Понятие о географических и прямоугольных координатах

Государственное образовательное  учреждение среднего                         профессионального образования  Свердловской области НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ

 

Отделение: заочное

Специальность: 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Группа: ДЗС – 31

Зав. заочным отделением

Е.В. Катаева __________

 

Контрольная работа

по дисциплине: «ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ»

Вариант 1

 

Выполнил:                                                           Храмков И. И.

Проверил:                                                           Илемкова Н. Р.

 

 

 

 

 

2013г

 

Вариант № 1

1.  понятие о географических и прямоугольных координатах

2.  Назначение и устроиства  теодолита (Т-30). Виды теодолитов. Геометрическая схема.

3.  Геометрическое нивелирование  способом "из середины ", его  схема.

4. Геодезическое сопровождение  при монтаже ленточных фундаментов.

Задача.

Определить отметку точек 1 и 2 на плане с горизонталями  аналитическим путём.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  понятие о  географических и прямоугольных  координатах

 Географические координаты. Земля имеет форму сфероида, т. е. сплюснутого шара. Так как земной сфероид весьма мало отличается от шара, то обычно этот сфероид называют земным шаром.     Земля вращается вокруг воображаемой оси и делает полный оборот за 24 ч. Концы воображаемой оси называются полюсами: один из них называется северным, а другой – южным.     Мысленно разрежем земной шар плоскостью, проходящей через ось вращения Земли. Эта воображаемая плоскость называется плоскостью меридиана. Линия пересечения этой плоскости с земной поверхностью называется географическим (или истинным) меридианом. Меридианов можно провести сколько угодно, и все они пересекутся в полюсах. Плоскость, перпендикулярная земной оси и проходящая через центр земного шара, называется плоскостью экватора, а линия пересечения этой плоскости с земной поверхностью – экватором.     Если мысленно пересечь земной шар плоскостями, параллельными экватору, то на поверхности Земли получаются круги, которые называются параллелями.          Нанесенные на глобусы и карты параллели и меридианы составляют градусную сетку. Градусная сетка дает возможность определить положение любой точки на земной поверхности (рис. 1). 

 

 

 

Рис. 1. Градусная сетка земной поверхности  

 

За начальный меридиан при составлении карт в метрических  мерах принят Гринвичский меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию (вблизи Лондона).       Положение любой точки на земной поверхности, например точки А, может быть определено следующим образом: определяется угол j между плоскостью экватора и отвесной линией из точки А (отвесной линией называется линия, по которой падают тела, не имеющие опоры).

Этот угол j называется географической широтой точки А (рис. 2). 

 

 

 

Рис. 2. Географическая широта 

 

Широты отсчитываются  по дуге меридиана от экватора к  северу и к югу от 0 до 90°. В Северном полушарии широты положительны, в Южном – отрицательны.           Угол l заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана, проходящего через точку А, называется географической долготой точки А (рис. 3). 

 

 

 

Рис. 3. Географическая долгота 

 

