Koshkina_osnovy_geodezii_i_topografii
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский государственный технический университет»
Л.Б. Кошкина
ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ И ТОПОГРАФИИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство Пермского государственного технического университета
2010
УДК 528.2 К76
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент Т.С. Тихонова (Пермская государственная сельскохозяйственная академия);
канд. техн. наук, доцент А.Т. Шаманская (Пермский государственный технический университет)
Кошкина, Л.Б.
К76 Основы геодезии и топографии: учеб.-метод. пособие / Л.Б. Кошкина. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 99 с.
ISBN 978-5-398-00537-0
Подробно изложена тема «Содержание карты», приведены методы решения геодезических задач на топографических картах, этапы камеральной обработки результатов полевых измерений, методы контроля вычислений, правила графических построений планов и разрезов, интерполирования и проведения горизонталей. Приведены примеры камеральной обработки результатов измерений в теодолитной и тахеометрической съемке и геометрическом нивелировании.
Предназначено для студентов дневной формы обучения специальности «Геология нефти и газа», изучающих курс «Основы геодезии и топографии».
УДК 528.2
ISBN 978-5-398-00537-0 |
© ГОУ ВПО |
|
«Пермский государственный |
|
технический университет», 2010 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Общие положения........................................................................................... |
6 |
Работа 1. Топографические планы и карты.................................................. |
6 |
1.1. Масштабы планов и карт............................................................... |
7 |
1.2. Классификация карт....................................................................... |
7 |
1.3. Элементы общегеографических карт........................................... |
8 |
1.4. Содержание планов и карт............................................................ |
9 |
1.5. Решение задач на топографической карте................................. |
11 |
1.5.1. Определение геодезических координат |
|
заданных точек....................................................................... |
11 |
1.5.2. Определение прямоугольных координат |
|
заданных точек....................................................................... |
14 |
1.5.3.Определение углов ориентирования ................................... |
15 |
1.5.4. Определение высот точек по горизонталям....................... |
17 |
1.5.5. Определение крутизны ската .............................................. |
18 |
1.5.6. Построение линии с заданным уклоном ............................ |
18 |
1.5.7. Построение профиля местности |
|
по топографической карте..................................................... |
19 |
Работа 2. Номенклатура................................................................................. |
21 |
2.1. Разграфка и обозначение листов карт......................................... |
21 |
2.2. Определение номенклатуры листа карты |
|
по широте и долготе....................................................................... |
25 |
2.2.1. Определение номенклатуры листа карты |
|
масштаба 1:1 000 000 ............................................................. |
25 |
2.2.2. Определение номенклатуры листа карты |
|
масштаба 1:100 000 ................................................................ |
27 |
2.2.3. Определение номенклатуры листа карты |
|
масштаба 1:50 000 .................................................................. |
28 |
2.2.4. Определение номенклатуры листа карты |
|
масштаба 1:25 000 .................................................................. |
28 |
2.2.5. Определение номенклатуры листа карты |
|
масштаба 1:10 000 .................................................................. |
29 |
Работа 3. Вычисление координат точек теодолитного хода и построение |
|
контурного плана в М 1:2000............................................................. |
30 |
3.1. Общие сведения............................................................................ |
30 |
3.2. Задание и исходные данные........................................................ |
31 |
|
3 |
3.3. Определение координат точек теодолитного хода.................... |
33 |
3.3.1. Уравнивание угловых измерений (вычисление угловой |
|
невязки и ее распределение) ................................................. |
33 |
3.3.2. Вычисление дирекционных углов...................................... |
35 |
3.3.3. Вычисление приращений координат ................................. |
36 |
3.3.4. Уравнивание линейных измерений.................................... |
37 |
3.3.5. Вычисление координат точек............................................. |
40 |
3.4. Построение контурного плана в масштабе 1:2000..................... |
41 |
3.4.1. Построение координатной сетки......................................... |
41 |
3.4.2. Нанесение точек теодолитного хода на план..................... |
42 |
3.4.3. Нанесение ситуации на план теодолитной съемки............ |
44 |
3.4.4. Окончательноеоформлениепланатеодолитнойсъемки...... |
46 |
Работа 4. Вычисление отметок устьев разведочных скважин |
|
и построение геологических разрезов................................................ |
47 |
4.1. Указания к выполнению работы ................................................. |
47 |
4.2. Исходные данные для расчетов и задание.................................. |
48 |
