Лекции по геодезии

1 Цели и задачи освоения дисциплины

Предмет, который я буду у вас вести, называется «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» суть его заключается в формировании у вас четкого представления о средствах и методах геодезических работ при топографо-геодезических изысканиях, создании и корректировке топографических планов, для решения инженерных задач при землеустройстве и кадастровых работах в производственно-технологической, проектно-изыскательной, организационно-управленческой и научно-исследовательской деятельности.

К концу изучения данной дисциплины вы должны будете уметь:

-осуществлять топографо-геодезические изыскания, обеспечивать необходимую точность геодезических работ для получения достоверной информации

- использовать программы обработки геодезических, земельно-кадастровых, экономических и других данных на ЭВМ, анализировать банки данных информации проводить необходимые расчеты, работать с современными геоинформационными системами;

- осуществлять организацию и планирование работ по кадастру земель застроенных территории, самостоятельно управлять ходом процесса кадастровых работ в городах и поселениях;

- разрабатывать технико-экономическое обоснование установления границ городов поселений, отвода земель, государственным, коммерческим и другим организациям;

- моделировать варианты использования земель, недвижимости и объектов инженерного оборудования городских территорий, рассчитывать параметры моделей и оптимизировать их на базе ЭВМ;

- анализировать проектно-планировочную документацию и варианты градостроительного развития территории населенных пунктов;

- осуществлять экологическую экспертизу новых программ социально - экономического разв ития территории, схем и проектов планировки и застройки населенных мест.

Дисциплина относится к профессиональному модулю ПМ. (ПМ.03 Картографо-геодезическое сопровождение земельно-имущественных отношений).

Дисциплина «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» базируется на естественно-научных дисциплинах: математике, информатике, физике, географии, астрономии, черчении.

Для успешного изучения курса вам необходимы хорошие знания по математике (арифметика, алгебра, геометрия, тригонометрия), навыки в черчении.

Приобретете следующие профессиональные компетенции: (ПК):

ПК 3.1. Выполнять работы по картографо-геодезическому обеспечению территорий, создавать графические материалы.

ПК 3.2. Использовать государственные геодезические сети и иные сети для производства картографо-геодезических работ.

ПК 3.3. Использовать в практической деятельности геоинформационные системы.

ПК 3.4. Определять координаты границ земельных участков и вычислять их площади.

ПК 3.5. Выполнять поверку и юстировку геодезических приборов и инструментов.

В результате изучения профессионального модуля приобретете практический опыт в выполнении картографо-геодезических работ;

Научитесь читать топографические и тематические карты и планы в соответствии с условными знаками и условными обозначениями;

- производить линейные и угловые измерения, а также измерения превышения местности; изображать ситуацию и рельеф местности на топографических и тематических картах и планах;

- использовать государственные геодезические сети, сети сгущения, съемочные сети, а также сети специального назначения для производства картографо-геодезических работ;

- составлять картографические материалы (топографические и тематические карты и планы);

- производить переход от государственных геодезических сетей к местным и наоборот;

Узнатете

- принципы построения геодезических сетей;

- основные понятия об ориентировании направлений;

- разграфку и номенклатуру топографических карт и планов;

- условные знаки, принятые для данного масштаба топографических (тематических) карт и планов;

- принципы устройства современных геодезических приборов;

- основные понятия о системах координат и высот;

- основные способы выноса проекта в натуру.

Итак, что же такое ГЕОДЕЗИЯ.

1. Определение геодезии как одной из отраслей науки. Связь геодезии с другими научными дисциплинами.

2. Значение геодезической подготовки для кадастрового инженера. Роль геодезии при ведении кадастров.

3. Краткий очерк развития геодезии.

4. Важнейшие сведения из истории геодезических работ в нашей стране.

5. Организация топографо-геодезических работ для ведения государственного земельного кадастра, мониторинга земель и землеустройства.

6. Влияние научно-технического прогресса на развитие современных методов геодезии. Правовое положение геодезических наук в РФ.

1. Определение геодезии как одной из отраслей науки. Связь геодезии с другими научными дисциплинами.

ГЕОДЕЗИЯ ("гео" - земля, "де" - разделять) - наука об определении фигуры, размеров и гравитационного поля Земли, а так же об измерениях на её поверхности, с целью получения планов и профилей местности для удовлетворения потребностей народного хоз-ва.

Задачи геодезии подразделяются на научные и научно-технические.

