Ю. Н. Корнилов геодезия топографические съемки
 Скачать 7.93 Mb.
|
|
можно написать у = ар. Таким образом, у. И если требуется, чтобы эккер строил прямые утлы, то угол между зеркалами должен быть равен 45°. Проверить выполнение этого условия легко, развернув эккер на точке Сна. Изображение пикета должно совпадать с вехой, установленной и на точке В Можно также сравнить значения углов - определенного эккером и построенного теодолитом. Если условие не выполняется, взаимное положение зеркал изменяют с помощью исправительных винтов, расположенных на боковых гранях. Инструкцией [6] ограничиваются расстояния между створными точками длина перпендикуляров, отрезков (при использовании линейных засечек, полярные расстояния, а также регламентируется точность взятия отсчетов в зависимости от масштаба съемки, характера контуров и применяемых приборов. В процессе обмеров зданий следует измерять расстояния между их углами. Съемку внутри кварталов выполняют, как правило, после съемки проездов. Абрисы (рис, б) ведут на листах плотной бумаги в карандаше. Их перерисовка запрещена. Особенность съемки электронно-оптическими тахеометрами состоит в том, что прибор можно устанавливать в любой точке, удобной для выполнения линейно-угловых измерений. При этом вначале, как правило, определяется положение самого тахеометра, для чего достаточно прямой видимости на две точки геодезической сети. Затем выполняется съемка одним из вышеуказанных способов. 86 Каждый из способов поддерживается соответствующей программой из пакета, которым располагает тахеометр. Например, при съемке методом перпендикуляров тахеометр размещают в удобной для измерений точке и приводят в рабочее положение. Отражатель устанавливают последовательно на смежные точки теодолитного хода (Б и 2), на которые тахеометром фиксируются направления и до которых измеряются расстояния (действовать следует в соответствии с руководством к прибору. Затем отражатель устанавливают на характерные точки местности и измеряют направления и расстояния. Используя программу измерений способом перпендикуляров, которая перед съемкой должна быть инициирована, можно вычислить уравнение стороны теодолитного хода, определить длину перпендикуляра, опущенного на нее из пикета, и расстояние от одной из точек хода до основания перпендикуляра. Все это и отражается на дисплее тахеометра, а при желании фиксируется в его памяти. 4.5. СОСТАВЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПЛАНА МЕСТНОСТИ Характер камеральных работ по составлению плана зависит от технологии съемки. Если съемка была выполнена электронно- оптическим тахеометром, то основными средствами составления плана являются компьютер, графопостроитель и соответствующее программное обеспечение. А в качестве результата можно получить не только план на бумаге, но и цифровую модель местности (ЦММ). Под цифровой моделью местности понимают отображение в виде пространственных координат и кодов множества точек земной поверхности, объединенных в систему по определенным математическим законам. Каждая точка местности отображается двумя группами чисел. Первая из них характеризует ее пространственное положение координаты, вторая - дает качественную и количественную информацию (контурная это точка или высотный пикет, какому объекту принадлежит, как связана со смежными точками и т.д.). Такая информация называется семантической ЦММ строится так, чтобы из нее можно было легко выделить независимые модели (рельеф местности, коммуникации, здания и сооружения, гидрографию, поч венно-растительный покров и пр. Во многих организациях построение ЦММ и сдача продукции в электронном виде считаются обязательными. Если съемка была выполнена по технологии первого из рассмотренных вариантов, то основными приборами для работы являются всевозможные линейки, транспортир и измеритель, асам процесс составления плана можно разделить натри этапа подготовка основы, нанесение на основу ситуации, вычерчивание плана тушью в соответствии с требованиями условных знаков. Кроме того, следует вычислить координаты углов капитальных зданий. Основа - это лист высококачественной бумаги (пластика, на который нанесены сетка прямоугольных координат со сторонами квадратов 10 см и точки геодезической сети. Сетка и точки сети являются математической основой плана, поэтому их наносят с максимально возможной точностью. Построенную сетку проверяют, сравнивая диагонали квадратов между собой, а длину сторон - с номиналом. Расхождения не должны превышать 0,1-0,2 мм. Ошибка нанесения точек геодезической сети относительно сетки не должна быть более 0,2 