Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Недропользования

Кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия»

Отчёт по лабораторным работам

Выполнил студент: ПГСб-18-1 Д.А. Грешилов

Иркутск 2018г.

Оглавление

• 1. Масштабы
• 2. Решение задач по карте. Определение прямоугольных и географических координат точки на карте
• 3. Решение задач по карте. Углы ориентирования. Задачи, решаемые по карте на рельеф
• 4. Устройство и поверки теодолита
• 5. Измерение горизонтальных и вертикальных углов
• 6. Устройство и поверки нивелира
• 7. Определение превышений
• 8. Обработка ведомости тригонометрического нивелирования
• 9. Обработка ведомости вычисления координат точек теодолитного хода
• 10. Обработка ведомости тахеометрической съемки
• 11. Построение и оформление плана местности
• 12. Построение профилей линейных сооружений. Журнал нивелирования трассы
• 13. Построение профилей линейных сооружений. Построение профилей трассы
• 14. Построение профилей линейных сооружений. Проектирование по профилю
• 1. Масштабы
• Цель работы: Разобрать классификацию масштабов. Научиться пользоваться линейным и поперечным графиком. Уметь работать с картами разных масштабов.
• Масштаб - это степень уменьшения длин линий на плане (карте) относительно горизонтальных проекций (проложений), соответствующих им линий на местности.
• (1)
• M - знаменатель масштаба на плане (карте).

- длина линии на плане (карте).

- длина горизонтальной проекции соответствующей линии на местности.

Виды масштабов:

1. Численный (1:50000; 1:25000)

Масштаб, выражаемый дробью, у которой числитель равен единице, а знаменатель показывает, во сколько раз уменьшены проекции линий местности при нанесении их на план (карту).

2. Пояснительный (в 1 см 50 м; в 1 см 250 м)

Запись в 1 см 50 м означает, что в 1 сантиметре на карте заключены 50 метров на местности.

3. Графический

3.1. Линейный

3.2. Поперечный

Линейный графический масштаб:

Представляет графическое изображение численного масштаба в виде прямой линии, на которой отложены равные отрезки, называемые каждый в отдельности основанием масштаба и соответствующие определённой длине линии местности.

Рисунок 1 - Пример изображения линейного графического масштаба

- цена деления

Поперечный графический масштаб:

Поперечный масштаб - номограмма, позволяющая определять и откладывать расстояния с большей точностью, чем по линейному масштабу.

Поперечный масштаб создают путем прочерчивания на одинаковом расстоянии друг от друга одиннадцати параллельных линий. Перпендикулярно этим линиям прочерчивают линии основания масштаба, обычно через 2 см. Крайний левый отрезок делят на десять одинаковых частей, после чего соединяют нулевое нижнее деление с первым верхним, первое нижнее со вторым верхним и т.д. Эти наклонные линии называются трансвенсали.

Рисунок 2 - Пример изображения поперечного графика масштаба



d=1000+5*50+7*5=1285

2. Решение задач по карте. Определение прямоугольных и географических координат точки на карте

Цель работы: Познакомиться с картой и научиться определять местоположение точки по карте.

Определение географических координат точки:

К географическим координатам точки относится широта и долгота точки.

Рисунок 3 - Разрез Земли с указанием долготы и широты

Широта точки - это угол, составленный плоскостью экватора и перпендикуляром к поверхности Земли в данной точке. Широта бывает Северной и Южной.

Долгота точки - это двугранный угол, составленный плоскостью начального меридиана (Гринвича) и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Долгота бывает Западной и Восточной.

Чтобы определить географические координаты точки необходимо от этой точки опустить перпендикуляры на минутные рамки карты, затем подсчитать число минут и секунд по широте и долготе от юго-западного угла рамки и прибавить эти величины к географическим координатам юго-западного угла рамки.

Рисунок 4 - Определение географических координат



Определение прямоугольных координат на карте:

Прямоугольные координаты точки определяются в единицах измерения длины (метры, километры и т.д.).

Для того чтобы определить прямоугольные координаты точки необходимо опустить перпендикуляры на ближайшие линии километровой сетки, а затем измерить расстояния в м от этой точки до южной (по оси абсцисс) и западной (по оси ординат) координатных линий, ограничивающих километровый квадрат, в котором располагается данная точка, и сложить эти величины с координатами юго-западного угла километрового квадрата.

Рисунок 5 - Определение прямоугольных координат



и измеряются линейкой и переводятся в расстояние на карте согласно масштабу.

X=6065км означает, что от Экватора до этой точки 6065 км.

Y=4311 км означает, что точка расположена в 4 зоне (первая цифра числа) и по оси Y, в 4-ой зоне, до этой точки расстояние равно 311 км.

Практическое определение географических и прямоугольных координат на карте

Географические координаты:

Долгота:

Широта:

Прямоугольные координаты:

X: 5999км + 3, 4*250м = 5999км + 850м = 8999км + 0,850км = 5999, 850км

Y: 2379км + 1, 9*250м = 2379 + 475м = 2379 + 0,475км = 2379,475 км

3. Решение задач по карте. Углы ориентирования. Задачи, решаемые по карте на рельеф

Цель работы: Разобрать тему ориентирования направлений. Уметь определять высоту точки, расположенной на горизонтали и между горизонталями. Разобрать задачи на крутизну склона. Построить профиль по заданному направлению.

К углам ориентирования относятся:

1.) Истинный азимут - это угол, образованный северным направлением (в южном полушарии - южным) истинного (географического) меридиана и заданным направлением. Азимут измеряется по ходу часовой стрелке в градусах от 0⁰ до 360^о.

