Системы высот в геодезии

Высота - расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности до точки физической поверхности Земли.

Различают абсолютные высоты, если отсчет ведется от уровенной поверхности Земли (геоида) и относительные, если отсчитываются от произвольной уровенной поверхности.

В России за начало отсчета абсолютных высот принят средний уровень Балтийского моря, отмеченный штрихом на специальной пластине (нуль Кронштадтского футштока).

Геодезические работы по измерению превышений и вычислению высот точек земной поверхности называют нивелированием.

Разность высот двух точек называется превышением: h = H  – H .

Превышения с учетом взаимного расположения точек бывают положительные и отрицательные.

Рис. 2. Уровенная и физическая поверхность

Геодезической высотой Нгеод. называется расстояние от эллипсоида до точки на земной поверхности по нормали к эллипсоиду: Нгеод.

Рис. 3. Геодезическая высота

 

Ортометрической высотой Норт. называется расстояние по отвесной линии от геоида до точки на земной поверхности:

Рис. 4. Ортометрическая высота

Нормальной высотой Ннорм. называется расстояние от поверхности квазигеоида до точки на земной поверхности по нормали к эллипсоиду:

Рис. 5. Нормальная высота

3. Построение плана теодолитной съемки

Теодолитную съемку обычно используют при создании контурных планов небольших участков местности. Положение точек относительно опорных точек и сторон в полевых условиях определяют несколькими способами, основными из которых являются следующие[5]:

- способ перпендикуляров

Способ перпендикуляров используют для съемки точек, расположенных на открытой местности вблизи сторон теодолитного хода. Для определения положения углов здания к₁, к₂, к₃ достаточно опустить на линию 23 теодолитного хода перпендикуляры и измерить расстояния d₁, d₂, d₃ от твердой точки 2 по линии теодолитного хода до оснований перпендикуляров и длины перпендикуляров p₁, р₂, р₃ (рис. 6).

При построении плана по линии теодолитного хода, положение точек которого нанесено на план, в масштабе плана откладывают отрезки d₁, d₂, d₃, т. е. получают положение оснований перпендикуляров, в которых восстанавливают перпендикуляры и по ним откладывают в масштабе плана значения р₁, р₂, р₃ и таким образом получают на плане точки к₁, к₂, к₃ углов здания. Соединив эти точки, имеем изображение двух стен здания, изображение остальных двух стен получают, прочертив линии, параллельные к₂к₃ и к₁к₂. Таким образом, на плане получаем положение здания. Аналогичным способом можно получить изображение на плане и других объектов местности.

Рис. 6 . Способ перпендикуляров

 

Перпендикуляры измеряют рулеткой, а расстояние от твердой точки до основания перпендикуляра отсчитывают по стальной ленте, уложенной в створе линии 23 теодолитного хода с помощью теодолита, установленного над точкой 2. При небольшой длине перпендикуляров (не более 4, 6,8 м при съемках-масштабах 1:500, 1:1000, 1:2000) их восстанавливают «на глаз». При больших длинах перпендикуляров прямой угол строят экером (рис. 7), и длины перпендикуляров при отмеченных масштабах можно увеличить до 20, 40, 60 м.

Рис. 7. Экер

Из экеров различных конструкций наибольшее распространение получил двухзеркальный экер. Внутри металлического корпуса 1 с прямоугольным окошками 2, под которыми на внутренних сторонах укреплены зеркала 3 под углом γ = 45° относительно друг друга. Через окошко наблюдатель смотрит не веху, установленную на точку N. Перемещая экер по линии MN, находят так положение, когда отраженное от двух зеркал изображение вехи над точкой К будет совпадать с направлением на веху в точке N, что будет соответствовать положению экера в вершине прямого угла NkK, эту вершину через середину ручки 4, крючок 5 проектируют отвесом 6 на ленту (земную поверхность).

На рисунке 7, б угол

а угол

т.е

ε = 2γ

При γ = 45° ε = 90°, т. е. NкK (см. рис. 7, а) равен 90°.

 

- способ линейной засечки

Способ линейной засечки используют для съемки точек путем измерения отрезков s₁, s₂ с точек а и b (рис. 7, а ). Точки а и b на линии 12 теодолитного хода выбирают так, чтобы угол засечки при определенной точке К был в пределах 30-150°, отрезки s₁, s₂ не превышали 50 м. На плане сначала получают точки а и b, из этих точек как из центров радиусами s₁ и s₂ в масштабе плана проводят дуги окружностей, пересечение которых дает положение точки К на плане.

- способ полярных координат

Способ полярных координат является наиболее используемым при съемке точек. Принимая точку теодолитного хода 1 за полюс (рис. 8, б), а линию 12 — за полярную ось, теодолитом, установленным над точкой 1, одним полуприемом измеряют угол βi, а дальномером, лентой или рулеткой — отрезок s_i. В таблице 8 приведены максимальные расстояния в способе полярных координат при выполнении теодолитной съемки.

