геодезия шпаргалки. Геодезия и ряд научных дисциплин, выделившихся из нее в процессе её развития науки. Задачи инженерной геодезииГеодезия

• Название: Геодезия и ряд научных дисциплин, выделившихся из нее в процессе её развития науки. Задачи инженерной геодезииГеодезия
• Анкор: геодезия шпаргалки
• Дата: 10.10.2022
• Размер: 377.72 Kb.
• Имя файла: geodezia_shpory.docx
• Тип: Документы; #725562
• страница: 2 из 4

8.Теодолит. Классификация по точности и конструкции. Устройство и поверки. Способы измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Теодолит - прибор, применяющийся в геодезии. Его название произошло от двух греческих слов "theomai" - смотрю, вижу; и "dolichos" - далеко. Так что это устройство вовсе не ново. Описания его основных свойств встречаются еще у древнегреческого ученого Геона Аликсандрийского, а датой изобретения принято считать 1512 год, когда впервые было изобретено устройство, объединявшее в себе возможности как вертикального, так и горизонтального угломера. Конечно, современный теодолит существенно отличается от средневекового, но функции его остались теми же - измерение значений горизонтальных и вертикальных углов. Оптический теодолит состоит следующих основных частей:- подставки, которую иногда называют "трегер";- корпуса с горизонтальными и вертикальными измерительными кругами и иными технологическими узлами;- зрительной трубы;- винтов (наводящих и закрепительных), предназначенных для наведения зрительной трубы на объект и ее фиксации;- цилиндрического уровня, служащего для установки прибора в горизонтальной плоскости;- оптического центрира или же отвеса, предназначение которого - обеспечить точное центрирование над точкой;- оптического микроскопа, служащего для снятия отсчетов.Как уже говорилось выше, сфера применения устройства - геодезия  теодолит широко используется для измерений на местности, является незаменимым при проведении строительных работ. Кроме того этот прибор нашел применение в промышленности при монтировании элементов конструкций машин и механизмов, постройке промышленных проектов и для реализации иных задач.Теодолиты классифицируют по точности, способу отсчета, конструкции, предназначению и другим характеристикам.По точности теодолиты делят на:- технические (средняя квадратическая погрешность составляет от плюс-минус 20" до плюс-минус 60");- точные, дающие возможность производить измерение горизонтального угла за один подход с погрешностью от плюс-минус 2" до плюс-минус 15";- высокоточные теодолиты, которые позволяют измерить горизонтальный угол за один прием, а погрешность измерения составляет от плюс-минус 0,5" до плюс-минус 1"ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ ТЕОДОЛИТА 2Т30.1.Ось цилиндрического уровня (касательная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте) должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита. Для поверки этого условия устанавливают цилиндрический уровень параллельно двум подъемным винтам и, вращая их, приводят пузырек на середину. Затем поворачивают цилиндрический уровень на 180 и, если пузырек отклонился более чем на одно деление, с помощью исправительных винтов смещают пузырек к центру на половину отклонения.2.Визирная ось трубы (ось, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей) должна быть перпендикулярна оси вращения трубы. Эта поверка сводится к определению коллимационной погрешности - горизонтального угла между фактическим положением визирной оси и требуемым. Для выполнения поверки наводят визирную ось трубы на удаленную, четко видимую на горизонте точку и снимают отсчеты по горизонтальному кругу при КП и КЛ. Отсчеты должны отличаться на 180 00', в противном случае имеет место коллимационная погрешность. Если коллимационная погрешность, определяемая по формуле С=(КЛ - КП)/2, превышает 2t, где t - точность отсчетного устройства, выполняют юстировку: вычисляют средний отсчет и устанавливают его на горизонтальном круге. В этом случае наблюдаемая точка не будет совпадать с перекрестием сетки нитей. Предварительно ослабив один вертикальный исправительный винт, двумя горизонтальными совмещают перекрестие сетки с наблюдаемой точкой. Результаты измерений и вычислений записывают в журнале определения коллимационной погрешности.3.Место нуля вертикального круга (отсчет по ВК, когда визирная ось и ось цилиндрического уровня горизонтальны) должно быть близким к нулю или отличаться от нуля не более чем на 2t. Для поверки не менее двух раз определяют место нуля по формуле МО=(КЛ+КП)/2, где КЛ и КП - отсчеты по вертикальному кругу при наведении средней горизонтальной нити на точку. Если вычисленное значение место нуля недопустимо, устанавливают наводящим винтом трубы отсчет по вертикальному кругу равный вычисленному углу наклона на точку (n = КЛ - МО). Вращая вертикальные исправительные винты сетки нитей, предварительно ослабив один горизонтальный винт, совмещают среднюю горизонтальную нить с наблюдаемой точкой. Образцы записей отсчетов и вычислений С и МО приведены в журнале.Способы измерения горизонтальных углов.Для измерения горизонтальных углов в инженерной геодезии применяют способы приемов, круговых приемов и повторений.Способ приемов. Над вершиной В измеряемого угла =АВС (таблица 26.1) центрируют и горизонтируют теодолит, а на точках А и С устанавливают визирные цели. Измерение горизонтального угла способом приемов (способ отдельного угла) заключается в том, что один и тот же угол измеряется дважды, при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы: при круге слева (КЛ) и при круге справа (КП). При переходе от одного приема к второму зрительную трубу переводят через зенит и смещают лимб горизонтального круга на 1 ...5 . Эти действия позволяют обнаружить возможные грубые ошибки при отсчетах на лимбе и уменьшить приборные погрешности. Так как лимб оцифрован по ходу часовой стрелки наведение зрительной трубы принято выполнять сначала на правую точку, а затем на левую. Контролем измерений горизонтального угла является разность значений угла, полученная из двух измерений (КЛ и КП), не превышающая двойную точность отсчетного устройства, т.е. _кл - _кп  2t.Таблица 26.1 Журнал измерения горизонтальных углов способом приемов

Cпособ круговых приемов применяется при измерении нескольких горизонтальных углов с общей вершиной М (таблица 26.2) и выполняется двумя полуприемами, при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. При визировании на начальную точку 1 отсчет по горизонтальному кругу при КЛ устанавливают чуть больше нуля, в нашем примере 0 01.5'. Затем наводят трубу последовательно по ходу часовой стрелки на точки 2, 3, 4, 1 и берут отсчеты. Разность начального и конечного отсчетов на точку 1 не должна превышать двойную точность отсчетного устройства.Второй полуприем наблюдений при КП выполняют против хода часовой стрелки при первоначальной установке горизонтального круга в последовательности 1, 4, 3, 2, 1. Убедившись в допустимости начального и конечного отсчетов, вычисляют: значения двойной коллимационной погрешности 2с=КЛ-КП+180 , средние отсчеты по направлениям а_i=(КЛ_i+КП_i)/2-180 , среднее направление на начальную точку 1 из четырех отсчетов, приведенные направления.Для повышения точности измерений делают несколько круговых приемов, а перед каждым приемом горизонтальный круг переставляют.Способ повторений позволяет несколько повысить точность измерений отдельного горизонтального угла за счет уменьшения погрешностей отсчетов на результат измерений. Сущность способа заключается в многократном (n) откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Отсчеты берут только в начале (a) и в конце (b) наблюдений, а значение угла  вычисляют по формуле = (b-a)/n.Измерение вертикальных углов.Измерение углов наклона  производится при помощи вертикального круга после приведения теодолита в рабочее положение. Наведение на визирную цель выполняют средним горизонтальным штрихом сетки зрительной трубы, при этом следят, чтобы пузырек цилиндрического уровня находился в нуль-пункте.Чтобы получить  (рис.28), необходимо определить место нуля (МО) вертикального круга (ВК) - отсчет по ВК, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а пузырек цилиндрического уровня находится на середине - необходимо навести среднюю нить на четко видимую точку и снять отсчеты П и Л по вертикальному кругу соответственно при КП и КЛ. МО и  применительно к различным теодолитам вычисляются по следующим формулам:МО=(Л+П)/ 2–для 2Т30; МО=(Л+П180) /2 – для ТОМ, Т30; =Л –МО,=МО –П (2Т30), =МО – П 180 (ТОМ,Т30) При измерениях вертикальных углов величина МО не должна превышать двойной точности отсчетного устройства. На заводе при сборке теодолитов величину МО устанавливают близкой 0 00' при этом стремятся чтобы визирная ось совпадала с оптической. Поэтому изменять величину МО больше чем на 2' не рекомендуется, так как отклонение визирной оси от оптической будет значительным при перефокусировке трубы.

Рис.28. Измерение вертикального угла
13.Сущность тригонометрического, гидростатического и барометрического нивелирования, сфера их применения. По способам выполнения и применяемым приборам различают геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое и барометрическое нивелирование. Тригонометрическое нивелирование выполняют теодолитами - приборами, позволяющими измерять вертикальные углы. Если с точки А на точку В или с точки В на точку С измерить углы наклона υ и определить горизонтальные проложения d, превышения между этими точками можно определить по формуле h = dtg ν + i - ν - f, где i - высота теодолита над точкой, ν - высота наведения при измерении угла наклона,f - поправка за кривизну Земли и рефракцию, выбираемая из специальных таблиц. Поправку вводят при расстояниях между точками, больших 300 м. При положительном угле наклона (+ν) превышения будут иметь знак плюс, при отрицательном (-ν) - минус. Гидростатическое нивелированиеосновывается на свойстве жидкостей находиться в сообщающихся сосудах на одном уровне. Превышение h между точками А и Вможет быть получено как разность отсчетов по шкалам сосудов 2. Как правило, расстояние между точками ограничивается длиной соединительного шланга 1 между сосудами и достигает нескольких десятков метров. Достоинство гидростатического нивелирования, применяемого для строительных целей,- простота работы, возможность производства работы в тесных местах (комнатах, сооружениях, среди оборудования), быстрота действия. К недостаткам относятся невысокая точность (±10 мм) и затруднительные работы со шлангами. При барометрическом нивелировании используют свойство разности воздушного давления в различных по высоте над уровенной поверхностью точках. Нивелирование выполняют барометрами-анероидами или микробарометрами. Наиболее простой случай барометрического нивелирования, когда точки, между которыми определяется превышение, соединяются замкнутым маршрутом; продолжительность маршрута не более 2 - 3ч. Для измерений используют один анероид. На исходной точке маршрута измеряют температуру воздуха t_B °C, температуру анероида t_A °C, его высоту над точкой и считывают по нему показания давления. Затем переходят на вторую и последующие точки и производят аналогичные измерения. Наблюдения заканчивают на исходной точке. Полагая, что давление воздух и температура в начальной точке изменялись пропорционально времени, по барометрическим таблицам находят высоты точек. Расстояние между точками может быть любым и ограничивается только разностью времени между первым и последним наблюдениями на исходной точке.

Схема гидростатического нивелирования Схема тригонометрического нивелирования

9.Плановые геодезические сети: триангуляция, трилатерация, полигонометрия, линейно-угловая сеть, строительная сетка, теодолитный ход, спутниковая геодезическая сеть. Конечной целью построения ГС является определение координат геодезических пунктов. Существуют следующие методы построения ГС:1) Триангуляция - метод построения на местности ГС в виде треугольников, у которых измерены все углы и базисные выходные стороны (рис.14.1). Длины остальных сторон вычисляют по тригонометрическим формулам (например, a=c^. sinA/sinC, b=c ^. sinA/sinB), затем находят дирекционные углы (азимуты) сторон и определяют координаты.2) Трилатерация - метод построения ГС в виде треугольников, у которых измерены длины сторон (расстояния между геодезическими пунктами), а углы между сторонами вычисляют. Например, на рис.14 имеем cosA=(b²+c²-a²) / 2bc. Рис.14.1. Схема геодезической сети в виде триангуляции



3)Полигонометрия - метод построения ГС на местности в виде ломаных линий, называемых ходами (рис.14.2), вершины которых закреплены геодезическими пунктами. Измеряются длины сторон хода и горизонтальные углы между ними. Полигонометрические ходы опираются на пункты триагуляции, относительно которых вычисляются плановые координаты пунктов хода, а их высотные координаты определяются нивелированием. Теодолитный ход (рис.10.2) является частным случаем полигонометрии, однако является менее точным.4). Линейно-угловые построения, в которых сочетаются линейные и угловые измерения (наиболее

надежные). Форма сети может быть различная, например четырехугольник, у которого измеряют все горизонтальные углы и две смежные стороны, а две другие стороны вычисляют.5) Методы с использованием спутниковых технологий, в которых координаты пунктов определяются с помощью спутниковых систем - российской Глонасс и американской GPS. Эти методы имеет революционное научно-техническое значение по достигнутым результатам в точности, оперативности получения результатов, всепогодности и относительно невысокой стоимости работ по сравнению с традиционными методами восстановления и поддержания государственной геодезической основы на должном уровне.Применение спутниковой аппаратуры по сравнению с другими средствами измерений позволяет: исключить необходимость в установлении прямой видимости между смежными пунктами, а следовательно, исключить постройку дорогостоящих наружных знаков для обеспечения такой видимости; выполнять измерения при любых погодных условиях и в любое время суток;значительно повысить точность определения координат пунктов, вследствие того, что погрешности в плановом положении пунктов не накапливаются по мере удаления от исходных; исключить необходимость в построении многоразрядных геодезических сетей для передачи координат в нужный район; при этом нет надобности устанавливать пункты на возвышенных местах; положение пункта в натуре выбирают в том месте, где он необходим из практических соображений.

10.Нивелир. Классификация по точности и конструкции. Устройство и поверки Н-3, Н3К. Способы нивелирования (геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое, барометрическое.)Классификация нивелиров. Устройство нивелира Н3.


В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают двух видов - с цилиндрическим уровнем на зрительной трубе и с компенсатором углов наклона, т.е. без цилиндрического уровня. 3 класса точности:1)Н-05, Н-1, Н-2 - высокоточные для нивелирования I и II классов;2) Н-3 - точные для нивелирования III и IV классов;3)Н-10 - технические для топографических съемок и других видов инженерных работ. Число в названии нивелира означает среднюю квадратическую погрешность в мм нивелирования на 1 км двойного хода. Для обозначения нивелиров с компенсатором к цифре добавляется буква К, а для нивелиров с горизонтальным лимбом - буква Л, например Н-10КЛ. Нивелиры с цилиндрическим уровнем имеютзрительную трубу и цилиндрический уровень. Труба с уровнем укреплена на вертикальной вращающейся оси, входящей в подставку. Наиболее распространенные нивелиры этого типа Н-3, Н-10.Нивелир Н-3 (рис. 7.6, а) состоит из верхней части, несущей зрительную трубу 6 с цилиндрическим 7 и круглым 3 уровнями, основанием, наводящим 11, элевацйонным 4 и закрепительными 9 винтами, и нижней, представляющей собой подставку с тремя подъемными винтами 1 и прижимной пластиной 10. 27.ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ НИВЕЛИРА Н3.Перед началом полевых работ сиспользованием нивелиров они должны быть поверены и при необходимости отъюстированы.Нивелиры Н-3, 2Н-ЗЛ, ЗН-2КЛ и Н-10 должны соответствовать следующим требованиям.1. Головка штатива и подставка нивелира должны быть устойчивы.Поверку выполняют так же, как и для теодолита.2. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.Для выполнения этой поверки с помощью подъемных винтов выводят пузырек круглого уровня на середину (в центр кружка на стекле коробки уровня) и разворачивают зрительную трубу нивелира вокруг его оси на 180°. При этом если пузырек круглого уровня останется в середине, то условие выполнено. Если же пузырек сместится, то его с помощью исправительных винтов круглого уровня необходимо вернуть обратно на половину дуги смещения. Затем с помощью подъемных винтов вновь выводят пузырек уровня на середину и повторяют поверку и так до тех пор, пока при повороте трубы нивелира пузырек круглого уровня будет оставаться в центре.3. Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения прибора.Для выполнения этого условия на расстоянии 20—30 м от нивелира устанавливают рейку. Трубу прибора наводят таким образом, чтобы изображение рейки расположилось у края поля зрения трубы и берут отсчет по горизонтальному штриху сетки нитей. Затем наводящим винтом трубу поворачивают таким образом, чтобы изображение рейки оказалось у противоположного края поля зрения трубы. Если отсчет не изменился, то условие выполнено. В противном случае, сняв защитный колпачок окуляра, ослабляют крепежные винты окулярной части зрительной трубы и, поворачивая сетку нитей за счет люфта в отверстиях винтов, добиваются выполнения условия поверки.4. Для нивелиров с цилиндрическим уровнем при трубе ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси прибора (главная поверка).Для нивелиров с компенсаторами главная поверка заключается в том, что визирная ось трубы должна быть горизонтальна. Независимо от конструкции прибора главная поверка выполняется следующим образом. На местности устанавливают две твердые точки А и В на расстоянии порядка 50—70 м друг от друга и выполняют двойное нивелирование по способу «вперед». Для более точного определения высоты прибора / его целесообразно устанавливать на расстоянии 2—3 м от рейки, с тем чтобы обеспечить резкое изображение в поле зрения трубы ближней рейки, т. е. фактически отсчеты берут при резко различных плечах нивелирования.Поверки и юстировки нивелиров с компенсаторами.Для нивелиров с компенсатором поверки и юстировки 1 и 2 (круглого уровня и сетки нитей) выполняются так же, как и для нивелиров с цилиндрическим уровнем. Рассмотрим особенности юстировки главного условия (поверка 3).Визирный луч зрительной трубы должен быть горизонтален в диапазоне работы компенсатора. При выполнении проверки нивелир устанавливают в рабочее состояние по круглому уровню. На второй станции, при нивелировании способом "вперед", наклон визирного луча устраняют перемещением диафрагмы с сеткой ее вертикальным юстировочным винтом, устанавливают среднюю нить на отсчет по рейке, который соответствует горизонтальному положению визирного луча.Проверяя работу компенсатора, пузырек уровня приводят в нуль-пункт и берут отсчет по рейке, удаленной на 70-80 м от нивелира. Затем подъемными винтами нивелир наклоняют вперед, назад, влево, и вправо на углы, равные отклонению пузырька круглого уровня от нуль-пункта на одно кольцевое деление. Отсчеты не должны изменяться более чем на 1-2 мм. Нивелир исправляют в заводских условиях.


11. Классификация геометрического нивелирования по точности. Значения допустимых невязок в ходах геометрического нивелирования, согласно Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов. Высотные (нивелирные сети). Методы геометрического yнивелирования («из середины», «вперед»).Классификация нивелирных сетей1)Государственная нивелирная сеть – высотная основа топографических съемок всех масштабов и геодезических измерений. Разделяется на нивелирные сети I, II, III и IV классов.2)Нивелирная сеть местного значения – высотное обоснование топографической съемки масштабов 1:5000–1:500 и инженерно-геодезических работ.3)Высотная съемочная сеть – непосредственное высотное обоснование топографических съемок всех масштабов и других инженерно-геодезических работ.2.Нивелирование I, II, III и IV классовНивелирование I класса:Сеть, состоящая из ходов, образующих сомкнутые полигоны периметром, около 2000 км. Нивелирные ходы первого класса прокладывают как в прямом, так и в обратном направлении. Применяют нивелиры типа Н1 и Ni 004.Средняя квадратическая случайная ошибка превышения в ходе длинной 1 км не более 0,5 мм, а превышения на станции – 0,15 мм.Нивелирование II класса:Сеть, состоящая из ходов, опирающихся на реперы нивелирования I класса и образующих полигоны, с периметром, равным 500 – 600 км. В районах не обеспеченных ходами I класса, нивелирная сеть II класса, развивается в виде самостоятельных замкнутых полигонов с таким же периметром. Применяют нивелиры Н2, НА-1, НБ, Ni 004, а так же нивелиры с компенсаторами типа НС-2 и Ni 007.Средняя квадратическая случайная ошибка превышения в ходе длинной 1 км не более 0,8 мм, а превышения на станции – 0,30 мм.Нивелирование III класса:Нивелирные сети III класса прокладывают внутри полигонов нивелирования I и II классов, как отдельными линиями, так и в виде системы пересекающихся ходов, с расчетом того, чтобы разделить каждый полигон нивелирования II класса на 6–9 полигонов периметром 150–200км. Применяют нивелиры Н3, НВ-1, а так же нивелиры с компенсаторами типа НС-2 и Ni 007 и т.д.Средняя квадратическая случайная ошибка превышения в ходе длинной 1 км не более 1,6 мм, а превышения на станции – 0,65 мм.Нивелирование IV класса:Нивелирные сети IV класса прокладывают внутри полигонов нивелирования старших классов. Каждая нивелирная линия IV класса должна опираться обоими концами на реперы нивелирования старших классов или на узловые реперы нивелирования IV класса, образуя замкнутые полигоны.Применяют нивелиры Н4, НВ,НТ, а так же нивелиры с компенсаторами типа НС-4 и Ni-В3 и др.Средняя квадратическая случайная ошибка превышения в ходе длинной 1 км не более 6 мм, а превышения на станции – 3 мм.Существуют два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед.Нивелированиеиз середины можно представить так. Требуется определить превышение hточки В над точкой А местности рис. 1). В точках А и В забивают колышки почти вровень с поверхностью земли. В задней точке А и передней В на колышки ставят отвесно рейки, а нивелир устанавливают между нивелируемыми точками на одинаковых расстояниях от них, но не обязательно в их створе. Такое рабочее положение нивелира и реек при нивелировании из середины называется станцией. Расстояние от нивелира до реек лучше всего определять по дальномеру, хотя их можно измерить канатиком, бечевкой или даже шагами — в зависимости от точности выполняемых работ.Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, делают сначала отсчет п по задней рейке, а затем отсчет vпо передней, наблюдая перед каждым отсчетом за правильным положением пузырька уровня. Отсчеты по рейкам принято называть взглядами.



Уровенная поверхность т. А Рис. 1

Из геометрических построений на рис. 1 следует, что h=n-v, т. е. превышение равно взгляду назад минус взгляд вперед. Отчет на заднюю рейку А называется взгляд назад (n), а на переднюю рейку В – взгляд вперед (v). Высота точки последующей равна высоте точки предыдущей плюс взгляд назад и минус взгляд вперед: Н₂ = Н₁+ n- v.Превышение, полученное с положитель­ным знаком, означает, что точка В расположена выше точки А, а с отрицательным, — что точка В находится ниже точки А.Для нивелированиявперед над задней точкой А местности (рис.2) устанавливают нивелир так, чтобы его окуляр находился над этой точ­кой, а в передней точке В — рейку.

Приведя визирную ось нивелира в го­ризонтальное положение, делают отсчет v по рейке и измеряют высоту инструмента iот точки А до визирной оси ни­велира (практически до середины окуляра) при помощи рейки.На рис. 2 видно, чтоh=i-v, т. е. превышение равно высоте инструмента минус взгляд вперед на рейку.
Рис. 2