Рисунок 6 - Истинный Азимут

2.) Магнитный азимут - это угол, образованный северным направлением магнитной стрелки буссоли и заданным направлением. Магнитный азимут измеряется по ходу часовой стрелке в градусах от до .

Рисунок 7 - Магнитный Азимут

3.) Дирекционный угол - это угол образованный северным направлением координатной сетки (ось абсцисс) и заданным направлением. Измеряется по ходу часовой стрелки от 0⁰ до 360^о.

Рисунок 8 - Дирекционный угол

4.) Румб - это острый угол, отсчитываемый от ближайшего северного или южного направления истинного меридиана до ориентируемого направления. Румбу приписывают название координатной четверти (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ).

Рисунок 9 - Румбы различных четвертей

Соотношение Истинного Азимута, Магнитного Азимута и дирекционного угла:

Магнитное склонение - это угол, образованный истинным и магнитным меридианом.

Сближение меридианов - это угол, образованный истинным меридианом и осью абсцисс координатной сетки.

Рисунок 10 - Соотношение углов ориентирования, магнитного склонение и сближения меридианов

Существует две задачи, решаемые по карте - прямая и обратная геодезические задачи.

Прямая геодезическая задача

Заключается в том, что по известным координатам одной точки, расстоянию между этими двумя точками и дирекционному углу этой линии находят координаты второй точки.

Для решения прямой геодезической задачи используют формулы:

Знаки приращения координат ( и ) определяют положение точки в координатной плоскости.

Рисунок 11 - Пояснительный рисунок для прямой геодезической задачи

Обратная геодезическая задача

Заключается в том, чтобы по известным координатам двух точек определить расстояние между этими двумя точками и дирекционный угол этой линии.

Для решения обратной геодезической задачи используют формулы:

Четверть координатной плоскости, в которой расположен румб, определяется при помощи знаков приращения координат ( и ). Соотнесение румба и дирекционного угла осуществляется при помощи таблицы соотнесённости.

Таблица 1 - Таблица определения четверти для данного направления

Приращения координат	Дирекционный угол
	0-90° (I четверть)	90-180° (II четверть)	180-270" (III четверть)	270-360° (IV четверть)
Дх	+	-	-	+
Ду	+	+	-	-

Таблица 2 - Соотнесение румбов и дирекционных углов

Ориентирующий угол	Четверть
	I (СВ)	II (ЮВ)	III (ЮЗ)	IV (CЗ)
Румб
Дирекционный угол

Задачи, решаемые по карте на рельеф

Рельеф - это совокупность неровностей земной поверхности, которые представлены 5-ю основными формами: гора, котловина, хребет, лощина, седловина.

Рисунок 12 - Пояснительный рисунок для обратной геодезической задачи

Задача 1: Определение высотной отметки точки, находящейся на горизонтали.

В этом случае высотная отметка точки (A) равна высотной отметке горизонтали, на которой она расположена.

Определяется по формуле:

,

где HA - высотная отметка точки A;

H_o - высотная отметка ближайшей подписанной горизонтали;

n - число горизонталей между горизонталью, на которой лежит точка A и ближайшей подписанной горизонталью;

h - сечение рельефа горизонталями (Например, сплошные горизонтали проведены через 5м, т.е. h=5м.).

Задача 2: Определение высотной отметки точки, расположенной между горизонталями.

В этом случае для определения высотной отметки точки (C) проводится кратчайшее заложение - кратчайшее расстояние между соседними горизонталями, которое проводят через данную точку (C).

Высотная отметка такой точки (C) определяется по формуле:

,

где H_c - высотная отметка точки C;

H_o - высотная отметка ближайшей подписанной горизонтали;

n - число горизонталей между горизонталью, на которой лежит точка A и ближайшей подписанной горизонталью;

h - сечение рельефа горизонталями (Например, сплошные горизонтали проведены через 5м, т.е. h=5м.).

,

где a - длина кратчайшего заложения на карте; b - кратчайшее расстояние от точки, расположенной между горизонталями, то одной из горизонталей.

Задача 3: Определение крутизны склона.

Крутизна склона может быть определена в двух величинах:

· В углах наклона

· В уклонах

1. В углах наклона



Рисунок 13 - Определение высотной отметки точки, расположенной между горизонталями

(Измеряется в градусной мере)

Рисунок 14 - Пояснительный рисунок для определения крутизны склона в углах наклона

2. В уклонах

Уклон (i) - это тангенс угла наклона, который обозначается в процентах (%) или промилле (‰).

Например: i=0,004=0,4%=4‰

Задача 4: Построение профиля по заданному направлению.

Профиль - это вертикальный разрез рельефа местности по заданному направлению.

Последовательность построения профиля по заданному направлению:

1. Задать профильную линию AB на карте.

2. Оценить максимальную и минимальную высоту по линии профиля

3. Задать горизонтальный и вертикальный масштабы профиля

Горизонтальной линией профиля является ось расстояний, вертикальной линией - ось высот. Обычно горизонтальный масштаб профиля равен масштабу топографической карты, по которой он строится, а вертикальный масштаб принимают в 10 раз крупнее горизонтального.

4. Построить горизонтальную и вертикальную оси координат профиля и оцифровать их в соответствии с выбранными горизонтальным и вертикальным масштабами.

Вертикальная координатная ось-шкала высот начинается с абсолютной отметки, выбранной для основания профиля, так называемой линии (точки) условного горизонта. Работа по построению профиля упрощается, если оцифровка шкалы высот совпадает со значениями отметок горизонталей на карте.

