КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Координаты центра окружности можно вычислить, решив, например, линейную засечку с пунктов A и B на точку C
Рисунок 27 – Третье элементарное измерение Если подставить в уравнение (3.1) значения XC, YC и R, то получится сложное уравнение второй степени относительно неизвестных X и Y. Из одного уравнения два неизвестных найти невозможно, следовательно, измерения одного угла β на определяемой точке недостаточно для определения двух координат этой точки. Для однозначного определения двух координат точки P нужно выполнить измерение двух элементов. Количество комбинаций из трёх по два равно шести; комбинации двух элементарных измерений для определения координат одной точки называются геодезическими засечками. 1. Измеряются один угол и одно расстояние; оба измерения выполняются на пункте A, – полярная засечка; 2. Измеряются два угла; один угол измеряется на пункте A, другой - на пункте B, - прямая угловая засечка; 3. Измеряются два расстояния; одно расстояние - от пункта A до пункта P, другое – от пункта B до пункта P, - линейная засечка; 4. Измеряются два угла; оба измерения выполняются на точке P; один угол − между направлениями на исходные пункты A и B, другой – между направлениями на исходные пункты B и D, - обратная угловая засечка. Пятая и шестая комбинации названий не имеют и для определения координат точки P не применяются. 4.2.3. Полярная засечка В полярной засечке исходными данными являются координаты пункта A и дирекционный угол направления AB (или координаты пункта B), измеряемыми элементами являются горизонтальный угол β (средняя квадратическая ошибка измерения угла mβ) и расстояние S (относительная ошибка его измерения mS / S = 1/ T), неизвестные элементы – координаты X, Y точки P (рис. 28). Исходные данные: X A, Y A, α AB. Измеряемые элементы: β, S. Неизвестные элементы: X, Y.
Рисунок 28 – Схема полярной засечки Вычислим дирекционный угол направления АP Алгоритм решения полярной засечки в кратком виде: - вычислить дирекционный угол линии AP - вычислить приращения координат: - вычислить координаты точки P: - вычислить ошибку положения точки P: Пример решения полярной засечки приведён в таблице 4.
Таблица 4 - Решение полярной засечки
4.2.4. Прямая и обратная геодезические задачи В геодезии есть две стандартные задачи: прямая геодезичеcкая задача на плоскости и обратная геодезическая задача на плоскости. Прямая геодезическая задача - это вычисление координат Прямая геодезическая задача является частью полярной засечки, и формулы для ее решения берутся из набора формул для решения полярной засечки
Обратная геодезическая задача - это вычисление дирекционного угла
Рисунок 29 – Схема обратной геодезической задачи
Построим на отрезке 1-2 как на гипотенузе прямоугольный треугольник с катетами, параллельными осям координат. В этом треугольнике гипотенуза равна Если
Для данного рисунка направление линии 1-2 находится во второй четверти, поэтому
Общий порядок нахождения дирекционного угла линии 1-2 включает две операции: - определение номера четверти по знакам приращений координат - вычисление дирекционного угла по формулам связи дирекционного угла и румба в соответствии с номером четверти. Контролем правильности вычислений является выполнение равенства
Если
Если
Для решения обратной задачи в автоматическом режиме (в программах для ЭВМ) используется другой алгоритм, не содержащий тангенса угла и исключающий возможное деление на ноль при
если если
Таблица 5 – Решение обратной геодезической задачи (1-й алгоритм)
Таблица 6 – Решение обратной геодезической задачи (2-й алгоритм)
4.2.5. Прямая угловая засечка
Сначала рассмотрим так называемый общий случай прямой угловой засечки, когда углы Исходные данные: Измеряемые элементы: Неизвестные элементы: Если Графическое решение. От направления AC отложить с помощью транспортира угол
Рисунок 30 – Общий случай прямой угловой засечки Рисунок 31 – Частный случай ПУЗ
Аналитическое решение. Приведем алгоритм, соответствующий общему случаю засечки: 1) вычислить дирекционные углы линий AP (
2) написать два уравнения прямых линий для линии АР для линии ВР 3) решить систему двух уравнений и вычислить неизвестные координаты
Частным случаем прямой угловой засечки считают тот случай, когда углы Решение прямой угловой засечки методом треугольника соответствует частному случаю засечки. Порядок решения прямой угловой засечки методом треугольника: 1) решить обратную задачу между пунктами A и B и получить дирекционный угол 2) вычислить угол 3) используя теорему синусов для треугольника APB
вычислить длины сторон AP ( 4) вычислить дирекционные углы
5) решить прямую задачу от пункта A к точке P и для контроля - от пункта B к точке P; оба решения должны совпасть. Для вычисления координат
От общего случая прямой угловой засечки нетрудно перейти к частному случаю; для этого нужно сначала решить обратную геодезическую задачу между пунктами A и B и получить дирекционный угол
Для машинного счета все рассмотренные способы решения прямой угловой засечки по разным причинам неудобны. Один из возможных алгоритмов решения общего случая засечки на ЭВМ предусматривает следующие действия: 1) вычисление дирекционных углов
с началом в пункте A и с осью , направленной вдоль линии AР, пересчет координат пунктов A и B и дирекционных углов и из системы в систему (рис.32)
Рисунок 32 – Прямая угловая засечка в системе координат
3) запись уравнений линий AP и BP в системе
