Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Женщина с блокнотом приседает рядом с теодолитом на штативе. Инструмент установлен на берегу в лесу.
Геодезист, использующий тахеометр
Студент, использующий теодолит в поле

Геодезия или топографическая съемка - это техника, профессия, искусство и наука по определению наземного или трехмерного положения точек, а также расстояний и углов между ними. Специалист по землеустройству называется землеустроителем . Эти точки обычно находятся на поверхности Земли, и они часто используются для установления карт и границ владения , местоположений, таких как проектные положения структурных компонентов для строительства или расположение подземных элементов на поверхности, или для других целей, требуемых правительством. или гражданское право, такое как продажа недвижимости.

Геодезисты работают с элементами геометрии , тригонометрии , регрессионного анализа , физики , инженерии, метрологии , языков программирования и права. Они используют такое оборудование, как тахеометры , роботизированные тахеометры, теодолиты , приемники GNSS , ретрорефлекторы , 3D-сканеры , радиоприемники, инклинометр , портативные планшеты, оптические и цифровые нивелиры , геолокационные устройства, дроны, ГИС и программное обеспечение для съемки.

Геодезия была элементом развития среды обитания человека с самого начала зарегистрированной истории . Этого требуют планирование и выполнение большинства строительных работ. Он также используется в транспорте, коммуникациях, картографии и определении юридических границ владения землей и является важным инструментом для исследований во многих других научных дисциплинах.

Определение [ править ]

Международная федерация геодезистов определяет функцию съемки следующим образом : [1]

Сюрвейер - это профессиональное лицо с академической квалификацией и техническими знаниями для выполнения одного или нескольких из следующих видов деятельности;

  • определять, измерять и представлять землю, трехмерные объекты, точечные поля и траектории;
  • для сбора и интерпретации земельной и географической информации,
  • использовать эту информацию для планирования и эффективного управления землей, морем и любыми сооружениями на них; а также,
  • проводить исследования вышеуказанных практик и развивать их.

История [ править ]

Древняя история [ править ]

Правило отвеса из книги Плотницкие и столярные изделия Касселла.

Геодезические исследования начались с тех пор, как люди построили первые большие сооружения. В древнем Египте , веревки носилки бы использовать простую геометрию , чтобы заново установить границы после ежегодных наводнений на реке Нил . Почти идеальная прямоугольность и ориентация с севера на юг Великой пирамиды в Гизе , построенной ок. 2700 г. до н.э., подтвердите приказ египтян о геодезии. Инструмент грома возник в Месопотамии (начало I тысячелетия до нашей эры). [2] Доисторический памятник в Стоунхендже (ок. 2500 г. до н.э.) был установлен доисторическими геодезистами с использованием геометрии колышка и веревки. [3]

Математик Лю Хуэй описал способы измерения далеких объектов в своей работе « Хайдао Суаньцзин» или « Учебник по математике на морском острове» , опубликованной в 263 году нашей эры.

Римляне признали землеустройство своей профессией. Они установили основные измерения, по которым была разделена Римская империя, такие как налоговый регистр завоеванных земель (300 г. н.э.). [4] Римские геодезисты были известны как Громатицы .

В средневековой Европе, преодолевая границы, сохранялись границы деревни или прихода. Это была практика сбора группы жителей и прогулок по округу или деревне, чтобы установить общую память о границах. Были включены молодые мальчики, чтобы память продлилась как можно дольше.

В Англии Вильгельм Завоеватель ввел в действие Книгу судного дня в 1086 году. В ней были записаны имена всех землевладельцев, площадь земли, которой они владели, качество земли и конкретная информация о ее содержании и населении. В него не вошли карты, показывающие точное местоположение.

Современная эпоха [ править ]

Геодезический стол, Циклопедия 1728 г.

Абель Фуллон описал плоский стол в 1551 году, но считается, что этот инструмент использовался раньше, поскольку его описание относится к разработанному инструменту.

Цепь Гюнтера была введена в 1620 году английским математиком Эдмундом Гюнтером . Это позволило точно обследовать земельные участки и заделать их в юридических и коммерческих целях.

Леонард Диггес описал теодолит, который измерял горизонтальные углы в своей книге «Геометрическая практика под названием Пантометрия» (1571 г.). Джошуа Хабермель ( Erasmus Habermehl ) создал теодолит с компасом и треногой в 1576 году. Johnathon Sission был первым, кто в 1725 году включил телескоп на теодолите [5].

В 18 веке для геодезии стали применяться современные методы и инструменты. Джесси Рамсден представил первый прецизионный теодолит в 1787 году. Это был прибор для измерения углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Он создал свой великий теодолит, используя точный механизм деления собственной конструкции. Теодолит Рамсдена стал большим шагом вперед в точности инструмента. Уильям Гаскойн изобрел инструмент, который использовал телескоп с установленным перекрестием в качестве прицела в 1640 году. Джеймс Ваттв 1771 г. разработал оптический измеритель расстояний; он измерял параллактический угол, из которого можно было определить расстояние до точки.

Голландский математик Виллеброрд Снеллиус (он же Снел ван Ройен) представил современное систематическое использование триангуляции . В 1615 году он обследовал расстояние от Алкмара до Бреды , примерно 72 мили (116 км). Он недооценил это расстояние на 3,5%. Опрос представлял собой цепочку четырехугольников, состоящую всего из 33 треугольников. Снелл показал, как можно исправить плоские формулы, чтобы учесть кривизну Земли. Он также показал, как делать резекцию, или вычислить положение точки внутри треугольника, используя углы между вершинами в неизвестной точке. Их можно было измерить точнее, чем пеленги вершин, которые зависели от компаса. Его работа привела к идее исследования первичной сети контрольных точек и последующего определения вспомогательных точек внутри первичной сети. Между 1733 и 1740 годами Жак Кассини и его сын Сезар предприняли первую триангуляцию Франции. Они включали повторное обследование дуги меридиана , что привело к публикации в 1745 году первой карты Франции, построенной на строгих принципах. К этому времени методы триангуляции были хорошо развиты для составления местных карт.

