Теодолитная съемка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теодолитная съёмка

1. Сущность теодолитной съёмки

Теодолитной съёмкой называется горизонтальная или контурная съёмка местности, которая выполняется с помощью теодолита. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона. Линии измеряются стальной лентой и дальномерами различных конструкций.

По результатам теодолитной съёмки может быть составлен план без изображении рельефа. Для получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование поверхности, на которой выполнялась теодолитная съёмка. Сочетание теодолитной съёмки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения плана строительного участка.

Процесс теодолитной съёмки складывается из следующих видов работ: проложение теодолитных ходов, привязка их к пунктам геодезической сети, съёмка ситуации.

2. Полевые работы при теодолитной съёмке

2.1 Проложение теодолитных ходов и привязка их к пунктам опорной геодезической сети

Плановым обоснованием теодолитной съемки служат теодолитные ходы, которые прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. При съемке населенного пункта или участка для строительства обычно на границе прокладывается замкнутый полигон. Для обеспечения съемки ситуации и для контроля измерений внутри полигона может быть проложен диагональный ход, например, 5 -7 - 8 - 2 (рис. 1, а).

Разомкнутый теодолитный ход должен быть вытянутым, т.е. с углами поворота, по возможности, близкими к 180°, и прокладываться, как правило, между пунктами триангуляции или полигонометрии (рис. 1, б).

Проложение теодолитных ходов начинается с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота.

Точки углов поворота теодолитных ходов выбирают так, чтобы стороны между соседними точками было удобно измерять, а длины их были бы не более 350 м и не менее 20 м. Линии измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях, с относительными ошибками не более 1:3000, 1:2000 и 1: 1500 в зависимости от условий местности, на которой измеряются линии. Длина теодолитного хода допускается при съемке масштаба 1:5000 - 4 км; 1: 2000 - 2 км; 1:1000 - 1 км. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно вправо по ходу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница из этих измерений не превышает двойной точности прибора. Углы наклона линий измеряют с помощью вертикального круга теодолита. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы. Пример записи измерения углов и линий в замкнутом полигоне с диагональным ходом показан в табл. 1. Средние значения горизонтальных проложений линий показаны на рис. 2.

Для получения исходных координат и дирекционного угла теодолитного хода его нужно привязать к пунктам триангуляции или полигонометрии, координаты которых известны. Если ход проходит через пункт А опорной сети (рис. 3, а), то привязка заключается в измерении примычных углов в этой точке для передачи дирекционного угла на линию теодолитного хода, например, 3 - 4. Если теодолитный ход не проходит через пункт опорной сети, то в этом случае от одного из пунктов хода прокладывают наиболее короткий теодолитный ход до пункта опорной сети, и измеряют в этом ходе углы и линии для передачи координат и дирекционного угла, например, на пункт 8 и дирекционного угла на линию 8 - 9 (рис. 3, б).

Рис. 1. Схемы теодолитных ходов: а - замкнутого; б - разомкнутого

Рис. 2. Схема измерения углов и линий основного (замкнутого) и диагонального теодолитных ходов

Рис. 3. Схемы привязки теодолитных ходов к пунктам геодезической сети

Таблица.1

2.2 Съёмка ситуации местности

Для съемки ситуации применяются различные способы, изложенные ниже.

1. Способ перпендикуляров.

Этот способ применяется при съемке ситуации и местных предметов, имеющих правильные геометрические формы, например, зданий, а также криволинейных контуров, например, рек, дорог и других, вытянутых в длину контуров.

Рис. 4. Схемы съёмки ситуации способом перпендикуляров

Рис. 5. Двухзеркальный экер: а - внешний вид экера; б - ход лучей в экере

Рис. 6. Способы съёмки ситуации: а - угловых засечек; б - линейных засечек

Перпендикуляры опускают из снимаемых точек здания или точек контура местности на стороны теодолитного хода. Например, положение точек А и В (рис. 4, а) определится длиной перпендикуляров и расстоянием от точки 5 теодолитного хода до этих перпендикуляров. Положение точек С и D получают по данным обмера здания рулеткой. На рис. 4,6 показана запись измерений при съемке берега реки способом перпендикуляров. Длина перпендикуляров допускается при съемке в масштабе 1:5000 - 10 м; 1:2000 - 8 м; 1:1000 - 6 м; 1:500 - 4 м. При такой длине перпендикуляры от снимаемых характерных точек опускаются на линию на глаз, более длинные - с помощью эккера. Двухзеркальный эккер (рис. 5, а) - простейший прибор, у которого два зеркала установлены под углом 45°. Зеркала прикреплены с внутренней стороны к корпусу, имеющему ручку с крючком, на котором подвешивается отвес. Над зеркалами в корпусе вырезаны окошечки. Луч из точки В (рис. 5, б), падающий на зеркало М под углом а, отражается и падает на другое зеркало N под углом в и, отразившись от этого зеркала, попадает в глаз наблюдателя по направлению СС?. Это направление пересекает линию АВ под углом 90°.

