Способ триангуляции целей. Геодезические сети. Метод триангуляции. Угловые измерения Как это работает на практике



Триангуляция (от лат. triangulum – треугольник) – один из методов создания опорной геодезической сети.
Триангуляция - метод построения на местности ГС в виде треугольников, у которых измерены все углы и базисные выходные стороны (рис.14.1). Длины остальных сторон вычисляют по тригонометрическим формулам (например, a=c . sinA/sinC, b=c . sinA/sinB), затем находят дирекционные углы (азимуты) сторон и определяют координаты.

Принято считать, что метод триангуляции изобрёл и впервые применил В. Снеллиус в 1615–17 гг. при прокладке ряда треугольников в Нидерландах для градусных измерений. Работы по применению метода триангуляции для топографических съёмок в дореволюционной России начались на рубеже 18–19 вв. К началу 20 в. метод триангуляции получил повсеместное распространение.
Триангуляция имеет большое научное и практическое значение. Она служит для: определения фигуры и размеров Земли методом градусных измерений; изучения горизонтальных движений земной коры; обоснования топографических съёмок в различных масштабах и целях; обоснования различных геодезических работ при изыскании, проектировании и строительстве крупных инженерных сооружений, при планировке и строительстве городов и т.д.

В практике допускается вместо триангуляции применять метод полигонометрии. При этом ставится условие, чтобы при построении опорной геодезической сети тем и др. методом достигалась одинаковая точность определения положения пунктов земной поверхности.

Вершины треугольников триангуляции.обозначаются на местности деревянными или металлическими вышками высотой от 6 до 55 м в зависимости от условий местности (см. Сигнал геодезический). Пункты триангуляции в целях долговременной их сохранности на местности закрепляются закладкой в грунт особых устройств в виде металлических труб или бетонных монолитов с вделанными в них металлическими марками (см. Центр геодезический), фиксирующими положение точек, для которых даются координаты в соответствующих каталогах.

3) Спутниковая топографическая съемка

Спутниковая съемка применяется для составления топографических карт обзорного характера или мелкого масштаба. Спутниковые GPS измерения очень точны. Но во избежание применения данной системы для военных нужд, точность была уменьшена с
Топографическая съемка с применением глобальных навигационных спутниковых систем позволяет изображать на топографических планах масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 с необходимой достоверностью и точностью следующие объекты:

1) пункты триангуляции, полигонометрии, трилатерации, грунтовые реперы и пункты съемочного обоснования, закрепленные на местности (наносятся по координатам);
2) промышленные объекты - буровые и эксплуатационные скважины, нефтяные и газовые вышки, наземные трубопроводы, колодцы и сети подземных коммуникаций (при исполнительной съемке);
3) железные, шоссейные и грунтовые дороги всех видов и некоторые сооружения при них - переезды, переправы и т.п.;
4) гидрография - реки, озера, водохранилища, площади разливов, приливно-отливные полосы и т.д. Береговые линии наносятся по фактическому состоянию на момент съемки или на межень;
5) объекты гидротехнические и водного транспорта - каналы, канавы, водоводы и водораспределительные устройства, плотины, пристани, причалы, молы, шлюзы и др.;
6) объекты водоснабжения - колодцы, колонки, резервуары, отстойники, естественные источники и др.;
7) рельеф местности с применением горизонталей, отметок высот и условных знаков обрывов, воронок, осыпей, оврагов, оползней, ледников и др. Формы микрорельефа изображаются полугоризонталями или вспомогательными горизонталями с отметками высот местности;
8) растительность кустарниковая, травяная, культурная растительность (плантации, луга и др.), отдельно стоящие кусты;
9) грунты и микроформы земной поверхности: пески, галечники, такыры, глинистые, щебеночные, монолитные, полигональные и другие поверхности, болота и солончаки;
10) границы - политико-административные, землепользований и заповедников, различные ограждения.
Множество GPS приборов, представленных на рынке сегодня, позволяет специалистам проводить тщательные замеры при прокладке дорог, строительстве различных сооружений, измерении площади земель, создании карт рельефа местности для добычи нефти и т.п.
Использование компьютерных методов моделирования и совершенство расчетов прекрасно дополняют топографическую съемку .

Значение слова "Триангуляция (в геодезии)" в Большой Советской Энциклопедии

Триангуляция (от лат. triangulum — треугольник), один из методов создания сети опорных геодезических пунктов и сама сеть, созданная этим методом; состоит в построении рядов или сетей примыкающих друг к другу треугольников и в определении положения их вершин в избранной системе координат. В каждом треугольнике измеряют все три угла, а одну из его сторон определяют из вычислений путём последовательного решения предыдущих треугольников, начиная от того из них, в котором одна из его сторон получена из измерений. Если сторона треугольника получена из непосредственных измерений, то она называется базисной стороной Триангуляция (в геодезии) В прошлом вместо базисной стороны непосредственно измеряли короткую линию, называемую базисом, и от неё путём тригонометрических вычислений через особую сеть треугольников переходили к стороне треугольника Триангуляция (в геодезии) Эту сторону Триангуляция (в геодезии) обычно называют выходной стороной, а сеть треугольников, через которые она вычислена,— базисной сетью. В рядах или сетях Триангуляция (в геодезии) для контроля и повышения их точности измеряют большее число базисов или базисных сторон, чем это минимально необходимо.

