background image

Józef Beluch, Robert Krzyżek, Stanisław Latoś 

 

 

6.11. Obliczenie i wyrównanie sposobem przybliżonym ciągu  
         poligonowego sytuacyjnego obustronnie dowiązanego kątowo i liniowo 
 

 

 

A. Wprowadzenie 

 

Ciąg  poligonowy  obustronnie  nawiązany  kątowo  i  liniowo  wraz  z  oznaczeniami 

przedstawiony jest na rysunku 6.38. 

α

1

α

2

α

3

α

n

−2

α

n

−1

d

n

−2

α

n

d

1

d

2

d

n

−1

A

0

1

2

3

n-2

n-1

n+1

A

n

 n

Rys. 6.38 Ciąg poligonowy obustronnie dowiązany

 

 

Obliczenie tego typu ciągu rozpoczynamy od wyznaczenia azymutu początkowego A

0

 i 

końcowego A

n

 wzorami (6.1) – (6.3) i ich sprawdzenia wzorami (6.12) – (6.14). 

 

Suma teoretyczna kątów w ciągu obustronnie nawiązanym wynosi: 

-  dla kątów lewych 

 

  [

α]

t

 = A

n

 – A

0

 + n 

⋅ 180

0

                   

 

 

 

 

 

 

  (6.81) 

-  dla kątów prawych 

 

  [

β]

t

 = A

0

 – A

n

 + n 

⋅ 180

0

                   

                                          (6.82) 

Odchyłkę kątową wyznaczamy wzorami 

 

 

 t

p

 

α

α

α

f

=

 

[ ] [ ]

oraz                                               

 

                                                                           (6.83) 

 

 

t

p

 

β

β

β

 

[ ] [ ]

 

f

=

gdzie 

[ ] [ ]

p

p

 ,

β

α

 - suma katów pomierzonych 

 

Odchyłkę kątową można także liczyć jako różnicę azymutów ostatniego boku ciągu: 

 

 

 

 

 

f

                          

                                                       (6.84) 

n

'

n

A

A

=

β

gdzie 

 

1

background image

 

 

 

 

 

[ ]

p

0

0

'

n

180

n

A

A

α

+

=

                                                                    (6.85)             

lub 

 

 

[ ]

p

0

0

n

180

'

n

A

A

β

+

=

                                                                     (6.86) 

 

Obliczona odchyłka powinna spełniać warunek: 

 

 

f

f

dop

β

β

        

 

                                                                           (6.87) 

gdzie 

 

 

 

 

 

n

m

0

dop

=

β

f

                                                                                       (6.88) 

0

m - średni błąd pomiaru kąta. 

 

W ciągach sytuacyjnych zakładanych w celu zagęszczenia osnowy  pomiarowej pomiary 

kątowe należy wykonać w taki sposób ażeby średni błąd: 

)

(180

 

60

m

cc

''

0

 - dla ciągów o długości do 1,2 km, 

)

(90

 

30

m

cc

''

0

 - dla ciągów o długości większej od 1,2 km. 

 

Dopuszczalne odchyłki  f

 stabelaryzowane są w Instrukcji G-4 [11 ] zał. 2 str. 68. 

dop

β

 

Jeżeli  warunek  (6.87)  jest  spełniony,  to  można  przystąpić  do  rozrzucenia  odchyłki 

kątowej; przy czym wymieniona instrukcja dopuszcza możliwość przekroczenia wartości  f

 

dla około 30% ciągów. W tym przypadku odchyłka nie może jednak przekroczyć podwójnej 

wartości 

dop

β

dop

f

β

 

Poprawki do poszczególnych ciągów powinny spełniać warunek: 

 

0

f

v

 .

 .

 .

 

v

v

n

2

1

=

+

+

+

+

β

β

β

β

                                                                    (6.89)                         

przy założeniu 

 

0

n

2

1

m

m

 .

 .

 .

