«ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ИНСТРУМЕНТОВЕДЕНИЕ Методические указания к лабораторному практикуму для студентов-бакалавров 1-го курса направления 120100 Геодезия и дистанционное зондирование, профиль Космическая геодезия и навигация; ...»

Геодезия – наука о методах и технике производства измерений на земной поверхности для определения фигуры и размеров Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и ее вертикальных разрезов в виде профилей, для решения разнообразных задач народного хозяйства и создания геодезических опорных сетей как основы для выполнения перечисленных задач [3].

С развитием человеческого общества, с повышением уровня науки и техники меняется и содержание геодезии. Так, сравнительно недавно перед геодезической наукой была поставлена задача об изучении геодезическими методами горизонтальных и вертикальных движений земной коры. Содержание геодезии за последнее время значительно расширилось в связи с запуском искусственных спутников Земли и космических ракет.

По определению известного немецкого геодезиста Гельмерта разделяем геодезию на высшую и низшую.

Задача определения фигуры и размеров Земли, изучения вертикальных и горизонтальных движений земной коры составляет предмет высшей геодезии. Высшая геодезия изучает также методы определения формы уровенных поверхностей и съемки произвольно больших участков земной поверхности посредством горизонтальной проекции и системы высот с учетом формы уровенных поверхностей.

Вопросы, связанные с изображением небольших частей земной поверхности в виде планов, являются предметом низшей геодезии (просто геодезии, или топографии).

Другими словами, к высшей геодезии относятся все способы измерений и вычислений, в которых учитывается непараллельность уровенных поверхностей и действительная кривизна земной поверхности.

К геодезии, наоборот, относятся все способы измерений и вычислений, в которых не учитывается реальная кривизна земной поверхности и за поверхность относимости принимается горизонтальная плоскость.

Изображение земной поверхности на сфере и на плоскости Изображение земной поверхности в целом и по частям Самым правильным и точным изображением земного шара в уменьшенном виде является глобус, но пользоваться им, а тем более производить какие-либо измерения и составлять на нем проекты неудобно или совсем невозможно. C этой целью поверхность Земли изображают на плоскости в уменьшенном виде и называют планом или картой. Однако какой бы закон ни был применен для перенесения точек шара на плоскость, на ней всегда происходит изменение взаиморасположения точек эллипсоида, т. е. получаются искажения.

Сферическая поверхность KMN в точке М касается плоскости Р. Если дугу АВСДМ спроектировать перпендикулярными лучами на плоскость Р, то получим точки a,b,c,d,m. Такая проекция называется горизонтальной ортографической. Равные отрезки проекций соответствуют неравным отрезкам сферы: АВ ВС СД ДМ. Это свидетельствует о наличии искажений, которые будут увеличиваться по мере удаления проектируемой точки от точки касания М. При перенесении участков Земли со сферы на плоскость искажаются не только линии, но и углы, и площади. Размеры этих искажений могут быть определены по соответствующим формулам в зависимости от вида проекции.

Рисунок 8 – Проектирование точек местности на часть воображаемой уровенной поверхности Земли Пусть Q - часть воображаемой уровенной поверхности Земли (рисунок 8).

Пространственный многоугольник ABCEF, расположенный на физической поверхности Земли, проектируют на поверхность Q отвесными линиями.

Точки a,b,c,е,f, в которых отвесные линии пересекают уровенную поверхность Q, называются горизонтальными проекциями соответствующих точек местности, а многоугольник abcef – горизонтальной проекцией многоугольника ABCEF. Чтобы по горизонтальной проекции abcef можно было судить о форме соответствующего ему пространственного многоугольника ABCEF, очевидно, необходимо знать величины Aa, Bb,...,Ff, т.е. расстояния от точек местности до уровенной поверхности Земли, называемые высотами точек местности. Следовательно, имея горизонтальную проекцию участка местности и зная высоты точек этого участка, можно получить полное представление о характере местности на соответствующем участке физической поверхности Земли.

Изучение топографические карты оформлению и математической основе географические карты, на которых изображаются природные и социально-экономические объекты местности с присущими им качественными и количественными характеристиками и особенностями размещения. Предназначены для многоцелевого хозяйственного, научного и военного (см. Военная топография) применения. Т.к. строятся по законам проектирования физических тел на плоскость, имеют опорную геодезическую сеть и стабильную систему обозначений, что в совокупности обусловливает возможность получения по ним наглядной, точной и сопоставимой (для различных масштабов, районов и лет съмки) общегеографической информации о местности. Документальность Т.к. позволяет использовать их как источник детальных данных о той или иной территории и наджное средство ориентирования в натуре, вести по ним изучение местности и многих проявлений естественных процессов и человеческой деятельности, устанавливать содержание, границы и площади угодий, плановое и высотное положение точек, расстояния и уклоны между ними и выполнять др. измерения и расчты (см. Картометрия). Т.к. неооходимы для проведения различных исследований и инженерных изысканий и как основа при нанесении их результатов, для составления отраслевых тематических карт и проектов преобразования территории, для рационального ведения хозяйства и охраны природы.

Т.к. разделяются на обзорно-топографич., собственно топографические и топографические планы. По каждой из данных групп масштабы карт, их проекции, содержание и точность в различных странах в основном сходны (включая карты США и Великобритании, часть которых — не в метрической системе). В СССР к первой группе относят карты масштабов 1:1000000, 1:500000, ко второй — 1:200000, 1:100000 (мелкомасштабные Т. к.) 1:50000, 1:25000 (среднемасштабные Т. к.), 1:10000, 1:5000 (крупномасштабные Т. к.), к третьей — 1:2000, 1:1000, 1:500. Обзорно-топографические карты создаются преимущественно методами картосоставления по Т. к. более крупных масштабов; для тех же целей начато использование материалов высотной аэросъмки и космической съмки. Собственно Т. к.

изготовляют или обновляют в основном аэрофототопографическими методами (см.

Топография), а топографические планы — как этими же методами, так и с применением наземной, в особенности мензульной съмки.

Т. к. составляют в таких картографических проекциях, которые позволяют получать полное геометрическое подобие очертаний местности и практически сохранять по любым направлениям постоянство масштаба. Обусловлено это тем, что искажения за счт проектирования остаются в данном случае за пределами возможной точности измерений по картам. В Советском Союзе и странах — членах СЭВ для Т. к. принята равноугольная поперечноцилиндрическая проекция Гаусса — Крюгера, вычисленная по элементам Красовского эллипсоида (исключение — карта масштаба 1:1000000, которая во всм мире строится в видоизменнной поликонической проекции, используемой как многогранная).

Применительно к созданию обзорно-топографических и собственно топографических карт поверхность Земли проектируют по шестиградусным зонам, топографических планов — по трхградусным, в каждой из которых строят самостоятоятедьную систему прямоугольных координат, имеющую в качестве осей средний меридиан зоны и экватор. Соответственно на Т.

к., в отличие от др. географических карт, датся не только градусная сетка долгот и широт, но и километровая квадратная сетка. Геодезической опорой современной Т. к. являются в плановом отношении пункты триангуляции и полигонометрии в единой системе координат 1942 г., в высотном отношении пункты нивелирования в Балтийской системе высот (от нуля Кронштадтского футштока). При изготовлении Т.к. эту опору развивают инструментальными методами, принятыми в геодезии и фотограмметрии, и создают так называемую планововысотную основу карт. Величины средних и предельных ошибок в положении точек этой основы относительно пунктов геодезической опоры, а также в положении контуров и местных предметов, отметок высот и горизонталей относительно ближайших к ним точек самой планово-высотной основы являются критериями точности карт. Допустимые ошибки различны для Т. к. разных масштабов и разных территорий (например, открытых и залеснных).

Каждый лист Т. к. представляет собой ограниченную выпрямленными дугами меридианов и параллелей трапецию, размер которой обусловлен масштабом карты и широтой местности. Т.к. издают, как правило, многолистными сериями, имеющими ту или иную схему разграфки и порядкового обозначения листов (так называемую номенклатуру).

В качестве основы этих схем принят лист карты масштаба 1:1000000 в международной разграфке (с размерами: 4° — по широте, 6° — по долготе), обозначаемый буквой латинского алфавита и арабской цифрой. Для листов карт более крупных масштабов на ту же территорию, в соответствии с разделением листа более мелкого масштаба на определнное число частей, к исходной номенклатуре добавляют др. буквенные и цифровые значки.

Топографическим картам присвоены, например, такие обозначения:

лист карты масштаба 1:1000000 — N-37, лист кары масштаба 1: 500000 — N-37-Г, лист кары масштаба 1: 200000 — N-37-XXXVI, лист кары масштаба 1: 100000 — N-37-144, лист кары масштаба 1: 50000 — N-37-144-Г, лист кары масштаба 1: 25000 — N-37-144-Г-г, лист кары масштаба 1: 10000 — N-37-144-Г-г-4, лист кары масштаба 1: 5000 — N-37-144(256).

По номенклатуре обзорно-топографических и собственно Т.к. всегда можно определить не только их масштаб, но также географическое положение и площадь территории, изображенной на данном листе. Применительно к перечисленным листам она составляет в км2:

175000, 43780, 4860, 1220, 305, 76, 19 и 4,8. Топографические планы, изготовляемые на ограниченные участки, в отличие от остальных Т. к., принято давать с разграфкой не на трапеции, а на стандартные квадраты 5050 см. Для их обозначения в качестве исходного бертся лист карты масштаба 1:5000, разделяемый на 4 части; затем так же делятся эти соответствующие части и т.д. В результате топографические планы получают, например, такую номенклатуру: 1:2000 — 1-Г, 1:1000 — 1-Г-IV, 1:500 — 1-Г-16.

Содержание топографических.карт, то есть совокупность сведений о местности, выражаемая топографическими условными знаками, в целом характеризуется высокой степенью унификации. Однако оно имеет и ряд частных особенностей, определяющихся масштабом карты, конкретным е назначением и типом местности. На этих картах показываются: гидрографическая сеть и приуроченные к ней природные образования (мели, наледи и др.), выходы подземных вод, рельеф поверхности — горизонталями, отметками высот и дополнительными обозначениями (для обрывов, бровок, промоин и др.), растительность — древесная, кустарниковая, травянистая — с подразделением по сомкнутости покрова, грунты каменистые, песчаные и др., ледники и снежники, болота и солончаки с показом их проходимости, основные с.-х. угодья (пашни, плантации, сады и др.), населнные пункты с передачей их структуры, типа (город, рабочий послок и др.), политико-административные значения и численности населения, различные строения и сооружения, геодезические пункты и местные предметы-ориентиры, железные и автогужевые дороги, линии проволочных передач, трубопроводы и ограждения, границы разных рангов.

