Размещено на http://www.allbest.ru/

2008 г.

Геодезия ("гео" - земля, "де" - разделять) - наука об определении фигуры, размеров и гравитационного поля Земли, а так же об измерениях на её поверхности, с целью получения планов и профилей местности для удовлетворения потребностей народного хозяйства.

Задачи геодезии подразделяются на научные и научно-технические.

Главной научной задачей геодезии является определение формы и размеров ЗЕМЛИ и ее внешнего гравитационного поля. Наряду с этим геодезия играет большую роль в решении многих других научных задач, связанных с изучением Земли. К числу таких задач, например, относятся: исследования структуры и внутреннего строения Земли, горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры; перемещений береговых линий морей и океанов; определение разностей высот уровней морей, движений земных полюсов и др.

Научно-технические и практические задачи геодезии чрезвычайно разнообразны; с существенными обобщениями они заключаются в следующем:

полевые исследования - полевая геодезия обеспечивает составление проектов сооружений путём выполнения полевых геодезических измерений и вычислительно графических работ;

разбивочные работы - перенесение запроектированных сооружений на местность;

исполнительные съёмки - с целью того, чтобы выяснить на сколько отличаются результаты исполненного этапа от проекта;

наблюдения за деформациями

Все задачи геодезии решаются на основе результатов специальных измерений, называемых геодезическими, выполняемых при помощи специальных геодезических приборов. Поэтому разработка программ и методов измерений, создание наиболее целесообразных типов геодезических приборов составляют важные научно-технические задачи геодезии.

Геодезия подразделяется на ряд научных и научно-технических дисциплин:

Высшая геодезия, занимается определением фигуры, размеров, гравитационного поля Земли. Разрабатывает теорию и методы основных геодезических измерений, служащих для построения опорной геодезической сети.

Топография ("топос" - место, "граф" - пишу), занимается детальным изучением конкретных участков Земли (земной поверхности), путём создания топографических карт на основе съёмочных работ (наземные, воздушные). Соединение фотоснимков в единое целое - план или карту производится при помощи пунктов геодезической сети; при этом используются математические законы соответствия между объектом фотографирования и его изображением на снимке. 1. (продолжение) Область научно-технических знаний, рассматривающая эти законы, а также методы и приборы, используемые для определения взаимного положения объектов фотографирования по фотоснимкам, называется фотограмметрией (измерительной фотографией).

Спутниковая геодезия, (космическая), в её задачи входит рассмотрение теории и методов использования спутников Земли для решения различных практических задач геодезии.

Картография, это наука о картографическом отображении земной поверхности, о методах создания карт и их использовании. Создание карт основано на использовании и обобщении различных геодезических и топографических материалов.

Инженерная геодезия, изучает методы, технику и организацию геодезических работ, связанных с проведением различных инженерных организаций (строительство, мелиорация, рекультивация).

Связь геодезии с другими науками. роль геодезии - в научных исследованиях, народнохозяйственном строительстве и обороне страны

Методы решения научных и практических задач геодезии основываются на законах математики и физики. На основе математики производится обработка результатов измерений, позволяющая получать с наибольшей достоверностью значения искомых величин. Задача изучения фигуры Земли и ее гравитационного поля решается на основе законов механики. Сведения из физики, особенно ее разделов - оптики, электроники и радиотехники, необходимы для разработки геодезических приборов и правильной их эксплуатации.

Геодезия связана с астрономией, геологией, геофизикой, геоморфологией, географией и другими науками. Геоморфология наука о происхождении и развитии рельефа земной поверхности необходима геодезии для правильного изображения форм рельефа на планах и картах. Без знания размеров и формы Земли невозможно создание топографических карт и решение многих практических задач на земной поверхности. Геодезические измерения обеспечивают соблюдение геометрических форм и элементов проекта сооружения в отношении как его расположения на местности, так и внешней и внутренней конфигурации. Даже после окончания строительства производятся специальные геодезические измерения, имеющие целью проверку устойчивости-сооружения и выявление возможных деформаций во времени под действием различных сил и причин. Исключительное значение имеет геодезия для обороны страны. Строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование военной ракетной техники, планирование военных операций и многие другие стороны военного дела требуют геодезических данных, карт и планов.

