ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УРАВНИВАНИЯ СЕТИ ТРИАНГУЛЯЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

"ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ лабораторных работ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

"ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ И ОСНОВЫ ФОТОГРАММЕТРИИ"

Часть 3. "Уравнивание сети триангуляции параметрическим способом"

 

 

Донецк – ДонНТУ – 2009


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

"ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ лабораторных работ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

"ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ И ОСНОВЫ ФОТОГРАММЕТРИИ"

Часть 3. "Уравнивание сети триангуляции параметрическим способом"

Рассмотрено:

на заседании кафедры

маркшейдерского дела

протокол № 2

от 15.10.2009 г.

 

Утверждено:

на заседании учебно-

издательского совета

ДонНТУ

протокол № __

От ___.___.2009 г.

 

Донецк – ДонНТУ – 2009

 

УДК 622.1: 528

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Высшая геодезия и основы фотограмметрии". Часть 3. "Уравнивание сети триангуляции параметрическим способом". // В.В. Мирный, И.В. Филатова. Донецк: ДонНТУ, 2009

Методические указания предназначены для подготовки магистров, специалистов, бакалавров, которые обучаются по формам обучения: дневная, заочная, экстернат.

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Высшая геодезия и основы фотограмметрии" рекомендованы к изданию методической комиссией специальности "Маркшейдерское дело" (протокол № 2 от 15.10.2009 г.)

Авторы:

В.В. Мирный, проф.

И.В. Филатова, доц.

Рецензент:

С.Б. Кулибаба, вед. науч. сотр.

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ лабораторных работ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ И

ОСНОВЫ ФОТОГРАММЕТРИИ"

Часть 3. "Уравнивание сети триангуляции параметрическим способом"

Составители:

Вячеслав Васильевич Мирный

Ирина Викторовна Филатова

 

Уравнивание сети триангуляции параметрическим способом

 

Необходимо уравнять сеть триангуляции, которая состоит из 6 пунктов, из которых пункты Бург, Вассертурм, Вильмер – жесткие, а пункты Шанце, Эгидиус и Штейерндиб – определяемые.

Число нормальных уравнений, соответствующих данной сети, равно 22.

1. По материалам предварительной обработки составлена схема сети, которая приведена на рис. 3.1.

 

Рис. 3.1 – Схема сети триангуляции

 

2. Составлен список исходных данных. Координаты исходных пунктов приведены в таблице 3.1, сводка средних приведенных к центру и на плоскость направлений – в таблице 3.2.

 

Таблица 3.1– Координаты исходных пунктов

Название исходного пункта Координаты, м
Х У
Бург -24977,399 -25842,799
Вассертурм -29071,474 -25538,488
Вильмер -30945,359 -21777,609

 

Таблица 3.2 – Сводка средних приведенных к центру и на плоскость направлений

Пункт стояния Пункт визирования Приведенные и редуцированные на плоскость направления
градусы минуты секунды
Эгидиус Вассертурм 00,00
Бург 39,31
Шанце 26,86
Штейерндиб 52,21
Вильмер 06,68
Вассертурм Бург 18,89
Эгидиус 00,00
Вильмер 26,74
Вильмер Вассертурм 17,37
Эгидиус 00,00
Штейерндиб 30,53
Штейерндиб Вильмер 43,25
Эгидиус 00,00
Бург 16,56
Шанце 34,35
Шанце Штейерндиб 59,57
Эгидиус 00,00
Бург 01,92
Бург Шанце 54,13
Штейерндиб 21,66
Эгидиус 00,00
Вассертурм 40,05

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УРАВНИВАНИЯ СЕТИ ТРИАНГУЛЯЦИИ

ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

 

2. В таблицу 3.3 записываем координаты исходных пунктов (Бург, Вассертурм и Вильмер), значения исходных координат пунктов даны по условию и приведены в таблице 3.1. Предварительно полученные координаты определяемых пунктов берем из лабораторной работы № 1 "Предварительные вычисления в триангуляции" из таблицы 1.7. Графы поправки и окончательно уравненные пункты заполняются после выполнения уравнительных вычислений.

