Geodesy III: Geometric and Networks

General

• Code: 403
• Semester: 4th
• Study Level: Undergraduate
• Course type: Specialised General Knowledge
• Teaching and exams language: Greek
• Teaching Methods (Hours/Week): Lectures (2) / Laboratorial exercises (2)
• ECTS Units: 5
• Prerequisite courses: (101) Mathematics, (103) Statistics and Error Theory, (102) Applied Informatics I, (202) Applied Informatics II, (105) Geodesy I: Methods and Instruments, (201) Geodesy II: Mapping and Stakeouts
• Course homepage: https://elearning.cm.ihu.gr/course/view.php?id=726
• Instructors: Ampatzidis Dimitrios, Tzanou Eleni

Course Contents

Σκοπός: η απόκτηση ικανοτήτων που πρέπει να διαθέτει ο/η απόφοιτος/η, για αυτοδύναμη, αλλά και ομαδική εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον, προκειμένου να : αναζητά, αναγνωρίζει, σχεδιάζει, εγκαθιστά και εκτελεί τις κατάλληλες παρατηρήσεις σε τοπογραφικά δίκτυα, εφαρμόζει τη θεωρία σφαλμάτων στις παρατηρήσεις και τη συνδυάζει με τη θεωρία των ελαχίστων τετραγώ­νων/συνορθώ­σεων, εφαρμόζει βελτιστο­ποιήσεις, αξιολογεί τα αποτελέσματα και αποφαίνεται για την ποιότητα των δικτύων.

Στόχοι: Απόκτηση γνώσεων για : τις προδιαγραφές που πρέπει να εφαρμόζονται κατά το σχεδιασμό, την ίδρυση και την εκτέλεση των παρατηρήσεων ενός δικτύου, τις μεθοδολογίες που εφαρμόζονται για την προσέγγιση της αληθούς τιμής, την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, τα απαιτούμενα παραδοτέα του τελικού προϊόντος και το υλικό τεκμηρίωσης.

Περιγραφή μαθήματος:
Πηγές για αναζήτηση σημείων εξάρτησης (ΓΥΣ, ΤΥΥΓ, κλπ), αναζήτηση των σημείων εξάρτησης στο πεδίο, τύποι τριγωνομετρικών βάσει προδιαγραφών, επί τόπου αναγνώριση. Σχεδίαση του δικτύου ώστε να εξυπηρετούνται οι ανάγκες της μελέτης. Ίδρυση του δικτύου σύμφωνα με τις προδια­γραφές. Πραγματοποίηση παρατηρήσεων, σύμφωνα με τις προδιαγραφές (περίοδοι, ακρίβεια οργάνων). Εφαρμογή της θεωρίας σφαλμάτων στις παρατηρήσεις οριζοντίων και κατακόρυφων δικτύων. Κριτήριο των ελαχίστων τετραγώνων. Απλές εφαρμογές του κριτηρίου των ελαχίστων τετραγώνων σε εφαρμογές γενικότερα, πχ. βέλτιστη εξίσωση ευθείας, προσαρμογή πολυωνύμου. Παραδείγματα και εφαρμογές στις γεωεπιστήμες. Μέθοδος εξισώσεων παρατηρήσεων Ανάπτυξη της θεωρίας των συνορθώσεων, παρουσίαση αλγορίθμων. Απλές εφαρμογές συνόρθωσης με την μέθοδο εξισώσεων παρατηρήσεων, παρα­δείγματα. Εισαγωγή στα οριζόντια δίκτυα. Τύποι δικτύων, σημάνσεις, παραμετρικός βαθμός. Τριγω­νο­μετρικά δίκτυα. Είδη παρατηρήσεων στην Τοπογραφία και αντίστοιχες εξισώσεις παρατή­ρησης, όργανα μέτρησης, ακρίβειες, δημιουργία των μοντέλου εξισώσεων παρατήρησης. Δημιουργία του συστήματος των κανονικών εξισώσεων, παρουσίαση εφαρμογών, επίλυση τμημάτων. Ασκήσεις στην αίθουσα. Αδυναμία βαθμού, Εσωτερικές και εξωτερικές δεσμεύσεις, ελεύθερα δίκτυα. Αξιολόγηση αποτελεσμάτων. Υπολογισμός σφαλμάτων μετά τη συνόρθωση, εκτίμηση μεταβλητότητας αναφοράς, ελλείψεις σφάλματος. Ένταξη νέου δικτύου σε υφιστάμενο, μετασχηματισμοί στο επίπεδο (ομοιότητας, αφινικός), παραδείγματα. Όργανα μέτρησης, ακρίβειες, δημιουργία του συστήματος των κανονικών εξισώσεων, παρουσίαση εφαρμογών, επίλυση τμημάτων άσκησης στην αίθουσα. Σύνδεση με τις έννοιες του γεωειδούς και ελλειψοειδούς εκ περιστροφής. Ορθομετρικό και γεωμετρικό υψόμετρο. Απαιτούμενα παραδοτέα του τελικού προϊόντος και το υλικό τεκμηρίωσης.

