что такое измерение в геодезии
Лекция 5. Геодезические измерения
Измерением называется процесс сравнения некоторой физической величины с другой одноименной величиной, принятой за единицу меры.
Различают следующие виды геодезических измерений
1. Линейные, в результате, котоҏыҳ получают наклонные иррациональные расстояния между заданными точками. Для этой цели применяют ленты, рулетки, проволоки, оптические свето- и радиодальномеры.
2. Угловые, определяющие величины горизонтальных углов. Для выполнения таких измерений применяют теодолит, буссоли, эклиметры.
3. Высотные, в результате, котоҏыҳ получают разности высот отдельных точек. Для этой цели применяют нивелиры, теодолиты-тахеометры, барометры.
Различают два метода геодезических измерений: непосредственные и посредственные (косвенные).
Процесс измерения включает:
· Внешняя среда, в которой происходит процесс измерений.
Лекция 6-7. Геодезические приборы
Измерение расстояний
Самая простая геодезическая задача — это измерение длины линии. Ленты и рулетки, длинномеры и геометрического типа дальномеры — это приборы, с помощью которых измеряют короткие линии со сравнительно невысокой точностью. А вот если речь идёт об измерениях высокоточных или базисных, а также о значительных расстояниях, понадобится уже дальномер — световой, электромагнитный, радиоволновый или лазерный. Особенно распространены такие приборы в космической и морской геодезии.
Измерение превышений
Для измерения высот и их разницы используются нивелиры и профилографы. Нивелиры используют вместе со специальными нивелирными рейками. Существуют оптические, цифровые и лазерные нивелиры. Причём последние нельзя путать с просто лазерными уровнями, которые отличаются не коструктивно, а по обеспечению точности.
Измерение углов
Измерение углов очень долго обеспечивалось с помощью довольно простых инструментов
Давно не секрет — прогресс не стоит на месте. Время, когда измеряли все эти величины по отдельности, да еще и «дедовскими» приборами, ушло безвозвратно в прошлое. В рамках этой статьи не будем рассматривать буссоли, кипрегели и стальные рулетки- только актуальное геодезическое оборудование.
-Тахеометр.
Понятное дело, измерять углы, длины и высоты разными приборами — не слишком удобно и довольно долго к тому же. Поэтому для тех случаев, когда нужно проводить несколько типов измерений, существуют приборы комбинированные, такие как тахеометр. Это наиболее современный электронно-оптический прибор, который позволяет измерять любые длины, разницы высот и горизонтальные углы.
В большинстве случаев этого прибора достаточно для фиксации всех необходимых измерений на объекте, при условии, что точность прибора соответствует виду работ. Именно
GPS приемников) составляет 0,5-2 сантиметра относительно ближайшего пункта Государственной Геодезической Сети (ГГС). В то время подобные приборы в большинстве своем Вы можете видеть на стройплощадках и вдоль дорог нашей страны.
-Нивелир
-GPS оборудование
GPS модули или приемники сопутствуют нам в повседневной жизни в наших телефонах, навигаторах, планшетах и т.д. Они призваны помочь нам сориентироваться на местности и не потеряться в городских джунглях. Однако они имеют мало общего с геодезическим GPS оборудованием.
В общем если увидите «скучающего» геодезиста возле «тарелки» знайте- он определяет местоположение точки, над которой стоит приемник. Для обеспечения высокой точности приемнику нужно «набрать» сигналы спутников- поэтому геодезисту и приходится гулять вокруг определенное время.
-Штатив
Очень простой инструмент геодезиста. Многие сталкивались с ним при съемках фотографий или фильмов в хорошем
качестве. От фотоштативов геодезические отличаются в основном простотой конструкции и неприхотливостью в использовании. Основная задача геодезического штатива- неподвижно зафиксировать прибор, который на него ставится над определенной точкой/пунктом на земле. На штатив сначала ставится трегер- специальное устройство для центрования над точкой и горизонтирования прибора. Потом уже ставится прибор-тахеометр, нивелир и т.д. Различают деревянные, металлические и штативы из композитных материалов.
-Вешка
Тоже достаточно простой геодезический инструмент. Выглядит как круглая палка высотой около 1.8м. Однако многие вешки раздвигаются и могут иметь высоту до 6 метров. Наверху находится отражатель. Он может быть разной формы и конструкции. Главная его задача- отражать сигнал, посланный дальномером. Его особенностью является то, что луч/сигнал, приходящий с прибора-измерителя отражается точно обратно.