Принято считать, что метод Триангуляция (в геодезии) изобрёл и впервые применил В. Снеллиус в 1615—17 при прокладке ряда треугольников в Нидерландах для градусных измерений . Работы по применению метода Триангуляция (в геодезии) для топографических съёмок в дореволюционной России начались на рубеже 18—19 вв. К началу 20 в. метод Триангуляция (в геодезии) получил повсеместное распространение.

Триангуляция (в геодезии) имеет большое научное и практическое значение. Она служит для: определения фигуры и размеров Земли методом градусных измерений; изучения горизонтальных движений земной коры; обоснования топографических съёмок в различных масштабах и целях; обоснования различных геодезических работ при изыскании, проектировании и строительстве крупных инженерных сооружений, при планировке и строительстве городов и т.д.

При построении Триангуляция (в геодезии) исходят из принципа перехода от общего к частному, от крупных треугольников к более мелким. В связи с этим Триангуляция (в геодезии) подразделяется на классы, отличающиеся точностью измерений и последовательностью их построения. В малых по территории странах Триангуляция (в геодезии) высшего класса строят в виде сплошных сетей треугольников. В государствах с большой территорией (СССР, Канада, КНР, США и др.) Триангуляция (в геодезии) строят по некоторой схеме и программе. Наиболее стройная схема и программа построения Триангуляция (в геодезии) применяется в СССР.

Государственная Триангуляция (в геодезии) в СССР делится на 4 класса (рис. ). Государственная Триангуляция (в геодезии) СССР 1-го класса строится в виде рядов треугольников со сторонами 20—25 км , расположенных примерно вдоль меридианов и параллелей и образующих полигоны с периметром 800—1000 км . Углы треугольников в этих рядах измеряют высокоточными теодолитами , с погрешностью не более ± 0,7" . В местах пересечения рядов Триангуляция (в геодезии) 1-го класса измеряют базисы при помощи мерных проволок (см. Базисный прибор ), причём погрешность измерения базиса не превышает 1: 1000000 доли его длины, а выходные стороны базисных сетей определяются с погрешностью около 1: 300 000. После изобретения высокоточных электрооптических дальномеров стали измерять непосредственно базисные стороны с погрешностью не более 1: 400 000. Пространства внутри полигонов Триангуляция (в геодезии) 1-го класса покрывают сплошными сетями треугольников 2-го класса со сторонами около 10—20 км , причём углы в них измеряют с той же точностью, как и в Триангуляция (в геодезии) 1-го класса. В сплошной сети Триангуляция (в геодезии) 2-го класса внутри полигона 1-го класса измеряется также базисная сторона с указанной выше точностью. На концах каждой базисной стороны в Триангуляция (в геодезии) 1-го и 2-го классов выполняют астрономические определения широты и долготы с погрешностью не более ± 0,4" , а также азимута с погрешностью около ± 0,5" . Кроме того, астрономические определения широты и долготы выполняют и на промежуточных пунктах рядов Триангуляция (в геодезии) 1-го класса через каждые примерно 100 км , а по некоторым особо выделенным рядам и значительно чаще.

На основе рядов и сетей Триангуляция (в геодезии) 1-го и 2-го классов определяют пункты Триангуляция (в геодезии) 3-го и 4-го классов, причём их густота зависит от масштаба топографической съёмки. Например, при масштабе съёмки 1: 5000 один пункт Триангуляция (в геодезии) должен приходиться на каждые 20—30 км 2 . В Триангуляция (в геодезии) 3-го и 4-го классов погрешности измерения углов не превышают соответственно 1,5" и 2,0" .

В практике СССР допускается вместо Триангуляция (в геодезии) применять метод полигонометрии . При этом ставится условие, чтобы при построении опорной геодезической сети тем и др. методом достигалась одинаковая точность определения положения пунктов земной поверхности.

Вершины треугольников Триангуляция (в геодезии) обозначаются на местности деревянными или металлическими вышками высотой от 6 до 55 м в зависимости от условий местности (см. Сигнал геодезический ). Пункты Триангуляция (в геодезии) в целях долговременной их сохранности на местности закрепляются закладкой в грунт особых устройств в виде металлических труб или бетонных монолитов с вделанными в них металлическими марками (см. Центр геодезический ), фиксирующими положение точек, для которых даются координаты в соответствующих каталогах.

Координаты пунктов Триангуляция (в геодезии) определяют из математической обработки рядов или сетей Триангуляция (в геодезии) При этом реальную Землю заменяют некоторым референц-эллипсоидом , на поверхность которого приводят результаты измерения углов и базисных сторон Триангуляция (в геодезии) В СССР принят референц-эллипсоид Красовского (см. Красовского эллипсоид ). Построение Триангуляция (в геодезии) и её математическая обработка приводят к созданию на всей территории страны единой системы координат, позволяющей ставить топографо-геодезические работы в разных частях страны одновременно и независимо друг от друга. При этом обеспечивается соединение этих работ в одно целое и создание единой общегосударственной топографической карты страны в установленном масштабе.

