Предмет геодезии. Системы координат, применяемые в геодезии

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФБГОУ ВПО «Уфимский  государственный нефтяной технический  университет»

 

 

 

   Кафедра «Автомобильные дороги и технология строительного производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

 

по дисциплине: «Инженерная геодезия»

 

 

Вариант 37

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент  гр. БМТз-11-01                                            А.С. Мишина

     

 

Проверил:___________                                                            Н.Н.  Немирович

 

 

 

 

 

УФА 2013

Контрольная работа №1

Задание №1.

 

Раздел 1. Предмет геодезии. Системы координат, применяемые  в геодезии.

 

1. Что называется сближением  меридианов и магнитным склонением?

 

1.  Магнитное поле Земли - пространство  вокруг земной поверхности, в  котором обнаруживаются действия магнитных сил. Вертикальная плоскость, проходящая через магнитную ось стрелки, свободно помещенной на острие иглы, называется плоскостью магнитного меридиана. Магнитные меридианы сходятся на Земле в двух точках, называемых северным и южным магнитными полюсами (М и М), которые не совпадают с географическими полюсами. Северный магнитный полюс находится на северо-западе Канады и перемещается в северо-западном направлении со скоростью около 16 миль в год. Южный магнитный полюс находится в Антарктиде и тоже перемещается. Угол между геодезическим меридианом данной точки и ее магнитным меридианом, направленным на север, называется склонением магнитной стрелки или магнитным склонением. Зависимость между геодезическим азимутом, магнитным азимутом и магнитным склонением может быть выражена формулой: 
 
Угол в данной точке между ее меридианом и линией, параллельной оси абсцисс или осевому меридиану называется сближением меридианов. Счет сближения меридианов ведется от геодезического меридиана. Сближение меридианов считается положительным, если северное направление оси абсцисс отклонено к востоку от геодезического меридиана, и отрицательным, если это направление отклонено к западу.

 

Раздел 2. Математическая обработка  результатов измерений

 

2. Порядок обработки рядов равноточных измерений.

 

2. Обработка результатов  равноточных измерений. Математическая  обработка ряда результатов l₁, l₂, …, l_n прямых равноточных измерений одной величины выполняется в следующей последовательности:

1. Вычисляют среднее арифметическое L

.

2. Вычисляют поправки к v_i результатам измерений

 (i = 1, 2, …, n)

Контролем правильности вычислений служит сумма поправок, которая должна быть близка к нулю.

3. Вычисляют среднюю квадратическую погрешность одного измерения по формуле Бесселя:

.

Значение m вычисляют с двумя-тремя значащими цифрами.

4. Вычисляют среднюю квадратическую погрешность среднего арифметического

 .

Раздел 3. Измерение углов, расстояний и превышений. Геодезические приборы.

 

3.  Поверки нивелира  Н-3.

3. В нивелире должны соблюдаться  соответствующие геометрические  и оптико-механические условия.  Поэтому перед работой нивелир  проверяют (делают поверки). Если будут обнаружены нарушения этих условий, нивелир исправляют (выполняют юстировку) в соответствии [1].

3.1. Проверка внешнего  состояния и комплектности нивелира

Проверку внешнего состояния и  комплектности нивелира производят осмотром. Визуально проверяют чистоту  оптических деталей зрительной трубы, контрастность и четкость одновременного изображения нитей сетки, концов пузырька контактного уровня. Убеждаются в отсутствии коррозии и дефектов на приборе, которые могут затруднить работу с прибором. Комплектность нивелира должна соответствовать указанной в паспорте нивелира.

3.2. Проверка работоспособности  нивелира

Проверку работоспособности нивелира и взаимодействие его подвижных узлов производят опробованием. При опробовании обращают внимание на исправность всех частей нивелира, отсутствие качаний в подъемных, наводящих и закрепительных винтах; плавность вращения окуляра, элевационного винта. Проверяют исправность зеркала подсветки уровня и крепления всех подвижных частей нивелира и стопорных винтов. Юстировочные винты должны занимать среднее положение. При проверке нивелира с компенсатором необходимо убедиться, что подвесная система компенсатора и демпфер работают.

