Способы горизонтальной съемки местности

Тема: Геодезические сети. Топографические съемки

_______ Для составления карт и планов, решения геодезических задач в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагают ряд точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки маркируют на поверхности Земли или в зданиях и сооружениях центрами (знаками).

_______ Геодезическая сеть – это система закрепленных точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат.

_______ Геодезические сети подразделяют на плановые и высотные : первые служат для определения координат X и Y геодезических центров, вторые — для определения их высот.

_______ Принцип построения плановых геодезических сетей заключается в следующем. На местности выбирают точки, взаимное положение которых представляется в виде геометрических фигур: треугольников, четырехугольников, ломаных линий и т.д. Причем точки выбирают с таким расчетом, чтобы некоторые элементы фигур (стороны, углы) можно было бы непосредственно измерить, а все другие элементы вычислить по данным измерений. Например, в треугольнике достаточно измерить одну сторону и три угла (один для контроля правильности измерений) или две стороны и два угла (один для контроля правильности измерений), а остальные стороны и углы вычислить. Для вычисления плановых координат вершин выбранных точек необходимо кроме элементов геометрических фигур знать еще дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин.

_______ Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т. е. от сетей с большими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями к сетям с меньшими расстояниями и менее точным.

_______ Геодезические сети подразделяют на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные. Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей. Началом единого отсчета плановых координат в Российской Федерации служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге.

2. Методы создания геодезических сетей

_______ Плановые геодезические сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации. При построении геодезической сети методом триангуляции на местности закрепляется ряд точек, которые в своей совокупности образуют систему треугольников. В треугольниках измеряются все углы и некоторые стороны, которые называются базисными. По длине базисной стороны и измеренным углам, вычисляют длины всех сторон, а затем координаты всех пунктов сети.

_______ Метод полигонометрии заключается в построении на местности системы ломанных линий, называемых полигонометрическими ходами. Эти ходы прокладывают обычно между пунктами триангуляции. В полигонометрических ходах измеряются все углы поворота и длины всех сторон.

_______ При построении сети методом трилатерации на местности также строится сеть треугольников, в которых при помощи высокоточных дальномеров измеряются все стороны.

_______ Сети сгущения строят для дальнейшего увеличения плотности (числа пунктов, приходящихся на единицу площади) государственных сетей. Плановые сети сгущения подразделяют на 1-й.и 2-й разряды.

_______ Съемочные сети — это тоже сети сгущения, но с еще большей плотностью. С точек съемочных сетей производят непосредственно съемку предметов местности и рельефа для составления карт и планов различных масштабов.

_______ Специальные геодезические сети создают для геодезического обеспечения строительства сооружений. Плотность пунктов, схема построения и точность этих сетей зависят от специфических особенностей строительства.

_______ Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в Российской Федерации и некоторых других странах принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 до 1840 г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.

_______ Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2-го, 3-го и т.д.). Несколько пересекающихся ходов называют сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точек. В целом точки (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределены на территории страны.

_______ На незастроенной территории расстояния между реперами составляют 5. 7 км, в го- родах сеть реперов в 10 раз плотнее

_______ Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.

_______ Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более высокого класса или узловые точки.

3. Закрепление на местности пунктов геодезических сетей

_______ Точки геодезических сетей закрепляют на местности знаками. По местоположению знаки бывают: грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде откраски и т.д.; по назначению — постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т.д.

_______ Постоянные знаки. Их закрепляют подземными знаками — центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течение длительного периода времени. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит , закладываемый ниже глубины промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную марку, на которой наносят центр в виде креста или точки. Положению этого центра соответствуют коор- динаты Х и Y и во многих случаях отметки.

_______ Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный),над подземными центрами устанавливают наружные знаки в виде металлических или деревянных трех- или четырехгранных пирамид или сигналов.

_______ Пирамиды или сигналы имеют высоту 3. 30 м и более. Геодезический сигнал с подземным центром и столиком предназначен для установки измерительных приборов и настила при работе на нем наблюдателя. Верх сигнала или пирамиды заканчивается визирной целью , на которую при измерении углов направляют зрительную трубу теодолита. Настолик устанавливают также отражатель, если измеряют расстояния между пунктами светодалъномером. Для спутниковых измерений сигналы и пирамиды строить не надо.

_______ Как правило, пункты плановых разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же как и пункты государственных сетей. Так как расстояния между этими пунктами сравнительно небольшие, оформления их наружными знаками не требуется. Знаки могут закладывать в зданиях и сооружениях, в этом случае их называют стенными.

