Geodezja czyli sztuka mierzenia Ziemi

Transkrypt

1 1 PODSTAWOWE WIADOMOŚCI Z GEODEZJI FIGURA ZIEMI FIZYCZNA POWIERZCHNIA ZIEMI, ELIPSOIDA, GEOIDA GEOIDA A ŚREDNI POZIOM MORZA ELIPSOIDA KRÓTKA HISTORIA GEODEZJI HISTORIA GEODEZJI W POLSCE PODZIAŁ GEODEZJI UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH, SYSTEM I UKŁAD ODNIESIENIA KARTEZJAŃSKI UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH ELIPSOIDALNY (GEODEZYJNY) UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH PŁASKI UKŁAD WSPÓŁRZĘDNYCH Współrzędne prostokątne i biegunowe GEODEZYJNY SYSTEM I UKŁAD ODNIESIENIA Geodezyjny układ odniesienia WGS Geodezyjny układ odniesienia EUREF Realizacja układu odniesienia EUREF MIARY I JEDNOSTKI OD KLASYCZNEJ DEFINICJI METRA DO SYSTEMU SI PODSTAWOWE ZASADY SYSTEMU SI PODSTAWOWE JEDNOSTKI SYSTEMU SI Jednostki odległości, powierzchni i objętości Jednostki kątowe (na płaszczyźnie) według systemu SI Związek między radianami a miarą stopniową Związek pomiędzy miarą radialną a miarą gradową Związek między miarą stopniową a gradową Jednostki systemu SI z rzadka stosowane w geodezji PODSTAWOWE WIADOMOŚCI Z TEORII BŁĘDÓW TYPY OBSERWACJI BŁĘDY GRUBE, SYSTEMATYCZNE I PRZYPADKOWE BŁĄD PRAWDZIWY I POZORNY WŁAŚCIWOŚCI BŁĘDÓW PRZYPADKOWYCH Krzywa Gaussa NIEZAWODNOŚĆ POMIARÓW GEODEZYJNYCH MIARY DOKŁADNOŚCI OBSERWACJE BEZPOŚREDNIE JEDNEJ WIELKOŚCI WYKONANE W RÓŻNYCH WARUNKACH Wagi Ogólna średnia arytmetyczna Obliczenie błędu średniego z pary pomiarów PRAWO PRZENOSZENIA SIĘ BŁĘDÓW LINEARYZACJA FUNKCJI WYRÓWNANIE OBSERWACJI BEZPOŚREDNICH SPEŁNIAJĄCYCH WARUNEK SUMY WYRÓWNANIE OBSERWACJI METODĄ PARAMETRYCZNĄ ELEMENTY INSTRUMENTÓW MIERNICZYCH KLASYCZNE LIBELLE Libella pudełkowa Libella rurkowa Wyznaczanie przewagi libelli ELEMENTY OPTYCZNE W INSTRUMENTACH MIERNICZYCH Podstawy optyki geometrycznej Błędy obrazów tworzonych przez soczewki Klin optyczny Płytka płasko-równoległa... 74

