КУРСОВАЯ РАБОТА тема: Проектирование геодезической сети сгущения и съемочной сети в равнинно-пересеченных и всхолмленных районах при стереотопографической съемке для получения карты масштаба 1:25 000 с высотой сечения рельефа 2 метра работу выполнил: работу проверил: студент ГФ II-1 Лебедев В.Ю. Москва 1999 г. Введение: Курсовая работа представляет собой комплекс вопросов по проектированию геодезической сети сгущения, по планово-высотной привязке опознаков, а также имеет учебную цель: практическое использование учебных формул в конкретных технических задачах.
Глава 1 Разграфка и номенклатура листов топографической карты 1:5000 на участке съемки. 1. Определение географических координат углов рамки трапеции листа топографической карты масштаба 1:25000 N-41-41-A-а N-14 буква, поэтому северная параллель рамки трапеции: 14´4°=56° восточный меридиан рамки трапеции: (41-30)´6°=66° 1.2. Определение номенклатуры и географических координат углов рамок трапеции листов топографической карты 1:5000 на участке съемки N-41-41 Схема расположения листов карт масштаба 1:5000 Глава 2 Проект аэрофотосъемки и размещение планово-высотных опознаков. При стереотопографической съемке изготовление карт выполняют с использованием пар перекрывающихся аэрофотоснимков (стереопар) Фотографирование местности при аэрофотосъемке выполняют с самолета автоматическими аэрофотоаппаратами. 1. Определение маршрутов аэрофотосъемки и границ поперечного перекрытия снимков. Направление маршрутов аэрофотосъемки (съемки) выполнияют с востока на запад (с запада на восток). Первый маршрут, как правило, выполняют по северной рамке трапеций, последний - около южной.
Съемку производят таким способом, чтобы снимки перекрывались по маршруту (продольное перекрытие Р=80 %-90% ) и поперек маршруту ( поперечное перекрытие Q=30%-40% ). Пусть аэрофотосъемку выполняют АФА с фокусным расстояением 100 мм Примем масштаб фотографирования ( масштаб съемки ) в соответствии с инструкцией по топографической съемке равным 1:20000 ( m=20000 - знаменатель численного масштаба аэрофотосъемки ). Пусть размер аэрофотоснимка 18см.´18см. ( l=18 см размер стороны снимка); продольное перекрытие Р=80 %. Поперечное перекрытие Q=30 %. Базис фотографирования при аэрофотосъемке ( расстояние между центрами снимков в пространстве ) На карте масштаба 1:25000 ( М=25000 - знаменатель численного масштаба используемой карты ) базис фотографирования равен: Расстояние D между осями маршрутов на местности равно: Расстояние d между осями маршрутов на карте вычисляется по формуле: Граница маршрута, определяющая поперечное перекрытие аэрофотосников находиться по обе стороны от оси маршрута.
На карте имеем: 2. Схема размещения планово-высотных опознаков на участке съемки. Для выполнения фотограмметрических работ, в частности для трансформирования аэрофотоснимков ( устранение искажений и приведение снимков к масштабу создаваемой карты), необходимо иметь в пределах рабочей зоны каждого аэрофотоснимка четыре точки с извесными координатами, расположенные примерно по углам.
Любая контурная точка на снимке и на местности , координаты которой определены геодезическим способом, называется опорным пунктом или опознаком.
При сплошной подготовке координаты опознаков определяют из наземных геодезических работ.
В последнее время производят разрешенную привязку аэрофотоснимков, т.е. значительную часть опознаков определяют фотограмметрическим методом.
При создании карты масштаба 1:5000 с высотой сечения рельефа h=2 м высотные опознаки совмещаются с плановыми ( планово-высотные опознаки ). Опознаки выбираются в зонах перекрытия. В качестве опознаков выбираю четкие контуры, которые четко опознаются на снимке с точностью не менее 0,1 мм. в масштабе создаваемой карты ( это могут быть перекрестки дорог, троп и т.д.). На крутых склонах опознаки не выбираются.