_______ Координаты всех пунктов плановой геодезической сети, а также отметки пунктов высотной геодезической сети заносятся в специальные каталоги , в которых кроме названия пунктов дается описание их местоположения.

_______ Иногда для различных целей могут создаваться местные геодезические сети. Обязательным требованием при установлении местных систем координат является обеспечение возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат, который осуществляется с использованием параметров перехода (ключей).

_______ Каждая местная система координат может создаваться с одной или несколькими трех или шести градусными зонами. Параметры местных систем координат и ключи перехода к государственной системе координат (формулы и правила, по которым координаты точек в одной системе можно получить в другой системы) устанавливает Росреестр по согласованию с Минобороны РФ.

4. Топографические съемки, ее виды

_______ Существуют следующие виды топографических съемок:

_______ • теодолитная (горизонтальная),

_______ • мензульная и др.

4.1 Что такое теодолитная съемка

_______ Теодолитной съемкой называется горизонтальная или контурная съемка местности, которая выполняется с помощью теодолита.

_______ Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона . Линии измеряются рулеткой и дальномерами различных конструкций.

_______ Для проектирования зданий, сооружений необходимо на район строительства иметь топографические материалы – планы, карты. При отсутствии таких материалов выполняют съемку данного участка местности.

4.2 Сущность теодолитной съемки

_______ Теодолитная съемка выполняется с помощью теодолита и рулетки (или дальномера соотвествующей точности). В результате теодолитной съемки получают контурный план местности.

_______ Съемку контуров выполняют на основе съемочных теодолитных ходов, которые прокладываются в виде :
а) замкнутых ходов,
б) разомкнутых ходов,
в) диагональных ходов.

_______ Теодолитная съемка складывается из следующих видов работ :
• прокладка теодолитных ходов и привязка их к пунктам геодезической сети,
• съемка ситуации,
• обработка результатов полевых измерений,
• построение плана.

_______ Длины сторон теодолитных ходов должны быть не более 350 м и не менее 20 м .

5. Прокладка теодолитных ходов. Привязка к пунктам геодезической сети

_______ Сначала намечаются поворотные точки теодолитного хода. Угловые измерения в теодолитных ходах выполняются способом приемов техническими теодолитами ( Т30 , 2Т30 ). Стороны измеряются стальной 20-ти метровой рулеткой в двух направлениях или дальномерами соответствующей точности. Для определения горизонтальных проложений измеряют углы наклона линии. Весь данный процесс называют рекогносцировкой .

_______ Привязка теодолитных ходов заключается в измерении привычных углов между сторонами теодолитного хода и геодезической сети, обязательно с контролем.

6. Съемка ситуации

_______ Съемка ситуации заключается в привязке контуров и предметов местности к сторонам и вершинам теодолитного хода.

_______ Съемка ситуации может быть выполнена различными способами .

6.1. Способ прямоугольных координат (способ перпендикуляров)

_______ Ближайшая к контуру сторона хода принимается за ось абсцисс, точка А – за начало координат. Положение каждой точки определяется прямоугольными координатами X и Y . Перпендикуляры на местности строятся с помощью двузеркального эккера .

_______ Абсциссы отмеряют обычно с помощью мерной ленты, а ординаты – с помощью рулетки. Способ перпендикуляров применяется в основном при съемке вытянутых в длину контуров .

6.2. Способ полярных координат (полярный способ)

_______ В этом случае ближайшая к контуру сторона теодолитного хода принимается за полярную ось, начало линии – за полюс. Положение точек 1, 2, 3 определяется полярными углами ß₁, ß₂, ß₃ ; радиус – векторами d₁, d₂, d₃ .

_______ Полярные углы измеряются с помощью теодолита одним полуприемом, причем лимб ориентируется по сторонам хода, стороны измеряются с помощью нитяного дальномера . При съемке особо важных контуров – с помощью ленты .

6.3. Способ линейных засечек

_______ Треугольники стараются делать близкими к равносторонним. Линейная засечка применяется часто при съемке строений. В этом случае расстояния измеряются лентой или рулеткой.

6.4. Способ угловых засечек

_______ Способ угловых засечек применяется в тех случаях, когда определить положение точки при помощи линейных измерений не удается.

6.5. Способ створов

_______ Положение точки Р определяется расстоянием 2-Р вдоль линии 2-Е . Положение створной линии определяется расстоянием 4-Е .

