1 РП высшая геодезия - сибирский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
_____________
В.А. Ащеулов
« ___ « _________ 201_ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ
Для направления подготовки дипломированного специалиста
120101 – Прикладная геодезия
Новосибирск
2011
1. ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
1.1.Студенты, обучающиеся по данной специальности, должны
получать
глубокую
подготовку
по
теоретической
и
сфероидической
геодезии,
созданию
и
проектированию
геодезических сетей специального назначения, высокоточным
угловым
измерениям,
высокоточному
геометрическому
нивелированию,
тригонометрическому
нивелированию,
уравниванию опорных геодезических сетей.
1.2.Студенты, обучающиеся по данной специальности, должны
уметь
выполнять
весь
комплекс
работ,
связанный
с
проектированием, строительством и эксплуатацией инженерных
сооружений и технологического оборудования.
2. ОСОБЕННОСТИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1.Требования к начальной подготовке, необходимые для
успешного освоения дисциплины
Для успешного освоения дисциплины студенты должны иметь
подготовку по математике, физике, геодезии, математической
картографии, теории математической обработки результатов
геодезических измерений, информатике, теории фигуры Земли,
гравиметрии, геодезической астрономии, основам космической
геодезии,
спутниковым
методам
определения
координат
пунктов.
2.2 Обеспечение последующих дисциплин образовательной
программы
Знания,
полученные
в
ходе
изучения
курса
«Высшей
геодезии», могут использоваться при изучении дисциплины
«Прикладная геодезия».
2.3 Области применения полученных знаний и умений
В результате изучения дисциплины «Высшая геодезия» выпускник
специальности «Прикладная геодезия» должен знать:
1. Средства и методы высокоточных геодезических измерений
различных видов при построении опорных геодезических
сетей.
2. Современное
состояние
и
перспективы
развития
государственных геодезических сетей России.
3. Методы совместной математической обработки результатов
разнородных высокоточных геодезических измерений.
4. Методы изучения изменений во времени поверхности Земли и
ее внешнего гравитационного поля.
Специалист должен уметь:
1. Выполнять высокоточные геодезические измерения различных
видов при построении опорных геодезических сетей с помощью
современных приборов.
2. Выполнять совместную математическую обработку результатов
разнородных высокоточных геодезических измерений.
3. Применять методы изучения изменений во времени физической
поверхности Земли и ее внешнего гравитационного поля.
2.4 Итоговый контроль
Оценка знаний и умений студентов проводится с помощью:
 Экзамена;
 Зачета;
 Приема и разбора лабораторных работ по основным разделам
дисциплины;
 Приема и разбора курсовой работы;
 Защиты лабораторных работ;
 Регулярной
аттестации
студентов
по
итогам
выполнением
лабораторных и курсовой работ.
2.5
Современные
информационные
технологии,
используемые
при
изучении дисциплины
При изучении дисциплины используются:
1.Компьютерные программы моделирования вариантов исходных данных
для выполнения работ 1,2,3,4,7,8.
2.Учебная компьютерная программа для выполнения лабораторной работы
2 и 8.
3. Учебные компьютерные программы для выполнения лабораторной
работы 4.
3.ЦЕЛИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью
курса
"Высшая
геодезия"
является
обеспечение
фундаментальной теоретической и практической подготовки студентов
специальности
«Прикладная
геодезия»
в
области
высокоточных
геодезических работ. В результате изучения курса высшей геодезии
студенты специальности «Прикладная геодезия» получают знания и
практические навыки, которые должны обеспечить решение следующих
задач в их профессиональной деятельности:
-проведение высокоточных геодезических измерений различных
видов при создании, развитии и реконструкции опорных геодезических
сетей и сетей специального назначения;
-выполнение совместной математической обработки результатов
разнородных измерений в гравитационном поле Земли для определения
положения отдельных точек;
-изучение изменений во времени поверхности Земли и ее внешнего
гравитационного поля;
-организация и проведение геодезического мониторинга.
