Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра мостов, транспортных тоннелей и геодезии

Методические указания для выполнения расчетно-графической работы студентами 1-ого курса дневного обучения по направлению 08.03.01 «Строительство»

ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА ТЕОДОЛИТНОЙ СЪЕМКИ. ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ДЛЯ ПЕРЕНЕСЕНИЯ ПРОЕКТА СООРУЖЕНИЯ В НАТУРУ

Казань 2015

УДК 528.48

ББК 26.12

Б83

Б83 Построение плана теодолитной съемки. Подготовка данных для перенесения проекта сооружения в натуру. Методические указания для выполнения расчетно-графической работы студентами 1 курса дневного обучения по направлению 08.03.01 «Строительство». Методические указания соответствуют Государственному образовательному стандарту ФГОС 3./ Казанский государственный архитектурно-строительный университет: Сост.: В.С. Боровских, В.В. Лапаева. Казань, 2015.-16с.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университета

Методические указания предназначены студентам, обучающимся по направлению 08.03.01 «Строительство» в помощь при выполнении расчетно-графической работы по дисциплине «Инженерное обеспечение строительства. Геодезия».

В работе описан один из видов топографической съемки, выполняемой на строительной площадке - «Теодолитная съемка», которая производится с целью построения контурного плана строительного участка для дальнейшего проектирования и выноса проекта будущего инженерного сооружения на местность.

Ил.1. Табл.5

Рецензент:

Главный геодезист ООО «Растр»

Н.М. Джепов

УДК 528.48

ББК 26.12

Казанский государственный архитектурно - строительный университет, 2015 г.

Боровских В.С., Лапаева В.В., 2015

Теодолитной съемкой называется один из видов наземной съемки, целью которого является построение контурного плана местности без изображения на нем рельефа. Чаще всего теодолитная съемка выполняется на участках с равнинным рельефом и сложной ситуацией (застроенная территория, железнодорожные узлы и т.д.).

Полевые работы при теодолитной съемке включают в себя следующие этапы:

1) рекогносцировка на местности и закрепление пунктов (станций);

2) создание съемочного обоснования и привязка к пунктам опорной геодезической сети;

3) съемка ситуации местности.

Съемочным обоснованием теодолитной съемки служат разомкнутые или замкнутые теодолитные ходы (полигоны). Опорные точки, с которых производятся измерения, называются станциями. Они закрепляются на местности деревянными колышками или металлическими штырями.

Горизонтальные углы между направлениями на смежные станции измеряются теодолитом способом приемов. Стороны измеряют дважды - в прямом и обратном направлениях стальными мерными лентами или рулетками с относительной ошибкой не менее 1/2000. Результаты измерений заносятся в специальный журнал.

Обязательным условием при прокладывании теодолитных ходов является их привязка к пунктам плановой опорной сети. По мере создания съемочного обоснования производится съемка ситуации местности. При этом применяются следующие способы:

- способ перпендикуляров;

- способ полярных координат;

- способ угловой засечки;

- способ линейной засечки;

- способ створов.

В процессе съемки ситуации составляется абрис - схематический чертеж участка местности. На абрисе показывают станции теодолитного хода, контуры местности со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными надписями.

Журнал угловых и линейных измерений и абрис являются исходными документами для построения контурного плана местности.

1. Построение контурного плана по результатам теодолитной съемки

1.1 Обработка журнала теодолитной съемки

Создание теодолитного хода заключается в измерении горизонтальных углов и длин линий этого хода. Для выполнения РГР в задании приведены схема теодолитного хода, абрис и выписка из журнала теодолитной съемки.

Измерение углов при вершинах хода выполняется способом приемов при двух положениях вертикального круга - " круге лево" (КЛ) и "круге право" (КП). Разность двух значений угла, полученных в полуприемах, не должна превышать ± 1.0.

Измерения длин линий производятся стальной двадцатиметровой лентой дважды: в прямом и обратном направлениях. Разность значений длин в двух измерениях не должна превышать 1/2000 этой длины. Результаты угловых и линейных измерений приведены в выписке из полевого журнала теодолитной съемки задания. Для измерения угла с вершиной в точке 1, теодолит центрируют над этой точкой. При КП снимают отсчеты последовательно на точки 6 и 2, которые равны 31⁰ 15^' и 268⁰ 45 ^' соответственно. Затем переводят трубу через зенит и измеряют угол 1 при КЛ в той же последовательности, предварительно повернув лимб на 90⁰.

Значения горизонтальных углов вычисляют по формуле:

в=а - b,

где а - отсчет на правую (заднюю) точку;

b - отсчет на левую (переднюю) точку.

