66
GPSz 2 WYKŁAD 2 i 3 POLIGONIZACJA ANALIZY DOKŁADNOŚCIOWE CIĄGÓW POLIGONOWYCH 1

WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

GPSz 2

WYKŁAD 2 i 3

POLIGONIZACJA

ANALIZY DOKŁADNOŚCIOWE

CIĄGÓW POLIGONOWYCH

1

Page 2: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Poligonizacja jako metoda i technologia zakładania poziomych

osnów geodezyjnych: szczegółowej i pomiarowej.

Charakterystyka ciągów i sieci poligonowych,

wymagania techniczno-dokładnościowe,

ocena odchyłki kątowej i liniowej na tle odchyłek dopuszczalnych

oraz

ocena dokładności wyznaczania położenia punktu wybranych

ciągów poligonowych,

składowe podłużna i poprzeczna odchyłki liniowej fl

jako funkcja składowych fx i fy.

2

Page 3: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

POLIGONIZACJA

stosowana przy zakładaniu osnów szczegółowych 3 klasy,

osnów pomiarowych a także realizacyjnych i specjalnych

Poligonizacja jest metodą i technologią wyznaczania położenia punktów,

tworzących linie łamane zamknięte lub łamane zwane ciągami

poligonowymi, w których mierzy się kąty wierzchołkowe i długości boków.

3

Page 4: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wielowęzłowa, nawiązana sieć poligonowa

4

Page 5: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

• Zagęszczenie (z uwzględnieniem punktów wyższej klasy)

klasa II 1pkt/0,8 km2 (tereny zainwestowane),

1 pkt/1,5 km2 (tereny rolne),

1 pkt/12,0 km2 (tereny leśne).

klasa III 1pkt/10-20 ha (tereny zainwestowane),

1 pkt/20-50 ha (tereny rolne),

1 pkt/50-120 ha (tereny leśne).

• Błąd położenia punktu po wyrównaniu

klasa II mp 0,05 m (przy użyciu GPS IIs mp 0,03m)

klasa III mp 0,10 m (przy użyciu GPS IIIs mp 0,07m)

Szczegółowa osnowa pozioma (klasa II i III) jest nawiązana do osnowy

podstawowej i stanowi jej zagęszczenie.

5

Page 6: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Sieć poligonowa jako pozioma osnowa szczegółowa III klasy

powinna odpowiadać warunkom:

1. Sieć musi być dowiązana do punktów I lub II klasy przyjętych za

bezbłędne.

2. Błąd średni punktu nie powinien przekraczać 0,10 m.

3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo.

4. Długość ciągu w sieci nie powinna przekraczać 4,5 km.

5. Ciągi wyznaczające punkty węzłowe nie powinny przekraczać 3 km.

6. Długości boków ciągu powinny być zawarte w granicach 150 - 600 m,

a średnia długość boku powinna być nie mniejsza niż 300 m.

7. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych.

6

Page 7: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Długość

ciągu

Maks. wart.

bł. śr. kąta

Maks. wart.

śr. bł. wzgl. boku

do 2 km

15" (45cc)

1 x 10 -4

2 - 3 km

10" (30 cc)

8 x 10 -5

3 - 4,5 km

6" (20 cc)

5 x 10 -5

8. Dokładność pomiaru kątów i boków powinna spełniać

następujące warunki:

Pomiar kątów w 2 położeniach lunety, w 1-3 serii,

odległości w obu kierunkach 7

Page 8: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Szczegółową poziomą osnowę geodezyjną (3 klasy) tworzą:

• punkty dotychczasowej osnowy poziomej II klasy, których średni

błąd położenia wzgl. pkt. nawiązania po wyrównaniu mp ≤ 0,05m,

• punkty dotychczasowej osnowy poziomej III klasy, których średni

błąd położenia wzgl. pkt. nawiązania po wyrównaniu mp ≤ 0,10m,

• nowo zakładane punkty osnowy poziomej, których średni

błąd położenia wzgl. pkt. nawiązania po wyrównaniu mp ≤ 0,07m.