На горизонтальной оси отложить отрезки, соответствующие пересечениям горизонталей с профильной линией, а также точек пересечения линии профиля с объектами ситуации (дорогами, линиями связи, объектами гидрографии, границами лесов и т.п.). Для этого можно воспользоваться полоской бумаги, на которую вначале с карты переносят характерные точки, а затем с полоски бумаги эти точки переносят на горизонтальную линию профиля.

5. Из отмеченных точек на горизонтальной оси восстановить перпендикуляры, соответствующие их абсолютным высотам. Полученные точки соединить плавной линией.

Рисунок 15 - пример построения профиля по заданному направлению

4. Устройство и поверки теодолита

Цель работы: Узнать назначение основных частей технических угломерных приборов. Научиться брать отсчеты и готовить прибор к работе.

Выполнение работы:

1. Строение теодолита

Теодолит - это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Существует 3 вида измерений

· Угловые измерения - теодолит

· Линейные измерения

· Высотные измерения

Рисунок 16 - Устройство теодолита Т30: 1 - Кремальера; 2 - диоптрийное кольцо; 3 - колпачок, под которым расположены исправительные винты сетки нитей; 4 - оптический визир; 5 - вертикальный круг; 6 - колонка; 7 - закрепительный винт лимба; 8 - основание футляра; 9 - становой винт; 10 - исправительные винты уровня; 11 - закрепительный винт алидады; 12 - уровень; 13 - закрепительный винт зрительной трубы; 14 - зрительная труба; 15 - наводящий винт зрительной трубы; 16 - наводящий винт алидады; 17 - подставка; 18 - подъемные винты; 19 - наводящий винт лимба; 20 - окуляр микроскопа; 21 - зеркало.

На зрительной трубе имеется оптический визир 4, в поле зрения, которого виден светлый крест. Этот крест совмещается с предметом, который должен попасть в поле зрения зрительной трубы, но изображение предмета может быть размытым (иногда его изображение вообще не будет видно). Для получения чёткого изображения предмета необходимо с помощью кремальера 1 перемещать в трубе специальную фокусирующую линзу до тех пор, пока его изображение не станет чётким. Зажимные винты зрительной трубы 13 и алидады горизонтального круга 11 закрепляются, и микрометренными винтами алидады горизонтального круга 16 и зрительной трубы 15 центр сетки нитей наводится на предмет. Отчётливость изображения сетки нитей получают вращением диоптрийного кольца окуляра трубы 2.

В теодолите Т30 подставка 17 жёстко скреплена с основанием 8, служащим одновременно донцем футляра, что позволяет закрывать теодолит футляром, не снимая его со штатива. Ось вращения теодолита устанавливается в отвесное положение с помощью подъёмных винтов 18 и цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга 12.

Полая вертикальная ось теодолита позволяет центрировать прибор под точкой местности с помощью зрительной трубы. Прибор снабжается окулярными насадками для зрительной трубы и микроскопа, которые применяют при наблюдении предметов, расположенных относительно горизонта под углом более 45^°.

В теодолите Т30 имеется только один цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга 12 , который прикрепляется к подставке зрительной трубы параллельно визирной плоскости. Положение уровня изменяется котировочными (исправительными) винтами 10. При алидаде вертикального круга уровня нет.

При наблюдении предметов на них наводится вполне определённая точка трубы. Такой точкой является центр сетки нитей, представляющий собой пересечение горизонтальной нити и продолженной вертикальной. Сетка нитей видна в поле зрения трубы и изображена на специальной сеточной диафрагме, размещённой вблизи переднего фокуса окуляра. Сетчатая диафрагма представляет собой стеклянную пластинку в металлической оправе.

Рисунок 17 - Сетка нитей

2. Сравнение теодолитов

Теодолиты различаются по точности.

В зависимости от точности измерения горизонтальных углов теодолиты разделяются на 3 типа:

· Высокоточные - для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 1 и 2 кл.

· Точные - для измерения углов в триангуляции и полигонометрии 3 и 4 кл.

· Технические - для измерения углов в теодолитах и тахеометрических ходах и съёмочных сетях.

В условных обозначениях цифра означает среднюю квадратичную погрешность измерения горизонтального угла одним приёмом в секундах (для Т30 = 30'').

Цена деления шкалы - это разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Таблица 3 - Сравнение отсчётных устройств теодолитов Т30 и 2Т30

Теодолит	Т30	2Т30
Отсчётное устройство	Штриховой микроскоп	Шкаловой микроскоп
Поле зрения отсчётного устройства
Отсчёт
Цена деления шкалы	-	5'
Цена деления лимба	10'	1о

3. Поверки теодолита

Поверки - это комплекс действий по выявлению отклонений геометрических условий от условий, предложенных заводом изготовителем.

Геометрические условия - это перпендикулярность и параллельность основных осей и частей теодолита.

1.) Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси прибора

Для данной поверки устанавливают ось цилиндрического уровня параллельно двум подъемным винтам. Вращая их в противоположные стороны, пузырек уровня выводят на середину. Поворачивают алидаду с уровнем горизонтального круга на 180°. При отклонении пузырька уровня от середины более чем на 1 деление, положение оси уровня исправляют на половину дуги отклонения юстировочными винтами уровня.

Рис. 18

2.) Поверка сетки нити. Вертикальный штрих сетки нити должен быть параллелен оси вращения инструмента; горизонтальный штрих сетки нити должен быть перпендикулярен оси вращения инструмента.

