Геодезия. Общий курс

У кипрегеля-автомата КН труба дает прямое изображение, номограммные кривые проходят по всему полю зрения трубы и основная кривая находится внизу поля зрения (рис.7.8-б).

На трубе кипрегеля-автомата крепится цилиндрический уровень, который дает возможность использовать кипрегель в качестве нивелира. Если местность вокруг точки установки мензулы не имеет больших перепадов высот, то превышения высотных пикетов можно определять через горизонт прибора. Для этого устанвливают пузырек уровня на трубе в нульпункт и берут отсчеты по рейке. Отметки пикетов вычисляют по формулам:

Hг = Hст + i , (7.29)

Hпк = Hг - b , (7.30)

где: Hст - отметка пункта установки мензулы (станции),

i - высота прибора (расстояние по вертикали от центра пункта до оси вращения трубы кипрегеля),

Hг - горизонт прибора,

Hпк - отметка пикета,

b - отсчет по рейке, установленной на пикете.

Использование кипрегеля в качестве нивелира требует, чтобы выполнялось главное условие нивелира: ось уровня при трубе должна быть параллельна визирной линии трубы. Это условие проверяется двойным нивелированием вперед на расстоянии 80 - 100 м. Если величина x окажется больше 1 см, то исправительными винтами уровня смещают его относительно трубы.

Ошибки графических построений. Положение точки на планшете обычно фиксируют наколом иглы циркуля-измерителя. Диаметр накола имеет размеры 0.1 - 0.2 мм; чтобы накол не потерять, его обводят кружком диаметром 2 - 3 мм. Не следует ставить ножки циркуля наклонно, чтобы накол не разрабатывался.

Толщина линии, прочерченной твердым остро отточенным карандашом, в лучшем случае равна 0.1 мм. Ошибка накола точки на пересечении двух линий зависит от угла, под которым пересекаются эти линии. Наименьшая ошибка в положении точки получается при угле пересечения 90o; она оценивается величиной 0.08 мм. При угле пересечения 45o ошибка увеличивается до 0.2 мм. Отсюда вытекает важное правило: при определении положения точек угловой засечкой следует добиваиться, чтобы угол засечки был близок к 90o (практически от 30o до 150o).

Рассмотрим задачу проведения прямой линии через две точки.

Обозначим через r радиус точек и через S - расстояние между ними ними (рис.7.13). На этом рисунке AB - правильное положение оси линии, CD - максимально ошибочное положение оси линии, на глаз неотличимое от правильного. Обозначим через е угол, равный ошибке направления линии, тогда:

Рис.7.13

Sinе = е рад = 2 * r / S

и

е ' = 2 * r * с' / S .

При r = 0.05 мм = 0.005 см получим

 (7.31)

Ошибка направления линии обратно пропорциональна расстоянию между точками, и при е 1' должно соблюдаться условие S 34 см.

Сформулируем практические правила, которым надо следовать при графическом оформлении результатов мензульной съемки:

диаметр накалываемых точек должен быть как можно меньше,

линии нужно проводить твердым остро отточенным карандашом по далеко разнесенным точкам,

углы засечек и вообще всех пересекающихся линий должны быть близки к 90o.

Создание съемочного обоснования для мензульной съемки. Съемочное обоснование для мензульной съемки создают на основе пунктов опорной геодезической сети, т.е. пунктов ГГС и сетей сгущения. Для построения съемочного обоснования разрешается применять теодолитные и тахеометрические ходы, триангуляционные построения, различные засечки и, кроме того, мензульные ходы и геометрическую сеть. Первые четыре вида образуют так называемое аналитическое съемочное обоснование, так как координаты его пунктов получают из уравнивания конкретного геодезического построения. Последние два вида относятся к графическому съемочному обоснованию. Применение графического съемочного обоснование позволяет уменьшить плотность аналитического обоснования.

Мензульный ход.Мензульный ход прокладывается между пунктами аналитического обоснования и имеет ограниченную длину, зависящую от масштаба съемки (например, 500 м при масштабе 1:2000 [14]). Положение пунктов мензульного хода определяют графически с помощью кипрегеля. Расстояние между пунктами измеряют нитяным дальномером в прямом и обратном направлениях; допустимое расхождение между Sпр и Sобр не должно превышать 1/200 от измеряемого расстояния; при съемке в масштабе 1:500 расстояния следует измерять мерной лентой или рулеткой. Направления на пункты прочерчивают по линейке кипрегеля.