8

Page 9: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Punkty osnowy szczegółowej poziomej zakładane w sieciach

z wykorzystaniem:

- obserwacji statycznych z pomiarów satelitarnych GNSS,

- pomiarach w ramach systemu ASG-EUPOS,

- klasycznych pomiarów metodą poligonizacji,

- klasycznych pomiarów metodą wcięć.

CO OZNACZA MOŻLIWOŚĆ

A NAWET ZALECANE JEST ŁĄCZENIE WW. METOD

9

Page 10: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Zagęszczenie (z uwzględnieniem punktów wyższych klas):

klasa 3 nie mniej 1pkt/20 ha (tereny zurbanizowane),

nie mniej 1pkt/120 ha (tereny rolne i leśne),

ale z uwzględnieniem potrzeb.

Szczegółowa osnowa pozioma (klasa 3) jest nawiązana do osnowy

podstawowej i stanowi jej zagęszczenie.

10

Page 11: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Sieć poligonowa jako pozioma osnowa szczegółowa 3 klasy

powinna odpowiadać warunkom:

1. Sieć musi być dowiązana do punktów 1 lub 2 klasy przyjętych za

bezbłędne.

2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych.

3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo.

4. Błąd średni nowo zakładanego punktu nie powinien przekraczać

0,07 m.

5. Długość ciągu w sieci nie powinna przekraczać 3,0 km, ciągi

wyznaczające punkty węzłowe nie powinny przekraczać 2,0 km.

6. Długości boków ciągu powinny wynosić od 150 - 500 m, a średnia

długość boku powinna być nie większa niż 250 m na terenach

miejskich, a na pozostałych terenach – 350 m.

11

Page 12: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Pomiar sieci poligonowej jako poziomej osnowy szczegółowej 3 klasy

powinien odpowiadać warunkom:

1. Centrowanie z dokładnością nie mniejszą 0,005 m.

2. Instrument o średnim błędzie pomiaru kierunku mniejszym niż 20cc.

3. Średni błąd pomiaru długości nie większy niż 0,01 m.

4. Zalecana metoda 3 statywów.

5. Pomiar kąta w dwóch seriach, dopuszczalna różnica pomiędzy

seriami 30cc.

6. Pomiar długości boku w dwóch kierunkach, dopuszczalna różnica nie

większa niż 0,015 m.

7. Pomiar kątów pionowych (niwelacja trygonometryczna) w dwóch

seriach, dopuszczalna różnica 20cc. Wysokość instrumentu i celu nad

punktem z dokładnością nie mniejszą niż 0,005 m. 12

Page 13: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Stabilizacja osnowy szczegółowej

Nawiązanie osnowy szczegółowej

13

Page 14: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Rodzaje ciągów poligonowych

W praktyce spotykamy:

1) ciągi poligonowe nie nawiązane do punktów wyższej klasy,

stanowiące elementy tzw. sieci lokalnych - są to ciągi liczone

w dowolnie przyjętym układzie osiowym - niezależne, nie nawiązane,

2) ciągi poligonowe nawiązane do punktów wyższej klasy

(dwustronnie całkowicie tzn. kątowo i liniowo, dwustronnie kątowo

i jednostronnie liniowo, ciągi wiszące - nawiązane jednostronnie

kątowo i liniowo, dwustronnie liniowo - wliczeniowy).