Лит.: Красовский Ф. Н., Данилов В. В., Руководство по высшей геодезии, 2 изд., ч. 1, в. 1—2, М., 1938—39; Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР, 2 изд., М., 1966.

Л. А. Изотов.

Дуга́ Стру́ве , названная по имени создателя — российского астронома Фридриха Георга Вильгельма Струве (Василия Яковлевича Струве) — сеть из 265 триангуляционных пунктов, представлявших собой заложенные в землю каменные кубы с длиной ребра 2 метра, протяжённостью более 2820 километров. Создавалась с целью определения параметров Земли, её формы и размера.

Геодезический пункт

Геодези́ческий пункт — точка, особым образом закреплённая на местности (в земле, реже — на здании или другом искусственном сооружении), и являющаяся носителем координат, определённых геодезическими методами. Геодезический пункт является элементом геодезической сети, которая служит геодезической основой топографической съёмки местности и ряда других геодезических работ, а по назначению подразделяется на плановую (тригонометрическую), высотную (нивелирную) и гравиметрическую. Плановая сеть 1 класса, элементы которой определены также астрономическими и гравиметрическими методами, называется астрономо-геодезической.

В последнее время проводится работа по созданию новой — спутниковой — геодезической сети (прежде всего — в промышленно развитых и обжитых районах), с закреплением на местности пунктами спутниковой геодезической сети, координаты которых определяются относительными методами космической геодезии. По возможности такие пункты совмещаются с действующими пунктами старых геодезических сетей, а создаваемая спутниковая сеть подлежит жесткой привязке к существующим геодезическим пунктам. Кроме этого к геодезическим пунктам относятся и пункты специального предназначения. Это пункты лазерной локации спутников, сверхдлиннобазисной радиоинтерферометрии, пункты службы вращения Земли и некоторые другие.

Поэтому геодезические пункты, принадлежащие к этим сетям, имеют различное предназначение.

Пункты плановой геодезической сети являются носителями плановых координат которые определены в известной системе координат с заданной степенью точности, в результате геодезических измерений . Традиционными геодезическими методами определения координат плановых (тригонометрических)геодезических пунктов являются триангуляция (тогда такой пункт называется пунктом триангуляции или триангуляционным пунктом), полигонометрия (тогда такой пункт называется пунктом полигонометрии или полигонометрическим пунктом), трилатерация (тогда такой пункт называется трилатерационным пунктом), или их сочетание (тогда он называется пунктом линейно-угловой сети). Располагаются они, по возможности, на возвышенных местах (вершинах холмов, сопок, гор), чтобы обеспечить видимость на соседние пункты сети во всех направлениях. Пункты плановой геодезической сети также определены по высоте над уровнем моря, но точность определения по высоте ниже точности определения в плане, в результате технологических различий в методах определения.

Пункты высотной геодезической сети являются носителями высотных координат, определённых с большой точностью методом геометрического нивелирования. Поэтому такие пункты называют также нивелирными пунктами (центры нивелирных пунктов называют реперами ) . В плане они определены лишь приблизительно. Во взаимной видимости между нивелирными пунктами нет необходимости, а технология измерений требует расположения данных пунктов, по возможности, в равнинных местах (чаще всего — вдоль рек), поскольку с наличием перепада высот теряется точность определения. По этой причине, как правило, пункты тригонометрической сети не совпадают с пунктами нивелирования (нивелирными пунктами).

На пунктах гравиметрической сети производится определение уклонений силы тяжести. Параметры таких пунктов определяются с помощью специального прибора — гравиметра. Гравиметрические пункты также определены в плане и по высоте, с определённой степенью точности.

Каждый геодезический пункт закрепляется специальным геодезическим центром , к которому приводятся координаты геодезического пункта (у нивелирных пунктов геодезические центры именуются реперами или марками). (Пункты спутниковой сети и других специальных сетей закрепляются центрами или группами центров особой конструкции). Над центром пункта тригонометрической (плановой) сети сооружается геодезический знак — наземное сооружение (деревянное, металлическое, каменное или железобетонное), в виде тура, штатива, пирамиды геодезическая пирамида или сигнала геодезический сигнал , служащего для закрепления визирной цели, установки геодезического прибора, и являющегося площадкой для работы наблюдателя. Также служит для опознавания пункта на местности. На определённом расстоянии от тригонометрического пункта закладывается ориентирные пункты обращенные лицевой панелью на сам геодезический пункт, а также сооружается астрономический стоб (если на пункте проводятся астрономические определения). Кроме того, геодезический пункт имеет специальное внешнее оформление. Если это экономически выгодно, знак на пункте может сооружаться временным (разборным или перевозным).

На пунктах других геодезических сетей (высотной и гравиметрической) знак не сооружается, поскольку по технологии определений он не используется. В этом случае, для закрепления и опознавания пункта на местности служит опознавательный столб (металлический, железобетонный) с охранной табличкой, и специальное внешнее оформление пункта, определённое «Инструкцией по постройке геодезических знаков» (окопка канавами, создание каменных валов, насыпка кургана и т. д.).

Поэтому чаще всего именно плановый (тригонометрический) пункт с его крупным и приметным знаком, расположенным где-нибудь на возвышенности, ассоциируется у обывателя с понятием «геодезический пункт».