4.ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Виды учебной работы
Всего часов
Семестры
5
6
Общая трудоемкость дисциплины
320
130
190
Аудиторные занятия
175
90
85
Лекции
105
54
51
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
70
36
34
Самостоятельная работа
145
40
105
Учебная практика (недель)
3
3, зачет
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
зачет экзамен
Вуз может ввести промежуточные (семестровые) контроли в виде
зачетов и/или экзаменов.
5.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1.Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Раздел дисциплины
Лекции
Введение.
Предмет
и
задачи
высшей
геодезии.
Системы координат и геометрия поверхности
эллипсоида вращения.
Решение геодезических задач на поверхности
эллипсоида вращения
Проекция
и
плоские
прямоугольные
координаты Гаусса-Крюгера
Системы высот
Опорные геодезические сети
Высокоточные угловые измерения
Способы нивелирования
Математическая
обработка
результатов
геодезических измерений
*
*
ПЗ или
(С)
ЛР
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
5.2.Лекционные занятия (Содержание разделов дисциплины)
Наименование темы лекционных занятий
1 Введение. Предмет и задачи высшей геодезии.
2 Методы определения фигуры Земли по результатам измерений на ее
поверхности.
3 Сфероидическая геодезия. Параметры земного эллипсоида и соотношения
между ними.
4 Системы координат, применяемые в высшей геодезии(B,L,HГ, X,Y,Z, x,y), и
достоинства и недостатки.
5 Кривые на поверхности эллипсоида вращения. Радиусы кривизны плоских
кривых.
6 Соотношения между пространственными прямоугольными и пространственными
геодезическими координатами.
7 Длины дуг меридианов и параллелей. Определение размеров рамок и
площадей съемочных трапеций.
8 Двойственность
нормальных
сечений
и
необходимость
перехода
к
геодезическим линиям. Дифференциальные уравнения геодезической линии.
Уравнение Клеро.
9 Проблемы, пути и основные способы решения геодезических задач на
поверхности эллипсоида вращения.
10 Проекция и плоские прямоугольные координаты Гаусса-Крюгера.
Преимущество
системы
плоских
прямоугольных
координат.
Основные
требования к геодезическим проекциям. Деление поверхности эллипсоида
на зоны и расположение координатных осей в проекции Гаусса-Крюгера.
Действительные и условные координаты.
11 Определение плоских прямоугольных координат по геодезическим.
12 Определение
геодезических
координат
по
плоским
прямоугольным
координатам.
13 Связь
геодезического
азимута
и
дирекционного
угла.
Сближение
меридианов на плоскости в проекции Гаусса-Крюгера.
14 Масштаб
изображения
и
редуцирование
расстояний
с
поверхности
эллипсоида на плоскость в проекции Гаусса-Крюгера.
15 Поправки в направления за кривизну изображения геодезической линии на
плоскости. Порядок редуцирования измеренных величин с поверхности
эллипсоида на плоскость.
16 Необходимость и способы преобразования координат Гаусса-Крюгера из
одной зоны в другую.
17 Обоснование размеров зон, причины ввода трехградусных зон. Причины и
способы ввода
местных систем координат. Применение проекции ГауссаКрюгера для решения задач прикладной геодезии
18 Референцные и общеземные эллипсоиды и системы координат (ПЗ-90.02,
WGS-84, СК-42, СК-95).
19 Связь прямоугольных пространственных общеземных и референцных систем
координат.
20 Связь геодезических пространственных общеземных и референцных систем
координат.
21 Теоретическая геодезия. Уклонения отвесных линий. Их характеристики и
связи между ними.
22 Способы определения составляющих уклонений отвесных линий.
23 Влияние уклонений отвесных линий на астрономические азимуты.
24 Потенциал
силы
тяжести
и
его
свойства.
Вычисление
высот
в
гравитационном поле Земли. Системы высот.
25 Основные требования системам счета высот. Ортометрические высоты, их
достоинства и недостатки.