_______ При съемке ситуации составляется абрис .

_______ Абрис – это схематический чертеж, составленный в произвольном масштабе.

_______ На абрисе зарисовывается снимаемая ситуация и записываются результаты выполняемых при съемке угловых и линейных измерений. Абрис составляется отдельно на каждую сторону теодолитного хода. На основе абриса производится нанесение контуров местности на план.

Источник

СУЩНОСТЬ МЕТОДА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЪЕМКИ

Топографическая съемка, выполняемая с целью определения взаимного расположения в плане ситуации контуров и предметов местности, называется горизонтальной.

Горизонтальная съемка чаще всего выполняется на застроенных территориях и подразделяется на съемку проездов и внутриквартальную съемку и может выполняться самостоятельно или в сочетании с вертикальной съемкой в зависимости от организации этих работ.

Горизонтальная съемка может быть выполнена различными методами: теодолитным или комбинированным.

Теодолитный метод — это метод горизонтальной съемки, при производстве которой угловые измерения выполняются теодолитами, линейные — стальными лентами и рулетками, дальномерами или дальномерными насадками.

Комбинированный метод — это метод горизонтальной съемки, когда основные элементы ситуации определяются на местности аналитически с последующим вычислением их координат и нанесением на план по координатам или без вычисления, с помощью хорд. Съемка подробностей ситуации производится на мензуле графически. Производство мензульной съемки подробно рассмотрено в главе 4.

Горизонтальная съемка на застроенных территориях выполняется обычно в масштабах 1:2000, 1:1000 и 1:500, чаще методом теодолитной съемки.

Съемка ситуации теодолитным методом производится со съемочных точек. Она заключается в измерениях, определяющих положение контуров и отдельных предметов ситуации на плане.

При съемке местных предметов производят определение положения точек разными способами. Применение того или иного способа зависит от конкретных условий местности, облегчая и ускоряя полевую измерительную работу. Наиболее часто применяются следующие способы:

— прямых угловых засечек;

Ниже приводится описание каждого способа съемки.

1. Способ обхода (рис. 30) осуществляют приложением съемочного теодолитного хода, линии которого примерно совпадают со снимаемым контуром местности, привязывая этот ход к точкам планового обоснования.

При съемке методом обхода углы b₁, b₂, . b_n измеряются при одном положении круга, измерение длин линий S₁, S₂, . S_n производится однократно мерной лентой и контролируется по дальномеру, расстояния записываются до 0,1 м. Запись производится в журналах теодолитных ходов принятой формы.

Способ обхода выполняется проложением замкнутых ходов при съемке площадных контуров (усадьбы, плантации культур и т. п.) и одиночных ходов при съемке вытянутых контуров дорог, границ и т.п.).

Наложив на план но координатам или графически точки теодолитного съемочного хода, получают при этом очертания снимаемого контура.

Рис. 30. Съемка способом обхода

Рис. 31. Съемка способом перпендикуляров

Достоинством этого способа является наличие избыточных измерений, что позволяет проверить правильность измерений как угловых, таки линейных.

2. Способ перпендикуляров (рис. 31). При съемке этим способом положение точки определяется двумя величинами: расстоянием от точки съемочного обоснования по стороне теодолитного хода — абсциссой х и длиной перпендикуляра, восставленного со стороны теодолитного хода и проходящего до определяемой точки — ординатой у.Абсциссы определяются в процессе измерения длины стороны теодолитного хода или раздельно.

Перпендикуляры на местности могут быть определены следующими методами: .

а) опусканием перпендикуляра Аа (рис. 32) из точки ситуации А на линию хода MN с помощью ленты или рулетки.

В этом случае нуль рулетки устанавливается в снимаемой точке А и производится засечка кратчайшим расстоянием Аа до ленты, уложенной в створе линии MN. Таким образом, перпендикуляр на линию опускается с точностью около 1° [15];

б) восставлением перпендикуляра с ходовой линии на определяемую точку ситуации с помощью эккера.

Расстояние до основания перпендикуляра определяется по ленте, уложенной в створе ходовой линии, длина перпендикуляра — рулеткой. Перпендикуляр с помощью эккера восставляется с точностью 5′;

в) восставлением перпендикуляра с ходовой линии на определяемую точку на глаз. Расстояния до основания перпендикуляра в этом случае определяются с помощью ленты и рулетки.