мм. Проверить качество нанесения точек можно путем измерения их координат (те. выполняя работу, обратную нанесению, а также расстояний между ними и сравнением результатов с полученными в процессе измерений и камеральной обработки материалов. Построить сетку и нанести точки по координатам с требуемой точностью можно с помощью измерителя и масштабной линейки, на координатографе или с помощью компьютера и графопостроителя. Кроме того, сетку можно построить линейкой Дробыше- ва или изготовить промышленным путем. Измеритель и масштабную линейку используют, если участок съемки изображается на листе меньше стандартного размера и отсутствуют современные средства оргтехники. В этом случае на листе бумаги с помощью выверенной линейки проводят диагонали и от точки их пересечения по всем четырем направлениям измерителем откладывают равные, но произвольные отрезки (риса. Концы отрезков соединяют прямыми линиями и получают прямозтольник (показан пунктиром, являющийся базой для построения сетки. На сторонах прямоугольника циркулем-измерителем откладывают отрезки по 10 см вверх от нижней стороны и вправо от левой стороны. Соединив соответст- а X 6,8- 6,4- 6,2- 6,0 Ш ^ ю Ш Ш В г Ю 1^10 -50- -70,711 см 4 У 1:2 000 Рис. Нанесение сетки координата и линейка Ф.В.Дробышева (б) вуюшие точки, получают сетку квадратов, которую в случае необходимости легко сместить в любую сторону. Сетку оцифровывают в соответствии с масштабом составляемого плана, координатами точек геодезической сети и требованиями таблиц условных знаков. Линейку Дробышева (рис, б) применяют, если размер листа больше 50 X 50 см. Она массивна, со скошенными краями для прочерчивания линий и шестью прямоугольными вырезами (окнами. Скошенный край первого окна - прямая, а скошенные края остальных окон и торца линейки являются дугами концентрических окружностей с центром в нуль-пункте (конец риски на краю первого окна) и радиусами 10; 20; 30; 40; 50 и см (диагональ квадрата со стороной 50 см. На рис последовательность нанесения штрихов на бумаге с интервалами 10 см показана римскими цифрами, а положение линейки при их нанесении - пунктирными линиями. Например, вначале штрихи наносятся по линии I-I, затем II-II и т.д. п ь , VI IV Ч 1 VI III V II I V Рис. Построение координатной сетки линейкой Дробышева 89 Сначала план выполняют в карандаше, руководствуясь абрисами и другими полевыми материалами. Используя длину перпендикуляров, створов, засечек, полярные расстояния, а также измеренные горизонтальные углы, с помощью транспортира и линейки наносят характерные точки контуров и объектов местности (пикеты. Эту работу следует выполнять в той последовательности, в которой была проведена съемка, но сначала на основу наносят основные строения и объекты, имеющие значения ориентиров. Внутриквартальную застройку показывают после застройки проездов. В последнюю очередь наносят ситуацию, съемка которой выполнена с висячих ходов. Если расстояния от точек съемочного обоснования до четких контуров велики (см. инструкцию [6]), то нанесение выполняют по координатам. Правильность положения пикетов и контуров контролируют, используя избыточные измерения. Составленный план подлежит проверке на местности путем сравнения с натурой и проведения контрольных измерений. Расхождения не должны превышать 0,4 мм в масштабе плана. Вычисление координат углов капитальных зданий, как правило, сводится к решению прямых геодезических задач, в крайнем случае, засечек. Техника вычерчивания плана тушью и выполнения зарамочно- го оформления в соответствии с требованиями условных знаков является предметом обсуждения в курсе топографического черчения. 5. НИВЕЛИРОВАНИЕ. НАЗНАЧЕНИЕ ИВ И ДЫНИ ВЕЛИ РОВ АН И Я Нивелирование - это процесс определения превышений между точками местности. Превышения нужны для решения многих инженерных задач, в частности для отображения рельефа на топографических картах. Зная превышения, можно по высоте одной из точек определить высоту других. В зависимости от применяемых технических средств различают следующие виды нивелирования геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, гидростатическое и др. При геометрическом нивелировании превышения определяют горизонтальным лучом при тригонометрическом - нивелируют наклонным лучом Барометрическое нивелирование основано на зависимости между высотой точки над уровнем моря и атмосферным давлением. В основу гидростатического нивелирования положен закон поведения жидкости в сообщающихся сосудах. Список можно было бы и продолжить, но названы основные виды нивелирования, причем наиболее часто применяют два первых, особенно при съемке местности. Поточности другие методы уступают гидростатическому нивелированию, при котором превышение между точками можно определить с ошибкой до сотых долей миллиметра. На порядок уступает ему геометрическое нивелирование, а на два порядка - тригонометрическое. При барометрическом нивелировании ошибка может достигать десятков сантиметров. 