Преимущества балтийской системы высот
Балтийская система высот, используемая в геодезии, обладает рядом преимуществ, которые делают ее удобной и эффективной для различных приложений.
Глобальный характер: Балтийская система высот предназначена для использования на всей планете. Это значит, что она может быть применена в любом месте, будь то горы, равнины, океан или города.
Единообразие и точность: Балтийская система высот обеспечивает единообразие измерений высоты, что позволяет сравнивать данные, полученные в разных местах и в разное время
Это важно для обработки геодезической информации и создания точных карт высот.
Учет гравитационных изменений: Балтийская система высот учитывает гравитационные изменения, что позволяет получать более точные и надежные данные о высоте.
Удобство использования: Балтийская система высот имеет простую и понятную структуру, что упрощает ее использование и обмен данными между различными геодезическими системами.
Благодаря своим преимуществам, балтийская система высот широко применяется в различных областях, включая градостроительство, инженерное дело, картографию, геологию и многое другое.
1.5. Абсолютные и относительные отметки точек
Геодезические
широты и долготы определяют положение
проекций точек на поверхности эллипсоида,
но не определяют положение точек
физической земной поверхности. Для
этого необходимо знать еще отстояние
(высоту) данной точки поверхности Земли
от уровенной поверхности. Относительно
этой поверхности и определяют
геодезическими измерениями (нивелированием)
высоты точек поверхности Земли. Положение
точек по высоте (третья координата)
характеризуется координатой – высотой.
Высотой точки называется расстояние
по вертикали от данной точки до уровенной
поверхности. Числовое значение высоты
является ее отметкой(рис. 1.3).
Такие
высоты называются абсолютными отметками
Н
и
отсчитываются от исходной уровенной
поверхности, принятой в геодезии. В
России используется Балтийская система
высот, отсчет которой ведется от
Кронштадтского футштока (горизонтальная
риска на медной пластине, прикрепленной
к устою моста через обводной канал в г.
Кронштадте).
Рис. 1.3. Абсолютные,
условные и относительные высоты
Различают
условную уровенную поверхность,
проходящую через произвольную точку с
определенной отметкой, тогда высоты,
отсчитываемые от этой поверхности,
называются условными.Относительной
отметкой, или превышением, h
является высота одной точки относительно
другой точки земной поверхности
(превышение точк В
над точкой А
).
Технологии использования Балтийской системы высот
Балтийская система высот (БСВ) является одной из основных систем определения и сравнения высот между географическими объектами. Она применяется в различных сферах деятельности, включая строительство, геодезию, навигацию и другие.
Существует несколько технологий использования Балтийской системы высот:
- Геодезические измерения. Для определения высот объектов с помощью БСВ производятся геодезические измерения. Это включает в себя использование специальных инструментов, таких как нивелиры и теодолиты, для измерения углов и расстояний. Полученные данные позволяют определить высоты объектов относительно уровня моря, который является исходной точкой БСВ.
- Обработка данных. После геодезических измерений полученные данные обрабатываются специальными программами. Они выполняют математические расчеты для определения высот объектов и создания цифровой модели рельефа.
- Использование геоинформационных систем (ГИС). Для удобства работы с данными БСВ используются ГИС. Они позволяют визуализировать и анализировать пространственную информацию, включая высоты объектов. ГИС позволяют работать с большими объемами данных и выполнять различные операции, такие как определение профилей поверхности, построение трехмерных моделей и решение задач планирования и проектирования.
- Интеграция данных. Балтийская система высот может быть интегрирована с другими геодезическими системами, такими как системы координат. Это позволяет использовать данные БСВ в комбинации с другими пространственными данными и обеспечивает более широкий спектр возможностей при анализе и использовании информации о высотах.
Технологии использования БСВ имеют большое значение в различных отраслях. Например, в строительстве они позволяют определить точные высоты объектов, что необходимо при проектировании и строительстве зданий и инженерных сооружений. В геодезии они используются для создания карт высот, которые необходимы при создании топографических карт и планировании территорий.