В конечном итоге-туда где находится геодезическая вешка происходит измерение.
-Лазерная рулетка
Появилась относительно недавно в геодезических бригадах, так как раньше была довольно дорога. Было проще измерять расстояния стальными рулетками длиной до 50м. Но приходилось это делать вдвоем, да и провис ленты мог доставить некоторую ошибку в измерения. Расстояния более 50 метров тоже являлись источниками ошибок. Сейчас лазерные рулетки используются повсеместно кадастровыми инженерами и геодезистами. Единственный существенный минус многих моделей без оптического визираплохая видимость лазерной точки на ярко освещенных поверхностях.
-Трубо-кабелеискатель
Прибор, сопутствующий инженерно-геодезическим изысканиям для нанесения подземных коммуникаций на план. Часто в комплект входит генератор, который устанавливается на коммуникацию в ее видимой части. Он генерирует вибрации, которые фиксирует приемник. После обнаружения поворотных точек коммуникации- их наносят на геоподоснову. Кабелеискатель также может измерить глубину залегания коммуникации с точностью до 0.05м.
Геодезические измерения
Геодезия и маркшейдерия относятся к таким областям техники, где измерения являются необходимым элементом производственной деятельности. И не только необходимым, но таким массовым в своем исполнении, что и вообразить себе невозможно. Достаточно сказать, например, что для съёмки местности площадью всего в 1 га в масштабе 1:500 (для сравнительно средней сложности местности) понадобится около 200 точек, для каждой из которых определяются три координаты: две плановые (х, у) и высота (Н).
Измерения в геодезии являются количественной и качественной основой для изучения Земли, отдельных ее фрагментов, для получения исходной информации при решении всех инженерно-геодезических задач и выполнения топографических работ. Любое измерение выражается количественной характеристикой (величиной угла, длиной линии, превышением, площадью участка местности и т.п.) и имеет качественную сторону, которая характеризует точность полученного результата.
Величины, которые получают в процессе производства геодезических работ, можно классифицировать на измеренные и вычисленные. В первом случае величину получают обычно непосредственно, путем сравнения её с единицей средства измерения, или косвенно, как функцию двух или нескольких непосредственно измеренных величин. Например, площадь прямоугольника может быть получена как произведение его сторон, измеренных непосредственно.
Результаты геодезических измерений
Под результатом геодезического измерения подразумевается конечный результат, который получается в процессе всех произведённых измерений и вычислений. Например, конечным результатом может быть высота точки, её плановые координаты, площадь участка и т.п.
Равноточные и неравноточные измерения
Результаты геодезических измерений в своей группе могут быть равноточными и неравноточными.
Если измерения выполнены прибором одного и того же класса точности, по одной и той же методике (программе), в одинаковых внешних условиях, одним и тем же наблюдателем (либо наблюдателями одной квалификации), то такие измерения относят к равноточным. При несоблюдении хотя бы одного из перечисленных выше условий результаты измерений классифицируют как неравноточные.
Примером равноточных измерений могут являться результаты измерений длины одной и той же линии либо линий, примерно равных друг другу, полученные при неизменных условиях внешней среды, одним и тем же измерительным средством (прибором), одними и теми же исполнителями работ, по общей для всех результатов измерений программе.
Если в процессе измерений длины линии, например, светодальномером, изменится температура окружающего воздуха, влажность, давление, то это может привести к получению части неравноточных результатов в общей группе результатов измерений, поскольку при изменении внешних условий может произойти и изменение характеристик измерительного прибора, характеристик прохождения светового луча в атмосфере.
Необходимые и избыточные числа измеренных величин и измерений
Число измеренных величин и число измерений может быть необходимым и избыточным.
При измерении, например, углов в треугольнике число необходимых измеренных величин равно двум, в семиугольнике – шести. Значение третьего (седьмого) угла можно вычислить по сумме двух (шести) измеренных углов. Если необходимо решить плоский треугольник, то дополнительно к измеренным двум углам обязательным является знание длины хотя бы одной из его сторон, в связи с чем число необходимых измеренных величин должно быть равно трём (одно измерение – линейное, два – угловые). Та же задача решается и при выполнении двух линейных измерений и одного угла, заключённого между измеренными сторонами треугольника.