5.2. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ И ЕГО ВИДЫ Основной прибор для геометрического нивелирования - нивелир Его зрительная труба имеет одну ось вращения, которую устанавливают отвесно и к которой визирная ось трубы перпендикулярна, поэтому при вращении трубы образуется горизонтальная плоскость. Положение точек земной поверхности относительно этой плоскости фиксируется с помощью реек с делениями, их устанавливают на точках отвесно. 91 Рис. Схемы геометрического нивелирования а - из середины б - вперед Различают два вида геометрического нивелирования из середины и вперед. При нивелировании из середины для определения превышения между двумя точками (например Аи В риса нивелир располагается между ними, ноне обязательно в створе. Расстояние от места I установки нивелира станции до точки называется плечом При нивелировании из середины плечи должны быть одинаковыми. Их длина ограничена инструкцией [5], поэтому расстояние между точками обычно не превышает 300 ми уровенную поверхность можно принять за плоскость. Одну из реек, установленных на точках, условно назовем задней (Р, а другую - передней (Рп). В точках пересечения визирного л>'ча с рейками берут отсчеты 3 и П, обычно в миллиметрах. Если деления на рейках начинаются от нуля, то отчет 3 - это высота луча над точкой А а отчет П - его высота над точкой В Из риса следует, что превышение - это разность отсчетов по рейкам й = 3 - П . (34) Если высота На задней точки известна, то Нв=На+Ь. На практике очень часто используют понятие горизонт прибора (ГП). ^ о высота визирного луча. На основании рис можно сказать, что указанная высота есть сумма высоты точки и отсчета по установленной на ней рейке ГП = Я . + 3 = Я + П . (35) 92 Рис. Схема последовательного нивелирования И наоборот, высота любой точки равна горизонту прибора без отсчета по рейке, установленной на ней, например Яя = Г П - П . (36) При нивелировании вперед прибор размещают так, чтобы окуляр зрительной трубы находился над задней точкой (рис б а на передней устанавливают рейку и берут отсчет П. Рулеткой или как-либо иначе измеряют высоту i визирного луча над точкой А Этот отрезок от точки до центра окуляра называют высотой прибора Превышение при нивелировании вперед можно вычислить по формуле (37) Обратим внимание на то, что горизонт прибора может быть равен десяткам, сотнями даже тысячам метров, в то время как высота прибора, как правило, не превосходит роста наблюдателя. На практике точка, например D (рис, высоту которой требуется определить, находится очень далеко (в нескольких километрах) от точки с известной высотой. В этом случае выполняют последовательное нивелирование на станциях 1\, h, ..., In, те. последовательно передают высоту до тех пор, гюка рейка не окажется на точке D. Точки Хна которые устанавливают рейки, называются связующими. Их высоту вычислять не надо, поэтому справедливы соотношения 93 1 в 2 Рис. Системы нивелирных ходов 1 - узловые точки 2 - исходные точки Последовательное нивелирование называют также нивелирным ходом (нивелирной линией. На рис изображена висячая линия. Она бесконтрольна, поэтому ее замыкают, но чаще делают разомкнутой, опирающейся на разные исходные точки. Иногда нивелирные линии образуют систему с узловыми точками риса) или систему полигонов (рис, б, в которых исходных точек может быть больше двух. 5.3. НИВЕЛИР И НИВЕЛИРНЫЕ РЕЙКИ Любой нивелир (рис) состоит из зрительной трубы 4 и подставки 2 стремя подъемными винтами 1, во втулку которой 3 вставляется ось вращения прибора ZZ|. Визирная ось VV\ зрительной трубы проходит через центр объектива и перекрестие сетки нитей. При отсчитыва- нии по рейке ось должна быть горизонтальна. По способу установки визирной оси в горизонтальное положение различают нивелиры с уровнем при трубе (поз. 5 на рис) и нивелиры с компенсатором. В первом сл>'чае признаком того, что визирная ось горизонтальна, служит положение пузырька цилиндрического уровня. Он должен располагаться в нуль-пункте. Во втором случае визирная ось Рис. Схема нивелира с уровнем при трубе 94 устанавливается в горизонтальное положение автоматически с помощью специального устройства - компенсатора, расположенного в зрительной трубе. Это устройство либо меняет направление горизонтального луча в ней так, чтобы он проходил через перекрестие сетки, либо смещает саму се п ^ так, чтобы перекрестие оказалось на горизонтальном луче. Но действует компенсатор только в пределах небольшого наклона визирной оси, поэтому нивелиры обеспечиваются и круглым уровнем для приближенного горизонтирования (поз. 6 на рис. Промышленность выпускает высокоточные, точные и технические нивелиры. Средние квадратические ошибки определения превышений на 1 км двойного хода каждого из указанных типов нивелиров соответственно равны 0,5; 3 и 10 мм. Точность приборов отражена в их названии, например Н, Н-2К, ЗН2КЛ, Н, Н-ЗК, ЗН5Л, Н-ЮКЛ, 2Н10Л и т.