Z uwagi na sposób nawiązania ciągi dzielimy na:

1) nawiązane bezpośrednio,

2) nawiązane pośrednio. 14

Page 15: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy nawiązany obustronnie całkowicie

(kątowo i liniowo)

15

Page 16: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy nawiązany obustronnie całkowicie

(kątowo i liniowo)

n – liczba obserwacji

u – liczba niewiadomych

nn- liczba obserwacji nadliczbowych 16

Page 17: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy nawiązany

obustronnie całkowicie (kątowo i liniowo)

Ciąg poligonowy nawiązany obustronnie całkowicie

(kątowo i liniowo)

z dodatkowym nawiązaniem bocznym (kątowym i liniowym)

17

Page 18: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy nawiązany

obustronnie tylko liniowo

- wliczeniowy

18

Page 19: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy zamknięty,

w tym przypadku nie nawiązany - niezależny 19

Page 20: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg poligonowy nawiązany dwustronnie kątowo

i jednostronnie liniowo

20

Page 21: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wielowęzłowa, nawiązana sieć poligonowa

21

Page 22: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Nawiązana jednopunktowo kątowo i liniowo

wielowęzłowa sieć poligonowa 22

Page 23: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Nawiązana wielopunktowo sieć kątowo-liniowa

tzw. wielowęzłowa sieć poligonowa 23

Page 24: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Pomiar ciągów poligonowych

Metoda trzech statywów jako jedna z metod pomiaru

w poligonizacji Zadanie: ograniczyć wpływ błędów przypadkowych centrowania na

obserwacje kątowe (obecnie także w ograniczonym zakresie liniowe).

Zestaw sprzętu:

1) teodolit lub tachimetr z odłączalną spodarką,

2) komplet minimum 3 statywów i 3 spodarek (odpowiednich)

zwykle po 4,

3) komplet 3 tarcz celowniczych (ewentualnie tarcz z lustrami),

4) ewentualnie przenośny pion optyczny (jeżeli spodarki bez pionów).

1010

5000 5001

5002

1011 24

Page 25: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Osie sygnału i teodolitu (tachimetru) mają w trakcie pomiaru

z założenia to samo położenie

Zalety metody 3 statywów:

- minimalizacja, ograniczenie wpływów błedów centrowania instrumentu

i sygnałów nad punktami,

- skrócenie czasu czynności przygotowawczych (poziomowania

i centrowania - przyspieszenie pomiaru.

Wady metody 3 statywów:

- wymagany duży zespół pomiarowy,

- wymagany kompletny zestaw sprzętu.

25

Page 26: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

BŁĘDY W POMIARACH

ODCHYŁKI

WYRÓWNANIE CIĄGÓW

26

Page 27: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

• błąd celowania

• błąd odczytu (t. optyczne)

• błąd odczytu (t. elektron.)

• błąd centrowania instrumentu

i sygnałów

• błędy instrumentalne (redukowane przez

pomiar w 2 położeniach lunety)

• wibracja

• skręty statywu

• refrakcja boczna

• nierówne oświetlenie celu

• osobowe =>

• instrumentalne =>

• zewnętrzne =>

Źródła błędów w pomiarach kątów

27

Page 28: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Błędy w pomiarach kątów ciąg poligonowego, które przede

wszystkim należy uwzględnić:

- błąd celowania,

tj. błąd pomiaru kąta,

- błąd odczytu,

- wpływ błędów centrowania

(którego nie można zmniejszyć przez zwiększenie liczby serii

pomiarowych – należy starannie centrować lub wykonywać ponowne

centrowanie dla kolejnych serii pomiarów)

(nie tylko w ciągach poligonowych – także w innych konstrukcjach

tam gdzie mierzone są kąty np. wcięcia). 28

Page 29: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wpływ błędów centrowania instrumentu i sygnałów

na dokładność pomiaru kąta

Wzór Helmerta

Źródło: Lazzarini i inni, Geodezja, geodezyjna osnowa szczegółowa, Wyd PPWK, W-wa – Wrocław

1990, str. 118 – 122.

29

Page 30: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

błąd średni kąta spowodowany wpływem błędów centrowania

teodolitu i sygnałów

Źródło: Lazzarini i inni, Geodezja, geodezyjna osnowa szczegółowa, Wyd. PPWK, W-wa – Wrocław

1990, str. 118 – 122.

30

Page 31: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Źródło: Lazzarini i inni,

Geodezja, geodezyjna

osnowa szczegółowa,

Wyd. PPWK, W-wa –

Wrocław 1990, str. 118 –

122.