26 Нормальные и динамические высоты, их геометрическая интерпретация,
достоинства и недостатки
27 Способы определения высот квазигеоида над эллипсоидом. Ориентирование
эллипсоида по высоте.
28 Опорные геодезические сети, их назначение и классификация.
29 Методы построения опорных геодезических сетей, их достоинства и
недостатки.
30 Государственная геодезическая сеть (ГГС) России на эпоху 1995 года.
31 Схема построения существующей плановой ГГС РФ, основные характеристики
этой сети. Общие правила построения плановой ГГС России 1-4 классов.
Геодезические знаки.
32 Основные принципы развития и структура ГГС РФ, создаваемой с
применением спутниковых технологий.
33 Основные этапы создания геодезических сетей.
34 Проектирование геодезических сетей специального назначения. Априорная
оценка их точности.
35 Высокоточные угловые и азимутальные измерения.
Общие
сведения
о
высокоточных
угломерных
инструментах,
их
классификация. Геометрическая схема теодолита.
36 Поверки высокоточного теодолита. Теория отсчитывания. Исследования
высокоточного теодолита. Главные инструментальные ошибки и меры
ослабления их влияния.
37 Выгоднейшие условия и время выполнения угловых измерений. Понятие о
боковой и вертикальной рефракции. Общие требования и методика
измерения горизонтальных углов.
38 Измерение горизонтальных направлений способом круговых приемов.
39 Измерение горизонтальных углов способом всевозможных комбинаций.
40 Определение элементов центрировки и редукции.
41 Приведение результатов измерений (угловых и линейных) к центрам
геодезических пунктов.
42 Нивелирование. Способы нивелирования, их достоинства и недостатки.
Тригонометрическое
нивелирование.
Двухстороннее
тригонометрическое
нивелирование.
43 Способы определения высот инструментов и визирных целей над центрами
пунктов.
44 Высокоточное
геометрическое
нивелирование.
Нивелирные
сети,
их
назначение и классификация. Принципиальная схема развития ГНС.
Закрепление на местности нивелирных линий.
45 Нивелиры и их основные части. Классификация нивелиров.
Порядок
отсчитывания по рейке. Поверки и исследования высокоточных нивелиров и
реек. Формула геометрического нивелирования.
46 Источники ошибок при производстве
геометрического нивелирования.
Методика геометрического нивелирования, полевые контроли.
47 Редукционная задача геодезии. Способы развертывания и проектирования.
Редуцирование угловых и линейных измерений с физической поверхности
Земли на поверхность относимости.
48 Основные этапы математической обработки. Назначение и содержание
предварительной
обработки.
Оценка
качества
результатов
полевых
измерений.
49 Задачи уравнительных вычислений. Общие сведения о классических
способах уравнивания измеренных величин по МНК.
50 Алгоритм параметрического способа уравнивания
51 Виды параметрических уравнений поправок. Оценка точности результатов
уравнивания.
52 Алгоритм коррелатного способа уравнивания.
53 Виды геометрических условий и условных уравнений поправок при
уравнивании плановых геодезических сетей.
5.3.Лабораторные работы
п.п.
Наименование лабораторных и курсовой работ
1
2
Геометрия поверхности эллипсоида вращения.
Проекции и плоские прямоугольные координаты ГауссаКрюгера.
Системы высот и преобразования между ними
3
Количество
часов
4
4
8
4
5
6
7
8
Уравнивание
линейно-угловой
геодезической
сети
параметрическим способом.
Высокоточные угловые измерения.
Поверки и исследования высокоточных нивелиров и реек.
Работа на станции высокоточного нивелирования II
класса.
Предварительная обработка результатов геодезических
измерений.
Системы координат и преобразования между ними
Всего
14
6
6
16
12
70
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1.Список вопросов для подготовки к экзамену
1. Параметры земного эллипсоида и соотношения между ними.
2. Системы координат, применяемые в высшей геодезии
(геодезические координаты, прямоугольные пространственные
координаты, плоские прямоугольные координаты ГауссаКрюгера).
