Вперше зроблено спробу не тільки детально розглянути відсутні у попередніх підручниках питання теорії електронних приладів, методів супутникової геодезії, але і достатньо повно описати найсучасніші автоматизовані прилади та методи створення геодезичної основи карт та планів, виконання топографічного знімання територій дистанційними методами, розв'язання на основі планів, карт та спеціальних геодезичних вимірювань найширшого спектра наукових та інженерних задач у різноманітних галузях та в обороні країни. Багато питань у підручнику розглянуто значно ширше ніж вимагає програма вищого навчального закладу. Тому він може бути корисний інженерам-геодезистам, аспірантам, викладачам геодезії ВНЗ, коледжах та загалом допоможе знайти дорогу у світ геодезичної науки. ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА 9 ПРЕДМЕТ ГЕОДЕЗІЇ 11 Розділ І. ВИСОТНІ ГЕОДЕЗИЧНІ МЕРЕЖІ 15 1.1. Загальні відомості про геометричне нівелювання III і IV класів 15 1.1.1. Призначення державної нівелірної мережі 15 1.1.2. Класифікація державної нівелірної мережі 16 1.1.3. Особливості нівелірної мережі у містах, населених пунктах та на будівельних майданчиках 19 1.1.4. Складання проекту нівелірної мережі 21 1.1.5. Нівелірні знаки 22 1.2. Прилади, що використовують для геометричного нівелювання III, IV класів 26 1.2.1. Головні вимоги до нівелірів, що використовують для нівелювання III, IV класів 26 1.2.2. Головні вимоги до нівелірних рейок 29 1.2.3. Будова, перевірки та дослідження нівелірів із рівнями 30 1.2.4. Будова, перевірки та дослідження нівелірів з компенсаторами 38 1.2.5. Електронні цифрові нівеліри. Тотальні нівелірні станції 43 1.2.6. Перевірки та дослідження нівелірних рейок 48 1.2.7. Визначення ціни поділки циліндричного рівня та збільшення зорової труби за допомогою рейки 55 1.2.8. Дослідження руху фокусувальної лінзи 58 1.3. Виконання нівелювання III та IV класів. Похибки та точність нівелювання 67 1.3.1. Послідовність роботи на станції під час нівелювання III класу 67 1.3.2. Послідовність роботи на станції під час нівелювання IV класу 70 1.3.3. Похибки нівелювання. їхнє зменшення та усунення 71 1.3.4. Точність нівелювання III, IV класів 82 1.4. Зрівноваження нівелірних ходів та мереж 85 1.4.1. Зрівноваження висот окремого нівелірного ходу 85 1.4.2. Зрівноваження нівелірної мережі з однією вузловою точкою 88 1.4.3. Зрівноваження перевищень нівелірних мереж методом еквівалентної заміни 89 1.4.4. Зрівноваження висот нівелірних мереж методом еквівалентної заміни 92 1.4.5. Зрівноваження нівелірних мереж способом послідовних наближень (спосіб вузлів) 93 1.4.6. Зрівноваження нівелірної мережі порівнянням нев'язок суміжних ходів 96 1.4.7. Зрівноваження нівелірної мережі методом В.В. Попова 98 Розділ II. ПЛАНОВІ ГЕОДЕЗИЧНІ МЕРЕЖІ 101 II. 1. Методи створення планових мереж. Основні вимоги. Формули 101 II.1.1. Сучасні методи створення планових мереж 101 II. 1.2. Основні положення створення планових державних геодезичних мереж (ДГМ) .106 II. 1.3. Астрономо-геодезична мережа 1 класу (АГМ-1) 107 II.1.4. Основні вимоги до державної мережі 2 класу 107 II. 1.5. Основні вимоги до державної мережі згущення 3 класу 108 II. 1.6. Розрядні мережі згущення 110 II.1.7. Класифікація полігонометрії 115 II. 1.8. Формули для обчислення кутових та лінійних нев'язок у ходах полігонометрії 116 II. 1.9. Поздовжні та поперечні похибки витягнутого полігонометричного ходу .119 II. 