15 pytan (1).pdf

(567 KB) Pobierz
111. Przestrzenne układy współrzędnych (geograficzny, geodezyjny, WGS-84). układ
współrzędnych na płaszczyźnie 2000 i 1992
a) układ geograficzny
Jest to układ współrzędnych, który przyjmuje kule jako układ odniesienia dla kuli ziemskiej. Położenie danego
punktu opisane jest w nim przy pomocy dwóch kątów określających geocentryczny kierunek do danego punktu
– szerokość (φ) i długość geograficzną (λ). Ten układ jest stosowany do dziś wszędzie tam, gdzie wystarczy
niewielka dokładność określenia położenia, rzędu dziesiątek metrów.
b) układ geodezyjny
W układzie współrzędnych geodezyjnych (elipsoidalnych) są określane dokładne współrzędne
punktów geodezyjnych w oparciu o elipsoidę obrotową, odwzorowującą dużo lepiej niż kula
kształt ziemi. Punkty są zrzutowane z fizycznej powierzchni Ziemi na powierzchnię elipsoidy.
Punkt jest określony przy pomocy dwóch współrzędnych – jest to szerokość geodezyjna
(elipsoidalna) B oraz długość geodezyjna (elipsoidalna) L. Może być określona również
wysokość punktu nad powierzchnią elipsoidy – jest to tzw. wysokość elipsoidalna H.
W oba te układy (geograficzny i geodezyjny) można wpisać układ kartezjański X, Y, Z.
Przeliczenie zarówno współrzędnych geograficznych jak i geodezyjnych na te współrzędne nie
stwarza większych trudności.
c) WGS – 84
Jest to jednolity globalny i trójwymiarowy układ współrzędnych, w którym
współrzędne kartezjańskie (X,Y,Z) odnoszące się do elipsoidy WGS-84
generalizującej kształt geoidy. Elipsoida WGS-84 stała się podstawowym układem
odniesienia w systemach nawigacji satelitarnej. Przy używaniu map opartych na
innym układzie należy wprowadzać poprawki. Chociaż większość odbiorników
nawigacji satelitarnej ma zaprogramowaną możliwość wyświetlania pozycji w
innych układach, obecnie trwa proces upowszechniania map opartych o WGS-84.
d) Układ "1992"
- utworzony w oparciu o jednostrefowe dla obszaru Polski (w szerokim 12
o
pasie
południkowym) odwzorowanie Gaussa - Krügera elipsoidy GRS-80 z południkiem osiowym (środkowym)
L
o
=19
o
i przy założeniu skali długości na tym południku (skali kurczenia) m
o
= 0,9993. Przyjęta skala
aplikacyjna odwzorowania Gaussa-Krügera ma na celu kompromisowe rozłożenie liniowych zniekształceń
odwzorowawczych, które wynoszą od -70 cm/km na południku
środkowym
do ok. +90 cm/km w skrajnych,
wschodnich obszarach Polski.
e) Układ "2000"
jest złożony z czterech stref, z których każda powstała jako odwzorowanie Gaussa -
Krüge1111111ra elipsoidy GRS-80 w pasie południkowym 3
o
ze skalą kurczenia na południku osiowym każdej
strefy m
o
= 0,999923. Dla kolejnych stref przyjęto następujące południki osiowe: 15
o
, 18
o
, 21
o
, 24
o
Przyjęta
skala na południku
środkowym
każdej strefy oznacza,
że
zniekształcenia odwzorowawcze na tym południku
wynoszą -7.7 cm/km. Na styku sąsiednich stref w obszarze Polski wynoszą one maksymalnie ok. + 7 cm/km.
Układ 2000 jest przeznaczony dla map gospodarczych wielkoskalowych.
-szczeciński 15
o
-bydgoski 18
o
-warszawski 21
o
-białostocki 24
o
2.Rodzaje odwzorowań kartograficznych (odwzorowania stosowane w Polsce)
Odwzorowanie kartograficzne – przeniesienie punktów Ziemi przyjętej za regularną powierzchnię geometryczną
na płaszczyznę według z góry narzuconych warunków.