Долготы отсчитываются по дуге экватора или параллели в  обе стороны от начального меридиана  от 0 до 180°, на восток – со знаком «плюс», на запад – со знаком «минус».     Географическая широта и долгота точки называются ее географическими координатами.        Чтобы полностью определить положение точки над земной поверхностью, необходимо знать еще третью ее координату – высоту, отсчитываемую от уровня моря.      Прямоугольные координаты. В топографии наиболее широкое распространение получили так называемые прямоугольные координаты. Возьмем на плоскости две взаимно перпендикулярные линии – 0Х и 0Y. Эти линии называются осями координат, а точка их пересечения 0 – началом координат.           Положение любой точки на плоскости можно легко определить, если указать кратчайшие расстояния от осей координат до данной точки. Кратчайшими расстояниями являются перпендикуляры. Расстояния по перпендикулярам от осей координат до данной точки называются координатами этой точки.        Отрезки, параллельные оси X, называются координатами х, а параллельные оси Y – координатами у.      Система прямоугольных координат. Прямоугольные координаты, о которых шла речь, применяются на плоскости. Отсюда они получили название плоских прямоугольных координат. Эта система координат с успехом применяется на небольших участках местности, принимаемых за плоскость.            Для того чтобы применить систему плоских прямоугольных координат к сферической поверхности земного шара, приходится допускать некоторые условности.           Так как развернуть шар на плоскости без разрывов невозможно, весь земной шар условно делят линиями земных меридианов на 60 зон.   Для того чтобы получить зону на плоскости, ее проецируют на цилиндр, а затем этот цилиндр развертывают.      Строго говоря, зона, спроецированная на цилиндр, будет несколько искажена, в особенности на краях, но это искажение настолько незначительно, что практически его можно не принимать во внимание.  Получив таким образом зону на плоскости, к ней можно применить систему плоских прямоугольных координат. Осью X является средний (осевой) меридиан зоны, а осью Y – экватор. Пересечение осевого меридиана с экватором называется началом координат. Каждая зона имеет свое начало координат. Счет зон ведется от Гринвичского меридиана, который является западным для 1-й зоны.

Эта система координат  называется системой прямоугольных координат.

Счет координат х ведется в метрах от экватора к полюсам. К северу от экватора все х положительны (имеют знак «плюс»), к югу – отрицательны (имеют знак «минус»). Очевидно, что на всем протяжении Европы и Азии координаты х положительны.         Счет координат у ведется от осевого меридиана. К востоку от осевого меридиана координаты у имеют знак «плюс», к западу – знак «минус». Это связано с рядом неудобств, так как» записывая координаты, всякий раз надо не забывать поставить соответствующий знак. Чтобы избавиться от знаков, вернее» чтобы иметь только один знак, условились координату для осевого меридиана считать не за нуль, а за 500 км (500000 м). В результате этого координаты у в пределах всей зоны имеют знак «плюс», который при записи можно отбрасывать, не опасаясь путаницы

 

 

 

 

 

 

2.  Назначение  и устроиства теодолита (Т-30). Виды  теодолитов. Геометрическая схема.

Теодолит  — геодезический прибор для измерения  горизонтальных углов. Конструкции  большинства Т. позволяют измерять и вертикальные углы, но с меньшей  точностью, чем горизонтальные. Т., предназначенные  для измерения горизонтальных и  вертикальных углов, называются универсалами, но в практике универсалами называют лишь некоторые точные и высокоточные приборы, предназначенные для астрономических  наблюдений. Теодолиты, предназначаемые  для изыскательских и строительных работ, оснащаются обычно буссолями, а  некоторые из них — еще цилиндрическими  уровнями на зрительных трубах и дальномерными  насадками.

Угломерные  круги Т. бывают металлические и  стеклянные. Отсчетными приспособлениями у первых служат микроскопы-микрометры, шкаловые микроскопы и верньеры, а  у вторых — оптические микрометры, микроскопы шкаловые и штриховые. Т. со стеклянными кругами называются оптическими теодолитами. По устройству осей Т. делятся на простые и повторительные (обычно у Т. малой точности), позволяющие  измерять углы способом повторений. По точности Т. делятся на высокоточные, точные и технические (малой точности), позволяющие измерять углы одним  приемом соответственно с точностью (по ГОСТ) 0,5—1,0"; 2,0—10,0" и 15—30"

Основные части  теодолита

 
рис. 4

 

 

Теодолит состоит из следующих частей (рис.4):

• Лимб - угломерный круг с делениями от 0^o до 360^o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис не показан).
• 2 - Алидада - подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство - зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой.
• 3 - Зрительная труба: крепится на подставках на алидадной части.
• Система осей - обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.
• 4 - Вертикальный круг: служит для измерения вертикальных углов.
• 5 - Подставка с тремя подъемными винтами.
• 6-11 - Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита (лимба (8,9), алидады(6,7), трубы (10,11). Зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие - микрометренными.
• Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.
• 12 - винт перестановки лимба;
• 13 - уровень при алидаде горизонтального круга;
• 14 - уровень вертикального круга;
• 15 - винт фокусировки трубы;
• 16 - окуляр микроскопа отсчетного устройства.

