Wstęp Rozwój gospodarczy wymaga racjonalnego zarządzania i gospodarowania terenami oraz zasobami (np. wodnymi czy glebowymi). Do realizacji tych celów niezbędna jest odpowiednia informacja przestrzenna. Podstawowymi metodami pozyskiwania, przetwarzania i udostępniania informacji o obiektach Ziemi i jej środowisku są: geodezja klasyczna, fotogrametria-teledetekcja oraz systemy informacji przestrzennej SIT/GIS. Pomiary, opracowania i mapy geodezyjne stanowią podstawę prac technicznych i gospodarczych na wszystkich etapach planowania i projektowania inwestycji inżynieryjnych oraz zagospodarowania przestrzennego z uwzględnieniem ochrony środowiska naturalnego. Prace geodezyjne są niezbędne podczas wznoszenia i eksploatacji różnych obiektów oraz przy realizacji projektów zagospodarowania terenów wiejskich i zurbanizowanych. Oprócz metod geodezji klasycznej, opartych na bezpośrednich pomiarach terenowych, coraz szersze zastosowanie w pozyskiwaniu i przetwarzaniu informacji o terenie mająmetody fotogrametryczne-teledetekcyjne. Ze względu na to, że uzyskanie zobrazowania terenu trwa bardzo krótko i całokształt sytuacji terenowej może być uchwycony w jednym momencie, odwzorowanie zaś na zdjęciu obiektu rejestrowanego jest wierne i obiektywne, metody fotogrametryczne często przewyższają inne metody pomiarowe. Odpowiednio wykonane i opracowane zdjęcia lotnicze i satelitarne pozwalają na przeniesienie do pracowni projektanta przestrzennego modelu terenu oraz szybkie dostarczanie odpowiednich danych i informacji. Ważnym użytkownikiem map, systemów informacji przestrzennej i geodezyjnych opracowań specjalnych (klasycznych i fotogrametrycznych) jest rolnictwo oraz budownictwo, a w nim inżynieria i kształtowanie środowiska. Specjaliści tych kierunków na ogół nie wykonują samodzielnie większych prac geodezyjnych. Korzystają jednak z różnych metod oraz danych geodezyjnych. Podręcznik ten ma na celu dostarczenie podstawowej wiedzy z zakresu geodezji klasycznej, fotogrametrii-teledetekcji i geomatyki, niezbędnej specjaliście w zakresie inżynierii i kształtowania środowiska oraz budownictwa. W związku z szybkim postępem w zakresie geomatyki w podręczniku trochę szerzej omówiono takie metody geoinformatyczne", jak: fotogrametria-teledetekcja,
10 kataster, numeryczne modele terenu, tachimetria elektroniczna czy GPS, wykorzystywane coraz częściej do pozyskiwania, analizowania i przetwarzania geodanych przestrzennych. Założone ramy objętościowe nie pozwalają na szersze przedstawienie wszystkich omawianych zagadnień. Wiele z nich zostało przedstawionych w zakresie podstawowego minimum. Szersze omówienie wybranych zagadnień można znaleźć w literaturze podanej na końcu podręcznika.
Spis treści Wstęp 9 Rozdział 1. Wiadomości podstawowe oraz ogólne 11 1.1. Zadania geodezji i jej podział 11 1.2. Układy współrzędnych stosowane w geodezji i osnowy geodezyjne 12 1.3. Wiadomości ogólne o globalnym systemie wyznaczania współrzędnych (pozycji) - GPS 18 1.4. Jednostki miar 23 1.5. Wiadomości ogólne o pomiarach kątowych oraz instrumentach kątomierczych 26 1.6. Wiadomości ogólne o pomiarach liniowych (długości) oraz dalmierzach 34 1.7. Wiadomości ogólne o pomiarach wysokościowych 37 1.8. Skale i podziałki 42 1.9. Wiadomości ogólne o mapach i systemach informacji przestrzennej 44 1.10. Wiadomości ogólne o pomiarach i opracowaniach (mapach) fotogrametrycznych 51 1.11. Standardy techniczne i normy geodezyjne 53 Rozdział 2. Zagadnienia teorii błędów, rachunku wyrównawczego i obliczeń geodezyjnych oraz oceny dokładności pomiarów i opracowań 58 2.1. Wiadomości podstawowe 58 2.2. Obliczenia na liczbach przybliżonych 59 2.2.1. Wprowadzenie 59 2.2.2. Ocena dokładności funkcji liczb przybliżonych 61 2.3. Błędy spostrzeżeń i ich charakterystyka 64 2.4. Wyrównanie obserwacji i ocena dokładności 70 2.4.1. Wprowadzenie 70 2.4.2. Wyrównanie i ocena dokładności obserwacji bezpośrednich jednakowo dokładnych 71 2.4.3. Wyrównanie i ocena dokładności obserwacji bezpośrednich niejednakowo dokładnych 74 2.4.4. Pary obserwacji (pomiarów - spostrzeżeń) 76 2.4.5. Ogólne zasady ścisłych metod wyrównania obserwacji 78 2.5. Rachunek współrzędnych, obliczanie współrzędnych punktów osnowy geodezyjnej 80 2.5.1. Wprowadzenie 80 2.5.2. Obliczenie ciągu nawiązanego dwustronnie 87 2.5.3. Obliczenie dowiązanej sieci poligonowej z jednym punktem węzłowym 92