Таким образом, числом необходимых измеренных величин является минимально необходимое их число, при котором обеспечивается решение поставленной задачи. Число же измеренных величин, превышающих число необходимых, называется числом избыточных величин. В геодезии, в маркшейдерии принято, но и не только принято, а является обязательным, получать и избыточные величины, что обеспечивает обнаружение грубых погрешностей и промахов, позволяет повысить точность результатов измерений. Поэтому в треугольнике, например, обязательно измеряют все три угла и сравнивают полученную сумму углов с теоретической.
Если сформулировать задачу с точки обеспечения заданной точности измерений, то необходимое число измерений должно обеспечивать заданную точность измерения одной величины или самого результата измерений. Так, в том же треугольнике, каждый из его углов может быть измерен несколько раз. Все избыточные измерения повышают надёжность результатов, а также их точность, но в то же время и увеличивают объём работ, и часто прирост увеличения точности становится экономически нецелесообразным из-за большого числа измерений. Иногда говорят, что числом необходимых измерений, например, горизонтального угла, является одно измерение, остальные – избыточные. Это не всегда так, поскольку, одно измерение не позволяет производить оценку точности и может содержать неконтролируемую грубую погрешность (промах).
Виды геодезических измерений
При геодезических работах основной объём информации получают с помощью геодезических измерений, которые классифицируются следующим образом:
Классификация по назначению
По своему назначению геодезические измерения бывают:
В связи с этим сформировались следующие технологические процессы топографо-геодезических работ:
В зависимости от типов используемых средств геодезические измерения делят на три группы:
Процесс измерения в геодезии осуществляется при наличии пяти составляющих (факторов):
Конкретное содержание и состояние факторов геодезического измерения определяются условиями, которые могут быть классифицированы по следующим признакам:
По физическому исполнению:
По роду:
По количеству:
По точности:
По физической природе носителей информации:
По взаимозависимоcти:
При составлении данной статьи использовались материалы из книг «Геодезия в маркшейдерском деле» (автор Чекалин С.И.), «Геодезия» (автор Юнусов А.Г.).
Тема: Общие сведения по геодезии. Предмет геодезии
1. Что такое геодезия
_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
_______ В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.
_______ Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.
_______ Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.
_______ Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.
_______ Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.
_______ Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.
_______ Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.
_______ Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.
2. Предмет геодезии. Понятие о форме и размерах Земли
_______ Геоид – это геометрическое тело, ограниченное уровенной поверхностью.
 |
_______ Уровенная поверхность – поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах, которые находятся в спокойном состоянии, продолженная под материками.
 |
3. Способы изображения земной поверхности. Метод проекций в геодезии
_______ При изучении действительной поверхности Земли точки местности проецируют отвесными линиями на поверхность земного эллипсоида. Так как уровенная поверхность радиусом до 20 км может быть заменена плоскостью, при относительно небольших площадях, точки местности проецируют на горизонтальную плоскость. Положение полученных проекций точек может быть определено координатами.
_______ В результате перенесения точек на плоскость длины линий заменяют их горизонтальными проекциями, называемыми горизонтальными проложениями ; пространственные углы заменяются плоскими, и вся фигура заменяется проекцией на горизонтальную плоскость (рис. 2).
 |
4. Системы координат, принятые в геодезии
_______ В геодезии применяются следующие системы координат:
• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.
4.1. Географические координаты
 |
_______ С помощью географических координат, то есть широт ( φ ) и долгот ( λ ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.
_______ Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.
_______ Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.
4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера
_______ Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.
Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера
 |
 |
_______ Зная географические координаты точки земной поверхности, можно вычислить зональные прямоугольные координаты, и, наоборот.
4.3. Полярная система координат
_______ В полярной системе координат используются полярные углы и расстояния. Подробнее эта система будет рассмотрена в последующих лекциях.
5. Системы высот, принятые в геодезии
_______ Абсолютная высота – длина перпендикуляра, опущенного из точки на уровенную поверхность, принятую за начало отсчета (поверхность эллипсоида).
 |
 |
 |
6. Ориентирование линий
_______ Ориентировать линию – значит определить ее направление относительно исходного меридиана.
_______ Азимуты изменяются от 0º до 360º.
_______ Азимут одной и той же линии в разных ее точках различен. Меридианы разных точек не параллельны между собой, так как они сходятся в точках полюсов. Отсюда азимут линии в разных ее точках имеет разное значение. Угол между направлениями двух меридианов называется сближением меридианов и обозначается γ.
 |
_______ Для перехода от магнитного азимута к истинному надо знать величину и название склонения магнитной стрелки δ. Склонение магнитной стрелки указывается в зарамочном оформлении листа топографической карты.