На топографических картах даются также числовые характеристики объектов, пояснительные надписи и географические наименования. Детальность изображения местности регулируется специальными цензами; особое значение из них имеют принятые для воспроизведения рельефа (Таблица 1). Применительно к передаче контуров также разработана система их отбора и обобщения, то есть выделения наиболее существенных элементов за счт исключения подробностей, упрощения начертания, замены группы знаков одним общим, объединения ряда характеристик и т.д. Например, на карте масштаба 1:5000 в городах выделяется каждое здание, 1 : 25 000 — застроенная часть квартала, 1 : 100 000 — квартал в целом, 1 : 500 000 — общий контур и основная планировка города (см. также Генерализация картографическая). Требуемое содержание Топографических карт обеспечивается единой системой их редактирования, выполняемого на всех основных этапах создания или обновления карт, начиная от составления проекта аэросъмки данного участка и кончая редакционным контролем издательских оттисков.

Таблица 1 -. Высота сечения рельефа горизонталями на топографических картах Характерис- Высота основного сечения в метрах на картах различных масштабов тика 1/106 1/50000 1/200000 1/105 1/50000 1/25000 1/104 1/5000 1/2000 1/103 1/ Предгорная и За рамкой листа Топографичесой карты помещают его номенклатуру, название соответствующей политико-административной единицы и главного населнного пункта, численный и линейный масштабы, сведения о системах координат и высот, сечении рельефа, методе и годе изготовления. Кроме того, на зарамочных полях обзорно-топографических карт дают условные знаки к данному листу, шкалу ступеней высот, схему границ; собственно Т. к.

— схему сближения меридианов и магнитного склонения, шкалу заложений, дополнительные обозначения объектов; топографических планов — название площадки, схему всего участка съмки и тексты о назначении плана, увязке урезов вод и т.п. Для обзорно-топографических, мелко- и среднемасштабных Т. к. предусмотрено многоцветное полиграфическое издание (см.

Картоиздательские процессы), крупномасштабных — многоцветное и одноцветное, топографических планов — размножение в нескольких экземплярах фотографическим, электрографическим или др. упрощнным способом.

общегеографического изучения крупных районов страны, генерального планирования мероприятий союзного и республиканского значения по освоению природных ресурсов и хозяйственному строительству, а также в качестве полтных карт. Собственно Т. к. необходимы для всех стадий проектно-изыскательских работ, выполняемых в целях обеспечения таких отраслей, как мелиорация, сельское и лесное хозяйство (устройство и учт земель и лесов), геологическая разведка, разработка полезных ископаемых (горнодобывающая и нефтегазодобывающая промышленность), планировка и застройка населнных пунктов, промышленное, гидроэнергетическое, сельское, транспортное и др. строительство. По топографическим планам составляют рабочие чертежи и ведут разбивку участков, разработку недр и различные строит, работы. Во всех странах — членах СЭВ наряду с универсальными (многоцелевыми) стали выпускать специализированные топографические карты, предназначенные для преимущественного использования в той или иной отрасли. Требующееся содержание данных крупномасштабных карт и планов в одних случаях несовместимо (по цензам и объму) со стандартным содержанием обычных карт, что ведт к их параллельному изготовлению (например, топографические карты для сельского хозяйства, добывающей промышленности), в других — может быть получено путм дополнения нагрузки обычной карты (например, топографические карты для мелиорации). К внедряемым в практику Топографические карты нового типа относятся также фотокарты, сочетающие аэрофотографическое и штриховое (в условных знаках) изображение местности; ведтся разработка морских топографических карт на зону шельфа. См. образец топографической карты.

Географические карты Географические карты, уменьшенные обобщнные изображения земной поверхности на плоскости, показывающие размещение, сочетания и связи природных и общественных явлений, отбираемых и характеризуемых в соответствии с назначением данной карты.

Определение Г. к. только как чертежа земной поверхности недостаточно, так как Г. к. могут отображать самые разнообразные природные и социально-экономические явления. Г. к.

способны передавать пространственные изменения этих явлений во времени. Для Г. к.

свойственны: особый математический закон построения (картографические проекции), изображение явлений посредством особой знаковой системы — картографических символов (картографических знаков), отбор и обобщение изображаемых явлений (генерализация картографическая). Г. к. закономерно рассматривать как наглядные образно-знаковые модели.

Им присущи основные черты моделей вообще: отвлечение от целого для исследования части — конкретной территории, конкретных явлений и процессов; упрощение, состоящее в отказе от учта множества характеристик и связей и в сохранении некоторых, наиболее существенных;

обобщение, имеющее в виду выделение общих признаков и свойств, и др. Эти абстракции способствуют более глубокому познанию явлений, изображаемых на Г. к.

Первая особенность Г. к. — построение при помощи картографических проекций — позволяет получать по картам правильные данные о положении, плановых размерах и форме изображаемых земных объектов.

Вторая особенность Г. к. — использование картографических знаков как особого языка карты — дат возможность: а) изображать земную поверхность с желательным уменьшением (т. е. в желательном масштабе), чтобы охватить единым взглядом необходимую часть или даже всю земную поверхность, воспроизводя при этом на карте те объекты, которые вследствие уменьшения не выражаются в масштабе карты, но по своему значению должны быть показаны;

б) показывать на карте рельеф земной поверхности (например, при помощи горизонталей), т. е.

передавать неровности местности в плоском изображении; в) не ограничиваться отображением на Г. к. внешности (поверхности) предметов, а указывать их внутренние свойства (например, на карте моря можно показать физико-химические свойства воды, течения, рельеф и грунты морского дна и многое др.); г) показывать распространение явлений, не воспринимаемых непосредственно нашими органами чувств (например, магнитное склонение, аномалии силы тяжести и т. п.), и делать наглядными недоступные непосредственному восприятию связи и отношения (например, между источниками сырья и предприятиями по его переработке); д) исключать менее значимые стороны, частности и детали, свойственные единичным объектам, и выделять их общие и существенные признаки (например, характеризовать населнные пункты по численности населения и административному значению, отказываясь от передачи их планировки), т. е. прибегать к абстракции.

Особенно важна третья особенность Г. к. — отбор и обобщение изображаемых явлений, т. е. картографическая генерализация.

Г. к. в той или иной мере используются во всех сферах человеческой деятельности.

Общеизвестно их значение как путеводителей по местности. В промышленном, энергетическом и транспортном строительстве они являются основой для изысканий, проектирования и переноса в натуру инженерного проекта. В сельском хозяйстве Г. к. необходимы для землеустройства, мелиорации и вообще для учта и наиболее рационального использования всех земельных фондов. Карты служат важным пособием для школьного и внешкольного обучения, для распространения знаний о мире и для подъма общей культуры.

Картографическая изученность территории имеет важное значение в военном деле.

В условиях социалистического строительства многие задачи народного хозяйства — правильная оценка географических условий, разумное использование и восстановление ресурсов, разработка планов преобразования природы, рациональное размещение производительных сил, комплексное развитие экономических районов и др. — требуют для своего решения высококачественных карт. Г. к. как средство научного исследования не только дают наглядную картину размещения явлений, но также позволяют находить закономерности этого размещения. Например, геологические карты, показывая геологическое строение местности, служат для выяснения закономерностей распространения месторождений полезных ископаемых. Наконец, Г. к. незаменимы для изучения пространственных взаимосвязей и развития явлений и, следовательно, могут быть средством прогноза.

Картографическое изображение складывается из ряда географических элементов, обусловливаемых темой и назначением карты. Например, элементами содержания подробных карт местности (топографических карт) являются: воды и рельеф земной поверхности, растительный покров и грунты, населнные пункты, пути сообщения и средства связи, государственные и административные границы и центры, а также некоторые объекты промышленности, сельского хозяйства и культуры. На полях Г. к. и на свободных от картографического изображения местах помещают вспомогательные графики и тексты, облегчающие пользование картой: легенду карты (свод картографических знаков, примененных на карте, с необходимыми пояснениями); графики для измерения по карте расстояний, углов, площадей, координат отдельных точек, крутизны скатов и т. д.; справочные сведения о времени составления карты, об использованных источниках и т. д. Иногда на полях карты располагаются также профили, диаграммы, таблицы и текстовые данные, поясняющие и дополняющие собственно картографическое изображение.

Весьма распространены общегеографические карты, на которых главным предметом изображения служит сама земная поверхность с объектами, на ней расположенными. Прочие карты называют тематическими. Они передают с большей полнотой и обстоятельностью какойлибо элемент (или элементы), входящий в содержание общегеографической карты (например, рельеф земной поверхности), или показывают явления, отсутствующие на общегеографических картах, например геологическое строение местности, климатические условия и т. п., в связи с чем различают виды тематических карт — геологические, климатические и т. д.

Тематические карты образуют два основных класса: а) карты природных явлений, или физико-географические; 6) карты общественных явлений, или социально-экономические (населения, экономики, культуры, политико-административные, исторические).

От тематической классификации карт следует отличать их подразделение по назначению, когда из многообразия Г. к. выделяются группы специальных карт, предназначенных для определнного круга потребителей и для решения определнных задач, в частности карты учебные, туристские, навигационные, проектные и т. д. Специальными могут быть как общегеографические (например, туристские), так и тематические карты (например, учебные карты — климатические, почвенные, экономики и т. д.). Некоторые группы специальных карт настолько специфичны, что их иногда рассматривают в качестве особого класса тематических карт, а именно технических карт, к которым относят морские навигационные карты, полтные, проектные и др.

На практике широко используется классификация Г. к. по территориальному признаку (пространственному охвату), различающая карты мира в целом, карты океанов и морей, материков, их крупных частей, государств, областей, районов. Рассмотренные классификации, взятые порознь, недостаточно дифференцируют вс многообразие карт. Поэтому их часто используют совместно. Классификация по территориальному признаку обычно выбирается в качестве основной, а внутри е рубрик карты распределяются по тематике и дополнительно по назначению. Г. к. могут различаться также по широте темы. Например, одни климатические карты ограничивают сво содержание одним из метеорологических элементов (температура, осадки и т. п.), другие включают несколько элементов (например, давление воздуха и ветер), некоторые характеризуют климат в целом. Карты узкой темы принято называть частными или отраслевыми, в данном примере частными климатическими картами, а карты, дающие полную характеристику явления, — общими, в этом примере общей климатической картой. Многие карты показывают одновременно (совмещают) несколько явлений, каждое в своих показателях, с учтом взаимных связей явлений. Это — многоотраслевые карты; их называют комплексными. К ним принадлежат, например, синоптические карты, показывающие совместно все основные метеорологические элементы.