2 5.3 LUNETY GEODEZYJNE Budowa lunety geodezyjnej Krzyż kresek Ogniskowanie lunety Obiektyw i okular Przysłony POWIĘKSZENIE, POLE WIDZENIA, JASNOŚĆ I ROZDZIELCZOŚĆ LUNETY PRAKTYCZNE UWAGI NIWELACJA METODY I INSTRUMENTY WSTĘP PODSTAWOWE LINIE W NIWELACJI KLASYFIKACJA METOD NIWELACJI Zasada niwelacji geometrycznej Niwelacja trygonometryczna Niwelacja satelitarna Barometryczny pomiar wysokości Niwelacja hydrostatyczna SPOSOBY NIWELACJI GEOMETRYCZNEJ Niwelacja w przód Niwelacja ze środka ZNAKI WYSOKOŚCIOWE ŁATY NIWELACYJNE Sprawdzanie lat niwelacyjnych NIWELATORY LIBELLOWE Niwelator ze stała lunetą Niwelator ze śrubą elewacyjną NIWELATORY SAMOPOZIOMUJĄCE Podstawy optyczno-mechaniczne kompensatorów Zasada działania niwelatorów z kompensatorami Niwelator cyfrowy SPRAWDZENIE NIWELATORA ŹRÓDŁA BŁĘDÓW NIWELACJI GEOMETRYCZNEJ Wpływ zakrzywienia powierzchni Ziemi Wpływ refrakcji Uproszczony model refrakcji Zaawansowane modele refrakcji Model refrakcji według Kukkamäkiego Model refrakcji według Reißmanna Model refrakcji według Lallemanda Wpływ refrakcji i zakrzywienia powierzchni ziemskiej Wibracja powietrza Wpływ refrakcji różnicowej Wpływ nierównoległości (szczątkowej) osi celowej do osi libelli Wpływ odchylenia łaty od pionu Wpływ osiadania niwelatora i łaty w czasie pomiaru Wpływ błędnej jednostki długości wniesionej na łatę Wpływ błędnego miejsca zera pary łat Błąd przypadkowy podziału łaty Błąd przypadkowy odczytu (z łaty) Błąd przypadkowy poziomowania osi celowej DOKŁADNOŚĆ NIWELACJI GEOMETRYCZNEJ Błąd średni pojedynczego odczytu Błąd średni różnicy wysokości H na stanowisku Błąd średni różnicy wysokości dla odcinka o n stanowiskach lub długości L Ocena przypadkowych i systematycznych błędów niwelacji NIWELACJA REPERÓW Ciąg niwelacyjny Osnowa wysokościowa Niwelacja techniczna WYRÓWNANIE CIĄGU NIWELACYJNEGO ZAMKNIĘTEGO

3 7 TEODOLIT - INSTRUMENT DO POMIARU KĄTÓW DEFINICJA KĄTA POZIOMEGO, PIONOWEGO I PRZESTRZENNEGO BUDOWA TEODOLITU Limbus Alidada Luneta Statywy i piony Systemy osiowe teodolitów System jednoosiowy System dwuosiowy System osiowy Bordy System busolowy Tradycyjne systemy odczytowe Noniusze Urządzenia odczytowe z mikroskopami Mikrometry optyczne Elektroniczne systemy odczytowe Kodowe systemy odczytu koła Impulsowy system pomiaru kątów Identyfikacja kierunku obrotu tarczy Odczytywanie tarcz impulsowych za pomocą prążków mory Dynamiczny system pomiaru kątów Koło pionowe Tarcze celownicze BŁĘDY KONSTRUKCYJNE I REKTYFIKACJA TEODOLITÓW Błąd spowodowany niedokładnym ustawieniem osi instrumentu w pionie Błąd inklinacji Sprawdzenie warunku inklinacji Błąd kolimacji Sprawdzenie i usunięcie kolimacji Błąd spowodowany mimośrodowym osadzeniem lunety Błąd spowodowany ekscentrycznością alidady Błędy podziału koła Błąd indeksu koła pionowego Błąd ustawienia siatki celowniczej POMIAR KĄTÓW POZIOMYCH Przygotowanie teodolitu do pomiaru Metody pomiaru kątów poziomych Metoda kierunkowa Metoda kątowa Metoda trzech statywów WPŁYWY BŁĘDÓW CENTROWANIA NA POMIARY KĄTOWE Błędy centrowania sygnałów Błędy centrowania teodolitu Błąd celowania Błąd odczytu Wpływy zewnętrzne środowiska na pomiary kątowe Błąd pomiaru kąta Praktyczne wyznaczania błędu odczytu i celowania Planowanie pomiaru kąta metodą kątową KLASYFIKACJA TEODOLITÓW Teodolity o małej dokładności Teodolity o średniej dokładności Teodolity o wysokiej dokładności Teodolity o najwyższej dokładności POMIARY LINIOWE KLASYCZNE I WSPÓŁCZESNE ZASADY OGÓLNE I KLASYFIKACJA METOD TYCZENIE LINII PROSTYCH BEZPOŚREDNIE POMIARY DŁUGOŚCI TAŚMĄ I RULETKĄ Pomiar długości taśmą stalową Pomiar odległości