Наводят центр нитей сетки на какую-нибудь точку или отвес и медленно поворачивают трубу вокруг ее оси вращения, наблюдая за положением точки. Если при перемещении трубы изображение точки (отвеса) не будет сходить с вертикальной нити, то условие выполнено. В противном случае после открепления винтов I - IV производится поворот сетки нитей до совпадения вертикальной нити с отвесной линией. Винты закрепляют.

Рис. 19

3.) Поверка неравенства подставок. Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси прибора.

Установив теодолит на расстоянии 30-40 м от стены какого-либо здания и отгоризонтировав его (выставив по горизонтали), центр сетки нитей наводят на некоторую высоко расположенную точку А стены. При закрепленной алидаде (при КЛ) наклоняют трубу до примерно горизонтального положения ее визирной оси и отмечают карандашом на стене точку а₁- проекцию центра сетки нитей. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при втором положении трубы (КП) снова наводят центр сетки нитей на точку А. Наклоняют трубу и отмечают карандашом на стене точку а₂- проекцию центра сетки нитей. При совпадении точек а₁и а₂условие поверки выполняется. В противном случае (допуск - расхождение не должно выходить за пределы биссектора нитей сетки) ось вращения трубы не перпендикулярна к основной оси теодолита. Эта погрешность вызывается неравенством подставок, на которых располагается зрительная труба. В современных конструкциях теодолитов подставки трубы не имеют юстировочных винтов, поэтому погрешность может быть устранена только в мастерской.

Рис. 20

4.) Поверка коллимационной ошибки. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы.

Для проверки данного условия выбирают удаленную, находящуюся на горизонте ясно видимую точку М. Визируют на нее при положении КЛ (вертикальный круг слева) и делают отсчет по лимбу горизонтального круга. Затем переводят трубу через зенит, визируют на точку М при положении КП (вертикальный круг справа) и снова берут отсчет по лимбу горизонтального круга.

При отсутствии коллимационной ошибки: КЛ - КП ± 180° = 0.

Коллимационная ошибка С определяется по формуле:

С=

Коллимационная ошибка не должна превышать двойной точности.

Для юстировки (исправления) коллимационной ошибки наводящим винтом алидады устанавливают на лимбе ГК исправленный отсчет. Например:

КЛ_испр.= КЛ -c= 125°12' - (-2') = 125°14'

или КП_испр.= КП +c= 305°16' + (-2') = 305°14'.

При этом центр сетки нитей сойдет с точки М. Действуя горизонтальными юстировочными (исправительными) винтами сетки, передвигают ее до совмещения центра сетки нитей с изображением точки М.

Рис. 21

5.) Поверка места нуля вертикального круга. Место нуля должно быть постоянно.

Место нуля вертикального круга (М₀)- отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нульпункте. М₀ должно быть близко к нулю.

После приведения пузырька уровня при алидаде горизонтального круга на середину, при КЛ зрительную трубу наводят на удаленную точку М и берут отсчет по вертикальному кругу. Аналогичные действия выполняют при КП.

Вычисляют место нуля по формулам:

Теодолит Т30: М=

Теодолит 2Т30: М=

Например, для Т30: КЛ = 5°12'; КП = 174°36'.

М0=

Для 2Т30П: КЛ = 5°12'; КП = -5°24'.

М0=

Для исправления наводящим винтом зрительной трубы устанавливают на вертикальном круге исправленный отсчет

КЛ_испр.= КЛ - М₀

или КП_испр.= КП - М₀.

Например:

Для Т30: КЛ_испр.= 5°12'- (-6')= 5°18'

или КП_испр.= 174°36'- (-6')= 174°42'.

Для 2Т30П: КЛ_испр= 5°12'- (-6')= 5°18'

или КП_испр= -5°24'- (-6') = - 5°18'.

Наблюдаемая точка М сместится по вертикали. Вертикальными юстировочными (исправительными) винтами сетки перемещают ее до совмещения с изображением точки М.

Рис. 22

5. Измерение горизонтальных и вертикальных углов

Цель работы: Изучить методику измерения отдельного горизонтального и вертикального угла.

Измерение горизонтальных углов

Горизонтальный угол (в) - это ортогональная проекция пространственного угла местности на горизонтальную плоскость.

Рисунок 23 - Принцип измерения углов

Применяются следующие способы измерения горизонтальных углов:

Способ приемов (способ отдельного угла)- для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т.д.

Способ круговых приемов- для измерения углов из одной точки между тремя направлениями и более в сетях триангуляции и полигонометрии низких классов (разрядов).

Способ повторений- для измерения углов, когда необходимо повысить точность окончательного результата измерения путем ослабления влияния погрешностей отсчитывания. Используется при работе с техническими повторительными теодолитами.

В геодезии измеряют правые или левые по ходу горизонтальные углы.

Порядок измерения горизонтального угла способом приемов:

В вершине измеряемого угла В устанавливают теодолит и приводят его в рабочее положение, а на правой(а)и левой(с)точках устанавливают вехи. Вехи устанавливают обычно за точками вдоль измеряемых направлений с точностью ±5 мм и по возможности вертикально. Крест сетки нитей трубы при измерении горизонтальных углов наводят на основание вехи, чтобы избежать ошибок за ее наклон.

Для исключения грубых ошибок и повышения точности измерений угла его значение получают из двух полуприёмов: при круге лево (КЛ) и при круге право (КП).

Положение, при котором вертикальный круг находится слева от наблюдателя, смотрящего в окуляр, «круг лево».

