Przedmowa do wydania I Podręcznik Geodezja I powstał na bazie

Przedmowa do wydania I
Podręcznik Geodezja I powstał na bazie skryptu Wykłady i ćwiczenia z geodezji 1,
którego dwa wydania ukazały się wcześniej w latach 1 9 9 9 - 2 0 0 2 i został napisany przede
wszystkim dla studentów pierwszego roku kierunku Geodezja i Kartografia Akademii Rolniczej w Krakowie. Jako lektura pomocnicza książka Geodezja I może być również przydatna dla studentów innych wyższych uczelni technicznych na kierunkach geodezyjnych
i niegeodezyjnych oraz dla uczniów technikum geodezyjnego oraz słuchaczy policealnego
studium zawodowego. W porównaniu z wymienionym skryptem jej zakres tematyczny
uległ istotnemu poszerzeniu, poprawiono też zauważone usterki, rysunki itp., natomiast
pominięto treści mniej aktualne i związane bezpośrednio z ćwiczeniami z geodezji. Problematyka dotycząca tych ćwiczeń zostanie podana w osobnym opracowaniu pt. Przewodnik do ćwiczeń z geodezji /.
Książka Geodezja I składa się z dwunastu rozdziałów obejmujących wiadomości
z podstawowych działów geodezji ogólnej takich jak: bezpośrednie i pośrednie pomiary
liniowe, tyczenie kątów prostych, pomiar kątów poziomych i pionowych, rachunek współrzędnych, obliczanie pól, niwelacja, pomiary sytuacyjne, sporządzanie map wielkoskalowych. Na podstawie powyższego wyliczenia można stwierdzić, że jest to pokaźny zakres
wiedzy zawodowej, koniecznej do opanowania w stosunkowo krótkim czasie jednego roku
akademickiego.
Potrzeba napisania tego podręcznika wynikła głównie z braku na rynku wydawniczym książki dostosowanej do zakresu nauczania geodezji na naszym kierunku oraz trudności w przekazaniu stosunkowo obszernego materiału w ramach niewielkiej ilości godzin
wykładów i ćwiczeń przeznaczonych na nauczanie przedmiotu. Kolejna partia materiału,
stanowiąca dalsze rozszerzenie wiadomości z zakresu geodezji ogólnej została zawarta
w mojej następnej książce pt. Geodezja 11.
W tym miejscu chciałbym serdecznie podziękować, składając jednocześnie wyrazy
mej wdzięczności opiniodawcom niniejszego podręcznika: panu profesorowi Jackowi
Szewczykowi oraz panu doktorowi | Janowi Szczurkowi
za recenzje i cenne wskazówki
dotyczące ulepszenia treści tej książki.
Uwagi do wydania II
Po trzech latach, które upłynęły od ukazania się książki Geodezja I zaszła konieczność jej modernizacji wynikającej z takich przyczyn jak: postęp techniczny, zmiany
wprowadzone przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii w standardach geodezyjnych
(normach, instrukcjach, wytycznych technicznych), sugestie odnośnie treści przekazane mi
przez P.T. kolegów, fachowców i czytelników oraz potrzeba dostosowania treści II wydania Geodezji 1 do zapowiadanego wyżej, a opublikowanego niedawno dopełniającego podręcznika pt. Przewodnik do ćwiczeń z geodezji /. W ten sposób powstał zestaw komplementarnych książek do przedmiotu określanego jako Geodezja I.
Andrzej
Jagielski
SPIS TREŚCI:
Przedmowa do wydania I
9
Uwagi do wydania II
9
Rozdział 1: Wiadomości wstępne
1.1. Definicja, zadania i podział geodezji
1.2. Powierzchnie odniesienia
1.3. Geodezyjny system odniesień przestrzennych
1.4. Osnowa geodezyjna i jej podział
1.5. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar Układ SI
1.5.1. Informacje ogólne
1.5.2. Definicje podstawowych jednostek miar układu SI
1.6. Miary metryczne długości, pola powierzchni i objętości
1.6.1. Miary długości
1.6.2. Miary pola powierzchni
26
27
28
28
Odbicie i załamanie światła
Płytka płasko-równoległa (równoległościenna)
Pryzmaty
Soczewki
Wady soczewek (aberracje optyczne)
2.2. Oko człowieka
2.3. Lupa
2.4. Mikroskop
2.5. Luneta
2.5.1.