Περιεχόμενο διαλέξεων θεωρίας:

• Πηγές για αναζήτηση σημείων εξάρτησης (ΓΥΣ, ΤΥΥΓ, κλπ), αναζήτηση των σημείων εξάρτησης στο πεδίο, τύποι τριγωνομετρικών βάσει προδιαγραφών, επί τόπου αναγνώριση.
• Σχεδίαση του δικτύου ώστε να εξυπηρετούνται οι ανάγκες της μελέτης. Ίδρυση του δικτύου σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Προδιαγραφές για την πραγματοποίηση των παρατηρήσεων (περίοδοι, ακρίβεια οργάνων). Συσχέτιση-υπενθύμιση της εφαρμογής της θεωρίας σφαλμάτων στις παρατηρήσεις των δικτύων.
• Κριτήριο των ελαχίστων τετραγώνων. Απλές εφαρμογές εφαρμογής του κριτηρίου των ελαχίστων τετραγώνων σε εφαρμογές γενικότερα, πχ. βέλτιστη εξίσωση ευθείας, προσαρμογή πολυωνύμου. Παραδείγματα και εφαρμογές στις γεωεπιστήμες
• Μέθοδος εξισώσεων παρατηρήσεων (Μέρος Ι). Ανάπτυξη της θεωρίας των συνορθώσεων, παρουσίαση αλγορίθμων.
• Μέθοδος εξισώσεων παρατηρήσεων (Μέρος ΙΙ). Απλές εφαρμογές συνόρθωσης με την μέθοδο εξισώσεων παρατηρήσεων, παραδείγματα
• Εισαγωγή στα οριζόντια δίκτυα. Τύποι δικτύων, σήμανσεις, παραμετρικός βαθμός.
• Τριγωνομετρικά δίκτυα (Μέρος Ι). Είδη παρατηρήσεων στην Τοπογραφία και αντίστοιχες εξισώ­σεις παρατήρησης, όργανα μέτρησης, ακρίβειες, δημιουργία των μοντέλου εξισώσεων παρατή­ρησης.
• Τριγωνομετρικά δίκτυα (Μέρος ΙΙ) Δημιουργία του συστήματος των κανονικών εξισώσεων, παρουσίαση εφαρμογών, επίλυση τμημάτων Άσκησεις στην αίθουσα.
• Αδυναμία βαθμού, Εσωτερικές και εξωτερικές δεσμεύσεις, ελεύθερα δίκτυα
• Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Υπολογισμός σφαλμάτων μετά τη συνόρθωση, εκτίμηση μεταβλη­τότητας αναφοράς, ελλείψεις σφάλματος.
• Ένταξη νέου δικτύου σε υφιστάμενο, μετασχηματισμοί στο επίπεδο (ομοιότητας, αφινικός), παραδείγματα.
• Επίλυση κατακόρυφου δικτύου. Όργανα μέτρησης, ακρίβειες, δημιουργία του συστήματος των κανονικών εξισώσεων, παρουσίαση εφαρμογών, επίλυση τμημάτων Άσκησης στην αίθουσα
• Απαιτούμενα παραδοτέα του τελικού προϊόντος και το υλικό τεκμηρίωσης.

Περιεχόμενα εργαστηριακών ασκήσεων.
Σχετικά με το Εργαστηριακό σκέλος του μαθήματος πραγματοποιούνται εργασίες πεδίου και γραφείου. Οι εργασίες πεδίου αποτελούν αντικείμενο ομαδικής εργασίας. Τα επτά (7) εργαστήρια αφορούν διαδικασίες πεδίου-γραφείου για οριζοντιογραφικό δίκτυο και τα υπόλοιπα έξη (6), υψομετρικό δίκτυο.