4 8.4 BŁĘDY WYSTĘPUJĄCE PRZY POMIARZE TAŚMĄ Błąd z tytułu komparacji Błąd z tytułu temperatury Błąd z tytułu zwisu taśmy Błąd z tytułu niedokładnego układania taśmy w linii Błąd tytułu nierówności terenu Błąd z tytułu niewłaściwego naciągu taśmy REDUKCJA POMIERZONEGO ODCINKA DO POZIOMU POMIAR ODLEGŁOŚCI DRUTAMI INWAROWYMI OCENA DOKŁADNOŚCI BEZPOŚREDNICH POMIARÓW DŁUGOŚCI POŚREDNIE POMIARY DŁUGOŚCI Pośrednie pomiary długości za pomocą dowolnych konstrukcji geometrycznych Optyczny pomiar długości Prosty kreskowy dalmierz optyczny Wyznaczenie stałych dalmierza optycznego Proste dalmierze optyczne z klinem optycznym ELEKTRONICZNY POMIAR ODLEGŁOŚCI Fala nośna i pomiarowa Fala modulowana Dalmierze mikrofalowe Dalmierze świetlne Ogólne zasady elektronicznego pomiaru odległości Wpływ atmosfery Błędy elektronicznych pomiarów odległości Testowanie i kalibracja Dokładność pomiaru i zasięg POZIOME SIECI GEODEZYJNE - OD TRIANGULACJI DO POLIGONIZACJI METODY ZAKŁADANIA POZIOMYCH SIECI TRIANGULACJA Klasyfikacja poziomych sieci geodezyjnych Sieć EUREF w Polsce Krajowa zintegrowana sieć podstawowa - POLREF European Vertical GPS Reference Network (EUVN) CIĄGI POLIGONOWE Projektowanie, stabilizacja i pomiar ciągów Obliczanie współrzędnych punktów ciągów poligonowych Obliczanie współrzędnych prostokątnych punktu następnego (zadanie wprost) Azymut boku następnego Warunki geometryczne w ciągach poligonowych Obliczanie współrzędnych w ciągu poligonowych dwustronnie nawiązanym Ciąg poligonowy zamknięty Dokładność poligonizacji PROSTE POMIARY SYTUACYJNE I ICH OPRACOWANIE KLASYFIKACJA SZCZEGÓŁÓW TERENOWYCH POZIOMA OSNOWA POMIAROWA Linie pomiarowe KLASYCZNY POMIAR SZCZEGÓŁÓW TERENOWYCH Metoda domiarów prostokątnych Węgielnica zwierciadlana Węgielnica pryzmatyczna pięciokątna Metoda biegunowa Pomiary biegunowe ze stanowiska swobodnego Transformacja Helmerta Metoda przedłużeń konturów sytuacyjnych Metoda wcięcia liniowego Metoda wcięcia kątowego ANALIZA DOKŁADNOŚCI METOD POMIARU SZCZEGÓŁÓW KLASYCZNE I WSPÓŁCZESNE METODY PRZEDSTAWIANIA I POMIARU RZEŹBY TERENU

5 11.1 TRADYCYJNE METODY PRZEDSTAWIANIA RZEŹBY TERENU Metoda punktów wysokościowych Metoda kresek Metoda warstwic Interpolacja warstwic TRADYCYJNE METODY POMIARU RZEŹBY TERENU Niwelacja punktów rozproszonych Niwelacja siatkowa Niwelacja podłużna i poprzeczna Trasa Niwelacja trasy Rysunek przekroju NUMERYCZNY MODEL TERENU Model w postaci siatki kwadratów Model w postaci nieregularnej siatki trójkątów Metody generowania DTM Bezpośrednie pomiary w terenie Technologia kartograficzna Technologia fotogrametryczna Lotniczy skaner laserowy ODWZOROWANIA KARTOGRAFICZNE WYBRANE ODWZOROWANIA Odwzorowanie azymutalne Odwzorowanie gnomoniczne Odwzorowanie Merkatora Odwzorowanie Gaussa-Krügera GEOMETRYCZNE ZNIEKSZTAŁCENIA MAP ODWZOROWANIA STOSOWANE W POLSCE Odwzorowanie Roussilhe a Odwzorowanie Gaussa-Krügera z 1947 roku Odwzorowanie Gaussa-Krügera z 1953 roku Odwzorowanie Roussilhe a i Gaussa-Krügera, czyli układ Kolejne odwzorowanie Gaussa-Krügera MAPA TRADYCYJNA SKALA MAPY Porównanie odcinków na mapach Porównanie pól na mapach Podziałka liniowa Podziałka poprzeczna RODZAJE MAP TRADYCYJNE METODY SPORZĄDZANIA MAP SYTUACYJNYCH I WYSOKOŚCIOWYCH Materiały i przyrządy kreślarskie Wykonanie siatki kwadratów Nanoszenie punktów osnowy Kartowanie punktów na domiarach prostokątnych Kartowanie punktów na domiarach biegunowych Dokładność mapy Metody oceny dokładności map OBLICZANIE PÓL POWIERZCHNI FIGUR GEOMETRYCZNYCH OBLICZANIE PÓL PROSTYCH FIGUR GEOMETRYCZNYCH Trójkąt Kwadrat Prostokąt Obliczenie pola dowolnego wieloboku zamkniętego Pole wieloboku ze współrzędnych prostokątnych Pole wieloboku ze współrzędnych biegunowych OBLICZANIE PÓL METODĄ GRAFICZNĄ OBLICZANIE PÓL METODĄ MECHANICZNĄ