2.5.2.
2.5.3.
2.5.4.
2.5.5.
2:5.6.
.'.
Zasada działania lunety
Powiększenie lunety
Pole widzenia lunety
Jasność lunety
Luneta geodezyjna z soczewką ogniskującą (teleobiektywem)
Obsługa lunety
Rozdział 3: Tyczenie prostych i pomiary liniowe
3.1. Tyczenie linii prostych
3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.1.4.
Sprzęt do tyczenia prostych
Tyczenie prostych sposobami bezpośrednimi okiem nieuzbrojonym
Pośrednie tyczenie prostej
Tyczenie prostych za pomocą teodolitu
3.2. Bezpośredni pomiar długości taśmą geodezyjną
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.3.
23
26
Miara stopniowa
Miara gradowa
Miara łukowa
Przeliczanie miar kątowych
Rozdział 2: Przyrządy optyczne stosowane w geodezji
2.1. Elementy optyczne instrumentów geodezyjnych
2.1.1.
2.1.2.
2.1.3.
2.1.4.
2.1.5.
22
23
24
25
1.7. Miary kąta
1.7.1.
1.7.2.
1.7.3.
1.7.4.
10
10
13
16
20
22
30
30
30
31
32
34
36
38
43
44
44
44
45
46
47
47
48
50
50
50
51
57
59
61
Zasady ogólne bezpośredniego pomiaru długości
Sprzęt do bezpośredniego pomiaru długości
Pomiar odległości taśmą w terenie płaskim i poziomym
Pomiar odległości taśmą w terenie pochyłym
61
62
65
67
3.3. Poprawki na poziom morza, komparację i temperaturę taśmy
70
3.3.1. Poprawka długości na poziom morza
3.3.2. Poprawka na komparację przymiaru
3.3.3. Poprawka na temperaturę przymiaru. Suma poprawek
3.4. Dokładność bezpośredniego pomiaru odległości
3.5. Metody pośredniego pomiaru długości
3.5.1. Istota pośrednich pomiarów liniowych
3.5.2. Pośrednie pomiary odległości za pomocą konstrukcji geometrycznych
70
71
72
73
75
75
75
Spis treści 4
3.5.3. Paralaktyczny pomiar odległości
3.6. Optyczny pomiar odległości
3.7. Elektromagnetyczny pomiar odległości
3.8. „Ruletki elektroniczne"
Rozdział 4: Tyczenie kątów prostych
4.1. Tyczenie kątów prostych bez użycia węgielnicy
4.2. Węgielnice
4.2.1. Węgielnica zwierciadlana (lustrzana)
4.2.2. Węgielnica pryzmatyczna pięciokątna (pentagonalna)
4.3. Tyczenie obiektów prostokątnych
Rozdział 5: Utrwalanie i sygnalizacja punktów osnowy geodezyjnej
5.1. Zasady ogólne utrwalania punktów osnowy
5.2. Znaki geodezyjnej osnowy poziomej
5.3. Znaki geodezyjnej osnowy wysokościowej
5.4. Nowsze sposoby stabilizacji punktów geodezyjnych
5.5. Podstawa prawna stabilizacji punktów geodezyjnych
5.6. Opis topograficzny punktu osnowy geodezyjnej
5.7. Sygnalizacja punktów geodezyjnych
Rozdział 6: Pomiar kątów poziomych i pionowych
6.1. Zasady konstrukcji przyrządów do pomiaru kątów
6.2. Budowa teodolitu
77
79
80
82
83
83
84
85
86
88
91
91
93
95
98
101
102
108
111
111
113
6.2.1. Spodarka
6.2.2. Limbus
6.2.3. Alidada
113
114
116
6.3. Libele i piony
119
6.3.1. Libele
6.3.2. Piony
6.4. Statywy
6.5. Układy osiowe teodolitów
6.6. Urządzenia odczytowe teodolitów optycznych
6.6.1.