Проверяют исправность штатива, убеждаются, подходит ли становой винт к нивелиру. Подтягивают все винты и гайки  на штативе и проверяют его  устойчивость. Для этого нивелир  устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение; наводят  трубу на рейку и запоминают по ней отсчет. Затем слегка нажимают на головку штатива, после чего опять отсчитывают по рейке. При устойчивом штативе отсчеты по рейке и положение пузырька незначительно отличаются от первоначального. При проверке нивелира с компенсатором при легком постукивании по штативу отсчет по рейке не должен изменяться. Если отсчёты различаются значительно, то следует установить и устранить причины неустойчивости штатива.

3.3. Проверка круглого (установочного) уровня

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Ось круглого уровня – нормаль к поверхности шлифовки уровня в точке нуль-пункта.

Зрительную трубу устанавливают  параллельно двум подъемным винтам. Тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт  и поворачивают верхнюю часть нивелира вокруг вертикальной оси на 180° . Если после этого пузырек уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено. В противном случае пузырек приводят в первоначальное положение, перемещая его на первую половину дуги отклонения при помощи юстировочных винтов уровня к нуль-пункту, а на другую половину - подъемными винтами. После этого проверку повторяют до выполнения условия. По окончании проверки юстировочные винты надежно закрепляют.

3.4. Проверка правильности  установки сетки нитей зрительной трубы

Проверку правильности установки  сетки нитей производят для того, чтобы убедиться, что вертикальная нить сетки при среднем положении  пузырька уровня совпадает с отвесной линией, а горизонтальная нить сетки  перпендикулярна к вертикальной оси нивелира.

Для выполнения проверки на расстоянии 10 - 15 м от нивелира закрепляют отвес. Приводят нивелир в рабочее положение  и наводят вертикальную нить сетки  на нить отвеса. Если один конец вертикальной нити сетки отклоняется от нити отвеса более чем на 1 мм (определяется линейкой), то установку сетки нитей исправляют. Для этого отвинчивают винты (под отвертку), крепящие окулярную часть, и отсоединяют ее от корпуса трубы, тем самым освобождают доступ к оправе сетки нитей. Ослабив винты 16 (рис.2,в), крепящие оправу, слегка поворачивают ее до совпадения изображения вертикальной нити сетки и нити отвеса. После этого винты закрепляют и устанавливают на место окулярную часть. Проверку повторяют, чтобы убедиться, что вертикальная нить установлена правильно.

Проверку правильности установки  горизонтальной нити сетки производят следующим образом: приводят нивелир  в рабочее положение, наводят  краем горизонтальной нити на четко видимую цель, находящуюся на удалении около 10 м от нивелира. Медленно перемещают в горизонтальной плоскости зрительную трубу наводящим винтом и следят, не отклоняется ли горизонтальная нить с выбранной цели. При отклонениях более 1 мм выполняют юстировку сетки нитей так же, как для вертикальной нити.

3.5. Проверка правильности  установки цилиндрического уровня  при трубе

Для нивелира с цилиндрическим уровнем  при зрительной трубе необходимо выполнение следующего главного условия: ось цилиндрического уровня должна быть параллельна оси визирования зрительной трубы.

Проверку  правильности установки цилиндрического  уровня выполняют в два последовательных этапа:

а) отвесная плоскость, проходящая через ось  цилиндрического уровня, должна быть параллельна отвесной плоскости, проходящей через визирную ось зрительной трубы;

б) проекция на отвесную плоскость угла (i) между осью цилиндрического уровня и визирной осью трубы должна быть не более установленной величины (по инструкции 10" для всех типов нивелиров).