Форма и размеры земли

Общая форма Земли как материального тела определяется действием внутренних и внешних сил на ее частицы. При определении фигуры и размеров Земли в геодезии вводится понятие уровенных поверхностей. Основная уровенная поверхность - это поверхность воды в океанах и собирающимися с ними морями, в состоянии полного покоя и равновесия, мысленно продолженная под материками так, чтобы она пересекала направление отвесной линии под прямым углом (90'). Направление отвесной линии к уровневой поверхности в геодезии принимают за одну из осей координат. Фигура Земли, ограниченная основной уровенной поверхностью, называется - геоид. Вследствие особой сложности, геометрической направленности геоида его заменяют другой фигурой - эллипсоидом, который получается от вращения эллипса вокруг его малой оси PP1. (a=6378245м; b=6356863м; сжатие a=(a-b)/a=1/298,3; R=6371,11км). Начало отсчёта плановых координат для всех карт находится в центре Круглого зала Пулковской обсерватории. Малая ось референт эллипсоида совпадает с осью вращения Земли. Третья координата (высотная) определяется от среднего многолетнего уровня Балтийского моря, зафиксированного 0' Кронштадского футштока.

геодезия маркшейдерский топографический карта

Метод проекций, принятый в геодезии при составлении планов и карт

При изучении Земной поверхности все её точки предварительно проектируются на принятую уровенную поверхность или поверхность плана карты по линиям перпендикулярным этим поверхностям, такое проектирование называют ортогональным. Линия bc является горизонтальным приложением линии BC, т.е. проекцией наклонной линии (рис.). Многоугольник abcde является ортогональной проекцией многоугольника ABCDE на уровенную поверхность или плоскость (рис.). При проектировании не на уровенную поверхность, а на плоскость искажаются длины отрезков. Исходя из допустимой погрешности 1/1000000 при измерении линейных расстояний выясняем, что без искажения мы можем проектировать на гориз. поверхность плана или карты участок земной поверхности R=10км или D=20км. Если проектируется участок больших размеров, то вводятся поправки на искажения по соответствующим формулам. При измерении высоты допустимая погрешность ?h=5см. Исходя из этого без учёта высотных искажений можно проектировать на горизонтальную плоскость участки R=0,8км.

Топографические планы и карты. Картографические проекции. Профили. Масштабы планов и карт

План - уменьшенное и подобное изображение на плоскости горизонтальной проекции небольшого участка земной поверхности без учета кривизны Земли. Планы принято подразделять по содержанию и масштабу. Если на плане изображены только местные объекты, то такой план называют контурным (ситуационным). Если дополнительно на плане отображен рельеф, то такой план называют топографическим. Стандартные масштабы планов 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000.

Карта - построенное по определенным математическим законам, уменьшенное, измеримое и обобщенное изображение на плоскости поверхности Земли или небесных тел. Карты принято подразделять по содержанию, назначению и масштабу. По содержанию карты бывают общегеографические и тематические, по назначению - универсальные и специальные. Общегеографические карты универсального назначения отображают земную поверхность с показом всех ее основных элементов (населенные пункты, гидрография и т. д.). Математическая основа, содержание и оформление специальных карт подчиняются их целевому назначению (карты морские, авиационные и многие другие сравнительно узкого назначения). По масштабам карты условно делят на три вида: крупномасштабные (1:10000 и крупнее); среднемасштабные (1:100000-1:1000000); мелкомасштабные (мельче 1:1 000000).

На карте существует 3 основных типа картографических проекций: равноугольная (подобная) - для крупномасштабных карт (поперечно-цилиндрическая, проекция Г-К); равновеликая (равноплощадная) - для политических карт (обзорных, средне и мелкомасштабных); произвольные проекции - искажение по наиболее интересующей нас характеристике.

Профиль местности - уменьшенное изображение на плоскости вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению. Для выявления характерных особенностей рельефа профиль строится в различных масштабах по вертикали и горизонтали. Профиль практически никогда не строится от отметок равных 0, а только от условного горизонта.

Масштаб - степень уменьшения горизонтального проложенных линий на местности, при изображении их на планах или картах. Выражается в виде дроби (численные, графические: линейные, поперечные).

Виды масштабов, построение линейного и поперечного масштабов, точность масштабов

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.

Условные знаки планов и карт, примеры их применения

Объекты местности изображают на планах и картах условными знаками, но одни объекты имеют значительные размеры (озеро, лес…), другие объекты малы (колодец, мост…). Объекты, размеры которых значительны, отображают в масштабе данной карты с сохранением подобия контуров, для малых объектов такое отображение невозможно. В связи с этим все условные знаки делят на 3 группы: масштабные (контурные), внемасштабные и пояснительные.

Масштабные (контурные) - служат для изображения объектов в масштабе плана или карты.

Внемасштабные - отображают небольшие, но важные предметы, которые из-за своих небольших размеров не могут быть указаны в масштабе (центровые, осевые, основные).

Пояснительные условные знаки, представленные значком, числом, надписью или всем этим вместе, служат для дополнительной характеристики объектов.

Условные знаки применительно к различным масштабам приводятся в специальных каталогах, издаваемых Главным управлением геодезии и картографии (ГУГК).

Определение положения точек земной поверхности в геодезической системе координат

Определение положения точки на Земной поверхности - одна из основных задач в геодезии. Обычно она сводится к определению высоты точки и определению горизонтальной проекции точки на сферу или плоскость.