Первый полуприем. Измерения начинают при КЛ. Для измерения правого по ходу угла закрепляют лимб, открепляют алидаду и трубу и наводят зрительную трубу по оптическому визиру на правую (заднюю) точку. Затем закрепляют зажимные винты алидады и трубы и, отфокусировав зрительную трубу (кремальерой) по предмету, выполняют точное визирование с помощью наводящих винтов трубы и алидады. Поле зрения отсчетного микроскопа освещают зеркалом, берут отсчета по горизонтальному кругу и записывают его в журнал.

Открепляют алидаду и трубу, визируют на левую (переднюю) точку и по аналогии с предыдущим берут отсчет. Значение угла в вычисляют как разность двух отсчетов - правый (задний) минус левый (передний):вКЛ= а - в(получив при этом правый по ходу угол).

Второй полуприём. Открепляют лимб и смещают его примерно на 90є, закрепляют лимб. Затем открепляют алидаду и поворачивают ее на 180є, а зрительную трубу переводят через зенит и при другом круге (КП) повторяют измерения. Вычисляют значение угла при КП.

В случае, если отсчет на правую (заднюю) точку меньше отсчета на левую (переднюю) точку, то при вычислении угла к нему прибавляют 360є.

Контроль. Расхождение результатов измерений по первому и второму полуприемам не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита

вКЛ- вКП? 2t (для теодолитов: Т 30 - ± 2'; 2 Т 30 - ± 1',0).

Если расхождение допустимо, то за окончательный результат принимается среднее значение угла

вср= (вКЛ+ вКП)/2.

Таблица 4 - Журнал измерения горизонтальных углов

№ станции	№ точки визирования	Положение инструмента	Отсчёт по горизонтальному кругу	Значение угла вi	всред.
A	П (1133)	КЛ	52o55'	28о50'	28о50'
A	Л (1141)		24o55'
A	П (1133)	КП	140о10'	28о50'
A	Л (1141)		111o20'

Измерение вертикальных углов

В геодезии углы наклона линий в зависимости от их расположения относительно линии горизонта могут быть положительными и отрицательными.

При измерении вертикальных углов, так же как и горизонтальных, приходится наводить крест сетки нитей на визирные знаки. Обычно эти знаки представляют собой переносные или постоянные вехи, на которых отмечена точка визирования.

Вертикальный угол - состоит из угла наклона и зенитного расстояния.

Угол наклона (н) - разность двух направлений в вертикальной плоскости, т.е. угол между горизонтальной плоскостью и направлением на точку.

Зенитное расстояние (z) - вертикальный угол между отвесной линией и направлением на точку.

Теодолит устанавливают над точкой, приводят в рабочее положение и приступают к измерениям.

Визируют на точку при КЛ и берут отсчет по вертикальному кругу, который записывают в журнал измерений. Для исключения влияния МО вертикального круга измерения повторяют при втором положении круга (КП).

М0 - это угол между горизонтальной плоскостью и визирной линией, когда зрительная труба находится в горизонтальном положении, а пузырек уровня при алидаде горизонтального круга - в нуль-пункте.

Далее вычисляют М0 и угол наклона н.

Значение угла наклона линии визирования и М0 рассчитывают в зависимости от типа применяемого теодолита по следующим формулам:

Таблица 5

Т 30	2Т30, Т15, 2Т5 и др.
М0 =(КЛ+КП +180°)/2; н=КЛ-(КП+180°)/2 Контроль: н=КЛ-М0; н=М0-(КП+180°)	М0 =(КЛ+КП)/2 н=(КЛ-КП)/2 Контроль: н=КЛ-М0 н=М0-КП
К величинам КП, КЛ и М0, меньшим 90є, необходимо прибавлять 360є

Правильность измерения вертикальных углов на станции контролируется постоянством М0, колебания которого в процессе измерений не должны превышать двойной точности отсчетного устройства.

Изменение места нуля может происходить от неточного выведения пузырька уровня на середину, от неточного наведения горизонтальной нити на визирный знак и от ошибок в отсчетах. Непостоянство места нуля вызывается также тем, что исправительные винты уровня или нитей недостаточно затянуты или лимб нежёстко скреплен с осью вращения трубы. Эти причины должны быть устранены тщательной подготовкой теодолита к измерениям.

Таблица 6 - Журнал измерения вертикальных углов

№ станции	№ точки визирования	Положение инструмента	Отсчёт по вертикальному кругу	Место Mo	Угол наклона х
A	(1146)	КЛ	8o00'	0o00'	8o00'
	(1146)	КП	-8o00'
A	(1147)	КЛ	7o39'	0o00'	7o39'
	(1147)	КП	-7o39'

6. Устройство и поверки нивелира

Цель работы - ознакомиться с назначением и техническими характеристиками нивелира, научиться готовить нивелир к работе.

Нивелир - прибор для измерения превышений между точками.

Классификация нивелиров

Нивелиры различаются по точности и по способу приведения визирной оси в горизонтальное положение.

По точности:

· Высокоточные - для определения превышений с погрешностью не более 0,5 мм на 1 км двойного хода, предназначены для нивелирования I и II классов.

· Точные - для определения превышений с погрешностью не более 3 мм на 1 км двойного хода, предназначены для нивелирования III и IV классов.

· Технические - для определения превышений с погрешностью не более 10 мм на 1 км двойного хода, предназначены для нивелирования при обосновании топографических съемок, инженерных изысканиях и строительстве.

По способу приведения визирной оси в горизонтальное положение:

· Глухой нивелир при зрительной трубе (Н-05, Н-3, Н10).

· Нивелир с компенсатором (Н-05К, Н-3К, Н10К).

Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов. При наличии лимба в шифре нивелира добавляется буква Л.

