Ю. Н. Корнилов геодезия топографические съемки
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
называют линейным элементом редукции а угол 6' - ее угловым элементом Если расстояние между точками равно L, тов соответствии с теоремой синусов . ,sin6 Из формулы следует, что когда веха установлена в створе с точками 5 и Г, то ошибка редукции равна нулю. Это обстоятельство и следует учитывать в процессе измерений. Характер влияния центрировки аналогичен. 75 4. ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ СЪЕМКА МЕСТНОСТИ 4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВИДЫ ТЕОДОЛИТНЫХ ХОДОВ Горизонтальную съемку называют также теодолитной и выполняют с целью составления ситуационного (горизонтального) плана местности, те. рельефна плане не отображают. Применяют ее при картографировании сравнительно небольших застроенных участков (населенных пунктов, строительных и промышленных площадок и т.д.). Съемку выполняют с точек геодезической сети, расположенных на участке, и точек съемочного обоснования, плановые координаты которых определяют, как правило, путем проложения теодолитных ходов. Теодолитный ход - это полигон, в котором измеряют горизонтальные расстояния между всеми его смежными вершинами и горизонтальные углы между смежными сторонами. В него включают несколько точек существующей опорной геодезической сети. В зависимости от конструкции полигона различают висячие (риса, замкнутые рис, б) и разомкнутые (рис, в) теодолитные ходы. Отрезок между опорными точками называют исходной стороной а угол между ней и стороной теодолитного хода - примыч- ным углом Дирекционный угол исходной стороны можно определить путем решения обратной геодезической задачи. На практике а а 1; 2; 3; Рис. Схемы теодолитных ходов 1 - точки опорной геодезической сети, 2 - точки, координаты которых требуется определить 3 - исходные стороны 4 - примычные углы 76 висячие ходы, которые опираются на одну опорную точку и одну исходную сторону, практически не применяют, так как измерения бесконтрольны. Допускается их проложение только при съемке Бнутриквартальных территорий, но число сторон хода должно быть не более двух. Считается ненадежными замкнутый ход, особенно если он опирается на одну примычную сторону, так как остаются незамеченными ошибки исходных данных и не контролируются систематические ошибки линейных измерений. Таким образом, при создании планового съемочного обоснования теодолитной съемки следует использовать разомкнутые ходы, начинающиеся и заканчивающиеся на разных опорных точках, и их системы. Методику линейно-угловых измерений и геометрию ходов следует выбирать так, чтобы предельная погрешность определения пунктов съемочной сети не превышала 0,2 мм в масштабе составляемого плана. По этой причине государственной инструкцией [6] и ведомственными инструкциями длина ходов ограничена. 4.2. СПОСОБЫ СЪЕМКИ МЕСТНОСТИ Как уже отмечалось, съемка - это процесс отображения ситуации на бумаге или в виде цифровой модели. Чтобы создать план или цифровую модель HJ^HO знать положение характерных точек контуров и объектов местности пикетов относительно точек съемочного обоснования и опорной геодезической сети. Это положение устанавливают в результате линейных и угловых измерений, выполняемых на местности. В зависимости от методики их выполнения различают следующие основные способы съемки перпендикуляров, полярный способ, угловая засечка, линейная засечка, створов. Их обязательно сочетают с обмером зданий и сооружений. В способе перпендикуляров (риса со съемочного пикета например, угол жилого дома) опускается перпендикулярна сторону теодолитного хода и измеряется два отрезка L\ - расстояние от точки теодолитного хода до основания перпендикуляра и Zj - длина самого перпендикуляра. Если способ полярный (рис, б, то одна из точек съемочного обоснования принимается за полюса вторая - заполярную ось. Положение пикета определяется путем измерения полярного 77 а Li Li Ж / / / bi л / Г Ж Рис. Способы съемки местности Ж - жилой дом угла Р и полярного расстояния L. Как уже отмечалось, это наиболее популярный способ съемки местности на производстве. В способе угловой засечки (рис в приходится измерять два горизонтальных угла (Pi и Рг) между сторрной теодолитного хода и направлениями на пикет. Данный способ применяют, когда возникают сложности при выполнении линейных измерений. При использовании линейной засечки (рис г измеряют два расстояния {L\ и Хг) от точек теодолитного хода до пикета. В способе створов измеряют расстояние L от одной из точек, фиксирующих створ, до пикета. На риса в качестве створа принимается линия фасада дома, а пикеты - это точки на тропинке, расстояния до которых L\ и Lj. Выбор способа зависит от вида съемки, ее масштаба и характера местности. Но наиболее распространенным является полярный способа при съемке застроенных территорий - способ перпендикуляров. Съемку наиболее важных объектов контролируют, сочетая различные способы. 