Лабораторные работы по инженерной геодезии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОУ ВПО « Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра: “Изыскания и проектирование железных дорог”

Методическое пособие

Лабораторные работы

По инженерной геодезии

А.В. Никитин

Хабаровск 2007

Методическое пособие соответствует государственному стандарту направления 653500 «Строительство» специальностей 290300 «Промышленное и гражданское строительство», 290800 «Водоснабжение и водоотведение», 291500 «Экспертиза и управление недвижимостью», направления 653600 «Транспортное строительство» специальностей 653600 «Транспортное строительство железных дорог ,путь и путевое хозяйство», 291100 «Мосты и транспортные тоннели» подготовки дипломированных специалистов.

Методическое пособие составлено с целью помочь студентам изучить курс «Инженерная геодезия». В нём изложен порядок производства лабораторных работ с геодезическими средствами измерений и приведены примеры оформления отчетов. Каждая лабораторная работа рассчитана на 2 академических часа.

Предназначено для студентов 1-го курса строительных специальностей дневной формы обучения.

ВВЕДЕНИЕ

Методическое пособие предназначено для студентов, изучающих инженерную геодезию. Объем и количество лабораторных работ для каждой специальности устанавливается кафедрой в соответствии с рабочей программой курса и учебными планами.

Проведение лабораторных работ предусматривается фронтальным методом: все студенты одновременно делают одну и ту же работу, каждый за своим прибором. Все данные по лабораторным работам заносятся в специальную тетрадь.

К лабораторной работе студент должен подготовиться заранее. Необходимо повторить теоретический материал, относящийся к данной теме; подготовить ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце каждой лабораторной работы; подготовить форму отчета. Студенты, не подготовившиеся к лабораторной работе, отстраняются от занятий.

В конце описания каждой лабораторной работы выделен круг вопросов и заданий, решение которых позволит студенту расширить свой кругозор, лучше узнать устройство приборов, их юстировки и возможности использования.

Лабораторная работа сразу же после ее выполнения должна быть проверена преподавателем, о чем в отчете им делается соответствующая запись.

Сдача лабораторной работы, как правило, должна производиться сразу на занятиях. Если студент не успел выполнить работу на занятиях, он должен сдавать ее в течении недели во внеурочное время. Выполнение каждой лабораторной работы рассчитано на два часа занятий.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Приборы и принадлежности выдаются лаборантом по студенческим билетам. Студенты несут полную ответственность за полученные приборы и принадлежности к ним.

2. При работе с прибором следует придерживаться следующих правил:

- перед установкой прибора необходимо закрепить винты на ножках штатива;

- недопустимо касаться пальцами оптики;

- перед началом работы подъемные и микрометренные винты должны быть выведены в среднее положение;

- прежде чем поворачивать инструмент или какую-либо его часть необходимо проверить, ослаблен ли соответствующий закрепительный винт;

- при поворотах частей прибора и закреплении винтов нельзя прилагать лишних усилий;

3. Все записи должны вестись без черновика, сразу в тетрадь для лабораторных работ, ясным и четким шрифтом. Применение резинки и исправление цифры по цифре категорически запрещено. Ошибочная запись зачеркивается одной линией, и над ней записывается правильный результат.

4. При работе следует соблюдать тишину, чистоту и порядок.

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Масштабы и условные знаки топографических карт

1.Изучение масштабов.

2.Изучение условных знаков.

Необходимые инструменты и принадлежности : измеритель, масштабная линейка, карандаш средней твердости, топографическая карта.

Порядок выполнения работы

1.Изучение масштабов:

а) определить, сколько метров местности соответствует 1 см карты

( плана ) в масштабах:

1:200,1:500,1:1000, 1:2000,1:5000,1:25000;

б) определить соответствующую точность этих масштабов ;

в) определить расстояние на карте ( d ) между точками А и В с помощью численного масштаба карты:

измерить отрезок АВ на карте в сантиметрах;

вычислить соответствующее расстояние на местности в метрах ( d ) по формуле

;=;

г) отложить на плане отрезки в масштабе 1:1000 в сантиметрах, соответствующие расстояниям на местности 101,78 и 45,30:

вычислить :

;

- отложить с помощью масштабной линейки

д) подписать диаграмму поперечного масштаба в соответствии с численными масштабами планов ( 1:500, 1:1000, 1:2000 ) зная, что одно основание масштаба равно 2 см. Отложить на поперечном масштабе 1:1000 расстояния ( 96,80; 48,37; 20,15 );

Рис.1. Поперечный масштаб

е) определить расстояния АВ, АД, АС с помощью поперечного масштаба ( масштаба 1:5000, 1:1000 ):

А В СД

Отчет по лабораторной работе № 1 составляется в форме ответов на вопросы, поставленные в разделе "порядок выполнения работы".

Контрольные вопросы:

1. Что такое масштаб карт?

2. Как определить точность масштаба карты?

3. Какие категории условных знаков существуют?

4. Как на карте один контур разделяется от другого?

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Решение задач по топографической карте

Необходимые инструменты и принадлежности: транспортир, измеритель, масштабная линейка, карандаш средней твердости, топографическая карта.

2.1 Условные знаки планов и карт

Карты и планы должны быть точны и выразительны. Точность карты и плана зависит от их масштаба, точности применяемых при съемках геодезических приборов, методики производства работ и опытности производителя работ.

Выразительность карты и плана зависит от ясного и четкого изображения на них предметов местности. Для такого изображения предметов местности в геодезии выработаны особые картографические условные знаки, характеризующиеся простотой и наглядностью, что достигается сочетанием только элементарных геометрических форм, которые до некоторой степени напоминают вид самого предмета в действительности. Простота условных знаков обеспечивает легкость их запоминания, что, в свою очередь, облегчает чтение планов и карт.

Читать карту или план -- это значит уметь определять, что выражают собой нанесенные на них те или иные условные знаки.

Картографические условные знаки (ГОСТ 21667--76) принято делить на площадные, внемасштабные и линейные.

Площадными знаками называются условные знаки, применяемые для заполнения площадей объектов, выражающихся в масштабе плана или карты.

По плану или карте можно определить при помощи такого знака не только местоположение объекта, предмета, но и его размеры.

