Картография, метода
.pdfПобудова номограми викривлянь нормальної циліндричної проекції
m, n, p
4,200
P
3,800
3,400
3,000
2,600
2,200
m, n
1,800
1,400
1,000
0,600
0,200
60 65 70 75 80
Мал. 2. Номограма викривлянь нормальної циліндричної проекції
Визначити довжину лінії на місцевості з масштабом крупнішим чім головний.
3.2. Розрахунок та побудова конічної проекції.
|
|
Лабораторна робота 3. |
|
|||
Вихідні дані. |
|
|
|
|
Варіант n |
|
|
|
|
|
|
|
|
Λ˚зах = 120 |
|
φ˚півд = 60 |
φ˚1 |
= 65 |
|
Загальний масштаб |
λ˚схід= 140 |
|
φ˚півн = 80 |
φ˚2 |
= 75 |
|
1:50 000 000 |
|
|
|
|
|
|
|
Робочі формули:
- визначення постійних проекції
21
|
lg( r |
) lg( r |
) |
|
|
r U |
|
r U |
|
|
|
г1 |
г 2 |
|
; |
k |
1 1 |
|
2 2 |
; |
|
lgU г 2 lgU г1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
- визначення полярних координат проекції
|
|
( ); |
|
|
|
k |
; |
m |
n |
|
|||||
|
i cep |
|
U |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
n |
|
- визначення прямокутних координат перетину паралелей і меридіанів проекції
xmn q n cos m ; ymn n sin m ,
де N – радіус кривизни першого вертикала; Uі – значення на ізометричних широтах. – полярний кут; ρ – радіуси паралелей; m – номер меридіану, q – радіус південної паралелі території, що картографується; n – номер паралелі. Картографічна сітка побудована через 5˚. За початок прямокутних координат при побудові проекції взято точку перетину середнього меридіана і південної паралелі.
Табличні дані.
Λ˚п |
= 120 |
Nг1 |
= 6395851 м |
φ10˚ = 60 |
U10 = 3,710444159 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
λ˚к |
= 140 |
Nг2 |
= 6398255 м |
φ11˚ = 65 |
U11 |
= 4,483378450 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
λ˚сер = 130 |
lgU1 |
= 0,6516054 |
φ12 |
˚= 70 |
U12 |
= 5,635652419 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
q = ρ10 |
lgU2 |
= 0,8777572 |
φ13 |
˚= 75 |
U13 |
= 7,546701980 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
μ0 = 50000000 |
φ14 |
˚= 80 |
U14 |
= 11,35479244 |
Складання програми для обчислення параметрів проекції на програмуючому полі Exel
Результати визначення постійних проекції
α = 0,940911466 |
00 = 60 |
= 6,865 cм |
||||
|
|
|
|
|
|
|
k1 |
= 23,57386673 |
10 |
= 65 |
= 5,746 |
см |
|
|
|
|
|
|
||
k2 |
= 23,57386673 |
20 |
= 70 |
= 4, 633 см |
||
|
|
|
|
|
|
|
δ1 |
= 4˚ 42΄ 16˝,41 |
30 |
= 75 |
= 3,520 |
см |
|
δ2 |
= 9˚ 24΄ 32˝,81 |
40 |
= 80 |
= 2,397 |
см |
Результати визначення прямокутних координат x, y точок перетину в см. При цьому враховувати принцип шахматної нумерації координат вузлових точок. Наприклад xij відповідає вузлової точки з і паралеллю, та j меридіаном, або навпаки. Замість умовного позначення xij можна користуватися градусним позначенням x60,140
22
Прямокутні координати вузлових точок картографічної сітки в см
x00 |
0,000 |
x01 |
0,024 |
x02 |
0,092 |
y00 |