д. Буква К говорит о наличии компенсатора угла наклона зрительной трубы, а буква Л — о наличии горизонтального круга. В последнее время появились щ|фровые нивелиры. Это, как правило, высокоточные приборы с автоматическим счшыванием отсчетов по рейке. Они снабжены электронно-оптическим дальномером, программными средствами для решения простейших инженерных задачи памятью для записи и хранения результатов измерений. В инженерной геодезии при нивелировании широко используются нивелиры Н, Н-ЗК, Н-2К, Н-ЮКЛ, 2Н10Л и др. Часто встречаются приборы указанного выше класса, изготовленные за рубежом в Германии, Венгрии, Швейцарии, Японии. Нивелиры Ни Н-ЗК преднажачены для нивелирования Ш и IV классов, а также для производства технического нивелирования. Со зрительной трубой нивелира Н, имеющей увеличение 31", жестко связан контактный цилиндрический уровень сценой деления 15". Концы его пузырька с помощью системы призм отображаются в поле зрения трубы рис, что позволяет одновременно наблюдать рейку и пузырек. Перед взятием отсчета (который состоит из четырех цифр и на рис равен 1869) они должны быть совмещены с помощью элевсщионного винта Р" 95 Нивелир имеет круглый уровень, закрепительный и наводящий винты трубы, винты для установки ее по глазу и по предмету, а также систему исправительных винтов. На корпусе зрительной трубы расположёна мушка для грубого визирования. Подставка нивелира обеспечена тремя подъемными винтами с пружинящей пластиной. Через ее втулку проходит становой винт, которым нивелир закрепляется на штативе. Нивелир Н-ЗК внешне мало отличается от нивелира Н, имеет те же характеристики, но лишен контактного уровня, который заменен компенсатором. Он обеспечивает установку линии визирования в горизонтальное положение с точностью 0,5" в пределах утла наклона +15'. Следует отметить, что наличие компенсатора значительно повышает производительность труда при нивелировании. В комплект нивелира, как правило, входят две нивелирные рейки. Рейка представляет собой брусок прямоугольного или двутаврового сечения, шириной до 10 см, толщиной до 3 см, длиной 1,2; 1,5; 3,0 им, изготовленный из древесины или полимерных материалов. Нижний торец любой рейки заключен в металлическую оковку и представляет собой плоскость, которая называется пяткой. На одной или на обеих рабочих поверхностях рейки через определенный интервал нанесены штриховые или шашечные деления, подписанные арабскими цифрами, при этом начало счета может и не совпадать с пяткой. По конструкции рейки могуг быть цельными, складными или телескопическими. При выборе реек следует учитывать, прямое или обратное изображение имеет зрительная труба. При высокоточном нивелировании применяют рейки РН-05 -односторонние (те. деления нанесены только с одной стороны, штриховые. Основная и дополнительная шкалы с делениями через 0,5 см нанесены на инварную полосу, находящуюся под постоянным натяжением. Для установки в отвесное положение рейка снабжена ручками и уровнем. Рейка РН-3 предназначена для нивелирования III и IV классов. Сантиметровые деления в виде чередующихся черных и белых шашек с одной стороны и красных и белых - с другой оцифрованы через каждый дециметр. На черной стороне нуль шкалы совпадает с пяткой рейки. С пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 или 4787, что позволяет осуществлять жесткий контроль в процессе нивелирования. Рейка имеет ручки и круглый уровень сценой делений 20'. 96 Рейка РН-10 - двусторонняя, шашечная, складная, длиной 4 м, круглого уровня не имеет. С одной стороны цена делений на рейке 1 см, с другой - 5 см. Рейка предназначена для технического нивелирования. У реек, используемых при работе с цифровыми нивелирами, вместо делений нанесены штрих-коды, поэтому и рейки называют кодовыми. При проложении нивелирных линий рейки устанавливают на переносные металлические костыли, башмаки или деревянные колья. которые вбивают в землю. |