Если отсчет на точку а, меньше, чем отсчет на точку b, то к нему предварительно нужно прибавить 360⁰.

Например, для станции 1 получим:

при КП или в_1(КП) > в₁= (31⁰ 15^' + 360⁰) - 268⁰ 45^' = 122⁰ 30^' ;

при КЛ или в_1(КЛ) > в₁ ^' = (296⁰ 33^' -174⁰ 03^' )= 122⁰ 30^'.

Если значения в₁ и в₁^' различаются не более чем на 1^', то вычисляется среднее значение угла и записывается в соответствующую графу журнала теодолитной съемки (табл.1). В приведенном выше примере в_1ср=122⁰ 30^'.

В табл. 1 записывают также результаты измерений длин линий: в прямом и обратном направлениях. Для линии 1-2 эти величины равны: 83.74м и 83.76м. Вычисляют среднее значение длины линии:

D_1-2 = (83.74+83.76)/2 = 83.75м

и записывают в журнал. Аналогично вычисляют значения углов в₂ , в_3, в₄, в₅, в₆ и длины линий: 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-1. Обработка журнала теодолитной съемки выполняется в поле.

Таблица 1 Журнал теодолитной съемки

№,№ точек	Отчеты	Угол	Среднее из углов	Мера линии	Угол наклона
Ст.	Наб.	є	ґ	є	ґ	є	ґ
1	6 2 6 2	31 268 296 174	15 45 33 03	122 122	30 30	122	30.0	1-2 83.74 83.76 83.75
2	1 3 1 3	310 212 211 113	17 09 43 36	98 98	08 07	98	07.5	2-3 79.01 78.99 79.00

1.2 Уравнивание угловых измерений

Измеренные значения углов и длин линий переписывают в ведомость вычисления координат (табл.2) в графы 2 и 6 соответственно. Конечной целью обработки результатов измерений является получение координат точек теодолитного хода X_i и Y_i.

Сначала вычисляют угловую невязку по формуле:

ѓ_в =_изм.- _теор.

где _изм - сумма измеренных углов, равная для нашего примера:

122⁰ 30' + 98 ⁰ 07.5' + ....+ 52⁰ 45' = 720⁰ 01.5' .

Для замкнутого теодолитного хода теоретическая сумма подсчитывается по формуле:

_теор.= 180⁰ (n-2),

где n - число углов хода.

Величина полученной невязки характеризует качество угловых измерений: чем меньше невязка, тем лучше они выполнены, и наоборот.

Поэтому ѓ_в не может быть больше заранее установленной (допустимой) угловой невязки, которая для теодолитного хода с числом углов n подсчитывается по формуле:

ѓ_в (доп.)= 1'.

При допустимой величине угловой невязки, т.е. когда

ѓ_вѓ_в (доп.).

она в общем случае распределяется между всеми углами поровну с обратным знаком. Каждый угол получит поправку ?_в, равную

?_в = - ѓ_в /n.

Для нашего случая ѓ_в =720⁰ 01.5' - 720⁰00 = 1.5'. Ее удобно распределить на те углы, которые имеют не целое число минут. Поправку для углов 2, 3 и 5 принимаем равной -0.5' , а для углов 1, 4 и 6 - нулю.

Горизонтальные углы, получившие поправку, называются исправленными и вычисляются по формуле:

в_{испр. =} в_изм. + ?_в

Исправленные углы записываются в графу 3 ведомости вычисления координат (табл.2). Сумма исправленных углов должна быть равна теоретической сумме, т.е. _испр.= _теор.

1.3 Вычисление дирекционных углов

Исходный дирекционный угол вычисляется в соответствии с заданием. По исходному дирекционному углу, который, например, для стороны 1-2 равен 186⁰08', вычисляем дирекционные углы остальных сторон теодолитного хода. Вычисления ведут по правилу: дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180⁰ и минус исправленный горизонтальный угол, лежащий справа по ходу:

_посл.= _пред.+ 180⁰- в

Например:

_2-3 = 186⁰ 08' + 180⁰ - 98⁰ 07'=268⁰01';

_3-4= 268⁰ 01' + 180⁰ - 153⁰ 27'= 294⁰34';

.........................…………………

.........................…………………

_6-1= 1⁰ 23'+ 180⁰ - 52⁰ 45'=128 ⁰38';

_1-2= 128⁰ 38 '+ 180⁰ - 122⁰ 30'=186⁰08 '.