Карта Индии с изображением Великой тригонометрической съемки, составленная в 1870 году.

Только к концу 18 века подробные сетевые обзоры триангуляции нанесли на карту целые страны. В 1784 году команда из General William Roy «s Картографического Великобритании начали Principal триангуляции Британии . Для этого исследования был построен первый теодолит Рамсдена. Обследование было окончательно завершено в 1853 году. Большое тригонометрическое исследование Индии началось в 1801 году. Индийское обследование имело огромное научное значение. Он был ответственен за одно из первых точных измерений участка дуги долготы и за измерения геодезической аномалии. Он назвал и нанес на карту Эверест.и другие пики Гималаев. Геодезия стала профессиональным занятием, пользующимся большим спросом на рубеже XIX века с началом промышленной революции . Профессия разработала более точные инструменты, чтобы помочь своей работе. В проектах промышленной инфраструктуры геодезисты прокладывали каналы , дороги и железные дороги.

В США Постановлением о земле 1785 года была создана Государственная система землеустройства . Это послужило основанием для разделения западных территорий на участки для продажи земли. PLSS разделил штаты на поселковые сети, которые в дальнейшем были разделены на секции и фракции секций.

Наполеон Бонапарт основал первый кадастр континентальной Европы в 1808 году. Он собрал данные о количестве земельных участков, их стоимости, землепользовании и названиях. Эта система вскоре распространилась по Европе.

Съемочная группа железных дорог в Танке Рассела, Аризона, 1860-е годы.

Роберт Торренс представил систему Торренса в Южной Австралии в 1858 году. Торренс намеревался упростить сделки с землей и обеспечить надежные титулы через централизованный реестр земли. Система Торренса была принята в нескольких других странах англоязычного мира. С появлением железных дорог в 1800-х годах геодезия приобрела все большее значение. Съемка была необходима, чтобы железные дороги могли спланировать технологически и финансово жизнеспособные маршруты.

20 век [ править ]

Немецкий инженер-геодезист во время Первой мировой войны , 1918 год.

В начале века геодезисты усовершенствовали старые цепи и веревки, но все еще столкнулись с проблемой точного измерения больших расстояний. Доктор Тревор Ллойд Уодли разработал теллурометр в 1950-х годах. Он измеряет большие расстояния с помощью двух микроволновых передатчиков / приемников. [6] В конце 1950-х годов Геодиметр представил оборудование для электронного измерения расстояний (EDM). [7] EDM-устройства используют многочастотный фазовый сдвиг световых волн для определения расстояния. [8] Эти инструменты избавили от необходимости проводить измерения цепи в течение нескольких дней или недель, измеряя расстояние между точками на расстоянии километров за один прием.

Достижения в области электроники позволили миниатюризировать EDM. В 1970-х годах появились первые инструменты, сочетающие измерения углов и расстояний, которые стали известны как тахеометры . Производители постепенно добавляли больше оборудования, улучшая точность и скорость измерений. Основные достижения включают компенсаторы наклона, регистраторы данных и бортовые программы расчета.

Первой системой спутникового позиционирования была система TRANSIT ВМС США . Первый успешный запуск состоялся в 1960 году. Основная цель системы заключалась в предоставлении информации о местоположении ракетным подводным лодкам Polaris . Геодезисты обнаружили, что они могут использовать полевые приемники для определения местоположения точки. Скудное спутниковое покрытие и большое оборудование делали наблюдения трудоемкими и неточными. Основное использование - установление тестов в удаленных местах.

Военно-воздушные силы США запустили первый прототип спутников Глобальной системы позиционирования (GPS) в 1978 году. В GPS использовалась более крупная группировка спутников и улучшенная передача сигнала для обеспечения большей точности. Ранние GPS-наблюдения требовали нескольких часов наблюдений с помощью статического приемника для достижения требований к точности съемки. Недавние усовершенствования спутников и приемников позволяют производить съемку в режиме кинематики в реальном времени (RTK). Съемки RTK позволяют получить высокоточные измерения с помощью фиксированной базовой станции и второй передвижной антенны. Положение подвижной антенны можно отследить.

21 век [ править ]

Теодолит , тахеометр , и RTK GPS обследования остаются основными методами в использовании.

Дистанционное зондирование и спутниковые изображения продолжают совершенствоваться и становятся более дешевыми, что позволяет их использовать более широко. Известные новые технологии включают трехмерное (3D) сканирование и использование лидаров для топографических съемок. Также появляется технология БПЛА с фотограмметрической обработкой изображений.

Оборудование [ править ]

Оборудование [ править ]

Геодезическое оборудование. По часовой стрелке сверху слева: оптический теодолит, роботизированный тахеометр, базовая станция RTK GPS, оптический уровень.

Основными геодезическими инструментами, используемыми во всем мире, являются теодолит , измерительная лента , тахеометр , 3D-сканеры , GPS / GNSS , нивелир и стержень . Большинство инструментов при использовании привинчиваются к штативу . Рулетки часто используются для измерения меньших расстояний. Также используются 3D-сканеры и различные виды аэрофотоснимков.

Теодолит - это инструмент для измерения углов. В нем используются два отдельных круга , транспортиры или алидады.для измерения углов в горизонтальной и вертикальной плоскости. Телескоп, установленный на цапфах, выровнен по вертикали относительно целевого объекта. Вся верхняя часть вращается для выравнивания по горизонтали. Вертикальный круг измеряет угол, который телескоп образует по отношению к вертикали, известный как зенитный угол. Горизонтальный круг использует верхнюю и нижнюю пластины. В начале съемки геодезист направляет инструмент в известном направлении (пеленг) и зажимает нижнюю пластину на месте. Затем инструмент может вращаться, чтобы измерить пеленг на другие объекты. Если азимут неизвестен или требуется прямое измерение угла, прибор можно установить на ноль во время первоначального визирования. Затем он считывает угол между исходным объектом, самим теодолитом и предметом, с которым выравнивается телескоп.