 

m

m

=

=

=

=

β

β

β

 

można przyjąć 

 

i

n

2

1

v

v

 .

 .

 .

 

v

v

β

β

β

β

=

=

=

=

 

stąd z równania warunkowego (6.89) wynika, że 

 

 

0

f

v

n

i

=

+

β

β

a zatem 

 

n

f

v

i

β

β

=

                                                                                                (6.90) 

 

Z  wzoru  (6.90)  wyprowadzamy  wniosek,  że  w  ciągu  poligonowym  odchyłkę  kątową 

rozrzuca  się  w  formie  jednakowej  poprawki  na  każdy  pomierzony  kąt  ze  znakiem 

przeciwnym do znaku odchyłki, a więc 

 

2

background image

 

 

i

i

v

+

β

=

β

 

i

β

gdzie 

i

β  - kąt wyrównany 

 

Poprawki  wpisuje  się  kolorem  czerwonym  w  formularzach  obliczeniowych  nad 

wartościami kątów pomierzonych. 

 

Na  podstawie  kątów  wyrównanych  wylicza  się  azymuty  wyrównane  kolejnych  boków 

wzorami: 

-  dla kątów lewych 

 

  A

                                                                            (6.91)                         

i

 = A

i-1 

α

i

 - 180

0

-  dla kątów prawych 

 

  A

0

                   

                            

 

 

  (6.92) 

i

 = A

i-1

 - 

β

i

 + 180

 

Obliczenie  kolejnych  azymutów  boków  wykonywane  jest  sukcesywnie  w  oparciu  o 

azymut boku poprzedniego, aż do kontrolnego obliczenia azymutu końcowego A

n

 

  A

0

                 

n

 = A

n-1 

α

n

 - 180

lub                          

 

 

                                                                                        (6.93) 

 

  A

0

   

n

 = A

n-1

 - 

β

n

 + 180

który  porównujemy  z  wartością  tegoż  azymutu  wyliczoną  ze  współrzędnych  (wartość  ta 

wpisana jest do formularza obliczeniowego). 

 

Mając azymuty wyrównane poszczególnych boków obliczamy przyrosty współrzędnych: 

 

 

i

 

d

=

 ;    

i

i

cosA

X

i

i

i

sinA

 

d

Y

=

                                                     (6.94)                   

które sprawdzamy wykonując obliczenia kontrolne wzorami: 

 

 

X

i

C

S

Y

i

=

                                                               (6.95) 

C

S

+

=

 ;  

gdzie 

 

 

(

)

0

i

i

45

A

sin

2

+

 

d

2

S

=

;  

(

0

i

i

45

A

cos

 

d

2

2

C

+

=

)

                           (6.96) 

 

Po obliczeniu i sprawdzeniu przyrostów sumujemy przyrosty  i określamy odchyłki 

 

 

[ ] [ ]

t

p

X

X

x

f

=

 ;    

[ ] [ ]

t

p

y

Y

Y

f

=

                                        (6.97)                         

 

 

2

2

x

f

f

f

+

=

            

                                                                    (6.98) 

y

L

gdzie 

[

∆X]

, [

∆Y]

ch,

pomierzony

 

elementów

 

z

ych 

 wyznaczon

przyrostów

sumy 

 -

 

 

[

∆X]

, [

∆Y]

 

przyrostów

 

suma

 

na

 teoretycz

 

 

 

∆X

t

 = X

n

 – X

1

  

 

3

background image

 

 

                      (6.99) 

∆Y

t

 = Y

n

 – Y

1

                                                               

Sprawdzamy warunek 

 

 

.

Ldop

L

                                                                                            (6.100) 

f

f

gdzie 

 

 

(

)(

)

2

2

2

0

2

Ldop

c

L

n

12

2

n

1

n

m

L

+

+

+



ρ

.

u

f



+

=

                                        (6.101)                    

L – długość ciągu, 

u – współczynnik błędów przypadkowych pomiaru liniowego, 

m

o

 – średni błąd pomiaru kąta, 

n – liczba boków w ciągu, 

c = 0,10 – wpływ błędów położenia punktów nawiązania. 