В районах где отсутствуют естественные контуры, которые можно было бы использовать в качестве опознаков, выполняют маркировку - создают на месте искусственные геометрические фигуры (круг, квадрат, и т.д.), которые четко изобразятся на аэрофотоснимке. При создании карт в масштабе 1:5000 на участках, протяженность которых по направлению маршрутов аэрофотосъемки составляет 160-200 см. в масштабе создаваемой карты, опознаки располагают по схеме: Схема расположения планово-высотных опознаков.
Глава 3 Проект геодезической сети сгущения. 1. Проектирование и оценка проекта полигонометрического хода 4 класса. Для сгущения ГГС проектируют полигонометрические ходы 4 класса таким образом, чтобы созданная геодезическая сеть сгущения наилучшим образом удовлетворяла задаче построения съемочного обоснования.При проектировании следует руководствоваться инструкцией по топографической съемке для масштабов 1:5000, 1:2000,1:1000, 1:500. Полигонометрия 4 класс 1 разряд 2 разряд Длинна ходов, км. между твердыми пунктами £15 £5 £3 между твердыми пунктами и узловой точкой £10 £3 £2 между узловыми точками £7 £2 £1,5 Длинна сторон , км Smax £2,00 £0,80 £0,35 Smin ³0,25 ³0,12 ³0,08 Sпред 0,50 0,30 0,20 Число сторон в ходе £15 £15 £15 Относительная ошибка хода £1/25000 £1/10000 £1/5000 СКО измерения угла £3² £5² £10² Предельная угловая невязка 5² 10² 20² Прооектировать желательно по дорогам, на вершине холма, не проектировать на пашне.
В полигонометрические ходы можно включать опознаки, т.е. пункты можно объеденить с опознаками Определение формы хода Т 3-Т 2 пункты хода Si м. a¢i ° hi¢ м. L, км. MSi мм. m2Si Т 3 1070 708 72 13,54 183,3 пп 1 1743 1305 33 16,52 272,9 пп 2 1015 1048 53 15,24 232,6 пп 3 170 835 60 14,18 201,1 пп 4 565 5,472 1252 38 16,26 264,4 пп 5 1350 1100 44 15,50 240,2 пп 6 2118 1302 22 18,48 341,5 пп 7 1625 1270 53 16,35 267,3 пп 8 622 1240 57 16,20 262,4 пп 9 637 547 21 12,74 162,3 ОПВ 5 585 878 33 14,39 207,1 Т 2 1070 [S]=11485 [mS2]=2635,1 Критерии вытянутости хода. 1. Должно выполняься условие: hi¢ £ 1/8 L hmax¢=2118Þ 1/8 L=684 2118>684Þ Первый критерий не выполнен 2. Должно выполняься условие: a¢i £ 24 a¢max=72° 72°¢ > 24°¢ Þ Условие не выполнено 3. Должно выпоняться условие: Þ Условие не выполнено Вывод: так как не выполняеться 1,2,3 критерий, то ход являеться изогнутым 3.1.1. Определение предельной ошибки положения пункта в слабом месте хода. Для запроектированного хода должно выполняться условие: ƒs /[S] £1/T (для 4 класса 1/T= 1/25000 ) т.е. пред.ƒs /[S]=1/T так как M= пред.ƒs /2 , то средняя квадратическая ошибка M положения конечной точки полигонометрического хода до уравнивания будет равна: M=[s]/2T=11485/50000=0,2297 Тогда предельная ошибка положения пункта в слабом месте полигонометрического хода после уравнивания равно: пред.=2mв сл.м.х.=M=0,230 3.1.2. Расчет влияния ошибок линейных измерений и выбор приборов и методов измерений.