Gyrotheodolite является формой теодолитного , которая использует гироскоп , чтобы ориентироваться в отсутствии контрольных меток. Он используется в подземных применениях.

Тахеометр является разработка теодолита с электронным измерительным устройством расстояния (EDM). Тахеометр можно использовать для нивелирования, когда он установлен в горизонтальной плоскости. С момента своего появления тахеометры перешли от оптико-механических устройств к полностью электронным. [9]

Современные современные тахеометры больше не нуждаются в отражателе или призме для отражения световых импульсов, используемых для измерения расстояния. Они полностью автоматизированы и могут даже отправлять данные точек по электронной почте на удаленный компьютер и подключаться к спутниковым системам определения местоположения , таким как Global Positioning System . Кинематические системы GPS в реальном времени увеличили скорость съемки, но они по-прежнему имеют точность только по горизонтали примерно до 20 мм и по вертикали до 30-40 мм. [10]

GPS-съемка отличается от других видов использования GPS используемым оборудованием и методами. Статический GPS использует два приемника, размещенных в определенном месте на значительный промежуток времени. Большой промежуток времени позволяет приемнику сравнивать измерения по орбите спутника. Изменения, происходящие на орбите спутников, также придают измерительной сети хорошо обусловленную геометрию. Это дает точную базовую линиюэто может быть более 20 км в длину. При съемке RTK используются одна статическая антенна и одна передвижная антенна. Статическая антенна отслеживает изменения положения спутников и атмосферных условий. Геодезист использует передвижную антенну для измерения точек, необходимых для съемки. Две антенны используют радиоканал, который позволяет статической антенне отправлять поправки на передвижную антенну. Затем передвижная антенна применяет эти поправки к сигналам GPS, которые она принимает, для расчета своего собственного местоположения. Съемка RTK охватывает меньшие расстояния, чем статические методы. Это связано с тем, что расходящиеся условия при удалении от базы снижают точность.

Геодезические инструменты имеют характеристики, которые делают их пригодными для определенных целей. Теодолиты и уровни часто используются строителями, а не геодезистами в странах первого мира. Конструктор может выполнять несложные геодезические задачи, используя относительно дешевый инструмент. Тахеометры - это рабочие лошадки для многих профессиональных геодезистов, поскольку они универсальны и надежны в любых условиях. Повышение производительности с помощью GPS в крупномасштабных съемках делает их популярными для крупных инфраструктурных проектов или проектов по сбору данных. Тахеометры с управляемым роботом одним человеком позволяют геодезистам выполнять измерения без дополнительных рабочих, которые наводят телескоп или записывают данные. Быстрый, но дорогостоящий способ измерения больших площадей - это использование вертолета с использованием GPS для записи местоположения вертолета и лазерного сканера для измерения земли. Чтобы повысить точность,геодезисты размещаютмаяки на земле (примерно в 20 км (12 миль) друг от друга). Этот метод позволяет достичь точности от 5 до 40 см (в зависимости от высоты полета). [11]

Геодезисты используют дополнительное оборудование, такое как штативы и стойки для инструментов; посохи и маяки, используемые для прицельных целей; СИЗ ; оборудование для очистки растительности; землеройные орудия для поиска геодезических маркеров, погребенных с течением времени; молотки для размещения маркеров на различных поверхностях и конструкциях; и портативные радиостанции для связи на больших расстояниях.

Программное обеспечение [ править ]

Геодезисты, специалисты-строители и инженеры-строители, использующие тахеометры , GPS , 3D-сканеры и другие сборщики данных, используют программное обеспечение для землеустройства для повышения эффективности, точности и производительности. Программное обеспечение для землеустройства является основным продуктом современной геодезии. [12]

Как правило, много , если не все разработки и некоторые проектирования для планов и платс обследованного имущества производится инспектором, и почти все , кто работает в области разработки сегодня (2021) использует CAD программное обеспечение и аппаратные средства как на ПК, и все больше и больше в сборщиках данных нового поколения в полевых условиях. [13] Другие компьютерные платформы и инструменты, обычно используемые сегодня геодезистами, предлагаются в режиме онлайн Федеральным правительством США , например, Национальная геодезическая служба и сеть CORS , для получения автоматических поправок и преобразований для собранных данных GPS.данные и сами системы координат данных .

Методы [ править ]

Стандартный компас Brunton Geo , который до сих пор широко используется географами, геологами и геодезистами для полевых измерений.

Геодезисты определяют положение объектов, измеряя углы и расстояния. Также измеряются факторы, которые могут повлиять на точность их наблюдений. Затем они используют эти данные для создания векторов, пеленгов, координат, отметок, площадей, объемов, планов и карт. Для упрощения расчетов измерения часто разделяются на горизонтальные и вертикальные компоненты. Для GPS и астрономических измерений также требуется измерение временной составляющей.

Измерение расстояния [ править ]

Пример современного геодезического оборудования (технология Field-Map ): GPS , лазерный дальномер и полевой компьютер позволяют производить съемку, а также картографию (создание карты в реальном времени) и сбор полевых данных.