3. Связь между системами геодезических и прямоугольных
пространственных координат.
4. Кривые на поверхности эллипсоида вращения. Радиусы
кривизны меридиана, первого вертикала, параллели.
5. Определение длин дуг меридианов.
6. Определение длин дуг параллелей.
7. Размеры рамок съемочных трапеций.
8. Определение площадей съемочных трапеций.
9. Двойственность нормальных сечений. Геодезическая
линия.
10. Проекция и плоские прямоугольные координаты ГауссаКрюгера.
11. Сближение меридианов на плоскости в проекции
Гаусса-Крюгера.
12. Масштаб изображения в проекции Гаусса-Крюгера.
13. Редуцирование расстояний с поверхности эллипсоида
на плоскость в проекции Гаусса-Крюгера.
14. Поправки в направления за кривизну изображения
геодезической линии на плоскость в проекции ГауссаКрюгера.
15.
Порядок
редуцирования
измеренных
величин
с
поверхности эллипсоида на плоскость проекции ГауссаКрюгера.
16. Преобразование плоских прямоугольных координат
Гаусса-Крюгера из одной зоны в другую.
17. Системы координат ПЗ-90, WGS-84, СК-42, СК-95.
Формулы связи прямоугольных пространственных общеземных
и референцных систем координат.
18. Уклонения отвесных линий.
19. Способы определения составляющих уклонений отвесных
линий.
20. Высоты. Системы счета высот.
21. Нормальные высоты.
22. Опорные геодезические сети, их назначение и
классификация.
23. Методы создания плановых геодезических сетей.
24. Схема существующей ГГС России 1-4 классов. Ее
основные характеристики.
25. Общие правила построения ГГС.
26. ГГС России на эпоху 1995 года.
27. Проект пространственной государственной
геодезической сети России.
28. Основные этапы создания геодезических сетей.
29. Проектирование геодезической сети и априорная оценка
точности.
30. Высокоточный теодолит, его основные части и
геометрическая схема.
31. Поверки высокоточных теодолитов.
32. Основные исследования высокоточных теодолитов.
33. Условия и время наблюдений при высокоточных угловых
измерениях. Понятие о боковой и вертикальной рефракции.
34. Общие требования и методика измерения горизонтальных
углов.
35. Способ круговых приемов.
36. Способ всевозможных комбинаций.
37. Нивелирование. Способы нивелирования.
38. Геодезическое нивелирование. Достоинства и недостатки
способа.
39. Двухстороннее геодезическое нивелирование.
40. Геометрическое нивелирование. Нивелирные сети, их
классификация и назначение.
41. Схема развития нивелирных сетей I, II, III, IV
классов. Закрепление на местности нивелирных линий.
42. Нивелиры и их основные части. Классификация
нивелиров.
43. Нивелирные рейки. Поверки и исследования реек.
44. Порядок отсчитывания по рейке.
45. Поверки и исследования высокоточных нивелиров.
46. Формула геометрического нивелирования.
47. Источники ошибок при производстве геометрического
нивелирования.
48. Методика полевых измерений при нивелировании II
класса. Полевые контроли.
49.
Предварительная
обработка
результатов
полевых
геодезических
измерений.
Содержание
предварительной
обработки.
50. Вычисление поправок за центрировку и редукцию и
приведение измеренных величин к центрам пунктов.
51. Способы определения элементов приведения.
52. Редуцирование измеренных величин на поверхность
эллипсоида вращения.
53.
Уравнивание
результатов
полевых
геодезических
измерений.
Коррелатный
и
параметрический
способы
уравнивания.
54. Виды
параметрических уравнений поправок
при
уравнивании плановых геодезических сетей.
6.2.Рекомендуемая литература
а) Основная литература:
1. Высшая геодезия и основы координатно-временных систем [Текст]
[Текст] : учеб. пособие (рек.) / СГГА, 2004. - 238 с.