Так как выполнено проектирование светодальномерного полигонометрического хода, то СКО (М) положения пункта в конце хода до уравнивания в случае, когда углы исправлены за угловую невязку, будет вычисляться с использованием формулы: C учетом принципа равного влияния ошибок линейных и угловых измерений на величину М можно записать: Для измерения длин линий необходимо выбрать такой светодальномер, чтобы выполнялось условие: С учетом этой формулы можно записать: Тогда: Этим требованиям удовлетворяет светодальномер СТ5 Для этого светодальномера . Далее вычислим для каждой стороны хода в таблице 3.1 Должно выполняться условие: - условие выполнено Расчет предельных ошибок. 1. Компарирование мерной проволки. 2. Уложение мерного прибора в створе измеренной линии. 3. Определение температуры мерного проибора 4. Определение превышения одного конца мерного прибора. 5.Натяжение мерного прибора.
Следовательно, чтобы создать базис длиной 360 м. с предельной относительной ошибкой необходимо: 1. Выполнять компарирование мерного прибора с ошибкой 0.09 мм. 2. Выполнять вешение с помощью теодолита при измерении длины базиса 3. Температуру измерять термометром-пращой Следовательно светодальномер СТ5 пригоден для выполнения измерений в запроектированном ходе. Технические характеристики светодальномера СТ5 Средне квадратическая погрешность измерения расстояний, мм 10+5.10-6 Диапазон измерения расстояний, м с отражателем из 6 призм от 2 до 3000 с отражателем из 18 призм от 2 до 5000 Предельные углы наклона измеренной линии ±22° Зрительная труба увеличение, крат 12 угол поля зрения 3° пределы фокусирования от 15 м. до µ Оптический центрир светодальномера: увеличение, крат 2,5 пределы фокусирования от 0,6 до µ Цена деления уровня светодальномера 30² Средне потребляемая мощность, Вт 5 Цена единицы младщего разряда цифрового табло, мм 1 Большой отражатель: количество трипель-призм 6 количество трипель-призм на отражателе с приставками 18 увеличение оптического центрира, крат 2,3 угол поля зрения 5° пределы фокусирования от 0,8 до 6 м. цена деления уровней 2¢ и 10¢ Источник питания выходное напряжение, Вт: начальное 8,5 конечное 6,0 емкость при токе разряда 1 А и температуре 20° С, А.ч не менее 11 допустимое уменьшение емкости, % при температуре от +5° до +35° 10 при температуре +50° 20 при температуре -30° 40 Масса, кг : светодальномера 4,5 светодальномера без основания 3,8 большого отражателя ( с 6 призмами ) 1,8 малого отражателя 0,5 подставки 0,7 источника питания 3,6 светодальномера в футляре 10,0 Габаритные размеры: светодальномера 230´255´290 большого отражателя 60´170´320 малого отражателя 60´100´250 источника питания 300´80´150 футляра для светодальномера 335´310´340 3.1.3. Проектирование контрольного базиса и расчет точности его измерений для уточнений значений постоянных.
Измеряем 360 метровый отрезок базисным прибором БП-3 : При расчетах точности измерения базиса исходим из условий самих наблюдений, а именно, из предположения о систематическом характере влияния источников ошибок на результат измерений. 3.1.4. Расчет влияния ошибок угловых измерений и выбор приборов и методов измерений.
С учетом принципа равных влияний СКО измерения угла mb определим на основании соотношения: , где Dц.т i - расстояние от центра тяжести хода до пункта хода i тогда Определим Dц.т i графическим способом. №№ пунктов Dц.т i D2ц.т i Т 3 3722,5 13857006 пп 1 3777,5 14269506 пп 2 2490 6200100 пп 3 1667,5 2780556 пп 4 1380 1904400 пп 5 1385 1918225 пп 6 2185 4774225 пп 7 2377,5 5652506 пп 8 2687,5 7222656 пп 9 3175 10080625 ОПВ 5 2712,5 7357656 Т 2 2182,5 4763306 [D2ц.т i]=80780767 CКО измерения угла, ровна ² Следовательно, при измерении углов необходимо использовать теодолит 3Т2КП или ему равноточные.