До появления лазерных устройств EDM (электронного измерения расстояния) расстояния измерялись с помощью различных средств. К ним относятся цепи со звеньями известной длины, такие как цепь Гюнтера , или измерительные ленты из стали или инвара . Для измерения горизонтальных расстояний эти цепи или ленты натягивали, чтобы уменьшить провисание и провисание. Расстояние пришлось отрегулировать с учетом теплового расширения. Также будут предприняты попытки удержать уровень измерителя. При измерении уклона геодезист может «разорвать» (разорвать цепь) измерение - использовать шаг, меньший, чем общая длина цепи. Детские коляски или измерительные колеса использовались для измерения больших расстояний, но не с высокой точностью.Тахеометрия - это наука об измерении расстояний путем измерения угла между двумя концами объекта известного размера. Он иногда использовался до изобретения EDM, где грубая почва делала измерение цепи непрактичным.

Измерение угла [ править ]

Исторически горизонтальные углы измерялись с помощью компаса для определения магнитного пеленга или азимута. Позже более точные диски с разметкой улучшили угловое разрешение. Установка на диск оптических прицелов с сетками позволила более точно прицелиться (см. Теодолит ). Уровни и калиброванные круги позволяли измерять вертикальные углы. Verniers допускается измерение на доли градуса, например, с рубежа веков транзита .

Плоскости стол предусмотрен графический способ записи и измерения углов, что позволило снизить количество требуемой математики. В 1829 году Фрэнсис Рональдс изобрел отражающий прибор для графической записи углов путем изменения октанта . [14]

Наблюдая азимут каждой вершины фигуры, геодезист может измерить ее вокруг. Последнее наблюдение будет между двумя точками, которые наблюдались впервые, за исключением разницы в 180 °. Это называется закрытием . Если первый и последний пеленги различны, это указывает на ошибку в съемке, называемую угловым промахом . Сюрвейер может использовать эту информацию, чтобы доказать, что работа соответствует ожидаемым стандартам.

Прокачка [ править ]

Сотрудник Центра оперативной океанографической продукции и услуг проводит выравнивание приливных станций в поддержку инженерного корпуса армии США в Ричмонде, штат Мэн.

Самый простой метод измерения высоты - это высотомер  с использованием давления воздуха для определения высоты. Когда необходимы более точные измерения, используются такие средства, как точные уровни (также известные как дифференциальное выравнивание). При точном нивелировании выполняется серия измерений между двумя точками с помощью инструмента и измерительной рейки. Разницы в высоте между измерениями добавляются и вычитаются последовательно, чтобы получить чистую разницу в высоте между двумя конечными точками. С помощью глобальной системы позиционирования (GPS) высоту можно измерить с помощью спутниковых приемников. Обычно GPS несколько менее точен, чем традиционное точное нивелирование, но может быть аналогичным на больших расстояниях.

При использовании оптического уровня конечная точка может находиться за пределами эффективного диапазона прибора. Между конечными точками могут быть препятствия или большие перепады высоты. В этих ситуациях необходимы дополнительные настройки. Поворот - это термин, используемый при перемещении уровня, чтобы сделать снимок высоты из другого места. Чтобы «повернуть» уровень, нужно сначала снять показания и записать высоту точки, на которой находится штанга. Пока стержень находится в одном и том же месте, уровень перемещается в новое место, где стержень все еще виден. Показания берутся из нового местоположения уровня, и разница высот используется для определения новой отметки пистолета уровня, поэтому этот метод называется дифференциальным выравниванием.. Это повторяется до тех пор, пока серия измерений не будет завершена. Уровень должен быть горизонтальным, чтобы получить достоверное измерение. Из-за этого, если горизонтальное перекрестие инструмента ниже, чем основание вехи, геодезист не сможет увидеть веху и получить показания. Штанга обычно может быть поднята на высоту до 25 футов (7,6 м), что позволяет установить уровень намного выше, чем основание штанги.

Определение положения [ править ]

Основным способом определения своего положения на поверхности Земли, когда поблизости нет известных положений, являются астрономические наблюдения. Наблюдения за солнцем, луной и звездами можно было производить с помощью навигационных методов. Как только положение инструмента и пеленг на звезду определены, пеленг можно перенести на контрольную точку на Земле. Затем эту точку можно использовать в качестве основы для дальнейших наблюдений. Точные геодезические астрономические позиции было трудно наблюдать и вычислять, и поэтому они, как правило, служили базой для выполнения многих других измерений. С момента появления системы GPS астрономические наблюдения стали редкостью, поскольку GPS позволяет определять адекватные позиции на большей части поверхности Земли.

Справочные сети [ править ]

Съемка с использованием измерений хода и смещения для записи местоположения береговой линии, показанной синим цветом. Черные пунктирные линии - это поперечные измерения между опорными точками (черные кружки). Красные линии - это смещения, измеренные под прямым углом к ​​линиям траверса.

Некоторые позиции в обзоре основаны на первых принципах. Вместо этого большинство точек съемки измеряются относительно ранее измеренных точек. Это формирует опорную или контрольную сеть, где каждая точка может использоваться геодезистом для определения своего собственного положения при начале новой съемки.

Точки съемки обычно отмечаются на земной поверхности объектами, начиная от маленьких гвоздей, вбитых в землю, и заканчивая большими маяками, которые можно увидеть с большого расстояния. Геодезисты могут установить свои инструменты на этом месте и проводить измерения до ближайших объектов. Иногда положение высокого отличительного объекта, такого как шпиль или радиоантенна, рассчитывается как точка отсчета, относительно которой можно измерять углы.

Триангуляция - это метод горизонтального определения местоположения, излюбленный за несколько дней до измерения EDM и GPS. Он может определять расстояния, высоты и направления между удаленными объектами. С первых дней геодезии это был основной метод определения точного положения объектов для топографических карт больших территорий. Геодезисту сначала необходимо знать расстояние по горизонтали между двумя объектами, известное как базовая линия . Затем можно определить высоту, расстояние и угловое положение других объектов, если они видны с одного из исходных объектов. Использовались высокоточные транзиты или теодолиты, а угловые измерения повторялись для повышения точности. См. Также « Триангуляция в трех измерениях» .