_______ Дирекционным углом называется горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной по часовой стрелке до направления данной линии. Обозначается буквой α.
_______ Дирекционные углы бывают прямыми и обратными (рис.10).
 |
_______ Обратный дирекционный угол вычисляется по формуле:
 |
_______ Румбом называется острый угол, отсчитываемый от ближайшего направления осевого меридиана (северного или южного) до данной линии (r).
Румб всегда сопровождается названием четверти, в которой расположена линия (рис. 11).
 |
7. Съемки
_______ Для составления планов и карт необходимо на местности производить геодезические измерения. Комплекс таких измерений называется съемкой.
Геодезические измерения
Измерениями в геодезии называется последовательность действий, выполняемых за счет технологий и профильного оборудования с целью получения значений физических величин.
Результатом работы является определение координат точек, измеряемых в заданной системе. Данные прямо или косвенно связаны с земной поверхностью, имеют краткий или развернутый формат. В рамках прямых замеров используются равноточные приборы и вспомогательные инструменты. Искомые значения формируются в результате непосредственных замеров. Косвенные измерения проводятся при невозможности прямых. Требуемый показатель высчитывается через функциональную зависимость значений, полученных прямым методом.
Геодезические измерения: виды и области
Выделяют 10 видов геодезических измерений. Каждый обладает особенностями, заслуживает отдельного рассмотрения.
Составляющие факторы геодезических измерений
Проведение геодезических измерений осуществляется при соблюдении следующих требований:
Несоблюдение перечисленных условий приводит к неравноточным измерениям. Они не могут применяться в науке, проектировании и статистике.
Характеристики и дальнейшая классификация измерений
Установленная классификация геодезических измерений подразумевает использование двух параметров.
Стандартная классификация включает в себя необходимые, достаточные и избыточные измерения. Количество проводимых операций зависит от применяемого способа. В одних случаях достаточно единичной процедуры, в других — требуются проверочные мероприятия.
Заказать геодезические измерения в Москве можно в компании «ИР-Проект». Организация специализируется на проведении изысканий и проектировании коммерческих объектов недвижимости.
Клиенты получают ряд преимуществ:
Уточнить параметры сотрудничества помогут консультанты компании. Они расскажут об особенностях услуг, порекомендуют подходящие решения. Связаться со специалистами можно по телефону или электронной почте.
Методы геодезических измерений
Для выполнения геодезических измерений, причем довольно-таки разнообразных, необходим целый набор составляющих факторов. Помимо объекта съемки и наличия геодезического оборудования, необходим квалифицированный персонал с соответствующими теоретическими знаниями и практическими навыками использования технологий геодезических определений. То есть нужно знать, образно говоря рецепт приготовления продукта. Так вот совокупность выполнения правил, операций (приемов) в определенной последовательности при геодезических замерах с учетом физических и математических принципов считается методом геодезических измерений. Они бывают не зависимо от области применения двух типов:
Первый вариант (прямой) означает применение прямого контакта с геодезическими мерными приборами и получение непосредственно (визуально) значений измеренных величин по конструктивно предусмотренным отсчетным устройствам, шкалам.
Во втором (косвенном) используют непосредственно измеренные величины для получения через функциональные зависимости значений искомых величин.
Помимо этого можно выделить методы связанные по назначению измеряемых величин:
Линейные методы
Их суть заключается в определении расстояний между точками в конкретной последовательности с помощью специальных приборов и инструментов. В линейных средствах замеров можно выделить несколько от самых простых с применением мерных рулеток до высокоточных определений длин сторон с помощью современных свето-дальномеров.
Рулеточный замер. Он сводится к установлению значений длин линий от исходного пункта, имеющего известное местоположение, до искомого или створа (например, линии очистного забоя) с помощью металлических рулеток. Здесь следует сделать отступление, что любой метод геодезических измерений для его применения должен удовлетворять требованиям необходимой точности. В измерениях рулетками длин сторон в определенных условиях используются динамометры с величинами постоянного натяжения рулетки при непосредственном снятии отсчетов на ее шкале. Длины линий находятся два раза со смещением начального отсчета или другими словами используется метод двойных измерений. Существует возможность использования и метода реитераций, который заключается в многократных замерах искомых величин с дальнейшим определением средних их значений.