1.10. Основні розрахункові формули очікуваних поздовжніх похибок траверсних та віддалемірних полігонометричних ходів 120 II.1.11. Виведення розрахункової формули поперечної похибки висячого полігонометричного ходу 125 II.1.12. Виведення формули поперечної похибки полігонометричного ходу з попередньо ув'язаними кутами 128 II.1.13. Полігонометричні знаки 130 II.1.14. Організація полігонометричних робіт 134 ІІ.2. Лінійні вимірювання У траверсній полігонометрії 136 ІІ.2.1. Прилади для вимірювання ліній у траверсній полігонометрії 136 ІІ.2.2. Виконання лінійних вимірювань підвісними мірними приладами 138 ІІ.2.3. Джерела похибок під час вимірювання ліній підвісними мірними приладами 141 ІІ.2.4. Розрахунок допусків на окреме джерело похибок лінійних вимірів 142 ІІ.3. Кутові вимірювання У полігонометрії 148 ІІ.3.1. Основні вимоги до кутомірних приладів у полігонометрії. Класифікація теодолітів та тахеометрів 148 ІІ.3.2. Відлікові пристрої оптичних кутомірних приладів. їхнє призначення та класифікація 156 ІІ.3.3. Принцип роботи автоматичних систем відліків електронних теодолітів та тахеометрів 161 ІІ.3.4. Будова оптичних та електронних теодолітів та тахеометрів 168 ІІ.3.5. Перевірки теодолітів 173 ІІ.3.6. Вимірювання горизонтальних кутів способом кругових прийомів 178 ІІ.3.7. Вимірювання горизонтальних кутів способом повторень 186 ІІ.3.8. Вимірювання горизонтальних кутів електронними теодолітами (тахеометрами) 189 ІІ.3.9. Джерела похибок вимірювання горизонтальних кутів 191 ІІ.3.10. Розрахунок допуску сумарної випадкової похибки вимірювання окремого горизонтального кута 193 ІІ.3.11. Розрахунок допустимої величини систематичної похибки вимірювання окремого кута 194 ІІ.3.12. Похибка редукції 195 ІІ.3.13. Похибки центрування теодоліта 198 ІІ.3.14. Методи зменшення похибок редукції та центрування 200 ІІ.3.15. Похибки вимірювання горизонтальних кутів 202 ІІ.3.16. Інструментальні (приладні) похибки 205 ІІ.3.17. Вплив зовнішнього середовища на вимірювання горизонтальних кутів 208 ІІ4. Попереднє опрацювання результатів польових вимірювань в полігонометрії 210 ІІ.4.1. Попереднє опрацювання лінійних вимірів 210 ІІ.4.2. Редукування довжин ліній на рівень моря і на площину Гаусса- Крюгера 211 ІІ.4.3. Опрацювання результатів кутових вимірювань на окремому геодезичному пункті 214 ІІ.4.4. Оцінка точності лінійних вимірювань за результатами польових робіт 215 ІІ.4.5. Оцінка точності кутових вимірювань за результатами польових робіт 217 ІІ.5. Прив'язувальні роботи у полігонометрії 218 ІІ.5.1. Види та завдання прив'язувальних робіт. Способи прив'язування 218 ІІ.5.2. Передавання координат із високих (недоступних) точок на Землю (знесення координат) 219 ІІ.5.3. Пряма одноразова та багаторазова засічки 220 ІІ.5.4. Обернена одноразова кутова засічка (задача Потенота) 222 ІІ.5.5. Диференційні формули дирекційних кутів 224 ІІ.5.6. Обернена багаторазова кутова засічка 226 ІІ.5.7. Точність прямої та оберненої багаторазових кутових засічок 228 ІІ.5.8. Точність прямої та оберненої одноразових кутових засічок 229 ІІ..5.9. Лінійна геодезична засічка 232 ІІ.5.10. Визначення координат двох точок за відомими координатами двох інших точок (задача Ганзена) 234 ІІ.5.11. Прив'язування пунктів полігонометрії до постійних об'єктів місцевості. Відшукування полігонометричних пунктів 235 ІІ.6. Світловіддалемірна полігонометрія. Основи теорії й практики світловіддалемірних вимірювань 240 