 

Należy  zwrócić  uwagę,  że  wzór  (6.101)  został  podany  dla  odległości  mierzonych 

przymiarami  wstęgowymi.  Gdy  pomiar  długości  boków  poligonowych  wykonywany  jest 

dalmierzami elektronicznymi wówczas w tym wzorze u

2

L należy zastąpić na

2

 + 2a

⋅b⋅10

-6

 L. 

Oznaczenia: a oraz b, są elementami występującymi we wzorze na  średni błąd standardowy 

pomiaru odległości dalmierzem elektronicznym  

 

(

)

L

10

b

a

m

6

l

+

±

=

                                                                             (6.102) 

gdzie: 

       a – parametr o charakterze stałym w [mm] 

       b – współczynnik błędów zależnych od odległości l w [km]. 

 

Dla około 30% ciągów może być spełniony warunek 

 

 

Ldop.

L

           

 

                            

 

 

 

 

       (6.103)  

2

f

Wartości odchyłki  f

stabelaryzowane są w Instrukcji G-4 [11 ] zał. 3. 

.

Ldop

 

Jeśli warunek (6.100) i (6.103) są spełnione to można przystąpić do rozrzucenia odchyłki 

f

x

 i f

y

0

 na poszczególne przyrosty, w formie poprawek 

 

i

x

v

i

y

v

 

Poprawki te powinny spełniać warunek: 

 

 

v

v

1

f

v

 .

 .

 .

 

x

x

x

x

1

-

n

2

=

+

+

+

+

                                                    (6.104) 

oraz 

 

 

v

v

2

0

f

v

 .

 .

 .

 

x

y

y

y

1

-

n

1

=

+

+

+

+

                                                     (6.105) 

 

Poszczególne przyrosty wyznaczone są z różnymi błędami średnimi. A zatem posiadają 

też różne wagi. W związku z tym wyznaczenie poprawek poszczególnych przyrostów 

wymagałoby rozwiązania równań warunkowych (6.104)  i (6.105) z uwzględnieniem wag. 

 

4

background image

 

Średnie błędy przyrostów wyznaczymy na podstawie formy funkcji (6.94) przy założeniu, 

że azymuty wyrównane w zaniedbywanym stopniu wpływają na wartości odchyłek f

x

 i f

y

zatem 

 

 

i

m

cos

m

=

;    

i

d

i

X

A

i

d

i

i

Y

m

A

sin

m

=

                                                    

               (6.106) 

Wagi definiowane są ogólnym wzorem 

 

 

2

i

2

0

i

m

m

p

=

 

Przyjmując m

o

 = 1 otrzymamy w rozpatrywanym przypadku 

 

 

2

i

d

i

2

i

X

m

A

cos

1

p

=

 ;      

2

i

d

i

2

i

Y

m

A

sin

1

p

=

                                       (6.107) 

 

Ze ścisłego rozwiązania równań warunkowych (6.104)  i (6.105) z uwzględnieniem wag 

wynika, że: 

 

 

=


1

n

1

j

1

Xj

x

x

p

=

f

k

 ;     

=


=

1

n

1

j

1

j

Y

y

y

p

f

k

                                                            (6.108) 

stąd 

 

 

x

1

n

1

j

1

Xj

1

i

X

x

1

X

i

X

f

p

p

p

=




=

i

k

v

=

;  

y

1

n

1

j

1

Yj

1

i

Y

y

1

i

Y

i

Y

f

p

p

k

p

v

=




=

=

        (6.109) 

gdzie 

 

 

1

m

A

cos

p

=

 ;     

2

i

d

i

2

i

X


2

i

d

i

2

1

i

Y

m

A

sin

p

=


                                            (6.110) 

zatem 

 

 

x

1

n

1

j

2

j

d

j

2

2

i

d

i

2

X

f

m

A

cos

m

A

cos

=

∆ i

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

2

j

d

j

2

2

i

d

i

2

i

Y

f

m

A

sin

m

A

sin

V

=

=

           

       (6.111)                        

 

Należy zaznaczyć, że wzory (6.111) są ogólną formą wzorów na wyznaczenie poprawek 

przy przybliżonym wyrównaniu ciągów poligonowych. 