Чтобы восставить перпендикуляр в точке С к линии АВ, держат эккер по отвесу в данной точке С так, чтобы зеркало М было обращено к вехе В. Затем, смотря в другое зеркало N и в окошечко над ним, выставляют веху В' по направлению изображения вехи В в этом зеркале.

При опускании перпендикуляра из точки В' на АВ перемещаются с эккером по линии АВ до тех пор, пока изображение вехи В закроет веху В'.

Эккер исправен, если угол между зеркалами установлен правильно, т.е. 45°. Поверка этого условия выполняется так: к прямой АВ в точке С восставляют эккером перпендикуляр по обеим вехам А и В.

Если оба перпендикуляра сольются в одно направление, то эккер исправен. В противном случае, действуя исправительными винтами, изменяют положение зеркал, добиваются их совпадения.

При применении эккера длины перпендикуляров допускаются до 80 м при съемке в масштабе 1:5000, до 60 м при съемке в масштабе 1:2000, до 40 м при съемке в масштабе 1:1000 и до 20 м при съемке в масштабе 1:500.

1. Способ угловых засечек.

Этот способ выгодно применять при съемке труднодоступных контуров, например, при съемке противоположного берега реки. В этом случае при точках 2 и 3 (рис. 6, а) теодолитом измеряют одним полуприёмом углы в₁, в₂, в₃ и в₄. Засечки точек а и б должны быть под углом не менее 30° и не более 150°.

Рис. 7. Способы съёмки ситуации: а - полярный; б - створов

Построением на плане этих углов получим точки а и б на противоположном, относительно линии теодолитного хода, берегу реки.

2. Способ линейных засечек.

Способ применяется при съемке зданий (рис. 6, б). В этом случае положение точки А определяется измерением расстояний 6А, 6М и МА. Эти расстояния измеряются лентой или рулеткой, и они должны быть примерно равными. Для получения на плане точки А надо построить треугольник 6МА. Положение точки В определяется аналогично, но измеряются расстояния 6N, 6Q, NB и QB, причем NQ - часть стороны теодолитного хода 6 - 7.

3. Способ полярных координат или полярный способ.

Суть полярного способа съемки ситуации заключается в том, что точки 1, 2, 3,… (рис. 7, а) определяются в системе полярных координат, т.е. горизонтальными углами в₁, в₂, в₃ образованными начальным направлением 7 - 8 и расстояниями 7 - 1, 7 - 2, 7 - 3 от точки полюса 7 до снимаемых точек. Эти расстояния определяются с помощью нитяного дальномера и не должны превышать при съемке масштаба 1:5000 - 150 м; 1:2000 - 100 м; 1:1000 - 60 м. Углы измеряются одним полуприемом. Чтобы не делать вычислений, поступают так: совмещают нулевой штрих алидады с нулевым штрихом лимба и, вращая лимб, визируют на точку 8. Для съемки точек 1, 2, 3 вращением алидады последовательно визируют на дальномерную рейку, устанавливаемую на эти точки, и записывают отсчеты по лимбу, равные углам в₁, в₂, в₃ и расстояния, взятые по дальномеру. Для контроля визируют вновь на точку 8 и делают отсчет, который не должен отличаться от нуля более 2'. Результаты измерений этим способом записывают в журнал.

4. Способ створов.

Этот способ применяется при съемке точек, расположенных в створе линии теодолитного хода, либо в створе линии, опирающейся на точки теодолитного хода (рис. 7, б).

При съемке ситуации составляется абрис. Абрис является схематическим чертежом, на котором показывают все снимаемые точки с соблюдением порядка и взаимного расположения контуров местности между собой и относительно опорных линий. Абрис составляется отдельно для каждой стороны теодолитного хода и снятой ситуации с этой стороны. Абрис ведут карандашом четко и аккуратно с записями всех выполненных при съемке угловых и линейных измерений.

3. Камеральные работы при теодолитной съёмке

3.1 Обработка результатов полевых измерений

При теодолитной съемке получают геодезический журнал измерений углов, линий и абрис. Эти документы служат основным материалом для построения плана. Поэтому обработку результатов полевых измерений начинают с проверки правильности всех записей и вычислений, сделанных в журнале, а также вычислений поправок за наклон сторон теодолитного хода. Дальнейшая обработка измерений при теодолитной съемке складывается из следующих действий: обработка угловых измерений и вычисление дирекционных углов и румбов сторон, вычисление приращений и координат вершин теодолитного хода, построение плана участка теодолитной съемки.

Угловая невязка замкнутого хода. Известно, что теоретическая сумма углов плоского многоугольника равна:

где n - число углов многоугольника.

Пусть практическая сумма измеренных углов замкнутого многоугольника (рис. 4, а) равна ?в_n.