Технические характеристики теодолита 3Т2КП: Зрительная труба: увеличение, крат 30 поле зрения 1°30¢ фокусное расстояние объектива, мм. 239 диаметр выходного зрачка, мм 1,34 пределы фокусирования от 1,5 доµ пределы фокусировния с насадкой от 0,9 до 1,5 м Отсчетная система диаметр лимбов,мм 90 цена деления лимбов 20¢ увеличение микроскопа, крат 45 цена деления шкалы микроскопа 1² Погрешность отсчитывания 0,1² Уровни: цена деления уровней при алидаде горизонтального круга: целиндрического 15² круглого 5¢ цена деления накладного уровня, поставленного по заказу 10² Самоустонавливающийся индекс вертикального круга: диапазон действия комренсатора ±4¢ погрешность компенсации 0,8² Оптический центрир: увеличение, крат 2,5 поле зрения 4°30¢ диаметр выходного зрачка, мм. 2,2 пределы фокусирования от 0,6 до µ Круг искатель: цена деления 10° Масса, кг. : теодолита ( с подставкой ) 4,4 теодолита в футляре 8,8 Расчет точности установки теодолита, марок и числа приемов при измерении углов.
Точность угловых измерений обуславливается следующими источниками ошибок: ошибкой центрирования mц; ошибкой редукции mр; инструментальными ошибками mинстр.; ошибкой собственно измерения угла mс.и. ; ошибкой, вызванной влиянием внешних условий mвн.усл ошибкой исходных данных mисх.д. . С учетом принципа равных влияний получим: ² Определим допустимые линейные элементы редукции с учетом следующих формул: , где Smin - наименьшая длина стороны запроектированного хода с учетом таблицы 3.1. имеем Smin=480 м. тогда :мм. Следовательно теодолит и визирные марки необходимо визировать с помощью оптического центрира.
Расчитаем число приемов n¢ при измерении углов: , где -СКО визирования, для теодолита 3Т2КП - СКО отсчета; =2.0² углы необходимо измерять 3 приемами.
Пояснительная записка.
При выполнении угловых измерений рекомендуется использовать трехштативную ( многоштативную ) систему.
Для исключения влияния ошибок центрирования и редукции и, для сокращения времени измерений.
На начальном и конечном пунктах полигонометрии углы следует измерять способом круговых приемов, при этом должны выполняться следующие допуски: - расхождение при двух совмещениях не более 2² - незамыкание горизонта не более 8² - колебание двойной коллимационной ошибки в приеме не более 8² -расхождение сооответственно приведенных направлений в приемах не более 8² Между приемами осуществляеться переустановка лимба на величину На пунктах 1,2,3,4,5,6,7,8,9 углы следует измерять способом приемов (т.е. способом измерения отдельного угла) Теодолит и визирные марки необходимо центрировать с помощью оптического центрира. 3.1.5. Оценка передачи высот на пункты полигонометрии геометрическим нивелированием.
Высоты пунктов полигонометрического хода определяются из геометрического нивелирования IV класса.
Вычислим предельную ошибку определения отметки пункта в слабом месте полигонометрического хода после уравнивания. , где - СКО отметки пункта в конце нивелирного хода до уравнивания Сначала вычислим предельную невязку хода : ,где L=[S] - длина хода в км. тогда предельная ошибка определения отметки пункта в слабом месте полигонометрического хода после уравнивания равна: При производстве нивелирования рекомендуется использовать нивелир Н3КЛ Технические характеристики нивелира Н3КЛ: Средне квадратическая погрешность измерения превышения, мм.: на 1 км. хода 3 на станции, при длине визирного луча 100 м. 2 Зрительная труба: Длина зрительной трубы, мм. 180 Увеличение зрительной трубы, крат 30 Угол поля зрения зрительной трубы 1,3° Световой диаметр объектива, мм. 40 Минимальное расстояние визирования, м. 2 Компенсатор: Диапазон работы компенсатора ±15¢ Время успокоений колебаний компенсатора, с. 1 Погрешность компенсации 0,1² Лимб : Цена деления лимба 1° Погрешность отсчитывания по шкале лимба 0,1° Температурный диапазон работы нивелира от -40° до +50° Коэфициент нитяного дальномера 100 Цена деления круглого уровня 10 Масса, кг.: нивелира 2,5 укладочного ящика 2,0 Нивелирный ход прокладывается в одном направлении по программе IV класса: -нормальная длина визирного луча - 100 м. -минимальная высота визирного луча над подстилающей поверхностью - 0,2 м. -разность плеч на станции не более - 5 м. -накопление разности плеч в секции не более 10 м. -расхождение значений превышений на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, не более 5 мм. ( с учетом разности нулей пары реек ). Глава 4. Проектирование съемочной сети. Все запроектированные в зоне поперечного перекрытия опознаки должны быть привязаны к пунктам геодезической сети сгущения или ГГС (пункты полигонометрии и триангуляции). При этом используются следующие методы привязки опознаков: 1) обратная многократная засечка 2) прямая многократная засечка 3) проложение теодолитных ходов.
