Основы геодезии

Министерство образования и науки Самарской области

Министерство имущественных отношений Самарской области

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Тольяттинский индустриально-педагогический колледж (ГОУ СПО ТИПК)

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Дисциплина: Основы геодезии

Принял: преподаватель____

____________ Гусарова С.А.

подпись Ф.И, О.

«_______»

Выполнил:

студент группы С-271

_____________

«_______» 2008 г.

2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для закрепления теоретических знаний и для приобретения необходимых практических умений учебной программой дисциплины «Основы геодезии» предусматриваются лабораторные и практические работы, которые проводятся после изучения соответствующей темы на лекционных занятиях.

Следует обратить внимание студента на то, что перед началом решения задач по каждой из тем Вы должны изучить соответствующие разделы из рекомендованного Вам учебника (учебного пособия) и/или материалы лекций.

Если работа сдана позже установленного срока, то она должна быть защищена на консультациях.

К данному пособию прилагается лист контроля, который заполняется преподавателем после выполнения каждой практической работы.

Работы должны выполняться аккуратно. За небрежность оценка может быть снижена.

В результате изучения дисциплины и выполнения данных лабораторных, практических работ студент должен

знать:

суть основных геодезических понятий,

типы и устройство основных геодезических приборов

уметь:

читать карту, определять по карте длины и ориентирные углы проектных линий;

Использовать мерный комплект для измерения длин линий, теодолит для измерения горизонтальных и вертикальных углов, нивелир для измерения превышений; по известным координатам определять положение проектной точки на местности в плане и по высоте инструментальными методами

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практическая работа №1. Решение задач на масштабы

Масштаб - это отношение длины линии на карте, плане (чертеже) Sp к длине горизонтального приложения соответствующей линии в натуре (на местности) Sm.

Численный масштаб - 1/ М, правильная дробь, у которой числитель равен 1, а знаменатель М показывает во сколько раз уменьшены линии местности по сравнению с планом.

Например, масштаб 1:10000 означает, что все линии местности уменьшены в 10000 раз, т.е. 1 см плана соответствует 10000 см на местности

или 1 см плана = 100 м на местности,

или 1 мм плана = 10 м на местности.

Следовательно, зная длину отрезка Sp плана по формуле Sm=Sp*M можно вычислить длину линии на местности или по формуле Sp= Sm:M определить длину отрезка на плане.

Например, длина линии на местности 252 м; масштаб плана 1:10000. Тогда длина линии на плане Бр=252м : 10000=0,0252м = 25,2мм.

И обратно, длина отрезка на плане равна 8,5 мм; масштаб плана 1:5000. Требуется определить длину линии местности. Она будет 8,5 мм * 5000 = 42,5м.

Задача №1 Вычислите длину линии на местности Sm, для данных, приведенных в таблице 1. Результаты запишите в соответствующую графу таблицы 1.

Таблица 1

Масштаб карты	Длина отрезка на карте, мм	Длина линии на местности Sm,M	Масштаб карты	Длина отрезка на плане, мм	Длина линии на местности, м
1:10000	62,5		1:1000
1:25000	20,2		1:500
1:5000	12,5		1:2000
1:50000	6,2		1:5000

Таблица 2

Масштаб карты	Длина отрезка на карте, мм	Длина линии на местности Sm,M	Масштаб карты	Длина отрезка на плане, мм	Длина линии на местности, м
1:2000		80,4	1:50000
1:5000		380,5	1:1000
1:10000		536	1:500
1:25000		625	1:2000

Часто в геодезической практике приходится определять масштабы аэроснимков. Для этого измеряют длину отрезка на аэроснимке и длину горизонтального проложения этой линии на местности. Затем, используя определение масштаба, вычисляют масштаб.

Например: длина отрезка на аэроснимке 2.21 см.; длина горизонтального проложения этой линии на местности 428,6 м.