Рис. 8. Схемы съемки контуров способами: а — линейной засечки; б — полярным; в — угловой засечки; г — створов

Обычно с одной вершины хода унимают несколько точек местности, в этом случае целесообразно лимб теодолита ориентировать по линии хода 12, для чего вращением алидады совмещают нулевые деления лимба и алидады, затем закрепляют алидаду и открепляют винт лимба и вращением лимба вместе с алидадой перекрестие нитей сетки наводят на точку 2. Следовательно, при наведении на точку 2 теодолитного хода отсчет по горизонтальному кругу будет равен нулю и при наведении на точку i отсчет будет равен полярному углу β_i.

Таблица 1

Метод определения расстояния и масштаб съемки	Расстояния до контуров, м
	четких	нечетких
При измерении нитяным дальномером
1:2000	100	150
1:1000	60	100
1:500	40	80
При измерении лентой или оптическим дальномером
1:2000	250	300
1:1000	180	200
1:500	120	150

Съемку методом полярных координат можно выполнять не только с точек; теодолитного хода, но и с любой точки на его стороне. На рисунке 8, б это точка 1', полученная путем откладывания расстояния d' = 11' в прямом и обратном направлениях.

- способ угловой засечки

Способ угловой засечки используют при съемке удаленных труднодоступных местных предметов (трубы, шпили, антенны и т. п.). Определяемая, точка получается путем пересечения направлений из двух и более точек теодолитного хода (для контроля — не менее чем с трех направлений). Углы β₁ и β₂ (рис. 8, в) измеряют теодолитом, при этом угол γ при определенной точке Т должен быть в пределах 30-150° (наилучшая засечка при γ = 90°).

- способ створов

Способ створов обычно применяют при внутриквартальной съемке, когда съемка основных контуров выполнена. Створом может быть линия, сочиняющая две твердые точки или два твердых контура (рис. 8, г). Путем линейных измерений на линии створа получают точки В', С', из которых линейной засечкой (или другим способом) получают снимаемую точку. Кроме cъемки всех точек ситуации для уточнения составленного плана выполняют обмеры по фасадам всех строений, заборам и т. п. На перекрестках проездов измеряют диагональные расстояния между углами кварталов и ширину проездов. Контрольные промеры делают между смотровыми колодцами подземных коммуникаций, мачтами, столбами воздушных линий связи и т. п.

При теодолитной съемке заполняется абрис — схематический чертеж, на котором изображают вершины и створы теодолитного хода, снятую с них ситуацию, записывают результаты угловых и линейных измерений (рис. 9). Абрис составляют непосредственно во время съемки. При составлении абриса на нескольких листах должно быть перекрытие изображения, т. е. последующий лист должен начинаться с точек, которыми закончился предыдущий. Абрис является исходным документом для составления плана теодолитной съемки, поэтому его нужно составлять четко, аккуратно, чтобы при его использовании не было разночтений и неопределенностей.

Рис. 9. Абрис теодолитной съемки

Таблица 2.

№ точки	Угол	Расстояние, м
Станция I
Луч	0°00'
1	66 17	53,4
2	127 15	55,3
3	18051	56,3
4	21232	40,7
5	197 11	44,9
Станция II
F	0°00'
6	315 13	47,4
7	81 11	38,7
8	291 14	29,6

 

Камеральные работы

На листе плотной бумаги с помощью координатографа, линейки Ф. В. Дробышева или другим методом строят прямоугольную сетку квадратов со сторонами 100 мм. Наиболее доступным способом построения сетки является проведение через поле листа двух диагоналей, от пересечения которых откладывают одинаковые отрезки. Соединив концы отрезков, получают прямоугольник, на сторонах которого откладывают стороны квадратов, при этом квадраты должны располагаться так, чтобы после их оцифровки изображение теодолитного хода и снимаемого участка было примерно в середине листа бумаги. По координатам наносят точки теодолитного хода, а затем по данным абриса составляют план, используя условные знаки для планов данного масштаба.

Заключение

 

В процессе работы была определена сущность, типы и этапы землеустройства, изучены предмет и задачи геодезии, даны определения основным её терминам, разобран процесс построения плана теодолитной съемки.

В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы:

Усложнение и развитие геодезии привело к разделению ее на несколько научных дисциплин.

Высшая геодезия изучает фигуру Земли, ее раз меры и гравитационное поле, обеспечивает распространение принятых систем координат в пределах государства, континента или всей поверхности Земли, занимается исследованием древних и современных движений земной коры, а также изучает фигуру, размеры и гравитационное поле других планет Солнеч ной системы.

Топография ("топос" - место, "графо" - пишу; дословно - описание местности) изучает методы топографической съемки мест ности с целью изображения ее на планах и картах.

Картография изучает методы и процессы создания и использования карт, планов, атласов и другой картографической продукции.

Фотограмметрия (фототопография и аэрофототопо графия) изучает методы создания карт и планов по фото- и аэрофотоснимкам.

Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезическихработ при изысканиях, проектировании, строительст ве и эксплуатации различных инженерныхсооружений.

Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает мето ды проведения геодезических работ в подземных горных выработках.
Понятно, что четко обозначенных границ между перечисленными дисциплинами нет. Так, топография включает в себя элементы высшей геодезии и картографии, инженерная геодезия использует разделы практически всех остальных геодезических дисциплин и т.д.

Уже из этого неполного перечня геодезических дисциплин видно, какие разнообразные задачи - и теоретического, и практического характера, - приходится решать геодезистам, чтобы удовлетворить требования государственных и частных учреждений, компаний и фирм. Для государственного планирования и развития производительных сил страны необходимо изучать ее территорию в топографическом отношении. Топографические карта и планы, создаваемые геодезистами, нужны всем, кто работает или передвигается по Земле: геологам, морякам, летчикам, проектировщикам, строителям, земледельцам, лесоводам, туристам, школьникам и т.д. Особенно нужны карты армии: строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование ракетной техники, планирование военных операций, - все это без карт и других геодезических материалов просто невозможно.

Геодезия занимается изучением Земли в содружестве с другими "геонауками", то есть, науками о Земле. Физические свойства Земли в целом изучает наука "физика Земли", строение верхней оболочки нашей планеты изучают геология и геофизика, строение и характеристики океанов и морей - гидрология, океанография. Атмосфера - воздушная оболочка Земли - и процессы, происходящие в ней, являются предметом изучения метеорологии и климатологии. Растительный мир изучает геоботаника, животный мир - зоология. Кроме этого, есть еще география, геоморфология и другие. Среди всех наук о Земле геодезия занимает свое место: она изучает геометрию Земли в целом и отдельных участков ее поверхности, а также геометрию любых объектов (и естественного, и искусственного происхождения) на поверхности Земли и вблизи нее.

Геодезия, как и другие науки, постоянно впитывает в себя достижения математики, физики, астрономии, радиоэлектроники, автоматики и других фундаментальных и прикладных наук. Изобретение лазера привело к появлению лазерных геодезических приборов - лазерных нивелиров и светодальномеров; кодовые измерительные приборы с автоматической фиксацией отсчетов могли появиться только на определенном уровне развития микроэлектроники и автоматики. Что же касается информатики, то ее достижения вызвали в геодезии подлинную революцию, которая происходит сейчас на наших глазах.

В последние годы строительство так называемых уникальных инженерных сооружений потребовало от геодезии резкого повышения точности измерений. Так, при монтаже оборудования мощных ускорителей прихо дится учитывать десятые и даже сотые доли миллиметра. По результатам геодезических измерений изучают деформации и осадки действующего промышленного оборудования, обнаруживают движение земной коры в сейсмоактивных зонах, наблюдают за уровнями воды в реках, морях и океанах и уровнем грунтовых вод.

Возможность использования искусственных спутников Земли для решения геодезических задач привела к появлению новых разделов геодезии - космической геодезии и геодезии планет. Подтверждаются слова К.Э. Циолковского: "Земля - колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели."

Список литературы

1. Божок А.П., Дрич К.И., Евтифеев С.А. и др. под ред. А.С. Харченко и А.П. Божок. Топография с основами геодезии. − М.: Высшая школа, 1986.−304 с.: ил.

2. Клюшин Е.Б., Кисилев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия. – М.: Академия, 2004. – 480 с.

3. Маслов А. В., Гордеев А. В., Батраков Ю.Г. Геодезия. - М.: 2008. – 472с.

4. Медведев Е.М. О будущем цифровой аэрофототопографии в России, Геопрофи (2006) 1: 10-12.

5. Неумывакин, Ю.К., Практикум по геодезии: Учебное пособие /Ю.К. Неумывакин, А.С. Смирнов. - М.; Картгеоцентр - Геодезиздат. 2005. - 315 с.

6. Поклад Г.Г., Гриднев С.П. Геодезия. – М.: Академический проект, 2007. – 592 с.

7. Прихода А.Г. Геодезическое обеспечение геологоразведочных работ, «Геопрофи» (2003) 2: с. 3-5.

8. Столов Б.Л. Обеспечение и оценка качества геофизических работ. Методические указания, – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 47с.

9. Инструкция по топографо-геодезическому и навигационному обеспечению геологоразведочных работ. − Новосибирск, СНИИГГиМС, 1997.

10. Справочник современного изыскателя. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. – 590 с.

 

[1] Маслов А. В., Гордеев А. В., Батраков Ю.Г. Геодезия. - М.: 2008. – 152с.

[2] Клюшин Е.Б., Кисилев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия. – М.: Академия, 2004. – 82 с.

[3] Поклад Г.Г., Гриднев С.П. Геодезия. – М.: Академический проект, 2007. – 162 с.

[4] Столов Б.Л. Обеспечение и оценка качества геофизических работ. Методические указания, – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 17с.

[5] Инструкция по топографо-геодезическому и навигационному обеспечению геологоразведочных работ. − Новосибирск, СНИИГГиМС, 1997.