0,000 |
y01 |
0,562 |
y02 |
1,121 |
|
|
|
|
|
|
x10 |
1,119 |
x11 |
1,138 |
x12 |
1,196 |
y10 |
0,000 |
y11 |
0,470 |
y12 |
0,938 |
|
|
|
|
|
|
x20 |
2,232 |
x21 |
2,247 |
x22 |
2,294 |
y20 |
0,000 |
y21 |
0,380 |
y22 |
0,756 |
|
|
|
|
|
|
x30 |
3,345 |
x31 |
3,357 |
x32 |
3,392 |
y30 |
0,000 |
y31 |
0,288 |
y32 |
0,575 |
|
|
|
|
|
|
x40 |
4,468 |
x41 |
4,476 |
x42 |
4,500 |
y40 |
0,000 |
y41 |
0,196 |
y42 |
0,391 |
|
|
|
|
|
|
Побудова нормальної рівнокутної конічної проекції
х, см
80
75
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
60 |
120 |
125 |
130 |
135 |
140 |
у, см
Мал. 3. Нормальна рівнокутна конічна проекція
Обчислення часткових масштабів m = n та P при умові = 0 виконуються формулами:
m = n = α /r; |
P = m2; ri = Ni cos i; |
23
Таблиця результатів обчислення:
Позначення, |
|
|
Для широт, |
|
|
формули |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
0,9409115 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α і (см) |
6,459 |
5,406 |
4,359 |
3,312 |
2,255 |
ri100/0 |
6,394 |
5,406 |
4,376 |
3,312 |
2,222 |
m = n |
1,010 |
1,000 |
0,996 |
1,000 |
1,015 |
|
|
|
|
|
|
P = m2 |
1,020 |
1,000 |
0,992 |
1,000 |
1,030 |
|
|
|
|
|
|
Побудова номограми викривлянь нормальної конічної проекції.
m, n, P
1,04 |
P |
|
|
1,02 |
m, n |
|
|
1,00 |
|
0,98 |
|
|
|
60 65 70 75 80
Мал. 4. Номограма викривлянь довжин та площин на нормальної конічної проекції
Визначити довжину лінії на місцевості з масштабом меншим головного.
3.3. Розрахунок і побудова азимутальної проекції
Лабораторна робота 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вихідні дані. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варіант n. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Λ˚зах = 120 |
|
|
φ˚півд = 60 |
|
|
|
φ˚г = 90 |
|
|
Загальний масштаб |
||
λ˚схід= 140 |
|
|
φ˚півн = 80 |
|
|
|
|
|
|
1:50 000 000 |
||
Робочі формули: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2R 1tg ( |
z |
)100 ; |
|
|
|
180 |
|
; |
|
|
n |
|
m |
m |
|
||||||||
|
n o |
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
xmn n cos m ; |
|
ymn n sin m |
|
|
|||
|
Результати обчислення полярної координати : |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
і |
|
zi /2 |
2tg (zi /2) |
Ri (м) |
|
Ri100/0 (см) |
і (см) |
1 |
60 |
|
15 |
0,5359 |
6388936 |
|
12,778 |
6,848 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
65 |
|
12,5 |
0,4434 |
6392006 |
|
12,784 |
5,668 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
70 |
|
10 |
0,3526 |
6394658 |
|
12,789 |
4,509 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
75 |
|
7,5 |
0,2633 |
6396811 |
|
12,794 |
3,367 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
80 |
|
5 |
0,1750 |
6398399 |
|
12,797 |
2,239 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислення координат вузлових точок картографічної сітки x, y (см).