Подробно о географических координатах
Что такое географические координаты — широта и долгота,
приблизительно знают все. Никаких проблем с ними не было бы, если бы
Земля была круглой, но она, реально, немного сжата у полюсов и вообще в
целом несколько неправильной формы, поэтому форму Земли называет
геоидом. В практической геодезии и картографии форму Земли считают
эллипсоидом вращения, сфероидом (шаром) только для обзорных карт Земли и
материков. При этом для разным мест на Земле оптимальными считаются
эллиплоиды несколько разной формы и форма эта уточналасть неоднократно.
Реально в картографии используются различные виды эллипсоидов вращения.
Наиболее часто встречающиеся эллипсоиды вращения в качестве модели
Земли:
1841 г
1866 г
1940 г
В картографических проекциях используемый при проецировании
эллипсоид называется поверхностью относимости. В СК-42 и СК-63
используется эллипсоид Красовского.
Что же такое долгота
—
l и что такое широта — j.
 |
Долгота — l и широта — j точки на поверхности относимости. |
Долгота — это угол между плоскостью меридиана, где находится
интересующая (красная) точка, и плоскостью начального меридиана, в
качестве которого принят Гринвичский меридиан. Долгота бывает восточной и
западной. Обозначается буквой l
Широта — это угол между плоскостью экватора и нормалью к
поверхности эллипсоида в интересующей (красной) точке. Широта бывает
северной и южной. Обозначается буквой j
Как видно из рисунка, для эллипсоида нормаль к поверхности не
попадает в его центр, а приходит несколько ниже (на рисунке показано
синим). Из этого становится понятным тот факт, что в разных
географических системах координат, использующих разные эллипсоиды
(поверхности относимости), одна и та же точка на Земле будет иметь
разные географические координаты. На практике различия координат в одной
и той же точек Земли, но разных системах координат, имеют величину до
30″
— угловых секунд (до
900 м
в метрических координатах).
В 19 веке долгота в разных странах отсчитывалась от собственных
базовых меридианов, проходивших, обычно, через главную обсерваторию.
Так, известен Парижский меридиан, в России использовался Пулковский
меридиан. Позднее договорились отсчитывать во всем мире долготу от
меридиана Гринвичской обсерватории в Англии. Высота в геодезии, как
известно, отсчитывается от уровня моря, но какого моря? Здесь,
оказывается, в разных странах еще сохраняются местные нулевые отметки
высот, различающиеся на несколько метров. У нас сейчас используется
Балтийская система высот 1977 года с 0 в Кронштадте на
кронштадтском футштоке
. В новых всемирных системах кординат используется в качестве начала отсчета высот (0)
средний уровень мирового океана
.
Слайд 67 ЗАКРЕПЛЕНИЕ
устанавливают на крышах высотных зданий. Такая надстройка представляет собой столик
для прибора в виде кирпичного или бетонного столба и визирный цилиндр или металлический сигнал, устанавливаемый над столиком. Пункты высотной геодезической сети закрепляются специальными знаками – стенными реперами и марками, грунтовыми реперами. Отметка стенного репера относится к полочке, на которую устанавливается рейка при привязке к реперу. При отсутствии фундаментальных зданий закладываются грунтовые реперы, в виде отрезка трубы или рейсы заделываемых в бетонные монолиты. В верхний конец трубы закладывают марки со сферической головкой. При нивелировании определяют верхнюю точку сферической головки. Пункты съемочных геодезических сетей закрепляются, в основном временными знаками: деревянными столбами и кольями, отрезками металлических труб и т.д. Координаты всех пунктов плановой геодезической сети, а также отметки пунктов высотной геодезической сети заносятся в специальные каталоги, в которых кроме названия пунктов дается описание их месторасположения. Геодезические пункты, предназначенные для выполнения съемочных и инженерно – геодезических работ, обычно являются одновременно пунктами планового и высотного обоснования.