Для определения высот опознаков применяют методы тригонометрического и технического нивелирования.
Расчет точности выполняется исходя из требований инструкции. Для масштаба 1:5000 с высотой сечения рельефа 2 м. СКО определения планового положения опознаков не должна превышать 0,1 мм m = 0,5 м. Предельная СКО не должна превышать 1 м. СКО определения высот опознаков не должна превышать 0,1 высоты сечения рельефа ( h ), h=0,1.2 м.=0,2 м. Предельная СКО не должна превышать 0,4 м. 4.1. Проектирование и оценка проекта обратной многократной засечки 4.1.1. Расчет точности положения опознака определенного из обратной многократ ной засечки.
Расчет выполняется для опознока ОПВ№ 9 Наименование направления ai° S, км. ОПВ 9-Т 3 280,0 1,475 ОПВ 9-пп2 333,5 1,430 ОПВ 9-пп3 16,7 1,325 ОПВ 9-пп6 63,8 3,915 Для определения СКО положения опознака Мр определенного из обратной многократной засечки опрделим веса Рх и Ру Направление ai (a)i (b)i S, км. ai bi A B A2 B2 AB ОПВ 9- Т3 280,0 20,313137 3,581754 1,475 -13,771618 -2,428308 0 0 0 0 0 ОПВ 9-пп2 333,5 9,203409 18,459364 1,430 -6,436013 -12,908646 7,335605 -10,480338 53,811100 109,837485 -76,879620 ОПВ 9-пп3 16,7 -5,927242 19,756526 1,325 4,473390 -14,910586 18,245008 -12,482278 332,880317 155,807264 -227,739262 ОПВ 9-пп6 63,8 -18,507300 9,106720 3,915 4,727280 -2,326110 18,498898 0,102198 342,209227 0,010444 1,890550 сумма 728,900644 265,655195 -302,728332 Вывод: многократная обратная засечка обеспечивает необходимую точность определения планового положения опознака.
Пусть углы измеряются теодолитом 3Т5КП методом круговых приемов Технические характеристики теодолита 3Т5КП Зрительная труба увеличение, крат 30 поле зрения 1°30¢ фокусное расстояние объектива, мм. 239 диаметр выходного зрачка, мм 1,34 пределы фокусировки от 1,5 до ¥ пределы фокусировки с насадкой от 0,5 до 1,5 м Отсчетная система диаметр лимбов, мм 90 цена деления лимбов 1° увеличение микроскопа, крат 70 цена деления шкалы 1¢ Погрешность отсчитывания 0,1¢ Уровни цена деления уровня при алидаде горизонтального круга целиндрического 30² круглого 5¢ Самоустонавливающийся индекс вертикального круга диапазон действия компенсатора ±4¢ погрешность компенсации 1-2² Оптический центрир увеличение, крат. 2,5 поле зрения 4°30¢ диаметр выходного зрачка, мм. 2,2 пределы фокусировки от 0,6 до ¥ Круг искатель цена деления 10° Масса теодолита (с подставкой), кг. 4,0 теодолита в футляре, кг 8,8 Расчитаем число приемов n¢ при измерении углов. Следовательно углы следует измерять 2 приемами. 4.1.2. Расчет точности определения высоты опознака ОПВ № 9 полученного из обратной многократной засечки.