Нивелирный комплект: нивелир, штатив, две нивелирные рейки, нивелирные башмаки.

Прибор состоит из неподвижной нижней части и верхней, имеющей возможность вращаться относительно нижней. Нижняя часть представляет собой подставку цилиндрической формы с подъёмными винтами, на которой укреплён горизонтальный лимб. Верхняя часть нивелира имеет зрительную трубу с внутренней фокусировкой, контактный уровень при зрительной трубе, установочный уровень и элевационный винт, которым осуществляется точная установка пузырька уровня на середину. Наведение нивелира на рейку осуществляется от руки поворотом его верхней части относительно нижней. Зрительная труба нивелира имеет увеличение 30х.

Устройство нивелира Н-3

Рисунок 24 - Нивелир Н-3: 1 - уровень при зрительной трубе с системой призм, 2 - визиры, 3 - закрепительный винт, 4 - элевационный винт, 5 - установочная пластина, 6 - подъемные винты, 7 - подставка, 8 - круглый уровень, 9 - наводящий винт, 10 - крепление зрительной трубы к подставке, 11 - юстировка изображения (резкость), 12 - объектив зрительной трубы, 13 - зрительная труба с уровнем.



Рисунок 25 - Поле зрения трубы нивелира Н-3 и Рейка РН-3

Поверки нивелира:

1. Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт. Затем, поворачивают верхнюю часть нивелира на 180°. Если после этого пузырек уровня остался в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае, действуя исправительными винтами уровня, перемещают пузырек к нуль-пункту на половину дуги его отклонения. Затем подъемными винтами вновь выводят пузырек уровня в нуль-пункт и повторяют те же действия до выполнения условия.

2. Поверка сетки нитей. Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен, а вертикальный штрих -- параллелен оси вращения нивелира.

Перпендикулярность горизонтального и параллельность вертикального штрихов сетки нитей гарантируется заводом-изготовителем. Поэтому поверку удобнее выполнять по вертикальному штриху с помощью отвеса, подвешиваемого на расстоянии 20--25 м от нивелира. По круглому уровню тщательно приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. Зрительной трубой визируют па отвес и совмещают один из концов вертикального штриха сетки с нитью отвеса. Если другой конец вертикального штриха отходит от нити отвеса более чем на 0,5 мм, то производят исправление положения сетки нитей. У нивелира Н-3 доступ к сетке нитей возможен только после отделения окулярной части от корпуса зрительной трубы. Ослабив винты пластинки, несущей сетку нитей, слегка поворачивают ее в нужную сторону за счет люфта в отверстиях винтов. Затем зажимают винты и повторяют поверку.

3. Поверка главного геометрического условия.

У нивелиров с цилиндрическими уровнями (Н-3, Н-10)ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Поверка выполняется двойным нивелированием «вперед» одной и той же линии длиной 40--60 м с разных ее концов. Для этого концы линии АВ закрепляют кольями. Нивелир располагают над точкой А, производят предварительную установку нивелира по круглому уровню и измеряют высоту прибора i1с точностью до 1 мм. В точке В отвесно устанавливают рейку, с помощью элевационного винта приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и делают отсчет b'1по рейке. Если визирная ось и ось цилиндрического уровня непараллельны, то вместо правильного отсчета b'1по рейке будет взят отсчет b1,содержащий погрешность х. Тогда превышение точки В над точкой А будет

h=i1--b'1=i1-- (b1--x).(1)

Затем меняют местами нивелир и рейку, измеряют высоту прибораi2и берут отсчет по рейке b2.Отсчет b'2будет ошибочен на ту же величину х,тогда

h=b'2--i2=b2-x-i2.(2)

Решая уравнения (1) и (2) относительно х, получают

х=((b1+b2)/2)-((i1+i2)/2)

Для нивелира типа Н-3 при данном расстоянии погрешность в отсчетах по рейкам не должна превышать 4 мм. В противном случае, действуя элевационным винтом, наводят средний штрих сетки нитей на правильный отсчет b=b-x. При этом пузырек цилиндрического уровня отклоняется от нуль пункта. Тогда с помощью вертикальных юстировочных винтов цилиндрического уровня совмещают изображения пузырька уровня, предварительно ослабив боковые винты. Поверку повторяют до получения допустимой погрешности (х ? 4 мм).

Рисунок 26 - Схема поверки главного геометрического условия а - нивелирования «вперёд» с начала линии; б - нивелирование «вперёд» с конца линии

7. Определение превышений

Цель работы - закрепить навыки работы с нивелиром, изучить способы измерения превышений.

Способы измерения превышений:

· «вперёд»

· «из середины»

Рисунок 27 - способы нивелирования. а) «из середины»; б) «вперёд»

При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях. В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчетыЗиП, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле:

h = З-П

где З - отсчет назад на заднюю точку А; П - отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А, измеряют его высотуiи берут отсчетvпо рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибораiотсчетаv.

h = i-v.

Таблица 6 - Определение превышения методом «вперёд»

«Вперёд»
i1	1385	i2	1384
V1	1389	V2	1380
h1	-0004	h2	0004

Пояснения к таблице: обозначения из таблицы наглядно показаны на рисунке - способы нивелирования.