4.3. СОЗДАНИЕ ПЛАНОВОГО СЪЕМОЧНОГО ОБОСНОВАНИЯ, ПОЛЕВЫЕ И КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ Создание съемочного обоснования заключается в закреплении на местности точек в местах, удобных для выполнения съемки и определения их координат. Если эти координаты определяют путем проложения теодолитного хода, то работы выполняют в следующей последовательности изучение имеющихся картографических материалов и каталогов координат пунктов опорной геодезической сети, рекогносцировка участка съемки, измерение горизонтальных углов, измерение сторон теодолитного хода и вертикальных углов для вычисления горизонтальных проложений, обработка полевых журналов и вычисление координат искомых точек. Рекогносцировка местности является очень важным этапом работ. В процессе ее отыскивают пункты опорной геодезической сети и устанавливают возможность их использования в качестве исходных точек намечают направление хода и места расположения его вершин. Точки теодолитного хода закрепляют временными центрами (например, деревянными колышками и сторожками. При их выборе учитывают требования инструкций к длине хода и длине сторона также удобства измерений как при проложении хода, таки в процессе съемки. При достаточном числе исходных пунктов на начальной и конечной точках хода планируют измерять по два примычных угла. Горизонтальные утлы можно измерять теодолитом типа Т одним полным приемом. Однако в некоторых инструкциях по кадастровой съемке такая точность считается недостаточной и рекомендуется использовать теодолиты сценой деления шкалы не более О, Г, например теодолит 4Т15П. На исходных точках стремя и более направлениями измерения выполняют двумя круговыми приемами, переставляя лимб между ними на 90°. Расхождение углов в полуприемах, а также незамыкание горизонта и расхождение направлений в приемах не должны превышать I'. Это полевые контроли, которые следует соблюдать. Если вершина утла опирается на очень короткие стороны, центрировать прибор следует особенно тщательно ив качестве визирных целей использовать не вехи, а, например, шпильки. Линейные измерения в теодолитном ходе можно выполнять мерной лентой, рулеткой и оптическими дальномерами, если последние обеспечивают требуемую точность (1:1 ООО - 1:3 ООО. При использовании мерных лент или рулеток вертикальные утлы, не превышающие по абсолютной величине 6°, измеряют эклиметром. Во всех остальных случаях для этого используют вертикальный крут теодолита. При измерении длины сторон прямо и обрат1ю разность результатов не должна превосходить допуска, указанного в инструкции (обычно 1 см на каждую отложенную ленту. Рассмотренные методы интенсивно вытесняются электронно-оптическими дальномерами и тахеометрами. 79 Рис. Схема разомкнутого теодолитного хода После завершения линейно-зтловых гомерений приступают к камеральным работам. Их начинают с проверки полевых журналов. В журнале измерения горизонтальных углов повторяют вычисления, произведенные в поле, и обнаруженные ошибки исправляют при этом внимательно следят затем, чтобы все углы походу были только левыми или только правыми. Если измерения выполнялись двумя круговыми приемами, то выводят средние направления, а по ним вычисляют примычные утлы как разности направлений, образующих эти утлы. В журнале измерения расстояний вводят поправки за наклон, используя формулу (2), а результаты, полученные из прямых и обратных измерений, усредняют. По завершении проверки и вычислений исполнитель, выполнивший эту работу, расписывается в журналах. Следующим этапом является решение обратных геодезических задач с целью определения дирекщ10нных углов исходных сторон и уравнивание примычных углов. Предположим, что разомкнутый теодолитный ход имеет конфигурацию, представленную на рис. В этом ходе все углы левые, а два примычных угла (р и pj) измерены только на точке В Из рисунка следует, что разности этих углов и дирекционных углов авл и «ВЕ примычных сторон должны быть равны. Первая разность (ее еще называют контрольным углом) получается по результатам измерений, вторую находят из очевидных геометрических соотношений. В силу