Если объект в данном масштабе не может быть выражен площадным знаком вследствие своей малости, то применяется внемасштабный условный знак. Предметы, обозначенные такими условными знаками, занимают на плане больше места, чем следовало бы по масштабу. Внемасштабные условные знаки имеют большое применение на картах.

Для изображения на картах и планах объектов линейного характера, длины которых выражаются в масштабе, используют линейные условные знаки.

Такие условные знаки на планы и карты наносятся в полном соответствии с масштабом и положением горизонтальной проекции длины объекта, но его ширина показывается несколько преувеличенной. Большую часть подписей на топографическом плане или карте размещают параллельно нижней и верхней рамкам. Надписи рек, ручьев, а также горных хребтов делают вдоль их направлений.

Задание ставит своей целью ознакомить студентов с некоторыми, часто встречающимися условными знаками и правилами их вычерчивания в соответствии с таблицами условных знаков (Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. -М.: Недра, 89.-286 с.).

В задании предлагается вычертить следующие условные знаки:

5/1 - точки плановых съемочных сетей, закрепленные на местности.

12 - пересечения координатных линий.

13/1 - постройки огнестойкие жилые, одноэтажные.

114/4 - ЛЭП низкого напряжения на деревянных и металлических столбах.

188 - автомобильные дороги с покрытием и их характеристика

193/1 - грунтовые дороги, проселочные.

329/1,2 - горизонтали:

1) утолщенные;

2) основные.

366/1 - контуры растительности, грунтов и др.

395/2 - заросли кустарников.

422 - сенокосы заболоченные.

Наглядность топографических карт вместе с точностью является важнейшим их показателем. Достигается она применением соответствующих условных знаков и надписей, дополняющих их содержание и являющихся своеобразным условным знаком.

Надписи не только указывают название, но и отражают характер (качество) данного объекта. Поэтому надписи на картах и планах применяют для указания собственных названий географических объектов, обозначения рода объекта и как пояснительные надписи.

Выбор того или иного шрифта и размер надписи зависят от характера надписываемого предмета и масштаба карты.

Контрольные вопросы:

1. Каков смысл установления единых условных знаков?

2. Какие существуют виды условных знаков?

3. Каким образом можно использовать таблицы условных знаков для чтения планов и карт?

2.2 Номенклатура планов и карт

Номенклатурой называется система разграфки и обозначений топографических карт и планов.

В основу номенклатуры положена международная разграфка листов карты масштаба 1:1000000. Листы карты этого масштаба ограничены меридианами и параллелями и имеют размеры по широте 4° (ряды) и по долготе 6° (колонны). Ряды обозначаются заглавными буквами латинского алфавита от А до V к северу и югу от экватора, а колонны нумеруются арабскими цифрами от 1 до 60. Счет колонн ведется от меридиана с долготой 180°- с запада на восток. Например, (рис.1.3) лист карты масштаба 1:1 000 000, на котором находится Москва, имеет номенклатуру N-37. Разграфка топографических карт более крупных масштабов установлена с соблюдением следующих условий: границами карт служат меридианы и параллели; размеры листов карт должны быть удобными для издания и практического пользования; лист карты масштаба 1:1000000 должен делиться на целое число карт крупного масштаба.

Рис.2 . Лист карты M 1:1000000

В России разграфка карт выполнена так, что одному листу карты 1:1000000 соответствуют 144 листа карты 1:100 000, обозначаемых арабскими цифрами от 1 до 144. Одному листу карты 1:100000 соответствуют 4 листа карты 1:50000, обозначаемые заглавными русскими буквами А, Б, В, Г. Одному листу карты 1:50000 соответствуют 4 листа карты 1:25000, обозначаемые буквами а, б, в, г. Одному листу карты 1:25000 соответствуют 4 листа карты 1:10 000, обозначаемые арабскими цифрами 1, 2, 3, 4. Одному листу карты 1:10 000 соответствуют 256 листов карты 1:5000, обозначаемые номерами от 1 до 256. Одному листу масштаба 1:5000 соответствуют 9 листов карты масштаба 1:2000, обозначаемые строчными буквами русского алфавита а, б, в, г, д, е, ж, з, и.

Пример определения номенклатуры:

Задача. Отыскать номенклатуру листа карты масштаба 1:50 000 и географические координаты углов рамок трапеций, если известно, что точка К, расположенная на этом листе карты имеет координаты:

широта , долгота

Решение. Пользуясь данной на рис.2 международной разграфкой карт масштаба 1:1 000 000 по широте и долготе точки К отыскивается лист карты, в пределах которого она находится, и выписывается его номенклатура. Для нашего случая К расположена на листе карты масштаба 1:1 000 000 с номенклатурой N-44. Зная, что в пределах этого листа карты находятся 144 листа карты масштаба 1:100 000 (рис.3 ) и учитывая размеры рамок, отыскиваем по географическим координатам точки К ее местоположение в пределах листа карты масштаба 1:100000.

Находим, что точка К располагается на листе 85 карты масштаба 1:100000.

Номенклатура этого листа будет N - 44 - 85. Нам требуется найти местоположение точки К в пределах листа карты масштаба 1:50000. Для этого необходимо вычертить схему листа N - 44 - 85 (рис.4), показав на ней расположение и обозначение листов карты масштаба 1:50000.

По географическим координатам углов рамки листа карты масштаба 1:50000 отыскиваем положение точки К. Точка К находится в северо-восточном углу листа карты масштаба 1:50 000. Номенклатура этого листа будет N - 44 - 85- Б.

Контрольные вопросы:

1. Что такое номенклатура карт?

2. Какие масштабы карт прияты в России?

3. Что является границами листа карты?



Рис.3 Карта 1:1 000 000

Рис. 4 Карта М 1:100 000

2.3 Составление краткого топографического описания участка, выделенного на карте

Для инженера-строителя топографическая карта служит важнейшим источником разнообразных сведений о природных и социально-экономических условиях района, размещении намечаемого объекта строительства, необходимых для разработки оптимальных проектных решений. С помощью карты инженер-строитель получает первое, нередко подробное комплексное представление о геодезической изученности местности, формах и характере ее рельефа, растительности, гидрографии, сырьевых и топливно-энергетических ресурсах, существующих промышленных предприятиях, населенных пунктах, путях сообщения и средствах связи. Все эти данные составляют содержание топографической карты и изображаются на ней при помощи площадных и внемасштабных условных знаков и пояснительных подписей; поэтому уменье «читать» топографическую карту и при ее помощи получать наиболее полно необходимые сведения о местности крайне важно для инженера-строителя любой специальности.