В теодолитах различают три  разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба; при этом вращение трубы и  вращение алидады снабжаются двумя  винтами каждое - зажимным и наводящим. Что касается вращения лимба, то оно  оформляется по-разному. В повторительных теодолитах лимб может вращаться  только вместе с алидадой; в теодолите  Т30 (2Т30 и т.п.) для вращения лимба  имеются два винта: зажимной и  наводящий, причем они работают только при зажатом винте алидады. В  теодолите Т15 первых выпусков лимб скреплялся с алидадой с помощью  специальной защелки и в таком  положении совместное вращение алидады  и лимба регулировалось винтами  алидады. В точных и высокоточных теодолитах вращение (перестановка) лимба  выполняется специальным бесконечным  винтом (позиция 12 на рис. 1б).

.

 

 

 

Виды теодолитов.

Высокоточные  теодолиты: 
1. Триангуляционный Т. ТТ-2'76", имеющий двухсекундные отсчетные микроскопы-микрометры для горизонтального круга; два сектора вместо вертикального круга с отсчетами по шкаловым микроскопам до 0,1 деления одноминутной шкалы, т. е. до 6"; накладной уровень; приспособление для регулировки вертикальной оси и поверительную трубу. При переводе через зенит зрительная труба вынимается из лагер (перекладывается). Масса Т. 25,7 кг. 
2. Астрономический универсал АУ-2"/10" имеет двухсекундные отсчетные микроскопы-микрометры для горизонтального круга и 10-секундные микроскопы-верньеры для вертикального круга; уровни: на раме с микроскопами-верньерами с ценой деления 6—10"; накладной уровень; устанавливаемый на цапфы горизонтальной оси, с ценой деления 2,0—2,5", предназначенный для нивелирования прибора и определения наклона горизонтальной оси; талькоттовский уровень с ценой деления 1,2—1,5" для определения малых изменений в наклоне зрительной трубы. Зрительная труба — центральная, ломаная, с окулярным микрометром. Имеется поверительная труба. Масса прибора 37 кг. 
3. Оптический Т. Т05 предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов в геодезических сетях 1 класса. Главная труб — съемная, с увеличениями 62, 50 и 37*, имеет окулярный микрометр 2 с ценой деления барабана 1", диаметр свободного отверстия объектива 64 мм. Цена деления горизонтального и вертикального кругов 10', штрихи двойные. Оптический микрометр клиновой, общий для обоих кругов. Т. имеет накладной уровень и съемную поверительную трубу 3. Масса Т. 19 кг. 
4. Оптический Т. ОТ-02 предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов в геодезических сетях 2 класса. Зрительная труба имеет увеличения 40, 30 и 24*; диаметр свободного отверстия объектива — 60 мм. Оптический микрометр — общий для обоих кругов с ценой деления шкалы 0,2" (у модернизированного ОТ-02М — 0,5V). Для астрономических наблюдений на окуляр трубы надевается поворотная призма, а при наблюдениях Солнца — еще светофильтр. Масса Т. 10,8 кг, а в упаковочном футляре—14,8 кг. Т. имеет центрировочную плиту массой 4,2 кг. 
5. Оптический Т. Т1 предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов в геодезических сетях 2 класса, а в труднодоступных районах — и в сетях 1 класса. Т. имеет 5-секундный накладной и 4-секундный талькоттовский уровни, астрономическую сетку нитей и позволяет производить астрономические определения широт, долгот и азимутов. 
Зрительная труба переводится через зенит обоими концами, имеет увеличения 30 и 40*, окулярный микрометр и возможность визирования и зенит; наименьшее расстояние визирования — 5 м. Цена деления горизонтального и вертикального кругов — 10' оптический микрометр общий. Т. имеет центрировочную плиту и оптический центрир, встроенный в алидадную часть. Масса Т. 11,8 кг. 
 