Главной научной задачей геодезии является определение формы и размеров ЗЕМЛИ и ее внешнего гравитационного поля. Наряду с этим геодезия играет большую роль в решении многих других научных задач, связанных с изучением Земли. К числу таких задач, например, относятся: исследования структуры и внутреннего строения Земли, горизонтальных и вертикальных деформаций земной коры; перемещений береговых линий морей и океанов; определение разностей высот уровней морей, движений земных полюсов и др.

Научно-технические и практические задачи геодезии чрезвычайно разнообразны; с существенными обобщениями они заключаются в следующем:

- полевые исследования - полевая геодезия обеспечивает составление проектов сооружений путём выполнения полевых геодезических измерений и вычислительно графических работ;

- разбивочные работы - перенесение запроектированных сооружений на местность;

- исполнительные съёмки - с целью того, чтобы выяснить на сколько отличаются результаты исполненного этапа от проекта;

- наблюдения за деформациями

Все задачи геодезии решаются на основе результатов специальных измерений, называемых геодезическими, выполняемых при помощи специальных геодезических приборов. Поэтому разработка программ и методов измерений, создание наиболее целесообразных типов геодезических приборов составляют важные научно-технические задачи геодезии.

Геодезия подразделяется на ряд научных и научно-технических дисциплин:

Высшая геодезия, занимается определением фигуры, размеров, гравитационного поля Земли. Разрабатывает теорию и методы основных геодезических измерений, служащих для построения опорной геодезической сети.

Топография ("топос" - место, "граф" - пишу), занимается детальным изучением конкретных участков Земли (земной поверхности), путём создания топографических карт на основе съёмочных работ (наземные, воздушные). Соединение фотоснимков в единое целое - план или карту производится при помощи пунктов геодезической сети; при этом используются математические законы соответствия между объектом фотографирования и его изображением на снимке.

Область научно-технических знаний, рассматривающая эти законы, а также методы и приборы, используемые для определения взаимного положения объектов фотографирования по фотоснимкам, называется фотограмметрией (измерительной фотографией).

Спутниковая геодезия, (космическая), в её задачи входит рассмотрение теории и методов использования спутников Земли для решения различных практических задач геодезии.

Картография, это наука о картографическом отображении земной поверхности, о методах создания карт и их использовании. Создание карт основано на использовании и обобщении различных геодезических и топографических материалов.

Инженерная геодезия, изучает методы, технику и организацию геодезических работ, связанных с проведением различных инженерных организаций (строительство, мелиорация, рекультивация).

Методы решения научных и практических задач геодезии основываются на законах математики и физики. На основе математики производится обработка результатов измерений, позволяющая получать с наибольшей достоверностью значения искомых величин. Задача изучения фигуры Земли и ее гравитационного поля решается на основе законов механики. Сведения из физики, особенно ее разделов - оптики, электроники и радиотехники, необходимы для разработки геодезических приборов и правильной их эксплуатации.

Геодезия связана с астрономией, геологией, геофизикой, геоморфологией, географией и другими науками. Геоморфология наука о происхождении и развитии рельефа земной поверхности необходима геодезии для правильного изображения форм рельефа на планах и картах. Без знания размеров и формы Земли невозможно создание топографических карт и решение многих практических задач на земной поверхности. Геодезические измерения обеспечивают соблюдение геометрических форм и элементов проекта сооружения в отношении как его расположения на местности, так и внешней и внутренней конфигурации. Даже после окончания строительства производятся специальные геодезические измерения, имеющие целью проверку устойчивости-сооружения и выявление возможных деформаций во времени под действием различных сил и причин. Исключительное значение имеет геодезия для обороны страны. Строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование военной ракетной техники, планирование военных операций и многие другие стороны военного дела требуют геодезических данных, карт и планов.

1. Значение геодезической подготовки для кадастрового инженера. Роль геодезии при ведении кадастров.

Часто можно услышать вопрос, а что делают геодезисты на участке для проведения межевания? Какие измерения производят, и чем? Со стороны видно, что специалисты ходят с треногами и «цветными палочками» и что-то меряют. Давайте разберемся, какие работы необходимо произвести кадастровым инженерам, чтобы размежевать участок.

Начать стоит непосредственно с приборов, какими они пользуются. В настоящее время необходимо следующее оборудование: тахеометр, штативы, вешка, комплект спутниковых приемников GPS/ГЛОНАСС (не всегда необходимо), рулетка.

Что является объектом измерения?