6 14.4 DOKŁADNOŚĆ POMIARU POLA POWIERZCHNI Dokładność metody analitycznej Dokładność metody graficznej Dokładność pomiaru pola powierzchni planimetrem GPS DLA POCZĄTKUJĄCYCH CZY GPS JEST CAŁKOWICIE NOWĄ IDEĄ? PODSTAWOWE SKŁADNIKI SYSTEMU GPS SYGNAŁY EMITOWANE PRZEZ SATELITY SYSTEMU GPS ZASADA WYZNACZANIA POZYCJI W SYSTEMIE GPS Zasada pomiaru odległości od satelity Zasada pomiaru czasu Błędy, jakimi obarczona jest mierzona pseudo-odległość Opóźnienia wywołane prze jonosferę i troposferę Jaka jest dokładność pozycji wyznaczonej techniką GPS? PRECYZYJNE POMIARY GPS Wyznaczanie pozycji metoda różnicową Pomiary fazowe GPS METODY KINEMATYCZNE I ICH MODYFIKACJE Pomiary kinematyczne POMIARY PÓŁ KINEMATYCZNE POMIARY DYFERENCJALNE GPS ZAKŁADANIE SIECI GEODEZYJNYCH PRZY POMOCY TECHNIKI GPS PROJEKTOWANIE SIECI GPS Zasady wyboru boków sieci do pomiarów GPS Planowanie sesji pomiarowej GLONASS EGNOS GALILEO PODSTAWY FOTOGRAMETRII GEOMETRYCZNE PODSTAWY ZDJĘCIA LOTNICZEGO Rzut środkowy i jego elementy Geometria zdjęcia pionowego Elementy orientacji zdjęcia lotniczego Punkty i linie charakterystyczne zdjęcia lotniczego Skala zdjęcia lotniczego TECHNIKA WYKONYWANIA ZDJĘĆ LOTNICZYCH Kamery lotnicze Rodzaje zdjęć lotniczych Wykonywanie zdjęć lotniczych WIDZENIE STEREOSKOPOWE Naturalny efekt stereoskopowy Sztuczny efekt stereoskopowy Sposoby obserwacji stereoskopowej Rodzaje sztucznego efektu stereoskopowego Przestrzenny znaczek pomiarowy Zniekształcenia na zdjęciach spowodowane nachyleniem zdjęcia i deniwelacją terenu PRZETWARZANIE ZDJĘĆ LOTNICZYCH Metoda graficzna Metoda analityczna Metoda fotomechaniczna FOTOSZKIC, FOTOMAPA I ORTOFOTOMAPA TELEDETEKCJA DLA CIEKAWYCH WSTĘP ISTOTA TELEDETEKCJI PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE Zakres promieniowania elektromagnetycznego Promieniowanie nadfioletowe PODSTAWOWE KOLORY ZAKRESU WIDZIALNEGO

7 Podczerwień MIKROFALE ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA Z ATMOSFERĄ Rozpraszanie Absorpcja PROMIENIOWANIE I JEGO ODDZIAŁYWANIE NA OBIEKTY Absorpcja Odbicie SENSORY PASYWNE I AKTYWNE CHARAKTERYSTYKI OBRAZÓW TELEDETEKCYJNYCH LITERATURA SKOROWIDZ