1. Геодезия- наука о методах определения фигуры и размеров Земли и изображении ее поверхности на картах и планах, а также о спо­собах проведения специальных измерений, необходимых для решения разнообразных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.. Так, разра­ботка методов определения фигуры и размеров Земли, изучение горизон­тальных и вертикальных движений земной коры, создание государствен­ной геодезической сети страны – предмет высшей геодезии. Изучени­ем методов изображения сравнительно небольших участков поверхности Земли на плоскости занимается топография, Разработка теории и способов изображения на плоскости значительных частей земной по­верхности составляет предмет картографии.Рост производительных сил страны невозможен без знания ее тер­ритории в топографическом отношении.Эта задача успешно решается при помощи карт различных масштабов, создаваемых по результатам геодезических работ. Геодезия играет важную роль при решении многих весьма ответственных задач, например:при изыскании, проектировании и строительстве гидротехнических сооружений (ГЭС, судоходных, оро­сительных и осушительных каналов и пр.), железных и автогужевых до­рог, городов и сельских населенных пунктов, аэродромов, подземных со­оружений (метрополитена, шахт, кабельных линий, различных трубопро­водов), воздушных сетей (линий связи и электропередач); большой объем геодезических работ выполняется при землеустройстве и лесоустройстве.

Геодезические методы измерений весьма высокой точности широ­ко применяются при наблюдениях за деформациями и осадками инже­нерных сооружений в периоды их строительства и эксплуатации. Велико значение геодезии в обороне страны. Вся армия в целом нуждается в кар­тах различных масштабов; по ним изучают местность, разрабатывают боевые операции войск. Пуск ракет различной дальности действия осу­ществляется с использованием геодезической информации. Некоторые рода войск имеют в своем составе геодезические подразделения.

2. Фигура Земли обусловлена воздействием многих процессов, связанных с её образованием и существованием. Решающее значение при этом имеют силы внутреннего тяготения и центробежные. Если бы земля была однородна и неподвижна, то под действием сил только внутреннего тяготения, как фигура равновесия, она бы имела форму шара. Вследствие же центробежной силы, вызванной вращением Земли вокруг своей оси, Земля приобрела бы форму земного сфероида, сплюснутого у полюсов. Представить фигуру Земли в качестве сфероида можно с большим обобщением. Реальная поверхность Земли - это поверхность материков, дна морей и океанов. Она сложна и напоминает сфероид лишь в целом. Для изучения фигуры земли введено понятие уровенной поверхности, что обусловлено тем, что 3/4 её площади занимают моря и океаны. Та из них, которая совпадает со средней поверхностью морей м океанов, находящихся в спокойном состоянии, называется основной уровенной поверхностью. Фигура Земли, образованная основной уровенной поверхностью, мысленно продолженной под всеми материками и континентами, называется г е о и д о м. Геоид - сложная, замкнутая фигура. Одной из её особенностей является то, что отвесная линия в любой точке физической (реальной) поверхности Земли перпендикулярна к поверхности геоида (основной уровенной поверхности), например, отвесная линия МN. На поверхности такого эллипсоида выполняется обработка результатов геодезических измерений на территории России, стран СНГ и некоторых государств Западной Европы. Параметры этого эллипсоида определены коллективом российских учёных под руководством профессора Ф.Н. Красовского и он носит название референц-эллипсоид Ф.Н. Красовского

3. Целью линейных измерений является определение горизонтальных расстояний (проложений) между точками местности.

Угловые (геодезические) измерения – вид геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются горизонтальные и (или) вертикальные углы (зенитные расстояния).

Линейные (геодезические) измерения – вид геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются длины сторон геодезических сетей (расстояния или их разности).

5. При выполнении геодезических работ возникает необходимость в определении положения линий местности относительного некоторого направления, принимаемого за исходное. За исходное направление в Геодезии принимают направление истинного (географического) меридиана, в качестве исходного можно принять направление магнитного меридиана, и в качестве исходного направления очень часто принимают направление осевого меридиана зоны.

Ориентирование относительно истинного или географического меридиана.Ориентировать линию – это значит определить ее положение относительно меридиана.

Помните, мы говорили, что меридиан – это есть след от сечения земной поверхности плоскостью, проходящей через ось вращения Земли. При ориентировании относительно истинного или географического меридиана принимается угол, который называется истинный азимут.