Тогда, согласно определению:

Задача №2 Определите масштабы аэроснимков, по данным приведенным в таблице 3. результаты записать в соответствующую графу таблицы 3

Таблица 3

№п/п	Длина горизонтального приложения на местности м	Длина отрезка на аэроснимке	Отношение в соответствующих единицах	Масштаб аэроснимка
1	625 м	62,5 мм	62,5 мм /625000мм	1:10000
2	525 м	5,25 см
3	125,5 м	2,51 см
4	62,2 м	31,1 см

Точность масштаба

Длины линий на местности, соответствующие 0,1 мм карты (плана) называется точностью масштаба - tm. Это величина, характеризующая точность определения длин линий по карте (плану). Например: точность масштаба 1:25000 равна 2,5 м.

Расчет можно вести следующим образом:

в 1 см - 250м;

в 1 мм - 25 м;

в 0,1 мм-2,5 м

или to =0,1мм* 25000=2,5 м.

Задача №3

а) Определите точность масштабов:

1:10000 tm=

1:50000 tm=

1:1000 tm=

1:500 tm=

б) Точность масштаба карты (плана) равна:

tm1=0,5м; t2=0,05M; t3= ___; t4=_______;

Определите масштаб карты (плана).

1/М1=______; 1/М2=_______; 1 /МЗ=_______; 1/М4=_______;

Задача №4 На карте масштаба 1:10000 (рис. 1) показан раствор измерителя, равный расстоянию между двумя точками карты KL. Используя приведенный ниже график линейного масштаба (рис.2), определите длины горизонтальных приложений линий местности для всех вариантов.

Задача №5 На графике поперечного масштаба (рис.3) с основанием равным 2 см., утолщенными линиями с номерами, обозначен раствор измерителя, равный расстоянию между двумя точками карты

Рисунок 3

Определите длины горизонтальных проложений линий местности для следующих вариантов:

I вариант, масштаб 1:10000	II вариант, масштаб 1:5000
S1=	S1=
S2=	S2=
S5=	S5=
S=	S=
Ш вариант, масштаб 1:2000 S1=	IV вариант, масштаб 1: S1=
S2=	S2 =
S5=	S5 =
S=	S=

Указание: в начале определите расстояния на местности (в соответствующем масштабе) для отрезков 0-2; а1в1; а2в2; аЗвЗ.

Задача №6 Постройте диаграмму масштаба 1:2000 на чертежной бумаге с основанием 2,5 см; число делений по основанию и по высоте принять равным 10 (n=m=10). Подпишите деления по основанию и высоте (через одно). Диаграмму приклеить, на оставленное ниже место.

Масштаб 1:2000

Практическая работа №2. Чтение топографического плана

Задача №1 Изучите условные знаки, имеющиеся на выданной Вам топографической карте, пользуясь таблицей условных знаков, в соответствии с их подразделением на 4-е группы: 1-я - контурныеусловные знаки;

2-я - внемасштабные условные знаки;

3-я - линейные условные знаки;

4-я - поясняющие условные знаки и надписи.

Выберите по 3 условных знака из каждой группы, скопируйте их, в отведенных для этого прямоугольниках, и подпишите рядом с прямоугольником названного условного знака.

Практическая работа №3. Чтение рельефа по плану (карте)

Задача №1 Изучите рельеф, представленный на Вашей карте горизонталями.

Найдите на карте пять основных форм рельефа. Скопируйте по каждой форме одну наиболее характерную. Подпишите в соответствии с правилами высоты горизонталей, поставьте скат штрихи. Проведите характерные линии рельефа (линии водотока и водораздела).

Основные формы рельефа.

Практическая работа №4. Определение ориентирных углов линий по плану

Задача №1 На учебной топографической карте преподавателем кружками с наколами обозначены вершины замкнутой фигуры, называемой в геодезии полигон. Прочертить карандашом (по линейке) прямыми линиями стороны полигона. Составить, схематический чертеж полигона.

Пример составления схемы показан на рисунке 4

Рисунок 4

Задача №2 Измерить геодезическим транспортиром внутренние углы полигона, округляя отчеты до 5*.

Выписать результаты измерения углов на составленную Вами схему полигона, расположив надписи как указано на образце.

Вычислить практическую сумму измеренных углов:

∑β1=β1+……+β4

и теоретическую сумму углов по формуле ∑β0= 180(n-2), где n-число углов в полигоне.

Вычислить разность ∑β1-β0=fβ называемую в геодезии невязкой.