6.6.2.
6.6.3.
6.6.4.
6.6.5.
Indeks, mikroskop indeksowy
Noniusz, mikroskop noniuszowy
Mikroskop skalowy
Mikroskopy jednomiejscowe z mikrometrami
Mikroskopy dwumiejscowe z mikrometrami
6.7. Podział teodolitów na klasy dokładnościowe
6.8. Warunki geometryczne, sprawdzenie i rektyfikacja teodolitu
6.8.1. Założenia ogólne
6.8.2. Warunki teodolitu
6.8.3. Sprawdzenie warunków: l±.vi Qlv oraz rektyfikacja libel alidadowych
6.8.4. Sprawdzenie warunku clii i rektyfikacja błędu kolimacji
6.8.5. Sprawdzenie warunku h±v, eliminowanie błędu inklinacji
6.8.6. Sprawdzenie warunku «i_Lvi usunięcie błędu skręcenia krzyża kresek
6.8.7. Sprawdzenie warunku przecinania się osi c, v i eliminowanie wpływu mimośrodu osi celowej
6.8.8. Wykrywanie i eliminowanie błędu mimośrodu alidady
6.8.9. Wykrywanie i eliminowanie błędów podziału limbusa
6.8.10. Sprawdzenie i rektyfikacja pionu optycznego
6.9. Sprawdzenie i obsługa elementów mechaniczno-optycznych teodolitu
6.9.1.
6.9.2.
6.9.3.
6.9.4.
6.9.5.
Sprawdzenie statywu, futerału i wyposażenia teodolitu
Sprawdzenie śrub
Sprawdzenie libel
Sprawdzenie lunety i mikroskopu
Uwagi dotyczące zasad obchodzenia się z teodolitem
119
124
126
129
131
132
133
135
137
138
143
144
144
145
147
148
151
152
153
154
155
156
156
156
157
158
158
159
Spis treści
5
6.10. Wpływy błędów: libeli, kolimacji i inklinacji na pomiar kąta poziomego
159
6.10.1. Wpływ błędu niepionowego ustawienia osi v
6.10.2. Wpływ błędu kolimacji i inklinacji
159
161
6.11. Pomiar kątów poziomych
6.11.1.
6.11.2.
6.11.3.
6.11.4.
6.11.5.
6.11.5.
6.11.7.
162
Orientacja kierunków na limbusie
Czynności wstępne na stanowisku przed pomiarem kątów poziomych
Pomiar pojedynczego kąta (pomiar zwykły)
Dziennik pomiaru kątów
Pomiar pojedynczego kąta poziomego metodą repetycyjną
Pomiar kątów poziomych metodą kierunkową
Zarys innych metod pomiaru kątów poziomych
6.12. Dokładność pomiaru kątów poziomych
6.13. Pomiar kątów pionowych
6.13.1.
6.13.2.
6.13.3.
6.13.4.
6.13.5.
162
163
164
165
166
169
171
..
Rodzaje kątów pionowych. Koło pionowe teodolitu
Pomiar kąta pionowego i wyznaczenie błędu indeksu
Sprawdzenie miejsca zera KV i rektyfikacja błędu indeksu
Kompensatory kręgu pionowego
Dokładność pomiaru kątów pionowych
6.14. Teodolity elektroniczne
Rozdział 7: Pomiary azymutów
7.1. Pomiary busolowe
7.1.1.
7.1.2.
7.1.3.
7.1.4.
7.1.5.
Magnetyzm ziemski
Instrumenty busolowe
Sprawdzanie busol
Pomiar azymutu magnetycznego
Ciągi busolowe
7.2. Żyroskopowy pomiar azymutów
Rozdział 8: Podstawowe zadania geodezyjne z rachunku współrzędnych
8.1. Geodezyjny układ współrzędnych prostokątnych
8.2. Orientacja pomiarów geodezyjnych
8.3. Podstawowe związki w płaskim układzie współrzędnych prostokątnych, płaskich
8.4. Obliczenie azymutu i długości boku ze współrzędnych
8.5. Symbole rachunkowe S. Hausbrandta
8.6. Obliczenie kąta ze współrzędnych
8.7. Obliczanie współrzędnych punktów posiłkowych
8.7.1.
8.7.2.
8.7.3.
8.7.4.
Obliczenie
Obliczenie
Obliczenie
Obliczenie
współrzędnych
współrzędnych
współrzędnych
współrzędnych
punktu na prostej
punktu na domiarze prostokątnym
grupy punktów posiłkowych
punktu wyznaczonego metodą biegunową
8.8. Obliczenie współrzędnych punktów przecięć prostych
8.8.1. Obliczenie współrzędnych punktu przecięcia boku osnowy z ramką sekcyjną
8.8.2. Obliczenie współrzędnych punktu przecięcia się prostych
8.9. Obliczanie ciągów poligonowych, sytuacyjnych
8.9.1.
8.9.2.
8.9.3.
8.9.4.
8.9.4.
Podstawowe pojęcia z poligonizacji
Obliczenie ciągów otwartych, wiszących
Obliczenie ciągów otwartych z nawiązaniem pełnym
Obliczenie ciągów otwartych z nawiązaniem niepełnym
Obliczenie ciągu poligonowego zamkniętego
8.10. Obliczanie wcięć pojedynczych
8.10.1. Kątowe wcięcie w przód
8.10.2. Wcięcie liniowe
8.11. Obliczenie domiarów prostokątnych ze współrzędnych
8.12. Wybrane programy do przeprowadzania obliczeń geodezyjnych
8.12.1. Program WinKalk
8.12.2. Program C-Geo
172
175
175
177
179
181
183
184
188
188
188
189
190
191
192
194
197
197
199
202
203
205
206
207
208
209
211
212
213
213
214
217
217
218
220
225
226
227
227
229
231
232
232
235
Spis treści 5
Rozdział 9: Obliczanie pola powierzchni
9.1. Zasady i metody obliczania pól
9.2. Obliczanie pól prostych figur geometrycznych
9.3. Obliczenie pola dowolnego wieloboku zamkniętego
9.3.1.
9.3.2.
9.3.3.
9.3.4.
Obliczenie
Obliczenie
Obliczenie
Obliczenie
pola
pola
pola
pola
wieloboku
wieloboku
wieloboku
wieloboku
w oparciu o jego podział na trójkąty
zdjętego metodą rzędnych i odciętych
zdjętego metodą biegunową
ze współrzędnych prostokątnych
9.4. Obliczanie pól metodą graficzną
9.5. Obliczanie pól metodą mechaniczną
9.5.1.
9.5.2.
9.5.3.
9.5.4.
9.5.5.
Planimetr biegunowy
Pomiar pola przy biegunie ustawionym na zewnątrz figury
Pomiar pola z biegunem wewnątrz planimetrowanej figury
Wyznaczenie stałych planimetru biegunowego
Technika pomiaru pola przy pomocy planimetru
9.6. Deformacje podkładów mapowych
9.7. Dokładność określania pól
9.8. Wymogi instrukcji G-5 związane z obliczaniem pól (wybór fragmentów)
9.9. Nowe sposoby obliczania pól
9.9.1. Tendencje w usprawnieniach w dziedzinie obliczania pól
9.9.2. Digimetry i planimetry elektroniczne
9.10. Zastosowanie niektórych programów geodezyjnych do obliczania pól
9.10.1. Obliczanie pól programem WinKalk
9.10.2. Obliczanie pól programem C-Geo
Rozdział 10: Pomiary wysokościowe (niwelacja)
10.1. Podstawowe pojęcia z zakresu niwelacji
10.2. Metody pomiarów wysokościowych
10.2.1. Niwelacja geometryczna
10.2.2. Niwelacja trygonometryczna
10.2.3. Niwelacja barometryczna (fizyczna) i inne sposoby pomiaru wysokości
10.3. Sposoby i zastosowania niwelacji geometrycznej
10.4. Wpływ krzywizny Ziemi i refrakcji na pomiary wysokościowe
10.5. Sprzęt niwelacyjny
10.5.1. Łaty niwelacyjne
10.5.2. Niwelatory
Sprawdzenie
Sprawdzenie
Sprawdzenie
Sprawdzenie
warunku
warunku
warunku
warunku
lLv
Q.Lvi rektyfikacja libeli okrągłej
«i _L vi rektyfikacja skręcenia krzyża kresek
l\\ ci rektyfikacja błędu nierównoległości
10.8. Zasada działania niwelatorów samopoziomujących
10.9. Charakterystyka wybranych modeli niwelatorów samopoziomujących
10.9.1.
10.9.2.
10.9.3.
10.9.4.
Niwelator Ni 2 firmy Zeiss (Opton Oberkochen)
Niwelatory samopoziomujące wytwórni Zeiss Jena
Niwelator N A 2 Wilda
Niektóre niwelatory samopoziomujące innych producentów
10.10. Obsługa, sprawdzenie i rektyfikacja niwelatorów samopoziomujących
10.11. Nowsze konstrukcje niwelatorów
10.12. Sprawdzanie łat niwelacyjnych
10.13. Niwelacja reperów
10.13.1.
10.13.2.
10.13.3.
10.13.4.
244
245
245
246
248
251
251
253
256
257
258
260
262
263
264
264
265
267
267
269
271
271
272
272
274
274
275
279
283
283
286
10.6. Budowa niwelatora libelowego
10.7. Sprawdzenie i rektyfikacja niwelatora libelowego ze śrubą elewacyjną
10.7.1.
10.7.2.
10.7.3.
10.7.4.
240
240
242
244
Zasady ogólne
Etapy projektowania i zakładania sieci niwelacyjnych szczegółowej osnowy wysokościowej
Pomiar sieci niwelacyjnych osnowy szczegółowej kl. III, IV
Niwelacja osnowy pomiarowej
288
290
291
291
291
291
296
298
298
299
302
303
304
305
308
310
310
311
311
314
Spis treści
10.14. Niwelacja przekrojów (niwelacja podłużna i poprzeczna)
10.14.1.
10.14.2.
10.14.3.
10.14.4.
10.14.5.
10.14.6.
10.14.7.
10.14.8.
Cele i zasady niwelacji przekrojów
Wyznaczenie i utrwalenie w terenie linii profilu podłużnego
Wytyczenie i utrwalenie linii profilów (przekrojów) poprzecznych
Pomiar szczegółów sytuacyjnych położonych w obrębie pasa budowli
Niwelacja trasy
Obliczenie wysokości zaniwelowanych punktów
Sporządzenie profilu podłużnego
Sporządzenie profilów poprzecznych
10.15. Niwelacja powierzchniowa siatkowa
10.15.1.
10.15.2.
10.15.3.
10.15.4.
10.15.5.
Założenia ogólne niwelacji powierzchniowej
Zasady niwelacji siatkowej
Tyczenie siatki
Niwelacja siatki
Prace kameralne
10.16. Niwelacja powierzchniowa sposobem punktów rozproszonych
10.16.1. Zasady niwelacji punktów rozproszonych
10.16.2. Założenie i pomiar sieci stanowisk niwelatora
10.16.3. Niwelacja punktów powierzchni terenu
10.17. Niwelacja powierzchniowa profilami
10.18. Interpolacja warstwie
10.18.1.
10.18.2.
10.18.3.
10.18.4.
10.18.5.
Przedstawianie rzeźby terenu na mapie
Zasady interpolacji warstwie. Interpolacja rachunkowa
Interpolacja graficzna za pomocą siatek linii równoległych lub zbieżnych
Interpolacja graficzna za pomocą przyborów kreślarskich
Inne sposoby interpolacji warstwie
10.19. Wykreślenie warstwie
10.20. Niektóre zastosowania praktyczne mapy warstwicowej
10.20.1.
10.20.2.
10.20.3.
10.20.4.
10.20.5.