Educational Goals

Sources for looking up alignments, searching for alignments in field, triangulation benchmarks types based on specifications, on-site recognition. Network design meeting the needs of the study. Establishing the networks, according to particular specifications. Conducting observation campaigns, according to specifications (periods, accuracy). Application of error theory to horizontal and vertical observations networks. Least squares test. Simple applications of the criterion of Least Squares in general applications, e.g., best line equation, polynomial fitting. Examples and applications in the geosciences. Method of Equations of Observations Development of estimation theory, presentation of algorithms. Simple patching apps with method of equations of observations, examples. Introduction to horizontal networks. Types of geodetic networks, markings, parametric degree. Trigonometric networks. Types of observations in Surveying and corresponding observation equations, measuring instruments, accuracies, model generation of observation equations. Creation of the system of normal equations (NEQs), presentation applications, solving parts. Exercises in the class. Rank deficiency, internal and external constraints, free networks. Evaluation of results. Calculation of residuals, a posterior variance estimation, error ellipses. Connecting new network to existing one, transformations (similarity, affine), examples. Measuring instruments, accuracies, creation of the system of normal equations, presentation applications, solving exercise sections in the room. Connection to the concepts of geoid and ellipsoid by revolution. Orthometric and geometric heights. Required deliverables of the final product and the documentation material.

General Skills

• Αναζήτηση, ανάλυση, σύνδεση δεδομένων και σύνθεση πληροφορίας, από παρατηρήσεις πύκνωσης οριζοντιογραφικών ή/και υψομετρικών δικτύων και γενικότερα παρατηρήσεων μετά την εφαρμογή της θεωρίας σφαλμάτων.
• Λήψη αποφάσεων για την αξιολόγηση οργάνων προγραμμάτων ΗΥ σχετιζόμενες με χρήση συνορθώσεων και ελαχίστων τετραγώνων.
• Ανάπτυξη Ικανότητας αξιολόγησης τελικών αποτελεσμάτων επίλυσης και συσχέτισης τους με τεχνικές προδιαγραφές σε Τοπογραφικές και Γεωδαιτικές εφαρμογές, ανάπτυξη κριτικής σκέψης Μηχανικού.
• Ανάπτυξη ικανοτήτων σχετιζόμενων με την ομαδικότητα μέσω της εκπόνησης των ασκήσεων.
• Σύνδεση εργαστηριακού σκέλους (μετρήσεις- παρατηρήσεις) με το θεωρητικό (επιλύσεις – μοντέλα)

Teaching Methods

Πρόσωπο με πρόσωπο
Εργασίες πεδίου και εργαστήριο σε Η/Υ

Use of ICT means

Διδασκαλία με χρήση ηλεκτρονικών εποπτικών μέσων
Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω e-learning
Χρήση λογιστικού προγράμματος, και προγράμματος netist

Teaching Organization

Students Evaluation

Γλώσσα αξιολόγησης Ελληνική.
Στη θεωρία (80%): γραπτή εξέταση, με ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών, ερωτήσεις σύντομης ανάπτυξης και επίλυση προβλημάτων. Σε κάθε ερώτηση αναγράφεται ο βαθμός.

Στο εργαστήριο (20%): Απαραίτητη η παράδοση των εργασιών, συνο­δευόμενες με τεχνικές εκθέσεις. Κάθε εργασία πρέπει να είναι προβιβάσιμη.

Recommended Bibliography

• Αγατζή-Μπαλοδήμου Αμ., Πάνου Γ., Μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων και εφαρμογές, εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, 2018.
• Κατουγιαννόπουλος Σ., Παναγιωτόπουλος Ε. Καριώτης Γ. “Εφαρμογές συνορθώσεων σε προβλή­ματα Γεωπληροφορικής και τοπογραφίας” 2η έκδοση, εκδόσεις ΔΙΣΙΓΜΑ, 2016.
• Ρωσσικόπουλος Δ. “Τοπογραφικά δίκτυα και υπολογισμοί” 2η έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη , Θεσ/νίκη 1999.
• Δερμάνης Α. Φωτίου Α., “Μέθοδοι και εφαρμογές συνόρθωσης παρατηρήσεων”, Θεσσαλονίκη, εκδόσεις Ζήτη 1985.