Перейдем непосредственно к геодезическим работам. Для межевания земельного участка необходимо определить местоположение его границ. Или его будущих границ. Фактически бывает 2 варианта при измерениях, вне зависимости вида межевания

1) Когда земельный участок имеет определенные границы, представленные забором, стеной дома или просто колышками. В этом случае геодезисты определяют координаты поворотных точек границы для последующего нанесения на межевой план. Соответственно границы будут проходить по согласованным заборам, стенам или колышкам. Важно понимать, что если граница участка проходит внутри строения (обычно при разделе дома), то инженерам необходимо знать его планировку (согласно техпаспорта) или померить самостоятельно. Это нужно, чтобы разграничить земельный участок под домом.

2) Когда на местности Заказчик не может определить точные границы участка. Это бывает по разным причинам- уничтожение забора, или если его вообще никогда не было, а земля выделялась. При разделе участка- если нужно например поделить участок на несколько частей в соответствии с долями собственников. Без точных измерений правильно поделить участок не получится. В случае отсутствия границ, кадастровые инженеры проводят замеры всех близлежащих значимых объектов ( граница леса, заборы, строения и т.д), заносят все данные в специализированные программы и отображают все в графическом виде. Далее используется кадастровая информация на участок работ (КПТ) и приглашается собственник/ки участка. И уже на получившемся цифровом плане можно будет нанести границы участка. То есть размежевать в камеральных условиях, руководствуясь данными Заказчика и кадастра недвижимости.

В этом случае земельный участок будет иметь границы как бы «виртуально». То есть на основании межевого плана его поставят на кадастровый учет, но на местности границы участка будут неизвестны. Чтобы их восстановить по кадастровым данным часто необходимо прибегнуть опять к услугам кадастрового инженера и провести вынос границ земельного участка. Это отдельная услуга, которая не входит в процедуру межевания.

Как определяют местоположение участка?

Разберем самую распространенную методику, которой придерживаются 90% кадастровых инженеров.

Теодолитный геодезический ход. В первую очередь, необходимо определить координаты съемочных точек тахеометрического хода (т.е точек, на которых стоит прибор). Как это сделать? Для проложения и уравнивания хода необходимо минимум 2 пункта с известными координатами (правильнее использовать не менее 3 пунктов для исключения ошибки). Пункты бывают 2 видов:

1) Пункты государственной геодезической сети (ГГС). Это могут быть стенные, грунтовые репера, геодезические пирамиды и пр. В Москве таких пунктов достаточно много и их постоянно обновляют. В Московской области и за ее пределами ситуация гораздо плачевнее. Плотность пунктов достигает 1 на несколько квадратных километров.

2) В случае неудобного расположения или нехватки пунктов ГГС применяют GPS координирование. Подробнее здесь. То есть определяют местоположение исходных пунктов (это может быть труба забора, бетонный дюбель, арматура и т.п.) — временной геодезической опоры.

Между опорными пунктами прокладывают полигонометрический ход измеряя на станции углы и расстояние до пунктов и между штативами. Попутно проводят координирование межевых знаков и других объектов местности (при необходимости). После проведения полевых работ измерения уравнивают на специализированных программах и определяют координаты всех измеренных объектов, в том числе границ участка.

Теперь, зная про то, как проходят геодезические работы при межевании, Вы будете яснее представлять, чем заниматюся кадастровые инженеры на земельном участке.

Частью важнейших сведений, оставляющих, Федерального закона «О государственном кадастре недвижимости» от 24 июля 2007 года № 221-ФЗ являются геодезические картографические материалы данные об объекте недвижимости, подлежащем постановке на кадастровый учет. Эти данные представляют собой значения геодезических координат характерных точек, описывающих границы пространственного положения объекта недвижимости, а также картографические материалы, графически отображающие местоположение этого же объекта.

Ни одна информация, содержащаяся в материалах кадастрового учета объекта, не обладает той уникальностью, которой обладают геодезические (картографические) данные об объекте.

Только геодезические (картографические) данные позволяют однозначно установить местоположение объекта, в каком бы месте земной поверхности он ни находился, его конфигурацию, ориентацию и занимаемую им площадь с той степенью точности, с какой эти данные об объекте получены в результате геодезических (картографических) работ. Эти показатели точности регламентируются нормативно-техническими документами по производству таких работ и находятся в пределах нескольких сантиметров.