Многообразие балтийской системы высот
Балтийская система высот представляет собой систему определения отметок высот на территории стран Балтийского региона, а также в других государствах, использующих балтийскую геодезическую систему. Она включает в себя различные системы определения высот, используемые на международном и национальном уровне.
Одной из особенностей балтийской системы высот является наличие нескольких уровней, которые представляют собой разные диапазоны отметок высот. Например, основной уровень (Нормальная отметка Балтийского моря) используется для определения высот точек относительно среднего уровня Балтийского моря и имеет значение 0 метров. Кроме того, в балтийской системе высот существует уровень понижения (отметка Балтийского моря), который используется для определения высот геологических точек и имеет отрицательное значение.
Важным элементом балтийской системы высот является сетка распределения высотных сигналов, которая состоит из определенного количества постоянных высотных пунктов. Эти пункты расположены на всей территории, охватываемой системой, и позволяют проводить дальнейшие измерения и определения высот других точек. Сетка распределения высотных сигналов обеспечивает высокую точность и надежность определения высот в рамках балтийской системы.
В балтийской системе высот используется также градация отметок высот. Наиболее распространенной градацией является измерение высот в метрах, однако, в некоторых случаях используются также другие единицы измерения, например, дециметры или футы.
Многообразие балтийской системы высот позволяет эффективно использовать эту систему в геодезии, строительстве, навигации и других отраслях, требующих определения высотных характеристик точек. Она обладает высокой точностью, удобством использования и широким функционалом, что делает ее незаменимой для работы с высотами на территории стран Балтийского региона и за его пределами.
Применение и преимущества
Балтийская система высот имеет широкий спектр применения в различных областях:
- Геодезия и картография. Благодаря точным измерениям высоты над уровнем моря, балтийская система высот позволяет проводить геодезические работы, создавать топографические карты и определять географические координаты различных объектов.
- Строительство. В строительстве высотные отметки в балтийской системе могут использоваться для вычисления наклонов, расчета уровня поверхности и обеспечения точности при укладке фундамента, сооружении зданий и других объектов.
- Сельское хозяйство. Знание высот точек на земле помогает в определении склонов и наклонных участков, что может быть полезно при планировании систем орошения, возделывании террасных гряд, строительстве дренажных систем и других сельскохозяйственных работах.
Основные преимущества балтийской системы высот:
- Единая система высотных отметок. Благодаря единому опорному пункту, балтийская система позволяет однозначно описывать и сравнивать высоты различных точек независимо от их географического положения.
- Простота использования. Балтийская система высот основывается на принципах гравиметрических и геодезических измерений, что позволяет специалистам быстро и точно определять высоту над уровнем моря.
- Международное признание. Балтийская система высот широко используется в странах Европы и на Балтике, что делает ее стандартом для геодезических и строительных работ в этом регионе.
Благодаря своей надежности и удобству использования, балтийская система высот является неотъемлемой частью современной геодезии и строительства, обеспечивая точность и единообразие в определении высотных отметок.
Системы координат, применяемые в геодезии
С помощью координат можно точно определить положение объекта. Однако известно, что наша планета имеет сложную форму.
Поэтому системы координат (СК), применяемые в геодезии, могут иметь несколько видов. Они применяются для того, чтобы точно определить расположение объекта.
Геодезическая система координат
Данные, которые должны быть привязаны к определённому месту на земной поверхности, играют важную роль в различных сферах человеческой деятельности.
Вот несколько примеров:
- при создании карт во время проведения топографической съёмки для отображения расположения предметов и их высот;
- для решения различных задач в навигации;
- при использовании спутниковых навигационных систем.
СК строится следующим образом:
-
Проводится плоскость через экватор (экваториальная).
-
Перпендикулярно ей рассматривается такая, которая проходит через нулевой меридиан.
-
Фиксируется расположение центра земли и полюсов.
Чтобы определить положение точки на Земле, к ней проводят отрезок, который перпендикулярен этому участку Земли. Обычно он отличается от того, который соединяется с центром планеты.
