Отчет. Геодезические работы

• Название: Геодезические работы
• Дата: 05.06.2019
• Размер: 145.48 Kb.
• Имя файла: Отчет.docx
• Тип: Документы; #80431

Геодезические работы -это категория полевых и камеральных работ, основным назначением которых является сбор данных для определения фигуры, размеров, гравитационного поля Земли, координат  точек земной поверхности и их изменений во времени.

Съемка ситуации местности заключается в определении положения характерных точек контуров и местных предметов относительно вершин и сторон теодолитного хода. Съемка может выполняться одновременно с прокладкой теодолитного хода либо независимо. Результаты измерений при съемке заносятся в схематический чертеж – абрис, масштаб которого принимается произвольным. На абрисе показывают взаимное расположение вершин теодолитных ходов, линий и снимаемых объектов со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными записями. Абрис является основным документом съемки и служит материалом для составления плана местности.

В зависимости от характера местности и расположения контуров относительно теодолитных ходов применяют различные способы съемки ситуации. Основными из них являются:

1. Способ перпендикуляров – применяется в открытой местности для съемки контуров вытянутой формы и местных предметов, расположенных вблизи сторон теодолитного хода.

2. Способ полярных координат - применяется в открытой местности для съемки отдельных местных предметов и характерных точек контуров, удаленных от теодолитного хода .

3. Способ биполярных координат (засечек). Для съемки труднодоступных точек в открытой местности выгодно применять способ угловых засечек . При съемке доступных объектов с четкими очертаниями, расположенных вблизи сторон теодолитного хода, можно использовать способ линейных засечек .

4. Способ створов (промеров) – применяется в случаях, когда граница ситуации пересекает стороны теодолитного хода или продолжение сторон . Способ находит широкое применение при съемке застроенных территорий.

5. Способ обхода – применяется в закрытой местности для съемки важных объектов, которые из-за дальности и местных препятствий не могут быть засняты от вершин и сторон основного теодолитного хода. В этом случае вокруг снимаемого объекта прокладывают дополнительный съемочный ход, который привязывают к основному ходу. Границы контура снимаются от сторон съемочного хода способом перпендикуляров.

Если контур снимаемого объекта имеет прямолинейные границы (сельскохозяйственные угодья, застройки и т.д.), то съемочный ход прокладывают непосредственно по границе объекта. Очертание этого хода в рассматриваемом случае и представляет собой контур снимаемого объекта.

Для контроля результатов измерений съемку наиболее важных объектов или отдельных их точек рекомендуется осуществлять путем выполнения измерений с двух точек хода или различными способами.

При съемках небольших участков местности и простой ситуации измерения по теодолитному ходу и абрис объединяются в одном журнале полевых работ. При съемке больших участков местности и сложной ситуации абрис ведется в отдельном журнале.

Камеральные работы при теодолитной съемке слагаются из вычислений и графических построений. В результате вычислений определяют плановые координаты вершин теодолитных ходов; конечной целью графических построений является получение ситуационного плана местности.

Измеренные углы и длины сторон теодолитных ходов содержат неизбежные случайные погрешности. В связи с накоплением этих погрешностей возникают несогласования измеренных либо вычисленных результатов с теоретическими, которые называются невязками. В зависимости от требуемой точности величины фактических невязок не должны превышать определенных величин. При обработке результатов измерений возникшие невязки должны быть определенным образом распределены между измеренными или вычисленными величинами. Процесс распределения невязок и вычисления исправленных значений величин называется уравниванием результатов измерений.

Камеральную обработку результатов измерений. Выполненных при прокладке теодолитных ходов, начинают с проверки и обработки полевых журналов. Повторно выполняют все вычисления, сделанные в поле, и выводят средние значения измеренных углов и длин сторон.

Проект геодезической сети, составленный в камеральных условиях нуждается в проверке и уточнении на местности. С этой целью выполняют рекогносцировку пунктов. Основными задачами ее являются: выбор конкретных мест положения геодезических пунктов на местности в соответствии со схемой построения сети; окончательный расчет высот геодезических знаков; выбор типов геодезических знаков и подземных центров, определение глубины закладки последних; уточнение общей сметы расходов с учетом дополнительных данных по организации работ, полученных в процессе рекогносцировки.