Только геодезические (картографические) данные об объекте недвижимости позволяют однозначно и точно идентифицировать его с тем объектом, который указан в правоустанавливающих документах.

Только геодезические (картографические) данные могут служить достоверным свидетельством наличия или отсутствия грубых ошибок в установлении границ смежных объектов (участков) недвижимости, поставленных на кадастровый учет, и основанием для исправления таких кадастровых ошибок.

Конечно, такие комплименты будут уместны только в том случае, если геодезические (картографические) сведения об объекте недвижимости достоверны, получены с требуемой для межевания точностью и с использованием установленной для этих целей исходной геодезической и картографической основы.

1. Краткий очерк развития геодезии

Геодезия - одна из самых древних наук о Земле. Основой для возникновения геодезии как науки послужили выявленные человеком в далекие времена закономерности, сопутствующие измерениям расстояний и площадей на земной поверхности.

Первоначально геодезия была непрерывно связана с геометрией. Взаимо дополняя друг друга, они развивались совместно в течение многих веков. Заинтересовавшись фигурой и размерами Земли, астрономы и геометры Древней Греции стали производить специальные наблюдения и измерения для определения общих размеров нашей планенты.

Геодезия развивалась в тесной связи с задачами составления планов и карт земной поверхности. Геодезия возникла в странах Древнего Востока; именно там за много веков до нашей эры люди умели производить измерения земельных участков. В 7 в. до н. э. в Вавилоне и Ассирии на глиняных дощечках составлялись географические карты, на которых давались сведения также и экономического характера. В 6–4 вв. до н. э. были высказаны предположения о шарообразности Земли и найдены некоторые доказательства этого. В 3 в. до н. э. в Египте греческий учёный Эратосфен произвёл первое определение радиуса земного шара на основании правильных геометрических принципов, получивших название градусных измерений. В это время в трудах Аристотеля впервые появилось название «геодезия» как отрасли человеческих знаний, связанной с астрономией, картографией и географией. Во 2 в. до н. э. астрономы и математики установили понятия о географической широте и долготе места, разработали первые картографические проекции, ввели сетку меридианов и параллелей на картах, предложили первые методы определения взаимного положения точек земной поверхности из астрономических наблюдений. В начале 9 в. по поручению багдадского халифа Мамуна было произведено одно из первых градусных измерений вблизи Мосула и достаточно точно определён радиус земного шара.

1. Важнейшие сведения из истории геодезических работ в нашей стране.

В России первые геодезические работы, связанные с установлением границ земельных участков, датируются еще XI — XII вв.

Особенно большое развитие геодезические работы в России получили начиная с XVII в. в связи с изобретением зрительной трубы с сеткой нитей и разработкой метода триангуляции.

Методы инженерной геодезии и картографии широко использовались и совершенствовались в период Петровских реформ, а дальнейшее их развитие связано с именем великого русского ученого М.В.Ломоносова, который с 1757 по 1763 годы возглавлял Географический департамент при Российской Академии наук, созданный в 1739 г. В 1743 г. в Географическом департаменте был создан «Атлас Российской империи» с по-

С XVIII в. развиваются и совершенствуются такие специальные виды съемок, как межевые, лесные, гидрографические, а с середины XIX столе-

В 1919 г. создается Государственная картографо-геодезическая служба, реорганизованная впоследствии в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК) Министерства геологии и охраны недр СССР.

Огромное внимание в этот период уделялось подготовке научных и производственных кадров геодезистов и картографов. Так, в 1928 г. в стране был создан Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИГАиК), а также сеть вузов геодезического профиля, таких как МИГАиК и др.

Сотрудниками ЦНИИГАиК под руководством Ф.Н.Красовского были проведены фундаментальные исследования по определению формы и уточненных размеров Земли, получившие мировое признание, положенные в основу картографо-геодезических работ в СССР и ряде других стран. Принята и реализована программа государственной триангуляции.

Получило развитие отечественное приборостроение. Российскими конструкторами разработаны конструкции новых современных геодезических приборов, а отечественной промышленностью налажено производство оптических, электронных, лазерных и стереофотограмметрических.

В годы первых послевоенных пятилеток в народном хозяйстве стали находить все более широкое применение методы аэросъемок, а после запуска первых искусственных спутников Земли и методы космических

В настоящее время в связи с появлением систем спутниковой навигации «GPS», позволяющих быстро и с высокой точностью определять трехмерные координаты характерных точек местности, в инженерной геодезии происходит кардинальный пересмотр технологии и методов производства инженерно-геодезических работ.