Г. к. неодинаковы по степени обобщения содержания. Есть карты, для которых используют необобщнные или мало обобщнные показатели (например, значения метеорологических элементов для конкретного момента времени); для других используют сильно обобщнные показатели, например средние месячные или даже средние годовые температуры, вычисленные по многолетним данным.

Карты, выделяющие и показывающие отдельные элементы природы, населения, экономики и культуры, их свойства или особенности, являются аналитическими. Наибольшая степень обобщения наблюдается на синтетических картах, характеризующих явления как единое целое на основе соединения и совместного использования (слияния) ряда показателей.

Пример — общие климатические карты, на которых выделяются климатические области по совокупности нескольких показателей (температура, осадки и др.), но без изображения этих конкретных показателей. Синтетическая карта как бы обобщает ряд частных карт. В практике встречаются карты с самыми разнообразными сочетаниями конкретных и обобщнных показателей, аналитических и синтетических характеристик. Например, на многих общеэкономических картах для промышленности используется аналитический, а для сельского хозяйства синтетический способ картографирования.

Карты, построенные по недостаточным данным, особенно когда они ставят целью истолкование наблюднных фактов или явлений, могут иметь (в целом или в некоторых своих частях и элементах) характер и значение гипотезы. Таковы, например, карты различного климатического районирования мира. Накопление новых данных позволяет производить проверку, сравнение и уточнение ранее составленных гипотетических карт.

Ценность Г. к. зависит не только от полноты, точности и современности использованных данных, но также от положенных в основу составления Г. к. научных принципов и идей, которые могут быть прогрессивными или устарелыми, правильными или ошибочными.

Например, В. В. Докучаев разработал для почвенных карт классификацию почв, основанную на учте природных факторов почвообразования, и противопоставил этот взгляд неправильному представлению о почвах как о землистых горных породах, относящихся к поверхностным геологическим образованиям.

Историческая справка. Простейшие картографические рисунки, по-видимому, были известны уже в условиях первобытного общества. Древнейшие картографические изображения, уцелевшие до настоящего времени, принадлежат народам Древнего Востока (Вавилония, Египет) и Китая. При рабовладельческом строе картография достигла наивысших успехов в античное время. Греческие учные создали первые Г. к., построенные в картографической проекции с учтом шарообразности Земли. В средние века расцвет мореплавания (в связи с великими географическими открытиями, колонизацией Америки, торговлей с Ост-Индией и Китаем) и вызванные этим потребности навигации привели к созданию множества морских карт. Развитие картографии в эту эпоху диктовалось и образованием крупных феодальноабсолютистских государств, нуждавшихся в достоверных Г. к. для управления обширными территориями. В 19 в. получили широкое распространение военно-топографические съмки для создания подробных карт местности: топографические карты облегчали управление войсками и позволяли при боевых действиях лучше учитывать неудобства и использовать выгоды местности; позднее эти карты оказались незаменимыми при инженерных изысканиях и проектировании — дорожном, гидротехнические и др. Дифференциация наук явилась ещ одним важным стимулом для развития картографии. Тематические карты стали широко привлекаться для изучения размещения различных природных и общественных явлений, для исследования их пространственных закономерностей, связей и обусловленности. Потребность в тематических картах быстро росла, когда соответствующие отрасли (например, геология) обращались на службу практики. Значение тематических карт ещ более увеличилось в условиях планового социалистического общества.

Возможности изучения и исследования по Г. к. явлений возрастают при совместном использовании карт разной тематики. Это определяет значение и развитие картографирования комплексного, заключающегося в создании серий сопоставимых, взаимно дополняющих Г. к. и комплексных атласов.

Г. к. — незаменимое по своей наглядности и лаконичности средство для хранения, передачи и получения новой информации о нашей планете и е отдельных частях — суше и океанах, об их географических условиях и естественных богатствах, о населении, экономике, культуре и даже историческом развитии — непрерывно расширяют сферу своего действия, что влечт за собой разработку новых видов и типов карт, а также более совершенных (в том числе автоматических) методов их создания и использования.

Карты тематические Карты тематические, карты, основным содержанием которых служат показатели каких-либо природных или общественных явлений, отображенных в их соотношении с основными элементами местности (географической основой). См. Агроклиматические карты, Батиметрические карты, Ботанические карты, Геоботанические карты, Геологические карты, Геоморфологические карты, Геохимические карты, Гидрологические карты, Зоологические карты, Карты использования земель, Карты лесов, Народонаселения карты, Карты промышленности, Карты рельефа, Климатические карты, Ландшафтные карты, Палеогеографические карты, Почвенные карты, Сельскохозяйственные карты, Синоптические карты, Тектонические карты, Экономико-географические карты Масштаб — в общем случае отношение двух линейных размеров. Во многих областях практического применения масштабом называют отношение размера изображения к размеру изображаемого объекта. Во многих областях практического применения масштабом называют отношение размера изображения к размеру изображаемого объекта.

Масштаб (нем. Mastab, от Ma — мера, размер и Stab — палка), отношение длины отрезков на чертеже, плане, аэрофотоснимке или карте к длинам соответствующих им отрезков в натуре. Определяемый так численный М. — отвлечнное число, большее 1 в случаях чертежей мелких деталей машин и приборов, а также многих микрообъектов, и меньшее 1 в других случаях, когда знаменатель дроби (при числителе, равном 1) показывает степень уменьшения размеров изображения объектов относительно их действительных размеров. М.

планов и топографических карт — величина постоянная; М. географических карт — величина переменная Для практики важен Масштаб линейный, то есть прямая линия, разделнная на равные отрезки с подписями, указывающими длины соответствующих им отрезков в натуре. Для более точного нанесения и измерения линий на планах строят так называемый поперечный М. Это линейный М., параллельно которому проведн ряд равноотстоящих друг от друга горизонтальных линий, пересечнных перпендикулярами (вертикали) и наклонными линиями (трансверсали). Принцип построения и использования поперечного М. ясен из рисунка, приведнного для численного М. 1 : 5000. Отрезку поперечного М., помеченному на рисунке точками, соответствует на местности линия 200 + 60 + 6 = 266 м. Поперечным М. называют также металлическую линейку, на которой очень тонкими линиями высечено изображение такого рисунка, иногда без каких-либо надписей. Это позволяет легко использовать е в случае любого численного М., применяемого на практике.

Понятие наиболее распространено в геодезии, картографии и проектировании — отношение натуральной величины объекта к величине его изображения. Человек не в состоянии изобразить большие объекты, например дом, в натуральную величину,и поэтому при изображении большого объекта в рисунке, чертеже, макете и так далее, человек уменьшает величину объекта в несколько раз: в два, пять, десять, сто, тысяча и так далее раз. Число, показывающее во сколько раз уменьшен изображенный объект, есть масштаб. Масштаб применяется и при изображении микромира. Человек не может изобразить живую клетку, которую рассматривает в микроскоп, в натуральную величину и поэтому увеличивает величину ее изображения в несколько раз. Число, показывающее во сколько раз произведено увеличение или уменьшение реального явления при его изображении, определено как масштаб.

Масштабы на картах и планах могут быть представлены численно или графически.

Численный масштаб записывают в виде дроби, в числителе которой стоит единица, а в знаменателе — степень уменьшения проекции. Например, масштаб 1:5 000 показывает, что 1 см на плане соответствует 5 000 см (50 м) на местности.

Более крупным является тот масштаб, у которого знаменатель меньше. Например, масштаб 1:1 000 крупнее, чем масштаб 1:25 000.

Графические масштабы подразделяются на линейные и поперечные.

Линейный масштаб — это графический масштаб в виде масштабной линейки, разделнной на равные части.

Поперечный масштаб — это графический масштаб в виде номограммы, построение которой основано на пропорциональности отрезков параллельных прямых, пересекающих стороны угла.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 попадт 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.

Точность масштаба — это отрезок горизонтального проложения линии, соответствующий 0,1 мм на плане. Значение 0,1 мм для определения точности масштаба принято из-за того, что это минимальный отрезок, который человек может различить невооруженным глазом. Например, для масштаба 1:10 000 точность масштаба будет равна 1 м.

В этом масштабе 1 см на плане соответствует 10 000 см (100 м) на местности, 1 мм — 1 000 см (10 м), 0,1 мм — 100 см (1 м).

Масштабы изображений на чертежах должны выбираться из следующего ряда:

Масштабы 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; 1:15; 1:20; 1:25; 1:40; 1:50; 1:75; 1:100; 1:200;

уменьшения 1:400; 1:500; 1:800; 1: Натуральная величина Масштабы увеличения При проектировании генеральных планов крупных объектов допускается применять масштабы 1:2 000; 1:5 000; 1:10 000; 1:20 000; 1:25 000; 1:50 000.

В необходимых случаях допускается применять масштабы увеличения (100n):1, где n — целое число.

Прямоугольные координаты Прямоугольные координаты в геодезии, пары чисел, определяющие положение точек на плоскости геодезической проекции. Прямоугольные координаты применяются для численной обработки результатов геодезических измерений, при составлении топографических карт, а также во всех случаях использования на практике топографических карт и всевозможных данных геодезии. В нашей стране и ряде других стран пользуются проекцией Гаусса — Крюгера.

Это — конформная проекция эллипсоида на плоскость, определяемая тем, что на осевом меридиане, изображаемом прямой линией, являющейся осью симметрии проекции, нет никаких искажений. На плоскости проекции Гаусса — Крюгера изображаются отдельные зоны земного эллипсоида, ограниченные двумя меридианами. Центральный (осевой) меридиан зоны и экватор изображаются на плоскости прямыми, которые принимаются соответственно за оси абсцисс и ординат системы прямоугольных координат. Абсциссы точек изображений осевого меридиана равны дугам меридиана от экватора до этих точек, а ординаты его точек равны нулю.

Условные знаки Условные знаки, их классификация; требования к вычерчиванию условных знаков, используя элементы топографического черчения Топография (от греч. tоpos — место и графия), научно-техническая дисциплина, занимающаяся географическим и геометрическим изучением местности путм создания топографических карт на основе съмочных работ (наземных, с воздуха, из космоса). По одним представлениям, Т. — самостоятоятельный раздел картографии, охватывающий проблемы детального общегеографического картографирования территории, по другим — раздел геодезии, посвященный проблемам измерений на земной поверхности и по аэроснимкам (см.

Фотограмметрия) для определения положения, формы и размеров снимаемых природных и социально-экономических объектов. В сферу Т. входят вопросы классификации, содержания и точности топографических карт, методики их изготовления и обновления и получения по ним различной информации о местности. В каждой стране все эти вопросы регламентируются собственными стандартами (связанными с хозяйственно-политическими факторами, организационно-техническими возможностями картографо-геодезических служб и характером ландшафтов), но поскольку в целом они достаточно близки, это позволяет создавать сопоставимые топографические карты. Периодическая модернизация данных стандартов, а также совершенствование базирующихся на них топографических условных знаков и основных положений по отбору и обобщению элементов нагрузки карт (в соответствии с их масштабами и особенностями территории — см. Генерализация картографическая) составляют одну из важнейших задач Т.