 

Dla  pomiarów  odległości  wykonywanych  przymiarami  wstęgowymi,  na  przykład  w 

wyrobiskach górniczych, można przyjąć 

 

 

i

d

u

m

=

               

 

                                                            (6.112) 

i

d

Wprowadzając (6.112) do wzorów (6.111) otrzymamy 

 

 

x

1

n

1

j

j

2

j

i

2

X

f

A

cos

d

A

=

i

i

cos

d

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

2

j

i

2

i

i

Y

f

A

sin

d

A

sin

d

V

=

=

                           (6.113) 

lub uwzględniając związki (8.94) dojdziemy do postaci 

 

5

background image

 

 

 x

1

n

1

j

j

j

i

X

f

A

cos

X

A

X

=

i

i

cos

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

j

i

i

i

Y

f

A

sin

Y

A

sin

Y

V

=

=

                       (6.114) 

Dla wszystkich poprawek określonego ciągu wyrażenia 

 

 

 x

1

n

1

j

j

j

q

A

cos

X

=

x

f

=

;     

y

1

n

1

j

j

j

y

q

A

sin

Y

f

=

=

                     

             (6.115)                         

są stałe stąd można napisać 

 

 

i

i

cos

V

=

;   

i

x

X

A

X

q

i

i

y

i

Y

A

sin

Y

q

V

=

                                   (6.116) 

 

Z  wyprowadzonych  wzorów  wynika,  że  wartość  poprawek  przyrostów  zależy  między 

innymi od azymutu boku dla którego poprawki do przyrostów są liczone.  

Dla ciągu prostoliniowego można przyjąć 

 

 

A

A

2

1

A

A

 .

 .

 .

 

1

-

n

                

 

                                        (6.117) 

stąd 

 

 

A

cos

A

cos

A

cos

A

cos

 .

 .

 .

 

1

-

n

2

1

                                          (6.118) 

oraz 

 

 

A

sin

A

sin

A

sin

A

sin

 .

 .

 .

 

1

-

n

2

1

 

 

Uwzględniając te założenia we wzorach (6.113) oraz (6.114) otrzymamy 

 

 

x

1

n

1

j

j

X

d

=

i

i

f

d

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

i

i

Y

f

d

d

V

=

=

                                                  (6.119) 

oraz 

 

 

x

1

n

1

j

j

i

X

f

X

X

=

i

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

i

i

Y

f

Y

Y

V

=

=

                                            (6.120) 

 

Otrzymaliśmy  wzory,  które  powszechnie  są  stosowane  w  praktyce  geodezyjnej.  Różne 

wyrażano  poglądy  w  publikacjach,  w  sprawie  stosowania  formy  (6.119)  lub  (6.120).  Na 

podstawie  dokonanego  wyprowadzenia  można  stwierdzić,  że  obie  formy  są  jednakowo 

słuszne ale tylko przy założeniu prostoliniowego przebiegu ciągu. 

 

Dla  przyjętego  założenia  obie  formy  są  także  równoważne  gdyż  do  postaci  (6.120) 

możemy dojść podstawiając we wzorach (6.119) za d

i

 : 

 

 

i

i

A

cos

X

i

d

=

   lub 

i

i

i

A

sin

Y

d

=

 

 

W przypadku pomiaru odległości dalmierzem elektromagnetycznym przyjmuje się 

najczęściej, że średnie błędy pomiaru są jednakowe, czyli 

 

6

background image

 

 

m

m

d

1

-

n

d

2

d

1

d

m

m

 .