В результате ознакомления по карте с участком строительства составляют его топографическое описание, в котором должно быть освещено следующее:

1. наличие на участке пунктов геодезических сетей и их количество (геодезическая изученность района);

2. общая характеристика рельефа местности;

3. гидрография (реки, озера, болота);

4. растительность;

5. населенные пункты и их краткая характеристика;

6.транспорт( железные , автомобильные дороги,ЛЭП,трубопроводы).

Ниже приводится пример на составление краткого топографического описания участка, ограниченного «вертикальными» километровыми линиями 6308 -- 6322 листа О-36-97-B-В-1.

Участок расположен в равнинной местности. Наиболее высокие места находятся в северной части листа. Там же находится пашня, которая отделена от южной половины листа полезащитной лесополосой.

Геодезическую основу участка составляют точки съемочной сети: 276,4; 264,1; 278,5; 282,6; 292,3; 298,3.

В западной части листа присутствуют заросли кустарников, а на всей территории есть луговая растительность.

Лист карты с юга на север пересекают дорога и линия электропередач.

В юго-восточной части участка есть карьер, а в западной овраг, протяженностью около семисот метров.

2.4 Определение географических и плоских прямоугольных координат точек по картам

Существуют геодезические координаты В - геодезическая широта и L- геодезическая долгота, которые определяют положение проекций точек на поверхности эллипсоида. Помимо геодезических существуют также астрономические координаты - астрономическая широта и - астрономическая долгота, определяемые из астрономических измерений относительно отвесной линии, проведенной в данной точке. Расхождение между геодезическими и астрономическими широтами и долготами незначительные и составляют величины в 3-4” и лишь в отдельных районах достигают значений более 10”. Поэтому на практике обе системы координат называют обобщенно географической системой координат. Географические координаты точки определяют пользуясь показанными у сторон рамки листа карты делениями, соответствующими минутам долготы и широты и значениями подписанных величин широт и долгот в углах рамки трапеции. К заданной точке проводят ближайшие южную и северные параллели, а также западный и восточный меридианы. Затем с помощью линейки и треугольника проводят параллель и меридиан заданной точки. Широту и долготу заданной точки получают из выражений:

где - широта южной параллели;- приращение широты;- долгота западного меридиана;приращение долготы, равное .

Значение находят как отношение расстояния от южной параллели до западной точки к длине меридиана этой точки между южной и северной параллелями, соответствующей одной минуте широты. Аналогично находят значение .

Пример: Определить географические координаты точки а на карте масштаба 1:25 000 (рис.5).

Ближайшее к точке а южная параллель и западный меридиан ( они проведены штрих-пунктиром) имеют координаты. =5441'; =1805' Длин отрезков: ю=13мм сю=62мм з=21мм зв=36мм. Тогда и , а географические координаты точно а имеют значения:

На топографических картах нанесена квадратная сетка плоских прямоугольных координат. На картах, например 1:25 000 сторона квадратной сетки равна 4см, что соответствует 1000м на местности, поэтому в этом случае координатную сетку называют километровой. На карты более крупных масштабов сетку наносят через 10см. На выходах координатной сетки за рамки трапеции подписывают значения координат для каждой линии. По оцифровке линий координатной сетки получают значение координат юго-западного угла квадрата, в котором расположена заданная точка. Её координаты будут равны



Значения представляет собой длину перпендикуляра, опущенного из заданной точки на южную сторону квадрата, в котором находиться точка; значение - длину перпендикуляра, опущенного из точки на западную сторону квадрата. Для контроля и получения более точных результатов измеряют также длины перпендикуляров, опущенных из точки на северную и восточную стороны квадрата. Суммы и должны равняться длине стороны квадрата (теоретическая сумма) или 1000м.

Разности и представляют собой ошибки в определении соответствующих координат заданной точки. Ошибки распределяются с обратным знаком, пропорционально измеренным величинам и соответственно.

Пример. Требуется определить прямоугольные координаты точки (рис. 5). Координаты юго-западного угла квадрата координатной сетки, в котором расположена точка , имеют значения:

Далее с помощью масштабной линейки и измерителя определяем значения Хю=ю=590м Хс=с=400м Ошибка х=590+400-1000=10м. Ошибку распределяем и получаем исправление, Хюисп=590+6=596м, Хсисп=590+6=596м Осуществляем контроль: 596+404=1000м. Аналогично измеряем, Yз=з=285м Yв=в=700м Ошибка составляет, в=285+700-1000=15м. Распределяем ошибку и получаем исправленные Yзисп=285+4=286м, и Yвисп=700+11=711м. Осуществляем контроль: 289+711=1000м. Вычисляем координаты заданной точки .

Х=6065000+596=6065596м, Y=4311000+289=4311289м.

Рис. 5 Определение географических и прямоугольных координат

2.5 Определение углов ориентирования линий на топографических картах

Ориентировать линию на местности означает найти её направление относительно меридиана. Такими углами являются истинные азимуты А, магнитные азимуты А м, дирекционные углы и румбы r.

Азимут данного направления АВ называют прямым, а противоположного ВА- обратным. Поскольку меридианы не параллельны между собой, то прямой и обратный азимуты различаются между собой на величину, выражаемую формулой



где, - соответственно азимуты обратный и прямой; - сближение меридианов, которое бывает восточным (положительным) и западным (отрицательным).

Азимут магнитный отсчитывается от магнитного меридиана, который не совпадает с истинным, поэтому переход от магнитного азимута к истинному осуществляется по формуле

где, - соответственно азимуты истинный и магнитный; - склонение магнитной стрелки.

Склонение может быть восточным и западным. Восточное склонение считают положительным, а западное - отрицательным, поэтому в формулу восточное склонение вводят со знаком плюс, а западное со знаком минус.