Строится сечение, проходящее через нормаль и полюса. Определяется угол, который она образует с проходящим через начальный геодезический меридиан. Таким образом определяется геодезический меридиан объекта.
Определяется ещё одно сечение, содержащее нормаль и оба полюса планеты. Здесь определяется линия пересечения с экваториальной. Теперь осталось определить угол между этой линией и нормалью, который равняется параллели этого места.
Астрономическая система координат
Земля имеет форму, которая называется геоидом. При использовании астрономических показателей требуется определить положение объекта на её поверхности с помощью определения астрономической широты и долготы.
- Для вычисления первой из этих величин необходимо мысленно провести перпендикуляр к поверхности Земли в месте, для которого определяется положение.
- Для определения широты определяется угол с экваториальной плоскостью.
- Для вычисления долготы требуется вычислить двугранный угол плоскости, включающей в себя астрономическую нормаль и полюса, и той, которая включает в себя гринвичский меридиан.
Для вычисления чисел в этой СК пользуются специальными инструментами для точных астрономических измерений углов и их приращений
Важно отметить, что нормаль в этой СК не совпадает с той, которая используется в геодезической. Если совпадения бывают, то они очень редки
Полярная и биполярная система координат
В этом случае основой для определения положения места является использование полярной оси и её начала. В этом случае допускается применение линий, выбранных каким-либо удобным способом.
При определении местоположения нужно зафиксировать угол с полярной осью и расстояние от точки отсчёта. Такую СК применяют при работе на местности.
При работе с биполярной СК на местности используются две полярных оси.
Направление на искомую точку будет иметь определённый угол с одной и с другой. Будет зафиксировано два расстояния: от одной начальной точки и от другой.
Сферическая система координат
Форма Земли более сложная по сравнению с правильной сферой. Однако при составлении карт, которые охватывают сравнительно небольшую площадь, для простоты предполагают, что планета представляет собой правильный шар.
- В этом случае определение показателей происходит аналогично тому, как это делается в геодезической СК, но здесь вместо нормали используется отрезок между геометрическим центром сферы и точкой на поверхности.
- Здесь используются сферическая широта и долгота.
Система плоских прямоугольных координат
Для определения положения тел на земной поверхности можно использовать обычную прямоугольную СК.
Чтобы построить её центр и оси, необходимо учесть следующее:
-
В качестве исходной точки рассматривается центр масс нашей планеты.
-
Ось Z совпадает с осью вращения.
-
Ось X проходит через пересечение экваториальной плоскости, той, которая проходит через полюса и гринвичский географический меридиан и поверхности земного шара.
-
Y также проходит через экваториальную плоскость и поверхность планеты. Она перпендикулярна осям X и Z. Эта ось смотрит так, чтобы поворот от X к Y, если смотреть от Z, выполнялся бы против часовой стрелки.
Слайд 12 ПРОЕКЦИЯ ГАУССА — КРЮГЕРА Для
проекции, дающие возможность переносить на плоскость положение точек земной поверхности
по математическим законам и определять их в плоской системе координат Х, У. В нашей стране за основу системы координат принята поперечная цилиндрическая равноугольная (конформная) проекция, предложенная немецкими учеными Гауссом и Крюгером и получившая, наименование «проекция Гаусса — Крюгера». В этой проекции сохраняется равенство горизонтальных углов на поверхности эллипсоида и на плоскости, бесконечно малый контур на эллипсоиде изображается подобный ему на плоскости , а также выполняется ряд других условий.
Согласно этой проекции земной шар разделен 3 или 6 градусные зоны вдоль меридианов, нумерация которых ведется с запада на восток, начиная от Гринвичского меридиана, принятого за ноль. Далее каждый сегмент разворачивается на плоскость, где осевой меридиан изображается прямой линией без искажения, т.е. точным сохранением его длины.
Балтийская система высот 1977 года
Для создания системы высот можно использовать произвольную уровенную поверхность. Если за начало отсчёта высот принята основная уровенная поверхность, то есть Геоид, то высотные отметки называют абсолютными. Если за начало отсчёта высот принята произвольная уровенная поверхность, то отметки называются условными.