Таблица 7 - Определение превышений методом «Из центра»

«Из середины»
n2	1399	n2	1402
n1	1358	n1	1368
Зч	1378	Зч	1385
Зк	6178	Зк	6185
Dдля задней	(1399-1358)*100=0041*100=4100мм=4,1м
Dдля передней	(1402-1368)*100=0034*100=3400мм=3,4м
hч	Зч - Зч =1378-1385=-0007мм
hк	Зк - Зк =6178-6185=-0007мм

Пояснение к вычислениям:

Рисунок 28 - дальномерные штрихи нивелира Н-3

D=(n₂-n₁)*k

Где D - расстояние от нивелира до точки наведения;

n₂ и n₁ - дальномерные штрихи;

K - Коэффициент нивелира

8. Обработка ведомости тригонометрического нивелирования

Цель работы: ознакомиться со схемой обработки результатов измерений тригонометрического нивелирования.

Исходными данными, измеряемыми на местности, являются:

Расстояние между точками, проложенного теодолитного хода, (D), которое измеряется мерной лентой или дальномером, и угол наклона (н) между этими точками, который измеряется теодолитом или тахеометром в прямом и обратном направлениях.

Порядок измерений на станции и последующего вычисления значений:

Над точкой А устанавливают теодолит (см. рис. 28), а в точке В рейку. Измеряют высоту прибора i над точкой А (высота прибора - это расстояние по отвесной линии от оси вращения трубы до центра пункта), а высота визирной цели на рейке равна v. Для измерения угла наклона н визируют на заданную точку и берут отсчеты по вертикальному кругу при двух положениях круга (КЛ и КП), вычисляют угол наклона. Измеряют расстояние между точками, а затем вычисляют горизонтальное положение d:

d = D

Зная горизонтальное приложение и угол наклона н можно вычислить превышение т. В над т. А:

h= d tg н + i - v,

где d - горизонтальное проложение;

i - высота инструмента;

v - высота визирования.

Если v=i, то превышение можно вычислить:

h' = d tg н.

Так как работать с последней формулой удобнее при съемке на рейке заранее отмечают высоту прибора тесемкой или резинкой и при измерении вертикального угла делают наведения не на верх рейки, а на высоту прибора.

Рисунок 29 - Схема тригонометрического нивелирования

Для контроля и повышения точности, измерение расстояний и превышений выполняют в прямом и обратном направлениях хода. То есть угол наклона - прямой, а - обратный. Углы наклона прямого и обратного направлений должны отличаться знаками, а значения углов не должны отличаться больше чем на ± 1'. Расхождения в превышениях между прямым и обратным ходами не должно превышать по абсолютному значению 0,04 м на 100 м хода.

За окончательное значение измеренных превышений принимают средние арифметические из их абсолютных величин со знаком прямого превышения.

Точность тригонометрического нивелирования оценивают по невязке хода. Невязку fh в сумме превышений Уh хода вычисляют по формуле

= Уh - (Hк - Hн),

где Hк и Hн - соответственно высоты конечной и начальной точек хода.

Допустимость невязки определяют по формуле:

= 0,04 Р / , см,

где Р - периметр полигона;

n - число сторон хода.

Если , то её можно распределять:

Невязку распределяют с обратным знаком на все превышения пропорционально длинам линий хода. Высоты точек определяются по формуле

= +

Таблица 8 - Ведомость вычисления высот по результатам тригонометрического нивелирования

№ станции	Направление	Угол наклона,	Горизонтальное положение, d, м.	Высота	Превышшения	Высотная отметка, Н
				Инструмента i	визирования, v		hср.	hиспр.
1	1-2		199.12	1,47	1,47	1,39	+1,39	+1,40	286,4
	2-1					-1,39			67
2	2-3		220,03	1,47	1,47	-7,68	-7,72	-7,70	287,8
	3-2					7,75			67
3	3-4		184,88	1,47	1,47	-1,40	-1,43	-1,41	280,1
	4-3					1,45			67
4	4-5		141,08	1,47	1,47	0,82	+0,8	+0,81	278,7
	5-4					-0,78			57
5	5-1		178,39	1,47	1,47	6,85	+6,88	+6,90	279,5
	1-5					-6,90			67
1									286,467
			P=923,5м				?hср.= -0,08	?hиспр.= 0

fh = ?h_ср. = -0,08

fh_доп. = 0,04 * S_ср. * = 0,04*184,7*=16,52 см

S_ср. =

fh < fh_доп.

_- распределение невязки.

9. Обработка ведомости вычисления координат точек теодолитного хода

Цель работы: Научиться вычислять координаты вершин замкнутого теодолитного хода.

Теодолитный ход - это ломаная линия на местности, которая является плановой основной для съёмки.

В теодолитном ходе измеряются:

1. Горизонтальные углы в точках перелома хода.

2. Расстояние между вершинами хода.

3. Измеряется горизонтальный угол между твёрдой стороной и первой стороной теодолитного хода - примычный угол.

Порядок обработки ведомости:

1. Вычисляется угловая невязка для того чтобы проверить вид работ на качество угловых измерений.

2. Вычисляются дирекционные углы.

3. Вычисляются приращения координат.

4. Вычисляется линейная невязка.

5. Увязка приращений координат.

6. Вычисление координат вершин хода.

Исходными данными, измеряемыми на местности измерительными приборами, для ведомости замкнутого теодолитного хода являются: горизонтальные углы, измеренные теодолитом способом приёмов, примычный угол - горизонтальный угол между вершиной триангуляции и отрезком между Опр1 и Ст.2 с вершиной в Опр1., расстояние между точками замкнутого теодолитного хода, прямоугольные координаты вершины триангуляции и координаты вершины Опр 1.

Рисунок 30 - Схема теодолитного хода

1. Обработка угловых измерений и вычисление дирекционных углов

1) Вычисляют сумму измеренных углов



2) Вычисляют теоретическую сумму углов (формула только для замкнутого теодолитного хода)

n - Число углов

3) Вычисление угловой невязки

n - Число вершин

Если , то невязку измерения распределяют по формуле , где n - число вершин. В теодолитном ходе невязку можно распределять по принципу избавления от секунд.

