Уравновешивание геодезических сетей сгущения и систем ходов плановой съемочной сети

КАБИНЕТ МИНИСТРОВ УКРАИНЫ

ЮФ «Крымский агротехнологический университет» НАУ

Кафедра геодезии и землеустройства

Курсовой проект по геодезии

на тему: «Уравновешивание геодезических сетей сгущения и систем ходов плановой съемочной сети»

Выполнила: Гуськова А.Е.

Группа: К-21.1

Проверил: Нечаев В.А.

Симферополь 2006

1. Уравновешивание триангуляции 2 разряда

1.1 Предварительная математическая обработка измерений

1.1.1 Исходные данные

На рисунке 1 приведена схема триангуляции 2-го разряда. Пункт полигонометрии «Марьино» является пунктом геодезической сети высшего разряда Сторона между пунктами «Марьино» и «Луговое» является исходной.

Рис 1. Схема триангуляции 2-го разряда

В таблице 1 представлены координаты опорного пункта «Марьино» и результаты полевых измерений длины исходной стороны и ее направления (α).

Таблица 1

1.1.2 Порядок вычислений

Составить первую рабочую схему исполненной сети (рис. 2) на которую выписать из таблицы 2 измеренные направления.

На схеме намечаем исходную (твердую) сторону, пронумеровываем треугольники, обозначаем промежуточные стороны и углы.

Измеренные элементы приведения и направления Таблица 2

Рис 2. Рабочая схема 1 (углы измеренные)

По данным таблицы 2 вычисляем измеренные углы и выписываем их значения на рабочую схему (рис 2.)

Вычисленные значения углов выписываем с округлением до 1' в бланк предварительного решения треугольников в порядке нумерации, указанной в таблице 3. Длину исходной стороны выписываем с округлением до 10 м в одной строке с противоположным углом.

Подсчитываем сумму углов по каждому треугольнику. Если она отличается (за счет ошибок округления) от 180° не более чем 1', то находим синусы углов (с тремя десятичными знаками).

По теореме синусов вычисляем стороны треугольников, начиная с первого, по формулам:

ai=Di sin A bi=Di sin A ci=Di sin A

в которых Di - постоянный коэффициент для i треугольника, определяемый соотношением:

(2)

Контролем решения треугольников является сходимость длины исходной стороны bi с вычисленным значением a1. Расхождение не должно быть (для данной сети) более 10 метров, т.е. ∆ в= b1 - a4 ≤ 10 м (таблица 3).

В бланк вычисления поправок за центрировку и редукцию (таблица 4) выписать в соответствии со своим вариантом из таблицы 2 линейные и угловые элементы приведения. Цифрами в скобках указан порядок записи и решения.

В каждой графе таблицы 4 записываем название пункта по измеренному направлению, начиная с начального и в строку 5, в том же порядке выписываем из ведомости измеренных величин (таблица 2) значения измеренных направлений М.

Таблица 3

Предварительное решение треугольников

Из бланка предварительного решения треугольников (таблица 3) выписываем расстояния S (строка 8), находим суммы Q+M и M+Q1, вычисляем значения

k=e p˝ (3) k=e1 p˝ (4) а затем k:s и k1:s.

По формулам:

вычислить поправки за центрировку с˝ и редукцию.

Величины М, M+Q,, M+Q1, C" и r" вычислить с точностью: М, М + Q, -до целых минут, с˝ и r˝ до десятых долей угловой секунды.

По результатам полевых измерений (таблица 2), а также на основании рабочей схемы сети (рис. 2) и вычисленных значений поправок за центрировку и редукцию (таблица 4) привести измеренные направления М. На каждом пункте к центру к центрам пунктов (таблица5). Поправки за центровку вводим в измеренные направления на том пункте, на котором были определены элементы центрировок с", Q; поправку за редукцию вводят на пункте наблюдения в измеренные направления на те пункты, на которых были определены элементы редукции.

Таблица 4

Вычисление поправок за центрировку и редукцию

Из таблицы 2 выписываем в ведомость вычисления приведенных направлений (таблица 5) названия пунктов и измеренные направления. Сначала записываем и подчеркиваем название пункта, на котором произведены измерения, а под ним названия наблюдаемых с него пунктов

Рис.3. Рабочая схема (углы приведенные)

Таблица 5

Приведение направлений к центрам пунктов

Вычислить приведенные направления по формуле

M = M +(с + r) + (с + r)0

По данным табл.5 на вторую рабочую схему триангуляции вписать приведенные направления и по ним вычислить приведенные углы.

Вычислить по приведенным углам и выписать в каждом треугольнике сумму углов, невязку W1 и сравнить её с допустимой

По формуле Ферерро вычислить СКО измеренного угла по невязкам Wi в треугольниках:

,

где N- число треугольников.