ІІ.6.1. Класифікація віддалемірної полігонометрії та віддалемірів 240 ІІ.6.2. Принцип вимірювання віддалі визначенням часу поширення електромагнітних (світлових) хвиль 240 ІІ.6.3. Основні відомості з теорії гармонічних коливань 242 ІІ.6.4. Поняття про модулювання коливань 245 ІІ.6.5. Принцип роботи фазових світловіддалемірів 246 ІІ.6.6. Блок-схема візуального світловідцалеміра з визначенням різниці фаз за екстремумами світлового потоку 248 ІІ.6.7. Блок-схема світловіддалеміра на фіксованих частотах із парафазним фотоелектронним визначенням різниці фаз 250 ІІ.6.8. Світловіддалемір топографічний СТ-5 ("Блеск"). Будова. Імпульсний метод вимірювання віддалей 253 ІІ.6.9. Перевірки світловіддалеміра СТ-5 257 ІІ.6.10. Вимірювання ліній світловіддалеміром СТ-5 262 ІІ.6.11. Вимірювання ліній та вертикальних кутів компактною тотальною станцією SET-GE 263 ІІ.6.12. Похибки світловіддалемірних вимірювань 265 ІІ.6.13. Розрахунок точності ходів світловіддалемірної полігонометрії 269 ІІ.7. Оптично-віддалемірна полігонометрія 272 ІІ.7.1. Принцип роботи та класифікація оптичних віддалемірів 272 ІІ.7.2. Віддалемір із постійним базисом та змінним кутом 274 ІІ.7.3. Віддалеміри подвійного зображення 276 ІІ.7.4. Суть паралактичної полігонометрії 279 ІІ.7.5. Суть віддалемірно-базисної полігонометрії 281 ІІ.7.6. Типи паралактичних і віддалемірно-базисних ланок 282 ІІ.8. Строге зрівноваження полігонометричних ходів 283 ІІ.8.1. Недоліки спрощених методів зрівноваження 283 ІІ.8.2. Кількість вимірів та невідомих у полігонометричному ході. Необхідні та надлишкові виміри 285 ІІ.8.3. Виведення формул, що зв'язують поздовжній та поперечний зсуви ходу з нев'язками по осях координат 286 ІІ.8.4. Виведення умовних рівнянь, що виникають у полігонометричному ході, прокладеному між відомими пунктами 288 ІІ.8.5. Строге зрівноваження довільного полігонометричного ходу корелатним методом 293 ІІ.8.6. Строге зрівноваження витягнутого полігонометричного ходу корелатним методом 296 ІІ.8.7. Строге зрівноваження витягнутого рівностороннього полігонометричного ходу 298 ІІ.8.8. Приклад зрівноваження витягнутого полігонометричного ходу корелатним методом (способом найменших квадратів) 300 ІІ.8.9. Суть параметричного методу зрівноваження геодезичних мереж 305 ІІ.9. Зрівноваження полігонометричних мереж 309 ІІ.9.1. Зрівноваження полігонометричної мережі, що збігаються в одну вузлову точку 309 ІІ.9.2. Зрівноваження полігонометричної мережі способом послідовних наближень 311 ІІ.9.3. Зрівноваження полігонометричної мережі методом еквівалентної заміни 313 ІІ.9.4. Зрівноваження кутів полігонометричної мережі методом професора В.В.Попова 316 ІІ.9.5. Зрівноваження приростів координат полігонометричних мереж методом професора В.В. Попова 318 ІІ.9.6. Оцінка точності полігонометричних ходів та мереж за результатами зрівноваження 320 Розділ III. ПРОСТОРОВІ СУПУТНИКОВІ МЕРЕЖІ (ОСНОВИ СУПУТНИКОВОЇ ГЕОДЕЗІЇ) 322 ІІІ.