Во всех случаях длина перпендикуляра измеряется однократно. Допустимые расстояния от съемочных точек до точек ситуации при съемке различными способами могут быть вычислены, исходя из значений средних квадратических погрешностей т измерений, связанных со съемками.. Значения т помещены в табл. 18.

Рис. 32. Перпендикуляр со снимаемой точки

Характер контуров	Погрешности измерений т, связанные со съемками
на плане, мм	на местности в масштабе съемки, м
1:2000	1:1000	1:500
Четкие (капитальные сооружения)	0,18	0,36	0,18	0,09
Четкие (некапитальные сооружения)	0,52	1,04	0,52	0,26

Для вычисления допустимых значении длин перпендикуляров можно использовать формулу оценки точности положений точки при съемке способом перпендикуляров [28]:

(39)

где т — средняя квадратическая погрешность измерений;

т_уx — средняя квадратическая погрешность определения основания перпендикуляра;

т_у — средняя квадратическая погрешность длины и построения перпендикуляра.

Если из значения т в табл. 18 исключить значения т_х, то получим значения т_у, приведенные в табл. 19.

Характер контуров	ту, м, при масштабе съемки
1:2000	1:1000	1:500
Четкие (капитальные сооружения)	0,34	0,16	0,07
Четкие (Некапитальные сооружения)	1,02	0,62	0,25

На основании данных табл. 19 определяется длина перпендикуляров по формуле

(40)

где у — длина перпендикуляра;

m_v — средняя квадратическая погрешность длины и построения перпендикуляра;

m_b — точность построения прямого угла;

— относительная погрешность измерения длины перпендикуляра.

получим допустимые значения перпендикуляров (табл. 20).

При съемке нужно помнить, что чрезмерно короткие перпендикуляры создают затруднения при накладке на план ситуации, поэтому минимальная длина их в масштабе плана не должна быть менее 4 мм.

При съемке криволинейных контуров перпендикуляры нужно брать настолько часто, чтобы между каждой парой снимаемых точек линия была близка к прямой или характеризовалась односторонней выпуклостью.

Характер контуров	Длина перпендикуляра, м, при масштабе съемки
1:2000	1:1000	1:500
Перпендикуляры со снимаемой точки
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (некапитальные сооружения)
Перпендикуляры, восставленные эккером
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (некапитальные сооружения)

Примечание: Длины перпендикуляров, восставленных на глаз, уменьшаются в два раза по сравнению с длиной перпендикуляров со снимаемой точки.

Расстояния между пикетами могут достигать 5 мм на плане в зависимости от характера ситуации. Длина перпендикуляров при съемке четких контуров капитальных сооружений определяется с точностью до 1 см, других контуров — с точностью до 0,1 м.

Способ перпендикуляров обычно принимается при съемке вытянутых в длину контуров -водотоков, дорог, улиц, ситуации на проездах и т. п.

3. Полярный способ (рис. 33) применяется преимущественно на открытой местности при съемке внутриквартальной застройки.

Положение точки при съемке полярным способом определяется углом b_i, измеренным от твердой линии MN до снимаемой точки i и расстоянием S_i,измеренным oт твердой до снимаемой точки.

Углы измеряются теодолитом при одном положении круга с точностью до 1′, а расстояние — мерной лентой, стальной рулеткой или дальномерами однократно.

Рис. 33. Съемка полярным способом

Допустимые значения расстояний могут быть вычислены исходя из средних квадратических погрешностей измерений т (см. табл. 19) по формуле [28]

(41)

где S — полярное расстояние;

m_b — точность измерения полярного угла;

-относительная погрешность линейных измерении;

т — средняя квадратическая погрешность измерений.

Допустимые значения расстояний при съемке полярным способом, с учетом длины стороны теодолитного хода, приводятся в табл. 21.

Характер контуров	Полярные расстояния, м, при масштабе съемки
1:2000	1:1000	1:500
При измерении лентой
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (некапитальные сооружения)
При измерении нитяным дальномером
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (некапитальные сооружения)

Примечание. При измерении линий оптическими дальномерами расстояния увеличиваются соответственно увеличению точности дальномера.

Достоинством полярного способа съемки является определение местоположения каждой контурной точки независимо от других, благодаря чему не происходит накопления погрешностей.

4. Способ засечек применяется в зависимости от используемых инструментов в виде угловых или линейных засечек.

а. Способ прямых угловых засечек применяется на открытых участках, там, где невозможно производить непосредственное измерение расстояний (рис.34).