Дирекционный угол отсчитывается от северного направления осевого меридиана или линий ему параллельных, каковыми на карте являются линии абсцисс координатной сетки. Связь между дирекционными углами и азимутами выражается зависимостью

Прямой и обратный дирекционный угол линии отличаются на 1800.

Румб r отсчитывается от ближайшего конца меридиана (северного или южного) до данной линии и изменяется от 00 до 900 .

Связь дирекционных углов или азимутов с румбами показана в табл. 1.

Таблица 1 Связь дирекционных углов с румбами

Азимуты А или дирекционные углы	Румбы	Четверти
0-900	r =	I-СВ
900-1800	r = 1800 -	II-ЮВ
1800-2700	r = - 1800	III-ЮЗ
2700-3600	r = 3600 -	IV-СЗ

Перед указанием числового значения румба указывают название четверти, в которой он расположен, например .

При выполнении практического задания по определению углов ориентирования линии АВ по карте пользуются транспортиром. Обычно измеряют дирекционный угол линии АВ, приложив нулевой диаметр транспортира к точке пересечения линии АВ (или её продолжения) с ближайшей вертикальной линией и совместив цент транспортира с точкой А координатной сетки. Азимуты и румбы вычисляют, пользуясь значениями сближения меридианов и склонения магнитной стрелки, указанные на графике, помещенным под южной рамкой листа карты. На графике изображены и подписаны направления истинного, магнитного и осевого меридианов и указаны числовые значения и . По условиям задания А, и r могут быть измерены транспортиром и непосредственно на карте, для чего следует провести пунктиром на карте изображение ближайшего к линии АВ меридиана, соединив соответствующие деления градусной сетки на северной и южной рамках листа карты.

2.6 Определение отметок, превышений и уклонов линий по карте

Отметки горизонталей кратны высоте сечения рельефа. Горизонтали с круглыми отметками изображается на карте утолщенными. В зависимости от масштаба карты и высоты сечения рельефа отметки отдельных горизонталей подписывают в их разрыве. Благодаря этому можно определить отметки неподписанных горизонталей. Направление ската (понижение местности) на карте определяют, используя основания цифр, которыми подписаны горизонтали, это же направление указывает бергштрихи. Для определения отметки требуемой неподписанной горизонтали находят ближайшую подписанную и по числу интервалов между ними с учетом направления ската находят искомую отметку.

Если точка лежит на горизонтали, отметка равна отметке горизонтали. Так, высота точки А 80,0 м (рис.6).

Рис.6. Определение высот горизонталей и точек

Высота сечения рельефа. hc=2.5 м. Отметка точки С расположена на склоне между двумя горизонталями, ее отметку определяют по формуле

где Нв - отметка горизонтали с меньшим значением; hc- превышение точки С над нижней горизонталью. (Нв=77.5м). Затем проводят линию ската А-В между горизонталями и измеряют ее длину и расстояние B-С от точки до горизонтали с меньшей высотой.

Превышение вычисляют так:

где - высота сечения рельефа; - отрезок B-C, измеренный на карте; - заложение между соседними горизонталями А-В.

В примере (рис.6) отметку точки С определим по формулам (6) и (7). Отметка нижней горизонтали Нв=77.5м высота сечения рельефа hc=2.5мм, заложение между горизонталями А-В и отрезок В-С, измеренные на карте, составляют соответственно 14,3 мм и 5,8 мм. Высота точки С равна 78,5 м.

Чем меньше расстояние между горизонталями (заложение), тем круче данная линия.

Направление линии наибольшей крутизны, принимается за направление ската. Мерой крутизны ската служит угол наклона этой линии. В инженерной практике под крутизной понимают тангенс угла наклона линии, который называет уклоном (рис.7) и выражает, в тысячных долях (промилях) или в процентах.

Рис.7.Определение уклона линии А-В

Уклон линии - это отношение превышения конца отрезка над его началом к горизонтальному проложению

Если превышение конца отрезка над его началом имеет положительное значение, то уклон считают положительным и записывает со знаком плюс и наоборот. В примере (см. рис. 7) для определения уклона линии А-В измеряем длину отрезка по карте (14,3 мм) и определяем превышение между концами отрезка (+2,5 м).

Длина отрезка в масштабе 1:10000 составит 143 м, а уклон линии на данном участке i = 2,5/143=0,0175 =17,5‰ , его значение положительной. Зная уклоны, можно определить заложение и наоборот, а также угол наклона линии.

Определение угла наклона линии на топографической карте выполняют, пользуясь расположенным ниже южной рамки карты графиком заложений. По горизонтальной оси графика откладывают значения углов наклона, а по вертикальной - заложения.

Для определения угла наклона линии берут в раствор циркуля ее отрезок между соседними горизонталями и на графике заложений находят угол наклона, соответствующий такому заложению (рис.8). Для отрезка длиной L, угол наклона будет равен 2°30'. Так же определяют крутизну ската, взяв циркулем, кратчайшее расстояние между горизонталями в том месте, где требуется.

Рис. 8. График заложений

2.7 Построение по карте или плану линии заданного уклона и построение продольного профиля по заданной линии карты

Проектирование линии заданного уклона часто встречается в инженерной практике, в частности при трассировании по карте линейных сооружений. Если задан предельный уклон, под которым должна проходить проектная линия, то рассчитывают, какое расстояние между смежными горизонталями соответствует этому уклону. Затем, установив это расстояние в раствор измерителя, откладывают его постепенно в нужном направлении, устанавливая иглы измерителя между соседними горизонталями (не пересекая их одним раствором измерителя).

Пример дан на рис. 8.

Рис.8. Построение линии с предельным уклоном.

Чтобы построить продольный профиль по направлению АВ, сначала определяют отметки тех горизонталей, которые пересекают заданное направление. Отметки характерных точек рельефа находятся интерполяцией между соседними горизонталями. Для построения профиля по заданному направлению к линии АВ прикладывают полоску бумаги, по краю которой отмечают карандашом точки пересечения линии В с горизонталями, хребтами, логами, и выписывают на ней отметки этих точек. Затем отметки точек местности, указанные на полоске бумаги, переносят на горизонтальную линию, которую вычерчивают под планом (рис.9). В этом случае горизонтальный масштаб профиля равен масштабу плана. Задаваясь вертикальным масштабом, например 1:1000 (берут обычно в 10 раз крупнее, чем масштаб плана на листе бумаги), ниже плана проводят несколько параллельных линий на расстоянии одна от другой, равном 1 см. В таком случае каждый сантиметр построенной шкалы высот соответствует высоте сечения горизонталей.