Смещение - это альтернативный метод определения положения объектов, который часто использовался для измерения неточных объектов, таких как берега рек. Геодезист отмечал и измерял две известные позиции на земле, примерно параллельные объекту, и размечал базовую линию между ними. Через равные промежутки времени измерялось расстояние под прямым углом от первой линии до объекта. Затем измерения можно было нанести на план или карту, а точки на концах линий смещения можно было соединить, чтобы показать объект.

Маршрут - распространенный метод съемки небольших участков. Инспектор начинает со старым эталонным знака или известной позиции и места сети опорных знаковохватывающих область обследования. Затем они измеряют пеленги и расстояния между опорными метками и целевыми объектами. Большинство траверс образуют петлю или связь между двумя предыдущими контрольными отметками, чтобы геодезист мог проверить свои измерения.

Системы отсчета и координат [ править ]

Многие исследования не вычисляют положения на поверхности земли, а вместо этого измеряют относительное положение объектов. Однако часто объекты съемки необходимо сравнивать с внешними данными, такими как линии границ или объекты предыдущей съемки. Самый старый способ описания местоположения - через широту и долготу, а часто и высоту над уровнем моря. По мере роста профессии геодезистов были созданы декартовы системы координат, чтобы упростить математику для съемок небольших участков земли. Простейшие системы координат предполагают, что Земля плоская и измеряется от произвольной точки, известной как «датум» (особая форма данных). Система координат позволяет легко рассчитывать расстояния и направление между объектами на небольших площадях. Большие площади искажаются из-за кривизны Земли.Север часто определяется как истинный север в точке отсчета.

Для более крупных регионов необходимо моделировать форму Земли с помощью эллипсоида или геоида. Многие страны создали координатные сетки, адаптированные для уменьшения ошибок в их области Земли.

Ошибки и точность [ править ]

Основной принцип геодезии состоит в том, что никакое измерение не бывает идеальным и всегда будет небольшая ошибка. [15] Существует три класса ошибок опроса:

  • Грубые ошибки или грубые ошибки: ошибки, допущенные инспектором во время обследования. Расстройство прибора, неправильное наведение на цель или неправильное измерение - все это грубые ошибки. Большая грубая ошибка может снизить точность до неприемлемого уровня. Поэтому геодезисты используют избыточные измерения и независимые проверки для обнаружения этих ошибок на ранних этапах съемки.
  • Систематические: ошибки, которые следуют последовательному шаблону. Примеры включают влияние температуры на цепь или измерение EDM, или плохо отрегулированный спиртовой уровень, вызывающий наклон инструмента или целеуказателя. Систематические ошибки, которые имеют известные последствия, могут быть компенсированы или исправлены.
  • Случайность: случайные ошибки - это небольшие неизбежные колебания. Они вызваны несовершенством измерительного оборудования, зрения и условий. Их можно свести к минимуму за счет избыточности измерений и предотвращения нестабильных условий. Случайные ошибки имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, но необходимо проводить проверки, чтобы убедиться, что они не распространяются от одного измерения к другому.

Геодезисты избегают этих ошибок, калибруя свое оборудование, используя последовательные методы и хорошо спроектировав свою эталонную сеть. Повторные измерения можно усреднить, а любые выпадающие измерения отбросить. Используются независимые проверки, такие как измерение точки из двух или более местоположений или с использованием двух разных методов, а ошибки могут быть обнаружены путем сравнения результатов двух или более измерений, что позволяет использовать избыточность .

После того, как сюрвейер рассчитал уровень ошибок в своей работе, он корректируется . Это процесс распределения ошибки между всеми измерениями. Каждое наблюдение оценивается в зависимости от того, какую часть общей ошибки оно могло вызвать, и часть этой ошибки распределяется на него пропорционально. Наиболее распространенными методами настройки являются метод Боудитча , также известный как правило компаса, и принцип наименьших квадратов .

Инспектор должен уметь различать точность и точность . В Соединенных Штатах геодезисты и инженеры-строители используют единицы футов, в которых геодезический фут делится на десятые и сотые. Многие описания документов, содержащие расстояния, часто выражаются с использованием этих единиц (125,25 фута). Что касается точности, геодезисты часто придерживаются стандарта в одну сотую фута; около 1/8 дюйма. Допуски расчета и отображения намного меньше, когда желательно достижение почти идеального закрытия. Хотя допуски будут варьироваться от проекта к проекту, в полевых условиях и в повседневной жизни использование сверх сотой фута часто непрактично.

Типы [ править ]

Местные организации или регулирующие органы классифицируют специализацию геодезии по-разному. К широким группам относятся:

  • Строительная съемка : съемка, которая документирует расположение недавно построенных элементов строительного проекта. Обследования исполнения выполняются для записи, оценки завершения и оплаты. Выполненное обследование также известно как «выполненное обследование». Построенные обзоры часто выделяются красным цветом или красной линией и накладываются на существующие планы для сравнения с проектной информацией.
  • Кадастровая или граничная съемка : съемка, которая устанавливает или восстанавливает границы земельного участка с использованием юридического описания . Он включает установку или реставрацию памятников или указателей по углам или по линиям участка. Они принимают форму железных прутьев, труб или бетонных памятников в земле, или гвоздей, вбитых в бетон или асфальт. Исследованиеземельных титулов ALTA / ACSM - это стандарт, предложенный Американской ассоциацией земельных титулов и Американским конгрессом по геодезии и картированию . Он включает в себя элементы пограничного обследования, ипотечного обследования и топографического обследования.
  • Контрольная съемка : контрольная съемка устанавливает ориентиры для использования в качестве исходных позиций для будущих съемок. Большинство других форм опроса будут содержать элементы контрольного опроса.
  • Строительные изыскания
  • Исследование деформации : исследование для определения того, меняет ли форма или движется конструкция или объект. Сначала находятся позиции точек на объекте. По прошествии некоторого времени позиции повторно измеряются и рассчитываются. Затем производится сравнение двух наборов позиций.
  • Съемка с контролем размеров : это тип съемки, проводимый на неровной поверхности или на ней. Обычно в нефтегазовой отрасли заменяют старые или поврежденные трубы на аналогичной основе, преимущество контроля размеров состоит в том, что инструмент, используемый для проведения обследования, не требует горизонтального положения. Это полезно в оффшорной индустрии, поскольку не все платформы являются стационарными и, следовательно, могут перемещаться.
  • Инженерные изыскания : топографические, топографические и исполнительные изыскания, связанные с инженерным проектированием. Им часто требуются геодезические вычисления, выходящие за рамки обычной практики гражданского строительства.
  • Обследование фундамента : обследование, проводимое для сбора данных о положении фундамента, который был залит и отвержден. Это делается для того, чтобы фундамент был построен в месте, и на высоте, утвержденную в плане участка , план участка или план подразделения .
  • Гидрографическая съемка : съемка, проводимая с целью картирования береговой линии и русла водоема. Используется для навигации, разработки или управления ресурсами.
  • Выравнивание : находит высоту заданной точки или устанавливает точку на заданной высоте.
  • Обследование LOMA : Обследование для изменения базовой линии затопления, удаления собственности из зоны особой опасности затопления SFHA .
  • Обмерная съемка  : обследование здания для составления планов здания. такое обследование может проводиться перед ремонтными работами, в коммерческих целях или в конце процесса строительства.
  • Съемка горных работ : Съемка горных работ включает в себя руководство рытьем шахтных стволов и галерей и расчет объема горной породы. Он использует специальные методы из-за ограничений для съемки геометрии, такой как вертикальные стволы и узкие проходы.
  • Ипотечный опрос: ипотечное обследование или физическое обследование является простым опросом, разграничивается границы земельных участков и строительство мест. Он проверяет наличие посягательств , ограничений на отступление от строительства и показывает близлежащие зоны затопления. Во многих местах ипотечное обследование является предварительным условием для получения ипотечной ссуды.
  • Контрольная фотография : съемка, в ходе которой создаются опорные точки, видимые с воздуха, чтобы можнобыло исправить аэрофотоснимки .
  • Разбивка, план или разметка : элемент многих других съемок, где расчетное или предполагаемое положение объекта отмечается на земле. Это может быть временное или постоянное. Это важная составляющая инженерных и кадастровых изысканий.
  • Структурное обследование : подробный осмотр для отчета о физическом состоянии и структурной устойчивости здания или сооружения. Он указывает на любые работы, необходимые для поддержания его в хорошем состоянии.
  • Подразделение : съемка границ, которая разделяет собственность на две или более меньших собственности.
  • Топографическая съемка : съемка, которая измеряет высоту точек на определенном участке земли и представляет их в виде контурных линий на участке.
  • Существующие условия : аналогично топографической съемке, но вместо этого больше внимания уделяется конкретному расположению ключевых объектов и структур, существующих в то время в исследуемой области, а не высотной отметке, часто используется вместе с архитектурными чертежами и чертежами для определения местоположения или размещения. строительные конструкции.
  • Подводная съемка : съемка подводного участка, объекта или области.

Самолетно-геодезические изыскания [ править ]

Основываясь на соображениях и истинной форме земли, геодезия в общих чертах подразделяется на два типа.

Самолетная съемка предполагает, что Земля плоская. Кривизна и сфероидальная форма Земли не учитываются. В этом типе съемки все треугольники, образованные соединением геодезических линий, считаются плоскими треугольниками. Он используется для небольших геодезических работ, когда ошибки из-за формы Земли слишком малы, чтобы иметь значение. [16]

При геодезической съемке кривизна земли учитывается при расчете приведенных уровней, углов, пеленгов и расстояний. Этот вид съемки обычно используется для крупных изыскательских работ. Геодезические работы до 100 квадратных миль (260 квадратных километров) рассматриваются как плоскостные, а более высокие - как геодезические. [17] При геодезических изысканиях вносятся необходимые поправки в приведенные уровни, пеленги и другие наблюдения. [18]

Профессия [ править ]

Ученый картограф Наин Сингх Рават (девятнадцатый век) получил Королевского географического общества золотую медаль в 1876 году, за его усилия в изучении Гималаи для британцев
Полностью женская геодезическая бригада в Айдахо , 1918 год.

Основные принципы геодезии мало изменились с течением времени, но инструменты, используемые геодезистами, эволюционировали. В инженерном строительстве, особенно в гражданском, часто требуются геодезисты.

Геодезисты помогают определить расположение автомобильных и железных дорог, резервуаров, плотин, трубопроводов , подпорных стен , мостов и зданий. Они устанавливают границы юридических описаний и политических разделений. Они также предоставляют советы и данные для географических информационных систем (ГИС), которые регистрируют особенности и границы земель.

Геодезисты должны хорошо разбираться в алгебре , основах исчисления , геометрии и тригонометрии . Они также должны знать законы, касающиеся обследований, недвижимости и контрактов.