4.3. Вычисление превышений............................................................. |
50 |
4.4. Постраничный контроль .............................................................. |
50 |
4.5. Вычисление высотной невязки хода........................................... |
51 |
4.6. Вычисление отметок связующих точек...................................... |
53 |
4.7. Вычисление отметок промежуточных точек.............................. |
53 |
4.8. Построение геологических разрезов........................................... |
54 |
Работа 5. Обработка журнала тахеометрической съемки и составление |
|
топографического плана ..................................................................... |
57 |
5.1. Общие указания к работе............................................................. |
57 |
5.2. Исходные данные. Задание.......................................................... |
57 |
5.3. Вычисление координат точек разомкнутого теодолитного |
|
хода (съемочного обоснования).................................................... |
59 |
5.3.1. Уравнивание угловых измерений....................................... |
59 |
5.3.2. Вычисление дирекционных углов...................................... |
62 |
5.3.3. Вычисление приращений координат ................................. |
63 |
5.3.4. Уравнивание линейных измерений (приращений |
|
координат) .............................................................................. |
64 |
5.3.5. Вычисление координат точек теодолитного хода ............ |
67 |
5.4. Вычисление отметок точек теодолитного хода......................... |
68 |
5.4.1. Вычисление превышений между точками |
|
теодолитного хода ................................................................. |
68 |
4 |
|
5.4.2. Вычисление средних превышений ..................................... |
70 |
5.4.3. Вычисление высотной невязки |
|
(уравнивание превышений)................................................... |
70 |
5.4.4. Вычисление исправленных превышений........................... |
72 |
5.4.5. Расчет отметок точек теодолитного хода........................... |
73 |
5.5. Вычисление отметок реечных точек (камеральная обработка |
|
тахеометрической съемки)............................................................. |
73 |
5.5.1. Вычисление углов наклона.................................................. |
73 |
5.5.2. Вычисление горизонтальных проложений......................... |
75 |
5.5.3. Вычисление превышений..................................................... |
75 |
5.5.4. Вычисление отметок реечных точек................................... |
76 |
5.6. Построение топографического плана в масштабе 1:2000.......... |
76 |
5.6.1. Построение координатной сетки......................................... |
76 |
5.6.2. Построение точек теодолитного хода................................. |
78 |
5.6.3. Построение реечных точек.................................................. |
79 |
5.6.4. Изображение рельефа горизонталями ................................ |
80 |
5.6.5. Оформление топографического плана............................. |
81 |
Вопросы для подготовки к защите работ..................................................... |
83 |
Список рекомендуемой литературы............................................................. |
88 |
Приложение 1. Образец оформления плана ................................................ |
89 |
Приложение 2. Вариант топографического плана...................................... |
90 |
Приложение 3. Описание скважин............................................................... |
91 |
Приложение 4. Пример вычисления тригонометрических функций |
|
на калькуляторе.................................................................... |
97 |
Приложение 5. Условные знаки горной графической документации....... |
98 |
5
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При изучении дисциплины «Основы геодезии и топографии» много времени уделяется самостоятельной работе студента. Данное пособие составлено для обеспечения помощи при выполнении различных лабораторных работ: решении задач по топографической карте, расчетах и графических построениях планов и разрезов. Выполнение работ показано на примерах камеральной обработки результатов измерений в теодолитной, тахеометрической съемках и геометрическом нивелировании. При этом внимание акцентировано на выполнении контроля на различных стадиях математической обработки результатов геодезических измерений и построения планов и разрезов. Для подготовки к защите работ в конце пособия приведены вопросы.
РАБОТА 1. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ ПЛАНЫ И КАРТЫ
При изображении на плоскости значительных территорий проектирование их производится на сферическую поверхность. В этом случае участки местности изображаются с определенными искажениями. Для уменьшения этих искажений применяются специальные методы построения изображений, называемые картографическими проекциями. Такое построение будет являться картой.
Картой называется уменьшенное изображение на плоскости значительных по площади участков поверхности Земли, построенное по определенным математическим законам сучетом кривизны Земли.
Карты строятся в прямоугольной системе координат Гаусса. Топографическими называют группу географических карт мас-
штабов 1:100 000; 1:50 000; 1:25 000; 1:10 000 и крупнее.
При изображении небольшого участка земной поверхности радиусом до 10 км он проектируется на горизонтальную плоскость. Полученное горизонтальное изображение участка в уменьшенном виде наносится на бумагу, и получается план.