31

Page 32: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

me [mm]

d [km]

Źródło: Lazzarini i inni,

Geodezja, geodezyjna

osnowa szczegółowa,

Wyd. PPWK, W-wa –

Wrocław 1990, str. 118 –

122.

pamiętać o ro ( ρ ) !!!

32

Page 33: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wpływ błędów zewnętrznych

Spodarka:

Sztywność skrętna spodarki (histereza)

– dokładność, z jaką spodarka powraca do swojego wyjściowego kształtu po

zatrzymaniu instrumentu.

Histereza to przemieszczenie płyty sprężynującej względem płyty bazowej,

której powodem jest obrót tachimetru.

Histereza ma bezpośredni wpływ na dokładność kątową instrumentu.

Optymalizacja wpływu histerezy na dokładność pomiaru jest skomplikowana

i wymaga najwyższej precyzji wykonania instrumentu: przemieszczenie płyty

bazowej względem płyty sprężynującej rzędu 0,3 μm odpowiada

błędowi pomiaru kąta 1”.

Przede wszystkim instrumenty wyposażone w serwomotory, mogące szybko

obracać się i gwałtownie zatrzymywać, potrzebują spodarek zapewniających

wysoką sztywność skrętną. 33

Page 34: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Statyw:

Parametry charakteryzujące statyw:

stabilność - sztywność skrętna, stabilność w pionie (stabilne trzymanie

wysokości po ustawieniu instrumentu - pod obciążeniem), dryf poziomy,

żywotność, tłumienie drgań, odporność na wodę i wilgoć, rozszerzalność

materiału w warunkach dużego nasłonecznienia, zmiany temperatury

i wilgotności, stosunek wagi statywu do ciężaru instrumentu.

34

Page 35: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Skąd bierze się odchyłka kątowa przy pomiarach na

stanowisku?

lub:

jest spowodowana tylko błędem

odczytu i celowania

(czyli błędami przypadkowymi)

Stanowi czynnik systematyczny spowodowany:

• porywem limbusa (teodolity optyczne),

• obrotem instrumentu na głowicy statywu (często występuje w instrumentach z leniwka ciągłą bez zacisków),

• skrętem statywu spowodowanym nierównomiernym nagrzaniem np. ruchem słońca (wniosek: stosować statywy dobrej jakości, nie stosować statywów aluminowych)

35

Page 36: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wyrównanie ciągów poligonowych metodą przybliżoną

i metodą ścisłą

Metoda przybliżona – dwa etapy: uwzględnienie poprawek wynikających

z odchyłki kątowej a następnie uwzględnienie odchyłki przyrostów współrzędnych.

Metoda ścisła – jednoczesne wyrównanie obserwacji kątowych i liniowych

najczęściej metodą zwarunkowaną (korelat) lub rzadziej parametryczną

(pośredniczącą).

Odchyłka kątowa ciągu poligonowego fα jest to taka poprawka, którą należy

dodać do końcowego azymutu nawiązania obliczonego z kątów niewyrównanych,

aby otrzymać obliczoną ze współrzędnych punktów danych wartość tego azymutu,

Odchyłki fx i fy są to takie poprawki, które należy dodać do współrzędnych

punktu końcowego obliczonych z przyrostów niewyrównanych, aby otrzymać

dane wartości współrzędnych punktu nawiązania 36

Page 37: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Liczba równań warunkowych w ciągu jest znacznie mniejsza niż

liczba równań normalnych w wyrównaniu metodą pośredniczącą.

W ciągu poligonowym obustronnie i całkowicie nawiązanym jest ona

zawsze równa 3 (niezależnie od liczby punktów ciągu).

37

Page 38: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Błąd średni kąta

na podstawie odchyłki kątowej f pojedynczego ciągu o n kątach

m α = n

± f

38

Page 39: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Błąd średni obserwacji kątowej (kąta) na podstawie odchyłek

kątowych w ciągach poligonowych.

Dla każdego ciągu mamy daną odchyłkę f, liczbę kątów n.