В различных странах принимается свое начало отсчёта абсолютных высот. В Балтийской системе высот, принятой в СССР и в России, за начало отчёта установлен нуль Кронштадтского футштока — горизонтальная черта на медной пластине, прикрепленной к устою моста через обводной канал в г. Кронштадте.
Нуль Кронштадтского футштока указывает многолетний средний уровень Балтийского моря. Система высот по территории всей страны создавалась при помощи наземных геодезических измерений, методами нивелирования I и II классов и закреплялась геодезическими пунктами, которые называют реперами. Информацию о реперах можно получить в органах местного самоуправления.
Рис.1.14. Балтийская система высот
Высоту точки над уровнем Балтийского моря часто называют абсолютной высотной отметкой или просто абсолютной отметкой и обозначают Н (см. рис. 1.8).
Разность отметок двух точек физической поверхности Земли называют превышением и обозначают h.
Превышение имеет знак. Для того чтобы определить знак, надо знать направление нивелирования, например, превышение пункта 2 над пунктом 1:
Обратное превышение имеет противоположный знак:
Таким образом, чтобы определить абсолютную отметку пункта необходимо знать отметку репера и измерить превышение пункта над репером.
Выводы по главе 1
1. При позиционировании предметов местности применяются различные системы координат. Перевод координат из одной система в другую может быть произведен с помощью компьютерной программы PHOTOMOD GeoCalculator.
2. Передача координат от одного пункта к другому может быть произведена путём угловых и линейных измерений на местности и последующих вычислений, в объёме решения прямой и обратной геодезических задач.
3. Передавать координаты от одного пункта местности к другому можно способом трилатерации, используя только линейные измерения.
4. Для определения высотного положения предметов следует использовать реперы государственной геодезической сети.
Вопросы для самопроверки
1. Как определить плоские прямоугольные координаты пункта на карте?
2. Координаты Х и У это длины линий. Между какими пунктами местности их следует измерять или откладывать?
3. Почему координатная сетка нанесена «под углом» к линиям рамки карты?
4. Дайте определения понятиям меридиан и параллель, а так же широта и долгота.
5. Как определить по карте географические координаты.
6. Как определить координаты пунктов в г. Курске доступными средствами?
7. Какова точность определения географических координат различными способами?
8. Можно ли использовать ориентир- буссоль при производстве крупномасштабных съёмкам?
9. Последовательность решения прямой геодезической задачи.
10. Последовательность решения обратной геодезической задачи.
11. Для чего нужны прямая и обратная геодезические задачи.
12. Как устроены биполярные системы координат?
13. Как определить знак ориентирования треугольника и для чего это необходимо?
14. Исходная информация в ходах трилатрации. Что требуется определить в полевых условиях для отдельной секции трилатерации?
15. Как вычислять координаты в секции трилатерации?
16. Как определить невязку в приращения координат и абсолютную невязку хода?
17. Можно ли всякие линейные измерения лазерным прибором считать точными?
18. Что такое отметка точки и как её определить?
19. Что в геодезии понимают под превышением и как его определить?
20. Какие бывают отметки?
21. Как узнать отметки реперов для производства съёмок?
Источник
Что такое геодезия
_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
_______В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.
_______Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.
_______Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.
_______Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.
_______Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.
_______Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.
_______Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.
_______
Системы координат, принятые в геодезии
_______В геодезии применяются следующие системы координат:
• Географическая система координат,
• Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера,
• Полярная система координат.
4.1. Географические координаты
_______С помощью географических координат, то есть широт (φ) и долгот (λ), определяют положение точки относительно экватора и начального меридиана.
_______Широтой (φ) точки называется угол, составленный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора.
_______Долготой (λ) точки называется двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана.
https://vk.com/video_ext.php
_______Широта отсчитывается по дуге меридиана к северу и к югу от экватора от 0° до 90°. К северу от экватора широта называется северной, к югу – южной.