№ |
|
|
60 (120) |
55(125) |
50(130) |
45(135) |
40(140) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
60 |
x |
3,424 |
3,928 |
4,402 |
4,842 |
5,246 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
5,930 |
5,610 |
5,246 |
4,842 |
4,402 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
65 |
x |
2,834 |
3,251 |
3,643 |
4,008 |
4,342 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
4,909 |
4,643 |
4,342 |
4,008 |
3,643 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
70 |
x |
2,254 |
2,586 |
2,898 |
3,188 |
3,454 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
3,905 |
3,694 |
3,454 |
3,188 |
2,898 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
75 |
x |
1,684 |
1,931 |
2,164 |
2,380 |
2,579 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
2,916 |
2,758 |
2,579 |
2,381 |
2,164 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
80 |
x |
1,120 |
1,284 |
1,439 |
1,583 |
1,715 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
1,939 |
1,834 |
1,715 |
1,583 |
1,439 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контроль |
|
x60-x80 = 3.424-1.715 = 1.709 |
|
(xi- xi+1) = 1.709 |
|
|||
розрахунку |
|
y60-y80 = 5.930-1.493 = 4.491 |
|
(yi- yi+1) = 4.491 |
|
Побудова нормальної рівнокутної азимутальної проекції
140 |
135 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130 |
||
|
|
|
||
|
|
|
125 |
|
180 |
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
80 |
75 |
70 |
65 |
60 |
|
|
° |
|
|
0
Мал. 5. Нормальна рівнокутна азимутальна проекція.
25
Обчислення часткових масштабів m = n та P при умові = 0 виконуються формулами:
Обчислення параметрів до викривлення часткових масштабів та Р
№ |
і, |
zi/2, |
tg2(z/2) |
m = 1+ tg2(z/2) |
P = m2 |
1 |
60 |
15 |
0,072 |
1,072 |
1,149 |
|
|
|
|
|
|
2 |
65 |
12,5 |
0,049 |
1,049 |
1,100 |
|
|
|
|
|
|
3 |
70 |
10 |
0,031 |
1,031 |
1,063 |
|
|
|
|
|
|
4 |
75 |
7,5 |
0,017 |
1,017 |
1,034 |
|
|
|
|
|
|
5 |
80 |
5 |
0,008 |
1,008 |
1,016 |
|
|
|
|
|
|
Побудова номограми викривлення часткових масштабів та Р.
m, n, P
1,16
1,14
1,12
1,10
1,08
1,06
1,04
1,02
1,00
90 |
85 |
80 |
75 |
70 |
Мал. 6. Номограма викривлення m, n, P
P
m, n
65 |
60 |
Визначити довжину лінії на місцевості, враховуючи що на полюсі відсутнє викривлення часткових масштабів.
Студент для перевірки подає результати розрахунків та малюнки проекцій і номограм в технологічній послідовності, чи алгоритмічному прядку.
26
4. ПІДГОТОВКА МАТЕМАТИЧНОЇ ТА ГЕОДЕЗИЧНОЇ ОСНОВ КАРТ
Лабораторна робота 5
4.1.Аналітичне трансформування прямокутних координат
Урозділі складання карт побудова математичної основи карти розглядається різними способами: аналітичним обчисленням за допомогою функцій вищої геодезії та за допомогою спеціальних картографічних таблиць.
При виконанні практичної роботи метод розрахунків студент вибирає самостійно. У роботі передбачається перетворення координат пунктів знімального обґрунтування з умовної системи у систему координат ГауссаКрюгера, обчислення географічної координати середньої точки ділянки, що картографується, визначення номенклатури аркуша карти, розміри рамки трапеції та координати (географічні й прямокутні) її вершин.
Вихідні дані для розв’язання задачі наведено в табл. 2. Координати вихідних пунктів у системі Гаусса-Крюгера – у табл. 3, які для визначеного варіанта розраховуються за наведеними виразами, де і – номер студента в списку групи, а j – номер групи в потоці.
З метою обчислення параметрів пропонується застосувати обчислювальні засоби як: програмуючий калькулятор, комп’ютер, ноутбук, нетбук, мобільні телефони з науковими калькуляторами, для яких за наведеними методами необхідно скласти програми та провести обчислення, а вихідні дані для роботи та результати обчислень звести у таблиці.