Точные теодолиты: 
1. Универсал У-5, имеющий пятисекундные отсчетные микроскопы-микрометры для горизонтального и вертикального кругов; переставляющийся вертикальный круг; ломаную зрительную трубу; поверительную трубу; накладной уровень; снимающийся уровень при алидаде вертикального круга и талькоттовский уровень. 2. Оптические теодолиты ОТС и ТБ-1 с ценой деления угломерных кругов соответственно 20е и 20' и шкал оптических микрометров — 2СС и 1". Т. устанавливаются на свободно отделяющихся подставках, имеющих оптические центриры. Т. обычно имеют электрифицированную визирную вешку, вставляемую в съемный мостик, и ориентир-буссоль для определения магнитных азимутов. Для установки на столике сигнала имеется тяжелая подставка. 
3. Оптический теодолит Т2России является улучшенной конструкцией Т. ТБ-1. Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 20', штрихи двойные, цена деления оптического микрометра 1". Оптический центрир вмонтирован в алидадную часть. Т. имеет коробчатую ориентир-буссоль, в съемный мостик может вставляться визирная вешка. По желанию заказчика комплектуется накладным уровнем, уровнем для трубы, насадками с окулярными призмами для трубы и микроскопа, электрооборудованием, центрировочной плитой, дальномерными насадками. 
4. Теодолит Те-В1, выпускаемый венгерским заводом MOM, сходен по своим эксплуатационным данным с теодолитом Т2. 
5. Теодолит ОТШ — оптический шкаловый Т. с простой (неповторительной) системой осей. Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 1°, отсчнтываются до 0, V по шкаловому микроскопу, по которому прочитываются десятки и единицы минут. Т. может применяться и для нивелирования. Он имеет линзовый компенсатор, заменяющий собой уровень при алидаде вертикального круга и позволяющий автоматически сохранять значение места нуля при малых наклонах вертикальной оси прибора, на зрительной трубе имеется цилиндрический уровень. Масса Т. 2,9 кг. 
6. Теодолит Т5 — модернизированный оптический теодолит ОТШ. Компенсатор вертикального круга работает в пределах углов наклона ±3,5', точность стабилизации около 2". Т. имеет оптический центрир, вмонтированный в алидадную часть прибора. 
 
Теодолиты технические: 
1. Оптический Т. Т15 — шкаловый Т., предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов в теодолитных и тахеометрических ходах, прокладываемых на земной поверхности и в шахтах. Т. имеет оптический компенсатор при вертикальном круге, обеспечивающий автоматическую установку алидады при наклоне до ±27, что позволяет использовать Т. как нивелир. Увеличение зрительной трубы 25*. Масса Т. 3,6 кг. 
2. Теодолит ТОМ — малый оптический Т. с повторительной системой осей. Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 10'; отсчеты берутся до V по штриху одностороннего штрихового микроскопа, в поле зрения которого одновременно видны деления обоих кругов. Т. имеет круглую буссоль, крепящуюся в его верхней части. К зрительной трубе прикреплен цилиндрический уровень с ценой деления 30", позволяющий использовать Т. для нивелирных работ. Пределы фокусировки трубы от 2 м до оо. Масса Т. с треножником 1,9 кг. 
Взамен теодолита ТОМ выпущен теодолит ТЗО, который используется в настоящее время, деления кругов и отсчетный микроскоп такие же, как у Т. ТОМ. 3. Теодолит ТТ-5 — повторительный теодолит с металлическими кругами, являющийся усовершенствованной моделью ТТ-50. Лимбы горизонтального и вертикального кругов разделены через 10'; отсчеты берутся по верньерам до 30". Т. имеет ориентир-буссоль и на зрительной трубе съемный цилиндрический уровень с ценой деления 20". Масса Т. 3,2 кг. 
4. Теодолит ТТП — теодолит проектировочный, являющийся видоизмененной моделью ТТ-5. Он имеет окулярную насадку, позволяющую визировать при наклоне трубы до ±75°; накладной на горизонтальную ось уровень с ценой деления 15", что позволяет более точно сносить и возводить точки по вертикали; съемный цилиндрический уровень на трубе с ценой деления 17—25". Кроме того, для ТТП особо выпускают дальномерный комплект ДНТ-2 с горизонтальной рейкой, дифференциальный дальномер с вертикальной рейкой, круглую буссоль с азимутальным кольцом, оптический центрир, который может быть установлен вместо нитяного центрира.