Первые съмочные работы для изготовления топографических карт были выполнены в 16 в. Наземные съмки, наглядно передающие размещение и особенности объектов местности и базирующиеся на точных инструментальных измерениях, получили развитие в 18 в., аэрофототопографические съмки — в 1-й трети 20 в., космические — в последней трети 20 в.

В настоящее время наземные методы применяются в Т. преимущественно на таких участках, картографирование которых другим путм нерентабельно из-за их малой площади или затруднительно по характеру территории. В первом случае производят мензульную съмку, выполняемую целиком в натуре, во втором — для ряда горных районов — фототеодолитную съмку (наземную фотограмметрическую), при которой часть работ ведут на местности с помощью фототеодолита, а часть — камерально на фотограмметрических приборах.

Использование в Т. материалов космической съмки пока ограничивается изготовлением обзорно-топографических и мелкомасштабных топографических карт преимущественно на неосвоенные и малоизученные территории полярных стран, пустынь, джунглей, выявлением и отбором по космическим снимкам таких участков земной поверхности, для которых обычная аэрофотосъмка, с целью создания или обновления средне- и крупномасштабных топографических карт, должна быть поставлена в первую очередь. Основными в современной Т. являются аэрофототопографические методы (см. Аэрофототопография) — комбинированный и стереотопографический. При комбинированной съмке не только аэрофотосъмочные, но и все топографические работы, а именно: построение плановой и высотной основы карты, рисовка рельефа и дешифрирование на фотоплане предметов и контуров, выполняются непосредственно на местности. При наиболее эффективной стереотопографической съмке в полте производят аэрофотографирование и радиогеодезические работы по созданию съмочного каркаса карты, на местности строят опорную геодезическую сеть, дешифрируют эталонные участки и инструментально наносят неизобразившиеся на аэроснимках объекты.

Остальные процессы по изготовлению карты — построение фотограмметрических сетей (для развития е каркаса), стереоскопическую рисовку рельефа и дешифрирование аэрофотоизображения на всю территорию съмки — осуществляют камеральным путм.

Весьма важной задачей Т. является обеспечение сокращения полевых работ, в частности путм совершенствования региональных технологических схем топографической съмки.

Обновление топографических карт, то есть приведение их содержания в соответствие с современными требованиями и состоянием местности, представляет собой самостоятельный, вс более развивающийся метод Т. В зависимости от особенностей района применяют обновление периодическое (от 3—4 до 12—15 лет) или непрерывное; в обоих случаях оно должно базироваться на аэрофотосъмке и так называемых материалах картографического значения (землеустроительные и лесные планы, ведомости инвентаризации зданий в городах, лоции, линейные графики дорог, схемы линий электропередачи, справочники административно-территориального деления и др.), что позволяет выполнять основной объм работ камеральным путм. Дополнения и исправления при обновлении карт необходимы главным образом по социально-экономическим объектам ландшафта — населнным пунктам, дорогам, обрабатываемым угодьям. Обновленные карты должны иметь такую же точность, что и новые карты, полученные при съмке в данном масштабе. Для целей обновления карт и в меньшей мере для их создания съмочными методами, наряду с воздушным черно-белым или цветным фотографированием как основным средством получения информации о местности, стали применять фотоэлектронную аэросъмку (в частности, радиолокационную).

Современный этап развития Т. характеризуется внедрением средств автоматизации в дело создания топографических карт. Практически приемлемые результаты уже получены для процессов считывания с помощью ЭВМ информации с аэроснимков и е записи в цифровой форме, автоматизированного преобразования последней при составлении оригиналов карт (включая трансформирование из центральной проекции в ортогональную, рисовку рельефа в горизонталях, дешифрирование части объектов) на различных приборах и гравировании (или вычерчивании) оригиналов для издания. Наряду с изготовлением карт средства автоматизации применимы в Т. для построения так называемых цифровых моделей местности, то есть формализованных е моделей, представленных координатами и характеристиками точек местности, записанными цифровым кодом (например, на магнитной ленте) для последующей обработки на ЭВМ. Эти модели служат для: 1) дополнения карты данными, не выражающимися ни при графическом, ни при фотографическом воспроизведении местности (см. Фотокарты), но весьма важными при ряде изысканий и в первую очередь в целях землеустройства и городского строительства; 2) выделения содержащейся на картах информации (объектов того или иного вида, типов территории, комплекса сведений, существенных при решении таких инженерных задач, как выбор трасс каналов, дорог и трубопроводов, участков под водохранилища, аэродромы, лесопосадки и т.п.). Цифровая форма дат также возможность кодирования и поиска необходимых материалов картографического значения при их сосредоточении в справочно-информационных фондах. Автоматизация дистанционных методов получения топографической информации позволила приступить к съмке поверхности Луны и части планет с изготовлением блоков обзорно-топографических карт на большие площади, отдельных листов собственно топографических карт на избранные участки и крупномасштабных планов на местность вокруг пунктов посадки межпланетных автоматических станций и космических кораблей, а также по трассам луноходов.

Топографические условные знаки Топографические условные знаки – символические штриховые и фоновые условные обозначения объектов местности, применяемые для их изображения на топографических картах.

Для топографических условных знаков предусмотрена общность обозначений (по начертанию и цвету) однородных групп объектов; при этом основные знаки для топографических карт разных стран не имеют между собой особых различий. Как правило, топографические условные знаки передают облик (форму, размеры), местоположение и некоторые качественные и количественны топографические условные знаки е характеристики воспроизводимых на картах предметов, контуров и элементов рельефа. Топографические условные знаки принято разделять на масштабные (или площадные), внемасштабные, линейные и пояснительные.

Масштабные топографические условные знаки служат для воспроизведения таких топографических объектов, очертания и размеры которых в плане могут быть выражены в масштабе данной карты. При этом занимаемую масштабным знаком площадь ограничивают и закрашивают (леса, водомы, кварталы населнных пунктов), заштриховывают (болота, солончаки, разливы вод), заполняют графическим обозначениями (преимущественно в шахматном порядке — травянистая и полукустарниковая растительность, глинистая и кочковатая поверхности) или выделяют сочетанием этих примов (мели на реках, сады, виноградники и т.п.). Внемасштабные Т. у. з. используются для передачи объектов, не выражающихся в масштабе карты, то есть главным образом местных предметов, и воспроизводят их вид сверху или сбоку. Положению этих объектов в натуре должны соответствовать на карте следующие точки Т. у. з.: для знака правильной формы (например, треугольника, обозначающего пункт геодезической сети, круга — цистерну, скважину) — центр фигуры; для знака в виде перспективного рисунка объекта (фабричная труба, монумент) — середина основания фигуры; для знака с прямым углом в основании (ветряной двигатель, бензоколонка) — вершина этого угла; для знака, сочетающего несколько фигур (радиомачта, нефтяная вышка), — центр нижней из них. Линейные Т. у. з. предназначены для изображения с возможной графической точностью таких объектов, как береговые линии, ручьи и канавы, дороги, просеки, ограждения, линии проволочных передач, границы угодий и политикоадминистративные границы. Если какай-либо из данных объектов воспроизводится на карте только с преувеличением по ширине, то его плановое положение фиксируют осью соответствующего знака.

Линейными топографическими условными знаками изображаются также горизонтали.

Пояснительные топографические условные знаки применяются в целях дополнительной характеристики показываемых на карте объектов. Например, точка — для фиксации места определения абсолютных отметок рельефа или относительных превышений (высота кургана, глубина обрыва), различные стрелки — для передачи направления течения рек, пункта измерения глубины болота и др., знаки древесных пород — для показа состава лесонасаждений.

На топографических картах, по мере умельчения их масштаба, однородные топографические условные знаки объединяются в группы, последние — в один обобщнный знак и т.д.; в целом систему данных обозначений можно представить в виде усечнной пирамиды, в основании которой лежат знаки для топографических планов масштаба 1 : 500, а на вершине — для обзорно-топографических карт масштаба 1:1000000. Цвета Т. у. з. едины для карт всех масштабов.

Штриховые знаки угодий и их контуров, строений, сооружений, местных предметов, опорных пунктов и границ печатаются при издании чрным цветом, элементов рельефа — коричневым; водомы, водотоки, болота и ледники — синим (зеркало вод — светло-синим);

площади древесно-кустарниковой растительности — зелным (карликовые леса, стланики, кустарники, виноградники — светло-зелным), кварталы с огнестойкими строениями и шоссе — оранжевым, кварталы с неогнестойкими строениями и улучшенные грунтовые дороги — жлтым.

Наряду с топографическими условными знаками для топографических карт установлены условные сокращения собственных названий политико-административных единиц (например, Московская область — Моск.) и пояснительных терминов (например, электростанция — эл.-ст., юго-западный — ЮЗ, рабочий послок — р. п.). Стандартизованные шрифты для надписей на топографических картах позволяют дополнительно к топографическим условным знакам давать существенные сведения. Например, шрифты для наименований населнных пунктов отображают их тип, политико-административное значение и населнность, для рек — величину и возможность судоходства; шрифты для отметок высот, характеристик перевалов и колодцев дают возможность выделить главные из них и т.д.

Топографические условные знаки, условные сокращения надписей и шрифты для топографических карт объединены по группам масштабов в ряд таблиц, модернизируемых в среднем каждые десять лет. Основные из примерно 400 топографических условных знаков (применительно к карте масштаба 1 : 25 000) показаны на в инструкциях по условным знакам.

Горизонтали Горизонтали – изогипсы (от греч. sos – paвный и hpsos – высота), линии на географической карте, соединяющие точки местности с одной и той же высотой относительно уровня моря (Мирового океана) и дающие представление о рельефе земной поверхности. Г.

представляют собой проекции сечения местности уровенными поверхностями заданных высот.

Горизонтали линии на карте или плане местности, получающиеся от пересечения земной поверхности горизонтальными плоскостями, отстоящими друг от друга на одинаковых расстояниях (Железнодорожный словарь).

Горизонтали, изогипсы (от греч. sos – paвный и hpsos – высота), линии на географической карте, соединяющие точки местности с одной и той же высотой относительно уровня моря (Мирового океана) и дающие представление о рельефе земной поверхности (Словари БСЭ).

Горизонтали изогипса (от греч. isos - равный и hypsos – высота), линия на карте, соединяющая точки местности с одной и той же высотой относительно уровня моря и дающая представление о рельефе земной поверхности. (Политехнический словарь).