 

Таблица 3.3 – Список координат

№ п/п Названия пунктов Приближенные координаты, м Поправки, м Окончательные координаты, м
Х0 У0 Х У
Бург         -24977,399 -25842,799
Вассертурм         -29071,474 -25538,488
Вильмер         -30945,359 -21777,609
Шанце -23266,8 -23087,1 0,090 0,270 -23266,710 -23086,830
Эгидиус -28308,4 -23271,9 -0,031 0,095 -28308,431 -23271,805
Штейерндиб -25952,1 -19888,6 0,164 -0,064 -25951,936 -19888,664

2. В таблице 3.4 приведены жесткие дирекционные углы стороны, которые были вычислены в лабораторной работе № 1 ("Предварительные вычисления в триангуляции") в таблице 1.3.

 

Таблица 3.4 – Исходные (жесткие) дирекционные углы

Названия сторон Дирекционные углы a Стороны S, м
град мин сек
Бург – Вассертурм 56,56 4105,369
Вассертурм – Вильмер 06,40 4201,861

 

Предварительные дирекционные углы вычисляем по приближенным координатам определяемых пунктов и данным координатам исходных пунктов. Вычисления предварительных дирекционных углов и длин сторон приведены в таблице 3.5. Дирекционные углы находим по формулам:

 
 

где Хнн – координаты начального пункта;

Хкк – координаты конечного пункта;

– табличное значение дирекционного угла.

 


Таблица 3.5 – Вычисление приближенных дирекционных углов направлений и длин сторон

Сторона н-к ХК, м ХН, м DХ=ХК –ХН, м DХ+DУ, м УК, м УН, м DУ=УК Н, м DХ-DУ, м tgaТ aТ a SК-Н, м
Эгидиус – Вассертурм -29071,474 -25538,488 2,9703384 2391,6
-28308,4 -23271,9 710 23' 36" ,88 2391,6
-763,074 -2266,588 2510 23' 36" ,88  
Эгидиус – Бург -24977,399 -25842,799 -0,7718097 4207,7
-28308,4 -23271,9 370 39' 40", 71 4207,7
3331,001 -2570,899 3220 20' 19", 29  
Эгидиус – Шанце -23266,8 -23087,1 0,0366550 5045,0
-28308,4 -23271,9 20 05' 57",26 5045,0
5041,600 184,800 20 05' 57",26  
Эгидиус – Штейерндиб -25952,1 -19888,6 1,4358528 4123,0
-28308,4 -23271,9 550 08' 40",95 4123,0
2356,300 3383,300 550 08' 40",95  
Эгидиус – Вильмер -30945,359 -21777,609 -0,5666721 3030,9
-28308,4 -23271,9 290 32' 20" ,46 3030,9
-2636,959 1494,291 1500 27' 39" ,54  

 

Продолжение табл.3.5

Сторона н – к ХК, м ХН, м DХ=ХК –ХН, м DХ+DУ, м УК, м УН, м DУ=УК Н, м DХ-DУ, м tgaТ aТ a SК-Н, м
Вильмер – Штейерндиб -25952,1 -19888,6 0,3783118 5338,6
-30945,359 -21777,609 200 43' 20",00 5338,6
4993,259 1889,009 200 43' 20",00  
Штейерндиб – Бург -24977,399 -25842,799 -6,1087441 6033,5
-25952,1 -19888,6 800 42' 11",35 6033,5
974,701 -5954,199 2790 17' 48",65  
Штейерндиб – Шанце -23266,8 -23087,1 -1,1911146 4176,3
-25952,1 -19888,6 490 59' 05",53 4176,3
2685,300 -3198,500 3100 00' 54",47  
Шанце – Бург -24977,399 -25842,799 1,6109556 3243,0
-23266,8 -23087,1 580 10' 12",27 3243,6
-1710,599 -2755,699 2380 10' 12",27  

 

При вычислении приближенных дирекционных углов и длин сторон жесткие координаты данных точек не подвергаются округлению, поэтому они берутся такими, какими даны в таблице исходных данных (см. табл. 3.3)

Следует заметить, что вычисления дирекционных углов и длин сторон необходимо производить очень тщательно так, как допущенные ошибки будут обнаружены только в конце уравнительных вычислений.