 .

 .

 

=

=

=

=

 

 

Uwzględniając to założenie we wzorach (6.111) otrzymamy 

 

 

x

1

n

1

j

j

2

i

2

X

f

A

cos

=

∆ i

A

cos

V

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

2

i

2

i

Y

f

A

sin

A

sin

V

=

=

                                  (6.121) 

lub przyjmując 

 

 

 x

1

n

1

j

j

2

A

cos

=

x

h

f

=

 ;   

y

1

n

1

j

j

2

y

h

A

sin

f

=

=

               

                           (6.122) 

dojdziemy do postaci 

 

 

i

cos

V

=

 ;   

i

2

x

X

A

h

i

2

y

i

Y

A

sin

h

V

=

                                           (6.123) 

 

Przyjmując  założenia  (6.117)  i  (6.118)  słuszne  dla  prostoliniowego  przebiegu  ciągu 

otrzymamy na podstawie wzorów (6.121) 

 

 

1

n

X

f

V

x

i

=

 ;   

1

n

f

V

y

i

Y

=

                                                       (6.124) 

 

Wynika  stąd  wniosek,  że  odchyłki  sum  przyrostów  w  ciągach  o  przebiegu 

prostoliniowym  w  których  pomiar  odległości  wykonywany  był  dalmierzem 

elektromagnetycznym można by rozrzucać jednakowo na każdy przyrost. 

 

Po  obliczeniu  poprawek

wybranymi  wzorami  sprawdzamy  czy  spełniają  one 

równania warunkowe (6.104) i (6.105). 

Y

 

X

V

 i

 

V

 

Poprawki  wpisywane  są  do  formularza  obliczeniowego  kolorem  czerwonym  nad 

poszczególnymi przyrostami z dokładnością zapisu przyrostów. 

 

Współrzędne wyrównane poszczególnych punktów liczone są wzorami: 

 

 

1

i

i

X

−1

i

X

X

+

=

 

 

 

1

i

i

i

Y

−1

Y

Y

+

=

                      

                                                     (6.125) 

gdzie 

1

-

i

1

i

Y

 ,

X

- przyrosty wyrównane. 

 

Kontrole  obliczenia  współrzędnych  stanowi  wyliczenie  współrzędnych  n-tego  punktu 

wzorem 

 

 

n

1

n

1

n

n

X

X

=

X

X

+

=

 

 

 

n

1

n

1

n

n

Y

Y

=

Y

Y

+

=

                       

 

                                 (6.126) 

i porównanie wyników ze współrzędnymi X

n

, Y

n

 - danymi  katalogowymi tego punktu. 

 

B. Przykład 

 

7

background image

 

Obliczyć  i  wyrównać  ciąg  poligonowy  dwustronnie  dowiązany  –  przedstawiony  na 

rysunku  8.39  w  którym  odległości  pomierzono  przymiarem  wstęgowym.  Poprawki  do 

przyrostów należy obliczyć tradycyjnymi wzorami (6.119). 

54

58

1

2

3

4

5

6

74

86

Rys. 6.39 Szkic ciągu sytuacyjnego do przykładu obliczeniowego

 

Realizacja 

Dane do obliczeń i wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 6.6. 