М 1:50 000 Сечение рельефа сплошными горизонталями через 10 м

\ 6.0 6.7 6,0 5.0 4.3 5,0 6.0 7.0 9.0 8.0 6.0 7,0 6.0 5.0 /

Полоска бумаги

Масштабы профиля:

1. Горизонтальный 1:50 000

2. Вертикальный 1:1000

Рис. 9. Построение продольного профиля

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Определение площадей планиметром

Необходимые инструменты и принадлежности:

1. Полярный планиметр ПП-2к с лупой - 1 комплект

2. План участка - 1 экземпляр

( вариант )

Содержание работы

Изучить устройство полярного планиметра, произвести его поверки и определить площади участка, изображенного на данном варианте.

Порядок выполнения работы

А. Поверка планиметра.

поверка.

Формулировка: Счетное колесо планиметра должно вращаться свободно.

Порядок выполнения: Счетное колесо приводят в движение пальцем руки. Колесо должно вращаться по инерции в течение 3-4 секунд, при этом зазор между колесами и верньером должен быть минимальным

( должен проходить тонкий лист бумаги ).

Юстировка: При наличии большого зазора или затрудненного вращения производят регулировку при помощи винтов, держащих подшипники оси. Предварительно необходимо отпустить винты.

поверка.

Формулировка: Плоскость счетного колеса должна быть перпендикулярна оси обводного рычага.

Примечание: Под осью обводного рычага понимают линию, проходящую через центр шарнирного соединения рычагов и обводную точку на стекле.

Порядок выполнения: Один и тот же контур ( квадрат, нанесенный на листе варианта ) обводят при двух положениях полюса - "полюс слева" и "полюс справа". При этом делают отсчёты до и после обвода по каждому

( основному и дополнительному ) счетному механизму планиметра. Расхождение между разностями отсчётов по одноименному механизму до и после обвода не должно превышать 3 делений.

Юстировка: Исправление производят в несколько приемов, пользуясь исправительным винтом. Стопорный винт предварительно отпускают.

При работе с планиметром необходимо помнить следующее:

1. Исходное взаимное положение рычагов должно быть близким к 90о.

2. Производить совмещение нулей вначале обвода запрещается.

3. При обводе контуров, имеющих прямолинейные очертания, нельзя пользоваться линейкой.

4. Обводное стекло нужно вести плавно, без рывков, следуя всем изгибам контура.

Б. Определение цены деления планиметра.

Для определения цены деления планиметра обводят фигуры с известной площадью при двух положениях полюса. Среднее из разностей отсчётов подставляют в формулу

,

где - цена деления планиметра; - площадь контура на местности ( с учетом масштаба плана ).

Разрешается использовать результаты, полученные при второй поверке планиметра. В. Определение площади контуров участка.

Каждый контур обводят при двух положениях полюса. Среднее из разностей отсчётов подставляют в формулу

.

Примечание: При определении цены деления и площади вместо обводов при двух положениях полюса можно делать обводы по ходу и против хода часовой стрелки, если условие второй поверки выполняется в требуемых пределах.

Контрольные вопросы

1. Способы определения площадей, их точность и область применения.

2. Формулировки, порядок выполнения и юстировки поверок планиметра.

3. Можно ли работать планиметром, у которого не выполняется второе поверочное условие?

4. Что такое цена деления планиметра, от чего она зависит, как ее определить?

5. Геометрический смысл постоянных планиметра.

Данные, полученные в результате работы заносятся в табл. 2 и 3.

Форма отчета по лабораторной работе № 3

Таблица 2 Определение цены деления планиметра( пример )

Положение полюса	Основные механизмы	Дополнительные механизмы
	П1	П2	П2 - П1	П1	П2	П2 - П1
Слева Справа	4725 5964	5001 6243	276 279	8411 9877	8686 0154	275 277
		разность	003		разность	002

=

Таблица 3 Определение площадей контуров

Назва- ние контура	Поло- жение полюса (порядок)	Основной механизм	Дополнительный механизм	Средн. разности	Площадь м2
		П1	П2	П2 - П1	П1	П2	П2 - П1
Слева Справа	4701 5707	5702 4702	1001 1005	8410 9414	9412 8410	1002 1004	1002 1004
		средняя	1003	средняя	1003	1003	10862,49

СтудентПреподаватель

Электронные планиметры

В последние годы в мировой и отечественной практике наметились два основных направления по автоматизации измерения площадей.

Первое - полная автоматизация, включающая как автоматическое отслеживание контура, так и автоматизацию измерений и вычислений. Второе - применение полуавтоматических измерительных устройств, позволяющих автоматизировать процесс измерений и вычислений, при этом обвод контуров осуществляется исполнителем.

Достаточно широкое применение имеет электронный цифровой планиметр PLANIX-7 (фирма Тамайя, рис. 10), имеющий следующие технические характеристики: дисплей имеет восемь разрядов для ввода и вывода общего масштаба, фиксации и памяти и индикаторов единиц измерения; работает от батарей и сети; имеет пределы измерения 300см30см, обеспечивает точность определения площадей 1:500; вес прибора 0,5кг.

Перед изменением площадей план или чертеж с объектами измерений располагают на принятую для измерений единицу исчисления (см2, км2, м2) и выделяют её нажатием клавиши UNIT. Установленная единица измерения остается в электронной памяти прибора даже при отключении питания. Отметив начальную точку в любой части контура, подводят к ней красный круг на трассере обводного рычага и после нажатия клавиши START появляется звуковой сигнал и на табло высвечивается “О”, что свидетельствует о готовности к измерениям. Обводят контур измеряемой площади до возвращения к начальной точке и тогда на табло дисплея высвечивается значение измеренной площади. Площадь может суммироваться, для чего следует после получения результата площади первого участка нажать клавишу HOLD и, далее, обводить второй участок, затем, после нажатия указанной клавиши, третий и следующие участки.

