Виды геодезических измерений

                             Виды геодезических измерений

Решение основных задач геодезической науки и практики связано с проведением измерений и различных геометрических построений на земной поверхности или на готовых планово-картографических материалах. При измерениях определяют размеры отдельных физических величин (отрезка линии, угла между направлениями линий и др.) и выражают их в виде некоторого числа принятых единиц, которое называют значением физической величины или результатом измерения.

Геодезические измерения необходимы для определения формы и размеров нашей планеты – Земли и её частей, для определения координат пунктов, создания карт, планов и профилей и для строительства различных сооружений. Геодезические измерения производятся также под земной поверхностью (в связи с горными работами, сооружением тоннелей и т.п.), под водой (при съёмках дна морей, океанов, озёр) и в околоземном пространстве. В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте.

При геодезических работах основной объём информации получают с помощью геодезических измерений, которые классифицируются следующим образом:

• по назначению;
• по точности;
• по объёму;
• по характеру получаемой информации;
• по инструментальной природе получаемой информации;
• по взаимозависимости результатов измерений.

 

Классификация по назначению

По своему назначению геодезические измерения бывают:

• Угловые (геодезические) измерения – вид геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются горизонтальные и (или) вертикальные углы (зенитные расстояния).
• Линейные (геодезические) измерения – вид геодезических измерений, в которых измеряемой геодезической величиной яв-ляются длины сторон геодезических сетей (расстояния или их разности)
• Нивелирные (измеряются высоты или превышения);
• Координатные (измеряются координаты или их приращения);
• Гравиметрические (измеряют ускорения силы тяжести).

 

 

 

В связи с этим сформировались следующие технологические процессы топографо-геодезических работ:

• топографическая съёмка
• разбивочные работы
• определение деформаций зданий, сооружений, земной коры
• триангуляция
• трилатерация
• полигонометрия
• спутниковые измерения
• астрономические определения
• гравиметрические работы
• створные измерения

 

В зависимости от типов используемых средств геодезические измерения делят на три группы:

• высокоточные
• точные (средней точности)
• технические (малой точности)

 

Высокоточные геодезические GPS измерения являются необходимой основой для постановки всех видов полевых исследований. (GPS - спутниковая навигационная система для определения координат любых точек).

Для геодезических GPS измерений необходимо одновременное наблюдение одних и тех же четырёх (или более) спутников, по крайней мере, двумя GPS-приёмниками: базовым приёмником и передвижным приёмником (ровером). Базовый приёмник в течение всего процесса измерений располагается на пункте геодезической основы с известными координатами. Ровер перемещается по определяемым точкам или участвует в процессе выноса точек в натуру.

Для определения положения ровера относительно базы можно использовать различные методы измерений. Эти методы отличаются длительностью выполнения измерений:

для измерений в реальном времени используется радиомодем, который передаёт данные базы роверу. Результаты получаются непосредственно в поле;

измерения с постобработкой; требуют записи данных в поле и последующей их совместной обработки на офисном компьютере.

Ведение геодезических изысканий с помощью GPS увеличивает производительность труда. Можно достигнуть сантиметрового уровня точности определения координат гораздо быстрее, чем при использовании традиционных геодезических инструментов. GPS позволяет вести геодезические работы

 

круглосуточно, в любую погоду, а также при отсутствии прямой видимости между точками.

    Процесс измерения в геодезии осуществляется при наличии пяти составляющих факторов:

• Объект – свойства которого, например, размер характеризуют результат измерения.
• Техническое средство – получать результат в заданных единицах.
• Метод измерений – обусловлен теорией практических действий и приёмов технических средств.
• Исполнитель измерений – регистрирующее устройство

Внешняя среда, в которой происходит процесс измерений (факторов):

•   Внешнюю среду, в которой происходит процесс измерения. Совокупность этих элементов, взаимодействуя между собой, образует условия измерений, которые непосредственно определяют окончательный результат и его точность.

 

Конкретное содержание и состояние факторов геодезического измерения определяются условиями, которые могут быть классифицированы по следующим признакам:

По Физическому Исполнению:

• Прямое измерение простейшим видом является, выполняемое непосредственным сравнением измеряемой величины с другой однородной ей величиной, принятой за единицу измерения (например, измерение расстояния на местности с помощью мерной ленты или рулетки; измерение отрезка линии на плане по миллиметровой шкале линейки; измерение угла между прочерченными на карте направлениями с помощью транспортира и т. д.).
• Косвенные измерения. Однако прямые измерения не всегда возможны и целесообразны, поэтому при решении отдельных геодезических задач применяют косвенные измерения, основанные на использовании известной зависимости между определяемой величиной и другими величинами, подвергаемыми прямым измерениям (например, измерение расстояния на местности с помощью электромагнитных или оптических дальномеров, определение превышений между точками местности и др.).