При рекогносцировке допускается частичное изменение проекта сети, если это связано со значительным уменьшением высот геодезических знаков и обеспечением лучшего доступа к пунктам. Существенное изменение проекта сети не разрешается, поскольку может привести к ухудшению геометрической схемы и точности построения сети. Уточненный в результате рекогносцировки проект должен представлять собой наилучший вариант построения геодезической сети в техническом, экономическом и организационном отношениях.

Пункты геодезической сети должны находиться на наиболее высоких вершинах местности. При выборе местоположения пункта необходимо соблюдать следующие требования: пункты нельзя располагать вблизи инженерных сооружений и жилых зданий, железных и автомобильных дорог, линий высокого напряжения, телеграфных и телефонных линий, трубопроводов и т. п.; не следует устанавливать пункты на землях, занятых ценными сельскохозяйственными культурами, на болотах, оползнях, в поймах, а также на заливаемых в половодье и других местах, где не может быть гарантирована долговременная сохранность подземных центров и наружных знаков. Одновременно с выбором места установки геодезического пункта намечают места для закладки ориентнрных пунктов, а на пунктах Лапласа — для астрономических столбов.

Выбранное местоположение геодезического пункта (а также ориентирных пунктов, астростолбов) обозначают на местности доступными средствами, например, курганами из камней, вехами, деревянными столбами и т. п.

До выезда на полевые работы рекогносцировщик должен тщательно изучить составленный проект геодезической сети, а также исходные материалы, особенно топографические карты. Снаряжение, оборудование и приборы для рекогносцировки подбирают в зависимости от физико-географических особенностей района работ и объема задания по рекогносцировке.

Различают два метода ведения рекогносцировки: визуальный и инструментальный. При работе в открытой местности (равнинной, холмистой, горной) с достаточным числом ориентиров на местности, когда нетрудно установить местоположение каждого пункта, предусмотренного проектом, высоты геодезических знаков определяют визуально с земли или с невысокой мачты путем непосредственного измерения высоты той точки, с которой открывается видимость по всем направлениям на окружающие пункты. Такой метод рекогносцировки называют визуальным.

Для выбора наилучшего варианта построения фигур геодезической сети (треугольников, четырехугольников и т. п.), а также для установления видимости между пунктами при рекогносцировке тщательно изучают горизонт, видимый на каждом данном пункте с земли в открытой местности или при подъеме на мачту или дерево в закрытой и полузакрытой местности. Видимый горизонт зарисовывают в рекогносцировочном журнале по секторам, в пределах которых возможно проектировать направления на смежные пункты сети; в каждом секторе указывают дальность видимости до возвышенных участков местности; измеряют и записывают магнитные азимуты, определяющие положение каждого сектора.

Выбор местоположений пунктов и особенно базисных сторон, на конечных пунктах которых будут определяться астрономические азимуты, необходимо осуществлять с учетом ослабления влияния боковой рефракции на результаты угловых измерений и азимутальных определений. С этой целью пункты устанавливают в таких местах, чтобы связывающие их направления не проходили вблизи склонов гор и холмов, вдоль берегов больших рек, озер, водохранилищ и т. п.

Для пунктов сети следует выбирать места, обеспечивающие сохранность геодезических знаков и неизменность положения подземных центров в плане и по высоте в течение длительного времени. Тип центра и глубину его закладки на каждом пункте рекогносцировщик устанавливает, руководствуясь указаниями технического проекта и используя данные о глубине промерзания или оттаивания грунта, виде грунтов (скальные, глинистые, песчаные и т. п.), о глубине залегания грунтовых вод при работах в равнинной местности и т. д.

После того как выбрано место для постройки геодезического знака (сигнала, пирамиды и т. п.), рекогносцировщик намечает места для установки двух ориентирных пунктов на расстоянии 500—1000 м от него, причем так, чтобы они были видны с земли от центра пункта и была обеспечена их долговременная сохранность. В залесенной местности расстояния до ориентирных пунктов могут быть уменьшены до 250 м, если это связано с рубкой лесных просек. В открытой местности ориентирными пунктами могут служить пункты геодезической сети, находящиеся на расстоянии не более 3 км от геодезического знака.