Многократные измерения площади одного и того же участка могут осредняться. Измерив площадь, нажимают клавишу END и снова измеряют площадь того же участка. После нажатия клавиши AVER осредненный результат высвечивается на табло дисплея.

При изменении масштаба карты и плана, по которым определяют площади участков, для установки нового масштаба следует нажать клавишу SCALE. топографический карта теодолит коллимационный

Планиметр PLANIX-7 показывает значение площади с отрицательным знаком, если обвод контура участка выполнять против часовой стрелки. Это обстоятельство используется при вычитании площадей, расположенных внутри большого контура. Сначала обводят контур основного участка по ходу часовой стрелки и фиксируют значение площади клавишей HOLD, переводят трассер на контур участка, расположенного внутри первого, освобождаются от фиксации вторым нажатием клавиши HOLD и обводят внутренний участок против часовой стрелки. В конце обвода на табло высветится разность площадей первого и второго участков. При обводе контуров трассером следует перемещаться строго по линии контура, при отклонении от линии, например, вправо, нужно тут же отклониться влево на ту же величину, чем компенсируется случайная ошибка изменений.



Рис.10. PLANIX-7

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные преимущества электронных планиметров над полярными?

2. Какие единицы измерения можно установить в электронном планиметре PLANIX-7?

3. Как получить осредненное значение измеренной площади?

4. Как установить новый масштаб карты при измерении площадей?

1. Как вычесть площадь участка, находящегося внутри общего контура?

2. Как корректируются отклонение от линии при обводке контура трассером электронного планиметра?

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Изучение теодолита 4Т 30П

Необходимые приборы и принадлежности: теодолит технический точности 4Т30П на штативе -- 1 комплект.

Цель и задачи работы

Изучить устройство теодолита, назначение и принцип действия его отдельных частей. Приобрести практические навыки считывания (взятия) отсчётов по горизонтальному кругу и установки зрительной трубы « по глазу» и «на предмет».

Порядок выполнения

1. Изучение устройства теодолита

Задание 1. Необходимо выполнить общий осмотр прибора, ознакомиться с его устройством, выучить названия частей, закрепительных и наводящих винтов, а также освоить их работу (рис. 11).

2. Считывание отсчётов по горизонтальному кругу

Отсчёты считывают с помощью шкалового микроскопа, в поле зрения которого градусные штрихи с лимбов горизонтального (Г) и вертикального (В) кругов проектируются на соответствующие неподвижные шкалы (рис. 12).Штрихи на лимбе расположены с интервалом в 1° -- это цена деления лимба, пронумерованы по ходу часовой стрелки цифрами от 0 до 359о. Шкала имеет цену одного деления равной 5' (5 минут) и оцифровку левого индекса цифрой 0 (0 минут), а крайнего правого -цифрой 6 (60 минут). Отсчёт состоит из номера штриха лимба, спроектированного на шкалу, и числа минут, оцениваемых по шкале от нулевого индекса до данного штриха лимба с точностью до 1 минуты: 113° 13' на рис.2 или, например, I33°12'. Точность взятия отсчета при этом составляет величину t=1'.

Задание 2. Для приобретения навыков считывания отсчётов по горизонтальному кругу (ГК) произвести не менее 3 раз оценку отсчётов в трех различных положениях алидады. Результаты записать в отчет, причем последний отсчет дополнительно изобразить графически по аналогии с рис. 2.

3. Изучение устройства зрительной трубы и наведение ее на предмет

Зрительная труба с внутренней фокусировкой (рис. 13) состоит из корпуса 1, объектива 2, окуляра 3, сетки штрихов (нитей) 4, окулярного кольца 5 и фокусирующей линзы 6.Настраивают трубу «по глазу» вращением окулярного кольца, в результате получают четкое изображение штрихов сетки.Для теодолита существуют два рабочих положения - основное и дополнительное. При основном положении вертикальный круг располагают слева от зрительной трубы («круг лево»), а при дополнительном - справа («круг право»).

Рис.12. Вид части поля зрения отсчётного микроскопа

Наведение трубы на предмет выполняют при положении алидадной части теодолита «круг лево» (КЛ) с помощью закрепительных и наводящих винтов алидады и трубы сначала визированием глазом поверх трубы, а затем - глядя в окуляр и вращая кремальеру с целью получения чёткого изображения предмета. В качестве предмета выбирают наиболее удалённые от наблюдателя макеты геодезических пирамид или сигналов. Изображение верха пирамид и сигналов, называемого визирным цилиндром, располагают в центре сетки. Перед наведением трубы на предмет следует закрепить лимб горизонтального круга соответствующим закрепительным винтом.

При фокусировании трубы на предмет может существовать параллакс сетки -- видимое в трубу смещение центра сетки относительно предмета при перемещении глаза относительно окуляра. Параллакс устраняют небольшим поворотом кремальеры.

Рис.13.Схематический чертёж зрительной трубы теодолита 4Т3ОП:

1- зрительная труба; 2- объектив; 3- оккуляр; 4- сетка нитей в оправе; 5- оккулярное кольцо; 6 -фокусирующая линза.

Рис. 11. Схематическое устройство теодолита 4Т30П: 1 - отсчётный микроскоп; 2 - вертикальный круг; 3 - колонка; 4 -цилиндрический уровень; 5 - горизонтальный круг; 6 -подставка с тремя подъёмными винтами; 7 - дно футляра; 8 -зрительная труба; 9 - закрепительный винт зрительной трубы; 10 - кремальера; 11 - наводящий винт зрительной трубы; 12, 13 - наводящий и закрепительный винты алидады горизонтального круга; 14. винт лимба горизонтального круга; JJ - вертикальная ось

Содержание отчета по лабораторной работе № 4.

Изучение теодолита

Теодолит марки 4Т30П № 5432

1. Изучение устройства теодолита

1.1. Выполнить задание 1.

Наименование частей:Наименование винтов

2. Считывание отсчетов по горизонтальному кругу

2.1. Цена деления лимба равна.

2.1. Цена деления шкалы микроскопа равна.

2.3. Точность t взятия отсчета равна.