Ilość ciągów N.

Założenie jednakowej dokładności obserwacji dla wszystkich kątów i we

wszystkich ciągach.

39

Page 40: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Przewidywana odchyłka kątowa ciągu poligonowego

i dopuszczalna odchyłka kątowa ciągu poligonowego

błąd średni kąta m α

błąd średni sumy kątów oraz jego podwojona wartość

f dop = ± 2 m α n

f α = ± m α n

40

Page 41: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Błąd średni obserwacji kątowej

(kąta) na podstawie odchyłek

kątowych w ciągach poligonowych.

Przykład zaczerpnięty ze Skórczyński A., Poligonizacja,

Wyd. PW, W-wa 2000. 41

Page 42: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

ANALIZY DOKŁADNOŚCIOWE

CIĄGÓW POLIGONOWYCH

42

Page 43: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Analizy dokładnościowe ciągów poligonowych

Cel:

- określanie przewidywanych wielkości błędów średnich najgorzej położonych

punktów sieci dla przyjętych dokładności pomiarów kątów i boków,

- dobór sprzętu (dokladność pomiaru kąta, odległości, ilości serii pomiaru kąta),

liczby punków ciągu, długości boków - tak aby błąd średni punktu ciągu

(najczęściej najgorzej położonego) nie przekroczył określonej wartości.

- koordynacja dokładności pomiarów kątowych i liniowych.

Przy analizach zwykle przyjmowane jest założenie bezbłędności współrzędnych

punktów nawiązania, azymutów kierunków nawiązania.

Do wyprowadzenia wzorów i przy analizach przyjmowane są ciągi

o uproszczonych kształtach: prostoliniowe i równoboczne.

W analizach określa się m.in.:

- błędy azymutów boków,

- błędy współrzędnych punktów,

- błędy położenia punktów.

43

Page 44: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Analizy dokładnościowe wybranych ciągów

poligonowych

Źródło: Lazzarini i inni, Geodezja, geodezyjna osnowa szczegółowa, Wyd. PPWK,

W-wa – Wrocław 1990, str. 324 – 334.

44

Page 45: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wielkości R, są to długości łącznic ostatniego punktu ciągu kolejno z pozostałymi punktami: z pierwszym punktem – R1 z drugim punktem — R2 itd.

Ry oraz Rx są to rzuty tych łącznic na oś y i na oś x układu współrzędnych płaskich.

Wielkości te występujące jako współczynniki w równaniach warunkowych mogą być pozyskiwane ze szkicu. Dokładność trzech cyfr znaczących jest wystarczająca.

α oznacza

tutaj azymut

a β kąt

45

Page 46: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Źródło: Lazzarini i inni, Geodezja, geodezyjna osnowa szczegółowa, Wyd. PPWK, W-wa – Wrocław

1990, str. 324 – 334.

α oznacza tutaj azymut a β kąt 46

Page 47: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Źródło: Lazzarini i inni, Geodezja,

geodezyjna osnowa szczegółowa,

Wyd. PPWK, W-wa – Wrocław 1990,

str. 324 – 334.

α oznacza tutaj azymut,

β kąt

47

Page 48: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg prostoliniowy równoboczny obustronnie i całkowicie

dowiązany Najgorzej wyznaczonymi punktami takiego ciągu są:

- dwa środkowe punkty w ciągu o parzystej liczbie punktów,

- punkt środkowy w ciągu o nieparzystej liczbie punktów - punkt (n+1)/2 .

α oznacza

tutaj azymut

a β kąt

48

Page 49: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg prostoliniowy równoboczny obustronnie i całkowicie dowiązany

a dla dużej liczby n,

wzór przybliżony średnie wychylenie poprzeczne

średnie wychylenie podłużne

punkt środkowy

w ciągu o nieparzystej

liczbie punktów - punkt

(n+1)/2

pamiętać o ro ( ρ ) !!!