 

 

8

background image

Tabela 6.6 

Część I 

Przybliżone obliczenie i wyrównanie ciągu sytuacyjnego obustronnie dowiązanego 

 

Azymuty 

 

Przyrosty 

180

A

t

 = A

t-1

 + 

α - 

200

 

 

180

Średnie wartości kątów 

Poprawki 

A

t

 = A

t-1

 - 

β + 

200

α - lewe       β - prawe 

 

Numer 

ciągu 

Numery 

punktów 

nawiązania 

poligono-

cc 

cc 

Zredu-

kowane 

boków l

CosA

t

 

SinA

t

 

∆x = 

∆y = 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

54 

 

 

 

100 

72 

85 

 

 

 

 

58 

167 

90 

-10 

40 

0,473 038 

68 

63 

15 

172,80 

0,881 042 

+1 

81,74 

152,24

220 

94 

-10 

77 

89 

57 

82 

140,04 

0,162 975 
0,986 630 

+2 

22,82 

138,17

199 

87 

-10 

82 

89 

45 

54 

227,26 

0,164 878 
0,986 314 

+2 

37,47 

+1

224,15

207 

97 

-11 

58 

97 

43 

01 

273,39 

0,040 357 
0,999 185 

+2 

11,03 

+1

273,17

150 

77 

-10 

42 

48 

20 

33 

246,85 

0,726 779 
0,686 872 

+2 

179,40 

169,55

199 

52 

-10 

02 

47 

72 

25 

223,51 

0,731 946 
0,681 363 

+2 

163,60 

152,29

200 

46 

-10 

92 

48 

19 

07 

277,40 

0,726 915 
0,686 728 

+2 

201,65 

190,50

74 

170 

82 

-10 

52 

19 

01 

49 

 

 

 

 

86 

 

 

 

 

 

 

Σα

p

 = 

 

1518 

29 

45 

[ l ] 1561,25

 

[

∆x]

p

 =  697,71 

[

∆x]

t

 =  697,84 

[

∆y]

p

 =  1300,07 

[

∆y]

t

 =  1300,09 

 

 

 

 

Σα

t

 = 

1518 

28 

64 

 

f

f

y

 = -0,02 

 

 

 

 

f

α

 = 

 

81 

 

m

13

,

0

02

,

0

13

,

0

f

2

2

l

±

=

+

=

 

 

 

 

 

f

l dop

 =

±0,34 m

cc

c

cc

55

2

8

90

f

dop

=

=

α

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 = -0,13 

l sinA

l cosA

długości 

wych 

i punktów 

 

 

 

 

 

 

9

background image

Tabela 6.6 cd. 

Część II 

Przybliżone obliczenie i wyrównanie ciągu sytuacyjnego obustronnie dowiązanego 

 

 

Obliczenia kontrolne 

Współrzędne 

sin(A+50

g

0,7071 

⋅ l 

cos(A+50

g

∆x

 = s+c 

 

∆y

 = s-c 

Numer 
punktu 

Obliczenia 

U W A G I 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

 

 

 

3 933,42 

6 510,87 

54 

 

 

 

3899,09 

9 510,67 

58 

0,957 479 

122,19 

-0,288 503

 

116,99 

-35,25 

81,74 

152,24 

3 980,84 

9 662,91 

0,812 894 

99,02 

-0,582 412 

80,49 

-57,67 

22,82 

138,16 

4 003,68 

9 801,08 

0,814 016 

160,70 

-0,580 843 

130,81 

-93,34 

37,47 

224,15 

4 041,17 

10 025,24 

0,735 067 

193,31 

-0,677 994 

142,10 

-131,06 

 

11,04 

273,16 

4 052,22 

10 298,42 

0,999 602 

174,55 

0,028 219 

174,48 

4,92 

179,40 
169,55 

4 231,64 

10 467,97 

0,999 360 

158,04 

0,035 767 

157,94 

5,65 

163,59 
152,29 

4 395,26 

10 620,26 

0,999 596 

196,15 

0,028 416 

196,07 

5,57 

201,64 
190,50 

 

4 596,93 

10 810,76 

74 

 

 

 
 
 

7 464,10 

11 693,55 

86 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 

 

 

Obliczył

 

Zofia Biedroń

 

 

 

 

imię i nazwisko 

1987 - 05 - 05 

 

 

 

 

 

 

data i podpis

 

pomocnicze 

 

10