2.4. Выполнить задание 2 с зарисовкой 3-го отсчёта:

1. 17°13'; 2. 236°O2' : 3. 214°45'.

Вид шкалы микроскопа к отсчёту № 3:

(Вычертить вид поля зрения шкалы микроскопа по аналогии с рис12. ).

3. Изучение устройства зрительной трубы и наведение ее на предмет

3.1. Изучить устройство зрительной трубы.

3.2. Выполнить задание 3, предъявить результаты наведения и
отсчёт к проверке.

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Полевые поверки теодолита 4Т30П

Необходимые приборы и принадлежности: теодолит на штативе -1 комплект., юстировочная шпилька - 1 шт., отвертка - 1 шт.

Цель и задачи работы:

К теодолиту предъявляется ряд геометрических условий, вытекающих из принципов измерения горизонтальных и вертикальных углов. Действия, направленные на выявление правильности взаимного положения осей и плоскостей прибора, называются поверками. Если условия не выполняются, то производят юстировку положения отдельных частей прибора. После юстировки необходимо снова произвести проверку с тем, чтобы убедиться в окончательном выполнении условия.

Целью работы является проверка (поверка) соблюдения геометрических условий, предъявляемых к теодолиту.

Порядок выполнения

Поверку и юстировку теодолита 4Т30П производят в следующей последовательности.

1-я поверка. Ось цилиндрического уровня UU (рис. 13, а) на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения JJ прибора.

Рис. 13. Основные оси теодолита а) и сетка штрихов б) с закрепительными 1 и исправительными 2 винтами

Порядок выполнения поверки. Установить уровень вдоль двух подъемных винтов и, вращая их в разные стороны, привести пузырек в нуль-пункт (на середину ампулы). Повернуть теодолит на 180°. Если пузырек уровня сместился от нуль-пункта в сторону более чем на 11,5 деления, то условие не выполняется.

Юстировка. На половину дуги отклонения привести пузырек к середине ампулы уровня исправительными винтами, на оставшуюся часть отклонения -- теми же подъемными винтами. После юстировки необходимо снова произвести поверку.

2-я поверка. Вертикальный штрих сетки (см. рис.13,а) должен быть перпендикулярен оси вращения ТТ трубы.

Порядок выполнения поверки. Край горизонтального штриха сетки навести на какую-либо точку. Наводящим винтом алидады горизонтального круга повернуть трубу так, чтобы точка оказалась у другого края штриха. Если точка при «прокатывании» по штриху сходит со штриха -- значит условие не выполняется.

Юстировка. Отвинтить предохранительный колпачок сетки, ослабить четыре винта под отвертку. Рукой повернуть обойму сетки на половину величины отклонения горизонтального штриха от точки. Винты закрепить, поверку повторить.

3-я поверка. Визирная ось VV зрительной грубы должна быть перпендикулярна оси вращения ТТ трубы.

Порядок выполнения поверки. При двух положениях прибора -- «круг лево» (КЛ) и «круг право» (КП) -- навести центр сетки штрихов на одну и ту же точку и считать отсчёты по горизонтальному кругу. По значениям отсчётов вычислить значение С коллимационной ошибки по формуле

С = [(КЛ ± 180 °) - КП] /2,

где KЛ и КП -- отсчёты по горизонтальному кругу при положении теодолита соответственно КЛ и КП.

Если коллимационная ошибка превышает двойную точность (±1') взятия отсчёта по шкале микроскопа, то условие поверки не выполняется. Поверка производится двумя приемами на две различные точки, в итоге вычисляют среднюю коллимационную ошибку.

Юстировка. Во втором приеме вычисляют по среднему отсчету для КП такой отсчет, который свободен от влияния коллимационной ошибки. Этот отсчет устанавливают на горизонтальном круге. Вращая с помощью шпильки боковые исправительные винты сетки, совмещают центр сетки с точкой наблюдения. Вертикальные винты перед юстировкой слегка ослабляют.

4-я поверка. Ось вращения зрительной трубы ТТ должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения JJ прибора.

Порядок выполнения поверки. При положении прибора КЛ наводят центр сетки на высоко расположенную точку, опускают трубу на горизонтально уложенную рейку (линейку), считывают на ней отсчет по вертикальному штриху сетки. Эту же операцию повторяют при втором положении прибора КП. Если отсчеты равные, значит условие выполняется.

Юстировка не производится. Выполнение условия гарантируется заводом. В случае невыполнения условия прибор исправляется в мастерской. Результаты лабораторной работы представляются в форме отчета.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные оси теодолита.

2. Как различают закрепительные и исправительные винты для
сетки?

3. Назовите формулировки поверок и порядок юстировки.

Содержание отчёта по лабораторной работе № 5.

Поверка теодолита 4Т30П № / 7895

Схема осей теодолита:

(Вычертить рис. 13 и привести названия осей теодолита)

1-я поверка: (Записывается полная формулировка поверки без сокращений).

Вывод: (Поверка выполняется; или Поверка не выполняется, требуется юстировка).

Юстировка: (Описать порядок производства юстировки).

Вычисление коллимационной ошибки по формуле

С1= [(КЛ18О0) - КП] /2 = [(175°16'+ 180°) - 355°22']/2 = (-5') /2 = -2'30'' -- превышает допуск ± l'.

Таблица 4 Определение коллимационной ошибки

№ приема	№ точки наблюдения	Положение круга	Отсчет по горизонтальному кругу	Коллимационная ошибка С
1	3 3	КЛ КП	175о16' 355o22'	C1 = -2'30''
2	9 9	КЛ КП	65o11' 245o17'	C2 = -3'00''

Среднее: Сср= -2'45''-3'

Коллимационная ошибка С2 вычисляется аналогично, в заключение подсчитывается средняя ошибка

Сср= ( C1 +C2) / 2,

значение которой сравнивается с допуском, равным 2t, где t=30'' - точность считывания отсчета по микроскопу теодолита 2Т30.

На основании результатов вычисления среднего значения коллимационной ошибки формулируется заключение в виде одного из приведенных ниже выводов:

1. Поверка не выполняется, т.к. Сср превышает допуск 1'.Требуется юстировка.