Истинный (географический) азимут – есть угол, который отсчитывается от северного направления истинного меридиана по ходу часовой стрелки до данной линии.

Азимуты бывают прямые и обратные. Азимут Аи1 – это азимут линии М1М2 в точке М1, т.е. азимут прямой. А азимут в точке Аи2 – азимут обратного направления. Он равен азимут прямого направления плюс 180о и плюс g , или Аи2 = Аи1 + 180о + g .

Если азимут прямого направления больше 180о, то в формуле используют знак минус. Для небольших линий, менее километра, сближением меридианов можно пренебречь и считать что, азимут обратный равен азимуту прямому плюс-минус 180о или Аи2 = Аи1 ± 180о. Естественно азимуты истинные изменяются, по определению, от 0о до 360о.

Румбом направления r называют острый угол в пределах 90⁰ в одной из четвертей между ближайшим северным или южным меридианом ( вертикальной линией сетки ) и данным направлением. При обозначение румба указывают четверть, а затем угловую величину в градусной мере. Например, для первой четверти - СВ: 45⁰ 35 ^', для второй -ЮВ: 65⁰ 37 ^' ; для третьей ЮЗ : 42⁰ 35 ^' ; для четвёртой - СЗ: 57⁰ 51 ^' .Значения дирекционных углов и румбов измеряются по карте, если провести в данной точке исходное направление. Дирекционные углы измеряются с помощью транспортира, устанавливаемого в точке пересечения данного направления с вертикальной линией сетки или линией ей параллельной, относительно северного направления вертикальной линии сетки от 0⁰ до 360⁰, а румбы – от 0⁰ до 90⁰ относительно северного или южного направлений вертикальной линии сетки.

6. Масштаб – степень уменьшения горизонтального проложенных линий на местности, при изображении их на планах или картах. Выражается в виде дроби: 1:N, где N=100; N=200; N=500; N=1000; N=2500. Масштабы бывают: численные и графические (линейные, поперечные).

Отношение длины линии на плане к длине горизонтального проложения этой линии на местности называется численным масштабом топографического пана. Его обычно представляют в виде правильной дроби, числитель которой равен 1, а знаменатель – некоторому числу N, показывающему во сколько раз расстояние на плане уменьшено по сравнению с соответствующим горизонтальным проложением линии местности.

Линейный масштаб используют для измерения с небольшой точностью длин отрезков на плане. Он представляет собой прямую линию, разделённую на равные отрезки. Длина одного отрезка называется основанием масштаба. Линейным масштабом пользуются следующим образом: откладывают на линейном масштабе замеренную длину т.о., чтобы правая ножка циркуля (измерителя) была на к-либо делении правее 0, а левая ножка обязательно заходила за 0; считают число целых делений ОМ (основания масштаба) и число десятых делений между правой и левой ножками измерителя и определяют… (извините, но дальше Я не знаю). Наименьшая ЦД линейного масштаба 2мм, 1мм (как половина цены наименьшего деления) (рис.).

Поперечный масштаб применяют для более точных измерений длин линий на планах. Поперечным масштабом пользуются следующим образом: откладывают на нижней линии поперечного масштаба замер длины т.о., чтобы один конец (правый) был на целом делении ОМ, а левый заходил за 0. Если левая ножка попадает между десятыми делениями левого отрезка (от 0), то поднимаем обе ножки измерителя вверх, пока левая ножка не попадёт на пересечение к-либо трансвенсали и к-либо горизонтальной линии. При этом правая ножка измерителя должна находиться на этой же горизонтальной линии. Наименьшая ЦД=0,2мм, а точность 0,1 (рис.).

Точность масштаба топографического плана – длина горизонтального проложения линии местности, соответствующая на плане отрезку в 0,1мм. Так, для плана масштаба 1/5000 точность масштаба будет 0,1*5000=0,5м.

14. Теодолит – прибор, с помощью которого измеряются горизонтальные и вертикальные углы, расстояние по дальномерам и магнитный азимут с помощью буссоли.

Основные части:

1)становой винт – закрепляющий теодолит на штативе и позволяющий подвесить нитяной отвес.

2)штатив.3)гориз.круг , состоящий из лимба – оцифрованной по ходу часовой стрелки круговой полосы с градусными делениями.