Для определения положения снимаемой точки 1способом угловой засечки измеряются два угла b₁ и b₁ ‘ , примыкающих к базису.

Базисом могут быть сторона или часть теодолитного хода или любые два пункта планового обоснования, между которыми существует видимость.

Примычные углы b измеряются одним полуприемом с точностью до 1′. Основное требование, предъявляемое к угловой засечке, состоит в том, что угол γ при определяемой точке должен лежать в пределах 30-150°.

Расстояние от исходных до определяемой точки можно вычислить по формуле оценки точности при съемке способом угловой засечки [28]

(42)

где S — расстояние до снимаемой точки;

m — средняя квадратическая погрешность измерений;

γ — угол при определяемой точке;

m_β — точность измерений углов β.

Рис. 34. Способ прямых угловых засечек

Рис. 35. Способ линейной засечки

Принимая γ = 30°, m_β = ±1′, получим значения допустимых расстояний при съемке способом угловых засечек (табл. 22).

Характер контуров	Расстояние при угловой засечке, м, при масштабе съемки
1:2000	1:1000	1:500
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (некапитальные сооружения)

б. Способ линейных засечек применяется, если условия местности позволяют легко производить линейные измерения.

Положение точки при съемке способом линейных засечек определяется как вершина треугольника аАb, в котором известны три стороны аА, ab, АВ (рис. 35).

Линии засечек измеряются непосредственно рулеткой однократно.

Допустимые длины линейных засечек можно вычислить по формуле оценки точности при съемке ситуации этим способом, исходя из среднеквадратической погрешности измерений [28]

(43)

где m_s — погрешность снимаемой точки;

m — средняя квадратическая погрешность измерений;

γ — угол при снимаемой точке.

Принимая γ = 30° и , получим допустимые значения расстояний при съемке способом линейных засечек (табл.23).

Характер контуров	Расстояния при линейной засечке, м, при масштабе съемки
1:2000	1:1000	1:500
Четкие (капитальные сооружения)
Четкие (Некапитальные сооружения)

Примечание. При измерении линий дальномерами допустимые расстояния изменяются в зависимости от точности применяемого дальномера.

5. Способ створов (рис. 36). Суть способа заключается в том, что в створе двух известных точек М и N при помощи теодолита и мерного прибора определяется положение контуров.

Обычно при производстве горизонтальной съемки применяют все указанные способы. Это делает теодолитный метод съемки достаточно гибким и является одним из его достоинств.

Измеренные линии во всех способах приводятся к горизонту по формуле [17]

где S — горизонтальное проложение линий;

D — измеренное значение длины линии;

v — угол наклона линии.

Рис. 36. Способ створов

Так как линейные измерения при горизонтальной съемке производятся с точностью, не превышающей 1/1000, то более малыми погрешностями можно пренебречь. Тогда значение наименьшего угла наклона v, с которого нужно вводить поправки за приведение к горизонту, можно вычислить следующим образом:

cos 0 — cos v = 1 — cos v = 1/1000 = 0,001;

Следовательно, при производстве горизонтальной съемки на местности с углами наклона 2° и более для вычисления горизонтальных приложений следует измерять вертикальные углы.

Чтобы погрешность определения горизонтального проложения, обусловленная погрешностью измерения угла наклона, не превышала 1/1000, погрешность измерения угла наклона не должна превышать величины, указанной в табл. 24.

Угол наклона	Допустимая погрешность измерения угла наклона	Угол наклона	Допустимая погрешность намерения угла наклона
2°	98′	7°	28′

Из табл. 24 видно, что углы наклона до 10° можно измерять с точностью, которую обеспечивает эклиметр, — 15-20′. Углы наклона более 10° необходимо измерять теодолитом, отсчеты следует брать с точностью до 1′.

Основными полевыми материалами, получаемыми в результате теодолитной съемки, являются и журналы измерений.

При съемке ситуации глазомерно, в каком-либо произвольном масштабе, составляется схематический план местности — абрис. На абрисе показывается расположение точек и сторон теодолитных ходов и снимаемых объектов местности со всеми результатами угловых и линейных измерений и пояснительными надписями. Абрис должен давать полное представление о ситуации снимаемой местности.

Журнал при горизонтальной съемке заполняется по мере необходимости, так как в основном все записи производятся на абрисе.

Так, например, журнал ведется при съемке способом обхода, полярным способом. В журнал записываются углы наклона местности, если они превышают 2°.

Источник