2. Поверка выполняется ( при Сср не более 1' ).

При необходимости выполняют юстировку в следующей последовательности:

а) вычисляют отсчет, свободный от влияния коллимационной ошибки, по формуле

КПСВ = ( КП + Сср ) = 245о17' - 3' = 245о14' ;

б) устанавливают отсчет КПСВ = 245о14' на горизонтальном круге при КП, после чего исправляют положение сетки.

6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Измерение горизонтального угла способом приемов

Необходимые приборы: теодолит 4Т30П на штативе - 1 комплект

Цель и задачи работы:

Произвести измерение одного «справа по ходу лежащего» горизонтального угла одним полным приемом.

Порядок выполнения

1.Составление схемы измеряемого угла

Каждый студент (или бригада из 2 человек) получает задание на измерение угла в виде сочетания цифр, например 1-V-10, где средняя цифра обозначает номер станции, на которой установлен теодолит, крайние цифры - номера марок на стенах лаборатории. Младшую по номеру марку следует считать задней точкой, а старшую - передней. Схему вычерчивают в отчете с соблюдением подобия фактического и вычерченного углов (рис.14).

Рис.14. Схема горизонтального «справа по ходу лежащего» угла 1-V-10

2.Установка теодолита в рабочее положение

Выполняют центрирование прибора с помощью отвеса с точностью 5 мм, затем нивелируют теодолит - приводя плоскость лимба в горизонтальное положение по уровню с помощью подъемных винтов. Отклонение пузырька не должно превышать 11,5 деления.

3.Измерение угла

При положении КЛ теодолита наводят центр сетки трубы сначала на заднюю (1), а затем на переднюю (10) точки. При каждом наведении считывают отчеты по горизонтальному кругу при двух совмещениях центра сетки с предметом. Отсчеты записывают в журнал (табл. 3).

Величину «справа по ходу лежащего» угла вычисляют по формуле

= ,

где и - соответственно средние отсчёты на заднюю (1) и переднюю (10) точки.

Второй полуприем выполняют при КП. Точки наблюдают в обратной последовательности - сначала 10, затем 1. Однако величину угла в полуприёме КП вычисляют по той же формуле. То есть точку 1 по-прежнему считают задней точкой независимо от последовательности визирования на точки наблюдения.

Если значения углов в полуприёмах КЛ и КП различаются между собой не более чем на величину двойной точности взятия отсчета (1'), то вычисляют среднее значение угла. В противном случае измерение угла повторяют.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какой угол называют «справа по ходу лежащим» ?

2.В какой последовательности устанавливают теодолит в рабочее положение в вершине угла ?

3.Какие действия составляют полуприём ?

4.По каким формулам вычисляют значения измеренных углов в полуприёмах и в приеме ?

Содержание отчета по лабораторной работе №6

Измерение горизонтального угла способом приёмов

Теодолит марки 4Т30П № 25176

Схема угла 1-V-10 :

(Вычертить схему измеряемого угла по аналогии с рис.14)

Таблица 5 измерения горизонтальных углов способом приемов

№ станции	№ наблюдаемой точки и положение круга	Отсчет по горизонтальному кругу	Величина угла в полуприеме КЛ (КЛ )	Средняя величина угла
V	1 КЛ 10 КЛ	50017' (1) 248050' (2)	161027' (3)	161027' (7)
V	10 КП 1 КП	68051' (4) 230018' (5)	161027' (6)

Примечание. В круглых скобках указан порядок записей в журнале в приеме. При вычислении углов при необходимости прибавляют к уменьшаемому отсчёту.

7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Измерение горизонтальных углов способом круговых приёмов

Необходимые приборы: теодолит 4Т30П на штативе - 1 комплект.

Цель и задачи работы:

Измерить одним полным приемом горизонтальные углы между заданными направлениями.

Порядок выполнения

1.Составление схемы измеряемых углов

Каждый студент (или бригада из 2 человек) получает задание на измерение углов между направлениями в виде сочетания цифр, например 3-V-7-11, где средняя цифра обозначает номер станции, а другие цифры - номера марок на стенах лаборатории. Направление на марку, обозначенную первой цифрой - 3, следует считать исходным направлением (рис.15).

Рис.15. Схема направлений

Схему вычерчивают в отчете с соблюдением подобия фактических и вычерченных направлений.

2.Установка теодолита в рабочее положение

Выполняют центрирование прибора с помощью отвеса с точностью 5 мм, затем нивелируют теодолит - приводя плоскость лимба в горизонтальное положение по уровню с помощью подъемных винтов. Отклонение пузырька не должно превышать 11,5 деления.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Когда применяют способ круговых приемов измерения углов?

2.С какой целью применяют «замыкание» горизонта?

3.Как по направлениям, приведенным к нулю, можно найти отдельный угол?

Содержание отчета по лабораторной работе №7

Измерение горизонтальных углов способом круговых приемов

Теодолит марки 4Т30П № 4695

Схема направлений 3-V-7-11 :

(Вычертить схему направлений согласно рис.15)

Таблица 6 Журнал измерения горизонтальных углов

№ точки стоя- ния	№ наблюдаемой точки и положение круга	Отсчет по горизонтальному кругу	2С	Средний отсчет КЛср	Направление, приведенное к нулю
		1-е совмещение	2-е совмещение	Средний КЛ,КП
V	3 КЛ (1) КП (8)	0004' 180003'	03' 04'	0003'30'' 180003'30''	0'	0003'30''	0000'
	7 КЛ (2) КП (7)	72031' 252032'	31' 33'	72031' 252032'30''	-1'30''	72031'45''	72028'15''
	11 КЛ (3) КП (6)	219026' 39028'	27' 28'	219026'30'' 39028'	-1'30''	219027'15''	219023'45''
	3 КЛ (4) КП (5)	0003' 180004'	03' 05'	0003' 180004'30''	-1'30''	0003'45''	360000'15''

Замыкание горизонта:

Примечание. В скобках указан порядок построчной записи отсчетов в таблицу. Горизонтальные углы вычисляют по разности направлений.

8. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

Измерение места нуля и вертикальных углов

Необходимые приборы: теодолит 4Т30П на штативе - 1 комплект.

...