Geodezja I w teorii i praktyce cz. 1

Geodezja I w teorii i praktyce cz. 1

rok wydania: 2019, wydanie czwarte
ISBN: 978-83-936-9260-6
ilość stron: 430
format: B5
oprawa: miękka

Opis

Przedmowa do wydania III Trzecia edycja podręcznika Geodezja I (z wprowadzonym aktualnie uzupełnieniem tytułu o słowa „w teorii i praktyce”) powstała na bazie kilku wcześniejszych pozycji książkowych napisanych przez autora w latach 1999 – 2010, w tym głównie: skryptu Wykłady i ćwiczenia z geodezji I , wydania I książki Przewodnik do ćwiczeń z geodezji I, o treści związanej bezpośrednio z ćwiczeniami geodezyjnymi oraz dwóch wydań książki Geodezja I, obejmującej tematykę wykładów z przedmiotu „Geodezyjne pomiary szczegółowe”, prowadzonych w latach 1990 – 2011 przez autora dla studentów I roku Z uwagi na znaczącą zbieżność opisywanej tematyki z programem nauczania geodezji w technikach geodezyjnych i studiach policealnych, wymienione wyżej podręczniki były z powodzeniem wykorzystywane w całej Polsce w ramach kształcenia geodetów na poziomie szkolnictwa średniego.
Wydanie III książki „Geodezja I w teorii i praktyce” stanowi powrót do pierwotnej koncepcji połączenia w tym samym podręczniku zagadnień teoretycznych i praktycznych. Jak wykazały doświadczenia z lat poprzednich jednoczesne operowanie dwiema odrębnymi książkami do wykładów i do ćwiczeń jest nieco kłopotliwe, a ponadto w drugiej książce nie można uniknąć powtarzania pewnych wiadomości ogólnych, wprowadzających ucznia lub studenta do praktycznego rozwiązywania konkretnych zadań geodezyjnych. Pominięcie tych powtórzeń pozwoliło, przy relatywnie niezmienionej objętości tekstu obu części niniejszego wydania podręcznika w porównaniu z łączną objętością Geodezji I i Przewodnika do ćwiczeń, na wzbogacenie treści o dodatkowe zagadnienia nieujęte w poprzednim wydaniu. Należy tu między innymi wymienić: poszerzone wiadomości z zakresu historii geodezji i kartografii, opisy nowszych instrumentów firmy Leica, w tym m. in.: teodolitów cyfrowych Builder, niwelatora kodowego Sprinter, tachimetru elektronicznego TS 02 oraz nowy rozdział poświęcony standardom technicznym wprowadzonym poprzez niedawne akty wykonawcze do ustawy Prawo geodezyjne i kartograficzne.
Obecnie książka Geodezja I składa się z dwóch części (tomów) i czternastu rozdziałów (poprzednio 12), zawierających wiadomości z podstawowych działów geodezji ogólnej: bezpośrednie i pośrednie pomiary liniowe, tyczenie kątów prostych, pomiar kątów poziomych i pionowych, rachunek współrzędnych, obliczanie pól, niwelacja, pomiary sytuacyjne, sporządzanie map wielkoskalowych. Wyliczenie to wskazuje, że podręcznik obejmuje znaczny zakres wiedzy zawodowej, koniecznej do opanowania w stosunkowo krótkim czasie i stanowiącej niezbędną podstawę do nauki dalszych przedmiotów zawodowych.
Dalsze partie materiału z geodezji ogólnej zostały ujęte w kolejnej książce pt. Geodezja II, jak również innych pozycji książkowych i artykułach wymienionych na końcu części 2 w zestawieniu bibliograficznym. Niektóre elementy tych publikacji zostały również wykorzystane w niniejszym wydaniu podręcznika.
W tym miejscu pragnę ponowić składane w poprzednich edycjach podręcznika Geodezja I serdeczne podziękowania dla opiniodawców książek źródłowych, na bazie których powstała ta praca. Z tego tytułu składam wyrazy mej wdzięczności Panom Profesorom: Jackowi Szewczykowi, Mirosławowi Żakowi oraz nieodżałowanym, nieżyjącym już dziś Kolegom: ś. p. dr inż. Janowi Szczurkowi oraz ś. p. dr inż. Kazimierzowi Stawowemu za cenne wskazówki i udostępnione przez nich materiały, które znacząco wpłynęły na ulepszenie treści tej książki.
Andrzej Jagielski