Государственным комитетом стандартных мер и  измерительных приборов 7/VI 1963 г. был  утвержден стандарт 10529—63 «Теодолиты. Типы. Основные параметры и технические  требования» со сроком введения его  в действие 1 января 1965 г. 
Взамен этого ГОСТа 11/ХII 1970 г. был утвержден новый ГОСТ 10529—70 со сроком введения его в действие с 1/1 1972 г. Этим ГОСТом предусматривалось изготовление оптических теодолитов: 
высокоточных Т05 и Т1 с основным предназначением для триангуляции и полигонометрии соответственно 1 и 2 классов; 
точных Т2 — для триангуляции и полигонометрии 3 и 4 классов и Т5 — для сетей местного значения; 
технических TI5 и ТЗО — для съемочных аналитических сетей. 
 
С 1976—1977 гг. отечественной промышленностью выпускаются новые теодолиты серий 2Т, 2Т2, 2Т5 и 2Т5К. В теодолите 2Т5К в отличие от 2Т2 и 2Т5 уровень при вертикаль- пом круге заменен компенсатором. Одной из особенностей теодолитов этой серии является клиновое кольцо в корпусе зрительной трубы, позволяющее исправлять коллимационную ошибку без перемещения сетки нитей. Подставки приборов обеспечивают возможность работы по трехштативной системе.

Дальнейшее  совершенствование общих технических  условий на теодолиты нашло отражение  в ГОСТах 10529—79 и 10529—86. 
В ГОСТе 10529—79 было предусмотрено изготовление теодолитов Т1, Т2, Т5, Т15, ТЗО и Т60, а также их модификаций: Т15М Т30М — в маркшейдерском исполнении; Т5К, Т15К и ТЗОК — с компенсатором углов наклона, заменяющим уровень при вертикальном круге; Т1А, Т2А и Т5А — с автоколлимационным окуляром зрительной трубы. Теодолиты типов Т15К и Т60 предписывалось изготовлять только с трубой прямого изображения. В обозначении теодолита, выпускаемого в двух исполнениях — с прямым и обратным изображением оптики зрительной трубы — при наличии прямого изображения указывается буква «П» (например, Т5КП). Для модификации теодолитов допускается перед обозначением типа теодолита указывать порядковый номер модели. 
В ГОСТе 10529—86 со сроком действия с 1.1.1988 г. до 1.1.1993 г. предусматривается изготовление теодолитов следующих типов: Т1 — с уровнем при вертикальном круге, Т2К и Т5К —с компенсатором углов наклона; Т1А и Т2АК — с автоколлимационным окуляром зрительной трубы; ТЗО — с уровнем при алидаде горизонтального круга; TI5M и ТЗОМ — в маркшейдерском исполнении. Все указанные типы теодолитов предписывается изготавливать со зрительными трубами прямого изображения. 
В феврале 1987 г. на международной выставке «Оптика-87», в советском разделе, были показаны теодолиты серии ЗТ, характеризуемые как высокопроизводительные, многофункциональные геодезические приборы. 
Теодолит ЗТ2КА применяют для измереиия углов, в том числе методом автоколлимации, в промышленности — при монтаже элементов конструкции машин и механизмов, строительстве промышленных сооружений и других целей. 
Теодолит 2Т2КП применяют для измерения углов в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения, в прикладной геодезии, астрономических измерениях. 
Теодолит ЗТ5КП применяют для измерения углов в геодезических сетях сгущения, в прикладной геодезии, при проведении изыскательских работ, при теодолитных съемках, маркшейдерских работах на поверхности и т. п.