (1) изображаются объекты, размеры которых можно отобразить в масштабе карты. Каждый такой знак состоит из контура (планового очертания изображаемого объекта) и заполняющего его пояснительного обозначения в виде фоновой окраски, цветовой штриховки или сетки одинаковых значков.

Контуры объектов показываются сплошными линиями или пунктиром в точном соответствии с их положением на местности.

Линейными условными знаками (2) изображаются объекты, у которых в масштабе изображается только длина по оси их протяжения.

Внемасштабными условными знаками (3) изображаются объекты, которые не могут быть выражены в масштабе. Такие объекты изображаются знаками фигурного рисунка и точки, которая показывает положение объекта на местности.

Расцветка – это цветовое оформление, которое является единым для всех масштабов карт и планов.

Цвет соответствует действительной окраске объекта в летний период. Основными цветами являются: чёрный, синий, зелёный, жёлтый, оранжевый, коричневый (рельеф).

Подписи и цифровые обозначения применяются для обозначения количественных и качественных характеристик объекта. Подписи могут быть полными и сокращёнными.

Сокращённые подписи, а также цифровые обозначения устанавливаются в соответствии с перечнем условных знаков, обязательных для всех ведомств и учреждений Российской Федерации, которые приведены в специальном сборнике.

Полными подписями обозначаются названия населённых пунктов, гор, рек, озёр и т.д.

Цифрами подписываются высотные отметки точек местности над уровнем моря, относительные высоты обрывов (насыпей, выемок), ширина и глубина рек и оврагов, характеристики мостов, деревьев в лесу и т.п.