ошибок измерений указанное выше равенство практически никогда не выполняется. В геодезии разность to между тем, что получено в результате измерений, и тем, что должно быть в соответствии с какими-либо теоретическими соображениями, называется невязкой По невязке 80 судят о качестве измерений. Если она превышает по абсолютной величине установленный инструкцией допуск, работу переделывают. Когда невязка меньше допуска, в измеренные величины вводят поправки Д, такие, чтобы свести невязку к нулю. Отсюда следует, что поправка это часть невязки с противоположным знаком. Сумма поправок должна быть равна невязке по абсолютной величине. Процесс определения и введения поправок иазъшакп уравншантм. С учетом вышесказанного можно записать В соответствии с требованиями инструкции [6] невязка ш не должна превышать Га распределять ее в примычные углы рекомендуется поровну с учетом знаков этих углов в вышеприведенной формуле, те. в данном случае До. Далее определяют угловую невязку хода. Расчетную формулу легко получить, опираясь наследующее очевидное утверждение прямой дирекционный угол последующей стороны хода равен сумме обратного дирекционного угла предыдущей стороны и левого походу угла (или их разности, если угол правый. Воспользовавшись приведенным утверждением, для хода, изображенного на рис, получим следующую систему уравнений аза в 2 + Р 2 ± 1 8 0 ° ; o ^ c d = « 4 c + P 5 ± ' 8 0 ° . (25) Суммируем уравнения, считая, что углов не пять, аи, и обозначаем а.Ав через a ^ а o i c d через а к (дирекционные утлы исходных сторон - начальной и конечной соответственно. Тогда после необходимых сокращений можно, например, записать 1 Теперь понятно, что геометрическое соотношение, которое должно выполняться, имеет вида ка+ и - 1 8 0 ° , а формулу для вычисления угловой невязки можно представить следующим образом 81 / р - 1 Р - Ка Легко показать, что для правых походу углов справедливо соотношение / р = 2 : Р - ( а „ - а к ) - « - 1 8 0 ° . ( 2 7 ) 1 Если ход замкнутый, примычный угол при вычислении невязки не используется, но учитывается, что сумма внутренних углов замкн>'того полигона равна ( и - 2 ) 180° , поэтому / р = 1 Р - ( « - 2 ) 1 8 0 ° . ( 2 8 ) 1 Угловую невязку сравнивают с допустимой fp^^^, которую в соответствии с инструкцией [6] следует находить из соотношения (29) Если угловая невязка соответствует допуску, то ее распределяют поровну вовсе измеренные углы (с учетом точности теодолита. Как правило, сделать это не удается, и тогда большие поправки вводят в углы, опирающиеся на наиболее короткие стороны. По исправленным углам вычисляют дирекционные углы сторон теодолитного хода. Если углы левые, действовать можно в соответствии с уравнениями (25). Когда углы правые, их не прибавляют к дирекционному углу предыдущей стороны, а вычитают из него. Начав вычисления от исходной примычной стороны, нужно получить дирекционный угол конечной стороны. Другой результат говорит об ошибках при вычислении невязки или ее распределении. Далее по формулам (12) вычисляют приращения координат АХ и А J^ их суммируют и вычисляют абсолютные (линейные) не- вязки/у и у по соответствующим осям, причем / х - 1 Аки к = I Д } - - (i; - У, (30) где и -координаты начальной 5 и конечной С точек хода. 82 Поскольку в замкнутом ходе координаты этих точек равны, невязки по осям координат равны суммам приращений и / , = ЕД Г . (31) Определяют линейную невязку хода / , = л / / ж + / у ' ( 3 2 ) а затем в виде аликвотной дроби - относительную невязку, как отношение линейной невязки f\ к длине хода YJL. В нормативных документах встречаются допуски как на линейную навязку, таки на относительную. Например, в инструкции [6] указывается, что относительная невязка (в зависимости от длины хода) не должна быть более 1:1 ООО, 1:2 ООО или 1:3 ООО. Если допуски выполняются, невязки по осям распределяют пропорционально длине сторон теодолитного хода и вычисляют исправленные приращения и AY. Далее определяют искомые координаты, действуя по правилу координата последующей точки равна координате предыдущей и исправленному приращению между ними. В математической форме это правило выглядит так + + (33) Начав вычисления с начальной точки хода, нужно получить координаты конечной точки. При выполнении расчетов на калькуляторе ведут ведомость вычисления координат, куда заносят часть исходных данных, а также все промежуточные и окончательные результаты. Кроме того, имеется большое число программных продуктов для обработки теодолитного хода на компьютере. В этом случае действуют в соответствии с руководством оператору. 