Существует две системы координат: географическая и прямоугольная - они даются на топографических картах.

Географическая - в системе географических координат местоположение точки на уровенную поверхность определяется двумя углами, которые называются широтой (j) и долготой (l).

Широтой (j) точки называется угол, образованный отвесной линией проходящей через эту точку и плоскостью экватора. Изменяется в пределах до 90' (рис.).

Долготой (l) называется двугранный угол, образованный плоскостями, проведёнными через данную точку и начальный (гринвечиский) меридиан. Изменяется т 0' до 180'. ЗВ - восточная долгота (+), ВЗ - западная долгота (-).

Для определения географических координат на картах наносят параллели и меридианы.

Меридианы - это линии пересечения уровенной поверхности плоскостями, проходящими через ось вращения Земли, т.е. плоскостями долгот.

Параллели - это линии пересечения уровенной поверхности плоскостями, перпендикулярными оси

Ориентирование линий в системе плоских прямоугольных координат (дирекционные углы и румбы, связь дирекционных углов и истинных азимутов)

В системе прямоугольных координат углами ориентирования являются дирекционный угол a и румб r 0

Маркшейдерское дело

На работных сайтах вы встретите немало вакансий для маркшейдеров - строительство подземных сооружений в Москве идет полным ходом: Ленинградское шоссе, Лефортовский тоннель, третье транспортное кольцо, новые линии метро, эстакады, подземные гаражи… Именно маркшейдер сделает все необходимые расчеты, соберет точные геодезические данные и подскажет, каким образом нужно построить подземный объект. Эти специалисты необходимы и на предприятиях горной и нефтедобывающей промышленности. За выпускниками и даже студентами профильных вузов охотятся такие крупные компании, как ОАО «ГМК «Норильский никель», ОАО «Северсталь» и другие. Они не только набирают молодых специалистов, но и приглашают их на практику уже со студенческой скамьи. Штурман подземных дорог В дословном переводе маркшейдер означает «разделяющий границы». Учитывая особенности грунта, течение подземных вод и множество других факторов, специалист определит что, где и как нужно строить. Геодезия - дело тонкое. А подземная геодезия (маркшейдерия) тем более. Точность измерения - угловые секунды и миллиметры. Сделаешь ошибку, и под угрозой окажутся жизни людей. Маркшейдер не только разрабатывает чертежи, но и непосредственно корректирует работу строителей на объекте, следит за деформацией сооружений. После строительства ведет наблюдение за процессом эксплуатации, а в экстремальных случаях дает указания по ремонту. В метрополитене, например, маркшейдер делает замеры для проверки положения стрелок, изогнутых участков в тоннеле, следит за состоянием путей и сооружений - деревянные шпалы дают усадку, рельсы изнашиваются и т. д. На разведку в тайгу

В нефтяном деле задача маркшейдера другая - найти дорогу к нефтяной жиле, точно рассчитав ее местоположение. Маркшейдеры неделями работают «в поле», промеряя каждый метр земной поверхности, соотносят свои расчеты с показаниями сейсморазведки и данных со спутника. Они составляют карту, где подробнейшим образом показана вся система обустройства конкретной буровой площадки, указано расположение всех коммуникаций и строений на территории буровой. Маркшейдер размечает места заложения разведочных скважин, ведет контроль за их постройкой, вместе с геологами производит подсчет полезных ископаемых. Цена ошибки в этой работе невероятно высокая: представляете, сколько стоит установить буровую вышку и проложить к ней трассу? А если скважина окажется пустой? Работая в горном деле, маркшейдер должен прекрасно разбираться в породах, почвах, минералах и по максимуму применять свои знания на практике. Шахты часто приходится прокладывать не по прямой, а сложными зигзагами. Сами маркшейдеры считают, что их профессия - это походы по непролазной тайге с нивелиром и рюкзаком за плечами, тучи комаров летом, лютые морозы зимой, работа до седьмого пота. Но все это сторицей окупается прекрасными видами природы, романтикой и радостью открытия чего-то нового. Электроника в помощь Благодаря современной технике работа маркшейдеров сегодня стала значительно проще. Одни приборы спутниковой навигации GPS чего стоят! Процессы маркшейдерских съемок механизированы и автоматизированы, обработка данных проводится с помощью компьютерных программ. Для горных специалистов недавно даже выпустили карманный компьютер CarlsonMINI, защищенный от влажности, песка, пыли, вибрации, ударов, высоких и низких температур, перепадов высоты. Чтобы работать с точной техникой, сложными приборами, обрабатывать полученные данные, маркшейдер должен быть не только докой в вопросах горного и подземного строительства, но и разбираться в специализированных компьютерных программах и вычислительной технике

Размещено на Allbest.ru