Сравнить полученную невязку с допустимой fβаi определяемую по формуле: fβаi = l5√ n

Схема полигона.

Задача №3 С помощью геодезического транспортира измерить на учебной карте географический азимут и дирекционный угол стороны полигона 1-2. Вычислить азимут магнитный. Величину склонения магнитной стрелки рассчитать по данным карты.

Все измеренные и вычисленные величины показать на схематическом чертеже (образец составления схематического чертежа дан на рисунке 5

Рисунок 5

Указания к выполнению. Для измерения географического азимута надо через точку 1 провести географический меридиан. Если лист карты неполный, то надо параллельно перенести в т. 1 линию рамки (это истинный, географический меридиан). Точно так же перенести в т. 1 линию, параллельную координатной сетке.

Схематический чертеж.

Задача №4 Используя измеренные внутренние углы полигона и принимая дирекционный угол стороны 1-2 за исходный, вычислить последовательно дирекционные углы всех сторон полигона по формуле передачи дирекционного угла.

Li+1 =Li+l80-Вi., где В; - правый по ходу угол.

Вычисление дирекционных углов сторон полигона вести по ходу часовой стрелки. По значениям дирекционных углов вычислить румбы сторон полигона и выписать их значения на схематический чертеж полигона (см. образец, рис.6). Пример.

Первым дирекционным углом, подлежащим вычислению будет L2-3 .Тогда L2-3 = L1-2+180-B2 . Дирекционный угол линии 1-2 (см. рис.6) получили равный L1-2= 930 00', горизонтальный угол на т.2 (см. рис.5) получили равным В2= 110° 30', и графическая иллюстрация задачи имеет вид:

Следовательно,

L2-3=Ll-2+1800-B2=93000' + 180° - 110°30'= 162°30', а румб линии 2-3 – r 2-3=180°-162°30'=ЮВ: 17°30'

Замечание. Значение дирекционного угла линии 1-2, вычисленное последовательной передачей дирекционных углов, должно отличатся от значения измеренного дирекционного угла на величину, равную невязке углов в полигоне, т.е.

L1-2 выч. - L1-2 изм.= fB

Практическая работа №5. Определение прямоугольных координат точек

Задание №.1 Определить прямоугольные координаты всех вершин полигона, заданных на учебной топографической карте масштаба 1:10000 (1:25000).

Указания к выполнению.

Прямоугольные координаты точек определяют относительно километровой координатной сетки, представляющих собой систему линий, параллельных координатным осям зоны, образующих систему квадратов. Выходы линий координатной сетки (сторон квадратов) подписаны в рамке карты в километрах.

Порядок определения координат точки рассмотрим на конкретном примере. В данном случае это точка 1 (см. рис.7).

Рисунок 7

Координаты точки 1 (xi.yi) могут быть определены по формуле

х1= хo+ Δх

y1= у0 +Δу, где хо,уо координаты вершины квадрата, которые определяются по подписям выходов координатной сетки (в данном случае хо=6062км; у0 ==4310км)

или по формуле:

х1= х 'o+ Δх';

y1= у'о+ Δу'.

В данном примере прямоугольные координаты т. 1 равны

х1=6062km+720m=6065720m;

y1=4310км+501 м=4310501м.

или

х1=6063км-280м=6065720м;

yi=4311км-499м=4310501м.

При определении Вами координат точек, делайте схематический чертеж, иллюстрирующий положение точки относительно координатных осей.

Таблица 4

Схематический чертеж Т.№1	х0 = y0= Δх = Δy= х1= y1=
т.№2	х0 = y0= Δх = Δy= х2= y2=
т.№3	х0 = y0= Δх = Δy= х3= y3=
т.№4.	х0 = y0= Δх = Δy= х4= y4=

Обратная геодезическая задача

Задание №2 По координатам вершин определить длины и дирекционные углы сторон полигона. Указания к выполнению: формулы для вычисления

Вычисления вести в схеме для решения обратной геодезической задачи (таблица 5).