2. Высшая геодезия. Высокоточные измерения [Текст] : учеб - метод.
пособие / А. Г. Малков, 2011. - 45 с.
3. Высшая геодезия. Системы координат и преобразования между ними
[Текст] : учеб - метод. пособие / К. Ф. Афонин, 2011. - 65, [1]
с.
4. Высшая
геодезия
и
основы
координатно-временных
систем
[Электронный ресурс] : учеб. пособие (Рек.) / Н.А. Телеганов,
А.В. Елагин ; СГГА. - Новосибирск : СГГА, 2004. - 238 с. – Режим
доступа: http://lib.ssga.ru/. – Загл. с экрана.
5. Метод и системы координат в геодезии [Электронный ресурс] :
учеб. пособие / Н.А. Телеганов ; СГГА. - Новосибирск : СГГА,
2008. - 143 с. – Режим доступа: http://lib.ssga.ru/. – Загл. с
экрана.
6. Высшая геодезия. Системы координат и преобразования между ними
[Электронный ресурс] : учеб-метод. пособие / К. Ф. Афонин ;
СГГА. - Новосибирск : СГГА, 2011. - 65, [1] с. – Режим доступа:
http://lib.ssga.ru/. – Загл. с экрана.
б) Дополнительная литература:
1. (Справочный документ). Под общей редакцией А.А. Дражнюка.- М.:
ЦНИИГАиК, 2000.
2. ГОСТ Р 51794-2008. Системы координат. Методы преобразований
координат определяемых точек.- М.: Стандартинформ, 2001.
3.Афонин К.Ф.,
Мазуров Б.Т.
Уравнивание линейно-угловой
геодезической сети параметрическим способом.- Новосибирск: СГГА,
2000.
6.3.Используемые методические разработки
1.Телеганов
Н.А.,
Елагин
А.В.
Высшая
геодезия
и
основы
координатно-временных систем. Учебное пособие. - Новосибирск: СГГА,
2004.
2.Телеганов Н.А., Тетерин Г.Н. Метод и системы координат в
геодезии. Учебное пособие. – Новосибирск: СГГА, 2008.
3. Афонин К.Ф. Высшая геодезия. Системы координат и преобразования
между ними. Учебно-методическое пособие. - Новосибирск: СГГА, 2011.
4.Малков А.Г.
Основные геодезические работы. Предварительная
обработка измерений в геодезических сетях.- Новосибирск: СГГА,
1997.
5.Афонин
К.Ф.,
Мазуров
Б.Т.
Уравнивание
линейно-угловой
геодезической сети параметрическим способом.- Новосибирск: СГГА,
2000.
6.4.Программное обеспечение дисциплины
1.Компьютерные программы моделирования вариантов исходных данных
для выполнения работ 1,2,3,4,7,8.
2.Учебная компьютерная программа для выполнения лабораторной работы
2 и 8.
3. Учебные компьютерные программы для выполнения лабораторной
работы 4.
7.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Компьютерный
класс,
оптические
оптические высокоточные нивелиры.
высокоточные
теодолиты,
Программа
дисциплины
составлена
в
соответствии
с
Государственным
образовательным
стандартом
высшего
профессионального
образования
по
направлению
подготовки
дипломированного специалиста 650300 – Геодезия, утвержденному
Министерством Образования России 17.03.2000г.
Программу составил:
АФОНИН Константин Федорович
геодезии СГГА.
–
к.т.н.,
Программа рассмотрена и одобрена на
геодезии. Протокол №11 от 11.11.2011
Заведующий кафедрой
высшей геодезии
Программа
согласована
геоинформационных систем
профессор
заседании
кафедры
высшей
кафедры
высшей
В.С. Хорошилов
с
кафедрой
Заведующий выпускающей кафедрой
инженерной
геодезии
В.А. Скрипников
и
Программа одобрена Учебно-методическим советом института геодезии и
менеджмента
"___" ______ 20__ г. Протокол № __.
Директор ИГиМ
С.В. Середович