Если при вычислении уменьшаемый угол окажется меньше вычитаемого, то к уменьшаемому углу нужно прибавить 360⁰. Если вычисленный дирекционный угол окажется больше 360⁰, из него вычитают 360⁰. Дирекционный угол исходной стороны 1-2, получаемый в конце, служит контролем вычислений. Вычисленные дирекционные углы записывают в графу 4 ведомости вычисления координат (табл.2).

Используя формулы взаимосвязи дирекционных углов и румбов (см. табл.3), по значениям дирекционных углов вычисляют румбы и записывают их в графу 5 ведомости вычисления координат.

Таблица 3

Направление Линии	Дирекционный угол ()	Румб (r)
СВ ЮВ ЮЗ СЗ	00 - 900 900 - 1800 1800 - 2700 2700 - 3600	r= r=1800 - r=-1800 r= 3600-

В ведомости вычисления координат записи горизонтальных проложений и их дирекционных углов и румбов делаются в строке между конечными точками той линии, к которой они относятся.

1.4 Вычисление приращений координат и уравнивание линейных измерений

Следующим этапом обработки является вычисление приращений координат, решая прямую геодезическую задачу. Приращения координат ДX и ДY вычисляют с точностью 0.01м по формулам:

?X=Dcos, ?Y=Dsin;

или

?X=Dcos г, ?Y=Dsin г.

Вычисленные приращения координат записывают с их знаками в графы 7 и 8 (табл.2) на одной строке с соответствующей длиной линии D, дирекционным углом и румбом. Знак приращения координат определяют по направлению румба (см. табл.4).

Таблица 4

Приращение	СВ	ЮВ	ЮЗ	СЗ
Знак ?X	+	-	-	+
Знак ?Y	+	+	-	-

Далее вычисляют алгебраические суммы ?X и ?Y, которые характеризуют удаление конечного пункта теодолитного хода по соответствующим осям относительно начального пункта.

Для замкнутого теодолитного хода теоретические значения этих величин должны быть равны нулю:

У?X_m=0, У?Y_m=0.

Но из-за погрешностей в измерениях линий значения сумм получаются отличными от нуля. Величины ѓ_x и ѓ_y называют невязками приращений координат по осям X и Y и вычисляют:

У?X= ѓ_x, У?Y= ѓ_y.

Прежде чем распределять эти невязки, надо убедиться в их допустимости, для чего необходимо вычислить абсолютную невязку хода.

Абсолютную невязку периметра теодолитного хода вычисляют по теореме Пифагора:

ѓ_p =v( ѓ_x ² + ѓ_y² ).

Точность теодолитного хода оценивается по величине относительной невязки, которая не должна превышать 1/2000 доли периметра, т.е.:f_отн = ѓр/р1/2000,

где P - периметр полигона.

Если невязка в периметре допустима, то невязки ѓ_x и ѓ_y распределяют с обратным знаком на все приращения ?X_i и ?Y_i прямо пропорционально длинам линий с округлением до 0.01м. Соответствующие поправки вычисляют по формулам:

V_?Xi= (-ѓ_x/_Р)D_{i ,} V_?yi= (-ѓ_y/_Р)D_i

Контролем вычисления поправок служит равенство: сумма поправок в приращениях по оси абсцисс и оси ординат должна равняться соответствующей невязке с обратным знаком.

Прибавляя вычисленные поправки к ?X_i и ?Y_i, получают исправленные значения приращений координат, которые записывают в графы 9 и 10 ведомости вычисления координат (табл.2).

Контролем вычисления исправленных приращений координат будут равенства:

У?Xисп.=0

У?Yисп.=0

съемочный геодезический теодолитный сооружение

1.5 Вычисление координат точек теодолитного хода

Заключительным этапом обработки является вычисление координат X_i и Y_i пунктов теодолитного хода. В соответствующую графу ведомости выписывают координаты начального пункта X₁ , Y₁ (в соответствии с заданием). Координаты остальных пунктов получают последовательным алгебраическим сложением координат предыдущей точки хода с исправленными приращениями координат:

X_n+1= X_n.+ ?X_n,n+1 ^испр

Y_n+1= Y_n+ ?Y_n,n+1^испр

Сначала вычисляют координаты X_i всех пунктов хода, затем координаты Y_i. Контролем вычислений является совпадение вычисленных и исходных координат начального пункта. Вычисленные координаты точек записываем в графы 11 и 12 ведомости вычисления координат (табл. 2).

1.6 Построение плана теодолитной съемки

Построение плана выполняют на листе чертежной бумаги формата A3 в масштабе 1:1000.

Предварительно строят координатную сетку (взаимно перпендикулярные линии) или сеть квадратов со стороной 5см. Для построения координатной сетки применяют различные приборы: измеритель и масштабную линейку, координатную линейку Дробышева, трафареты. Правильность построения необходимо проверить путем измерения диагоналей всех квадратов. Точность построения 0.2мм.