Для определения высоты опознака ОПВ № производится тригонометрическое нивели- рование по направлениям засечки, в этом случае превышение вычисляется по форму- ле . Будем считать, что ошибками Si, Vi, i. Тогда СКО предечи вы- соты по одному направлению вычисляется по формуле: и вес значения высоты Hi:. Так как окончательное значение высоты опознака равно среднему весовому из значений высот получаемых по каждому направлению, то СКО окончательной высоты равна:, где PH=[ ] - сумма весов отметок по каждому направлению отсюда, с учетом формулы для веса значения высоты, получим: Вертикальные углы измерены теодолитом 3Т5КП с mn=12² Название направления S, м. S2, м2 1 S2 ОПВ 9- Т3 1,475 2175625 460.10-9 ОПВ 9-пп2 1,430 2044900 489.10-9 ОПВ 9-пп3 1,325 1755625 570.10-9 ОПВ9-пп6 3915 15327225 65.10-9 сумма 1584.10-9 Следовательно метод тригонометрического нивелирования обеспечивает требуюмую точность определения высоты опознока ОПВ № 9. 4.2. Проектирование и оценка проекта прямых многократных засечек. 4.2.1. Расчет точности планового положения опознака ОПВ № определенного из прямой многократной засечки.
Расчеты выполняются для опознака ОПВ № 2 Наименование направления ai° S, км. ОПВ 2-Т 2 143,2 3,645 ОПВ 2-пп3 200,5 4,545 ОПВ 2-Т 1 260,3 2,585 Направление ai (a)i (b)i S, км. ai bi a2 b2 ab ОПВ 2-Т 2 143,2 -12,355760 -16,516286 3,645 -3,389783 -4,531217 11,490629 20,531928 15,359842 ОПВ 2-пп3 200,5 7,223553 -19,320269 4,545 1,589341 -4,250884 2,526005 18,070015 -6,756104 ОПВ 2-Т 1 260,3 20,331613 -3,475346 2,585 7,865227 -1,344428 1,861796 1,807487 -10,574231 сумма 75,878430 40,409429 -1,970493 Вывод: многократная обратная засечка обеспечивает необходимую точность определения планового положения опознака.
Пусть углы измеряются теодолитом 3Т5КП методом круговых приемов Расчитаем число приемов n¢ при измерении углов. Следовательно углы следует измерять 2 приемами. 4.2.2. Расчет точности высоты опознака определенного из прямой многократной засечки.
Определим СКО высоты опознака ОПВ № 2 Для определения высоты опознака ОПВ № производится тригонометрическое нивели- рование по направлениям засечки, в этом случае превышение вычисляется по форму- ле . Вес значения высоты Hi:. Так как окончательное значение высоты опознака равно среднему весовому из значений высот получаемых по каждому направлению, то СКО окончательной высоты равна:, где PH=[ ] - сумма весов отметок по каждому направлению отсюда, с учетом формулы для веса значения высоты, получим: Вертикальные углы измерены теодолитом 3Т5КП с mn=12² Название направления S, м. S2, м2 1 S2 ОПВ 2-Т 2 3,645 13286025 75.10-9 ОПВ 2-пп3 4,545 20657025 48.10-9 ОПВ 2-Т 1 2,585 6682225 150.10-9 сумма 273.10-9 Следовательно метод тригонометрического нивелирования обеспечивает требуюмую точность определения высоты опознока ОПВ № 2 . 4.3. Проектирование и оценка проекта теодолитного хода Т 3-пп1 Для определения планового положения опознаков можно применять теодолитный ход. Теодолитные хода при создании съемочной сети для стереотопографической съемки в масштабе 1:5000 должны удовлетворять следующим требованиям: предельная отностительная ошибка допустимая [S], км. Smax Smin на застроенной на незастроенной 2,0 350 40 20 4,0 350 40 20 6,0 350 40 20 В соответствии с инструкцией стороны теоджолитного хода могут измеряться светодальномерными насадками, оптическими дальномерами, мерными лентами, электронными тахеометрами и другими.