 


3. Вычисление свободных членов уравнений погрешностей приведено в таблице 3.6. По каждому направлению вычисляются ориентирные углы:

,  

где Z – ориентирный угол;

a – дирекционный угол;

М – измеренное направление.

 

На каждом пункте после вычисления ориентирного угла вычисляется среднее значение ориентирного угла Z0, которое является предварительным (приближенным) значением ориентирного угла на данном пункте. После этого вычисляем приближенно ориентированные направления:

,  

где Z0 – среднее значение ориентирного угла.

 

Свободные члены уравнений погрешностей:

,  

 

Контроль. Сумма свободных членов на каждом пункте должна быть равна нулю.

В таблице 3.6 приведено вычисление коэффициентов уравнений погрешностей, которые определяются по формуле:

.  

Знаки коэффициентов (a) и (b) определяются в соответствии с величиной дирекционного угла данного направления по таблице 3.7.

 

Таблица 3.7 – Определение знаков коэффициентов

Значение дирекционного угла Знаки коэффициентов
a b
0 – 90 +
90 – 180 + +
180 – 270 +
270 – 360

 


Таблица 3.6 – Вычисление коэффициентов и свободных членов уравнений погрешностей

Название направлений Измеренные направления М Дирекционные углы (жесткие и приближенные) Ориентирные углы Приближенно ориентированные направления Свободный член Расстояние S, км
град мин сек град мин сек град мин сек град мин сек
        Эгидиус                        
Вассертурм 00,00 36,88 36,88 38,04 -0,89 2,392 -19,55 6,58 -8,17 2,75
Бург 39,31 19,29 39,98 17,35 2,21 4,208 -12,60 -16,33 -2,99 -3,88
Шанце 26,86 57,26 30,40 4,63 -7,37 5,045 0,76 -20,61 0,15 -4,09
Штейерндиб 52,21 40,95 48,74 30,25 10,97 4,123 16,93 -11,79 4,11 -2,86
Вильмер 6,68 39,54 32,86 44,72 -4,91 3,031 10,17 17,95 3,36 5,92
Среднее             37,77       0,00          
                                     
        Вассертурм                        
Бург 18,89 56,56 37,67 56,96 -0,40 4,105 -1,53 -20,57 -0,37 -5,01
Эгидиус 00,00 36,88 36,88 38,07 -1,19 2,392 19,55 -6,58 8,17 -2,75
Вильмер 26,74 6,40 39,66 4,81 1,59 4,202 18,46 9,20 4,39 2,19
Среднее             38,07       0,00          
                               
        Вильмер                        
Вассертурм 17,37 6,40 49,03 3,38 3,02 4,202 -18,46 -9,20 -4,39 -2,19
Эгидиус 00,00 39,54 39,54 46,01 -6,47 3,031 -10,17 -17,95 -3,36 -5,92
Штейерндиб 30,53 20,00 49,47 16,54 3,46 5,339 7,30 -19,29 1,37 -3,61
Среднее             46,01       0,01          
                               

 

 

Продолжение табл. 3.6

Название направлений Измеренные направления М Дирекционные углы (жесткие и приближенные) Ориентирные углы Приближенно ориентированные направления Свободный член Расстояние S, км
град мин сек град мин сек град мин сек град мин сек
        Штейерндиб                        
Вильмер 43,25 20,00 36,75 15,73 4,27 5,339 -7,30 19,29 -1,37 3,61
Эгидиус 0,00 40,95 40,95 32,48 8,47 4,123 -16,93 11,79 -4,11 2,86
Бург 16,56 48,65 32,09 49,04 -0,39 6,034 -20,36 -3,33 -3,37 -0,55
Шанце 34,35 54,47 20,12 06,83 -12,36 4,176 -15,80 -13,26 -3,78 -3,18
Среднее             32,48       0,00          
                               