Spis treści

Przedmowa do wydania III / 8

Rozdział 1: Wiadomości wstępne / 9
1.1. Definicja, zadania i podział geodezji / 9
1.2. Rys historyczny geodezji i kartografii / 13
1.3. Powierzchnie odniesienia / 27
1.4. Geodezyjny system odniesień przestrzennych / 32
1.5. Osnowa geodezyjna i jej podział / 37
1.6. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar Układ SI / 40
1.6.1. Informacje ogólne / 40
1.6.2. Definicje podstawowych jednostek miar układu SI / 41
1.7. Działania rachunkowe na liczbach przybliżonych / 42
1.7.1. Zapisywanie i zaokrąglanie liczb / 42
1.7.2. Reguły Kryłowa-Bradisa / 42
1.8. Miary długości i pola powierzchni / 44
1.8.1. Miary długości / 44
1.8.2. Miary pola powierzchni / 45
1.9. Miary kąta / 46
1.9.1. Miara stopniowa / 47
1.9.2. Miara gradowa / 48
1.9.3. Miara łukowa (teoretyczna) / 49
1.9.4. Przeliczanie miar kątowych / 49

Rozdział 2: Przyrządy optyczne stosowane w geodezji / 53
2.1. Elementy optyczne instrumentów geodezyjnych / 53
2.1.1. Odbicie i załamanie światła / 53
2.1.2. Płytka płasko-równoległa (równoległościenna) / 54
2.1.3. Pryzmaty / 55
2.1.4. Soczewki / 57
2.1.5. Wady soczewek (aberracje optyczne) / 59
2.2. Oko człowieka / 61
2.3. Lupa / 66
2.4. Mikroskop / 67
2.5. Luneta / 67
2.5.1. Zasada działania lunety / 67
2.5.2. Powiększenie lunety / 69
2.5.3. Pole widzenia lunety / 70
2.5.4. Jasność lunety / 72
2.5.5. Najkrótsza celowa lunety / 72
2.5.6. Luneta geodezyjna z soczewką ogniskującą (teleobiektywem) / 73
2.5.7. Obsługa lunety / 73

Rozdział 3: Tyczenie prostych i pomiary liniowe / 76
3.1. Tyczenie linii prostych / 76
3.1.1. Sprzęt do tyczenia prostych / 76
3.1.2. Bezpośrednie tyczenie prostych okiem nieuzbrojonym / 78
3.1.3. Pośrednie tyczenie prostych / 85
3.1.4. Tyczenie prostych przy użyciu teodolitu / 90
3.2. Bezpośredni pomiar długości taśmą geodezyjną / 91
3.2.1. Zasady ogólne bezpośredniego pomiaru długości / 91
3.2.2. Sprzęt do bezpośredniego pomiaru długości / 93
3.2.3. Pomiar odległości taśmą w terenie płaskim i poziomym / 96
3.2.4. Pomiar odległości taśmą w terenie pochyłym. Poprawka na nachylenie terenu / 99
3.3. Poprawki na poziom morza, komparację i temperaturę taśmy / 102
3.3.1. Poprawka długości na poziom morza / 103
3.3.2. Poprawka na komparację przymiaru / 103
3.3.3. Poprawka na temperaturę przymiaru. Suma poprawek / 104
3.4. Dokładność bezpośredniego pomiaru odległości / 106
3.5. Metody pośredniego pomiaru długości / 109
3.5.1. Istota pośrednich pomiarów liniowych / 109
3.5.2. Pośrednie pomiary odległości za pomocą konstrukcji geometrycznych / 109
3.5.3. Paralaktyczny pomiar odległości / 112
3.6. Optyczny pomiar odległości / 114
3.7. Elektromagnetyczny pomiar odległości / 116
3.8. Ręczne dalmierze laserowe / 118