Каждый геодезический пункт Государственной геодезической сети имеет индивидуальный номер, нанесенный на марку центра и внесенный в специальный каталог. Кроме этого, каждому пункту плановой Государственной сети присваивается имя, которое заносится в соответствующие каталоги с указанием всех параметров пункта. Имена некоторых тригопунктов нанесены на топографическую карту рядом с их условными знаками.

Тригонометрический пункт

Материал из Википедии — свободной энциклопедии


Элемент тригонометрического знака геодезической сети первого класса Японии

Тригонометрический пункт , тригопункт (пункт триангуляции) — геодезический пункт , плановые координаты которого определены тригонометрическими методами.
Данный термин не является официальным. Это профессиональный собирательный термин в геодезии для отделения понятия планового геодезического пункта, определенного тригонометрическими методами, от высотного, астрономического и других, поскольку назначение последних иное.
Для определения координат могут использоваться способы триангуляции , полигонометрии,

При проектировании сетей триангуляции должны соблюдаться требования, приведенные в табл.1

Таблица 1

Показатель Класс
Средняя длина стороны треугольника, км 20-25 7-20 5-8 2-5
Относительная ошибка базисной выходной стороны 1:400000 1:300000 1:200000 1:100000
Примерная относительная ошибка стороны в слабом месте 1:150000 1:200000 1:120000 1:70000
Наименьшее значение угла треугольника, градус 40 20 20 20
Допустимая невязка треугольника, угл. с 3 4 6 6
Средняя квадртическая ошибка угла по невязкам треугольника, угл. с 0,7 1 1,5 2,0
Средняя квадратическая ошибка взаимного положения смежных пунктов, м 0,15 0,06 0,06 0,06

3.1. Расчет количества знаков

При проектировании сети триангуляции 3 и 4 классов необходимо рассчитать количество пунктов отдельного класса.

Требуемая плотность геодезических пунктов при общегосударственном картографировании территории страны зависит от масштаба топографической съемки, методов ее выполнения, а также от методов создания съемочного геодезического обоснования.

Таблица 2

Между длинами сторон треугольников разных классов должны соблюдаться следующие приближенные соотношения:

s 1= s 1 s 2 =0,58s 1 s 3 =0,33s 1 s 4 =0,19s 1 . (1)

Если за исходную принять длину стороны в триангуляции 1 класса, равную в среднем S 1 = 23 км, то по формулам (1) получим следующие длины сторон треугольников в сетях триангуляции 2-4 классов (табл. 3).

Таблица 3

В реальных сетях триангуляции треугольники несколько отступают от равносторонней формы. Однако в среднем для обширной по размерам геодезической сети соотношения (1) длин сторон треугольников должны более или менее точно соблюдаться, в противном случае общее число пунктов в сети может оказаться неоправданно завышенным. Среднее число пунктов разных классов на любой площади Р картографируемой территории можно рассчитать по формулам

где - площадь, обслуживаемая одним пунктом -го класса (i =1,2,3,4).Результаты вычислений следует округлять до целого десятка. В качестве примера по этим формулам определим число пунктов 3-4 классов на площади Р = 200 км 2 при n 1 = 0, n 2 =2 .

Для триангуляции 3 класса:

Для триангуляции 4 класса:

Следовательно, на площади снимаемой территории Р=200 км 2 должны запроектировать 11 пунктов, то есть 2 пункта 2 класса, 2 пункта 3 класса и 7 пунктов 4 класса.

3.2. Построение триангуляционной сети

При разработке графического проекта сети особое внимание следует обращать на выбор местоположения каждого отдельного пункта. Все пункты государственной геодезической сети должны быть расположены на командных вершинах местности. Это необходимо для того, чтобы, во-первых, обеспечить взаимную видимость между смежными пунктами при минимальных высотах геодезических знаков, во-вторых, возможность развития в будущем сети в любом направлении. Длины сторон между смежными пунктами должны соответствовать требованиям инструкции. Во всех случаях геодезические пункты должны находиться в таких местах, где будет обеспечена сохранность их положения в плане и по высоте в течение длительного времени. Поскольку на постройку геодезических знаков расходуется в среднем 50-60 % всех затрат на создание сети, необходимо уделять самое серьезное внимание выбору мест для установки пунктов на местности с целью снижения их высоты.

При проектировании сетей триангуляции разных классов важное значение имеет обеспечение надежной привязки сетей более низкого класса к сетям более высокого класса.

Рис. 1. Схемы привязки геодезических сетей к сторонам (а) и пунктам (б) триангуляции высшего класса

Рис.2. Схемы построения сетей триангуляции

После того как все пункты будут нанесены на карту, их соединяют прямыми линиями. На отдельном листе вычерчивают схему запроектированной сети, на которую выносят названия пунктов, длины сторон в километрах, значения углов в треугольниках с точностью до градуса, высоты земной поверхности с точностью до метра. Углы измеряют транспортиром по топографической карте. Суммы углов в треугольниках должны равняться 180º, а в полюсе центральной системы 360º. Длины сторон измеряются линейкой. Под схемой приводятся условные обозначения исходных сторон, сторон триангуляции и пунктов сети.