Таблиця 2
Координати пунктів в умовній системі
Номер |
Координати, км |
Висота |
|
пункту |
X |
Y |
Н, м |
1431 |
5 585,63 |
4 871,03 |
131,970 |
35 |
5 432,85 |
4 744,84 |
130,851 |
140 |
4 854,23 |
4 810,52 |
121,312 |
43 |
4 915,43 |
4 962,72 |
128,373 |
52 |
5 206,48 |
4 935,07 |
130,514 |
57 |
5 492,22 |
5 942,15 |
132,833 |
58 |
5 555,89 |
6 101,80 |
134,092 |
ТВ3 |
5 290,37 |
4 962,45 |
130,611 |
АС |
5 451,22 |
4 405,03 |
129,815 |
27
Таблиця 3
Координати вихідних пунктів у системі Гаусса-Крюгера
Номер |
Координати, м |
|
|
пункту |
X |
|
Y |
140 |
5662 800,30 + (5ij) |
72 |
031,17 – (3ij) |
58 |
5663 068,70 + (4ij) |
73 |
476,15 – (2ij) |
АС |
5663 493,41 + (ij) |
71 |
829,95 – (2ij) |
Робота розпочинається з перетворення умовних координат знімальної сітки, що отримані з польової прив’язки у координати державної геодезичної мережі. Кількість таких пунктів має бути не менше трьох. Їх розміщення повинно бути більш-менш рівномірним на межах ділянки, що картографується. Таким чином, якщо знати координати ГауссаКрюгера Xi, Yi (i = 1, 2, 3) пунктів прив’язки місцевої системи, можна обчислити координати X0, Y0 деякої середньої точки О ділянки, що картографується як середньоарифметичні величини Xi і Yi:
X |
|
|
1 |
( X |
|
X |
|
X |
|
); |
Y |
1 |
(Y Y Y ). |
|
|
о |
|
3 |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
о |
3 |
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
За аналогічними формулами визначають координати Х΄о і Υ΄о |
точки О΄ |
у місцевій системі координат. Враховуючи, що помилки геодезичних вимірювань та спотворення довжин у проекції Гаусса в межах триградусної зони не перевищують 1:5000, можна вважати точки О і О΄ на місцевості однією і тією ж точкою. На цій підставі визначаються радіальні відстані S1, S2, S3, S΄1, S΄2, S΄3 та дирекційні кути α1, α2, α3, α΄1, α΄2, α΄3 шляхом подвійного розв’язання обернених геодезичних задач за трьома радіальними напрямками із середньої точки О на пункти прив’язки. За отриманими даними обчислюють значення коефіцієнтів масштабного перетворення mi та кутів повороту φ:
m |
Si |
; |
|
i |
' |
; |
|
||||||
i |
Si` |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
визначають їх середні значення для даного об’єкта:
m |
|
1 |
(m m |
|
m ); |
|
|
1 |
( |
|
|
). |
|
3 |
1 |
2 |
3 |
|
3 |
1 |
2 |
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перетворення координат місцевої системи пунктів знімальної сітки, що лишились, зводиться до попереднього розв’язання обернених геодезичних задач за радіальними напрямками із середньої точки О΄ на інші пункти,
28
обчислення перетворених відстаней та дирекційних кутів і розв’язання прямих геодезичних задач у системі координат Гаусса-Крюгера за такими формулами:
Sn = mS΄n, |
αn = α΄n + φ, |
Xn = SnCosαn, |
Yn = SnSinαn, |
Xn = Xо + Xn, |
Yn = Yо + Yn, |
де n – номер пункту. |
|
При складанні топографічної основи для розробки генерального плану визначеної ділянки в загальнодержавному розграфленні та прийнятій номенклатурі її визначення може проводитися математичним розрахунком за функціями вищої геодезії, або за допомогою спеціальних збірних таблиць, топографічної карти масштабу 1:25000 на визначену територію або методом обчислень та побудови схеми розграфлення. Для навчальної роботи номенклатура визначається методом обчислень.
4.2. Табличне обчислення географічних координат.