и совместное решение этих уравнений
4) перевод координат
Так как 4.2.6. Линейная засечка
Рисунок 33 – Линейная засечка
Графическое решение. Сначала на чертеже (плане) нужно построить систему координат и нанести точки Α и Β по их известным координатам; затем нужно провести две окружности с центрами в точках Α и Β, первую окружность – радиусом Аналитическое решение линейной засечки может быть выполнено по двум алгоритмам: первый из них предусматривает решение системы уравнений двух измеренных расстояний
У этой системы уравнений нет простого решения в системе координат
Расстояние Уравнения двух окружностей в новой системе координат
Совместное решение этих двух уравнений предусматривает раскрытие скобок во втором уравнении и вычитание второго уравнения из первого
откуда
и
Если искомая точка находится слева от линии АВ, то в формуле для Пересчёт координат точки
Описанный алгоритм удобен для составления программы при решении линейной засечке на ЭВМ. Алгоритм “ручного счёта” предусматривает решение треугольника АВР по формулам планиметрии: - в треугольнике ABР по теореме косинусов вычислить углы β1 и β2
- вычислить угол γ этого же треугольника - вычислить дирекционные углы сторон AР и BР: точка Р справа от линии AB
точка Р слева от линии AB
дирекционный угол αAB следует взять равным углу α из решения обратной геодезической задачи между точками A и B; - решить прямые геодезические задачи: из пункта A на точку P
и из пункта B на точку P
расхождение координат - вычислить ошибку положения точки P по формуле
Пример решения линейной засечки приведён в таблице 7. Напоминание: При выполнении операций 19 и 20 искомый угол (β1 или β2) следует перевести из десятичной формы в полную форму, округлить до целых секунд и затем уже записать в таблицу вычислений. Перед выполнением операций 23 и 24 нужно перевести в десятичную форму угол Таблица 7 - Решение линейной засечки
4.2.7. Обратная угловая засечка
К элементарным измерениям относится и измерение угла
Рисунок 34 - К вычислению R и координат Ц Рисунок 35 – Обратная угловая засечка
Расстояние
Уравнение окружности имеет вид
где Исходные данные: Измеряемые элементы: Неизвестные элементы: координаты точки Графическое решение. Приведем способ Болотова графического решения обратной угловой засечки. На листе прозрачной бумаги (кальки) нужно построить углы Аналитическое решение. Аналитическое решение обратной угловой засечки предусматривает ее разложение на более простые задачи, например, на две прямые угловые засечки и одну линейную, или на три линейных засечки и т.д. Известно более десяти способов аналитического решения, но мы рассмотрим только один - через последовательное решение трех линейных засечек. Предположим, что положение точки
Если координаты центров окружностей (точек Задача не имеет решения, если все четыре точки 4.2.8. Комбинированные засечки
В рассмотренных способах решения засечек количество измерений принималось теоретически минимальным (два измерения), обеспечивающим получение результата, однако, при этом нет контроля правильности измерений. На практике для нахождения координат При наличии избыточных измерений вычисление неизвестных выполняют по способу уравнивания. В настоящее время алгоритмы строгого уравнивания измерений в различных геодезических построениях реализованы в машинных программах на ЭВМ; для ручного счета обычно применяют нестрогие (упрощенные) способы уравнивания. Упрощенный способ уравнивания какой-либо многократной засечки (
4.2.9. Ошибка положения точки в однократных засечках
Положение точки на плоскости по двум измерениям получается в пересечении двух линий положения. Для измеренного расстояния
Рисунок 36 - Линия положения и "полоса положения" точки а) для измеренного расстояния, б) для измеренного угла.
Вследствие ошибок измерений необходимо ввести понятие "полоса положения". Для расстояния Введем понятие "вектор ошибки измерения" и обозначим его через Точка
Рисунок 37 - Четырёхугольник положения: а) в линейной засечке, б) в прямой угловой засечке.
Линии положения делят четырёхугольник положения на 4 равные части (рис.38), которые назовем параллелограммами ошибок с углами при вершинах
Рисунок 38 – Параллелограммы ошибок
Поскольку высоты параллелограммов ошибок численно равны модулям векторов
Наибольшее уклонение от точки
или с учетом (3.5)
Ошибка положения точки
Из этой формулы легко получаются известные формулы для оценки точности любой однократной засечки: - полярная засечка:
- прямая угловая засечка:
- линейная засечка:
- обратная угловая засечка: В этой засечке правая часть формулы ошибки положения точки - за ошибку линейной засечки точки - за ошибку линейной засечки точки - за ошибку линейной засечки точки Для многих случаев практики достаточно считать, что истинное положение точки При количестве измерений 5. Определение координат нескольких точек
В задаче Ганзена находят координаты двух точек P и Q по известным координатам двух пунктов A и B и четырем углам, измеренным на определяемых точках (рис. 15), т.е. задача Ганзена является сдвоенной обратной угловой засечкой. Исходные данные: XA, YA, XB, YB. Измеренные элементы: β 1, β 2, β 3, β 4. Неизвестные элементы: XP, YP, XQ, YQ. Аналитическое решение. Известно несколько способов решения задачи Ганзена; приведем краткое изложение одного из них. 1. Решить обратную задачу между пунктами A и B, т.е., вычислить длину b отрезка AB и дирекционный угол αAB направления AB.