3.3. Расчет высот знаков

На пунктах геодезической сети строят геодезические знаки такой высоты, чтобы визирные лучи при угловых и линейных измерениях проходили по каждому направлению на заданной минимальной высоте над препятствием, не касаясь его. Сначала определяют приближенные высоты знаков l 1 ’ и l 2 ’ для каждой пары смежных пунктов, а затем корректируют их и находят окончательные значения высот l 1 и l 2 . Приближенные высоты знаков l 1 ’ и l 2 ’ (рис.3) вычисляют по формулам

где h 1 и h 2 - превышения вершины препятствия в точке С (c учетом высоты леса) над основаниями первого и второго знаков соответственно; а- установленная действующей инструкцией допустимая высота происхождения визирного луча над препятствием; u 1 и u 2 - поправки за кривизну Земли и рефракцию.

Знаки при h 1 и h 2 определяют по знакам разностей

h 1 =H c -H 1 ,

h 2 = H c -H 2 , (5)

где Н с - высота вершины препятствия в точке С; Н 1 и Н 2 - высота земной поверхности в местах установки первого и второго знаков.

Рис.3. Схема определения высоты геодезических знаков

Поправки v за кривизну Земли и рефракцию вычисляют по формуле

где k - коэффициент земной рефракции; R- радиус Земли; s- расстояние от препятствия до соответствующего пункта. При k = 0,13 и R=6371 км формула (6) примет вид

V=0,068s 2 , (7)

где v получают в метрах, a s выражено в километрах.

В том случае, если превышения h 1 и h 2 имеют один и тот же знак, а расстояния s 1 и s 2 существенно разные, высоты знаков l ’ 1 и l ’ 2 , вычисленные по формулам (4), будут значительно отличаться друг от друга: один знак низкий, а другой чрезмерно высокий (рис.4). Высокие знаки строить экономически невыгодно. Поэтому высоты знаков, вычисленные по формулам (4), необходимо откорректировать так, чтобы сумма квадратов окончательных высот знаков l 1 и l 2 была наименьшей, т. е. = min. При соблюдении данного требования расходы на постройку данной пары знаков будут, как правило, наименьшими, поскольку стоимость постройки каждого знака при прочих равных условиях почти пропорциональна квадрату его высоты.

Откорректированные высоты каждой пары знаков на концах стороны при соблюдении условия = min и выполнении требования о прохождении визирного луча на заданной высоте а над препятствием вычисляются по формулам

Рис.4. Схема корректирования высоты геодезического знака

На пункте с n направлениями будет получено n значений высоты знака, так как вычисления по каждой отдельной стороне (направлению) дадут разные значения высоты знака на данном пункте. За окончательную высоту принимают ту, при которой обеспечивается видимость по всем направлениям при минимальной (допустимой) высоте прохождения визирных лучей над препятствиями. Результаты расчетов высот геодезических знаков представить в таблице 4.

Таблица 4

Название точек Расстояния s 1 и s 2 Высоты Н,м Превышения h 1 и h 2 v, м а,м Приближенные высоты l 1 ’ и l 2 ’ Откорректи-рованные высоты Стандартные высоты знаков
Лискино 2,4 137,5 3,5 0,4 1,0 4,9 6,2
С 141,0
Попово 5,2 138,2 2,8 1,8 1,0 5,6 2,8

Для наиболее сложных сторон построить профили, на которых кроме поверхности земли красной линией показать открывшуюся видимость после установки геодезического знака.

3.4. Предрасчет точности элементов сети триангуляции

Для уверенного использования окончательного варианта проекта геодезической сети необходимо иметь надежные численные характеристики слабых ее элементов. На составленной схеме находим слабые стороны сети. Слабая сторона находится по принципу равно удаленности ее от исходной стороны.

В качестве критерия точности принимается средняя квадратическая ошибка измеренных величин

где µ - средняя квадратическая ошибка единицы веса;

Р F – вес рассматриваемой функции.

За ошибку единицы веса принимается ошибка измеренных величин. Так как сеть еще проектируется, углы и длины, участвующие в предрасчете, определяются по топографической карте.

Средняя квадратическая ошибка слабой стороны n-треугольника, входящего в центральную систему или геодезический четырехугольник, определяется по формуле

где m lgb - средняя квадратическая ошибка логарифма исходной стороны;

m β - средняя квадратическая ошибка измерения угла в рассматриваемом классе триангуляции;

R i – ошибка геометрической связи трегольника.

Средняя квадратическая ошибка слабой стороны n-треугольника, являющегося элементом простой цепи треугольников определяется по формуле

Вычисление ошибки геометрической связи выполняется по формуле:

R i =δ 2 А i + δ 2 В i + δ А i * δ В i , (12)

где А i и B i – связующие углы в треугольниках;

δ А i , δ В i - приращения логарифмов синусов углов А и В при изменении углов на 1" в единицах 6-го знака логарифма. Значение δ можно определить по формуле

δ А i =МctgA i (1¤ρ")10 6 =2,11ctgA i . (13)

При предрасчете точности слабой стороны по средним квадратическим ошибкам, полученным по двум ходам, вычисляется среднее весовое значение по формуле:

где m lgS 1 и m lgS 2 средние квадратические ошибки определения от базиса по 1 и 2 ходам.