6
Планом называется уменьшенное подобное изображение ортогональной проекции контуров и рельефа местности, небольшой по площади, построенное без учета кривизны Земли.
Планы строятся в прямоугольной геодезической системе коорди-
натвмасштабах1:100, 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10 000.
Для составления планов и карт приняты определенные стандартные масштабы.
1.1. Масштабы планов и карт
Масштабом называется отношение длины отрезка на плане к его горизонтальной проекции на местности.
Масштаб записывается в виде дроби с числителем, равным единице, и знаменателем, показывающим, во сколько раз уменьшены на плане длины линий. Например, 1:1000, 1:2000 и т.д. Такая запись называется численным масштабом. Сравнивая разные масштабы, более крупным называют тот, у которого знаменатель меньше, а более мелким тот, у которого знаменатель больше.
Масштаб можно выразить словесным описанием, например: «В 1 сантиметре 20 метров», что соответствует масштабу 1:2000. Такая словесная форма выражения масштаба называется именованным масштабом.
Для повышения точности графических построений и определения длин отрезков применяется поперечный масштаб. А на картах изображается линейный масштаб.
1.2. Классификация карт
Карты, показывающие и характеризующие местность, называются общегеографическими. Топографические карты входят в число общегеографических. Масштаб карт оказывает влияние на их содержание и использование. Чем крупнее масштаб карты, тем подробнее и точнее можно изобразить на ней проекции местности.
Карты в зависимости от масштаба условно делят на крупномасштабные и мелкомасштабные. Крупномасштабные карты – это карты масштабов 1:100 000 и крупнее. Карты более мелких масштабов относят к мелкомасштабным.
7
1.3. Элементы общегеографических карт
Листы топографических карт имеют три рамки: внутреннюю, минутную и внешнюю (рис. 1).
Рис. 1. Элементы общегеографических карт
8
Внутренняя рамка карты составлена линиями: с севера и юга– параллелями; с запада и востока – меридианами.
Между внутренней и внешней рамками помещена шкала. На западной и восточной сторонах находится шкала широт. Одно деление шкалы соответствует одной минуте широты. Эта минута разделена на 6 частей точками, которые находятся между минутной и внешней рамками. На северной и южной стороне находится шкала долгот, одно деление которой соответствует одной минуте долготы. Минута долготы также разделена на 6 частей. Наличие этих шкал позволяет определять геодезические координаты точек. В каждом углу рамки подписываются геодезические координаты: широта и долгота.
На карте нанесены линии километровой (иногда ее называют координатной) сетки. Эти линии километровой сетки оцифрованы в соответствииспрямоугольнойзональнойсистемойкоординатГаусса.
Между внутренней и минутной рамками выписываются ординаты вертикальных и абсциссы горизонтальных линий километровой (координатной) сетки.
Под серединой южной стороны внешней рамки приводится масштаб в трех видах: численный, именованный и линейный. Ниже подписана высота сечения рельефа и название принятой системы высот.
Слева от масштаба приводятся сведения о сближении меридианов, магнитном склонении и схема взаимного расположения истинного, осевого и магнитного меридианов на данном листе карты. Справа от масштаба приводится график заложений, указываются выходные данные карты.
Над северной стороной рамки расположена номенклатура данной карты, т.е. ее обозначение.
1.4. Содержание планов и карт
На планах и картах изображаются ситуация и рельеф. Ситуация изображается с помощью условных знаков. При этом используются стандартные условные знаки, которые являются обязательными для всех ведомств и учреждений.
9
Условные знаки могут быть масштабные, внемасштабные, линейного масштаба, площадные и др. Масштабными условными знаками изображают объекты, форма и размеры которых могут быть переданы в масштабе плана или карты. Внемасштабными условными знаками изображают объекты, которые необходимо нанести на план, но нельзя показать в масштабе. Линейными условными знаками изображают объекты, длина которых выражается в масштабе плана, а ширина не выражается.
Для изображения существенных характеристик различных объектов многие условные знаки сопровождаются пояснительными надписями.
Знание условных знаков необходимо, чтобы понимать содержание топографических планов и карт, уметь их читать.
Рельефом местности называется совокупность неровностей земной поверхности.
Рельеф составляет главное содержание топографической карты. Для изображения рельефа на планах и картах используется метод горизонталей.
Горизонталь – это линия равных высот.
Численное значение высоты называется отметкой. Образование горизонталей и изображение рельефа на планах и картах показано на рис. 2.
Рис. 2. Изображение рельефа горизонталями
10