Określenie wysokości punktu położonego między warstwicami
Określenie spadku odcinka zawartego między warstwicami
Wyznaczenie kierunku o zadanym spadku
Wykreślenie na mapie linii o jednostajnym pochyleniu
Wykreślenie profilu terenu na podstawie mapy warstwicowej
10.21. Zastosowania niwelacji w pracach inżynierskich
10.21.1. Wyznaczenie punktu o zadanej wysokości
10.21.2. Wyznaczenie linii o zadanym spadku
10.21.3. Przenoszenie wysokości na zadany poziom
10.22. Przeniesienie wysokości przez przeszkodę wodną
Rozdział 11: Pomiary sytuacyjne
11.1. Istota pomiarów sytuacyjnych, grupy dokładnościowe szczegółów
11.2. Pozioma osnowa pomiarowa
11.2.1.
11.2.2.
11.2.3.
11.2.4.
11.2.5.
11.2.6.
Nawiązanie poziomej osnowy pomiarowej
Związek liniowy jako niezależna osnowa pomiarowa
Ciągi sytuacyjne
Linie pomiarowe
Zastosowanie wcięć do zakładania osnowy pomiarowej
Sieci modularne
11.3. Metody pomiaru sytuacyjnego
11.3.1.
11.3.2.
11.3.3.
11.3.4.
11.3.5.
Pomiar sytuacyjny metodą ortogonalną (rzędnych i odciętych)
Pomiar sytuacyjny metodą biegunową
Zdjęcie szczegółów sytuacyjnych metodą przedłużeń
Zdjęcie szczegółów sytuacyjnych metodą wcięć
Miary kontrolne
11.4. Szkic polowy zdjęcia szczegółów sytuacyjnych
11.5. Organizacja zdjęcia sytuacyjnego
11.5.1. Organizacja zdjęcia sytuacyjnego metodą ortogonalną
7
314
314
315
316
317
317
321
322
324
325
325
326
327
330
331
332
332
333
334
340
341
341
342
344
346
346
346
349
349
350
350
351
352
352
352
353
355
356
360
360
362
362
363
364
366
367
368
371
371
372
373
374
375
378
382
382
Spis treści 8
8
11.5.2. Organizacja zdjęcia sytuacyjnego metodą biegunową
11.6. Zasady generalizacji konturów szczegółów terenowych podczas pomiaru sytuacyjnego
11.7. Zarys technologii tworzenia mapy cyfrowej (numerycznej)
11.8. Tachimetry elektroniczne
Rozdział 12: Sporządzenie mapy sytuacyjnej
12.1. Mapa analogowa i numeryczna
12.2. Skala mapy
12.2.1. Pojęcie skali, skale map współczesnych i archiwalnych
12.2.2. Przeliczanie skal
12.2.3. Dokładność graficzna mapy
12.3. Podziałki
12.3.1. Podziałka liniowa
12.3.2. Podziałka transwersalna
12.4. Podział map ze względu na treść
12.5. Mapa zasadnicza (podstawowa mapa kraju)
12.6. Wykonanie pierworysu mapy sposobami tradycyjnymi
12.6.1.
12.6.2.
12.6.3.
12.6.4.
12.6.5.
383
385
386
388
389
389
391
391
392
393
393
393
395
397
399
400
Zasady normalizacji formatów arkuszy map
Naniesienie ramki sekcyjnej i siatki kwadratów
Naniesienie punktów osnowy szczegółowej i pomiarowej
Nanoszenie szczegółów sytuacyjnych zdjętych metodą ortogonalną
Nanoszenie szczegółów sytuacyjnych zdjętych metodą biegunową
401
402
405
407
409
12.7. Uzgodnienie styków i sprawdzenie dokładności graficznej pierworysu
12.8. Redakcja pierworysu i jego wykreślenie
12.9. Kompletowanie operatu pomiaru sytuacyjnego
12.10. Zarys wykorzystania programu MikroMap do wykonania map
12.11. J. Biegalski - Podstawy tworzenia mapy programem C-Geo v. 6
411
412
416
421
427
12.11.1. Czynności wstępne
12.11.2. Tworzenie mapy
427
429