4.4. ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЪЕМКЕ УЧАСТКАМ ЕСТ НОС Т И Съемку подробностей ведут с точек съемочного обоснования. Технология ее выполнения зависит не только от принятого масштаба, но и or используемого оборудования. В принципе возможны два варианта. 83 в первом варианте основными приборами для съемки являются технический теодолит, мерная лента, рулетка, эккер и дальномерная рейка. В этом случае результаты съемки обязательно наносят на схематический чертеж абрис. Второй вариант основан на применении электронно- оптического тахеометра с отражателем, но ив этом случае нельзя обойтись без рулетки для выполнения обмеров зданий и сооружений. Этот вариант не предполагает обязательного ведения абриса, позволяет автоматизировать процесс обработки результатов измерений и уже практически доминирует. Объектами съемки являются населенные пункты, промышленные предприятия, гидрография, объекты коммунального хозяйства, дорожная сеть, растительный покров, линии связи, сельскохозяйственные угодья и т.д. Лучше сказать снимают все, что подлежит нанесению на план в соответствии с действующими нормативными документами. При этом следует учитывать, что участки, занятые лесом, лугом и прочими объектами, и малоценные угодья оконтуривают, если в масштабе составляемого плана их площадь больше соответственно 20 и 50 мм. Реки при ширине до 3 мм показывают на плане одной линией. При съемке в масштабах 1:2 ООО и крупнее на план наносят и переносные сооружения ларьки, палатки, киоски и т.д. При съемке различают объекты с четкими контурами (например, контур здания) и нечеткими (граница между лугом и лесом. Требования к точности съемки объектов с четкими контурами более жесткие. Кроме того, требуется определять координаты углов капитальных зданий и сооружений. Необходимые линейные и угловые измерения для этого можно выполнить еще в процессе проложения теодолитного хода. Средняя ошибка нанесения пикетов на план и ошибка взаимного положения углов капитальных зданий и сооружений не должна превышать соответственно 0,7 и 0,4 мм в масштабе составляемого плана. При съемке населенных пунктов и застроенных территорий теодолитные ходы прокладывают вдоль проездов. Ведут съемку, как правило, способом перпендикуляров. Съемку разрешается выполнять и относительно створных линий, которые разбивают между пунктами геодезической основы, углами кварталов или капитальных зданий с известными координатами Створные точки которые в этом случае закрепляют, определяются промерами от 84 соответствующих пунктов с точностью не менее 1:2000. Если используют первый вариант съемки, основание перпендикуляра, опущенного из пикета на сторону теодолитного хода (или створной линии, устанавливают с помощью эккера или на глаз, когда его длина меньше значений, указанных в действующих инст- рукщ1ях. Промышленность вытаскает зеркальные и призменные эккфы. Двузеркальный эккер ЭД состоит из трехгранной коробки, одна из боковых граней которой отсутствует, а к двум другим прикреплено по плоскому зфкалу. Над зеркалами вырезаны окна, а ручка, к которой коробка крепится, имеет крючок для нитяного отвеса. Расположение эккера относительно стороны В теодо- лигаого хода и съемочного пикета Р а также ход лучей показаны на риса. Луч от пикета Р угол дома) под углом Р падает на офащенное к пикету зеркало. Отразившись от него под тем же а На точку 2 Е С ^ С КВ б 11,2 7,8 28,0 9,2 Ольха 12/ / Д б 9,8 19,5 7,7 ж 5,8 5,2 7,6 4,4 5,5 23,6 Ж Огород 5,4 5,4 \ 14,3 12,0 Огород ,3,2 З'З Н . . A l . l 4,2 \ Огород 2,3 \ 8,2 \ Рис. Схема хода лучей в двузеркальном эккере аи пример абрис съемки (б) Н - нежилое помещение 85 углом, он попадает на второе зеркало под углом а. Отразившись от второго зеркала и пересекая свое исходное направление под углом 8, луч попадает в глаз наблюдателя, который держит эккер в створе между точками теодолитного хода В н 2. Через окно в боковой грани наблюдатель видит и веху, установленную на точке 2. Совпадение изображения пикета в зеркале и вехи, наблюдаемой через окно, означает, что эккер расположен на основании перпендикуляра. Если этого не происходит, наблюдатель перемещается вдоль стороны теодолитного хода так, чтобы добиться совпадения. Рассмотрим, какой угол у должен быть между зеркалами, чтобы эккер строил прямой угол (8=90°). Из треугольника ЕОК риса следует, что 8 = 2 ар, поскольку внешний угол любого треугольника равен сумме двух внутренних углов, не смежных с ним. А из рассмотрения треугольника ЕОК |