Относительную ошибку найдем по формуле

Пример. Запроектированная сеть триангуляции 3 класса состоит из центральной системы (рис.5). Слабой является сторона «Кленово-Завихрастово», выполним предрасчет ее точности, результаты вычисления ошибки геометрической связи по первому и второму ходу представим в таблице 5.

Рис.5.Фрагмент сети

Таблица 5

Ход 1 Ход 2
№ А В R i № А В R i
5,44 5,05
5,62 5,40
6,28 4,81
Сумма 17,34 Сумма 15,25

m lgS1 =5,11 ; m lgS2 =4,86; m Sn(ср) =3,52;

Вывод: Полученная относительная ошибка слабой стороны удовлетворяет требованиям инструкции для сети триангуляции 3 класса.

Предрасчет точности в триангуляции 4 класса выполняется аналогичным способом.

3.5. Расчет качества сети строгим способом

Расчет качества сети строгим способом произведем на примере сети, изображенной на рис.6. Для этой сети имеем имеем 9 независимых условных уравнений: 7 уравнений фигур, 1 условие горизонта, 1 полюсное условное уравнение. Исходные данные приведены в табл. 6

Таблица 6

Название пункта № угла Угол, º δ Название пункта № угла Угол, º δ
A 0.68 F 1.08
1.71 J 1.17
B 0.73 1.37
1.27 1.65
C 1.37 O 0.60
0.60 1.12
D 1.59 1.97
1.71 1.32
E 1.59 1.03
1.17 1.48
0.98

Рис.6. Сеть триангуляции 3 класса

Условные уравнения фигур:

(1) + (2) + (3) + W1 = 0

(4) + (5) + (6) + W2 = 0

(7) + (8) + (9) + W3 = 0

(10) + (11) + (12) + W4 = 0

(13) + (14) + (15) + W5 = 0

(16) + (17) + (18) + W6 = 0

(19) + (20) + (21) + W7 = 0

Условные уравнения горизонта

(1) + (5) + (8) + (11) + (14) + (17)+ W8 = 0

Полюсные условные уравнения.

После логарифмирования, приведя к линейному виду, будем иметь

δ 2 (2)-δ 3 (3)+δ 4 (4)-δ 6 (6)+δ 7 (7)-δ 9 (9)+δ 10 (10)-δ 12 (12)+δ 13 (13)-δ 15 (15)+δ 16 (16)-δ 18 (18)+W9=0

Для составления весовой функции определяем слабую сторону по известному базису.

На основании полученной системы уравнений составим таблицу коэффициентов условных уравнений и весовой функции (табл. 7). Значения δ n вычислены по формуле δ=2,11ctgβ.

Таблица 7

Коэффициенты условных уравнений

№ п/п a b c d e g h i k f s
+1 +1 -0.60 +1.40
+1 +1.59 +1.59 +4.18
+1 -1.59 -0.59
+1 +1.37 +2.37
+1 +1 +2.00
+1 -1.17 -0.17
+0.68
+1 +0.68 +1.68
+1 +1 +2.00
+1 -1.17 -0.17
0.7
+1 +0.73 +1.73
+1 +1 +1.32 +3.32
+1 -1.71 -1.71 -2.42
+1 +1.37 +1.37 +3.74
+1 +1 +2.00
+1 -1.27 -1.27 -1.54
+1 +1.71 +1.71 +4.42
+1 +1 +2.00
+1 -0.60 -0.60 -0.20
+1.00
+1 +1.00
+1 +1.00
+1 +1.00
Σ -0.06 1.81 28.75

Так как мы имеем большое число условных уравнений, наиболее целесообразно вычислять обратный вес функции методом двухгруппового уравнивания. Обратный вес вычисляется по формуле

где f – коэффициенты заданной функции, для которой находят среднюю квадратическую ошибку; a, b, … - коэффициенты первичного, вторичного и т.д. преобразованных уравнений второй группы; , , … - суммы коэффициентов заданной функции по тем поправкам первого, второго и т.д. уравнений фигур первой группы, которые входят в выражение функции;

n 1, n 2 , … - число поправок, входящих соответственно в первые, вторые и т.д. уравнения фигур первой группы.

При разделении уравнений на две группы в первую группу включают все уравнения фигур (для нашей сети, т.к. нет перекрывающихся треугольников). Во вторую группу войдут все остальные уравнения и весовая функция, т.е. уравнение горизонта, полюса и уравнение функции.

Таблица 8

Коэффициенты условных уравнений первой группы

№ п/п a b c d e g h f
-0.60
1.59
=0.99
=0
=0
1.32
-1.71
=-0.39
1.37
-1.27
=0.10
1.71
-0.60
=1.11
=0

I= 2 /n 1 + …+ 7 /n 7 = 0,33+0,05+0,003+0,41=0,79

Преобразованные коэффициенты вычисляются по формуле

А=а-[а]/n; В=b-[b]/n,

где А, В – преобразованные коэффициенты; n – число углов, входящих в треугольник; [а]/n – среднее значение непреобразованных коэффициентов в треугольнике; [а] – сумма непреобразованных коэффициентов в треугольнике.