Поскольку мензульный ход прокладывают между известными пунктами, положение которых на планшете уже зафиксировано, может появиться невязка хода (рис.7.14).

Рис.7.14

Допустимая линейная невязка мензульного хода на планшете равна 0.8 мм; она распределяется на все пункты хода методом параллельных линий. Суть этого метода состоит в следующем: параллельно линии невязки хода прочерчивают линии в пунктах мензульного хода 1' 2' и т.д. Затем на этих линиях откладывают отрезки

v1 = - S1 * fS / S , v2 = - (S1 + S2) * fS / S , и т.д.,

где: S1, S2 - длины сторон мензульного хода в м,

fS - линейная невязка хода на планшете в мм,

S - длина мензульного хода в м,

v1, v2 - поправки к положению пунктов хода на планшете в мм.

На концах отложенных отрезков накалывают точки, которые и будут являться уравненными положениями пунктов мензульного хода.

Превышения между пунктами мензульного хода определяют кипрегелем в прямом и обратном направлениях; расхождение допускается в пределах 4 см на 100 м расстояния. Допустимая высотная невязка мензульного хода подсчитывается по формуле (n - количество сторон в ходе):

(7.32)

Невязка распределяется в превышения между пунктами хода с обратным знаком пропорционально длинам сторон.

Геометрическая сеть. Если на местности имеются три пункта с известными координатами, то при мензульной съемке в масштабе 1:5000 и мельче графическое съемочное обоснование разрешается создавать в виде геометрической сети. Применяя прямую угловую засечку с трех известных пунктов A, B, C, определяют графически положение одного пункта, например, пункта 1 (рис.7.15).Затем с любых трех имеющихся на планшете пунктов прямой угловой засечкой определяют положение пункта 2 и так далее, пока не будет определено положение всех пунктов сети.

Рис.7.15

Отметки пунктов геометрической сети получают из ходов технического нивелирования или из высотных ходов.

Подготовка планшета и мензулы к работе. До начала съемки на планшет нужно нанести все пункты опорной сети и пункты съемочного обоснования. На рубашке планшета строят координатную сетку и наносят все пункты с известными координатами, попадающие на данный планшет. Затем выходят в поле и строят графическое съемочное обоснование. После этого вершины квадратов координатной сетки и все пункты перекалывают на планшет. За границей плана проводят ориентирные линии. Рубашка планшета становится ненужной, но ее не убирают, а используют как защитный чехол планшета. Иногда все построения выполняют сразу на планшете, не используя рубашку.

Установка мензулы на станции включает три операции: центрирование, горизонтирование и ориентирование.

Центрирование мензулы выполняют с помощью центрировочной вилки. Один конец ее прикладывают к точке на планшете, и отвес, висящий на другом конце вилки, должен находиться над точкой местности. Точка, изображенная на плане и имеющая размер 0.1 мм, соответствует на местности кругу диаметром 0.1 мм . M (M - знаменатель масштаба съемки). Поэтому центрировать мензулу достаточно с тосностью 0.05 мм . M. В Инструкции [14] даются следующие допуски на ошибку центрирования:

для масштабов 1:1000 и 1:500 - 5 см,

для масштаба 1:2000 - 10 см,

для масштаба 1:5000 - 25 см.

Планшеты масштаба 1:5000 и мельче можно центрировать на глаз.

Горизонтирование планшета - приведение его верхней плоскости в горизонтальное положение. Оно выполняется с помощью уровня на линейке кипрегеля и подъемных винтов подставки мензулы. Сначала кипрегель ставят линейкой по направлению двух подъемных винтов и с их помощью приводят пузырек уровня в нульпункт. Затем переставляют кипрегель на 90o - линейкой по третьему подъемному винту - и приводят пузырек уровня в нульпункт этим винтом. Перед горизонтированием планшета нужно обязательно выполнить поверку уровня на линейке кипрегеля и поверку перпендикулярности плоскости планшета оси вращения подставки.