Прежде чем приступить к измерению горизонтальных углов, необходимо произвести полевые поверки теодолита.

 Измерение углов производят во всех вершинах хода, а также измеряют примычные углы.

Подготовка к измерениям:

Выверенный теодолит устанавливают в каждой вершине хода в рабочее положение. Эту установку необходимо осуществлять следующим образом:

- установить теодолит на штативе на пункте, являющемся вершиной угла;

 - выполнить центрирование и горизонтирование теодолита;

 - установить зрительную трубу для наблюдений

а) центрирование теодолита над вершиной измеряемого угла производится с помощью нитяного отвеса следующим образом:

- штатив с отвесом ставится над центром пункта так, чтобы верхняя площадка головки штатива была горизонтальной, а отвес в спокойном состоянии отклонялся от центра пункта не более чем на 5 мм. - на штатив устанавливают теодолит и закрепляют становой винт; в случае необходимости ослабляют становой винт и перемещением теодолита по головке штатива, добиваются установки отвеса над вершиной (с точностью ±0,5 мм), после чего становой винт закрепляют.

б) горизонтирование теодолита выполняется с помощью подъёмных винтов и уровня при алидаде горизонтального круга.

в) установка трубы для наблюдений:

- Четкость изображения «сетки нитей» осуществляется вращением окулярного кольца.

- Установка трубы по предмету, или фокусировка трубы, достигается вращением винта кремальеры. При этом добиваются четкого изображения наблюдаемого предмета. Возникающий иногда параллакс сетки нитей (несовпадение плоскости изображения с плоскостью сетки) устраняется дополнительным поворотом кольца кремальеры. - При наведении зрительной трубы на визирную цель (например, на вешку) следует, вращая алидаду и трубу, навести на вешку белый крест в окуляре визира и, придерживая одной рукой алидаду, осторожно завернуть её зажимной винт. Затем, придерживая одной рукой зрительную трубу, другой рукой завернуть зажимной винт трубы. После этого, глядя в окуляр трубы, нужно отфокусировать изображение вешки вращением винта кремальеры и, вращая наводящие винты алидады и трубы, установить изображение вешки в центре сетки нитей. Для исключения ошибки из-за наклона вешки, крест сетки нитей нужно наводить на самую нижнюю видимую часть вешки.

  

                 Правильное наведение зрительной трубы на вешку

- При отсчитывании по лимбу с помощью шкалового микроскопа (теодолиты 2Т30, 4Т30) необходимо сделать следующее:

1) зафиксировать штрих градусного деления лимба внутри шкалы микроскопа (между цифрами 0 и 6) - это будут градусы отсчёта;

2) по положению этого штриха взять отсчёт по шкале микроскопа с точностью до полминуты (отсчёт по горизонтальному кругу 134^o28.', по вертикальному кругу 7°47.0').    

                           Поле зрения микроскопа теодолита 2Т30. 

Измерение углов в теодолитных ходах

Измерение углов производят способом приемов. Для исключения влияния коллимационной ошибки теодолита углы измеряют при двух положениях вертикального круга:при круге лево (КЛ) и при круге права (КП) с перестановкой лимба между полуприемами.  Вешки устанавливаются в вертикальное положение на пункты, фиксирующие первую и вторую стороны угла; вешка ставится в створе стороны угла рядом с колышком, в который вбит гвоздь.

 

Схема установки вешек в створе сторон измеряемого угла

 

В теодолитном ходе измеряют углы правые или левые по ходу следующим образом:

Измерение правых по ходу углов:

- при КЛ (круге лево) навести трубу на заднюю точку (п.2, рис.8), взять отсчёт по горизонтальному кругу Л2;

   - вращая алидаду, навести трубу на переднюю точку (п.4), взять отсчёт по горизонтальному кругу Л4;

      - вычислить значение правого по ходу угла при КЛ по формуле

β₁ = Л2 — Л4,

если отсчёт Л2 меньше отсчёта Л4, то к первому отсчету нужно прибавить  360^o;

Во втором полуприеме тот же угол измеряют при другом положении вертикального круга (КП). Для этого переводят зрительную трубу теодолита через зенит и, освободив закрепительный винт лимба,перемещают его примерно на 2^o - 5^oи снова закрепляют. Измерение горизонтального угла при втором положении вертикального круга производят так же, как и в первом полуприеме, т. е. сначала визируют на правую (заднюю) точку, а затем на левую (переднюю) точку хода.

      Вычисляется значение правого по ходу угла при КП по формуле

β₂= П2 — П4

   Если выполняется условие β₁- β₂ ≤ Δ βдоп, то вычисляется среднее значение угла                                                          β_ср.=  (β₁+ β₂ );

Для теодолитов и 2Т30П и 4Т30П значение Δβдоп следует принять равным 2'.

Если измеряются левые по ходу углы, то при вычислении угла при КЛ и КП нужно из отсчёта на переднюю точку (п.4 - рис.8) вычитать отсчёт на заднюю  точку (п.2 - рис.8).

    Запись отсчётов и вычисление углов производится в журнале установленной формы (таблица 2).

Образец записей в журнале при измерении горизонтальных углов

 

Точка стояния теодолита	Точка визирования	Отсчеты по горизонтальному. кругу		Значение угла в полуприёме	Среднее значение угла
		КЛ	КП
п.3	п.2	158° 34´	340° 28´	134° 19´	134° 19,5´
	п.4	24° 15´	206° 08´	134° 20´

 

 В каждой точке по буссоли измеряются азимуты сторон.Разность азимутов дает примерное значение угла, которое сличается с величиной измеренного угла. Допустимое расхождение - до 1°.


Обратная геодезическая задача

Обратная геодезическая задача заключается в том, что по известным координатам двух точек (например точек А и В) вычисляют горизонтальное проложение (длину) линии между этими точками () и дирекционный угол этой линии .



Решение обратной геодезической задачи выполняется в следующем порядке:

1) вычисляют приращения координат



2) из решения прямоугольного треугольника   определяют румб линии   :



откуда



3) по знакам приращений координат () с помощью таблицы определяют в какой четверти находится заданное направление и по известному румбу линии () определяют дирекционный угол линии 



4) определяют горизонтальное проложение (длину линии)



Измерение расстояний производится при создании опорных сетей, выполнении топографических съемок и инженерных изысканий, на всех этапах строительства, при эксплуатации зданий и сооружений.

Измерения расстояний подразделяются на прямые и непрямые (например, с помощью дальномеров). Прямые измерения расстояний состоят в откладывании мерного прибора на измеряемых расстояниях и осуществляются с помощью мерных лент, рулеток, раньше с этой целью использовались также мерные проволоки и длинно-меры. Косвенные измерения заключаются в измерении других величин, связанных с измеряемым расстоянием некоторой функциональной зависимостью, и вычислении по ним значения расстояния.

Использовавшиеся ранее мерные инварные проволоки позволяли измерять расстояния с максимальной точностью до 1:1 500 000, но по причине чрезвычайно высокой трудоемкости подобного измерения расстояний в настоящее время они не применяются. Мерные ленты являются стальными, имеют длину 20 или 24 м и могут быть штриховыми и шкаловыми (рис. 6.1).



А б

Рис. 6.1. Мерная лента [а) и шпильки (б)

На концах лент имеются вырезы для шпилек. Метровые деления на лентах оцифрованы, полуметровые деления отмечены заклепками, а дециметровые — отверстиями, сантиметровые деления при измерении линий оцениваются на глаз. Шкаловые ленты на своих концах имеют шкалы с миллиметровыми делениями.

Рулетки могут иметь различную длину (от 2 до 100 м) и могут быть инварными, стальными или тесмяными, использование последних при производстве геодезических измерений не допускается.

Измерение расстояний не является прямым назначением теодолита, а есть его вспомогательная функция.

Измерение расстояний теодолитом выполняется при помощи нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки. Чаще всего измерение расстояний производится при выполнении теодолитом тахеометрической или горизонтальной съемки.

Нитяный дальномер представлен в теодолите в виде двух дальномерных нитей сетки нитей зрительной трубы.

Определение расстояния по дальномерным нитям

 

Принята следующая методика измерения длин линий.

1. Измеряется высота прибора (теодолита)  над точкой стояния.

2. На точке, до которой надо измерить расстояние, устанавливается нивелирная рейка.

3. Зрительная труба наводится на отсчет, примерно равный высоте прибора  .

4. По нивелирной рейке берутся отсчеты:

 - по верхней и   - по нижней дальномерной нити.

5. По формуле вычисляется величина

 

 (4.14)

 

Где   - коэффициент дальномера,   ;

 - разность отсчетов по рейке.

Величина   называется «отсчетом по дальномеру». Именно эту величину определяют при помощи дальномера и записывают в журнал тахеометрической съемки.

Вычисление горизонтального проложения  производится позже, при камеральной обработке тахеометрической съемки, по формуле

 

 , (4.15)

 

Где   - угол наклона визирного луча.

 

Пример  ,  ,

Отсчет по дальномеру равен



 

Для упрощения вычисления отсчета по дальномеру часто используют такой прием (в случае использования теодолитов с обратным изображением): наводят верхнюю дальномерную нить на ближайшее целое дециметровое деление. Тогда разность отсчетов может быть вычислена значительно проще.

 

Пример:

 ,  ,

Отсчет по дальномеру равен



В случае использования теодолитов с прямым изображением на целое дециметровое деление наводят нижнюю дальномерную нить.

 

Точность измерения длин линий с помощью нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки составляет    измеряемой длины
Под вертикальным углом (углом наклона) понимают угол в вертикальной плоскости составленный линией горизонта. Вертикальный угол может принимать положительное и отрицательное значение в зависимости от того выше или ниже линии горизонта расположена точка визирования.

Так как линию горизонта образует ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга, то при измерении углов наклона необходимо постоянно следить за положением пузырька цилиндрического уровня. Отклонение его от нульпункта внесет адекватную погрешность в измеряемый угол наклона.

Измерение вертикальных углов выполняют с помощью вертикального круга теодолита. Устройство его такое же, как устройство горизонтального круга. У вертикального круга должно выполняться одно геометрическое условие: При горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы и оси цилиндрического уровня отсчет по шкале вертикального круга должен быть равен нулю. Отличие отсчета от нуля называется Местом нуля вертикального круга.

Измерение вертикального угла выполняют в следующей последовательности:

· теодолит устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение;

· при положении зрительной трубы круг лево (КЛ) вращением наводящего винта зрительной трубы наводят среднюю нить сетки нитей на визирную цель (веху, рейку);

· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу и записывают его в журнал измерений;

· открепляют зрительную трубу и алидаду горизонтального круга, переводят зрительную трубу через зенит и снова наводят на ту же точку визирной цели;

· убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу (КП) и записывают его в журнал измерений;

· при снятии отсчета по шкале ВК необходимо внимательно следить за знаком у градусных штрихов лимба. Если перед градусным штрихом стоит знак минус, то отсчет по шкале алидады следует вести от (-0).

· вычисляют место нуля (МО) и угол наклона (ν) для теодолитов 2Т30П и 4Т30П по формулам

МО = (КЛ + КП) / 2, ν = (КЛ – КП) / 2, ν = КЛ – МО, ν = МО – КП.

Контроль при измерении вертикальных углов осуществляется по постоянству значений МО. Колебание его не должно превышать двойной точности теодолита. Если колебания больше, то причинами этого являются:

· грубые погрешности при наведении горизонтальной нити на визирну цель;

· грубые погрешности при отсчитывании по шкале (например, игнорирование знака минус у градусного штриха лимба);

· уход пузырька цилиндрического уровня из нуль - пункта;

· ослабло крепление обоймы сетки нитей или плохо затянуты исправительные винты сетки нитей;

· неустойчивость штатива.
Тахеометрическая съемка – комбинированная съемка, в процессе которой одновременно определяют плановое и высотное положение точек, что позволяет сразу получать топографический план местности. Тахеометрия в буквальном переводе означает быстрое измерение.
Положение точек определяют относительно пунктов съемочного обоснования: плановое – полярным способом, высотное – тригонометрическим нивелированием. Длины полярных расстояний и густота пикетных (реечных) точек (максимальное расстояние между ними) регламентированы в инструкции по топографо-геодезическим работам.
При производстве тахеометрической съемки используют геодезический прибор тахеометр, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов, длин линий и превышений. Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний и буссоль для ориентирования лимба, относится к теодолитам-тахеометрам.
Теодолитами-тахеометрами является большинство теодолитов технической точности, например Т30.
Наиболее удобными для выполнения тахеометрической съемки являются тахеометры с номограммным определением превышений и горизонтальных проложений линий. В настоящее время широко используются электронные тахеометры. Тахеометричекая съемка выполняется с пунктов съемочного обоснования, их называют станциями. Чаще всего в качестве съемочного обоснования используют теодолитно-высотные ходы.
Характерные точки ситуации и рельефа называют реечными точками или пикетами. Реечные точки на местности не закрепляют.
Для определения планового положения точек съемочной сети измеряют горизонтальные углы и длины сторон. Высоты точек определяют тригонометрическим нивелированием. Углы наклона измеряют при двух положениях вертикального круга в прямом и обратном направлениях. Расхождение в превышениях не допускается более 4 см на каждые 100 метроврасстояния.Работу на станции при тахеометрической съемке выполняют следующим образом.
Устанавливают теодолит в рабочее положение над точкой хода (центрируют и горизонтируют прибор), измеряют высоту прибора і, отмечают её на рейке и записывают в журнал.
При круге право «КП» наводят зрительную трубу на соседнюю (заднюю или переднюю) точку хода, в которой установлена рейка, и берут отсчет по вертикальному кругу. Далее переводят трубу через зенит и ориентируют лимб по стороне хода, т. е. по горизонтальному кругу устанавливают отсчет 0°, закрепляют алидаду и, вращая лимб, направляют зрительную трубу на рейку. Затем берут отсчет по вертикальному кругу при круге лево «КЛ» и вычисляют место нуля (МО) вертикального круга. Отсчеты и значение МО записывают в журнал.
После указанных действий приступают к съемке характерных точек ситуации и рельефа на станции.
На реечные точки устанавливают рейку. При круге лево «КЛ» и ориентированном лимбе, вращая алидаду, последовательно наводят зрительную трубу на реечные точки, делают отсчеты по дальномерным нитям, горизонтальному и вертикальному кругам и записывают их в журнале. Средний штрих сетки нитей зрительной трубы наводят на высоту прибора, отмеченную на рейке. Если высота прибора на рейке не видна из-за помех, то наводят средний штрих на определенное место на рейке (например: 2, 2,5 м или 3 м). Высоту визирования записывают в журнал.
После окончания съемки на станции зрительную трубу снова наводят на точку хода, по которой ориентировали теодолит, и берут отсчет по горизонтальному кругу. Расхождение между 0° и взятым отсчетом допускается не более ± 5'.
Реечные точки должны равномерно покрывать территорию съемки. Расстояния от станции до реечных точек и расстояния между реечными точками не должны превышать допусков, указанных в инструкции по тахеометрической съемке.
На каждой станции одновременно с заполнением журнала составляется абрис – схематический чертеж, на котором зарисованы положения реечных точек с указанием их номеров, проведены контуры местности, указан скелет рельефа и подписаны угодья .

Абрис тахеометрической съемки.

Скелет рельефа изображают в виде линий, соединяющих точки, между которыми на местности ровный скат, т. е. нет перегибов. Стрелками указывают направление ската. Четко выраженные формы рельефа показывают на абрисе горизонталями. Контуры ситуации и снимаемые объекты обозначают условными знаками или надписями.
Обработка результатов тахеометрической съемки включает в себя следующие работы: вычисление координат и отметок пунктов тахеометрических ходов; вычисление отметок реечных точек; построение плана тахеометрической съемки.

Угол наклона ν находится по формуле ν=h/L

Горизонтальное проложение d по формуле d=L*cos^2 ν