α oznacza tutaj azymut,

β kąt

49

Page 50: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

W ciągu prostoliniowym średnie wychylenie poprzeczne jest zależne tylko od

wielkości błędów pomiarów kątowych.

W ciągu prostoliniowym średnie wychylenie podłużne jest zależne tylko od

wielkości błędów pomiarów liniowych.

punkt środkowy

w ciągu o nieparzystej

liczbie punktów - punkt

(n+1)/2

Ciąg prostoliniowy równoboczny obustronnie i całkowicie dowiązany

pamiętać o ro ( ρ ) !!!

a dla dużej liczby n,

wzór przybliżony

50

Page 51: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

W praktyce geodezyjnej wzory te są wykorzystywane do oceny dokładności

wyznaczenia współrzędnych najgorzej wyznaczanego punktu.

W przypadku, gdy wyrównywane ciągi są zbliżone do ciągu prostoliniowego

i równobocznego, czyli kąty poziome odbiegają od kąta półpełnego nie więcej niż

o 20 stopni, a stosunek najkrótszego i najdłuższego boku w ciągu nie przekracza

1: 1,5, to uzyskane z przybliżonego wyrównania wyniki praktycznie pokrywają się

z wynikami uzyskanymi z wyrównania ścisłego.

Różnice są znacznie mniejsze od wartości średnich błędów wyrównanych

współrzędnych.

Ocena dokładności obliczona za pomocą wzorów jest zgodna z oceną, jaką byśmy

uzyskali z wyrównania ścisłego, oczywiście tylko w przypadku, gdy przewidywane

wartości błędów średnich mβ oraz md zostały określone w sposób prawidłowy.

51

Page 52: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

W przypadku, gdy wyrównywane ciągi mają dowolny kształt, czyli wyraźnie

odbiegają od ciągów prostoliniowych i równobocznych, to wielkości ostateczne,

uzyskane w wyniku wyrównania przybliżonego:

- przeważnie nie różnią się od uzyskiwanych z wyrównania ścisłego więcej niż

o wartości średnich błędów ich wyznaczenia,

- ocena dokładności uzyskana z zastosowaniem powyższych wzorów jest na tyle

zgodna z oceną, uzyskaną z wyrównania ścisłego, że dla celów praktycznych

można ją uznać za prawidłową.

Z zastrzeżeniem, że wartości błędów średnich mβ oraz md zostały przyjęte zgodnie

z rzeczywistością.

52

Page 53: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg nawiązany jednostronnie dowolnego kształtu - wiszący

Najgorzej wyznaczonym punktem takiego ciągu jest ostatni punkt.

α oznacza

tutaj azymut

a β kąt

pamiętać o ro ( ρ ) !!! 53

Page 54: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

METODA ANALITYCZNO-GRAFICZNA

Do obliczenia konkretnych wartości błędów średnich, współczynniki Rx

oraz Ry można uzyskiwać ze szkicu wykonanego w dużej skali. Dokładność

trzech cyfr znaczących jest wystarczająca.

W tym przypadku wykreślamy projektowany ciąg w odpowiedniej skali.

Mierzymy wielkości rzutów łącznic - R, oraz wielkości azymutów,

a następnie wykorzystując omawiane wzory obliczymy niezbędne

dokładności pomiaru kątów i długości boków.

Wzory te wykorzystuje się do:

- oceny dokładności ciągów wiszących przy założonej dokładności

pomiarów,

-określenia niezbędnej dokładności pomiaru kątów i długości jaką trzeba

będzie zastosować, aby uzyskać żądaną dokładność wyznaczenia n-tego

punktu ciągu wiszącego. 54

Page 55: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wszystkie przedstawione wcześniej wzory na obliczenie błędów

średnich najgorzej położonych punktów w ciągach poligonowych

w oparciu o współczynniki wynikające z układu równań

normalnych (uzależnione od n - punktów w ciągu danego typu

o długości – L).

55

Page 56: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg prostoliniowy równoboczny

obustronnie i całkowicie

dowiązany

a dla dużej liczby n *,

wzór przybliżony

W ciągu prostoliniowym średnie wychylenie poprzeczne jest zależne tylko od

wielkości błędów pomiarów kątowych (przy danym mβ, n i L).