Ошибка направления линии вследствие наклона планшета выражается той же формулой, что и ошибка направления вследствие наклона оси вращения алидады в теодолите, т.е.

е = i * tgн ,

где: i - угол наклона планшета,

н - угол наклона визирной линии трубы.

Поставим условие, чтобы ошибка направления е не превышала 1', тогда при н=1o i=60', при н =5o i=11'.

Таким образом, точность горизонтирования планшета зависит от характера рельефа местности: если рельеф пересеченный и пикеты приходится брать при больших углах наклона трубы кипрегеля, горизонтирование планшета нужно выполнять более тщательно. Практически планшет горизонтируют так, чтобы отклонение пузырька уровня от нульпункта не превышало трех делений при произвольной установке кипрегеля на планшете.

Ориентировать планшет - значит установить его так, чтобы имеющиеся на нем линии были параллельны горизонтальным проложениям соответствующих линий местности. Ориентирование планшета выполняют с помощью кипрегеля по линиям, соединяющим пункты съемочного обоснования.

Выбирают на планшете линию наибольшей длины; лучше пользоваться продолжениями линий за рамкой плана - так называемыми ориентирными линиями. Прикладывают линейку кипрегеля к выбранной линии и поворачивают мензулу вокруг оси подставки до тех пор, пока труба кипрегеля не окажется наведенной на нужную точку. Затем проверяют правильность ориентирования по другой линии.

Вся трудность установки мензулы на пункте заключается в том, что при выполнении одной операции нарушаются условия других, в связи с чем приходится применять метод последовательных приближений.

Производство мензульной съемки. Мензульная съемка выполняется с пунктов съемочного обоснования; способы съемки - полярный и засечек.

Перед съемкой пикетов измеряют высоту инструмента i и отмечают ее на рейке. Затем исполнитель намечает места пикетов и дает задание реечнику в каком порядке их обходить. Плановые пикеты располагают на изгибах контуров, дорог, пересечениях и ответвлениях дорог, у канав, углов изгородей и строений, у отдельных объектов и т.п.

Высотные пикеты располагают на характерных точках и линиях рельефа, на перегибах скатов. Расстояние между высотными пикетами на ровных участках не должно превышать 20 мм на плане; на один квадратный дециметр плана обычно набирают не менее 25 высотных пикетов.

На каждой станции после полного набора пикетов проводят контурные линии, наносят условные знаки объектов местности, проводят горизонтали и только после этого переходят на другой пункт съемочного обоснования.

Ежедневно составляют кальку высот, на которую копируют все высотные пикеты, а также кальку контуров.

Сводка планшетов по рамкам. Если участок съемки располагается на нескольких планшетах, то выполняют их сводку по рамкам. Если приложить один планшет к другому по общей рамке, то горизонтали и контуры должны совпадать; однако, вследствие ошибок измерений при съемке полного совпадения может и не быть. Для устранения возможных разногласий съемка выполняется за границей планшета на ширину 4 мм в масштабе плана.

Процесс сводки планшетов заключается в следующем. На полоску кальки копируют с планшета углы рамок трапеции, координатную сетку, ситуацию и рельеф в зоне шириной 24 мм: 20 мм внутри рамки и 4 мм за рамкой. Кальки двух соседних планшетов накладывают одна на другую и сличают. При допустимых расхождениях устанавливают окончательное положение контуров и горизонталей и переносят его на планшеты. При недопустимом расхождении все разногласия устраняются прямо на местности при повторной съемке.

7.9 Специальные съемки

Кроме рассмотренных видов наземной топографической съемки в геодезической практике применяются и другие съемки, которые условно назовем специальными съемками; перечислим некоторые из них.

Кадастровая съемка (кадастровое картографирование) выполняется для создания и обновления государственного кадастра. Государственный кадастр - это банк данных о правовом режиме земель и вод, их природном и экономическом состоянии, составляемый и периодически обновляемый по результатам кадастрового картографирорования и мониторинта. Мониторинг земель - это система наблюдения за состоянием земельного фонда, своевременного выявления изменений, предупреждения и устранения последствий негативных явлений.

При кадастровой съемке съемочное обоснование создается в виде отдельных линейно-угловых ходов и систем ходов, различных засечек, ходов и сетей технического нивелирования и нивелирования 4-го класса. Съемка границ земельных участков выполняется как правило полярным способом точным теодолитом-тахеометром или электронным тахеометром; для контроля применяется метод промеров.