Reguły odwzorowania wyrażamy za pomocą form matematycznych podających związek między współrzędnymi
geograficznymi (geodezyjnymi) punktów odniesienia (kula, elipsoida), a współrzędnymi płaskimi
odpowiadających im punktów na płaszczyźnie (na mapie).
Do najczęściej stosowanych odwzorowań kartograficznych zaliczamy odwzorowania:
•
płaszczyznowe
•
walcowe
•
stożkowe
które można dalej podzielić ze względu na sposób przyłożenia powierzchni rzutującej na:
•
normalne (biegunowe)
•
poprzeczne (stożkowe)
•
ukośne (horyzontalne)
Wśród siatek płaszczyznowych wyróżniamy:
•
centralne (gnomoniczne) – gdy punkt, z którego wychodzą promienie rzutu znajduje się w
środku
kuli/elipsoidy
•
ortograficzne – gdy punkt, z którego wychodzą promienie rzutu znajduje się na przeciwległym biegunie
•
stereograficzne – punkt, z którego wychodzą promienie rzutu znajduje się w nieskończonej odległości
od bieguna rzutu (punktu styczności). Promienie są równoległe.
W Polsce stosowane jest odwzorowanie Gaussa-Krugera. Jest to wiernokątne walcowe poprzeczne
odwzorowanie powierzchni elipsoidy obrotowej na płaszczyznę, przy czym
środkowy
południk strefy
odtwarza się wiernie. Długości odcinków w odwzorowaniu Gaussa-Krügera są obarczone zniekształceniami.
Zniekształcenia zależą od skali odwzorowania, nie zależą od orientacji odcinka.
Pas południkowy (strefa) jest rzutowany na walec, który styka się z powierzchnią Ziemi (elipsoidy)
wzdłuż południka osiowego.
3. Obliczyć azymuty ciągu sytuacyjnego na podstawie kątów wyrównanych
Wzór na obliczenie azymutu następnego boku dla
kątów lewych:
Az
AB
=
Az
BC
−
180
o
+
β
B
Wzór na obliczenie azymutu następnego boku dla
kątów
prawych:
Az
AB
=
Az
BC
+
180
−
β
B
o
Wzór na odchyłkę dopuszczalną:
f
dop
= ±
4,5
⋅
t
⋅
n
t – dokładność odczytu w instrumencie
n – liczba mierzonych kątów
4.Tachimetria tradycyjna i elektroniczna (wzory i opis metod).
Tachimetria polega na
pomiarze sytuacyjno-wysokościowym (jednoczesnym)
wykonywanym
metodą
biegunową
do określania położenia sytuacyjnego punktów szczegółowych oraz niwelacji trygonometrycznej do
określania wysokości tych punktów. Pomiary tachimetryczne przeprowadza się w oparciu o osnowy geodezyjne,
czyli punkty o znanych współrzędnych geodezyjnych, za pomocą tachimetru lub teodolitu z nasadką dalmierczą. Z
punktu widzenia szczegółowych metod pomiaru tachimetria jest pomiarem biegunowym z pośrednim sposobem
wyznaczenia odległości przy pomocy dalmierza kreskowego.
Biegunami układów są kolejne punkty osnowy.
Tachimetria pozwala
na pomiar przy
dowolnym pochyleniu osi celowej
instrumentu (teodolitu).
Pomiar (założenie
osnowy, wybór punktów szczegółowych,
odczytanie łaty i zapis do dziennika)
wykonuje się analogicznie jak w niwelacji
punktów rozproszonych, a ponadto mierzy
się kąt nachylenia lunety w płaszczyźnie
pionowej. Metoda tachimetryczna pomiaru
rzeźby terenu jest
mniej dokładna od metod
realizowanych z pomocą niwelatora,
ale jest to metoda umożliwiająca
znacznie szybsze
wykonanie prac
polowych. Wzory:
H
A
– wysokość punktu nad którym ustawiono instrument,
H
B
=
H
A
+
i
± ∆
h
−
s
i – wysokość instrumentu,
∆
h
=
1
⋅
(
k
⋅
l
+
c
)
⋅
sin 2
α
α
– kąt pionowy nachylenia osi celowej,
2
k – stała mnożenia dalmierza kreskowego (najczęściej równa 100),
D
=
(
k
⋅
l
+
c
)
⋅
cos
2
α
l – odcinek łaty wyznaczony odczytami górnym i dolnym,
s – odczyt
środkowy
5.Niwelacja powierzchniowa rozproszona, siatkowa, przekrojów podłużnych i
porzecznych (rysunki i opisy).