4)подьемные винты, служащие для приведения пузырька цилиндрического уровня на середину.5)алидада – часть расположенная соосно с лимбом и несущая элементы несущего устройства 6)цилиндрический уровень, предназначенный для приведения плоскости лимба гориз круга в положение, перпиндикулярное отвесной линии 7)зрительная трубка, сост из обьектива, окуляра, сетки нитей и фокусирующего устройства с кремальерой 8) вертикальный круг , устроенный анолагично горизонтальному и предназначенный для измерения углов наклона

Т1 — высокоточныеТ2 и Т5 — точныеТ15 и Т30 — техническиеТ60 — технические (в настоящее время не выпускается)Буква Т — обозначает «теодолит», а последующие числа — величину средней квадратической погрешности в секундах, при измерении одним приёмом в лабораторных условиях. Обозначение теодолита, изготовленного в последние годы может выглядеть так: 2Т30МКП. В данном случае первая цифра показывает номер модификации («поколения»).М — маркшейдерское исполнение (для работ в шахтах или тоннелях; может крепиться к потолку и использоваться без штатива, помимо этого, в маркшейдерском теодолите в поле зрения визирной трубы есть шкала для наблюдения за качаниями отвеса при передаче координат с поверхности в шахту).К — наличие компенсатора, заменяющего уровни.П — зрительная труба прямого видения, то есть зрительная труба теодолита имеет оборачивающую систему для получения прямого (не перевернутого) изображения.А — с автоколлимационным окуляром (автоколлимационные);Э — электронные.

Основные геометрические оси теодолита:

1. ОО₁ - ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита),

2. UU₁ - ось цилиндрического уровня (касасельная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте),

3. WW₁ – визирная ось зрительной трубы (прямая, соединяющая оптический центр объектива и крест сетки нитей),

4.VV₁ - ось вращения зрительной трубы.

4. Прямоугольные местные координаты являются производными от зональной системы координат Гаусса-Крюгера (см. п.7) и распространяются на небольшой по площади территории. Ось абсцисс совмещают с меридианом некоторой точки участка либо ориентируют параллельно основным осям инженерных сооружений. Координатные четверти нумеруют по часовой стрелке и именуют по сторонам света: I-СВ, II-ЮВ, III-ЮЗ, IV-СВ.

Зональная система координат Гауса-Крюгера.

В основу этой системы положено поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция Гаусса-Крюгера (названа по имени немецких ученых ее предложивших). В этой проекции поверхность земного эллипсоида меридианами делят на шестиградусные зоны и номеруют с 1-й по 60-ю от Гринвичского меридиана на восток (рис.7). Средний меридиан шестиугольной зоны принято называть осевым.

Рис.7.Зональная система прямоугольных координат

Его совмещают с внутренней поверхностью цилиндра и принимают за ось абсцисс.

7. Карта — это построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или внеземного пространства, показывающее расположенные на ней объекты или явления в определенной системе условных знаков.

План-чертеж,в кот в уменьш и подобном виде изобр горизонт пролож сравнит небольшого участка земной пов-ти.

Географич сетка- совокупность меридианов и параллелей на теоретически рассчитанной поверхности земного эллипсоида, шара или на глобусе.

Километровая сетка – координатная сетка, линии которой проведены на карте через интервалы, соответствующие определенному числу километров.С помощью километровой сетки определяются прямоугольные координаты (х, у) точек на карте. В общем случае на листах карты, не примыкающих к осевому меридиану зоны, вертикальные линии километровой сетки повернуты на западе или востоке относительно меридианов градусной сетки на величину сближения меридианов. Если лист карты расположен в западной части зоны, то километровая сетка развернута на запад относительно градусной сетки, и наоборот.

8. Рельеф—совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Слагается из положительных (выпуклых) и отрицательных (вогнутых) форм.Основными формами рельефа являются гора, котловина, хребет, лощина. На крупномасштабных топографических и спортивных картах рельеф изображают изогипсами — горизонталями, числовыми отметками и дополнительными условными знаками. На мелкомасштабных топографических и физических картах рельеф обозначается цветом (гипсометрической окраской с четкими или размытыми ступенями) и отмывкой.