Достижения отечественной геодезии, картографии, аэросъемки, электронной, лазерной и космической геодезии позволили разработать и перейти к использованию качественно новых технологий системного автоматизированного проектирования, строительства и эксплуатации инженерных объектов.

1. Организация топографо-геодезических работ для ведения государственного земельного кадастра, мониторинга земель и землеустройства.

Под картографо-геодезическим обеспечением ГКОН понимают комплекс взаимосвязанных между собой научно-технических, организационных и производственных процессов, имеющих целью обеспечение кадастра геопространственной информацией.

Геопространственная информация может быть представлена в различных формах:

- картографической (аналоговые, цифровые и электронные топографические планы и карты, тематические карты и схемы);

- текстовой (каталоги координат пунктов государственной и опорной межевой сетей, каталоги координат межевых знаков);

- графической (схемы геодезических сетей, карточки привязок геодезических пунктов, абрисы съемок);

- фотографической (наземные и аэрокосмические аналоговые и цифровые снимки, ортофотопланы);

- комбинированной, которая представляет собой в различных сочетаниях комбинацию вышеперечисленных форм (например, кадастровый план (карта) является сочетанием графической и текстовой форм представления геопространственной информации).

Ведущая роль картографо-геодезического обеспечения определяется следующим:

картографо-геодезические данные являются основой любых видов кадастров, к ним привязывается любая другая кадастровая информация;

качественная картографо-геодезическая информация - это необходимое условие создания и ведения ГКОН (государственный кадастр обьектов недвижимости), поэтому к ней предъявляются оптимально высокие требования к точности, достоверности, полноте и актуальности;

картографо-геодезические сведения в рамках ГКОН во многих случаях имеют юридическую значимость, от них зависят правовые отношения собственности юридических и физических лиц.

Развитие ГКОН приводит к необходимости выполнения новых видов картографо-геодезических работ. Например, для разграничения компетенции уровней исполнительной власти в земельных отношениях и расчёта доходов муниципалитетов [3], субъектов РФ проходит разграничение собственности на землю между ними.

По картографическим и топографо-геодезическим данным в системах кадастровой оценки земель, а также при решении вопросов оценки земельных участков, выставляемых на торги, конкурсы, аукционы, всё шире используется оценка пространственных условий землепользования, под которыми понимаются:

местоположение относительно населенных пунктов, центров городов, ж/д станций, автодорог общего пользования, пунктов добычи полезных ископаемых и др.;

геометрические характеристики (площадь, конфигурация, вытянутость, форма границ (прямолинейные или криволинейные) и др.;

внутренняя организация территории (раздробленность естественными и искусственными преградами и др.);

обустроенность территории (наличие зданий и сооружений, транспортных связей и др.).

Основными задачами картографо-геодезического обеспечения ГКОН являются:

1) обеспечение геодезическими данными, картографическими материалами, данными дистанционного зондирования Земли;

2) создание и ведение геоинформационной системы (ГИС) кадастра объектов недвижимости. В области обеспечения геодезическими данными "Роскартография" производит работы по созданию, развитию и поддержанию в рабочем состоянии государственных геодезической, гравиметрической и нивелирной сетей и осуществляет передачу этих данных потребителям в виде каталогов координат и высот, соответствующих баз данных, карт и моделей высот геоида.

Согласно основным положениям для координатного обеспечения государственного земельного кадастра, государственного мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий по управлению земельного фонда РФ создается опорная межевая сеть (ОМС), её создание является компетенцией Росреестра.

Необходимым при ведении кадастра объектов недвижимости является использование термина "кадастровая съемка". Кадастровая съемка, как указано в проекте Федерального закона "О государственном кадастре недвижимости", выполняется с целью определения пространственно-площадных характеристик земельных участков и расположения объектов недвижимости. К сожалению, этот термин не вошёл в основную редакцию закона, хотя он широко используется на практике и самое главное отвечает сути проводимых работ. При кадастровой съемке выполняется и межевание земель - комплекс работ по установлению, восстановлению и закреплению на местности границ земельного участка, определению его местоположения и площади.

Нормативной базой проведения геодезических работ в области кадастра служат документы, такие как методические рекомендации и инструкции. Основная проблема, которая существует в настоящее время при выполнении кадастровых съемок - это отсутствие руководств и инструкций по их выполнению, где указывались бы методика работ, требования к приборам, длинам сторон, допустимым невязкам.