Измерения и построения в геодезии

Под измерениями понимают процесс сравнения какой-либо величины с другой однородной величиной, принимаемой за единицу. При всем многообразии геодезических измерений все они сводятся в основном к трем видам:

• — линейные, в результате которых на местности определяются расстояния между заданными точками;
• — угловые, когда определяются значения горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на заданные точки;
• — высотные (нивелирование), в результате которых определяются разности высот отдельных точек.

За единицу линейных и высотных измерений (расстояний, высот и превышений) в геодезии принят метр, представляющий собой длину жезла — эталона, изготовленного из платино-иридиевого сплава в 1889 г. и хранящегося в Международном бюро мер и весов в Париже. Копия № 28 этого жезла находится в НИИ метрологии им. Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге. В качестве эталона более высокой точности в настоящее время служит метр, определенный как длина пути, пройденного светом за 1/299 792 548 доли секунды.

Единицей для измерений углов (горизонтальных и вертикальных) служит градус, представляющий 1/90 прямого угла, или 1/360 окружности. Градус содержит 60 угл. мин, минута делится на 60 угл. с. В некоторых странах применяют градовую систему, в которой 1 град составляет 1/400 окружности, градовая минута — 1/100 град, а градовая секунда — 1/100 град мин.

В современных автоматизированных угломерных приборах единицей измерений служит гон, равный 1 град или 54 угл. мин; тысячная его доля, равная 3,24 угл. с, называется миллигон.

Измерения называют прямыми, если их выполняют с помощью приборов, позволяющих непосредственно сравнить измеряемую величину с величиной, принятой за единцу, и косвенными, когда искомую величину получают путем вычислений на основе результатов прямых измерений. Так, угол в треугольнике можно непосредственно измерить угломерным прибором (прямое измерение) или вычислить по результатам измерения трех сторон треугольника (косвенное измерение).

Необходимые условия любого измерения: объект измерения; субъект измерения — лицо, производящее измерение; мерный прибор, которым выполняют измерения; метод измерения — совокупность правил и действий, определяющих процесс измерения; внешняя среда, в которой выполняют измерения.

Рис. 1.6. Схемы (а…е) к способам определения положения точки в плане

Обозначенные на местности точки, от которых выполняют геодезические измерения, называются исходными. Точки, положение которых на местности необходимо определить, называют определяемыми.

Исходные и определяемые точки могут располагаться в горизонтальной плоскости в плане (плановые точки) и в вертикальной — по высоте (высотные точки).

Рассмотрим основные геодезические способы построения, применяемые для определения положения точки в плане.

Требуется определить положение точки С относительно обозначенных на местности исходных точек А и В.

Первый способ (рис. 1.6, а). Положение точки С можно определить, если опустить из этой точки перпендикуляр на прямую АВ, а затем измерить расстояние l от точки А до основания перпендикуляра и длину перпендикуляра d. Отрезки l и d будут координатами точки С. Такое построение называют способом перпендикуляров.

Если прямую АВ принять за ось абсцисс прямоугольной системы координат, перпендикуляр d будет ординатой определяемой точки, а расстояние l — ее абсциссой. Поэтому способ называют также способом ординат.

Второй способ (рис. 1.6, б). Положение точки С определяется, если измерить из точки А угол, а и длину АС — r. Такой способ называют способом полярных координат: полярные координаты точки С —- (альфа)и r; угол (альфа) — полярный, гонка А полюс, прямая АВ — полярная ось, отрезок r радиус-вектор.

Третий способ (рис. 1.6, в). Для определения положения точки С относительно прямой АВ достаточно измерить углы (альфа и бета) из точек, А и В. Этот способ называют прямой угловой засечкой (прямая АВ — базис засечки).

Рис. 1.7. Схема к способу определения положения точки по высоте

Четвертый способ (рис. 1.6, г). Положение точки С определяется, если измерить угол, а из точки, А и угол у из определяемой точки С (способ боковой засечки).

Пятый способ (рис. 1.6, д).

Для определения положения точки С можно измерить длину линий АВ—Ъ и ВС=а (способ линейной засечки).

Шестой способ (рис. 1.6, е). Точка С находится на линии АВ (в створе АВ) и на расстоянии / от точки А (способ створно-линейной засечки).

Эти построения выполняют, если расстояния между точками сравнительно невелики и есть непосредственная видимость между исходными и определяемыми точками. Когда расстояния между исходными точками значительны или требуется найти положение нескольких точек, пользуются более сложными построениями.

Положение определяемой точки С по высоте (рис. 1.7) находят, измерив ее превышение Н над исходной точкой А или угол наклона v линии АС к горизонту и горизонтальное положение а (проекцию линии АС на горизонтальную плоскость).