1.2 Уравнивание триангуляции 2-го разряда

1.2.1 Исходные данные

По результатам предварительных вычислений (см. таблицу 5) и исходным данным (см. таблицу 1) выполнить уравнение сети (см. таблицу 3).

Уравнение триангуляции 2-го разряда обычно производят упрощенным коррелатным способом, как более простым для вычислений, но дающим достаточно надежные результаты.

1.2.2 Порядок вычислений

1.2.2.1. В ведомость уравновешивания (таблица 6) со второй рабочей схемы (см. рисунок 3) выписываем углы (графа 3) в том же порядке, как и в предварительном решении треугольников.

1.2.2.2. Составляем условные уравнения и вычисляем первичные поправки: их первые части (i)I' - (за условие фигур) и вторые - (i)I1' (за условие горизонта). Первые части первичных поправок (i)I вычисляем по формуле:

,

где WR- невязка R - го треугольника.

AR , BR , CR - внутренние углы R-треугольника.

Т.е. в каждом треугольнике получают поправку на угол как одну треть невязки за условие фигуры с противоположным знаком.

Таблица 6

Уравновешивание углов и окончательное решение треугольников

1.2.2.3. Вычисляем предварительно исправленные углы при центральном пункте «Луговое».

1.2.2.4. Полученные углы выписываем в отдельную таблицу (таблица 7); подсчитываем их сумму и вычисляем невязку W за условие горизонта по формуле:

(12)

где CR - углы при центральном пункте «Луговое».

Для предложенной схемы триангуляции WR|=3|+6|+9|+12|-360˚

Значение WR| не должно превышать величины:

(13)

где n- число центральных углов CR( число треугольников)

Если WR ≤ WДОП, то вычислить вторые части первичных поправок промежуточных (при центральном пункте) углов по формуле:

(С)'II=─Wr/N (14)

которые с округлением до 1'' записать в таблицу 7 и графу 5 таблицы 6.

1.2.2.5. Чтобы не нарушить ранее выполненных условий фигур, в каждый из связывающих углов треугольника также вводим поправки в размере половины поправки за условие «горизонта» в промежуточный угол при центральной точке, но с противоположным знаком.

Аналогично определяются вторые поправки для остальных треугольников.

Таблица 7

1.2.2.6. Находим первичные поправки (I)΄ (графа 6. таблица 6), как сумму первых и вторых поправок: (i)΄= (i)΄||+ (i)΄||

1.2.2.7. Вычисляем предварительно исправленные углы, введя в них первичные поправки (i)΄ и записываем их в графу 7.

1.2.2.8. Для определения вторичных поправок (за условие полюса) выписать в таблицу 8 lg первично исправленных углов, при этом в левую часть (графы 1,2) выписывают углы А (1,4,7,10), в правую часть (графы 4,5) - углы В (2,5,8,11).

1.2.2.9. По шестизначным таблицам (или на калькуляторе) выбираем логарифмы синусов углов (бв+ба) при увеличении угла на I".

1.2.2.10. Подсчитываем сумму логарифмов синусов углов в каждой графе ∑1 , ∑2, вычисляем невязку за условие полюса W n =∑1+∑2 и сравниваем ее с допустимой.

Wn =∑1 -∑2 (6-го знака логарифма) ,

(15)

где m - средняя квадратическая погрешность измерения угла в сети, [б2] - сумма квадратов приращений синуса угла при увеличении угла на 1˝.

1.2.2.11. Находим для каждого треугольника бА+ бB , (бА+ бB)2 и для всех треугольников ∑(бА+бВ)

1.2.2.12. Определим коррелату k по формуле:

(16)

1.2.2.13. Вычисляем вторичные поправки в связующие углы каждого треугольника за условие полюса по формуле: (A)˝1=-(B)˝1= k(бА1+бВ2) (17)

Правильность вычисления вторичных поправок контролируем по формуле:

∑ (бА+бВ)A˝ =-Wn (18)

Таблица 8

Вычисление свободного члена полюсного условия и вторичных поправок

Wп=105,5 k=─105,5/92,8=─1,07

1.2.2.14. Выписываем в графу 8 таблицы 6 значения вторичных поправок и вычисляем окончательные (уравновешенные) значения углов (графа 9 таблица 6).

Выполняем контроль вычислений: сумма уравновешенных углов в треугольнике должна быть равна 180°.

1.2.2.15. Выбираем из таблицы (получаем на калькуляторе), значения синусов уравновешенных углов, выписываем их в графу 10 таблица 6 и на основании исходной стороны по теореме синусов (см. предварительное решение треугольников) вычисляем все стороны треугольников системы.

Контролем является то, что вычисленное значение исходной стороны должно отличатся от ее заданного не более, чем на 3 см.