Нивелирование поверхности - это съемка рельефа на небольшом участке местности, выполняемая с помощью нивелира и рейки; в этой съемке пикеты фиксируют колышками в вершинах квадратов или прямоугольников, разбиваемых на местности с нужной степенью точности. По результатам съемки вычерчивается план местности, на котором рельеф изображен точно, а изображение ситуации либо отсутствует, либо выполнено с невысокой точностью.

Нивелирование трассы - это съемка узкой полосы местности, по оси которой проложен теодолитный ход. Ширина полосы обычно не превышает 40 - 200 м; нивелирование выполняется вдоль трассы и по поперечникам, прокладываемым в обе стороны от оси трассы на характерных точках рельефа и будущего сооружения. По результатам съемки строят профиль трассы.

Съемка дна водоемов выполняется с катеров, которые перемещаются по заданным маршрутам в пределах водоема и положение которых фиксируется через некоторые промежутки времени геодезическими засечками. Основной прибор для съемки дна - это эхолот-самописец. По результатам съемки вычерчивают план дна водоема в горизонталях и профили дна по заданным направлениям.

Исполнительная съемка проводится в обязательном порядке после выполнения строительных или монтажных работ и имеет целью зафиксировать фактическое положение отдельных узлов и деталей сооружения относительно их проектного положения.

Съемка подкрановых путей выполняется в заводских цехах для определения планового и высотного положения рельсов, балок и консолей подкрановых путей. По результатам съемки составляют план, профиль и проект рихтовки рельсов и балок.

Список принятых обозначений

a - большая полуось земного эллипсоида,

a - основание линейного или поперечного масштаба,

a - заложение ската,

a - отсчет по задней рейке,

A - географический азимут линии,

AM - магнитный азимут линии,

b - малая полуось земного эллипсоида,

b - отсчет по передней рейке,

B - геодезическая широта точки,

c - поправка в направление за центрировку теодолита,

C - коллимационная ошибка,

C - коэффициент нитяного дальномера,

D - длина линии на местности,

D - диаметр объектива зрительной трубы,

f - фокусное расстояние линзы,

f - невязка,

h - высота сечения рельефа на карте или плане,

h - превышение одной точки относительно другой,

H - высота фотографирования при аэрофотосъемке,

H - отметка точки,

Hг - горизонт прибора,

i - высота прибора,

k - коэффициент вертикальной рефракции,

K - коэффициент дальномера с постоянным базисом

l - дальномерный отсчет по рейке,

l - линейный элемент центрировки теодолита,

l1 - линейный элемент редукции визирной цели,

l0 - номинальная длина мерного прибора,

L - геодезическая долгота точки,

L0 - геодезическая долгота осевого меридиана зоны,

m - средняя квадратическая ошибка одного измерения,

M - знаменатель численного масштаба,

M - средняя квадратическая ошибка арифметической средины,

MP - средняя квадратическая ошибка положения точки,

МО - место нуля вертикального круга угломерного прибора,

p - влияние кривизны Земли на отметки точек,

p - расстояние между дальномерными нитями,

P - площадь участка местности,

P - вес арифметической средины,

r - румб линии,

r - поправка в направление за редукцию визирной цели,

R - радиус сферы,

R1 - радиус рефракционной кривой в атмосфере,

S - горизонтальное проложение линии местности,

S - полярное расстояние в полярной системе координат,

t - точность масштаба,

t - точность верньера,

V - увеличение зрительной трубы,

V - высота вехи или рейки,

V - скорость света в атмосфере,

V - вероятнейшая ошибка измерения,

X - абсцисса точки в прямоугольной системе координат XOY,

Y - ордината точки в прямоугольной системе координат XOY,

Z - зенитное расстояние,

б - полярное сжатие земного эллипсоида,

б - полярный угол точки в полярной системе координат,

б - дирекционный угол линии,

в - горизонтальный угол,

в - параллактический угол в дальномере с постоянным базисом

г - угол засечки,

г - угол сближения меридианов двух точек,

гГ- гауссово сближение меридианов,

д- склонение магнитной стрелки,

И - угловой элемент центрировки,

И1 - угловой элемент редукции,

л - географическая широта точки,

л- цена деления лимба теодолита,

м - цена деления шкалы отсчетного устройства,

м- средняя квадратическая ошибка единицы веса,

с - переходный коэффициент от радианной меры углов к градусной и обратно,

ф- цена деления уровня,

ц - географическая широта точки,

ц- диастимометрический угол в дальномере с постоянным углом.