 

  По Роду:

• однородные (измерения однородных физических величин)
• разнородные (все прочие по отношению к однородным)

 

 

По Количеству:

• необходимые измерения дают только по одному значению каждой измеряемой величины
• дополнительные или избыточные измерения производятся для получения нескольких значений измеряемой величины в целях контроля, исключения грубых погрешностей или повышения качества результатов измерений

По Точности:

• равноточные, которые выполняются в одинаковых условиях, т. е. объекты одного и того же рода измеряют исполнители одинаковой квалификации, приборами одного класса, по единой методике, в достаточно схожих по характеру условиях внешней среды
• неравноточными считаются измерения, выполняемые в случаях, когда по крайней мере одна из составляющих процесса измерения существенно отличается от аналогичной составляющей других измерений

По Физической Природе Носителей Информации:

• визуальная фиксация результатов измерения, когда передача информации в системе «прибор — цель» осуществляется с участием наблюдателя (оператора);
• невизуальные измерения в основе своей полностью или частично исключают участие наблюдателя. В этом случае используют средства радиоэлектроники, микропроцессорной техники и др.

 

Под результатом геодезического измерения подразумевается конечный результат, который получается в процессе всех произведённых измерений и вычислений. Например, конечным результатом может быть высота точки, её плановые координаты, площадь участка и т.п.

 

Результаты геодезических измерений в своей группе могут быть равноточными и неравноточными.

Если измерения выполнены прибором одного и того же класса

точности, по одной и той же методике (программе), в одинаковых внешних условиях, одним и тем же наблюдателем (либо наблюдателями одной квалификации), то такие измерения относят к равноточным. При несоблюдении хотя бы одного из перечисленных выше условий результаты измерений классифицируют как неравноточные.

Примером равноточных измерений могут являться результаты измерений длины одной и той же линии либо линий, примерно равных друг другу, полученные при неизменных условиях внешней среды, одним и тем же измерительным средством (прибором), одними и теми же исполнителями работ, по общей для всех результатов измерений программе.

 

Если в процессе измерений длины линии, например, светодальномером, изменится температура окружающего воздуха, влажность, давление, то это может привести к получению части неравноточных результатов в общей группе результатов измерений, поскольку при изменении внешних условий может произойти и изменение характеристик измерительного прибора, характеристик прохождения светового луча в атмосфере.

          Необходимые и избыточные числа измеренных величин и измерений

Число измеренных величин и число измерений может быть необходимым и избыточным.

При измерении, например, углов в треугольнике число необходимых измеренных величин равно двум, в семиугольнике – шести. Значение третьего (седьмого) угла можно вычислить по сумме двух (шести) измеренных углов. Если необходимо решить плоский треугольник, то дополнительно к измеренным двум углам обязательным является знание длины хотя бы одной из его сторон, в связи с чем число необходимых измеренных величин должно быть равно трём (одно измерение – линейное, два – угловые). Та же задача решается и при выполнении двух линейных измерений и одного угла, заключённого между измеренными сторонами треугольника.

Таким образом, числом необходимых измеренных величин является минимально необходимое их число, при котором обеспечивается решение поставленной задачи. Число же измеренных величин, превышающих число необходимых, называется числом избыточных величин. В геодезии, в маркшейдерии принято, но и не только принято, а является обязательным, получать и избыточные величины, что обеспечивает обнаружение грубых погрешностей и промахов, позволяет повысить точность результатов измерений. Поэтому в треугольнике, например, обязательно измеряют все три угла и сравнивают полученную сумму углов с теоретической.

Если сформулировать задачу с точки обеспечения заданной точности измерений, то необходимое число измерений должно обеспечивать заданную точность измерения одной величины или самого результата измерений. Так, в том же треугольнике, каждый из его углов может быть измерен несколько раз. Все избыточные измерения повышают надёжность результатов, а также их точность, но в то же время и увеличивают объём работ, и часто прирост увеличения точности становится экономически нецелесообразным из-за большого числа измерений. Иногда говорят, что числом необходимых измерений, например, горизонтального угла, является одно измерение, остальные – избыточные. Это не всегда так, поскольку, одно измерение не позволяет производить оценку точности и может содержать неконтролируемую грубую погрешность (промах).