1.2.2.16. На схеме (рисунок 1) наметить: «ходовую» линию через определяемые пункты «Луговое», «Свобода», «Пригородное», «Аграрное». Выписать в таблицу 9: а) графы 3, 4, 5, б, 7, 8 - названия определяемых пунктов, б) графу 3 - исходные данные αисх , x1 , y1 ; в) в графы 4, 5, 6, 7 - углы поворота β или λ, и длины сторон S (по данным таблицы 6).

1.2.2.18. По известным формулам:

ai =ai-1+180˚-βi (19), ai =ai-1-180˚+λi (20)

определяем дирекционные углы «ходовой» линии по дирекционному углу исходной линия αисх и углом поворота βi или λi Контролем вычислений ai будет являться aисх (графа 8, таблица 9). Переходим от дирекционных углов к румбам.

1.2.2.19. Вычисляем для каждой ходовой линии приращения координат по известным формулам: Δxi=dicosri (19), Δyi=disinri (20).

При вычислениях функции синусов и косинусов брать до 6-го знака после запятой. Приращения координат округлить до 2-го знака.

1.2.2.20. Определяем последовательно координаты определяемых пунктов по формулам:

x2=x1+∆x1-2

и

y2=y1+∆y1-2 (22)

где x 1 ,y1 и x2,y2 координаты соответственно исходного и определяемого пунктов.

Контролем вычислений координат будет: координаты исходного пункта «Марьино», полученные в результате вычислений (графа б, таблица 9), не должны отличатся от них заданного значения (графа 3) более 3 см.

Таблица 9

Вычисление координат пунктов сети.

1.2.2.21. Выписываем координаты исходных пунктов из таблицы 9 в каталог координат (таблица 10), а также дирекционные углы направлений на один или два смежных пункта и расстояния до них. В камлоте координат дается также характеристика типа знака, центра и указывается класс исполненной ости.

Как ответственный документ каталог заполняется, считается и подписывается двумя исполнителями.

Таблица 10

Каталог координат пунктов триангуляции 2 разряда (местная система координат).

2. Уравновешивание систем ходов плановой съемочной сети

2.1 Уравновешивание систем теодолитных ходов с одной узловой точкой

2.1.1 Задание

Произвести уравновешивание систем теодолитных ходов, сходящихся в узловой точке 3 и опирающихся на линии геодезической сети АВ, СD, ЕF с известными дирекционными углами на пункты В, D и F с известными координатами.

Схема ходов и значения измеренных углов и длин линий приведены на рисунке 5.

Рис.5 Схема ходов

Таблица 11

Исходные данные.

Вычисления всех дирекционных углов выполнить с округлением до 0,1'. Приращение координат и координаты вычислить с округлением до 0,01м.

В результате уравнивания сети ходов должны быть представлены:

1. Схематический чертеж (рис. 5)

2. Ведомость вычисления координат (таблица 12).

3. Таблица вычислений окончательных значений дирекционного угла узловой линии (таблица 13).

4. Таблица вычислений окончательных значений координат узловой точки (таблица 14).

2.1.2 Порядок решения

2.1.2.1. По схеме намечаем узловую линию, например линию 2-3. Выписываем в ведомость координат (таблица 12) измеренные углы (графа 2) и дирекционные углы твердых линий (графа 4). Подсчитываем суммы измеренных углов по каждому из ходов.

2.1.2.2. По всем трем ходам вычисляем дирекционный угол узловой линии и результаты записываем в графу 2 таблицы 13, а в графу 4 записываем число углов по каждому ходу.

2.1.2.3. Оцениваем качество угловых измерений, составив для этого разности вычисленных для узловой линии дирекционных углов. Первую разность составляем из дирекционных углов, найденных по двум ходам с наименьшим числом углов. Полученная разность равна угловой невязке этих двух ходов. Сравнить эту разность с допустимой невязкой определяемой по формуле:

(23)

где - число углов в обоих ходах.

Другую разность составляем из дирекционных углов, вычисленных по третьему ходу и одному из двух первых. Эту невязку также сравнивают с предельной, определяемой по формуле (23). Результаты вычислений записываем в графу 9 таблицы 13.

Таблица 12

Ведомость вычисления координат.

379°00,5’ P= 522,76 291,57 -390,44

379°00,4’ 291,53 390,53

+0,1’ fх=0,04 fу=0,09

1.4’ fабс=0,01 fотн=0,01/523=1/52300

629°23.5' P=1078.03 577,02 835,38

629°22.9' 577,16 835,29

+0.6' fх= -0,14 fу=0,09

2,0' fабс=0,17 fотн=0,17/1078= 1/6000

505°28,0' P=844,21 -710,00 43,70

505°28,3' -710,04 43,93

- 0,3' fх= +0,4 fу= -0,23

1,6' fабс=0,23 fотн=0,23/844= 1/3700

2.1.2.4. Определяем веса вычисленных значений дирекционного угла узловой линии по формуле:

где ni