Задание по теме:

1 Условные знаки. Работа с топографической картой масштаба 1:10 000. Составление топографического описания конкретных участков карты масштаба 1:10000.

2 Масштабы. Измерение длин линий. Измерение длин линий по карте с использованием численного, линейного и поперечного масштабов.

3 Горизонтали. Изучение рельефа по горизонталям 4 Ориентирующие направления: осевой меридиан, истинный меридиан, магнитный меридиан. Ориентирные углы: дирекционный угол, истинный азимут, магнитный азимут и румб заданного направления. Сближение меридианов. Склонение магнитной стрелки.

5 Изучение способов ориентирования по топографической карте. Буссоль 6 Ориентирование направлений. Ориентирующие направления: осевой меридиан, истинный меридиан, магнитный меридиан. Ориентирные углы: дирекционный угол, истинный азимут, магнитный азимут и румб заданного направления. Сближение меридианов. Склонение магнитной стрелки. Изучение способов ориентирования по топографической карте. Буссоль 7 Решение по карте различных геодезических задач.

Построение вертикального профиля местности по заданному направлению и определение видимости между точками по карте масштаба 1:5000; определение прямоугольных и географических координат точки, заданной на топографической карте масштаба 1: 8 Теодолитный ход и его привязка. Определение координат вершин замкнутого теодолитного хода Теодолитный ход и его привязка к пунктам опорной геодезической сети и к местным предметам. Угловые невязки. Вычисление дирекционных углов сторон хода. Вычисление приращений координат. Абсолютная и относительная невязки. Допуски. Контроль.

Вычисление прямоугольных координат вершин замкнутого теодолитного хода, построение схемы теодолитного хода Топографическое дешифрирование аэроснимков Задания на тему:

1 Дешифрирование аэроснимков, стереопара, получение стереоэффекта. Понятие стереопары; продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков; стереоскопы, получение стереоэффекта, составление накидного монтажа по аэрофотоснимкам 2 Методы и приемы топографического дешифрирования топографических карт разных масштабов, дешифрирование элементов гидрографии, растительности, дорог, элементов рельефа, населенных пунктов, линий электропередач на картах масштабов 1:10000, 1: Рассмотрим виды съемок: аэрофотосъемку местности и космическую съемку.

Аэрофотосъмка Продольное перекрытие по съемочному маршруту (схема) Продольное перекрытие по съемочному маршруту (схема) Покрытие площади при аэрофотосъемке (схема) Покрытие площади при аэрофотосъемке (схема) Элементы внешнего ориентирования снимка Аэрофотосъмка – это фотографирование местности с воздуха специальным аэрофотоаппаратом, установленным на самолте, вертолте, дирижабле, искусственном спутнике Земли или ракете.

Плоскость аэрофотоаппарата может занимать заданное горизонтальное (плановая А.

наиболее распространена) или наклонное (перспективная А.) положения. В отдельных случаях фотографирование производится на цилиндрическую поверхность или вращающимся объективом (панорамная А.). Обычно А. выполняют одноооъективным аэрофотоаппаратом, но иногда для увеличения площади, фотографируемой на одном снимке, — многообъективным аэрофотоаппаратом, фотографирование производят одиночными аэроснимками, по определнному направлению (маршрутная А.) или по площади (площадная А.).

При прокладывании маршрута часть участка местности, сфотографированного на одном снимке, должна фотографироваться и на другом (риунок 1). Отношение площади, сфотографированной на двух смежных снимках, к площади, изображенной на каждом отдельном снимке, выраженное в процентах, называется продольным перекрытием; его задают в соответствии с требованиями последующей фотограмметрической обработки (обычно продольное перекрытие 60%). При аэросъемке значительного по ширине участка фотографирование площади производят серией параллельных маршрутов (рисунок 2), имеющих между собой поперечное перекрытие (обычно 30%). При аэросъемке. задают высоту полта относительно местности, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, сезон и время, порядок прокладывания маршрутов.

В каждый момент фотографирования центр проектирования и плоскость аэроснимка занимают произвольное положение, в виду подвижности основания. Величины, определяющие пространственное положение снимка относительно принятой системы координат, называются элементами внешнего ориентирования снимка — три линейные координаты центра проектирования Xs, Ys, Zs (рисунок 3) и три угла, определяющие поворот снимка вокруг трх осей координат (на они отмечены). Для определения по аэроснимкам пространственных координат сфотографированных точек требуется сначала найти элементы внешнего ориентирования снимков, что связано с нахождением координат определнных геодезически некоторых точек, хорошо изобразившихся на снимках.

Для установления в полте элементов внешнего ориентирования аэрофотосъмку применяют статоскоп, фиксирующий по изменению давления воздуха изменение высоты полта, радиовысотомер, определяющий высоту фотографирования относительно местности, радиогеодезические станции, дающие возможность находить расстояния от самолта до станций, расположенных на земной поверхности в точках, имеющих геодезические координаты; эти данные позволяют вычислить плановые координаты центра проектирования.

Показания гировертикали дают возможность найти углы наклона снимка; их также можно определить обработкой снимков, на которых сфотографированы звздное небо, положение Солнца или линия горизонта.

Для повышения качества и точности аэроснимков при А. применяют аэрофотообъективы с высокой разрешающей способностью и малой дисторсией и аэроплнку с очень малой деформацией.

Падение освещнности по полю зрения должно быть наименьшим, затвор должен обеспечить очень короткие (до 1:1000 сек)выдержки, чтобы уменьшить нерезкость, аэроплнка в момент фотографирования должна быть строго выравнена в плоскость. фотографируют на плнки: черно-белую панхроматическую, черно-белую инфрахроматическую, цветную и спектро-зональную, на которой получается изображение с преобразованной передачей цветов, дающей возможность резче подчеркнуть различия объектов. О применении А.

Рисунок Продольное перекрытие по съемочному маршруту Рисунок Покрытие площади при аэрофотосъемке Космическая съмка – съмка Земли, небесных тел, туманностей и различных космических явлений, выполняемая приборами, находящимися за пределами земной атмосферы. Снимки земной поверхности, полученные путм К. с., отличаются тем, что при целостном (и более объективном, чем на картах) характере изображения местности они охватывают огромные площади (на одном снимке от десятков тысяч км2 до всего земного шара). Это позволяет изучать по космическим снимкам основные структурные, региональные, зональные и глобальные особенности атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты нашей планеты в целом. При К. с. возможна повторная съмка местности в течение одного и того же полта носителя, т. е. через краткие промежутки времени, что позволяет изучать динамику как природных явлений, периодических (суточных, сезонных и др.) и эпизодических (извержения вулканов, лесные пожары и др.), так и различных проявлений хозяйственной деятельности (уборка урожая, заполнение водохранилищ и др.). К. с. дат основу для разработки комплексных мероприятий по борьбе с загрязнением воздуха, суши и морей.

Первые снимки из космоса были сделаны с ракет в 1946, с искусственных спутников Земли — в 1960, с пилотируемых космических кораблей — в 1961 (Ю. А. Гагариным). К. с.

вначале ограничивалась фотографированием в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн с непосредственной доставкой снимков на Землю (преимущественно в контейнерах с парашютом). Наряду с черно-белой и цветной фото- и телесъмкой применяются инфратепловая, микроволновая, радарная, спектрометрическая и др. фотоэлектронные съмки (см. Аэрометоды).

Съмочная аппаратура принципиально та же, что и при аэросъмке. Методами К. с.

нашей планеты являются: 1) съмки с высот 150—300 км с недолговременных носителей и возвращением экспонированных плнок и регистрограмм на Землю; 2) съмки с высот 300— 950 км с долговременных носителей (на орбитах, при которых спутник находится как бы постоянно над освещенной стороной Земли) и передачей изображений на Землю с помощью радиотелевизионных систем; 3) съмки с высоты примерно 36 тыс. км с т. н. стационарных спутников с доставкой фотоинформации на Землю путм применения тех же систем; 4) съмки с межпланетных автоматических станций с ряда последовательно увеличивающихся высот (например, со станции "Зонд" с 60 и 90 тыс. км и т. д.); 5) съмки Земли с поверхности Луны и ближайших планет, автоматически выполняемые доставленной туда регистрирующей фотоэлектронной и передающей радиотелевизионной аппаратурой; 6) съмки с пилотируемых космических кораблей и пилотируемых орбитальных станций (первая — советская станция "Салют").

Средние масштабы космических снимков 1: 1000000 — 1: 10000000. Детальность изображения земной поверхности на снимках из космоса довольно значительна. Например, при рассматривании с 10-кратным увеличением фотографий масштаба 1:1500000, полученных с борта "Салюта", на открытой местности видны основная гидрографическая и дорожная сеть, контуры полей, селения средних размеров и все города с их квартальной планировкой.

Современные области использования К. с.: метеорология (изучение облачности, снежного покрова и др.), океанология (течений, дна мелководий и др.), геология и геоморфология (в особенности образований большой протяжнности), исследования ледников, болот, пустынь, лесов, учт культурных земель, природно-хозяйственное районирование территорий, создание и обновление мелкомасштабных тематических и общегеографических карт.

Ближайшие перспективы практического применения К. с. для изучения, освоения и охраны географической среды и естественных ресурсов Земли связаны с выполнением с орбитальных научных станций-лабораторий т. н. многоканальных съмок (одновременно в нескольких спектральных диапазонах при одинаковой освещнности местности). Это увеличивает разнообразие и объм получаемой информации и обеспечивает возможность е автоматической обработки, в частности при дешифрировании космических снимков.

Топографическое дешифрирование аэроснимков Дешифрирование. Аэроснимок равнинного района Дешифрирование. Аэроснимок горного района Задания по теме:

1. Дешифрирование аэроснимков, стереопара, получение стереоэффекта Дешифрирование аэроснимков, понятие стереопары; продольное и поперечное перекрытие аэрофотоснимков; стереоскопы, получение стереоэффекта, составление накидного монтажа по аэрофотоснимкам 2. Методы дешифрирования топографических карт разных масштабов Методы и приемы топографического дешифрирования топографических карт разных масштабов, дешифрирование элементов гидрографии, растительности, дорог, элементов рельефа, населенных пунктов, линий электропередач на картах масштабов 1:10000, 1: Дешифрирование аэроснимков, один из методов изучения местности по е изображению, полученному посредством аэросъмки. Заключается в выявлении и распознавании заснятых объектов, установлении их качественных и количественных характеристик, а также регистрации результатов в графической (условными знаками), цифровой и текстовой формах. Д. имеет общие черты, присущие методу в целом, и известные различия, обусловленные особенностями отраслей науки и практики, в которых оно применяется наряду с др. методами исследований.