Таблица 9

Таблица преобразованных уравнений второй группы и определение коэффициентов нормальных уравнений

N поправки i k I K f s
0,67 -0,60 0,07
1,59 -0,33 1,59 1,59 2,85
-1,59 -0,34 -1,59 -1,93
0,33
1,37 -0,33 1,30 0,97
0,67 -0,06 0,61
-1,17 -0,34 -1,24 -1,58
0,33 0,07
0,68 -0,33 ,84 0,51
0,67 0,17 0,84
-1,17 -0,34 -1,01 -1,35
0,33 -0,16
0,73 -0,33 1,06 0,73
0,67 0,32 1,32 2,31
-1,71 -0,34 -1,38 -1,71 -3,43
0,33 -0,33
1,37 -0,33 1,34 1,37 2,38
0,67 -0,04 0,63
-1,27 -0,34 -1,30 -1,27 -2,91
0,33 0,03
1,71 -0,33 1,34 1,71 2,72
0,67 -0,37 0,30
-0,60 -0,34 -0,97 -0,60 -1,91
0,33 0,37
автора Докинз Клинтон Ричард

Триангуляция Лингвисты часто желают проследить историю языков. Там, где сохранились письменные свидетельства, это довольно легко. Историк-лингвист может использовать второй из наших двух методов реконструкции, прослеживая прошлое восстановленных реликтов, в данном

Триангуляция

Из книги Рассказ предка [Паломничество к истокам жизни] автора Докинз Клинтон Ричард

Триангуляция Лингвистам часто бывает необходимо восстановить историю языков. В тех случаях, когда сохранились письменные источники, это довольно просто. Специалист по исторической лингвистике может использовать второй из методов реконструкции, изучая “биографию”

«Триангуляция желания» 1890–х гг

Из книги Эротическая утопия: новое религиозное сознание и fin de siècle в России автора Матич Ольга

«Триангуляция желания» 1890–х гг На протяжении 1890–х гг. Гиппиус сочетала девственный брак с многочисленными пересекающимися любовными треугольниками. Ее «связи» с мужчинами вне брака, очевидно, тоже не включали соития и были «фиктивными», как и ее брак. Несмотря на

Координаты (в геодезии)

БСЭ

Космическая триангуляция

Из книги Большая Советская Энциклопедия (КО) автора БСЭ

Прямоугольные координаты (в геодезии)

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ПР) автора БСЭ

Что собой представляет триангуляция? Следует отметить, что это слово имеет несколько значений. Так, оно используется в геометрии, геодезии и информационных технологиях. В рамках статьи внимание будет уделено всем темам, но наибольшее получит самое популярное направление - использование в технической аппаратуре.

В геометрии

Итак, начинаем разбирать, что собой представляет триангуляция. Что это такое в геометрии? Допустим, у нас есть неразвертываемая поверхность. Но при этом необходимо иметь представление о её строении. А для этого нужно развернуть её. Звучит невозможно? А вот и нет! И в этом нам поможет метод триангуляции. Следует отметить, что его использование предоставляет возможность построить только приближенную развертку. Метод триангуляции предусматривает использование примыкающих один ко второму треугольников, где можно вымерять все три угла. При этом должны быть известны координаты как минимум двух пунктов. Остальные подлежат определению. При этом создаётся или сплошная сеть, или цепочка треугольников.

Для получения более точных данных используют электронно-вычислительные машины. Отдельно следует упомянуть про такой момент, как триангуляция Делоне. Её суть в том, что при имеющемся множестве точек, за исключением вершин, все они лежат вне окружности, что описывается вокруг треугольника. Впервые это описал советский математик Борис Делоне в 1934 году. Его разработки используются в евклидовой задаче о коммивояжере, билинейной интерполяции и Вот что собой представляет триангуляция Делоне.

В геодезии

В данном случае предусматривается, что создаётся пункт триангуляции, который в последующем включается в сеть. Причем последняя строится таким образом, что напоминает группу треугольников на местности. У полученных фигур измеряют все углы, а также некоторые базисные стороны. То, как будет проведена триангуляция поверхности, зависит от геометрии объекта, квалификации исполнителя, доступного парка приборов и технико-экономических условий. Всё это и решает уровень сложности работ, что могут быть осуществлены, а также качество их проведения.

В информационных сетях

И постепенно подходим к самому интересному толкованию слова «триангуляция». Что это такое в информационных сетях? Следует отметить, что здесь существует большое количество различных вариантов трактовки и использования. Но в рамках статьи из-за ограничения её размера внимание получит только GPS (глобальная система позиционирования) и Несмотря на определённую схожесть, они довольно сильно различаются. И мы сейчас выясним, чем же именно.

Глобальная система позиционирования

Уже прошло не одно десятилетие с тех пор, как GPS был запущен и успешно функционирует. Глобальная система позиционирования состоит из центральной станции управления, размещённой в Колорадо, и наблюдательных пунктов по всему миру. За время её работы успело смениться уже несколько поколений спутников.

Сейчас GPS представляет собой мировую радионавигационную систему, которая базируется на ряде спутников и земных станций. Её преимуществом является возможность расчета координаты объекта с точностью до считанных метров. Как может быть представлена триангуляция? Что это и как работает? Представьте, что каждый метр на планете имеет свой уникальный адрес. И если есть пользовательский приёмник, то можно запросить координаты своего местонахождения.

Как это работает на практике?