_______Долгота отсчитывается от меридиана, проходящего через Гринвич на окраине Лондона. Долгота отсчитывается по дуге экватора или параллели от начального меридиана в сторону востока и запада от 0° до 180°. Долгота к востоку от Гринвичского меридиана называется восточной долготой, к западу – западной. Широты и долготы определяют положение любой точки на земной поверхности и выражаются в угловой мере. Географические координаты определяются из астрономических наблюдений и, а также с помощью геодезических измерений.
4.2. Зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера
_______При геодезических работах на больших территориях применяется зональная система плоских прямоугольных координат Гаусса–Крюгера (рис. 4). Для этого земной шар делится меридианами на шестиградусные или трехградусные зоны (рис. 3). Счет зон ведется к востоку от Гринвичского меридиана. Каждая зона проецируется на плоскость таким образом, чтобы средний меридиан зоны был изображен прямой линией. Средний меридиан зоны называется осевым меридианом.
_______Изображение осевого меридиана принимается за ось абсцисс (x), изображение экватора – за ось ординат (y). За начало координат принимают точку пересечения осевого меридиана с экватором.
_______Чтобы не иметь отрицательных ординат, ординату осевого меридиана принимают равной 500 км. Перед ординатой точки указывается номер зоны, в которой точка расположена.
Метод проекций в геодезии
Основной идеей метода проекций является представление земной поверхности на плоскости через систему координат. Это позволяет удобно измерять и описывать различные геодезические параметры.
Метод проекций играет важную роль в геодезии. Он позволяет с легкостью измерять различные параметры земной поверхности, такие как расстояния между объектами, их углы и высоты.
Проекции позволяют изображать землю в определенном масштабе и с заданными размерами
Это важно для геодезических измерений и построения карт, где точность и соответствие основным требованиям являются основными параметрами
1.6. Учет кривизны земной поверхности при измерении горизонтальных расстояний и высот
При
изучении земной поверхности используется
ортогональное
проектирование, при котором все ее точки
проецируются на принятую уровенную
поверхность линиями, перпендикулярными
к этой поверхности. Каждой точке или
контуру на земной поверхности соответствует
точка или контур на поверхности
проецирования.
Определим,
какого размера участки земной поверхности
практически можно принимать за плоские,
т.е. не считаться со сферичностью Земли.
Поверхность Земли примем за шар радиуса
R
.
Задача сводится к сравнению длины дуги
ТВ
=
S
с длиной касательной Т
В»
= t
(рис. 1.4). Имеем t
=
R
tg
и S
= R
.
Обозначим разность t
– S
через
t
,
тогда
Так
как величина t
незначительна по сравнению с R
,
а угол
мал, то можно принять
(1.1)
Приняв приближенно
R = 6000 км, t = 10 км, получим
Эта
точность является наивысшей при измерении
расстояний на земной поверхности.
Следовательно, участки земной поверхности
размером 20х20 км во всех случаях можно
считать плоскими.
Определим
величину отрезка АА»
= ВВ»
=
h
(рис. 1.4), который выражает влияние
кривизны Земли на определение высот
точек земной поверхности.
Из
прямоугольного треугольника ОТВ»
имеем
или
по малости h
по сравнению с радиусом Земли
(1.2)
В
инженерно-геодезических работах
требуемая точность определения отметок
нередко характеризуется ошибками 1-2 см
и даже менее, поэтому влияние кривизны
Земли на определение высот должно, как
правило, учитываться.
Земные и референцные системы координат
Помимо вышеупомянутых, различают земные (общеземные) и референцные системы координат. Разбираемся, чем они отличаются.
Что такое земная система координат в геодезии?
Земная система координат — это пространственная система координат, предназначенная для количественного описания положения и движения объектов, находящихся на поверхности Земли и в околоземном пространстве.
Что такое референцная система координат в геодезии?
Референцная система координат — это система координат, созданная с целью обеспечения геодезических и картографических работ на конкретной территории. К ним можно отнести местные и условные системы координат.