Большинство юрисдикций признают три различных уровня квалификации:

  • Помощники геодезистов или цепные работники обычно являются неквалифицированными рабочими, которые помогают геодезисту. Они устанавливают отражатели цели, находят старые ориентиры и отмечают точки на земле. Термин «цепной человек» происходит от использования в прошлом измерительных цепей . Помощник перемещал дальний конец цепи под руководством геодезиста.
  • Инженеры-геодезисты часто работают с геодезическими приборами, проводят обследования в полевых условиях, проводят расчеты при обследовании или составляют планы. Техник обычно не имеет юридических полномочий и не может сертифицировать свою работу. Не все технические специалисты имеют квалификацию, но имеется квалификация на уровне сертификата или диплома.
  • Лицензированные, зарегистрированные или зафрахтованные геодезисты обычно имеют ученую степень или более высокую квалификацию. От них часто требуется сдать дополнительные экзамены, чтобы вступить в профессиональную ассоциацию или получить сертификационный статус. Сюрвейеры несут ответственность за планирование и управление обследованиями. Они должны гарантировать, что их опросы или опросы, проводимые под их контролем, соответствуют правовым стандартам. Этот статус имеют многие руководители сюрвейерских фирм .

Лицензирование [ править ]

Лицензионные требования различаются в зависимости от юрисдикции и обычно не противоречат национальным границам. Потенциальные геодезисты обычно должны получить степень в области геодезии, за которой следует детальное изучение своих знаний в области геодезического законодательства и принципов, характерных для региона, в котором они хотят практиковать, и пройти период обучения на рабочем месте или составления портфолио, прежде чем они получают лицензию на практику. Лицензированные геодезисты обычно получают номинальную должность , которая варьируется в зависимости от того, где они прошли квалификацию. Эта система заменила старые системы ученичества.

Лицензированный землемер, как правило, должен подписывать и опечатывать все планы. Государство диктует формат, показывая их имя и регистрационный номер.

Во многих юрисдикциях геодезисты должны отметить свой регистрационный номер на памятниках при установке углов границ. Памятники представляют собой железные прутья с крышками, бетонные памятники или гвозди с шайбами.

Геодезические учреждения [ править ]

Опрос студентов со своим профессором в Хельсинкском технологическом университете в конце 19 века.

Правительства большинства стран регулируют по крайней мере некоторые формы съемок. Их исследовательские агентства устанавливают правила и стандарты. Стандарты контроля точности, геодезических документов, установления границ и содержания геодезических сетей . Многие страны передают эти полномочия региональным субъектам или штатам / провинциям. Кадастровые исследования, как правило, наиболее регламентированы из-за постоянства работы. Границы земельного участка, установленные кадастровыми съемками, могут оставаться без изменений сотни лет.

В большинстве юрисдикций также есть форма профессионального учреждения, представляющего местных геодезистов. Эти институты часто одобряют или лицензируют потенциальных геодезистов, а также устанавливают и обеспечивают соблюдение этических стандартов. Самым крупным учреждением является Международная федерация геодезистов (сокращенно FIG, от французского: Fédération Internationale des Géomètres ). Они представляют мировую геодезическую отрасль.

Строительная съемка [ править ]

Большинство англоговорящих стран считают геодезию строительства отдельной профессией. У них есть свои профессиональные ассоциации и лицензионные требования. Строительный инспектор может предоставить технические консультации по существующим зданиям, новым зданиям, дизайну, соблюдению таких нормативных требований, как планирование и строительный контроль. Инспектор здания обычно действует от имени своего клиента, обеспечивая защиту их имущественных интересов. Королевский институт геодезистов (RICS) - всемирно признанный руководящий орган для тех, кто работает в искусственной среде. [19]

Кадастровая съемка [ править ]

Одна из основных задач землемера - определить границы недвижимого имущества на земле. Геодезист должен определить, где соседние землевладельцы хотят провести границу. Граница устанавливается в юридических документах и ​​планах, подготовленных юристами, инженерами и землеустроителями. Затем геодезист ставит памятники по углам новой границы. Они также могут найти или повторно обследовать углы памятника, отмеченного в ходе предыдущих обследований.

Кадастровые землеустроители имеют лицензию правительства. Отделение кадастровой съемки Бюро по управлению земельными ресурсами (BLM) проводит большинство кадастровых съемок в Соединенных Штатах. [20] Они консультируются с Лесной службой , Службой национальных парков , Инженерным корпусом армии , Бюро по делам индейцев , Службой рыб и дикой природы , Бюро мелиорации и другими. BLM раньше назывался Генеральным земельным управлением (GLO).

В штатах, организованных в соответствии с Системой государственного землевладения (PLSS), геодезисты должны проводить кадастровые исследования BLM в рамках этой системы.

Кадастровым геодезистам часто приходится работать с изменениями на земле, которые стирают или повреждают пограничные памятники. Когда это происходит, они должны рассмотреть доказательства, которые не записаны в документе, подтверждающем право собственности. Это известно как внешние доказательства. [21]

Заслуживающие внимания геодезисты [ править ]

Трое из четырех президентов США на горе Рашмор были землемерами. Джордж Вашингтон , Томас Джефферсон и Авраам Линкольн обследовали колониальные или приграничные территории до вступления в должность.

Дэвид Т. Abercrombie практиковал землеустроительный перед началом Outfitter магазина экскурсионных товаров. Позже бизнес превратился в магазин стильной одежды Abercrombie & Fitch .

Перси Харрисон Фосетт был британский картограф , который исследовал джунгли Южной Америки пытаются найти Затерянный город Z . Его биография и экспедиции были изложены в книге «Затерянный город Z», а затем были адаптированы для экрана фильма .

Ино Тадатака создал первую карту Японии, используя современные методы съемки, начиная с 1800 года, в возрасте 55 лет.