І. Будова та принцип роботи геодезичних супутникових систем 322 ІІІ.1.1. Принцип роботи систем визначення просторового положення точок 322 III.1.2. Найважливіші відомості про будову глобальних навігаційних систем 325 III.1.3. Основи теорії визначення положення пунктів глобальними супутниковими системами 332 III.1.4. Абсолютні та відносні методи супутникового вимірювання 338 III.1.5. Основні відомості про параметри орбіт супутників 342 ІІІ.1.6. Загальний принцип побудови супутникових передавачів системи GPS 345 ІІІ.1.7. Структурна схема геодезичного супутникового приймача 347 III.1.8. Короткі відомості про роботу системи керування та опрацювання вимірів приймачем GPS 350 ІІІ.2. Супутникові методи визначення координат 352 ІІІ.2.1. Технології GPS-вимірювання 352 ІІІ.2.2. Статичний метод визначення координат пунктів 354 ІІІ.2.3. Параметри місії, тривалість та довжини векторів під час роботи у статичному режимі 356 ІІІ.2.4. Визначення координат методом "стій/йди" ("stop and go") 357 ІІІ.2.5. Вибір проміжку часу та параметри місії під час спостереження у режимі "стій/йди" ("stop and go") 358 ІІІ.2.6. Визначення координат методом "швидкої статики" 359 ІІІ.2.7. Технологія псевдостатична, псевдокінематична, реокупаційна (reoccupation) 360 ІІІ.2.8. Робота у режимі "кінематика" 361 ІІІ.2.9. Робота у режимі "кінематика у польоті" 361 ІІІ.2.10. Технологія диференційного DGPS-вимірювання (Differential GPS) 363 ІІІ.З. Побудова державних геодезичних мереж (ДГМ) супутниковими методами 364 ІІІ.3.1. Загальні відомості про побудову ДГМ супутниковими методами 364 ІІІ.3.2. Системи координат, що використовуються у космічній геодезії 367 ІІІ.3.3. Проектування та рекогностування просторових супутникових геодезичних мереж (СГМ) 372 ІІІ.3.4. Складання робочого проекту 377 ІІІ.З.5. Підготування комплексу приладів до польового вимірювання 381 ІІІ.3.6. Будова та технічні характеристики компактного одночастотного приймача GPS ProMark-2 383 ІІІ.З.7. Підготування приймача Pro Mark-2 до роботи та виконання спостережень на геодезичному пункті 389 ІІІ.З.8. Застосування режиму "стій/йди" для визначення просторових координат під час топографічного знімання місцевості 397 ІІІ.З.9. Загальні відомості про опрацювання GPS-вимірів 402 III.4. Основні джерела похибок супутникових вимірів і методи послаблення їхнього впливу 404 ІІІ.4.1. Класифікація джерел похибок супутникових вимірів 404 ІІІ.4.2. Джерела похибок, пов'язані з неточними ефемеридами супутників та методи послаблення їх впливу 405 ІІІ.4.3. Оцінка впливу зовнішнього середовища на результати супутникового вимірювання 408 ІІІ.4.4. Вплив іоносфери 409 ІІІ.4.5. Вплив тропосфери 413 ІІІ.4.6. Багатошляховість 415 ІІІ.4.7. Інструментальні джерела похибок 417 ІІІ.4.8. Геометричний фактор 420 Розділ IV. ВЕЛИКОМАСШТАБНЕ ТОПОГРАФІЧНЕ ЗНІМАННЯ 422 IV. 1. Загальні відомості про великомасштабне топографічне знімання 422 IV.1.1. Топографічні плани та карти 422 IV.1.2. Мета та призначення топографічного знімання 425 IV.1.3. Методи топографічного знімання. їхня суть 427 IV.1.4. Обгрунтування вибору перерізу рельєфу 430 IV.1.5. Обгрунтування масштабу знімання 432 IV.1.6. Технічний проект топографо-геодезичних робіт 440 IV.2. Робочі (знімальні) мережі великомасштабного топографічного знімання 441 IV.2.1. Види геодезичної основи великомасштабного знімання. Розрахунок необхідної щільності робочої основи 441 IV.2.2. Методи створення знімальної (робочої) основи. Закріплення пунктів мережі на місцевості 445 IV.2.3. Аналітичні мережі (польові роботи) 446 IV.2.4. Розрахунок точності ланки трикутників аналітичної мережі 448 IV.2.5. Спрощені способи зрівноваження аналітичних мереж 450 IV.2.6. Розрахунок планової точності та допустимої довжини мензульного ходу 453 IV.2.7. Розрахунок точності та допустимої довжини теодолітного ходу 455 IV.2.8. Розрахунок планової точності та допустимої довжини тахеометричного ходу 456 IV.2.9. Технічне нівелювання