Для получения аэроснимков с наилучшими для данного вида Д. информационными возможностями определяющее значение имеют учт при аэрофотографировании природных условий (облика ландшафтов, освещнности местности), размерности и отражательной способности объектов, выбор масштаба, технических средств (тип аэроплнки и аэрофотоаппарата) и режимов аэросъмки (лтносъмочные и фотолабораторные работы).

Эффективность Д., т. е. раскрытия содержащейся в аэроснимках информации, определяется особенностями изучаемых объектов и характером их передачи при аэросъмке (дешифровочными признаками), совершенством методики работы, оснащнностью приборами и свойствами исполнителей Д. В ряду дешифровочных (демаскирующих) признаков различают прямые и косвенные (нередко с выделением комплексных). К прямым признакам относят:

размеры, форму, тени собственные и падающие (иногда их считают косвенным признаком), фототон или цвет и сложный признак — рисунок или структуру изображения. К косвенным — указывающие на наличие или характеристику объекта, хотя он и не получил непосредственного отображения на аэроснимке в силу условий съмки или местности. Например, растительность и микрорельеф являются индикаторами при Д. задернованных почв.

В методическом отношении для Д. характерно сочетание полевых и камеральных работ, объм и последовательность которых зависят от их назначения и изученности местности.

Полевое Д. заключается в сплошном или выборочном обследовании территории с установлением необходимых сведений при непосредственном изучении дешифрируемых объектов. На труднодоступных территориях полевое Д. осуществляют с применением аэровизуальных наблюдений. Камеральное Д. заключается в определении объектов по их дешифровочным признакам на основе анализа аэроснимков с использованием различных приборов, справочно-картографических материалов, эталонов (полученных путм полевого Д.

"ключевых" участков) и установленных по данному району географических взаимозависимостей объектов ("ландшафтный метод"). Хотя камеральное Д. значительно экономичнее полевого, но его полностью не заменяет, т.к. некоторые данные могут быть получены только в натуре.

Ведутся разработки по автоматизации Д. в направлениях: а) отбора аэроснимков, обладающих нужной информацией, и преобразования их с целью улучшения изображения изучаемых объектов, для чего используются методы оптической, фотографической и электронной фильтрации, голографии, лазерного сканирования и др.; б) распознавания объектов сопоставлением при помощи ЭВМ закодированных формы, размеров данного изображения и плотности фототона данного изображения и эталонного, что может быть эффективным только при стандартизованных условиях аэросъмки и обработки снимков. В связи с этим ближайшие перспективы автоматизации Д. связывают с применением так называемой многоканальной аэросъмки, позволяющей получать синхронные изображения местности в различных зонах спектра.

Для Д. используются приборы: увеличительные — лупы и оптические проекторы, измерительные – параллактические линейки и микрофотометры и стереоскопические — полевые переносные и карманные стереоскопы и стереоскопические очки и камеральные настольные стереоскопы, частью с бинокулярными и измерительными (например, стереометр СТД) устройствами. Стационарным прибором, разработанным специально для целей Д., является интерпретоскоп. Д. аэроснимков проводят и на универсальных стереофотограмметрических приборах в комплексе работ по составлению оригинала карты. В зависимости от задачи Д. может выполняться по негативам аэроснимков или их отпечаткам (на фотобумаге, стекле или позитивной плнке), на смонтированных по маршруту или площадям фотосхемах и на точных фотопланах. Д. осуществляют в проходящем или отражнном свете с вычерчиванием (или гравированием) его результатов в одном или нескольких цветах на самих материалах аэросъмки или наложенных на них листах прозрачного пластика.

К исполнителям Д. предъявляются особые профессиональные требования в отношении восприятия яркостных и цветовых контрастов и стереоскопичности зрения, а также способностей к эффективному опознаванию и определению объектов по их специфическому изображению на аэроснимках. Наряду с этим исполнители Д. должны знать особенности природы и хозяйства данной территории и иметь сведения об условиях е аэросъмки.

Различают общегеографическое и отраслевое Д. К первому относят топографическое и ландшафтное Д., ко второму — все остальные его виды. Топографическое Д., характеризующееся наибольшим применением и универсальностью, имеет своими объектами гидрографическую сеть, растительность, грунты, угодья, формы рельефа, ледниковые образования, населнные пункты, строения и сооружения, дороги, местные предметы, геодезические пункты, границы. Ландшафтное Д. завершается региональным или типологическим районированием местности. Основные из отраслевых видов Д. применяются при выполнении следующих работ: геологическое — при площадном геологическом картировании и поисках полезных ископаемых, гидрогеологических и инженерногеологических работах; болотное — при разведке торфяных месторождений; лесное — при инвентаризации и устройстве лесов, лесохозяйственных и лесокультурных изысканиях;

сельскохозяйственное — при создании землеустроительных планов, учте земель и состояния посевов; почвенное — при картировании и изучении эрозии почв; геоботаническое — при изучении распределения растительных сообществ (преимущественно в степях и пустынях), а также для индикационных целей; гидрографическое — при исследовании вод суши и площадей водосбора и исследовании морей в отношении характера течений, морских льдов и дна мелководий; геокриологическое — при изучении мерзлотных форм и явлений, а гляциологическое — ледниковых и сопутствующих им образований. Д. применяется также в метеорологических целях (наблюдения за облаками, снеговым покровом и др.), при поиске промысловых животных (особенно тюленей и рыб), в археологии, при социальноэкономических исследованиях (например, контроле движения транспорта) и в военном деле при обработке материалов аэрофоторазведки. При решении многих задач Д. носит комплексный характер (например, для целей мелиорации).

В ряде отраслей науки и практики наряду с Д. аэрофотоснимков ведутся работы по Д.

космических фотоснимков, выполняемых с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций, а также с искусственных спутников Земли. В последнем случае получение фотоснимков полностью автоматизировано; доставка их на Землю осуществляется с помощью контейнеров или передачей изображения телевизионным путм.

Благодаря снимкам из космоса обеспечивается возможность непосредственного Д.

объектов глобального и регионального характера и Д. динамики природных процессов и проявлений хозяйственной деятельности сразу на значительных пространствах за короткий промежуток времени (см. Космическая съмка). Начато (60-е гг. 20 в.) Д. снимков, полученных с обычных высот и из космоса не только при фотографической съмке, но и при различных видах фотоэлектронной съмки.

Рисунок – Дешифрирование. Аэроснимок равнинного района Аэросъмка, съмка местности с летательных аппаратов в разных зонах спектра электромагнитных волн с помощью различных съмочных систем — примников информации.

А. ранее соответствовало понятие аэрофотосъмка, ныне включает в себя и фотоэлектронную аэросъмку (определение из Горная энциклопедии).

Аэросъмка один из видов дистанционного зондирования, съмка земной поверхности с воздушного летательного аппарата в разных зонах электромагнитного спектра с применением различных съмочных систем (определение из Географической энциклопедии).

Аэросъемка - съемка земной поверхности с летательных аппаратов с использованием съемочных систем (приемников информации), работающих в различных участках спектра электромагнитных волн (определение и словаря Естественные науки).

Рисунок Дешифрирование. Аэроснимок горного района Стереоскоп Стереоскоп – это оптический бинокулярный прибор для просмотра «объмных»

фотографий. Стереоскопы бывают линзовыми, зеркальными и линзово-зеркальными.

Стереоскоп (от стерео... и греч. skopeo — смотрю), оптический прибор для рассматривания снимков местности или снимков отдельных предметов с объмным их восприятием. Снимки должны быть получены с двух точек и попарно перекрываться между собой, что обеспечивает передачу объектов в соответствии с тем, как их раздельно видит правый и левый глаз человека. Все С. устроены с расчтом такого отклонения лучей от наблюдаемых на снимках общих точек (изображений объектов), что последние воспринимаются совмещенными.

В одних случаях для этого используются соответственно смонтированные линзы, в других — отражательные зеркала. С. применяют главным образом для дешифрирования снимков, причм известно до 100 различных конструкций этих приборов.

Основные их типы стереоскопов.

стереоскопические очки без дополнительных Часть настольных и стационарных С. изготавливается в варианте, позволяющем вести наблюдения сразу на ряде стереопар снимков за счт взаимных перемещении стола прибора и его оптической системы (т. н. сканирующие С.).

Для особо детального изучения научно-технических фотографий предназначены стереомикроскопы, дающие переменное увеличение до 70 Х (при поле зрения 2,5—3 мм), а при дополнительных насадках — до 200 Х.

В картографических целях созданы стереоскоп-пантографы, представляющие собой сочетание С. со сменным увеличением и оптического пантографа. В СССР н за рубежом некоторые модели портативных и настольных стереоскопов выпускаются в комплекте с измерительными (параллаксометры) и чертжными приспособлениями.

Для получения рельефного изображения местности необходимо иметь два перекрывающихся аэроснимка, вместе составляющих стереопару. Разглядывая стереопару с помощью специального прибора (стереоскопа), соблюдая при этом определенные условия, мы увидим рельеф местности в объеме, объемные изображения зданий, деревьев и пр.

Для того чтобы на стереопаре увидеть рельефное изображение местности, необходимо попадание изображения левого аэроснимка только в левый глаз, а правого - только в правый.

Для осуществления этого условия сконструирован специальный прибор - стереоскоп.

Стерескопы бывают линзовые, зеркальные и зеркально-линзовые. Наиболее часто встречается зеркально-линзовый стереоскоп (рисунок 17).

Он состоит из четырех попарно параллельных зеркал, укрепленных на подставке. На пути хода световых лучей, идущих от аэроснимков, установлены линзы, увеличивающие Полученную стереомодель местности. Под левую пару зеркал подкладывается левый снимок стереопары, а под правую - правый. Ход лучей и получение стереомодели показаны на рисунке 18.

Так как всякий аэроснимок можно рассматривать как совокупность бесконечно большого количества точек, то попарное пересечение бесконечно большого количества лучей, отражаемых идентичными точками обоих аэроснимков, образует объемное изображение сфотографированной поверхности. Существенным является правильное расположение аэроснимков под стереоскопом. Только в этом случае будет получен прямой стереоскопический эффект. Если аэроснимки поменять местами, то получится обратный стереоскопический эффект.

Задание по теме:

Используя любые стереопары из комплекта аэроснимков для карты масштаба 1: (пос. Двинск) и для карты масштаба 1:25000 (г. Березовск) получить с использованием стереоскопа прямой и обратный стереоэффекты.

Тема Оптические теодолиты.

Задания по теме:

1 Оптические теодолиты.

Типы теодолитов, основные параметры и технические требования.