Cписок рекомендуемой литературы

Учебники

Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. Геодезия.- М.:Недра, 1993.

Дьяков Б.Н. Геодезия. Общий курс: Учеб. пособие для вузов. - Новосибирск: Изд-во Новосиб ун-та, 1993.- 171 С.

Борщ-Компониец В.И. Геодезия. Маркшейдерское дело: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1989. - 512 с.: ил.

Букринский В.А., Орлов Г.В., Самошкин Е.И. и др. Основы геодезии и маркшейдерского дела. Учеб. для иностр. студ. - М.:Недра, 1989. - 382 с.: ил.

Поклад Г.Г. Геодезия: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1988. - 304 с.: ил.

Селиханович В.Г. Геодезия: Учебник для вузов, Ч.II. - М.: Недра, 1981. - 544 с.

Данилов В.В., Хренов Л.С., Кожевников Н.П. и др. Геодезия. Изд. 2-е, перераб. - М.: Недра, 1976. - 488 с.: ил.

Гиршберг М.А. Геодезия. Ч.1. - М,: Недра, 1967. - 384 с.

Практикумы

Неумывакин Ю.К., Смирнов А.С. Практикум по геодезии: Учебное пособие.- М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1995.- 315 с.: ил.

Визгин А.А., Коугия В.А., Хренов Л.С. Практикум по инженерной геодезии: Учеб. пособ. для вузов. - М.: Недра, 1989. - 285 с.

Баканова В.В., Карклин Я.Я., Павлов Г.К. и др. Практикум по геодезии: Учеб. пособ. для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1983. - 456 с.: ил.

Хейфец Б.С., Данилевич Б.Б. Практикум по инженерной геодезии. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. - 332 с.: ил.

Селиханович В.Г., Козлов В.П., Логинова Г.П. Практикум по геодезии. - М.: Недра, 1978. - 382 с.

Нормативно-справочная литература

Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 / Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР. - М.: Недра, 1982. - 160 с.

Инструкция по нивелированию I, II, III, IY классов / управление геодезии и картографии при СМ СССР. - М.: Недра, 1990. - 167 с.: ил.

Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 / Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР. - М.: Недра, 1989. - 286 с.: ил.

Сборник инструкций по производству поверок геодезических приборов / Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР.- М.: Недра, 1988. - 77 с.: ил.

Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР/ Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР.- М.: Недра, 1966. - 342 с.

Дополнительная литература

Проблемы цифрового картографирования территории России. Обзорная информация/ Госгисцентр. - М.: ЦНИИГАиК. - 1996. - 48 с.

Проект: Федеральная целевая программа Российской Федерации "Перевод геодезического обеспечения России на спутниковые методы", М., 1996.

Ащеулов В.А. Применение спутниковых навигационных систем в геодезии: Уч. пособие. - Новосибирск: НИИГАиК, 1993. - 82 с.

Шеховцов Г.А. Оценка точности положения геодезических пунктов. - Москва.: Недра, 1992. - 255 с.: ил.

Маслов А.В., Юнусов А.Г.6 Горохов Г.И. Геодезические работы при землеустройстве: Учебн. пособие для ВУЗов. - 2-е изд.,перераб. и доп.- М.: Недра, 1990.- 215 с.

Топографо-геодезические термины. Справочник / Б.С. Кузьмин, Ф.Я. Герасимов, В.М. Молоканов и др. - М.:Недра,1989.- 261 с.

Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 544 с.

Лысов Г.Ф. Поверки и исследования теодолитов и нивелиров в полевых условиях. - М.: Недра, 1978. - 97 С.

Справочник геодезиста. - М.: Недра, 1985, 1975, 1966.

Коськов Б.И. Справочное руководство по съемке городов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1974. - 408 С.

Размещено на Allbest.ru

...