* od jakiej liczby

punktów w ciągu

możemy stosować wzór

przybliżony?

56

Page 57: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Zadanie 4a

mq wzór ogólny a mq wzór uprosz

d mB mB/ro

300 20 3,14159E-05

n L mq wzór ogólny mq wzór uprosz różnica obl. mq % n

3 600 0,004 0,002 0,001 38,76 3

5 1200 0,008 0,006 0,002 22,85 5

7 1800 0,013 0,011 0,002 15,93 7

9 2400 0,019 0,016 0,002 12,17 9

11 3000 0,025 0,023 0,002 9,82 11 różnica mniej niż 10 procent mq

13 3600 0,032 0,029 0,003 8,23 13

15 4200 0,040 0,037 0,003 7,08 15

17 4800 0,048 0,045 0,003 6,20 17

19 5400 0,056 0,053 0,003 5,52 19

21 6000 0,066 0,062 0,003 4,98 21 różnica mniej niż 5 procent mq

23 6600 0,075 0,072 0,003 4,53 23

25 7200 0,085 0,082 0,004 4,15 25

27 7800 0,096 0,092 0,004 3,84 27

29 8400 0,106 0,103 0,004 3,56 29

31 9000 0,118 0,114 0,004 3,33 31

Wniosek: Wzór uproszczony możemy stosować, gdy

liczba punktów ciągu jest większa lub równa 11

Ciąg poligonowy prostoliniowy i równoboczny, obustronnie i całkowicie nawiązany

57

Page 58: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

α oznacza tutaj azymut a β kąt

Ciąg nawiązany jednostronnie (wiszący) prostoliniowy i równoboczny

L = d(n-1)

Najgorzej wyznaczonym punktem takiego ciągu jest ostatni punkt.

pamiętać o ro ( ρ ) !!!

58

Page 59: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Ciąg nawiązany jednostronnie (wiszący)

prostoliniowy i równoboczny

a dla dużej liczby n *,

wzór przybliżony

* od jakiej liczby

punktów w ciągu

możemy stosować wzór

przybliżony?

W ciągu prostoliniowym średnie wychylenie poprzeczne jest zależne tylko od

wielkości błędów pomiarów kątowych (przy danym m β, n i L).

59

Page 60: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Zadanie 4b

mq wzór ogólny a mq wzór uprosz

d mB mB/ro

150 20 3,14159E-05

n L mq wzór ogólny mq wzór uprosz różnica obl. mq % n

2 150 0,005 0,004 0,001 18,35 2

3 300 0,011 0,009 0,001 10,56 3

4 450 0,018 0,016 0,001 7,42 4 różnica mniej niż 10 % mq

5 600 0,026 0,024 0,001 5,72 5

6 750 0,035 0,033 0,002 4,65 6 różnica mniej niż 5 % mq

7 900 0,045 0,043 0,002 3,92 7

8 1050 0,056 0,054 0,002 3,39 8

9 1200 0,067 0,065 0,002 2,99 9

10 1350 0,080 0,077 0,002 2,67 10

11 1500 0,092 0,090 0,002 2,41 11

12 1650 0,106 0,104 0,002 2,20 12

13 1800 0,120 0,118 0,002 2,02 13

14 1950 0,135 0,132 0,003 1,87 14

15 2100 0,150 0,148 0,003 1,74 15

16 2250 0,166 0,163 0,003 1,63 16

17 2400 0,182 0,179 0,003 1,53 17

18 2550 0,199 0,196 0,003 1,44 18

19 2700 0,216 0,213 0,003 1,36 19

20 2850 0,234 0,231 0,003 1,29 20

21 3000 0,252 0,249 0,003 1,23 21

22 3150 0,271 0,268 0,003 1,17 22

23 3300 0,290 0,287 0,003 1,12 23

24 3450 0,310 0,307 0,003 1,07 24

25 3600 0,330 0,326 0,003 1,03 25

26 3750 0,350 0,347 0,003 0,99 26

27 3900 0,371 0,368 0,004 0,95 27

28 4050 0,392 0,389 0,004 0,91 28

29 4200 0,414 0,410 0,004 0,88 29

30 4350 0,436 0,432 0,004 0,85 30

31 4500 0,458 0,454 0,004 0,82 31

Wniosek: Wzór uproszczony możemy stosować, gdy

liczba punktów ciągu jest równa lub większa od 4.