Rozdział 4: Tyczenie kątów prostych / 129
4.1. Tyczenie kątów prostych bez użycia węgielnicy / 129
4.2. Węgielnice / 130
4.2.1. Węgielnica zwierciadlana (lustrzana) / 131
4.2.2. Węgielnica pryzmatyczna pięciokątna (pentagonalna) / 132
4.3. Tyczenie obiektów prostokątnych / 134

Rozdział 5: Utrwalanie i sygnalizacja punktów osnowy geodezyjnej / 140
5.1. Zasady ogólne utrwalania punktów osnowy / 140
5.2. Znaki geodezyjnej osnowy poziomej / 142
5.3. Znaki geodezyjnej osnowy wysokościowej / 144
5.4. Nowsze sposoby stabilizacji punktów geodezyjnych / 147
5.5. Podstawa prawna stabilizacji punktów geodezyjnych / 150
5.6. Opis topograficzny punktu osnowy geodezyjnej / 151
5.7. Sygnalizacja punktów geodezyjnych / 157

Rozdział 6: Elementy wyposażenia instrumentów geodezyjnych / 160
6.1. Piony i libele / 160
6.1.1. Piony / 160
6.1.2. Libele / 164
6.2. Statywy / 170
6.3. Spodarki, akcesoria geodezyjne / 173

Rozdział 7: Pomiar kątów poziomych i pionowych / 176
7.1. Zasady konstrukcji przyrządów do pomiaru kątów / 176
7.2. Budowa teodolitu / 178
7.2.1. Spodarka / 179
7.2.2. Limbus / 179
7.2.3. Alidada / 181
7.3. Układy osiowe teodolitów / 185
7.4. Urządzenia odczytowe teodolitów optycznych / 187
7.4.1. Indeks, mikroskop indeksowy / 188
7.4.2. Noniusz, mikroskop noniuszowy / 189
7.4.3. Mikroskop skalowy / 191
7.4.4. Mikroskopy jednomiejscowe z mikrometrami / 193
7.4.5. Mikroskopy dwumiejscowe z mikrometrami / 195
7.5. Podział teodolitów na klasy dokładnościowe / 199
7.6. Opis wybranych modeli teodolitów optycznych wytwórni Zeiss Jena / 200
7.6.1. Teodolit repetycyjny Theo 020 (A, B) / 201
7.6.2. Teodolit dwusekundowy Theo 015 A (B) / 204
7.6.3. Teodolit jednosekundowy Theo 010 / 205
7.7. Teodolity elektroniczne / 207
7.7.1. Zasada działania teodolitów elektronicznych / 207
7.7.2. Teodolity elektroniczne z serii „Builder” firmy Leica / 211
7.8. Przygotowanie teodolitu do pomiaru kątów / 213
7.9. Zasady sprawdzania i rektyfikacji teodolitu / 215
7.9.1. Zasady ogólne / 215
7.10. Sprawdzenie i obsługa elementów mechaniczno-optycznych teodolitu / 216
7.10.1. Sprawdzenie statywu, futerału i wyposażenia teodolitu / 216
7.10.2. Sprawdzenie śrub / 217
7.10.3. Sprawdzenie libel / 218
7.10.4. Sprawdzenie lunety i mikroskopu / 218
7.10.5. Uwagi dotyczące zasad obchodzenia się z teodolitem / 219
7.11. Warunki teodolitu, ich sprawdzanie i rektyfikacja błędów / 220
7.11.1. Warunki teodolitu i błędy instrumentalne / 220
7.11.2. Sprawdzenie warunków: l⊥v i Q⊥v oraz rektyfikacja libel alidadowych / 221
7.11.3. Sprawdzenie warunku c⊥h i rektyfikacja błędu kolimacji / 223
7.11.4. Sprawdzenie warunku h⊥v, eliminowanie błędu inklinacji / 226
7.11.5. Sprawdzenie warunku n1⊥v i usunięcie błędu skręcenia krzyża kresek / 227
7.11.6. Sprawdzenie warunku przecinania się osi c, v i eliminowanie wpływu mimośrodu osi celowej / 228
7.11.7. Wykrywanie i eliminowanie błędu mimośrodu limbusa / 229
7.11.8. Wykrywanie i eliminowanie błędów podziału limbusa / 230
7.11.9. Sprawdzenie i rektyfikacja pionu optycznego / 231
7.11.10 Sprawdzenie, rektyfikacja teodolitów i tachimetrów elektronicznych / 231
7.12. Wpływy błędów: libeli, kolimacji i inklinacji na pomiar kąta poziomego / 233
7.12.1. Wpływ błędu niepionowego ustawienia osi v / 233
7.12.2. Wpływ błędu kolimacji i inklinacji / 234
7.13. Szczegółowe badanie teodolitu w warunkach polowych / 235
7.13.1. Kontrola występowania błędu paralaksy w systemie odczytowym / 235
7.13.2. Wyznaczenie błędu runu systemu odczytowego / 236
7.13.3. Wykrywanie mimośrodu kręgu poziomego lub pionowego / 238
7.13.4. Badanie stałości położenia osi celowej lunety / 239
7.14. Pomiar kątów poziomych / 240
7.14.1. Orientacja kierunków na limbusie / 240
7.14.2. Czynności wstępne na stanowisku przed pomiarem kątów poziomych / 242
7.14.3. Pomiar pojedynczego kąta (pomiar zwykły) / 243
7.14.4. Dziennik pomiaru kątów / 244
7.14.5. Pomiar pojedynczego kąta poziomego metodą repetycyjną / 246
7.14.6. Pomiar kątów poziomych metodą kierunkową / 249
7.14.7. Zarys innych metod pomiaru kątów poziomych / 252
7.15. Pomiar kątów pionowych / 253
7.15.1. Rodzaje kątów pionowych. Koło pionowe teodolitu / 253
7.15.2. Pomiar kąta pionowego i wyznaczenie błędu indeksu / 256
7.15.3. Sprawdzenie miejsca zera KV i rektyfikacja błędu indeksu / 258
7.15.4. Kompensatory kręgu pionowego / 259
7.16. Dokładność pomiaru kątów poziomych / 261
7.17. Dokładność pomiaru kątów pionowych / 264
7.18. Badanie dokładności teodolitu w warunkach polowych / 265