Измерение мерной лентой. Эта схема похожа на рулеточный замер. Различие в том, что в мерный комплект входят шпильки и ленты, которые бывают без шкал, а также при значительных расстояниях в нем используются дополнительные вехи для установления створа линии.
Еще одним способом линейных промеров является высокоточное измерение сторон базисным прибором. Он похож на измерения мерной лентой, но с разницей в длинах промеров (24м) и использованием в нем инварной проволоки и штативов. Применялся этот прибор для установления базисных сторон в геодезических сетях 1 и 2 классов.
Измерение расстояний на принципах оптического дальномера. Суть его заключается в нахождении с помощью нитяных дальномерных линий (с постоянным коэффициентом К=100) длины между точками стояния (инструмента) и визирования (на рейку) по количеству сантиметровых делений между нижней и верхней нитями дальномера.
Наиболее точным и доступным способом определений расстояний в настоящее время можно считать измерения свето-дальномером, основанных на импульсном или фазовом (более точном) принципах.
Угловые методы
Сущность их заключается в наборе выполнения определенных действий и операций при измерениях горизонтальных углов между направлениями с помощью геодезических приборов (теодолитов, тахеометров). К ним относятся определения углов:
Определения углов во всех комбинациях заключается в нахождении углов не только между смежными направлениями, но и в сочетании наблюдений между всеми направлениями.
Способ приемов. Суть его состоит в определении одиночного горизонтального угла дважды в положении трубы при круге лева (КЛ) и круге права (КП). При втором полу-приеме лимб смещается, и все операции повторяются.
Способ круговых приемов сводится к последовательному определению всех углов по часовой стрелке в положении круга лева. Затем при втором полу-приёме, измерения выполняют в обратном направлении, с завершающим снятием отсчета на первую начальную точку. Все серии производят в несколько приемов для повышения точности.
Способ повторений. Его сущность заключается в n-кратном определении горизонтального угла при снятии отсчетов только в начальном и завершающем визировании. Окончательное значение угла вычисляется.
Трех-штативный метод. Он заключается в одновременной установке на смежных пунктах штативов. На каждом из них закрепляют: по краям подставки с визирными сигналами, а в центре геодезический прибор. После выполненных приемов задний штатив переставляют на следующий за передним пункт. И так последовательно переставляя каждый раз задний штатив вперед, а геодезический прибор на центральный штатив, выполняют визирования и считывание показаний, предусмотренные программой. Целью такой схемы является уменьшение погрешностей за центрирование на стоянках.
Высотные методы
Определение превышений одних точек поверхности над другими с применением специально для этого предусмотренных приборов по разработанной системе и считается высотными способами измерений. К ним можно отнести следующие виды;
Тригонометрическое нивелирование выполняется при значительных перепадах высот на наклонных склонах местности (наклонных горных выработках), где не эффективно использовать геометрическое нивелирование. При выполнении измерений по такой технологии используется возможность визирования наклонным лучом на точки наблюдений. Превышения между ними определяется путем вычислений из соответствующих тригонометрических формул. Откуда и пришло название к этому способу нивелирования.
Гидростатический способ нивелирования заключается в способности жидкости, при нахождении в разных местах, устанавливаться на одном уровне. При снятии ряда отдельных промеров на сообщающихся сосудах и определяется превышение между ними.
Координатный способ
Данный вид сводится к нахождению местоположения измеряемых точек, а именно их координат. Одними из таких способов считаются:
Тахеометрическая съемка выполняется на основе использования тригонометрического способа измерений. При его выполнении производят геометрические определения следующих величин:
Вычисления искомых координат, в том числе и абсолютных значений высотных отметок, определяются по известным формулам.
Спутниковый метод определения координат основан на приеме от спутников радиосигналов, в которых закодированы данные по местоположению спутников и времени передачи сигналов. На наземных геодезических пунктах с помощью специальных устройств GPS-приёмников эти сигналы (время приема сигнала и координаты спутников) записываются в файлы. И таким образом продолжаются наблюдения какое-то определенное время. Для нахождения координат неизвестных пунктов на земной поверхности исходными данными служат:
После выполнения пост-обработки на программном оборудовании и уравнивания, получают результат всех наблюдений и вычислений в виде координат ранее неизвестных пунктов.