Ciąg poligonowy równoboczny wiszący

60

Page 61: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Koordynacja dokładności pomiarów liniowych i kątowych

W praktyce przyjęto, że położenie punktu osnowy geodezyjnej

szczegółowej lub pomiarowej wyznaczone będzie prawidłowo, gdy

błędy średnie podłużne i poprzeczne będą sobie równe:

mq= ml

Analiza dla pojedynczego ciągu całkowicie i obustronnie

dowiązanego o nieparzystej liczbie punktów.

Błędy średnie wyznaczenia punktu środkowego, czyli punktu

najgorzej wyznaczonego, wynoszą:

61

Page 62: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

62

Page 63: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

W celu uzyskania w przybliżeniu jednakowego błędu średniego

w kierunkach podłużnym i poprzecznym należy:

— dla n od 1 do 5 mierzyć z większą dokładnością długości

boków,

— dla n od 5 do 9 mierzyć kąty i długości z jednakową dokładnością,

— dla n większego od 9 mierzyć kąty z większą dokładnością.

63

Page 64: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Poligonizacja - podsumowane

Do wad poligonizacji należy zaliczyć małą sztywność i pewność konstrukcji

pojedynczego ciągu poligonowego, będącego podstawowym elementem każdej sieci

poligonowej.

Pod względem dokładności wyznaczenia najsłabszym punktem ciągu jest punkt

środkowy (w ciągach wiszących końcowy).

64

Page 65: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Wzmocnienie sieci poligonowych i zwiększenie dokładności wyznaczenia położenia

punktów można osiągnąć poprzez następujące zabiegi:

• zwiększenie oraz skoordynowanie dokładności pomiaru kątów i długości boków;

• stosowanie mniejszej ilości dłuższych boków zamiast większej ilości krótkich

boków dla ciągów o tej samej długości;

• wzmocnienia ciągów poprzez nawiązania boczne do punktów wyższej klasy;

• usztywnienia konstrukcji polegające na wiązaniu niesąsiednich punktów

poligonowych danego ciągu i punktów innych ciągów dodatkowymi elementami

kątowymi i liniowymi;

• prostoliniowe prowadzenie ciągów;

• zbliżone długości poszczególnych boków tego samego ciągu (ciągi równoboczne);

• zwiększanie ilości punktów węzłowych w sieci;

• stosowanie wyrównania ścisłego zamiast przybliżonego – obecnie obligatoryjne,

• stosowanie – wykorzystanie technik GNSS – metody kombinowane.

Poligonizacja - podsumowanie

65

Page 66: WYKŁAD 2 i 3 - Koszalin · 2020. 2. 24. · 2. Ciągi powinny być zbliżone do prostoliniowych. 3. Każdy ciąg powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo. 4. Błąd

Literatura

Lazzarini T. i inni, Geodezja, geodezyjna osnowa szczegółowa, Wyd. PPWK, W-wa –

Wrocław 1990.

Skórczyński A., Poligonizacja, Wyd. PW, Warszawa 2000.

Jagielski A., Geodezja II, wyd. 2, Wyd. GEODPIS, Kraków 2007.

Rozporządzenie Ministra Administracji i Cyfryzacji z dnia 14 lutego 2012 r. w sprawie

osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz.U. 2012, poz. 352) – wraz

z załącznikiem nr 1- standardem technicznym.

Instrukcje Techniczne: G-1, G-2, O-1 - obecnie już nie obowiązują.

66