Устройство и назначение основных узлов оптических теодолитов (Т30, 2Т30, 4Т30).

2 Поверки оптического теодолита Определение коллимационной погрешности теодолита.

Определение «места нуля» (МО) вертикального круга.

3 Измерение горизонтальных и вертикальных углов Способы измерений горизонтальных и вертикальных углов:

способ приемов, способ «от нуля», способ «круговых приемов». Углы наклона Задания по теме:

1 Нивелиры Н-3, Н-05, 3Н5Л, Н3-К, НС-3.

Устройство нивелиров. Классификация. Поверки и юстировки нивелиров.

Нивелирные рейки. Исследования реек. Знаки нивелирования 2 Нивелирование Нивелирование III и IV классов.

Журнал нивелирования, его обработка и контроль.

Привязка нивелирного хода к пунктам опорной высотной сети.

Нивелирование I, II, III, IV класса Государственная нивелирная сеть РФ — это совокупность нивелирных сетей, разделенных по классам — I, II, III, IV. Первые два класса — это основная высотная основа территории России.

Нивелирование I класса — это геодезические работы, проведенные с высочайшей точностью, которую только можно получить, используя современные методы измерений и соответствующие геодезические приборы, с помощью которых возможно исключить многие систематические ошибки и погрешности. Для работ, выполняемых при данном классе, требуется высокоточный оптический нивелир с установленной перед объективом зрительной трубы плоскопараллельной пластиной. Такая пластинка — составной элемент оптического микрометра. Кроме того, геодезический прибор должен комплектоваться компенсатором или же контактным уровнем, причем пузырек уровня должен различаться в поле зрения зрительной трубы. Оптический нивелир, который соответствует все предъявляемым в инструкции по нивелированию I класса нормам, может быть следующей маркировки: Н-05 и H1, Ni-002 и Niи пр.

При II классе также используют высокоточные оптические нивелиры с плоскопараллельными пластинами, компенсаторами или контактными уровнями, пузырьки которых отчетливо наблюдаются в поле зрения трубы. Это могут быть такие приборы как Н-05, H1, Ni-002, Ni-004 и Ni-007, а также те приборы, которые прошли сертификацию на соответствие необходимому классу точности и требованиям инструкции.

Для III класса подойдет оптический нивелир со встроенным компенсатором, а для четвертого (IV) класса точности нивелирования отдают предпочтение как приборам с уровнем, так и с компенсатором.

В связи с классификацией нивелирования для удобства принято разделять на:

высокоточные, точные и технические.

Принцип съемки с помощью оптического нивелира На примере нивелирования IV класса рассмотрим порядок действий при измерениях, которые в данном случае осуществляются в одном направлении методом так называемой «средней нити».

С помощью цилиндрического или контактного уровня, прибор приводится в рабочее положение.

Зрительная труба наводится на заднюю рейку (черную сторону), а пузырек уровня приводится в «нуль-пункт» с помощью элевационного или подъемных винтов. Снимается отсчет по сетке нитей зрительной трубы — дальномерным и среднему штрихам.

Зрительная труба наводится на переднюю рейку (черную сторону), пузырек приводится в «нуль-пункт», снимается отсчет.

Зрительная труба наводится на красную сторону передней части рейки, затем снимается отсчет по сетке — по среднему ее штриху.

Наводят трубу на черную сторону задней стороны рейки, и снимается отсчет.

В том случае, если в работе используется такое геодезическое оборудование, как оптический нивелир с компенсатором, то после того как прибор приведен в рабочее положение, необходимо вначале убедиться в нормальном рабочем состоянии компенсатора, а потом сразу приступать к съемке, т.е. снятию отсчетов по рейкам.

По ходу съемки все наблюдения заносятся в полевой журнал, а при наличии регистратора вводят в его запоминающее устройство. При получении расхождения в значениях превышения на станции, вычисленного по двум сторонам реек, более чем на 5 мм ( с учетом разницы высот нулей реек) — измерения повторяют, при этом изменив высоту прибора на 3 см и больше.

После завершения полевых работ, по результатам заполняется специальная ведомость превышений строго установленного образца. Но прежде подсчитывается невязка по линии хода между исходными реперами, она не должна превышать значения в 20 мм.

Оптический нивелир многие десятилетия будет занимать твердые позиции на строительной площадке, т.к. пока нет приборов способных заменить данный геодезический инструмент.

Тема 5. Современное геодезическое оборудование Задания по теме:

1 Электронный теодолит GEOBOX TE-2.

Устройство, основные параметры, технические характеристики 2 Электронные тахеометры Устройство, основные параметры, технические характеристики.

Производство тахеометрической съемки.

Электронный тахеометр Nikon NIVO 5M Single Face.

Электронный тахеометр Nikon NIVO 2M.

3 Нивелиры с магнитным компенсатором. Цифровые нивелиры.

Нивелир SAL20ND.

Нивелир SAL32ND с магнитным компенсатором.

Цифровой нивелир Sprinter 50.

Изучение устройства и функциональных особенностей.

4 Дальномеры Дальномеры Disto D5, Disto D3а.

Изучение устройства, технических характеристик.

Измерение расстояний нитяным дальномером.

Определение постоянных нитяного дальномера Камеральная обработка материалов теодолитной съемки Задания по теме:

Определение прямоугольных координат вершин замкнутого теодолитного хода.

1 Определение суммы измеренных горизонтальных углов. Определение фактической и допустимой угловых невязок\ 2 Вычисление дирекционного угла базовой стороны теодолитного хода, вычисление дирекционных углов всех сторон хода, перевод дирекционных углов в румбы.

3 Вычисление приращений координат.

4 Определение невязок хода по осям Х и У, распределение невязок путем введения поправок в приращения координат пропорционально длинам сторон.

5. Последовательное вычисление координат вершин теодолитного хода.

6 Контроль вычислений прямоугольных координат вершин замкнутого теодолитного 7 Построение схемы замкнутого теодолитного хода по дирекционным углам и горизонтальным проложениям сторон теодолитного хода.

8 Построение схемы замкнутого теодолитного хода по вычисленным прямоугольным координатам вершин замкнутого теодолитного хода.

Пусть требуется выполнить теодолитную съемку на участке местности ABCD где имеется 4 пункта полигонометрии (41, 42, 46, 47), которые надежно закреплены на местности и имеют плановые координаты X и Y.

Рассмотрим пример создания съемочной сети по схеме теодолитного хода, опирающегося на две исходные стороны: пп 41 – пп 42 (начальная) до пп 46 – пп 47 (конечная).

Вершины теодолитного хода 1, 2, 3 закреплены на местности, и их координаты необходимо определить.

Левые горизонтальные углы на точках 41, 1, 2, 3, 46 измерены теодолитом одним полным приемом, а длины линий теодолитного хода – рулеткой РК-50 в прямом и обратном направлениях. Результаты измерений и углы наклона линии к горизонту занесены в таблицу 1.

Таблица 1 - Ведомость измерения углов и линий теодолитного хода Все полевые измерения (значения горизонтальных и вертикальных углов и длин линий) записываются в полевые журналы и обозначаются на абрисе, который составлялся по каждому способу. Исполнители в соответствии с конкретной обстановкой принимают решение по способу перпендикуляров от линий 3-пп 46, пп 46-пп 47 снять следующие объекты: жилые дома № 83 и № 85 и сети подземных коммуникаций. На контурах этих объектов намечены съемочные пикеты, порядковые номера которых с 24 по 37.

Способом угловых засечек со съемочных точек пп 41 и I снимали берега реки и песчаный остров. На береговой линии намечены съемочные пикеты с 15 по 22. Значения углов при съемке занесены в таблице 2 и обозначены на абрисе.

Способом линейных засечек были сняты ось дороги (съемочный пикет 17) и столб ЛЭП (пикет 36). При этом в створе линии I-2 были закреплены вспомогательные точки отв. I на расстоянии 20 м от точки I и отв. 2 на расстоянии 30 м от точки 2. Съемочные пикеты с 8 по (ось дороги, колодцы, угол дома) сняты полярным способом со съемочной точки пп 41. Нуль лимба ориентирован на пп 42.

Полевые измерения по каждому способу помещены в таблицах 2, 3, 4, 5, 6. Съемка ситуации производилась способами угловых и линейных засечек, полярных координат и перпендикуляров.

Таблица 2 - Способ угловых засечек Горизонтальный угол, измеренный на Номер съемочного пикета Полярный способ (съемочная точка 41 нуль лимба ориентирован на 42) Таблица 4 - Исходные данные Дирекционный угол начальной стороны кон = 21840'0" полигонометрии Дирекционный угол конечной стороны кон = 317 43'30" Таблица 5 - Способ перпендикуляров съемочного основания пакета перпендикуляра, Таблица 6 - Способ линейных засечек Рассмотрим более подробно камеральную обработкурезультатов теодолитной съемки.

Вычисление координат точек теодолитного хода производится в ведомости стандартной формы (таблица 1).

В колонку 1 таблицы 7 в соответствии с абрисом заносятся номера исходных пунктов полигонометрии и точек теодолитного хода по порядку;

в колонку 2 – измеренные горизонтальные углы из таблицы 1;

в колонку 3 – исходные дирекционные углы начальной ( 4142 ) и конечной сторон ( ) красным цветом.

В колонки 13 и 14 из таблицы 4 переносятся координаты соответственно Х и Y начальной (42) и конечной (46) точек красным Таблица 7 - Ведомость вычисления координат теодолитного хода Продолжение Таблицы Составление схемы теодолитного хода Для наглядности и для исключения грубых ошибок вычислений с абриса вычерчивается схема хода в колонке 15, таблицы7 (схема хода), на которой указываются исходные пункты полигонометрии и точки теодолитного хода I, 2, 3. Измеренные левые по ходу горизонтальные углы и длины линий между точками теодолитного хода выписываются из таблицы 1.

Предварительное (приближенное) вычисление дирекционных углов Приближенные вычисления дирекционных углов определяется по формуле где посл - дирекционный угол последующей стороны;

пред - дирекционный угол предыдущей стороны;

лев - измеренный горизонтальный угол, левый по ходу.

то есть при нижнем пределе 360 от результата нужно отнять 360 ( посл -360).

Вычисления приближенных дирекционных углов производится в следующем порядке:

Определение угловой невязки Угловая невязка f находится из выражения где 4647теор - дирекционный угол конечного направления, выписанный из таблицы 4;

4647прак - приближенный дирекционный угол линии 46-47.

Для рассматриваемого варианта имеем:

Допустимость полученной угловой неувязки проверяется по формуле где n – число углов в ходе;

- точность отсчетного приспособления прибора.