6 2.6. Zastosowanie rachunku współrzędnych w wybranych zadaniach geodezyjnych 101 2.6.1. Symbole pomocnicze prof. Stefana Hausbrandta 101 2.6.2. Obliczenie kąta ze współrzędnych 103 2.6.3. Kątowe wcięcie w przód 105 2.6.4. Wcięcie liniowe 109 2.6.5. Transformacja współrzędnych 110 2.7. Wykorzystanie komputerów w obliczeniach geodezyjnych 117 2.7.1. Wprowadzenie 117 2.7.2. Zastosowanie komputera do obliczania wybranych zadań geodezyjnych 118 2.7.3. Pakiet programów komputerowych c-geo 125 Rozdział 3. Metody pomiarów i opracowań geodezyjnych 135 3.1. Pomiary kątowe 135 3.1.1. Teodolit (tachimetr elektroniczny), zasady jego sprawdzenia i rektyfikacji 135 3.1.2. Metody pomiaru kątów poziomych 148 3.2. Pomiary liniowe (pomiary długości odcinków) 153 3.3. Pozioma i wysokościowa osnowa geodezyjna 164 3.4. Pomiary i opracowania sytuacyjne 169 3.5. Niwelacja geometryczna i opracowania wysokościowe 178 3.5.1. Niwelator, jego sprawdzenie i rektyfikacja 178 3.5.2. Niwelacja techniczna i osnowa wysokościowa 184 3.5.3. Wyrównanie sieci niwwelacyjnej metodą ścisłą 197 3.5.4. Pomiary niwelacyjne i opracowania wysokościowe 203 3.6. Tachimetria, pomiary i opracowania sytuacyjno-wysokościowe 215 3.6.1. Tachimetria 215 3.6.2. Pomiary tachimetryczne i opracowania sytuacyjno-wysokościowe 220 3.7. Opracowanie mapy sytuacyjnej i sytuacyjno-wysokościowej 227 3.8. Opracowanie mapy techniką komputerową (mapa numeryczna) na przykładzie ewidencji gruntów (katastru) terenu wiejskiego. Pakiet programów komputerowych c-geo w windowsach" 231 3.9. Zagadnienie inwentaryzacji urządzeń nadziemnych i podziemnych (infrastruktury technicznej) 245 3.10. Pozyskiwanie wielkości geometrycznych metodą digitalizacji oraz skanowania 248 3.11. Obliczanie powierzchni 251 Rozdział 4. Metody fotogrametryczne opracowań geodezyjnych oraz specjalnych 257 4.1. Metody fotogrametryczne, kamery pomiarowe, zdjęcia fotogrametryczne 257
7 4.1.1. Wprowadzenie 257 4.1.2. Kamery pomiarowe 259 4.1.3. Zdjęcia fotogrametryczne 265 4.2. Fotogrametria jednoobrazowa 272 4.2.1. Wprowadzenie 272 4.2.2. Zasady przetwarzania zdjęć lotniczych 274 4.2.3. Zasady przetwarzania zdjęć terenów falistych 284 4.3. Fotogrametria dwuobrazowa 288 4.3.1. Wprowadzenie 288 4.3.2. Zdjęcia stereoskopowe i ich obserwacje 290 4.3.3. Zasady opracowania zdjęć stereoskopowych metodą analityczną 294 4.3.4. Zasady opracowania stereoskopowych zdjęć lotniczych metodą analogową 302 4.3.5. Zasady fotogrametrii cyfrowej 311 4.3.6. Uproszczone opracowanie stereogramu lotniczego za pomocą stereoskopu i stereomikrometru 314 4.4. Osnowa fotogrametryczna, podstawowe wiadomości 0 aerotriangulacji 317 4.5. Fotogrametryczne opracowanie map sytuacyjnych i sytuacyjno- -wysokościowych 320 4.5.1. Wprowadzenie 320 4.5.2. Fotogrametryczne opracowanie mapy sytuacyjnej - fotomapa, fotomapa cyfrowa 322 4.5.3. Fotogrametryczne opracowanie mapy sytuacyjno- -wysokościowej 324 4.6. Wiadomości podstawowe o interpretacji zdjęć lotniczych 1 teledetekcji 326 4.6.1. Wprowadzenie 326 4.6.2. Zagadnienia oceny cech geometrycznych obiektów 328 4.6.3. Czynniki wpływające na właściwości informacyjne obrazu zdjęcia lotniczego i satelitarnego 329 4.6.4. Uwagi o metodach fotointerpretacji i klasyfikacji 334 4.6.5. Wybrane informacje o teledetekcji 335 4.6.6. Satelitarne systemy teledetekcyjne (wybrane informacje) 340 Rozdział 5. Metody przedstawiania geodezyjnych informacji o terenie, mapy i opracowania numeryczne 346 5.1. Odwzorowania kartograficzne i układy współrzędnych stosowane w Polsce 346 5.2. Rodzaje, skale i układy map inżynieryjno-gospodarczych, mapa zasadnicza 349 5.3. Mapy topograficzne i modele terenu 355 5.3.1. Wprowadzenie 355
8 5.3.2. Numeryczny model terenu (NMT) 355 5.3.3. Numeryczny model terenu jako baza danych przestrzennych na potrzeby inżynierii środowiska i budownictwa 360 5.4. System informacji przestrzennej SIT/GIS 372 Rozdział 6. Wykorzystanie metod geodezyjnych klasycznych i fotogrametrycznych dla budownictwa, inżynierii i kształtowania oraz ochrony środowiska 378 6.1. Geodezyjne pomiary i opracowania inwentaryzacyjne 378 6.2. Pomiary i opracowania realizacyjne 380 6.2.1. Metody tyczenia 380 6.2.2. Tyczenie łuków kołowych 384 6.2.3. Elementy metrologii budowli 389 6.2.4. Obliczanie objętości robót ziemnych 402 6.3. Podstawowe zagadnienia geodezyjnych metod badania odkształceń i przemieszczeń obiektów budowlanych 405 6.4. Budowlany proces inwestycyjny 409 Literatura 412