Координатная сетка строится в верхней части листа таким образом, чтобы оставалось свободное место для построения линейного масштаба и чертежного штампа.

Координатную сетку следует подписать в соответствии со значениями координат пунктов теодолитного хода, при этом значения X возрастают снизу вверх, а Y - слева направо. Юго-западный угол сетки должен иметь координаты меньше минимальных в ведомости координат и кратные отрезку местности, которому соответствует сторона квадрата. В принятом масштабе сторона квадрата равна 50м.

Например, в ведомости вычисления координат (табл.2) минимальная абсцисса равна 718,06м, минимальная ордината - 29.91м. Для плана масштаба 1:1000 координаты юго-западного угла должны быть: X=700,00м, Y= 0.00м.

При помощи линейки с поперечным масштабом и измерителя наносят на план по координатам все пункты теодолитного хода в таком порядке:

- определяют, по координатам пункта квадрат, внутри которого он находится;

- находят разности координат пункта и юго-западного угла этого квадрата ? x и ? y;

- в масштабе плана откладывают отрезок ?х от нижней горизонтальной стороны квадрата вверх по левой и правой сторонам;

- соединяют полученные точки тонкой линией и на ней вправо откладывают отрезок ?у в масштабе плана, обозначая его конец наколом, который обводят кружком, и рядом подписывают номер пункта.

Правильность нанесения на план пунктов теодолитного хода проверяют путем сравнения длин сторон хода, измеренных на плане, с их размерами, записанными в ведомости вычисления координат.

После нанесения на план вершин теодолитного хода и контроля, их последовательно соединяют тонкими линиями. Построенное таким образом плановое обоснование служит основой для нанесения контуров местности.

Ситуацию на план наносят, используя для этого результаты измерений, показанные на абрисе съемки в задании. Способ нанесения контуров на план определяется способом их съемки на местности.

Например, ручей снят способами перпендикуляров и створов.

Для нанесения его на план от пункта 6 по направлению линии 6-1 в масштабе плана откладывают расстояния до основания перпендикуляров, равные 37, 88 и 115 м. На перпендикулярах откладывают их длину: 5, 14 и 6 м соответственно. Таким образом, получают три точки ручья. Еще две точки, снятые способом створов, находят на продолжении линии 5-6 (10 м от пункта 6) и на продолжении линии 2-1 (4 м от пункта 1). Точки ручья соединяют плавной линией и изображают на плане синим цветом. Данные измерений, приведенные в абрисе, на плане приводить не следует.

Точки, снятые способом полярных координат (два угла нежилого здания и угол забора), обозначенные на абрисе цифрами 1, 2 и 3 соответственно, наносят на план при помощи транспортира, циркуля измерителя и масштабной линейки. Здесь за полюс принят пункт 5, а за полярную ось линия 5-6. Центр транспортира совмещают с точкой 5, а нулевой отсчет должен быть совмещен с линией 5-6. По дуге транспортира откладывают углы: 173° 12', 152° 28', 125° 12'. На сторонах углов в масштабе плана откладывают расстояния: 28.02, 18.21 и 58.75 м соответственно.

Таким образом, получают два угла нежилого здания (точки 1 и 2 на абрисе) и угол забора (точка 3). Правильность построения контролируют, измерением ширины здания (12.7м). Из точек 1 и 2 по перпендикулярам к линии 1-2 откладываем длину здания (24,5м) и внутри полученного контура делаем подпись " КН ".

Для нанесения точек, снятых способом угловых засечек, используют транспортир. Транспортиром строят углы: 52° 49' (при пункте 1) и 36° 00' (при пункте 2). На пересечении сторон построенных углов находим положение отдельно стоящего дерева.

Построение точек, снятых линейной засечкой, выполняют при помощи циркуля-измерителя. Угол здания находят как пересечение засечек циркуля с длинами 17.5м и 14.2м из точек, находящихся на расстоянии 12м и 36м от пункта 3. Аналогично находят положение другого угла жилого дома (см. абрис).

Выполняют остальные построения и делают внутри контуров соответствующие подписи и пояснения.

Построенный в карандаше план теодолитной съемки выполняют тушью в соответствии с условными знаками. Все надписи выполняются стандартным шрифтом (рис. 1).