Рис. 15. Схема задачи Ганзена
2. Ввести условную единицу длины, равную длине l отрезка PQ; l = 1.000. 3. Вычислить отрезки S' 1 = AP, S' 3 = AQ, S' 2 = BP, S' 4 = BQ в условных единицах с использованием теоремы синусов сначала для треугольника PAQ, затем для треугольника PBQ:
4. Вычислить в условных единицах длину b' отрезка AB из треугольника QAB по теореме косинусов:
и для контроля - из треугольника PAB:
5. Вычислить масштабный коэффициент k: k = b / b' и перевести все вычисленные расстояния в реальные единицы длины
6. Вычислить угол φ из треугольника QAB по теореме косинусов
7. Вычислить угол ψ из треугольника PAB по теореме косинусов:
8. Вычислить дирекционный угол направления AQ:
и решить прямую геодезическую задачу с пункта A на точку Q:
9. Вычислить дирекционный угол направления BP αBP = αBA - φ и решить прямую геодезическую задачу с пункта B на точку P:
Расположение исходных пунктов и определяемых точек может быть таким, что отрезки PQ и AB будут пересекаться (рис. 16). Ход решения задачи остается таким же, только изменятся обозначения углов и сторон. Кроме того, доказано, что в этом варианте положение точек P и Q определяется в несколько раз точнее, чем в общем варианте.
Рис. 16. Вариант задачи Ганзена
5.2. Определение прямоугольных координат пунктов линейно-угловых ходов 5.2.1. Классификация линейно-угловых ходов
Определение линейно-углового хода можно дать как с позиций геометрии (линейно-угловой ход – это ломаная линия, в которой измеряют длины сторон и углы между ними), так и с позиций метода определения координат пунктов хода (линейно-угловой ход – это последовательность полярных засечек); оба определения являются верными и дополняют одно другое. Классификацию линейно-угловых ходов можно провести по двум параметрам – по геометрическим характеристикам хода и по точности выполняемых в ходе измерений.
Рисунок 39 – Некоторые стандартные формы линейно-угловых ходов
В зависимости от точности измерений углов и расстояний линейно-угловые ходы делятся на две группы – теодолитные ходы и полигонометрические ходы. Теодолитные ходы бывают 1-го, 2-го и 3-го разрядов (таблица 8). Таблица 8
Полигонометрические ходы в сетях сгущения бывают 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов (таблица 9). Таблица 9 - Основные характеристики полигонометрических сетей сгущения
В государственных геодезических сетях полигонометрические ходы бывают 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов точности; однако, в соответствии с рекомендациями новой инструкции о построении государственных геодезических сетей 2001 года издания основным способом создания государственных сетей становятся спутниковые измерения, а полигонометрические ходы классной точности будут применяться только в геодезических построениях специального назначения. Проектирование полигонометрии. Все работы по созданию геодезических сетей методом полигонометрии выполняются по проектам, составляемым в специализированных отделах геодезических предприятий на основе всех официально утверждённых инструкций, руководств и постановлений. Для проверки на местности проекта, составленного на топографической карте, выполняют рекогносцировку, которая производится, как правило, в два этапа. На первом этапе устанавливают наличие изменений, произошедших на местности с момента создания топографической карты, и, если таковые произошли, то выясняют их влияние на параметры запроектированных работ; в случае необходимости вносят коррективы в проект. Проверяется взаимная видимость между соседними пунктами полигонометрических ходов, особенно по сомнительным направлениям и на узловых точках систем ходов. Проверяют наличие растительности по направлениям ходов, отыскивают обходы препятствий и т.п. Каждый ход полигонометрии должен быть отрекогносцирован так, чтобы визирный луч при измерениях проходил не ближе 0,5 м от препятствий. Трасса намеченного хода должна быть удобной для угловых и линейных измерений, особенно при параллактическом методе измерения расстояний или с помощью длиномера и инварных проволок. В условиях города следует учитывать интенсивность движения транспорта, а в необжитых районах – наличие подъезда к пунктам. Второй этап рекогносцировки – это перенос проекта в натуру с выбором наиболее удобного места для каждого запроектированного пункта. Здесь следует руководствоваться определёнными правилами. Во первых, пункты полигонометрии должны располагаться примерно на равных расстояниях один от другого; место закладки пункта выбирают так, чтобы обеспечить их долговременную сохранность (нельзя ставить пункты на проезжей части дорог, на затопляемых или сырых участках местности, на свеженасыпанных грунт
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1379; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! |