Rozdział 8: Pomiary azymutów / 268
8.1. Pomiary busolowe / 268
8.1.1. Magnetyzm ziemski / 268
8.1.2. Instrumenty busolowe / 269
8.1.3. Sprawdzanie busol / 270
8.1.4. Pomiar azymutu magnetycznego / 271
8.1.5. Ciągi busolowe / 272
8.2. Żyroskopowy pomiar azymutów / 274

Rozdział 9: Podstawowe zadania geodezyjne z rachunku współrzędnych / 277
9.1. Geodezyjny układ współrzędnych prostokątnych / 277
9.2. Orientacja pomiarów geodezyjnych / 281
9.3. Podstawowe związki w układzie współrzędnych prostokątnych, płaskich / 283
9.4. Obliczenie azymutu i długości boku ze współrzędnych / 284
9.5. Symbole rachunkowe Stefana Hausbrandta / 288
9.6. Obliczenie kąta ze współrzędnych / 290
9.7. Obliczanie współrzędnych punktów posiłkowych / 292
9.7.1. Obliczenie współrzędnych punktu na prostej / 293
9.7.2. Obliczenie współrzędnych punktu na domiarach prostokątnych / 295
9.7.3. Obliczenie współrzędnych grupy punktów posiłkowych / 298
9.7.4. Obliczenie współrzędnych punktu wyznaczonego metodą biegunową / 301
9.8. Obliczenie współrzędnych punktów przecięć prostych / 302
9.8.1. Obliczenie współrzędnych punktu przecięcia boku osnowy z ramką sekcyjną / 302
9.8.2. Obliczenie współrzędnych punktu przecięcia się prostych / 305
9.9. Obliczanie ciągów poligonowych metoda przybliżoną 310
9.9.1. Podstawowe pojęcia z poligonizacji / 310
9.9.2. Obliczenie ciągów otwartych, wiszących / 311
9.9.3. Obliczenie ciągów otwartych z nawiązaniem obustronnym / 314
9.9.4. Obliczenie ciągów otwartych z nawiązaniem niepełnym / 320
9.9.5. Obliczenie ciągów poligonowych zamkniętych / 321
9.9.6. Wielopunktowe nawiązanie kątowe ciągu poligonowego / 325
9.10. Obliczanie współrzędnych punktów za pomocą wcięć pojedynczych / 326
9.10.1. Kątowe wcięcie w przód / 326
9.10.2. Wcięcie liniowe / 330
9.10.3. Wcięcie wstecz / 334
9.11. Obliczenie domiarów prostokątnych ze współrzędnych / 337
9.12. Wybrane programy do przeprowadzania obliczeń geodezyjnych 338
9.12.1. Program „Kalkulator geodezyjny” firmy GEOBID / 338
9.12.2. Przykłady obliczeń programem „Kalkulator geodezyjny” / 341
9.12.3. Program WinKalk / 346
9.12.4. Przykłady obliczeń z rachunku współrzędnych przy pomocy programu WinKalk / 349
9.12.5. Program C-Geo / 360