Условно здесь можно выделить четыре основных этапа. Первоначально осуществляется триангуляция спутников. Затем измеряется расстояние от них. Проводится абсолютное измерение времени и определение спутников в космосе. И напоследок проводится дифференциальная коррекция. Это если кратко. Но не совсем понятно, как в данном случае работает триангуляция. Что это не хорошо, понятно. Давайте детализируем.

Итак, первоначально до спутника. Установили, что оно составляет 17 тысяч километров. И поиски нашего местоположения существенно сужаются. Точно известно, что мы находимся на конкретном расстоянии, и нас необходимо искать в той части земной сферы, которая находится в 17 тысячах километрах от засеченного спутника. Но это ещё не всё. Мы измеряем расстояние до второго спутника. И выявляется, что мы от него удалены на 18 тысяч километров. Итак, нас следует искать в месте, где пересекаются сферы этих спутников на установленном расстоянии.

Обращение к третьему спутнику позволит ещё дополнительно уменьшить территорию поиска. И так далее. Местонахождения определяется как минимум по трем спутникам. Определение точных параметров идёт согласно заложенным данным. Допустим, что радиосигнал двигается со скоростью близкой к световой (то есть, немногим меньше 300 тысяч километров в секунду). Определяется время, за которое он проходит от спутника к приёмнику. Если объект находится на высоте в 17 тысяч километров, то это будет около 0,06 секунды. Затем устанавливается позиция в пространственно-временной системе координат. Так, каждый спутник имеет четко заданную орбиту вращения. И зная все эти данные, техника и осуществляет расчет местонахождения человека.

Специфика глобальной системы позиционирования

По документации её точность колеблется в диапазоне от 30 до 100 метров. На практике, использование дифференциальной коррекции позволяет получать детализацию данных до сантиметров. Поэтому сфера применения глобальной системы позиционирования просто огромна. Она используется для отслеживания транспортировки дорогостоящих грузов, помогает точно посадить самолёты, вести судна в туманную погоду. Ну и самое известное - это применение в автомобильных

Алгоритмы триангуляции благодаря своей универсальности и охвате всей планеты позволяет свободно путешествовать даже по незнакомым местам. При этом система сама прокладывает путь, указывает, где необходимо свернуть, чтобы добраться до установленной конечной цели. Благодаря постепенному удешевлению GPS, даже есть автомобильные сигнализации на основе этой технологии, и сейчас если машину угонят, найти и вернуть её не составит труда.

А что там с мобильной связью?

Здесь, увы, не всё так гладко. Если GPS может определить координаты с точностью до метра, то триангуляция в сотовой связи такого качества обеспечить не может. Почему? Дело в том, что в данном случае в качестве выступает базовая станция. Считается, что если есть две БС, то можно получить одну из координат телефона. А если их три, то точное местоположение - это не проблема. Частично это верно. Но триангуляция мобильного телефона имеет свои особенности. Но тут встаёт вопрос о точности. Перед этим нами была рассмотрена система глобального позиционирования, которая может достигать феноменальной точности. А вот, несмотря на то, что мобильная связь имеет значительно больше аппаратуры, говорить о каком-то качественном соответствии не приходится. Но обо всём по порядку.

Ищем ответы

Но первоначально давайте сформируем вопросы. Поддаётся ли определению расстояние от базовой станции к телефону при использовании стандартных средств. Да. Но будет ли это кратчайшее расстояние? Кто занимается измерениями - телефон или базовая станция? Какова точность полученных данных? Во время обслуживания разговора базовая станция замеряет время прохождения сигнала от неё к телефону. Вот только при этом он может отражаться, скажем, от зданий. Следует понимать, что расстояние считается по прямой. И помните - только во время процесса обслуживания звонка.

Ещё один существенный минус - это довольно значительный уровень погрешности. Так, она может достигать значения в пятьсот метров. Триангуляция мобильного телефона осложняется ещё и тем, что базовые станции не знают, какие устройства есть на подконтрольной у них территории. Аппарат ловит их сигналы, но не информирует про себя. К тому же телефону под силу измерить сигнал базовой станции (что он, впрочем, постоянно делает), но вот величина затухания ему неизвестна. И здесь возникает идея!

Базовые станции знают свои координаты и мощность передатчиков. Телефон может определить, насколько хорошо он слышит их. В таком случае необходимо засекать все станции, которые работают, обмениваться данными (для этого понадобится специальная программа, рассылающая проверочные пакеты), собирать координаты и при надобности передавать их другим системам. Казалось бы всё, дело в шляпе. Но, увы, для этого необходимо осуществить ряд модификаций, в том числе и сим-карты, доступ к которой вовсе не гарантирован. И для того чтобы теоретическую возможность превратить в практическую, необходимо существенно поработать.

Заключение

Несмотря на то что телефоны есть практически у всех людей, утверждать, что человека можно запросто отследить, всё же не следует. Ведь это не такое легкое дело, как может показаться на первый взгляд. Более-менее уверенно можно говорить об удаче только при использовании глобальной системы позиционирования, но для неё необходим специальный передатчик. В целом, после прочтения этой статьи, надеемся, что у читателя больше не осталось вопросов относительного того, что же собой представляет триангуляция.


2024 © kubanteplo.ru.