Вычисленная невязка f должна удовлетворять условию На практике если условие (1) не выполняется, то измерение горизонтальных углов повторяют. Студенты в этом случае должны обратиться к преподавателю. Все расчеты по определению угловой невязки помещают в колонку 15, таблицы 7.

Распределение угловой невязки Вычисленную угловую невязку распределяют с обратным знаком поровну во все приближенные дирекционные углы:

где V - поправка в приближенные дирекционные углы.

На практике если поправка меньше точности измеренного угла ( ), целесообразно округлить ее до величины, равной, но V при этом должна быть равна величине невязки с обратным знаком:

Поправка записывается в колонке 2 табл. 7 над значением угла, в который вводится поправка. При этом в первую очередь поправка вводится в дирекционные углы, соответствующие коротким сторонам.

В рассматриваемом варианте угловую невязку, равную 1 00, вводим в приближенные углы 23 и 346 со знаком «плюс».

Вычисление уравненных дирекционных углов и румбов Уравненные дирекционные углы определяются по формуле и записываются в колонку 4 таблицы 7, а по ним вычисляют табличные углы (рисунок 6) Индексы 1, 2, 3, 4 указывают соответственно номер четверти в декартовой системе координат.

r - румбы, - дирекционные углы.

Вычисленные румбы записываются в колонку 5 табл.7 для соответствующих углов.

Рисунок 6 - Схема вычисления румбов Вычисление горизонтальных проложений линий Горизонтальное проложение D определяется по формуле D = L · cos.

где L – среднее значение измеренной длины линии из таблицы1, - угол наклона.

Для стороны теодолитного хода Определяем D:

D = L 1 2 · cos 2 34' = 140,53 · 0,998997 = 140,39м.

Найденные горизонтальные проложения записываются в колонку 6 таблицы 7.

Определение приращений координат Приращение координат X и Y вычисляются по формулам:

При наличии вычислительной техники, позволяющей находить значение тригонометрических функций, определение румбов не обязательно.

При традиционном способе вычисление приращений координат проводится по формуле:

Знаки приращений координат расставляются согласно схеме на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема определения знаков приращений координат Приращения Х и Y находятся для каждой стороны хода, округляются до сантиметров и записываются со своим знаком в колонки 9 и 10 таблицы 7соответственно Х и Y.

Например: D421 = 122,02 м; r= 5502'00"; 1245800. Для стороны 42- X 421 D cos r 122,02 cos(550200) 122,02 0,573100 69,93 м Y421 D sin r 122,02 cos(550200) 122,02 0,819486 99,99 м Уравнение приращений координат Линейные невязки теодолитного хода f x и f y вычисляются по формулам:

В рассматриваемом варианте:

абсолютная линейная невязка f абс вычисляется по формуле Вычисление относительной невязки хода Относительная невязка теодолитного хода f отн определяется как частное от деления абсолютной невязки хода f абс на дину хода Р, где Р = L. Например:

P L411 L12 L23 L346 122,02 140,39 130,65 99,05 492,11м Невязку записывают в виде аликвотной дроби (дробь, в числителе которой единица).

Для теодолитных ходов величина допустимой относительной ошибки установлена 1:1500. При сравнении полученной относительной невязки с допустимой должно выполняться следующее неравенство:

Для рассматриваемого примера неравенство выполняется, значит, можно распределять линейные невязки по осям координат. В случае, когда относительная ошибка превышает установленный допуск, следует тщательно проверять вычисления приращений координат Х и Y, их знаки и значения тригонометрических проложений. Если ошибки в вычислениях не обнаружено, то на практике повторяют измерения линий, а студент должен обратиться в таком случае к преподавателю.

Линейные невязки f x и f y распределяются с обратным знаком и величина поправки и вычисленные приращения координат прямо пропорционально горизонтальному проложению линий:

На практике поправку рассчитывают на 100 метров и вводят в приращения так, чтобы сумма поправок равнялась невязке с обратным знаком.

В рассматриваемом варианте Вычисление поправки записывается в колонки 9 и 10 табл.7 над соответствующими приращениями красным цветом.

Исправленные приращения находятся по формулам:

где Х испр и Yиспр - вычисленные приращения.

Контролем распределения линейных невязок служит равенство суммы исправленных приращений по осям Х и Y и теоретических сумм приращений координат:

Все вычисления по определению величин невязок и их допустимых значений записываются в колонке 15 таблицы 7.

Вычисления координат точек теодолитного хода Координаты исходных пунктов полигонометрии (пп) 42 и 46 выписываются красным цветом из табл. 4 в колонку 13 и 14 табл. 7. Координаты точек теодолитного хода определяются по формулам:

где Х n 1, Yn 1 - координаты последующей точки хода соответственно по осям Х и Y ;

X n, Yn - координаты предыдущей точки соответственно по осям Х и Y.

Вычисление координат производится в следующем порядке:

Контролем вычисления координат точек теодолитного хода служит правильность получения координат конечного исходного пункта пп 46.

Тема 3 Оптический теодолит Задания на тему:

1 Оптические теодолиты.

Типы теодолитов, основные параметры и технические требования.

Устройство и назначение основных узлов оптических теодолитов (Т30, 2Т30, 4Т30) 2 Поверки оптического теодолита. Коллимационная погрещность.

Определение коллимационной погрешности теодолита.

Определение «места нуля» (М0) вертикального круга.

Рисунок 1 – Общий вид оптического теодолита Устройство теодолита Мы будем изучать теодолит технической точности 4Т30П. Здесь 4 – модификация теодолита, П – обозначает, что труба теодолита дает прямое изображение. Теодолит 4Т конструктивно не отличается от теодолитов 2Т30 (но является более современным), из которых в основном состоит парк теодолитов на кафедре геодезии. Поэтому, изучив 4Т30, Вы сможете работать и с теодолитом 2Т30, а в принципе и с теодолитами других марок технической точности.

Теодолит 4Т30 – это сложный и дорогой прибор. Он состоит из следующих частей (см.

рис. 1): горизонтального (21) и вертикального (5) стеклянных кругов с градусными делениями (под кожухом), по которым и измеряются углы; зрительной трубы (8), вращающейся вокруг горизонтальной оси, укрепленной на колонках (10) алидады горизонтального круга; подставки (2) с тремя подъемными винтами (1, 17), при помощи которых ось вращения теодолита приводится в отвесное положение. Для этого же используется цилиндрический уровень (14) на алидаде горизонтального круга.

Для предварительного наведения зрительной трубы на цель на трубе закреплен визир (17); с другой стороны зрительной трубы находится высокоточный цилиндрический уровень (20), позволяющий использовать теодолит 4Т30 в качестве нивелира. Рядом со зрительной трубой находится отсчетный микроскоп (4), в который передаются изображения отсчетов по вертикальному (В) и горизонтальному (Г) кругам.

Для получения этих отсчетов нужно при помощи зеркальца подсветки, находящегося на одной из колонок, запустить свет в оптическую систему теодолита.

Рисунок 2 – Теодолит 4Т В комплекте с теодолитом имеются: штатив, ориентир-буссоль (6, 22), окулярные насадки (25). Штатив нужен для установки теодолита над вершиной измеряемого угла.

Ориентир-буссоль позволяет на местности измерять магнитные азимуты линий. Окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа, позволяют наблюдать предметы, расположенные под углом более 45о к горизонту, и выполнять измерения на эти предметы.

Зрительная труба теодолита может переводиться через зенит и окуляром, и объективом.

Ее фокусирование на цель осуществляется вращением кремальеры (11). Вращением диоптрийного кольца (3) добиваются резкой видимости сетки нитей (рисунок 2). Два горизонтальных коротких штриха сетки нитей выше и ниже перекрестия горизонтальной и вертикальной нитей представляют собой нитяной дальномер. Корпус зрительной трубы составляет единое целое с горизонтальной осью, установленной в лагерах колонок (10).

Рисунок 2 Коллиматорный визир (7) предназначен для грубой наводки трубы на цель. При пользовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25-30 см от него. Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом (16) после закрепления алидады винтом (15), а в вертикальной плоскости – наводящим винтом (12) после закрепления трубы винтом (9).

Для того чтобы теодолит плавно поворачивался вместе с горизонтальным кругом (лимбом), необходимо вращать наводящий винт лимба на подставке. При этом закрепительный винт лимба (19) должен быть зажат.

Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 1о. Горизонтальный круг (лимб) имеет круговую оцифровку от 0о до 359о по направлению часовой стрелки, а вертикальный – секторную, от 0о до 75о и от –0о до –75о.

Изображение штрихов и цифр обеих кругов передаются в поле зрения отсчетного микроскопа, окуляр (4) которого устанавливается по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца микроскопа. Отсчет по кругам производится по соответствующим шкаламмикроскопа (В – вертикальная, Г – горизонтальная). Пример отсчета по шкале горизонтального круга (лимба) приводится на рис.3. Отсчет берется следующим образом. Количество градусов соответствует надписи штриха лимба, который проектируется на шкалу. А количество минут определяется как дуга от нулевого деления шкалы до градусного штриха лимба. При этом нужно помнить, что цена деления шкалы равна 5 минутам. На рисунке 3 отсчет равен 124о37’.

Рисунок 3 Установке теодолита в рабочее положение (нивелирование), когда ось вращения теодолита становится отвесной, производится вращением подъемных винтов подставки (1, 17) с использованием цилиндрического уровня на алидаде (14).

Поверки и юстировки теодолита Все теодолиты созданы по одной геометрической схеме, основанной на принципе раздельного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Для верного измерения углов необходимо, чтобы у теодолита в рабочем положении выполнялись следующие условия: 1) вертикальная ось прибора должна быть отвесна; 2) плоскость лимба должна быть горизонтальна; 3) визирная (коллимационная) плоскость должна быть вертикальна. А чтобы теодолит можно было установить в рабочее положение, у него должны выполняться определенные геометрические условия, касающиеся взаимного расположения осей теодолита.

Перечислим, какие условия должны выполняться (рисунок 4):

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения трубы (UU GG).

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы (VV GG).

3. Вертикальная нить сетки нитей должна быть параллельна вертикальной оси прибора (YY OO).

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения прибора (GG OO).

Ось визира должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Рисунок 4 Выполнение перечисленных геометрических условий необходимо для правильного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Однако правильное расположение осей теодолита может быть нарушено в процессе работы или во время транспортировки прибора. В связи с этим возникает необходимость в выполнении поверок и юстировок теодолита.

Проверки выполнения верных геометрических условий у теодолита называются поверками. Если же какое-то условие не выполняется, необходимо сделать соответствующее исправление, то есть юстировку.

На лабораторных занятиях рекомендуется выполнить первые три поверки и юстировки.

Выполнение поверок всегда начинается с поверки цилиндрического уровня.