        Шанце                        
Штейерндиб 59,57 54,47 54,90 00,41 -5,94 4,176 15,80 13,26 3,78 3,18
Эгидиус 0,00 57,26 57,26 00,84 -3,58 5,045 -0,76 20,61 -0,15 4,09
Бург 1,92 12,27 10,35 02,76 9,51 3,244 -17,52 10,88 -5,40 3,35
Среднее             0,84       -0,01          
                                     
        Бург                        
Шанце 54,13 12,27 18,14 14,36 -2,09 3,244 17,52 -10,88 5,40 -3,35
Штейерндиб 21,66 48,65 26,99 41,89 6,76 6,034 20,36 3,33 3,37 0,55
Эгидиус 0,00 19,29 19,29 20,23 -0,94 4,208 12,60 16,33 2,99 3,88
Вассертурм 40,05 56,56 16,51 00,28 -3,72 4,105 1,53 20,57 0,37 5,01
Среднее             20,23       0,00          

 


4. Начальные уравнения поправок составляются для каждого измеренного направления и записываются в таблицу 3.8. В работе встречаются все 4 вида начальных уравнений:

a. Начальная к и конечная i точки измеренного направления определяемые (направления Шанце – Эгидиус, Эгидиус – Штейерндиб) уравнение имеет вид:

 

b. Начальная точка к измеренного направления определяемая точка, а конечная точка i этого направления жесткая и уравнение имеет вид (направления Эгидиус – Вильмер, Эгидиус – Вассертурм, Эгидиус – Бург, Шанце – Бург, Штейерндиб – Вильмер):

 

Такой вид уравнения обусловлен тем, что поправки в координаты жесткой точки i равны нулю, так как и .

 

c. Начальная точка к измеренного направления жесткая точка, а конечная точка i этого направления определяемая и уравнение имеет вид (направления, обратные направлениям, описанным в предыдущем пункте, это направления (Вильмер – Эгидиус, Вассертурм – Эгидиус, Бург – Эгидиус, Бург – Шанце, Вильмер – Штейерндиб):

 

В этом случае и .

 

d. Начальная точка к измеренного направления и конечная точка i этого направления жесткие (направления Бург – Вассертурм, Вассертурм – Вильмер и обратные им). Уравнение имеет вид:

 

Так как , , и .

 

В данных формулах:

неизвестное
коэффициенты уравнений поправок
поправки к предварительным координатам определяемых пунктов;
свободный член
поправка

 

Количество нормальных уравнений должно быть равным количеству измеренных направлений. Для нашего случая: измеренных направлений 22 и количество уравнений – 22 Составленные для рассматриваемой сети уравнения приведены в табл. 3.8.

Уравнения (см. табл. 3.8), с подставленными числовыми значениями коэффициентов и свободных членов, приведены в таблице 3.9.

 

 


Таблица 3.8 – Уравнения поправок (в общем виде)

 

Пункт Направления № уравнения поправок Уравнение поправок Число измеренных направлений на станции
Эгидиус Вассертурм
Бург
Шанце
Штейерндиб
Вильмер
Вассертурм Бург
Эгидиус
Вильмер
Вильмер Вассертурм
Эгидиус
Штейерндиб

 

 

Продолжение табл. 3.8

Пункт Направления № уравнения поправок Уравнение поправок Число измеренных направлений на станции
Штейерндиб Вильмер
Эгидиус
Бург
Шанце
Шанце Штейерндиб
Эгидиус
Бург
Бург Шанце
Штейерндиб
Эгидиус
Вассертурм
Всего измеренных направлений  

 

Таблица 3.9 – Уравнения поправок (с подставленными значениями)

 