Niwelacja terenu metodą siatkową – wykonujemy ją
na terenach o
niezbyt urozmaiconej rzeźbie terenu.
Nazwa pochodzi od
siatki
regularnych figur
geometrycznych (najczęściej kwadratów o bokach 5,
10, 20, 50, 100m). Metodą niwelacji geometrycznej wyznacza się
wysokości wszystkich wierzchołków siatki.
Numerację tych
wierzchołków prowadzi się: linie na jednym kierunku oznacza się kolejnymi liczbami, a wzdłuż drugiego
kierunku – literami. Pomiar niwelacyjny siatki zaczynamy z reperu. Jeśli znajduje się on poza terenem objętym
pomiarem, wówczas prowadzimy ciąg dowiązujący do momentu, aż niwelator stanie na terenie objętym
pomiarem. Od tego momentu
po każdym odczycie wstecz
wykonujemy
szereg odczytów pośrednich
do
punktów znajdujących się w zasięgu danego stanowiska, po czym
kończymy odczytem w przód
i zmieniamy
stanowisko. Po zaniwelowaniu całej siatki prowadzimy ciąg do najbliżej położonego reperu w celu uzyskania
kontroli pomiarów. Jest to
metoda bardzo precyzyjna.
D
=
(
k
⋅
l
+
c
)
⋅
cos
2
α
∆
h
=
1
⋅
(
k
⋅
l
+
c
)
⋅
sin 2
α
2
H
B
=
H
A
+
i
± ∆
h
−
s
α=
0
∆
h
=
0
D
=
k
⋅
l
+
c
oznaczenia jak w tachimetrii
Niwelacja metodą punktów rozproszonych.
•
do pomiaru rzeźby terenu o zróżnicowanej budowie, na obszarach zabudowanych lub zarośniętych,
wyznaczania objętości mas ziemnych
•
Niwelacja punktów rozproszonych polega na określeniu wysokości pikiet terenowych
i punktów sytuacyjnych niwelacją geometryczną w przód przy równoczesnym
wyznaczeniu ich położenia poziomego metodą biegunową w nawiązaniu do punktów
osnowy geodezyjnej poziomej
•
przed przystąpieniem do pomiaru należy dany obszar pokryć siecią poligonową (palikowanie)
•
następnie niweluje się te punkty ciągiem niwelacyjnym. Wynikiem są wysokości punktów
poligonowych, które stanowią bieguny dla zdjęcia szczegółów metodą biegunową i stanowiska niwelatora dla
niwelacji geometrycznej metodą w przód
•
kolejny etap to obliczenie wysokości pikiet (punktów charakterystycznych terenu) oraz ich odległości
od stanowiska niwelatora, zgodnie ze wzorem
•
Ostatni etap to interpolacja i wykreślenie warstwic.
Niwelacja metodą przekrojów podłużnych i poprzecznych.
•
stosowana do pomiaru obiektów wydłużonych np. do projektowania tras komunikacyjnych (lądowych,
wodnych, oraz innych tras inżynierskich)
•
w zależności od ukształtowania terenu i celu prac wybiera się punkty profilu podłużnego w których
mają być wykonane profile poprzeczne. Kierunek profilu wyznacza się węgielnicą (do 50m) , przy dłuższym
profilu teodolitem.
•
Punkt końcowy powinien być wyznaczony z dokładnością min 0,30m, położenie punktów
charakterystycznych na profilu podłużnym należy zmierzyć od punktu załamania tego profilu, a na poprzecznym
od punktu na profilu podłużnym z dokładnością 0,1m.