Схема для вычислений

Таблица 23

Порядок решения	Обозначение величины	Значения величин
		линия 1-2	линия 2-3	линия 3-4	линия 4-1
1	yk
2	yH
3	Δy
4	хk
5	хH
6	Δх
7	tga
8	знаки Δх Δy
9	r
10	α
11	sin r
12	S'
13	cos r
14	S"
15	Δx2
16	Δy2
17	Δх2+Δу2
18	S"'

Практическая работа №6. Обработка линейных измерений

Измерение линий шагами, определение длины шага и составление таблицы перевода шагов в метры

Пример. На местности измерена лентой линия d=100 м. Эта же линия измерена шагами три раза: d1 = 140 шагов, d2 =144 шага и d3 =146 шагов.

Требуется: Определить длину I шага в метрах.

Решение 1. Определяем среднее арифметическое из количества шагов, равного 100 м; для этого

(140 + 144 + 146) / 3 = 143, 3 шага

2. Определяем длину шага /==100 м /143,3 шага = 0,70 м. Таблица примет следующий вид:

Задача №1 Определить длину / шага в метрах по приводимым ниже данным.

Таблица 6

№ задач	Дано	Решение
	d	d1	d2	d3	среднее арифметическое из количества шагов	длина шага
1	150	202	208	207
2	175	307	315	310
3	200	390	397	400
4	100	188	186	186
5	100	191	193	192

Определение горизонтальной проекции линии по отметкам концов линии

Пример. Определить горизонтальную проекцию d линии АВ, если длина наклонной линии D= 100,00 м и отметки точек: НА = 120 ми НВ = 123 м (рис. 2).

Решение Вычисляем превышение к точки В над точкой А (рисунок 8 ). Как видно из рисунка h = 123 м -120 м = +3 м.

Рисунок 8

Определим поправку за наклон линии по формуле

∆h = h2 / 2D

где h - превышение;

D - длина наклонной линии.

Тогда

∆h = 32 / 2Ч100 = 0,045

Введя поправку в наклонную линию со знаком минус, получим горизонтальную проекцию 100,000 м - 0,045 м = 99,955 м.

Задача №2 Определить горизонтальную проекцию, а по следующим данным:

Таблица 7

№ задач	Дано	Решение
	НА	НВ	D	превышение h	поправка за наклон, ∆h	горизонтальная проекция, d
1	202,00	200,00	50,00
2	102,50	100,00	50,00
3	177,00	170,00	80,00
4	208,00	216,00	80,00
5	210,45	208,45	100,50

Определение наклонного расстояния по заданной горизонтальной проекции линии, если известны отметки концов линии

Пример. Определить наклонное расстояние D если горизонтальная проекция d = 100,00 м (рисунок 9), а разность отметок концов линии h=12 м.

tg ν = h / d = 12 / 100 = 0,12; ν = 6о 51'

D = h / sin ν = 12 / 0, 1193 = 100,6

Рисунок 9

или вводим поправку со знаком плюс к d по формуле

D = d + ∆h; ∆h = h2 / 2d

Задача №3 Определить наклонную длину D по следующим данным:

Таблица 8

№ задач	Дано	Решение
	h, м	d, м	tg ν	ν	D1	∆h	D2
1	5,00	60,00
2	6,45	81,50
3	8,00	200,00
4	3,00	100,00
5	10,00	150,00

Лабораторная работа №1. Изучение теодолита

Теодолит — геодезический прибор, предназначенный для __________

Задача №1 Изучите основные части, детали и оси теодолита. Напишите названия пронумерованных на рисунке 10 основных частей, деталей и осей теодолита.

Рисунок 10

1	14
2	15
3	16
4	17
5	18
6	19
7	20
8	21
9	22
10	W W1
11	Z Z1
12	HH1
13	U U1

Задача № 2 Изучите устройство цилиндрического уровня и его свойства

Рисунок 11

Напишите названия пронумерованных на рисунке 11 основных частей цилиндрического уровня.

1

2

3

4

Какое положение всегда стремится занять пузырек цилиндрического 'уровня?

Сформулируйте основное свойство осицилиндрического уровня.

Рисунок12

Задача № 3 Изучите устройство зрительной трубы теодолита. На рисунке 12 дан схематический чертеж устройства зрительной трубы с внутренней фокусировкой в разрезе. Напишите названия пронумерованных частей.