Разность между практической суммой измеренных углов и теоретической суммой называется угловой невязкой полигона и обозначается через ѓ_в.

Для углов, измеренных теодолитом тридцатисекундной точности полным приемом, допустимая предельная невязка суммы углов определяется по формуле, а для углов, измеренных теодолитом одноминутной точности,

Допустимая невязка распределяется с обратным знаком поровну на все углы с округлением до 0,1'.

Рис. 8. Схемы обработки теодолитных ходов: а - замкнутого; б - диагонального

Сумма всех поправок в углы должна равняться невязке ѓ_в с обратным знаком, а сумма исправленных углов - удовлетворять формуле.

Вычисление дирекционных углов и румбов сторон замкнутого хода. Исходный дирекционный угол а_1, например, стороны 1 - 2 хода (рис. 8, а) получают в результате привязки этой стороны к пунктам геодезической опорной сети и определяют для неё истинный или магнитный азимут.

По известному дирекционному углу а₁ и по исправленным углам в вычисляют дирекционные углы всех сторон замкнутого хода по формулам:

Последняя строка равенств контрольная.

По дирекционным углам вычисляют румбы, пользуясь их

зависимостью между собой.

Угловая невязка разомкнутого теодолитного хода. На рис. 1, б показан разомкнутый ход, проложенный между пунктами В а С опорной сети. Координаты исходных точек А, В и С, D опорной сети и дирекционные углы а₀ и а_п известны. Для определения дирекционных углов разомкнутого теодолитного хода напишем формулы:

Сложив равенства, получим:

откуда

Угловая невязка

Допустимость угловой невязки ѓ_в в разомкнутом ходе определяются по формуле или Распределение допустимой невязки, вычисление дирекционных углов и румбов сторон разомкнутого теодолитного хода выполняются так же, как и в замкнутом полигоне.

3.2 Прямая и обратная геодезические задачи

При вычислительной обработке результатов измерений на местности, при проектировании инженерных сооружений и перенесении их в натуру возникает необходимость решать прямую и обратную геодезические задачи.

Прямая геодезическая задача. Даны координаты х₁ и у₁ точки А начала линии АВ, ее горизонтальное проложение d и дирекционный угол а. Требуется определить координаты х₂ и у₂ точки В конца этой линии (рис. 9). Из рис. 9 видно, что координаты:

Разности координат конечной и начальной точек линии АВ, т.е. ?х и ?у называются приращением координат:

Рис. 9. Прямая и обратная геодезические задачи

При помощи румбов приращения координат вычисляют по формулам:

Приращения координат имеют знаки, которые зависят от знака косинуса и синуса дирекционного угла или от названия румба линии:

Вычисление приращений координат выполняют с помощью таблиц натуральных значений sin и cos или с помощью вычислительных машин.

Обратная геодезическая задача.

Даны координаты х₁ и у₁ точки А начала линии АВ и координаты х₂ и у₂ точки В конца этой линии. Требуется определить длину и дирекционный угол или румб этой линии. Из рис. 9 следует, что

,

или

r - определяет по таблицам натуральных значений тригонометрических функций или с помощью микрокалькулятора «Электроника». Название румба определяют по знакам ?х и ?у. Зная румб, можно вычислить дирекционный угол б.

Расстояние d можно вычислить по формулам:

Или

Заключение

В ходе написания работы были сделаны следующие выводы. Теодолитной съёмкой называется горизонтальная или контурная съёмка местности, которая выполняется с помощью теодолита. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона. Линии измеряются стальной лентой и дальномерами различных конструкций.

По результатам теодолитной съёмки может быть составлении план без изображении рельефа. Для получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование поверхности, на которой выполнялась теодолитная съёмка. Сочетание теодолитной съёмки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения плана строительного участка.

Процесс теодолитной съёмки складывается из следующих видов работ: проложение теодолитных ходов, привязка их к пунктам геодезической сети, съёмка ситуации.

теодолит геодезический местность съемка

Список литературы

1. Кулешов Д.А., Г.Е. Стрельников. Инженерная геодезия для строителей, 1990 г.

2. Ворошилов А.П. Спутниковые системы и электронные тахеометры: Учебное пособие. Челябинск: АКСВЕЛЛ, 2007.

3. Южанинов В.С. Картография с основами топографии. Учеб. - М.: Высшая школа, 2001.

4. Геодезические работы в землеустройстве / Маслов А.В., Горохов Г.И., Ктиторов Э.М., Юнусов А.Г. - М.: Недра, 1976.

5. Инженерная геодезия: учеб. пособие. / С.В. Смолич, А.Г. Верхотуров, В.И. Савельева. - Чита: ЧитГУ, 2009.

6. Куштин И.Ф., Куштин В.И. Инженерная геодезия: Учебник. - Ростов на Дону: Феникс, 2002.

Размещено на Allbest.ru