Rozdział 10: Obliczanie pola powierzchni / 365
10.1. Zasady i metody obliczania pól / 365
10.2. Obliczanie pól prostych figur geometrycznych / 367
10.3. Obliczenie pola dowolnego wieloboku zamkniętego / 371
10.3.1. Obliczenie pola wieloboku w oparciu o jego podział na trójkąty / 371
10.3.2. Obliczenie pola wieloboku zdjętego metodą rzędnych i odciętych / 371
10.3.3. Obliczenie pola wieloboku zdjętego metodą biegunową / 372
10.3.4. Obliczenie pola wieloboku ze współrzędnych prostokątnych / 373
10.4. Obliczanie pól metodą graficzną / 376
10.4.1. Zasada metody graficznej / 376
10.4.2. Planimetr harfowy / 378
10.4.3. Przyrządy do pomiaru graficznego / 380
10.4.4. Metoda analityczno-graficzna (kombinowana) / 383
10.5. Obliczanie pól metodą mechaniczną / 385
10.5.1. Planimetr biegunowy / 385
10.5.2. Pomiar pola przy biegunie ustawionym na zewnątrz figury / 386
10.5.3. Pomiar pola z biegunem wewnątrz planimetrowanej figury / 389
10.5.4. Wyznaczenie stałych planimetru biegunowego / 391
10.5.5. Technika pomiaru pola przy pomocy planimetru / 394
10.6. Odchyłka powierzchniowa i jej rozrzucenie / 396
10.7. Deformacje podkładów mapowych / 403
10.8. Dokładność określania pól / 405
10.9. Wymogi instrukcji G-5 związane z obliczaniem pól (wybór fragmentów) / 406
10.10. Nowe sposoby obliczania pól / 407
10.10.1. Tendencje w usprawnieniach w dziedzinie obliczania pól / 407
10.10.2. Digimetry i planimetry elektroniczne / 408
10.11. Zastosowanie niektórych programów geodezyjnych do obliczania pól / 410
10.11.1. Obliczanie pól programem „Kalkulator Geodezyjny” / 410
10.11.2. Obliczanie pól programem WinKalk / 410
10.11.3. Obliczanie pól programem C-Geo / 416
10.12. Pomiary na mapie numerycznej (na przykładzie programu MikroMap) 417

Załączniki do części 1 / 420
Załącznik 1: Informacje organizacyjne / 421
Z1.1. Zasady uczestnictwa w ćwiczeniach semestralnych / 421
Z1.2. Sprawozdanie techniczne / 423
Załącznik 2: Wzory opisów teczki i okładki ćwiczeń 427
Załącznik 3: Zastosowanie kalkulatorów do obliczeń geodezyjnych / 429
Z3.1. Funkcje najczęściej wykorzystywane w obliczeniach geodezyjnych / 429
Z3.2. Przykładowe kalkulatory / 429
Z3.3. Sprawdzanie dokładności kalkulatorów / 443