2. Геодезическая подготовка данных для перенесения в натуру проекта сооружения

На плане теодолитной съемки произвольным образом (а лучше параллельно одной из сторон теодолитного хода) размещают 3-этажный каменный жилой дом размером 15х60 м. Дом должен быть вычерчен красной тушью. Далее для запроектированного на плане сооружения (ЗКЖ), следует подготовить разбивочные элементы для двух углов сооружения (точки «А» и «Б» на рис.1). В качестве опорных пунктов использовать точки 6 и 1 теодолитного хода.

Разбивочными элементами будут длины линий, соединяющие точки сооружения с пунктами теодолитного хода и углы между этими линиями и сторонами хода, т.е.: D_1-A, ₁=61А и D_В-6, ₂=16В.

Для вычисления разбивочных элементов решают обратную геодезическую задачу, которая заключается в вычислении длины линии и ее направления по известным координатам начальной и конечной точек этой линии.

Координаты пунктов теодолитного хода 1 и 6 берут из ведомости координат, а координаты точек сооружения А и В определяют по плану графическим способом. Вычисления выполняются по схеме, приведенной в ведомости вычисления координат (табл. 5).

По известным координатам точек (графы 11 и 12 в табл. 5) вычисляют приращения координат:

?Х_1-А= X_А- X₁; ?Х_А-В= X_В - X_А;

?Y_1-А= Y_А- Y_{1 ;} ?Y_А-В= Y_В- Y_{А ;} и т.д.

Далее вычисляют длины линий и их румбы:

D_1-A =v(( ?X_1-А )²+(?Y_1-А)²). D_А-В =v(( ?X_А-В )²+(?Y_А-В)²) и т.д..

r_1-A=arctg(?Y_1-А /?X_1-А ) r_A-B =arctg(?Y_A-В /?X_A-B ) и т.д.

Направление румбов определяют по знакам приращений координат. По значениям румбов вычисляют дирекционные углы всех линий, а затем и углы с вершинами в точках 1, А, В, 6. Для контроля вычисляют сумму этих углов, она должна быть равна 360є. Углы следует вычислять по формуле:

в_прав = б _пред.+180є- б _посл.

Все вычисления следует вести на обратной стороне ведомости вычисления координат. На разбивочном чертеже подписывают численные значения длин линий и углов. Все проектируемые элементы (линии, подписи) показывают на чертеже красным цветом.

Рекомендуемая литература: Г.А.Федотов. Инженерная геодезия. - М.: Академия,2007.



Таблица 2 Ведомость вычисления координат

№№ то-чек	Измеренные углы	Исправленные углы	Дирекционные углы	Румбы	Длина линии	Вычисленные приращения координат	Исправленные приращения координат	Координаты
						+?X	+?Y	+? X	+? Y	X	Y
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	1220301	1220301				-0.01	-0.02			804.08	182.08
	-0.5		1860 081	ЮЗ 60 081	83.75	-83.27	-8.95	-83.28	-8.27
2	98 07.51	980 071				-0.01	-0.02			720.80	173.11
	-0.5		2680 011	ЮЗ 880 011	79.00	-2.73	-78.95	-2.74	-78.97
3	1530 27.51	1530 271				-0.01	-0.02			718.06	94.14
			2940 341	СЗ 65 0261	70 60	+29.35	-64.21	+29.34	-64.23
4	900 001	900 001				-0.01	-0.02			747.40	29.91
	-0.51		240 341	СВ 240 341	88.42	+80.42	+36.76	+80.41	+36.74
5	2030 11.51	2030 111				-0.01	-0.02			827.81	66.65
			10 231	СВ 10 231	67.34	+67.32	+1.61	+67.31	+1.59
6	520 451	520 451				-0.01	-0.05			895.12	68.24
			1280 381	ЮВ 510 221	145.80	-91.03	-113.79	-91.04	+113.84
1										804.08	182.08
					Р=534.91



Таблица 5 Ведомость вычисления координат

№№ То чек	Измеренные углы	Исправленные углы	Дирекционные углы	Румбы	Длина линии	Вычисленные Приращения	Исправленные приращения	Координаты
						+?X	+?Y	+? X	+? Y	X	Y
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	25є 57ґ									804.08	182.08
			282є 41ґ	СЗ 77є 19ґ	45.18			+9.92	-44.08
А	142є 14ґ									814.00	138.00
			320є 27ґ	СЗ 39є 33ґ	59.66			+46.00	-38.00
В	182є 34ґ									860.00	100.00
			317є 53ґ	СЗ 42є 7ґ	47.35			+35.12	-31.76
6	9є 15ґ									895.12	68.24
			128є 38ґ	ЮВ 51є 22ґ	145.80			-91.04	+113.84
1										804.08	182.08
Ув	360є 00ґ							0	0

Размещено на Allbest.ru

...