Пункт Направления № уравнения поправок Уравнение поправок (с подставленными значениями) Число измеренных направлений на станции
Эгидиус Вассертурм
Бург
Шанце
Штейерндиб
Вильмер
Вассертурм Бург
Эгидиус
Вильмер
Вильмер Вассертурм
Эгидиус
Штейерндиб
Штейерндиб Вильмер
Эгидиус
Бург
Шанце

 

 

Продолжение табл. 3.9

Пункт Направления № уравнения поправок Уравнение поправок (с подставленными значениями) Число измеренных направлений на станции
Шанце Штейерндиб
Эгидиус
Бург
Бург Шанце
Штейерндиб
Эгидиус
Вассертурм
Всего измеренных направлений  

 

 


Таблица 3.10 – Вычисление коэффициентов нормальных уравнений

№ уравнений поправок xЭгидиус h Эгидиус xШанце hШанце xШтейерндиб hШтейерндиб P
-8,17 2,75 0,00 0,00 0,00 0,00 -0,89 -6,31 66,749 -22,468 0,000 0,000 0,000
-2,99 -3,88 0,00 0,00 0,00 0,00 2,21 -4,66 8,940 11,601 0,000 0,000 0,000
0,15 -4,09 -0,15 4,09 0,00 0,00 -7,37 -7,37 0,023 -0,614 -0,023 0,614 0,000
4,11 -2,89 0,00 0,00 -4,11 2,86 10,97 10,94 16,892 -11,878 0,000 0,000 -16,892
3,36 5,92 0,00 0,00 0,00 0,00 -4,91 4,37 11,290 19,891 0,000 0,000 0,000
å -3,54 -2,19 -0,15 4,09 -4,11 2,86 0,01 -3,03 -2,506 -1,551 -0,106 2,896 -2,910
å по строке               -3,03 -0,200        
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -0,40 -0,40 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
-8,17 2,75 0,00 0,00 0,00 0,00 -1,19 -6,61 66,749 -22,468 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,59 1,59 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å -8,17 2,75 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -5,42 -22,250 7,489 0,000 0,000 0,000
å по строке             -5,42 -0,333          
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,02 3,02 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
3,36 5,92 0,00 0,00 0,00 0,00 -6,47 2,81 11,290 19,891 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 0,00 0,00 -1,37 3,61 3,46 5,70 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å 3,36 5,92 0,00 0,00 -1,37 3,61 0,01 11,53 -3,763 -6,630 0,000 0,000 1,534
å по строке             11,53 -0,333          
0,00 0,00 0,00 0,00 -1,37 3,61 4,27 6,51 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
4,11 -2,86 0,00 0,00 -4,11 2,86 8,47 8,47 16,892 -11,755 0,000 0,000 -16,892
0,00 0,00 0,00 0,00 -3,37 -0,55 -0,39 -4,31 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 3,78 3,18 -3,78 -3,18 -12,36 -12,36 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å 4,11 -2,86 3,78 3,18 -12,63 2,74 -0,01 -1,69 -4,223 2,939 -3,884 -3,267 12,977
å по строке             -1,69 -0,250          
0,00 0,00 3,78 3,18 -3,78 -3,18 -5,94 -5,94 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 -0,15 4,09 0,15 -4,09 -3,58 -3,58 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 -5,40 3,35 0,00 0,00 9,51 7,46 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å 0,00 0,00 -1,77 10,62 -3,63 -7,27 -0,01 -2,06 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å по строке             -2,06 -0,333          
0,00 0,00 -5,40 3,35 0,00 0,00 -2,09 -4,14 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 0,00 0,00 -3,37 -0,55 6,76 2,84 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
-2,99 -3,88 0,00 0,00 0,00 0,00 -0,94 -7,81 8,940 11,601 0,000 0,000 0,000
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -3,72 -3,72 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
å -2,99 -3,88 -5,40 3,35 -3,37 -0,55 0,01 -12,83 -2,235 -2,900 -4,037 2,504 -2,519
å по строке -12,83 -0,250  
      172,787 -6,850 -8,049 2,746 -24,701
      Контроль      

Продолжение табл. 3.10