1	4
2	5
3	6

Задача № 4 Напишите названия штрихов сетки нитей зрительной трубы в соответствии с номерами, указанными на рисунке13

Рисунок13

1

2

3

Задача № 5. Изучите принцип работы отсчетного устройства теодолитов ТЗО; 2Т30.

Рисунок 14 а

На рис. 14а показано поле зрения отсчетного микроскопа теодолита ТЗО. Выполните отсчеты по рисунку.

Отсчет по:

Горизонтальному кругу

Вертикальному кругу

Отсчет по: горизонтальному кругу вертикальному кругу

На рисунке 14 б дайте изображение штрихов лимбов для отсчета, наблюдаемого Вами в поле зрения штрихового микроскопа теодолита ТЗО. Запишите значения изображенных Вами отсчетов.

Рисунок 14 б

На рис. 15а, 156 показано поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т30 при положительном (рис. 13,а) и отрицательном (рис. 13,6) углах наклона зрительной трубы.

Отсчет по:

горизонтальному кругу

вертикальному кругу ___________

горизонтальному кругу

вертикальному кругу

Выполните отсчеты по рисунку.

Рисунок 15

5.4 На рисунке16 а и 16 б дайте изображение штрихов лимбов для отсчета, наблюдаемого Вами в поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т30. Запишите значения изображенных Вами отсчетов.

Рисунок 16

Отсчет по:

горизонтальному кругу горизонтальному кругу

вертикальному кругу вертикальному кругу

Начальные навыки работы с теодолитом

Задача № 6 Приведите теодолит в рабочее положение. В краткой форме изложите порядок действий при приведении теодолита в рабочее положение.

6.1 _________________

6.2. _________________

Задача № 7 Выполните пробные наведения зрительной трубы на цель. Изобразите на свободном поле (рисунок 17) правильное положение визирной цели в поле зрения трубы перед отсчетом.

Дайте названия винтов, которыми производили окончательное наведение зрительной трубы на цель.

а.

б.

в.

Поверки и юстировки теодолита

Задача № 8 Выполните поверки теодолита ТЗО (2Т30). Условия поверок и полученные результаты запишите в соответствующие графы тетради.

Первая поверка.

Условие: ________________

Результат:

Вторая поверка.

Условие:

Результат:

Третья поверка.

Условие:

Результат:

Четвертая поверка.

Условие:

Результат:

Лабораторная работа №2. Измерение горизонтальных углов

Рисунок 18

Задача № 1 Основываясь на принципе измерения горизонтального угла, покажите на рис.18 измеряемый угол и напишите формулу для его вычисления. Дайте определения величин а1, а2:

= --------------------------------------------------

а1= --------------------------------------------------

а2= --------------------------------------------------

Задача № 2 Измерьте заданный преподавателем горизонтальный угол полным приемом и запишите результаты измерений в журнал.

Журнал измерений горизонтальных углов

Теодолит № Дата

Наблюдал Погода

Записывал

№ точек стояния	№ точек наблюдений	Отсчет по лимбу горизонтального круга	Значение углов из полуприемов	Среднее значение углов
		о	,	о	,	о	,
	2	184	25	79	48
	3	104	37
1	КП					79 48,5	Образец записи
	1 л	275	49	79	49
	3	196	00

Лабораторная работа №3 Измерение вертикальных углов

Задача 1 Дайте определения следующим величинам.

Угол наклона:

Место нуля вертикального круга:

Задача 12. Выполните измерения углов наклона по двум направлениям, заданным преподавателем. Результат запишите в журнал, используя формулы.

Теодолит ТЗО:

МО-= 1/2 (КП+КЛ-180°.);

۷ =КЛ- МО; ۷ =МО-КП+!80°.

Теодолит 2Т30:

МО=1/2 (КЛ+КП); ۷ =КЛ-МО; ۷ =МО-КП.

Вычислите по каждому направлению значения места нуля ж угла наклона.

Журнал измерений углов наклона

Теодолит______ № Дата

Наблюдал Погода

Записывал

№ точек стояния	№ точек наблюдения	Отсчеты по вертикальному кругу	Место нуля	Угол наклона
		КЛ