9. Под местной системой координат понимается условная система координат, устанавливаемая в отношении ограниченной территории,начало отсчета координат и ориентировка осей координат которой смещены по отношению к началу отсчета координат и ориентировке осей координат единой государственной системы координат, используемой при осуществлении геодезических и картографических работ. Местные системы координат устанавливаются для проведения геодезических и топографических работ при инженерных изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, межевании земель, ведении кадастров и осуществлении иных специальных работ. Обязательным требованием при установлении местных систем координат является обеспечение возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат, который осуществляется с использованием параметров перехода (ключей). Каждая местная система координат может создаваться с одной или несколькими трех или шести градусными зонами.

Если за начало счета принимают произвольную уровненную поверхность, то высоты, отсчитываемые по этой поверхности; называют условными.

10. Съемочное обоснование развивается от пунктов государственных геодезических сетей, геодезических сетей сгущения 1 и 2 разрядов и технического нивелирования. Пункты планового съемочного обоснования определяются построением съемочных триангуляционных сетей, проложением теодолитных и мензульных ходов, прямыми, обратными и комбинированными засечками. При развитии съемочного обоснования одновременно определяются, как правило, положения точек в плане и по высоте. Высоты точек съемочного обоснования определяются нивелированием горизонтальным лучом нивелиром, теодолитом или, кипрегелем с уровнем при трубе или тригонометрическим нивелированием.

Невязки в ходах и полигонах высотного съемочного обоснования не должны быть более:

• ±5√¯L см при техническом нивелировании,

• ±10√¯L см при нивелировании теодолитом или кипрегелем горизонтальным лучом,

• ±20√¯L см при тригонометрическом нивелировании,

где L – число километров в ходе или полигоне.

При стереотопографическом методе съемки плотность и расположение точек геодезического обоснования определяются технологией съемки, высотой фотографирования и масштабом аэросъемки.

Пункты планово-высотного съемочного обоснования закрепляются на местности долговременными знаками с таким расчетом, чтобы на каждом планшете было, как правило, закреплено не менее трех точек при съемке в масштабе 1:5000 и одной точки при съемке в масштабе 1:2000, включая пункты государственной геодезической сети и сетей сгущения (если отраслевые технические условия не требуют большей плотности закрепления).

Предельные ошибки положения пунктов уравненного планового обоснования, в том числе плановых опознаков, относительно пунктов государственной геодезической сети и геодезических сетей сгущения не должны превышать на открытой местности и на застроенной территории 0,2 мм в масштабе плана и 0,3 мм — на местности, закрытой древесиной и кустарниковой растительностью.

11. Топографические карты масштаба 1: 50 000 и I: 100 000 предназначаются для изучения и оценки местности командирами и штабами при планировании и подготовке боевых действий, управления войсками в бою, для определения координат огневых (стартовых) позиций, средств разведки и целей, а также для измерений и расчетов при проектировании и строительстве военно-инженерных сооружений и объектов.

Рамки листов карт. Топографические карты создаются на большие территории; издаются отдельными листами, ограниченными рамками. Сторонами внутренних рамок служат линии параллелей и меридианов. Они делятся на отрезки, равные в градусной мере одной минуте (1') на картах масштаба 1:25000—1:200 000 и пяти минутам (5') на картах масштаба 1:500000 и 1:1000 000. Эти деления через одно залиты черной краской или заштрихованы. Каждый минутный отрезок на картах масштаба 1: 25 000—1: 100000 делится точками на шесть частей по 10" каждое, за исключением листов карты масштаба 1:100 000, расположенных в пределах широт 60—76°, на которых минутные отрезки по северной и южной сторонам рамки делятся на три части (по 20"), а расположенных севернее параллели 76°—на две части (по 30").

Зарамочное оформление топографических карт содержит справочные сведения о данном листе карты, сведения, дополняющие характеристику местности, и данные, облегчающие работу с картой.

Расположение элементов зарамочного оформления карт масштаба 1: 25 000, I: 50 000, I: 100 000, 1: 200 000 и 1: 500 000 показано на рис. 1. Они означают:

1. Система координат.

2. Название республики и области, территория которых изображена на данном листе.

Рис. 1. Расположение элементов зарамочного оформления карт масштаба 1:25000, 1: 50 000, I: 100 000, 1: 200 000 и 1:500000

3. Наименование ведомства, подготовившего и издавшего карту.

4. Номенклатура листа и название наиболее значительного населенного пункта (для карт масштаба 1: 200 000 и 1: 500 000 — только название населенного пункта).