для створення робочої основи топографічного знімання 458 IV.2.10. Тригонометричне нівелювання для створення висотної знімальної основи 459 IV.2.11. Вимірювання зенітних віддалей. Вертикальна рефракція 462 IV.3. Комбіноване топографічне знімання 468 IV.3.1. Виконання аерофотозніманн 468 IV.3.2. Складання накидного монтажу. Оцінка якості аерофотознімання 475 IV.3.3. Технологічна схема комбінованого методу знімання 476 IV.3.4. Прив'язування знімків 478 IV.3.5. Польові роботи підчас аеротопографічного знімання 481 IV.3.6. Маркування розпізнавальних знаків 481 IV.3.7. Планове підготування аерознімків 482 IV.3.8. Висотне підготування аерознімків 483 IV.3.9. Камеральне згущення планових та висотних точок. Мета. Суть. Методи 485 IV.3.10. Редукування фототріангуляційної мережі 489 IV.3.11. Трансформування знімків 491 IV.3.12. Складання фотопланів 491 IV.3.13. Складання графічних планів 492 IV.4. Знімання рельєфу та дешифрування фотопланів під час комбінованого методу топознімання 493 IV.4.1. Встановлення мензули надтонкою 493 IV.4.2. Польове та камеральне дешифрування 494 IV.4.3. Послідовність роботи на станції під час рисування рельєфу й дешифрування фотопланів 495 IV.4.4. Основні офіційні вимоги до точності зображення контурів та рельєфу 497 IV.4.5. Камеральні роботи під час знімання рельєфу на фотопланах (калька висот, викреслювання польового оригіналу, формуляр трапеції) 499 IV.4.6. Зведення за рамками суміжних топографічних планів 500 IV.4.7. Контроль робіт та приймально-здавальні роботи 501 IV.5. Стереоаерофотограмметричне знімання 503 IV.5.1. Загальні відомості про стереоаерофотограмметричне знімання 503 IV.5.2. Технологічна схема стереофотограмметричного методу знімання 505 IV.5.3. Сучасні станції аналітичної фотограмметрії 506 IV.6. Цифрове аерознімання 507 IV.6.1. Цифрова аерознімальна система 507 IV.6.2. Порівняння технічних можливостей фотограмметричної та цифрової камер. Опрацювання цифрових знімків системою ADS40 509 IV.6.3. Цифрові аерознімальні комплекси із лазерним скануванням 511 Розділ V. АВТОМАТИЗАЦІЯ НАЗЕМНИХ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧНИХ РОБІТ. ЦИФРОВІ ПЛАНИ ТА КАРТИ 516 V.I. Автоматизація топографо-геодезичних робіт 516 V.l.l. Основні напрямки та технології автоматизації топографо-геодезичного вимірювання 516 V.I.2. Автоматизація визначення висот 518 V.I.3. Автоматизація визначення планового положення точок 519 V.I.4. Автоматизація визначення просторового положення точок 521 V.I.5. Автоматизовані динамічні топографічні системи 524 V.I.6. Автоматизовані лазерно-паралактичні топографічні системи 525 V.I.7. Електронна тахеометрія 526 V.I.8. Автоматичні координатографи 528 V.I.9. Перетворювачі аналогової інформації на цифрову 528 V.1.10. Наземні лазерні сканери 530 V.2. Цифрові плани та карти 532 V.2.I. Загальні відомості про цифрові моделі місцевості 532 V.2.2. Вимоги до цифрових карт та планів 535 V.2.3. Поняття про кодування топографо-геодезичної інформації (ТГІ) 536 V.2.4. Алгоритми опрацювання польової інформації 538 V.2.5. Алгоритми формування моделі ситуації (МС) 540 V.2.6. Алгоритм формування моделі рельєфу (MP) 541 V.2.7. Диференційні перетворення або ортофототрансформування 544 V.2.8. Поняття про цифрову фотограмметрію та цифровий фотограмметричний знімок 549 V.2.9. Сканування фотознімків 552 V.2.10. Цифрові фотокамери 554 V.2.11. Цифрові фотограмметричні станції 555 Список літератури 559