Для проверки первого условия нивелир  устанавливают в 50 м от рейки, при  этом один подъемный винт подставки  должен быть направлен в сторону  рейки. Тщательно горизонтируют  прибор, совмещая элевационным винтом концы пузырька уровня (см. рис.3, в), фокусирующим винтом добиваются четкого изображения и записывают отсчет. Далее подъемными винтами дают боковой наклон оси прибора (примерно на два полных оборота винта), следя при этом, чтобы отсчет по рейке не изменялся, и отмечают положение концов пузырька уровня. Те же операции необходимо проделать при боковом наклоне оси в противоположную сторону. Если в обоих случаях концы пузырька уровня остаются в совмещенном положении или смещаются в обоих случаях в одинаковом направлении, установка уровня считается правильной. В противном случае (см. рис.3,а,б) должна быть выполнена юстировка уровня с помощью горизонтальных исправительных винтов 12 (см. рис.2,в) при цилиндрическом уровне 11 (см. рис.2,б), предварительно необходимо ослабить один из вертикальных исправительных винтов 12.

Проверку  второго условия следует проводить  одним из следующих способов:

• нивелированием вперед (рис.5);
• нивелированием из середины в сочетании с нивелированием вперед (рис.6);
• нивелированием с разными плечами (рис.7).

Рис.5. Схема способа нивелирования вперед

Рис.6. Схема способа нивелирования  из середины в сочетании с нивелированием вперед

Рис.7. Схема способа нивелирования  с разными плечами

Количество приемов при каждом способе измерений должно быть не менее трех. В каждом приеме определяют угол i. За окончательное значение угла iпринимают среднее арифметическое из всех результатов. Расхождение отдельных значений угла i не должно превышать 5".

Способ нивелирования вперед основан  на принципе двойного нивелирования  двух точек 1 и 2, закрепленных на местности  костылями или кольями на расстоянии около 50 м.

Нивелир устанавливают над одной из точек, приводят его в рабочее положение, измеряют высоту прибора h₁ над точкой 1 и берут отсчет l₂ по рейке, установленной в точке 2. Меняют местами нивелир и рейку, повторяют операции и получают высоту h₂ и отсчет l₁. Значение угла i вычисляют по формуле

,

где S – расстояние между точками 1 и 2; ρ = 206265" – число секунд в радиане.

Юстировка угла i выполняется с помощью вертикальных исправительных винтов 12 (см. рис.2, в) при цилиндрическом уровне, предварительно слегка ослабив один из горизонтальных винтов 12.

В лаборатории второе условие поверки  можно выполнить методом кондукторов. Для этого закрепляют металлические линейки на противоположных стенах лаборатории на одном уровне от пола. Нивелир устанавливают на станции, приводят его в рабочее положение, берут отсчеты а и b, соответственно по дальней и ближней линейкам. Если отсчеты одинаковы или различаются на 1 мм, то условие поверки выполняется.

В противном случае полученный отсчет по дальней линейке считается  неправильным. Необходимо определить правильный отсчет а₁, для чего рулеткой измеряют расстояния до дальней D₁ и ближней D₂ линеек и вычисляют отсчет а₁ по формуле

Для юстировки визирную ось трубы  устанавливают элевационным винтом на правильный отсчет а₁, при этом пузырек цилиндрического уровня отклоняется с нуль-пункта. Отклонение устраняют вертикальными исправительными винтами 12 (см. рис.2, в) при цилиндрическом уровне, предварительно слегка ослабив один из горизонтальных винтов 12.

Примечание. У нивелиров с компенсатором  проверяют угол между горизонтальной плоскостью и визирной осью трубы (выполняют  только второе условие проверки). Проверку проводят как для нивелиров с уровнем при трубе. Юстировку выполняют вертикальными исправительными винтами (под шпильку), расположенными на окулярном колене трубы.

3.6. Проверка работоспособности  компенсатора нивелира

Для выполнения проверки пузырек круглого уровня приводят в нуль-пункт (рис.8,а), наводят визирную ось зрительной трубы на линейку, тщательно фокусируют и берут отсчет b₁. Подъемными винтами задают наклоны оси вращения нивелира. Всего необходимо получить четыре положения пузырька круглого уровня при наклоне оси нивелира подъемными винтами (рис.8,б, в, г, д): вправо, влево, вперед и назад. После каждого наклона оси берут отсчет по линейке (b₂, b₃, b₄ и b₅). Разность значений (b₁– b₂), (b₁– b₃), (b₁– b₄), (b₁– b₅) во всех случаях не должна превышать 1 мм. В случае невыполнения условия проверки, неисправность работы компенсатора устраняется в мастерской.