См. Также [ править ]

  • Солнечный компас Берта  - геодезический инструмент, который использует направление солнца вместо магнетизма.
  • Картография  - Изучение и практика создания карт
  • Дипломированный сюрвейер
  • Exsecant  - тригонометрическая функция, определяемая как секущая минус один
  • Международная федерация геодезистов  - глобальная организация геодезистов и смежных дисциплин.
  • Призматический компас  - Навигационно-геодезический инструмент для измерения магнитного пеленга
  • Королевский институт дипломированных оценщиков
  • Геодезия в ранней Америке

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Определение» . fig.net . Проверено 17 февраля +2016 .
  2. ^ Хонг-Сен Ян и Марко Чеккарелли (2009), Международный симпозиум по истории машин и механизмов: Труды HMM 2008 , Springer , стр. 107, ISBN 978-1-4020-9484-2
  3. Джонсон, Энтони, Решение Стоунхенджа: новый ключ к древней загадке . (Thames & Hudson, 2008) ISBN 978-0-500-05155-9 
  4. ^ Льюис, MJT (23 апреля 2001). Геодезические инструменты Греции и Рима . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521792974. Проверено 30 августа 2012 года .
  5. ^ Тернер, Жерар L'E. Научные инструменты девятнадцатого века , Sotheby Publications, 1983, ISBN 0-85667-170-3 
  6. ^ Стурман, Брайан; Райт, Алан. «История теллурометра» (PDF) . Международная федерация геодезистов . Проверено 20 июля 2014 года .
  7. ^ Cheves, Марк. «Геодиметр-Имя в EDM» . Архивировано из оригинального 10 -го марта 2014 года . Проверено 20 июля 2014 года .
  8. ^ Махун, Джерри. «Электронное измерение расстояний» . Jerrymahun.com . Архивировано из оригинального 29 июля 2014 года . Проверено 20 июля 2014 года .
  9. ^ Ки, Хенк; Лемменс, Матиас. «Роботизированные тахеометры» . GIM International . GIM International . Проверено 17 октября 2020 года .
  10. ^ Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог: сбор, обработка и интеграция данных GPS в ГИС , стр. 40. Опубликовано Transport Research Board, 2002 ISBN 0-309-06916-5 ISBN 978-0-309-06916-8   
  11. ^ Тони Шенк, Суён Сео, Беата Чато: Исследование точности данных воздушного лазерного сканирования с помощью фотограмметрии , стр. 118 Архивировано 25 марта 2009 года в Wayback Machine.
  12. ^ "Посмотреть решения DigitalGlobe Imagery Solutions @ Geospatial Forum" . 4 июня 2010 г.
  13. ^ «САПР для геодезии» . Учебная программа . Учебная программа . Дата обращения 9 сентября 2020 .
  14. ^ Ronalds, BF (2016). Сэр Фрэнсис Рональдс: отец электрического телеграфа . Лондон: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  15. ^ Kahmen, Heribert; Файг, Вольфганг (1988). Геодезия . Берлин: де Грюйтер. п. 9. ISBN 3-11-008303-5. Проверено 10 августа 2014 .
  16. ^ BC Punmia (2005). Съемка BC Punmia . п. 2. ISBN 9788170088530. Проверено 9 декабря 2014 .
  17. ^ NN Басак (2014). Геодезия и нивелир . п. 542. ISBN. 9789332901537. Проверено 28 июля +2016 .
  18. ^ BC Punmia (2005). Съемка BC Punmia . п. 2. ISBN 9788170088530. Проверено 9 декабря 2014 .
  19. ^ "Строительные геодезисты Лондон - дипломированные геодезисты ZFN" . ZFN . Проверено 12 марта 2021 года .
  20. ^ История прямоугольной геодезической системы К. Альберта Уайта, 1983, Паб: Вашингтон, округ Колумбия: Министерство внутренних дел США, Бюро управления земельными ресурсами: Для продажи Supt. документов, USGPO,
  21. Перейти ↑ Richards, D., & Hermansen, K. (1995). Использование внешних доказательств для толкования деяний. Журнал геодезической инженерии, (121), 178.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бринкер, Рассел С; Минник, Рой, ред. (1995). Справочник геодезистов . DOI : 10.1007 / 978-1-4615-2067-2 . ISBN 978-1-4613-5858-9.
  • Кей Дж (2000), Великая Арка: Драматическая история о том, как была нанесена на карту Индия и был назван Эверест , Харпер Коллинз, 182pp, ISBN 0-00-653123-7 . 
  • Пью Дж. К. (1975), Исследование для полевых ученых , Метуэн, 230 стр., ISBN 0-416-07530-4 
  • Дженовезе I (2005 г.), Определения геодезических и связанных терминов , ACSM, 314pp, ISBN 0-9765991-0-4 . 
  • Фонд системы государственного землевладения (2009 г.) Руководство по геодезическим инструкциям для исследования государственных земель Соединенных Штатов . www.blmsurveymanual.org

Внешние ссылки [ править ]

  • Géomètres sans Frontières  : Association de géometres pour aide au développement. Неправительственные геодезисты без границ (на французском языке)
  • Национальный музей геодезии Дом Национального музея геодезии в Спрингфилде, штат Иллинойс
  • Land Surveyors United Support Network Глобальная сеть социальной поддержки, включающая форумы геодезистов, обучающие видеоролики, новости отрасли и группы поддержки на основе геолокации.
  • Natural Resources Canada - Геодезия Хороший обзор геодезических изысканий со ссылками на строительные исследования, кадастровые исследования, фотограмметрические исследования, горные исследования, гидрографические исследования, маршрутные исследования, контрольные исследования и топографические исследования
  • Геодезический стол, Циклопедия 1728 г.
  • Съемка и триангуляция История геодезического и изыскательского оборудования
  • NCEES Национальный совет экзаменаторов по инженерии и геодезии (NCEES)
  • NSPS Национальное общество профессиональных геодезистов (NSPS)
  • Часто задаваемые вопросы о наземных радиолокаторах Использование наземных радиолокаторов для наземной съемки
  • Survey Earth Глобальное мероприятие для профессиональных геодезистов и студентов, чтобы заново измерить планету за один день во время летнего солнцестояния в качестве сообщества геодезистов.
  • Сюрвейеры - Статистика профессиональной занятости