Обчислення складаються з визначення географічних координат умовної центральної точки О ділянки, що картографується. Її географічні координати –
широту Всер |
і довготу Lсер (розрахунок Гринвіча) достатньо визначити з |
|
точністю 1 – 2˝ за формулами: |
||
Bо = B0 |
– B; |
Lо = L0 + lсер, |
де В0 – широта точки, що знаходиться на осьовому меридіані координатної зони (l = 0) та має абсцису, яка дорівнює абсцисі Хо точки О у проекції Гаусса; L0 – довгота осьового меридіана зони номер якої відповідає варіанту студента (триградусна для карт масштабу 1:5000 і шестиградусна – для карт масштабу 1:10000); l – довгота точки від осьового меридіана зони.
Параметри В0, lо і В розраховуються за такими формулами:
B |
X о X1 |
˝; |
B B B; |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
X 2 X1 |
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 e2Sin |
2 B ; |
r |
aCosB |
|
|
|
|
a(1 e2 ) |
|
|||||||
U |
|
|
|
0 |
; |
|
M |
0 |
|
; |
||||||||
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
U 1/ 2 |
|
|
|
U 3/ 2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
Y0 |
|
|
|
|
|
|
Y l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
0 cеp |
, |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
lсер |
|
r0 |
; |
|
|
2M |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
де Xо, Yо – координати Гаусса-Крюгера точки О, км, які обчислюють до двох знаків після коми; Х1, Х2 – табличні значення абсцис точок осьового меридіана (l = 0), які розташовані південніше (широта В1) та північніше (широта В2), що близькі до значення Х0 ( [5, табл.] ,[6, табл.] ); Δ˝ – табличний крок значення широти в секундах який в табл. [5] дорівнює 75˝, а в [6] – 300˝; r0, M0 – радіуси
29
кривизни паралелі і меридіана для широти В0. Постійні величини еліпсоїда Красовського, що використані у формулах мають такі значення:
а = 6378,2 км; а(1- е2) = 6335,6 км; е2 = 6,6934 ∙ 10-3.
Прямокутні координати вершин трапеції, розмір рамки, діагональ та площу трапеції виписують із таблиць [5, 6] і записують на схему в процесі підготовки топографічної основи.
4.3. Аналітичне обчислення географічних координат.
Нижче наданий алгоритм обчислення географічних координат центральної точки картографічної території.
1. X0 / 6367558,4969;
2. Bx 50221746 293622 2350 22Cos 2 Cos 2 Cos 2 10 10 Sin Cos ;
3. Nx 6399698,902 21562,267 108,973 0,612Cos2 Bx Cos 2 Bx Cos 2 Bx ;
4. B2 0,5 0,0033692Cos 2 Bx SinBxCosBx ;
5. B3 0,333333 - 0,166667 0,001123Cos 2 Bx Cos 2 Bx ;
6. B4 0,25 0,16161 0,00562Cos2 Bx Cos 2 Bx ;
7. B5 0,2 0,1667 0,00882Cos 2 Bx Cos2 Bx ;
8. Z Y0 / N x / CosBx ;
9. l 1 B3 B5 Z 2 Z 2 Z ;
10. Lо Lз l; де Lз 6(n 30) 3, а n – номер варіанта;
12. Bо Bx 1 B4 0,12Z 2 Z 2 Z 2 B2 ;
4.4. Номенклатура аркушів карти.
Визначення номенклатури аркуша карти, що створюється розпочинається з визначення номенклатури аркуша карти масштабу 1:1 000 000 за значеннями географічних координат Bо, Lо центральної точки території яка картографується. Наступним кроком є визначення за схемою розграфлення номенклатури аркуша 1:5 000 масштабу з листа карти 1:100 000 масштабу. Закінчення роботи з визначенням листа карти 1:2000 масштабу з проведенням аналізу розташування картографічної інформації на одному, чи декілька листах.
5.ОЦІНКА ТОЧНОСТІ ЙМОВІРНІСНОГО СПОСОБУ ВИМІРУ ДОВЖИНИ ЗВИВИСТИХ ЛІНІЙ.
Лабораторна робота 6.
При практичному використанні карт розв’язують задачі із визначенням середнього нахилу поверхні та горизонтального розчленування певної ділянки
30