5. Номер и год издания (на картах масштаба 1:200 000 и 1:500 000 номенклатура, номер и год издания указываются ниже подписи «Гриф карты»). 6. Гриф карты.

7. Метод и год съемки или год составления и исходные материалы, по которым составлена карта; год подготовки к изданию и печати карты.

8. Исполнители.

9. Шкала заложений (только на картах масштаба 1:25 000, 1:50000 и 1:100000).

10. Численный масштаб.

11. Величина масштаба.

12. Линейный масштаб.

13. Высота сечения (на карте масштаба 1 : 500000 здесь же дается шкала ступеней высот).

14. Система высот (за исключением карты масштаба 1 : 500 000).

15. Схема взаимного расположения вертикальной линии координатной сетки, истинного и магнитного меридианов и величины склонения магнитной стрелки, сближения меридианов и поправки направления (за исключением карты масштаба 1:500000).

16. Данные о склонении магнитной стрелки, сближении меридианов и годовом склонении магнитной стрелки

12. Прямой геодезической задачей (ПГЗ) называют вычисление геодезических координат - широты и долготы некоторой точки, лежащей на земном эллипсоиде, по координатам другой точки и по известным длине и дирекционному углу данного направления, соединяющей эти точки.

Для определения координат точки в прямой геодезической задаче обычно применяют формулы:

1) нахождения приращений:

2) нахождения координат:

13. Обратная геодезическая задача (ОГЗ) заключается в определении по геодезическим координатам двух точек на земном эллипсоиде длины и дирекционного угла направления между этими точками.

В обратной геодезической задаче находят дирекционный угол и расстояние:

1) вычисляют румб по формуле:

2) находят дирекционный угол в зависимости от четверти угла:

четверти:	Первая четверть	Вторая четверть	Третья четверть	Четвертая четверть
знак приращения	+X, +Y	-X, +Y	-X, -Y	+X, -Y
диреционный угол	a = r	a = 180 - r	a = 180 + r	a = 360 - r

3) определяют расстояние между точками:

 

15. Деление лимба оцифровывается через или . Угловой интервал между соседними штрихами лимба обычно равен и называется ценой одного деления лимба Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек в пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений полигометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок, решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов. Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты. По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные - ТО5,Т1; точные -Т2, Т5 и технические - Т15, Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения горизонтального угла одним приемом в секундах.Отсчетные устройства. В теодолитах со стеклянными угломерными кругами применяются отсчетные микроскопы, а в приборах с металлическими кругами – верньеры. На лабораторных работах подробно изучим отсчетные устройства теодолитов, схемы определения результатов измерения горизонтальных и вертикальных углов.

16.

17. Зрительная труба предназначена для высокоточного наведения на удаленные предметы и точки (визирные цели) при работе с теодолитом. Состоит из следующих основных частей: объектива, окуляра, фокусирующей линзы, сетки нитей, кремальеры (винта, перемещающего фокусирующую линзу внутри трубы). В зрительной трубе различают две оси: визирную и оптическую. Прямая соединяющая оптический центр объектива с центром сетки нитей называется визирной осью. Прямая соединяющая оптический центр объектива и окуляр - оптической осью трубы.

Подготовка зрительной трубы для наблюдений выполняется в следующей последовательности:

а) установка зрительной трубы "по глазу" - вращением окуляра (от –5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей;

б) установка зрительной трубы по предмету (визирной цели) - вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели;

в) устранение параллакса, возникающего в тех случаях, когда изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей и при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Параллакс сетки нитей устраняется небольшим поворотом кремальеры.

Зрительные трубы в геодезических приборах характеризуются увеличением, полем зрения и точностью визирования. Под увеличением   понимают отношение угла , под которым предмет виден в трубу, к углу , под которым этот же предмет виден невооруженным глазом рис.21:

 = / .

Полем зрения называется пространство, видимое в трубу при неподвижном ее положении. Его определяют углом зрения f по формуле

 = 38.2 /,

где  - увеличение трубы.

Точность визирования выражается средней квадратической погрешностью

m_в = 60"/,

где 60" - средняя погрешность визирования невооруженным глазом (разрешающая способность глаза человека - предельно малый угол, при котором две точки еще воспринимаются раздельно).