4) Вычисление исправленных углов

5) Вычисление дирекционных углов

Дирекционный угол исходной стороны необходимо найти, решив обратную геодезическую задачу.

Вычислим тангенс румба по формуле:

Найдём румб по формуле:

Для перехода от румба к дирекционному угла необходимо определить в какой четверти лежит данное направление, учитывая знаки приращения координат.

Далее определяют дирекционный угол исходя из значения румба.

Таблица 9 - Таблица определения четверти для данного направления

Приращения координат	Дирекционный угол
	0-90° (I четверть)	90-180° (II четверть)	180-270" (III четверть)	270-360° (IV четверть)
Дх	+	-	-	+
Ду	+	+	-	-

Таблица 10 - Соотнесение румбов и дирекционных углов

Ориентирующий угол	Четверть
	I (СВ)	II (ЮВ)	III (ЮЗ)	IV (CЗ)
Румб
Дирекционный угол

Рисунок 31 - Связь между дирекционными углами и румбами

После вычисления первого дирекционного угла вычисляют последующие дирекционные углы по формуле:

Контролем правильности вычисления дирекционных углов сторон полигона является повторное получение дирекционного угла начальной стороны .

6) Вычисление приращений координат

Вычисляют приращения координат по формулам:

7) Вычисление суммы приращений координат, абсолютной и относительной невязок.

Поскольку полигон замкнутый, то теоретическая сумма приращений координат должна быть равна нулю, то есть Дx = 0; Дy = 0. Однако, на практике вследствие погрешностей угловых и линейных измерений суммы приращений координат равны не нулю, а некоторым величинам fx и fy, которые называются невязками в приращениях координат fx = УДx; fy= УДy .

В результате этих невязок полигон окажется разомкнутым на величину абсолютной линейной невязки

Оценивают точность угловых и линейных измерений по величине относительной линейной невязки



Вычисленная относительная невязка сравнивается с допустимой. - допустимая относительная невязка устанавливается инструкциями в зависимости от масштаба съемки в пределах 1:2000 - 1:1000. Если относительная невязка меньше или равна допустимой, то полевые измерения выполнены правильно, следовательно, можно продолжать вычисления, т.е. распределять невязку и вычислять координаты точек. Если условие не соблюдается, то тщательно проверяют все записи и вычисления в полевых журналах и ведомостях. Если при этом ошибка не обнаружена, следует выполнить контрольные измерения длин сторон.

8) Распределение невязок

Распределяют невязки по вычисленным приращениям координат пропорционально длинам сторон с обратным знаком. Поправки в приращения координат определяются по формулам:

Контроль осуществляется по формулам:

Таблица 11 - Ведомость обработки замкнутого теодолитного хода

№ станции	Углы	Горизонтальное положение d, м	Приращение координат	Координаты
	Измеренные	Исправленные	Дирекционные б		Вычисленные, м	Исправленные, м	Х	Y
					±?Х	±?Y	±?Х	±?Y
В (Вершина)
			306°57?00?
Опр1	= 151°41?00?							=1781,02	=1935,17
			335°16?00?	199,12	150,70	-130,15	180,88	-83,36	=1931,73	=1804,96
ст2	102°58?15?	102°58?00?
			52°18?00?	220,03	177,52	130	134,58	174,04	=2109,26	=1934,9
ст3	79°05?15?	79°05?00?
			153°13?00?	184,88	-135,50	125,77	-165,02	83,26	=1973,77	=2060,61
ст4	154°58?00?	154°58?00?
			178°15?00?	141,08	-134,30	43,21	-140,98	4,26	=1839,48	=2103,76
ст5	91°18?15?	91°18?00?
			266°57?00?	178,39	-58,47	-168,53	-9,46	-178,20	=1781,02	=1935,17
Опр1	111°41?00?	111°41?00?
			335°16?00?
Уизмер.	540°00?45?			P=923,5	=У=-0,05 м	=У=0,3 м	0	0
Утеор.	540°00?00?			fабс=0,3
fв	0°00?45?			fотнос =0,000325
fвдопуст.	0°2?14?			fдопуст =0,0005	fотнос ? fдопуст > полевые измерения выполнены достаточно точно, можно вычислять координаты.

1) 9) Вычисляют исправленные приращения координат

Контроль: ;

10) Вычисление координат вершин

Окончательным контролем правильности вычислений координат служит получение координат начальной точки теодолитного хода.

10. Обработка ведомости тахеометрической съемки

Цель работы: закрепить порядок выполнения работ на станции; освоить последовательность обработки ведомости тахеометрической съемки.

Исходными данными, измеряемыми на местности измерительными приборами, для ведомости тахеометрической съёмки является: наклонное расстояние D между точками местности, измеряемое по дальномеру; вертикальные и горизонтальные углы между точками местности; абсолютные высоты вершин (станций 1, 2, 3, 4, 5), вычисленные в журнале тригонометрического нивелирования.

Порядок обработки журнала:

1) Вычисление места нуля на каждой станции по формуле

2) Определение углов наклона

3) Вычисляют горизонтальные проложения от точек стояния до реечных точек.

4) В зависимости от исходных данных превышения вычисляют по следующим формулам

, если

, если

где d - горизонтальное проложение;

i - высота инструмента;

v - высота визирования.

5) По исходным абсолютным высотам вершин замкнутого теодолитного хода и выч...