Średni
błąd wyznaczania wysokości punktów sytuacji i
rzeźby wynosi
0,01m
6. Precyzyjny pomiar odległości metodą modulacji impulsowej.
Aby dokonać pomiaru czasu propagacji fali pomiarowej niezbędne jest zaznaczenie chwil, między którymi
mierzony jest ten czas. Do tego celu służy modulacja fali pomiarowej, którą jest fala elektromagnetyczna.
Modulacja – jest to kontrolowana zmiana w czasie pewnego procesu periodycznego. Jest to proces fizyczny
polegający na oddziaływaniu sygnałem modulującym na
falę nośną – uzyskuje się w ten sposób sygnał
modulowany.
Modulacja impulsowa – fala nośna jest okresowym
ciągiem impulsów. Używana w dalmierzach laserowych.
Jedna z możliwości pomiaru czasu propagacji fali
τ
na
drodze 2L sprowadza się do wyznaczenia czasu między
chwilami t
3
i t
1
, w których sygnał odbierany przekracza
próg Up
o
, a sygnał nadawany próg Up
n
.
Wzory:
τ =
t
3
−
t
1
L
=
1/ 2
⋅ τ ⋅
v
7. Precyzyjny pomiar odległości metodą modulacji sinusoidalnej
Sinusoidalny przebieg modulujący falę nośną nadajnika ma
zazwyczaj znacznie mniejszą długość, aniżeli mierzony odcinek L.
Proces rozchodzenia się zmodulowanej fali wzdłuż bieżącej drogi
x
opisuje równanie fali:
2
⋅
L
2
⋅
L
⋅
f
w
=
2
π ⋅
ω
w
⋅ τ =
2
π ⋅
=
2
π ⋅
(
n
+ ϕ
)
λ
v
w
f
w
,
ϖ
w
,
λ
w
– częstotliwość, pulsacja oraz długość fali wzorcowej,
n – liczba całkowita pełnych kątów 2π zawartych w
ϖ
w
τ,
ϕ
– liczba ułamkowa 0 <
ϕ
< 1 określająca niepełną część przesunięcia fazowego,
v – prędkość fali pomiarowej.
Z powyższego wzoru uzyskuje się kolejne równania:
L
=
τ=
λ
w
v
⋅
(
n
+ ϕ
)
=
⋅
(
n
+ ϕ
)
2
2
⋅
f
w
2
⋅
L 1
=
⋅
(
n
+ ϕ
)
=
T
w
⋅
(
n
+ ϕ
)
v
f
w
Natomiast graniczny błąd pomiaru odległości wynosi:
∆
v
∆
f
w
∆
L
=
v
+
f
w
λ
⋅
L
+
w
⋅∆⋅ϕ
2
dla L = 1,5km
∆L
= 1,15cm
dla L = 15km
∆L
= 2,5cm
8.Ogólna zasada działania systemu GPS (opisz poszczególne segmenty).
–
segment kosmiczny:
Segment ten składa się z 24 satelitów poruszających się po orbitach wokół kuli
ziemskiej. Satelity nadają z pokładu dwie częstotliwości radiowe z kodowanymi informacjami o czasie oraz
depeszę satelitarną – zbiór informacji niezbędnych dla użytkownika.
–
segment kontrolny:
Segment ten składa się z głównej stacji kontrolnej i kilku stacji monitorujących. Główna
stacja Master Control Station (MSC)
śledzi,
monitoruje oraz zarządza całą konstelacją satelitów i uaktualnia
dane nawigacyjne. Stacje monitorujące, wyposażone w precyzyjne wzorce cezowe oraz odbiorniki mające
możliwość generowanie kodu P (precyzyjnego), wykonują nieprzerwanie obserwacje wszystkich satelitów
rejestrując kolejne pomiary co 1,5 s. Pomiary przekazywane są do stacji (MSC). Stacje kontrolne zapewniają
łączność między satelitami a MSC. Przesyłają satelitom do pamięci ich komputerów informacje o ich
efemerydach (dane orbitalne) i dane dotyczące korekty chodu zegarów satelitów.
–
segment użytkowników:
Segment ten składa się z wielu różnych odbiorników radionawigacyjnych, specjalnie
przygotowanych do odbioru, dekodowania i przetwarzania sygnałów satelitarnych oraz wykonywania obliczeń

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin