ГЕОДЕЗИЯ-2005. С. И. Чекалин г е оде з и я москва 2005 ббк 26. 1 Удк геодезия Учебник
 Скачать 37.56 Mb.
|
|
Глава ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ 78. Назначение и виды топографических съемок Съемка – комплекс работ, которые выполняют на местности с целью получения оригинала топографической карты или плана, а также получения топографической информации в другом виде, например, цифровом. В соответствии с назначением картографического материала съемки могут быть контурными (ситуационными, горизонтальными, плановыми, если в результате получают контурный план. Если на карте или плане изображается и рельеф, то предшествующая этому съемка называется топографической. В зависимости от применямых инструментов и методов производства работ различают экерную, буссольную, глазомерную, теодолитную, тахеометрическую, мензульную, высотную, фототеодолитную и аэрофотосъемку Следует сказать, что большинство из перечисленных выше топографических съемок в настоящее время не применяется, либо применяется весьма редко, в связи с появлением на рынке оптико-электронных приборов. По принципу их работы и организации измерений съемку, выполняемую сих помощью, можно отнести к тахеометрической. Подробно о тахеометрической съемке будет рассказано в § 81. Однако, как историчесие сведения, приведем краткую характеристику перечисленных видов съемки. Экерная съемка выполнялась с помощью экера, прибора, позволяющего строить на местности прямые углы. Основной способ съемки ситуации местности способ перпендикуляров (§ При использовании гониометра, простейшего угломерного прибора, можно измерять на местности углы с точностью Буссоль позволяет измерять горизонтальные углы и ориентировать направления по магнитному азимуту. По конструкции она похожа на гониометр, имеет горизонтальный круг, но дополнительно имеет компас. В связи с этим по результатам буссольной съемки изображение местности строится с ориентированием по магнитному меридиану. Глазомерная съемка выполняется, чаще всего, в геологических партиях, если в составе экспедиции нет геодезической бригады. Выполняется эта съемка с помощью простейших приборов. Обычно достаточно бывает использование только компаса, который закрепляют на планшете и последний ориентируют по магнитному меридиану местности. Положение объектов съемки определяют значением магнитного азимута и расстоянием, которое измеряют рулетками или шагами (длину шага предварительно определяют по известной длине отрезка местности). Фототеодолитная съемка выполняется с помощью фототеодолита совмещенные конструктивно теодолит и фотоаппарат) с базиса, разбитого на местности. Координаты концов базиса и его дирекционный угол находят геодезическими способами привязкой к опорной (съемочной) геодезичесой или маркшейдерской сети. В результате получают два снимка местности (стереопару), по которым на специальных приборах, например, стерео- компараторах, определяют пространственные координаты точек местности плановые координаты и высоты. Это позволяет получить топографический план или карту. Фототеодолитную съемку производят с нескольких базисов, если одного базиса недостаточно для получения изображения искомого участка местности. Аэрофотосъемку местности выполняют с летательных аппаратов, в основном с самолетов. На борту самолета устанавливают аэрофотоаппарат, оптическая ось которого направлена по отвесной линии, либо с небольшими отклонениями от нее в пределах о из-за качания самолета по курсу ив поперечном направлении. Для стабилизации оптической оси аэрофотоаппа- рат размещают на специальной гиростабилизирующей платформе. При фотографировании местности получают ряд последовательных перекрывающихся снимков (с перекрытиями от 56% до 70%) – стереопар. Предварительно на местности закрепляют и оформляют систему опознаков, координаты которых находят геодезическими способами при полевой подготовке к летно-съемочным работам. Указанные опознаки обязательно изображаются и 220 распознаются на снимках стереопар, и по их координатам на специальных фотограмметрических приборах определяют полные координаты точек местности. Результатом обработки стереопар являются топографичесие карты. Существует одномаршрутная съемка, выполняемая при изысканиях линейных сооружений, и площадная съемка (многомаршрутная), выполняемая параллельными маршрутами. При этом соседние маршруты между собой должны иметь перекрытие в пределах 20% - Мензульная (или углоначертательная) съемка в настоящее время используется редко. В результате мензульной съемки план или карту местности получают непосредственно в поле с незначительной последующей камеральной обработкой. Для мензульной съемки используют планшет (мензулу, устанавливаемый горизонтально на штативе. На планшет предварительно наносят точки съемочного обоснования (теодолитного или мензульного хода. Планшет на станции центрируют над точкой съемочного обоснования и ориентируют по двум или более направлениям на другие точки съемочного обоснования. Для этого используют кипрегель, представляющий собой зрительную трубу с вертикальным кругом, визирная ось которой находится в плоскости, параллельной ребру линейки, скрепленной с основанием кипрегеля. Вертикальный круг кипрегеля снабжен номограммой, по которой при визировании на рейку, установленную в съемочной точке, берут значения горизонтального проложения и превышение съемочной точки относительно станции. Направление на съемочную точку задается по ребру линейки кипрегеля. О других видах съемки (теодолитной, тахеометричесой, высотной) подробно рассказано соответственно в § 80, § 81 игл. Геодезической основой съемок служат пункты Государственной геодезической сети (ГГС), геодезической сети сгущения (ГСС) и съемочных геодезических сетей. Съемочная геодезическая сеть, или съемочное обоснование, (гл. 7) создается с целью сгущения геодезической плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение топографических съемок. Пункты съемочной сети определяются построением триангуляционных сетей, проло- жением теодолитных ходов, а также различными видами засечек. При развитии съемочной сети одновременно определяются, как правило, положения точек в плане и по высоте. Высоты точек получают геометрическим или тригонометрическим нивелированием 79. Понятие о цифровой модели местности Цифровая модель местности (ЦММ) представляет собой совокупность данных (плановых координат и высот) о множестве ее точек. Указанная совокупность может представлять собой отдельно цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель контуров (ЦМК), те. ситуации местности. В последнем случае элементы ситуации могут быть заданы только плановыми 221 координатами Хи. Цифровая модель рельефа обязательно задается одновременно плановыми координатами и высотами Н. Цифровая информация о местности очень удобна для представления и хранения в электронном виде. Рис. 8.1. Цифровая модель местности а) представление ситуации б) представление рельефа ЦММ эффективно пользоваться при аналитических проектных работах. В этом случае такие модели строят с помощью топографических карт. Очевидно, что при построении дискретной картины местности (количество точек ограничено) криволинейные контуры необходимо заменять отрезками ломаных линий. При этом отклонение криволинейного контура от сглаживающей ломаной линии не должно быть больше 0,3 мм. Точки контуров (углы зданий, углы поворота линейных объектов и т.п.) определяют их координатами, измененными непосредственно по карте, либо используют их значения, полученные в процессе топографической съемки. Аналитическая форма представления ситуации (риса) имеет вид таблицы с номерами точек (1 – 26), их координатами Х, У и указанием взаимосвязи точек контура, например, 1-2-3-4 – сплошной контур дома, 25-24-26 – контур леса. Такая информация записывается в кодированном виде в таблице. При задании рельефа в аналитической форме используют два метода. В первом, в зависимости от сложности рельефа, координаты и высоты точек определяют в узловых точках сплошной равномерной сети равносторонних треугольников и квадратов. В каких-то местах эта сеть может быть гуще, в других – реже. Такой метод имеет недостаток, определяемый рассогласованностью выбора координируемой точки с характером рельефа местности. Во втором методе (рис. 8.1 б) выбор координируемых точек определяется особенностями рельефа в тех или других частях местности. Точки выбирают на характерных линиях (линиях водослива и водораздела, на вершинах 222 возвышенностей и по дну котловин (ям, в седловинах, в местах перегибов рельефа с выделением фрагментов с однородным склоном и т.п. Таким образом, во втором методе используется подход, соответствующий методике топографической съемки рельефа, например, при тахеометрической съемке. Использование имеющихся программ обработки ЦММ позволяет весьма быстро решить многие задачи, встречающиеся при проектировании выполнить вертикальную планировку местности по заданным параметрам, определить объемы земляных работ, разработать оптимальные варианты строительства какого-либо сооружения и мн.др. § 80. Теодолитная съемка В результате выполнения теодолитной съемки получают плановое положение контуров и местных предметов. Теодолитная съемка обычно производится сравнительно на небольших участках местности, изображаемых в последующем на топографических планах крупных масштабов. Геодезической основой для теодолитной съемки являются теодолитные ходы, сгущаемые от пунктов Государственной геодезической сети 1-4 классов, а также пунктов сетей 1 и 2 разрядов. Формы ходов зависят от характера снимаемой местности. Так, при съемке площадных объектов целесообразно использовать замкнутые ходы в сочетании с диагональными и висячими ходами, при съемках линейных сооружений – разомкнутые в сочетании, в основном, с висячими ходами.. Теодолитная (горизонтальная, плановая) съемка выполняется при помощи теодолита и мер длины (лента, рулетка) или дальномеров. Предельная погрешность) положения пунктов плановой съемочной сети относительно пунктов ГГС или ГСС не должна превышать 0,2 мм в масштабе плана. Теодолитные ходы прокладываются с предельными относительными погрешностями в зависимости от условий съемки (см. табл. Таблица Допустимые относительные погрешности в теодолитных ходах Масштаб плана 1:2000 Допустимые длины ходов между исходными пунктами, км : 5000 6,0 4,0 2,0 1 : 2000 3,0 2,0 1,0 1 : 1000 1,8 1,2 0,6 1 : 500 0,9 0,6 Теодолитная съемка ситуации выполняется способами угловой и линейной засечек, полярных координат, перпендикуляров, обхода, створов и комбинированными способами. Часть указанных способов была рассмотрена 223 ранее в гл. 7 при пояснениях вопросов привязки точек съемочного обоснова- ния. Рис. 8.2. Способы теодолитной съемки Рис. 8.3. Способы теодолитной съемки Способ угловой засечки используют для съемки точек, недоступных для непосредственных измерений. На план снятые точки наносят графически, либо по координатам, предварительно вычисленным по формулам Юнга. В частности, указанный способ использован для получения положения острова точки аж рис. 8.2. Вокруг озера проложен для выполнения съемки способом обхода замкнутый теодолитный ход, привязанный к основной геодезической основе АВ. На рис. 8.2 способом линейной засечки получено положение точки к, находящейся на берегу озера. На рис. 8.3 таким же способом получено положение точек 1 издания. Обычно точки местности, полученные способом линейной засечки, наносят на план графически по соответствующим расстояниям Способ полярных координат применяют для съемки точек, находящихся в прямой видимости сравнительно недалеко от точек и линий теодолитного хода. При этом целесообразно, чтобы измеряемые расстояния не превышали длины мерного прибора (ленты или рулетки. При больших углах наклона в измеренное расстояние вводят поправку за наклон для получения горизонтального проложения. На рис. 8.2 таким способом получены точки и из одновременно с выполнением угловой засечки. На рис. 8.3 указанный способ использован для съемки точек 7 и 8 сооружения. Точки на план наносят графически по значению горизонтального угла и горизонтального проложения, либо по координатам, предварительно вычисленным из решения прямой геодезической задачи с точек съемочного обоснования. Если съемочные точки находятся вблизи от линии съемочного обоснования, то удобно использовать для их съемки способ перпендикуляров (прямоугольных координат. На рис. 8.2 таким способом получено положение точек л – ф береговой линии озера, а на рис. 8.3 – точки 3, 4, 5 издания. Часто линию съемочного обоснования принимают за ось ха перпендикулярную к ней линию – за ось y условной системы координат. При этом значения координат хи съемочных точек могут быть положительными и отрицательными. Результаты измерений оформляют в виде таблицы и соответствующего абриса, похожего на приведенные рисунки, с полным указанием на нем результатов измерений и привязок к точками линиям съемочного обоснования. Абрис составляют обычно на одну из линий съемочного обоснования, либо на две-три таких смежных линии. Точки, полученные способом перпендикуляров, наносят на план графически. О способе обхода уже было сказано выше (см. рис. 8.2). Этот способ чаще используется для съемки контуров, имеющих значительную площадь. Вокруг контура прокладывают дополнительный замкнутый теодолитный ходи с точек и линий этого хода любыми известными способами получают положение искомых точек. Ответственные точки местности часто снимают повторно с других станций, либо на той же станции, но другим способом (комбинированный способ съемки. Комбинированный способ съемки может быть реализован, например, одновременным получением координат точки способом угловой или- нейной засечек при использовании электронных тахеометров. Если линия съемочного обоснования пересекает контур объекта местности, линейный контур сооружения, то положение точки пересечения фиксируют промерами в створе линии съемочного обоснования. Такой способ называют способом створов. Часто створ задают отдельно от линии съемочного обоснования направлением, а положение точек местности от него получают способом перпендикуляров. При съемках зданий обязательно производят полные их обмеры. Это позволяет пополнить недостающие элементы контура здания, а также является надежным контролем результатов съемки. Контрольные промеры выполняют и между точками твердых контуров, полученных с разных станций, либо с одной станции, но независимо от другой точки Такие промеры могут быть выполнены между углами двух соседних зданий, между углами одного итого же здания сложной конфигурации, между точкой-ориентиром и углом здания и т.п. Горизонтальные углы при теодолитной съемке измеряют теодолитом полным приемом, во многих случаях и расстояния измеряют дважды – в прямом и обратном направлениях, если они значительно превышают длину мерного прибора. Центрирование теодолита в точке съемочного обоснования должно обеспечить необходимую точность измерения горизонтальных углов. § 81. Тахеометрическая съемка В результате выполнения тахеометрической съемки плановые координаты и высоты точек местности получают одновременно, при использовании одного итого же прибора. Тахео – означает «быстро». В качестве приборов для указанной съемки используют технические теодолиты типа Т и Т, специальные тахеометры типа ТП, ТВ, ТА, Dahlta 020 и др, в отдельных случаях, при съемке в равнинной местности, используют нивелиры, имеющие горизонтальный круг (НТ, НСК-4, Ni030, NiB1 и др. В настоящее время все болшее применение находят электронные тахеометры, использование которых позволяет значительно уменьшить объем камеральных работ, связанных с вычислениями и графическим построением карт и планов. Тем более, что те же тахеометры используются и при создании съемочного обоснования, при выполнении привязок теодолитных ходов, а также выполнения работ сравнительно высокой точности. При тахеометрической съемке с использованием оптико-механических приборов применяют стандартные нивелирные рейки с сантиметровыми или двухсантиметровыми делениями. Плановое положение точек местности при тахеометрической съемке получают в полярной системе координат, полюсом которой является точка съемочного обоснования, полярной осью – направление на любую видимую сданной станции точку съемочного обоснования, либо другую точку, координаты которой являются известными. Полярный угол на снимаемую точку отсчитывается почасовой стрелке от исходного направления полярной оси. Расстояние до снимаемой точки (в проекции – горизонтальное проложение) соответствует расстоянию от полюса до искомой точки. Если съемка выполняется прибором, имеющим нитяный дальномер, то наклонное (дальномерное) расстояние до точки определяют по формуле c kl D + = , (а горизонтальное проложение по формуле 2 cos cos kl D d = = . (В приведенных формулах с – постоянная нитяного дальномера (для большинства приборов с = 0); k – коэффициент нитяного дальномера (для большинства приборов k = 100); l – число сантиметров по рейке между дальномерными нитями ν – угол наклона При использовании тахеометров автоматов и полуавтоматов, а также электронных тахеометров, горизонтальное проложение получают автомати- чески. Превышение съемочной точки определяют по формуле тригонометрического нивелирования (7.91) при наведении на рейку на отсчет, равный высоте прибора, или по формуле (7.90), если наведение производится на отсчет, неравный высоте прибора. Предметами съемки в зависимости от поставленных задач являются- населенные пункты со всеми строениями и пристройками- производственные и культурно-бытовые сооружения, исторические памятники, парки, сады, посадки в населенных пунктах с подеревной съемкой- подземные коммуникации и места их выхода наземную поверхность- отдельные постройки вне населенных пунктов, объекты-ориентиры (отдельные деревья, кусты, большие камни-валуны и др- орошаемые и осушаемые участки с сооружениями на них- земли сельскохозяйственного использования (огороды, парники, фруктовые сады, виноградники, питомники и т.п.); - контуры земельных участков, не имеющих сельскохозяйственного назначения- места разработок рудных и нерудных полезныхископаемых; - границы и граничные столбы- наземные линии связи и коммуникации и др. Работа на станции тахеометрической съемки выполняется в указанной последовательности (на примере рис. 8.5). 1. Установить теодолит в рабочее положение. Центрирование теодолита производится с невысокой точностью, порядка см. Выбрать удаленную точку и определить по ней значение места нуля вертикального круга. Измерить с точностью до 1 см высоту прибора на станции. Высота прибора определяется от точки съемочного обоснования до центра зрительной трубы прибора. Установить положение круг лево». 5. Выбрать направление полярной осина соседнюю точку съемочного обоснования, либо на другую точку съемочного обоснования, координаты которой известны и установить ноль горизонтального круга на эту точку. Для этого необходимо найти и совместить нули горизонтального круга и алидады, закрепить колонку, ослабить зажимной винт подставки (теодолита Т) и выполнить наведение на точку съемочного обоснования, пользуясь наводящим устройством подставки. После этого зажимными наводящим устройствами подставки не пользоваться, а использовать только зажимное и наводящее устройства колонки теодолита. При использовании теодолита Т установку нуля горизонтального круга на точку съемочного обоснования выполнять с помощью куркового зажима и зажимного и наводящего устройств колонки В процессе измерений периодически необходимо проверять установку нуля в направлении полярной оси во избежание случайного его смещения. Заготовить абрис тахеометрической съемки (рис. 8.6 и 8.7) с примерной зарисовкой ситуации и рельефа. Выполнить наведения и регистрацию отсчетов на съемочные точки- навести вертикальную нить сетки на центральную ось рейки, установленной в съемочной точке- одним из подъемных винтов подставки привести пузырек установочного цилиндрического уровня на середину при использовании теодолитов с компенсатором это действие не производится- навести горизонтальную нить сетки на отсчет, равный высоте прибора- взять отсчет в сантиметрах между дальномерными нитями сетки (дальномерное расстояние для удобства следует верхнюю нить временно сместить на ближайшее целое деление, отсчитать число сантиметров и снова возвратиться на отсчет высоты прибора- взять отсчет по шкале горизонтального круга- взять отсчет по шкале вертикального круга. При хорошем навыке работы речник может перемещеться наследующую съемочную точку после взятия отсчета по дальномеру. Количество съемочных точек зависит от характера снимаемой местности, количества контурных точек, сложности рельефа и т.п. В среднем расстояние между съемочными точками должно быть равно 2 см в масштабе снимаемого плана. Так, при съемке плана в масштабе 1:500 съемочные точки должны в среднем располагаться примерно на расстояниях 10 м друг от друга. Нумерация съемочных точек должна быть сквозной для всей снимаемой местности (без повторений номеров реечных точек). При съемке ситуации должны быть сняты все контурные точки, определяющие плановое положение того или иного контура. Информация о контурах на топографическом плане должна иметь фактический характер. Для построения рельефа должны быть сняты все его характерные точки и линии (вершины возвышенностей, дно котловин, точки седловин и перегибов рельефа, линии водоразделов и водосливов, подошвы и бровки и др) – рис. 8.4. На абрисах тахеометрической съемки выполняют не только примерную зарисовку рельефа, но и указывают направления однородных скатов в сторону понижения (стрелками между точками, расположенными на обнородных скатах Рис. 8.4. Выбор реечных точек для съемки рельефа При съемке твердых контуров до реечной точки должно быть расстояние не болеем для плана масштаба 1:1000, не болеем для плана масштаба 1:2000 и не болеем для плана масштаба 1:5000. Съемку твердых контуров в масштабе 1:500 выполняют способами теодолитной съемки, однако и при тахеометрической съемке для получения рельефа рейку устанавливают на тех же твердых контурах. Максимальные расстояния до реечных точек должны быть не болеем при съемке в масштабе 1:2000 и не болеем при съемке в масшабе Если местность равнинная, то целесообразно визирную ось зрительной трубы установить горизонтально (на отсчет места нуля, а по рейке вместо отсчета по вертикальному кругу брать отсчет с округлением до 1 см. Высота реечной точки в этом случае будет составлять a i Н H СТ РТ − + = , (где Н СТ – высота станции (точки съемочного обоснования i – высота прибора а – отсчет по рейке. Теодолит Т, например, имеет цилиндрический уровень при зрительной трубе. Если визирную ось зрительной трубы установить горизонтально, а затем юстировочными винтами цилиндрического уровня зрительной трубы привести пузырек на середину, то при полученной установке теодолитом можно пользоваться как нивелиром. Если при наведении на реечную точку невидна высота прибора, то выполняют наведение на рейку на любой видимый отсчет V, который записывают в примечаниях журнала. Камеральная обработка журнала тахеометрической съемки заключается в вычислении углов наклона по формуле (5.5) для положения круг лево», превышений по формулам (7.90) или (7.91) и высот по формуле i СТ i h H Н + = (8.4) 229 Далее приведем пример производства тахеометрической съемки местности с точек 6 и 7 съемочного обоснования (рис. 8.5). Абрисы на станциях 6 и 7 представлены на рис. 8.6 и 8.7, журнал тахеометрической съемки – в табл. 8.2. Вычисления в примере приведены только для некоторых точек. Для других точек Вы можете сами проверить получение того или иного результата. Пример 8.1. Обработка результатов тахеометрической съемки. Исходные данные схема тахеометрической съемки (рис. 8.5); абрисы тахеометрической съемки (рис. 8.6 и 8.7), журнал тахеометрической съемки (табл. Рис. 8.5. Схема тахеометрической съемки на станциях 6 и Решение. Вычисление углов наклона формула (5.5). ν 1 = -о' – (о) = -о = -о' – (о) = -о = +о' – (о) = +о = -о' – (о) = -о = -о' – (о) = -о ν 17 = +о' – (о) = +о. Вычисление горизонтальных проложений: формула (8.2). d 1 = (kl) 1 ∙ cos 2 ν 1 = 45,3 ∙ омом омом. Вычисление превышений формулы (7.90) и (7.91). 230 Рис. 8.6. Абрис тахеометрической съемки на станции Рис. 8.7. Абрис тахеометрической съемки на станции Таблица Журнал тахеометрической съемки точек Дальномер, м Отсчеты Угол наклона, ν Гориз. пролож. , d, м Превы- шение, h, м Высота, Н, м Примечания ГК ВК Станция 6 0 о ГК на точку 7 i = 1,46 м МО = -о' Нм 10 о 10' -0 о 36 ' -0 о 34 ' 45,3 -0,45 Граница леса, куст. и луга 57,2 32 о 05' -1 о 02 ' -1 о 00 ' 57,2 -2,04 Гр. леса и куст = 2,5 м 24,9 45 о 00' -2 о 43 ' -2 о 41 ' 24,8 -1,16 Гр. куст. и луга 58,5 60 о 03' -3 о 28 ' -3 о 26 ' 58,3 -4,04 Куст = 2,0 м 37,9 82 о 40' -5 о 54 ' -5 о 52 ' 37,5 -3,85 Гр. куст. и луга 14,4 255 о 24' +6 о 38 ' +6 о 40 ' 14,2 +1,66 Дорожка 61,6 291 о 16' +3 о 22 ' +3 о 24 ' 61,4 +3,65 83,4 Забор(угол) 8 56,2 301 о 42' +3 о 00 ' +3 о 02 ' 56,0 +2,96 82,7 Дом(угол) 9 63,0 330 о 45' +1 о 00 ' +1 о 02 ' 63,0 +1,13 80,9 Дом(угол) 10 63,3 342 о 36' +0 о 22 ' +0 о 24 ' 63,3 +0,45 80,2 Забор(угол) Станция 7 0 о ГК на точку 8 i = 1,52 м МО = -о' Нм 20 о 04' -3 о 48 ' -3 о 47 ' 24,2 -1,60 75,0 Гр.леса и луга 27,3 46 о 11' -2 о 07 ' -2 о 06 ' 27,3 -1,00 Тоже 75 о 18' +0 о 38 ' +0 о 39 ' 49,8 +0,59 Лес, V=1,5 м 36,6 94 о 56' +2 о 26 ' +2 о 27 ' 36,5 +1,56 78,2 Гр.леса и луга 53,4 118 о 39' +3 о 11 ' +3 о 12 ' 53,2 +2,97 79,6 Пересеч. дорожек 16 32,2 144 о 30' +4 о 49 ' +4 о 50 ' 32,0 +2,71 Угол дома 55,6 174 о 23' +3 о 49 ' +3 о 50 ' 55,4 +3,7 Тоже (о) = - 0,45 м По таким же формулам вычисляются превышения для точек 3, 5 – 10, 11, 12, 14 – 17. 50 , 2 46 , 1 ) 0 0 1 ( 2 , 57 0 2 2 2 − + ′ − ⋅ = − + ⋅ = tg V i tg d h ν = - 2,04 м По таким же формулам вычисляются превышения для точек 4 и 13. 4. Вычисление высот точек формула (Н = Нм м Н 2 = Нм 77,7м И т.д. до точки 10 включительно. Н 11 = Нм 75,0м Н 12 = Нм м И т.д. до точки 17 включительно 82. Составление плана местности по результатам топографической съемки Топографические карты и планы составляют в камеральных условиях графически (вручную, либо в электронном виде, если при выполнении полевых работ была составлена цифровая модель местности, либо использовался электронный тахеометр с соответствующим блоком обработки и хранения измерительной информации. Здесь мы рассмотрим принцип графического построения топографического плана на основе результатов измерений и обработки съемочного обоснования, тахеометрической и горизонтальной съемки. Для построения топографического плана необходимо иметь следующее- ведомости, журналы, абрисы (ведомость координат точек теодолитного хода ведомость высот точек теодолитного хода журнал тахеометрической съемки абрисы теодолитной и тахеометрической съемки- инструменты и материалы (линейка Дробышева или координатограф геодезический транспортир масштабная линейка – металлическая линейка с гравированным на ней поперечным масштабом линейка металлическая или пластмассовая длиной 30 - 40 см циркуль-измеритель; кривоножка и рейсфедер (при использовании туши карандаши ТМ, Т – Т заточка для карандаша, мелкая наждачная шкурка ластик мягкий для карандаша лист ватмана соответствующего размера тушь цветная (черная, коричневая, зеленая калька прозрачная размером 10 х 10 см. Построение и оцифровка сетки координат Сетку квадратов, в зависимости от масштаба плана, строят размерами 40 х 40 см или 50 х 50 см со стороной квадрата 10 см. Построение сетки квадратов производится с помощью линейки Дробышева, либо с помощью полевого координатографа. Все линии построения необходимо производить карандашом Т, Т или Т, грифель которого должен быть доведен до острия на мелкой наждачной шкурке. Толщина линий допускается не более 0,1 мм. Проводить линии следует без нажима, сравнительно легким движением по бумаге. Поверхность под листом бумаги должна быть ровной. Ребро линейки и прочерченная линия должны совпадать. Контроль построения сетки квадратов выполняется проверкой диагоналей каждого квадрата одним раствором циркуля-измерителя, равным 141,4 мм. Разности диагоналей не должны быть более 0,2 мм. Рис. 8.8. Построение сетки квадратов с помощью линейки Дробышева Линейка Дробышева (рис. 8.8) представляет собой массивную стальную полосу длиной несколько более 70 см и шириной 5 см. Она имеет два ровных края один край скошенный, другой – прямой. По центру линейки в окошках выполнены скошенные края радиусами 10, 20, 30, 40 и 50 см. В первом окошке имеется прямой скос. Край линейки выполнен с закруглением, равным 70,711 см. С помощью такой линейки можно построить сетку квадратов со стороной 10 см 3 х 4 (диагональ 50 см) их (диагональ 70,711 см. Порядок построения, например сетки квадратов 3 х 4 следующий- прочертить произвольно линию АБ и установить на нее линейку так, чтобы в окошках эта линия была видна нулевой штрих совместить с линией и выполнить засечки 10, 20, 30 и 40; - расположить линейку перпендикулярно к линии АБ в точке 0 и выполнить засечки 10, 20 и 30; тоже самое выполнить и на засечке 40; - расположить линейку в засечке 0, найти в окошке 50 засечку 30, полученную из засечки 40 линии АБ, и сделать диагональную засечку тоже самое выполнить и с засечки 40 по диагонали на засечку 30; - соединить точки А-Б, Б-В, В-Г, ГА получится прямоугольник АБВГ; построить засечки из точки Г на точку В и соединить их с противоположными им засечками получится соответствующая сетка квадратов. Координатогрф представляет собой прямолинейную направляющую со шкалой, по которой перемещается перпендикулярная к ней штанга, также 233 имеющая шкалу. На штанге имеется игла для фиксации накола на бумаге. Штанга последовательно устанавливается при построении сетки квадратов со стороной 10 см на соответствующие отсчеты, а каретка с иглой затем перемещается стем же шагом по перпендикуляру к направляющей. Для планшетов планов, имеющих установленную номенклатуру, оцифровка выполняется независимо от результатов съемки. При оцифровке сетки необходимо учитывать следующее- масштаб плана- подписи координатных линий должны быть кратны, 50, 100, 200 им в зависимости от масштаба плана- при выбранном положении листа координаты Х возрастают снизу вверх (с юга на север, координаты Y – слева направо (с запада на восток). Подписи линий координатоной сетки выполняют в км. Если разграфка планов масштаба 1:2000 и 1:5000 выполняется в соответствии с разграфкой топографических карт, тона внешних рамках строят сетку географических координат. Для этого по геодезическим координатам углов планшета определяют их прямоугольные координаты и интерполированием строят сетку прямоугольных координат. Нанесение на план точек съемочного обоснования Для нанесения точек съемочного обоснования (теодолитного хода) необходимо воспользоваться поперечным масштабом, выгравированным на геодезическом транспортире, либо специальной масштабной линейке. Величины отрезков следует брать в раствор циркуля-измерителя. Предположим, что нам необходимо нанести на план точки 6 с координатами Хм ми с координатами Хм им на план масштаба 1:1000. Воспользуемся для этого поперечным масштабом с основанием а = 1 см (10 мм м, тем является точностью данного поперечного масштаба для работы с планом масштаба 1:1000. Следовательно, для нанесения точек теодолитного хода их координаты можно округлить дом Хм м Хм и Y 7 = 5957,6 м Точка 6 находится выше координатной линии 3100 нами правее координатной линии 5800 нам (рис. 8.9). По сторонам квадрата 3158 необходимо отложить два раза отрезки 68,5 ми сделать наколы иглой измерителя. Диаметр наколотой точки должен быть не более 0,1 мм. Затем по ребру линейки, установленному по наколам, отложить от линии 5800 отрезок 42,3 мВ месте положения точки 6 сделать накол, кружком диаметром 3-4 мм мягким карандашом пометить место накола и подписать номер точки. Точку 7 наносим по координатам отрезком 41,8 мот линии 3100 и затем по двум наколам отрезком 57,6 мот линии 5900. 234 Рис. 8.9. Нанесение на план точек теодолитного хода и точек тахеометрической съемки После нанесения следующей точки теодолитного хода необходимо проверить качество работ. Оценочный контроль нанесения точки выполняют по значению дирекционного угла соответствующей линии съемочного обоснования. Точный контроль осуществляется по величине известного горизонтального проложения соответствующей линии. Измеренное на плане горизонтальное проложение между соседними точками теодолитного хода не должно отличаться от вычисленного его значения более, чем на 0,2 мм в масштабе плана. Нанесение на план результатов тахеометрической съемки Пояснения по нанесению точек тахеометрической съемки также даны на рис для станций 6 ив соответствии сданными табл. 8.2). В работе используется геодезический транспортир (или тахеограф), циркуль-измери- тель и миллиметровая линейка. На станции 6 0 0 горизонтального круга (ГК) был ориентированна точку 7 теодолитного хода (см. журнал и абрис тахеометрической съемки. Горизонтальные углы (полярные углы) от исходного направления 6-7 следует откладывать почасовой стрелке (например, для точки 4 ГК = о, горизонтальные проложения с точностью дом откладывают с помощью миллиметровой линейки от станции (полюса) 6 по полученным полярным направлениям на съемочные точки (для точки 4 – 58,3 мВ месте положения 235 съемочной точки делают наколи рядом подписывают номер точки и ее абсолютную высоту (для точки 4 - 75,7 м. Аналогично наносят остальные точки, снятые сданной станции. На станции 7 0 0 горизонтального круга ориентированна точку 8, следовательно горизонтальные углы на съемочные точки, полученные на данной станции, необходимо откладывать почасовой стрелке от линии 7-8 (например, для точки 16 ГК = о, горизонтальное проложение – 32,0 м, высотам. Рисовка рельефа и ситуации На абрисах тахеометрической съемки (рис. 8.6 и 8.7) стрелками указаны линии однородных скатов (склонов) в сторону понижения рельефа. По указанным однородным скатам можно выполнять интерполирование горизонталей, кратных высоте сечения рельефа. Принцип интерполирования горизонталей для построения рельефа с высотой сечениям показан на рис. Рис. 8.10. Интерполирование горизонталей На кальке размером 8 х 10 см следует провести несколько (8 – 10) параллельных и равноотстоящих (через 5 – 7 мм) друг от друга линий (калька с параллельными линиями называется палеткой). Выполним интерполирование горизонталей по линии однородного склона 3-4: точка 3 (Нм точка 4 (Нм. На палетке (или мысленно) оцифруем параллельные линии через 1 м, начиная с высоты, например, 74 м. Положим палетку на линию 3-4 и установим точку 4 в положение, соответствующее ее высоте (75,7 м. Затем это положение зафиксируем иглой измерителя и провернем палетку до тех пор, пока точка 3 не станет в положение, соответствующее ее высоте (78,6 м) на шкале высот палетки. Иглой измерителя переколоть на ватман (план) все точки пересечения параллельных линий палетки с линией 3-4 и подписать места уколов соответствующими высотами (подписи горизонталей можно сделать и сокращенными Аналогично выполняют интерполирование по другим линиям однородных склонов. После полного интерполирования, ориентируясь на примерные формы рельефа, указанные на абрисах, выполняют предварительную укладку горизонталей по одноименным высотам. Целесообразно построение рельефа начинать срисовки его по характерным линиями четким формам (лощины - по линиям водосливов, хребты – по линиям водоразделов, горы (холмы) и т.п.), а затем переходить к сопряжениям между формами рельефа. Окончательная укладка горизонталей выполняется после полного уяснения рисунка рельефа, при этом производится сглаживание небольших волн в линии горизонталей примерно до 1/4 высоты сечения рельефа. Для построения ситуации следует пользоваться абрисами тахеометрической съемки на станциях, а также записями в журнале тахеометрической съемки. Те. необходимо воспроизвести ту ситуацию местности, которая фактически и была объектом съемки. Построение на плане ситуации по результатам теодолитной съемки Для нанесения ситуации следует использовать информацию, приведенную в абрисе теодолитной съемки. Нанесение результатов горизонтальной съемки, выполненной способом полярных координат и перпендикуляров, производится в полном соответствии с результатами измерений, приведенных на абрисах горизонтальной съемки. В некоторых случаях, чаще для способа угловой засечки и полярных координат, производят вычисление координат точек местности и сами точки наносят на план графически с помощью поперечного масштаба. Вычисление координат точек местности выполняют для твердых контуров, например, для точек 7 ирис. Если же контур нетвердый, как, например, береговая линия озера или контуры острова (рис. 8.2 ), то такой контур вполне достаточно построить графически по угловым засечками другими графическими способами. При нанесении результатов горизонтальной съемки на план могут не совпасть положения точек, полученных дополнительно из тахеометрической съемки. Обычно это и происходит, поскольку тахеометрическая съемка для четких контуров предусматривает, в основном, съемку рельефа в данном месте. Поточности же определения планового положения точек тахеометрическая съемка уступает горизонтальной. Топографические планы и карты окончательно оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в [46, 47]. 237 Глава НИВЕЛИРНЫЕ РАБОТЫ 83. Способы и методы нивелирования Нивелированием называют комплекс геодезических работ, связанных с измерением превышений и высот точек местности. Данные работы проводятся при решении различных инженерно-геодезических задач в строительстве, при высотной съемке местности, а также научно-технических задач при изучении динамических процессов движения земной коры, исследовании разностей уровня воды в морях и океанах, при изучении деформаций инженерных сооружений и др. Существует несколько основных способов и методов нивелирования геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое, барометрическое, механическое, стереофотограмметрическое. Геометрическое нивелирование выполняют с помощью горизонтального визирного луча, образованного прибором, например, нивелиром (§ 48, 51). Превышение между точками получают как разность отсчетов по рейкам, установленных в этих точках. При использовании высокоточных нивелиров и соблюдении специальных методик измерений может быть обеспечена точность определения превышений (передачи абсолютных высот) до 0,5 – 0,7 мм на 1 км хода, до 0,05 – 0,10 мм и менее – на коротких базах, те. при сравнительно небольших (дом) расстояниях между точками. При техническом нивелировании точность передачи высот составляет 20 – 50 мм на 1 км хода. Указанный большой диапазон точности измерений (от 0,05 до 50 мм) позволяет применять данный способ практически при решении любых инже- нерно-геодезических задач по определению превышений и высот точек. Кроме того, способ геометрического нивелирования по исполнению работ сравнительно прост, не требует использования громоздкого оборудования, вычислительные действия могут выполняться непосредственно в поле. Подробно выполнение работ методом геометрического нивелирования будет рассмотрено ниже в последующих параграфах настоящей главы. Тригонометрическое нивелирование выполняют наклонным визирным лучом (рис. 7.25), образованным, например, оптической системой теодолита (§ 43). Часто такой вид нивелирования используют при создании высотного обоснования теодолитных ходов, при передаче высот через недоступные расстояния, при больших уклонах местности, в горных выработках, когда наблюдаемые точки находятся в кровле выработки, а также в выработках, имеющих значительный уклон. При соответствующей организации работ погрешность в определении превышения данным способом может достигать 0,1 – 0,3 м на 1 км хода. На небольших базах при использовании точных и высокоточных приборов превышения можно определять с точностью до 1 – 2 мм Очевидно, что при использовании нивелирных реек и установке угла наклона визирной оси зрительной трубы ν = о (при установке на шкале вертикального круга значения места нуля) теодолитом можно реализовать способ геометрического нивелирования. Следующие виды нивелирования (барометрическое, гидростатическое, радиолокационное) относятся к физическим методам нивелирования. Барометрическое нивелирование основано на изменении атмосферного давления с изменением высоты точки местности. Точность этого метода небольшая, от 1 дом, однако часто барометрическое нивелирование применяют геологи при поисковых работах в горной и значительно пересеченной местности, при больших перепадах высот. Для нивелирования используют барометры-анероиды, в показания которых вводят поправки за влияние внешних условий. Поскольку атмосферное давление в каждой точке изменяется по метеорологическим условиям, то для повышения точности ходы барометрического нивелирования прокладывают замкнутыми (с возвращением к исходной точке, либо разомкнутыми (между точками с известными высотами). При гидростатическом ниве- Рис. 9.1. Гидростатическое нивелирование лировании используется свойство жидкостей устанавливаться в сообщающихся сосудах на одном уровне. На измерительных колбах 1 ирис, заполненных жидкостью, имеются одинаковые шкалы, по которым производят отсчеты аи уровня жидкости в точках Аи В. Разность отсчетов характеризует превышение = a – b (Погрешности в определении превышений при использовании различных конструкций гидронивелиров могут находиться в пределах от 0,1 до 2 мм. При измерениях с точностью до 1 – 2 мм отсчеты по шкалам берутся визуально. При более точных измерениях уровень жидкости в каждом из сосудов регистрируют электрическим способом с помощью электрического контакта с микрометренным винтом, закрепленного на сосуде (в этом случае используется токопроводящая жидкость). Гидростатические нивелиры являются чаще всего стационарными системами и содержат несколько измерительных сосудов, соединенных между собой гибкими шлангами. Такие системы устанавливают на плотинах гидроэлектростанций, в горных выработках при исследовании геомеханических процессов, на прецезионных технологических комплексах. Гидростатическое нивелирование используют при передаче высот через большие водные препятствия. Имеются конструкции гидронивелиров, позволяющие определять взаимное смещение точек на базе 50 мс погрешностью до 5 – 10 мкм Радиолокационное нивелирование используют при нивелировании земной поверхности с самолета или другого летательного аппарата (аэрора- дионивелирование). Погрешность в определении высот в зависимости от условий съемки достигает 2 – 5 м (до 10 м). Этот вид нивелирования применяют для построения профиля местности и определения высот фотографирования при аэрофотосъемке. Он основан на непрерывном измерении расстояния с самолета до поверхности земли с помощью излучаемого передатчиком электромагнитного сигнала и приема его после отражения от подстилающей поверхности. Регистрируется время τ нахождения сигнала на двойном пути s, те используется радиодальномер. Механическое нивелирование используют, в основном, для профилирования железнодорожных путей, подкрановых наземных и высотных путей и балок. Специальные приборы позволяют автоматически регистрировать при перемещении по направляющим (рельсам) пройденное расстояние, высоту и профиль пути, а также уклоны. Погрешность в определении превышений составляет от 0,15 домна км пройденного расстояния. Стереофотограмметрическое нивелирование реализуется при обработке стереопар фотоснимков одной и той же местности, полученных как при наземной фототеодолитной съемке, таки при воздушной съемке слета- тельных аппаратов. При наземной съемке используют фототеодолиты, представляющие собой теодолит, совмещенный с фотоаппаратом. При воздушной съемке применяются специальные аэрофотоаппараты, устанавливаемые на самолете на гиростабилизированной платформе, позволяющей удерживать оптическую ось фотокамеры в отвесном положении, либо близком к отвесному положению. Данный вид нивелирования широко применяют при составлении топографических планов и карт по фотоснимками, при наблюдениях за деформациями, происходящими на инженерных сооружениях, в том числе ив горных выработках, при исследовании поверхностных перемещений земной поверхности в локальных областях (чаще – склоновых процессов сдвижения земной поверхности 84. Способы геометрического нивелирования В главе 5 , при рассмотрении вопросов поверок нивелиров, говорилось о способах геометрического нивелирования из середины и вперед. Рассмотрим несколько подробнее каждый их этих способов. Нивелирование из середины. Для определения превышения между точками Аи В нивелир устанавливают посредине между ними (риса, те. обеспечивают равенство плеч L A = L B на станции. Разность отсчетов на заднюю точку АЗ) и переднюю точку В (П) определяет искомое превышение передней точки над задней, если оцифровка шкал используемых реек возрастает от их основания = З – П (9.2) 240 Рис. 9.2. Способы геометрического нивелирования: нивелирование из середины (а нивелирование вперед (б последовательное нивелирование (в) Если известна высота точки А (НА, то Н В = НА + h При нивелировании вперед (рис. 9.2 б) нивелир размещают в точке А, измеряют его высоту i = З и определяют превышение по формуле = i – П = З – П , те. по той же формуле (9.2), а высоту точки В – по формуле (При нивелировании вперед нивелир может размещаться непосредственно в точке А (проекция окуляра зрительной трубы совпадает с положением точки А, либо вблизи этой точки на расстоянии, позволяющем получить четкое изображение шкалы рейки. Кроме рассмотренных выше способов геометрического нивелирования существует способ последовательного или сложного нивелирования, в котором могут быть реализованы как способ нивелироваия из середины, таки способ нивелирования вперед (рис. 9.2 в). Этот способ используется при передаче высот на сравнительно большие расстояния (при трассировании, при нивелировании рек, геофизических профилей, создании высотного обоснования ив других случаях. Для привязки нивелирного хода геометрического нивелирования значительной длины целесообразно иметь вначале и конце хода нивелирные реперы Р А (начальный репер) и Р В конечный репер. В этом случае нивелирование можно выполнять входе одного направления. Точки хода, отсчеты на которые по рейке берут на соседних двух станциях, называют связующими (точки 1, 2, … , n - 1). Расстояние между связующими точками, имеющими нумерацию, часто определено, например, 241 100 мм. Связующие точки закрепляют на местности кольями, либо выбирают устойчивые точки местности, на которые при нескольких постановках можно однозначно устанавливать рейку. Рассмотрим передачу высот по нивелирному ходу от начального репера наконечный репер при числе станций n: n n РепВ РепA h Н H h H H h H H h H H + = + = + = + = − ) 1 ( 3 2 3 2 1 2 1 1 (Если сложить уравнения (9.5) и исключить из них в суммарном уравнении одинаковые слагаемые в правой и левой частях, то получим ∑ = = + = n i i i РепА РепB h H H 1 (Разность высот исходных реперов хода ТЕОР РепА РепВ h Н H = − (называется теоретическим превышением. Значение суммы превышений хода представляет практическое превышение ПР, содержащее погрешность невязку в превышениях) ) ( ) ( 1 ТЕОР ПР n i i РепА РепВ i h h h Н H h f − = − − = ∑ = = (В зависимости от назначения нивелирного хода соотвествующими инструкциями установлены допуски на величину невязки, зависящие от длины L хода, либо от фактического числа станций n при его проведении. Так, для технического нивелирного хода ) ( 50 км L мм f hДОП ± = (9.9) или n мм f hДОП 10 ± = , (если число станций n (штативов) на 1 км хода превышает Условие, которое определяет качественное выполнение нивелирных работ, записывается в виде неравенства hДОП h f f ≤ (Если на местности в конце хода не имеется возможности выполнить привязку к реперу (репер расположен слишком далеко, то нивелирование выполняют в прямом и обратном направлениях. Обратный ход прокладывается только по связующим точкам, либо по другому кратчайшему пути по другим связующим точкам. В этом случае, поскольку Н РепА = Н РепВ , теоретическая сумма превышений ТЕОР = 0, как это следует из (9.7). Невязка же в превышениях будет равна (Для определения допустимого значения невязки используют те же формулы (9.9) и (9.10) с учетом фактически пройденного расстояния в прямом и обратном направлениях, либо фактического числа станций |