Способы съемки контуров при теодолитной съемке

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

Теодолитная съемка, способы съемки ситуации

ПРИМЕНЕНИЯ.

Объекты местности изображают на планах и картах условными знаками, но одни объекты имеют значительные размеры (озеро, лес…), другие объекты малы (колодец, мост…). Объекты, размеры которых значительны, отображают в масштабе данной карты с сохранением подобия контуров, для малых объектов такое отображение невозможно. В связи с этим все условные знаки делят на 3 группы: масштабные (контурные), внемасштабные и пояснительные.

Масштабные (контурные) – служат для изображения объектов в масштабе плана или карты.

Внемасштабные – отображают небольшие, но важные предметы, которые из-за своих небольших размеров не могут быть указаны в масштабе (центровые, осевые, основные).

Пояснительные условные знаки, представленные значком, числом, надписью или всем этим вместе, служат для дополнительной характеристики объектов.

Условные знаки применительно к различным масштабам приводятся в специальных каталогах, издаваемых Главным управлением геодезии и картографии (ГУГК).

Теодолитная съемка, способы съемки ситуации.

Целью теодолитной (горизонтальной) съемки является составление контурного плана местности. Съемка элементов ситуации на местности производится относительно пунктов и сторон теодолитного хода съемочного обоснования. На рис.40 показан абрис теодолитной съемки по линии 1-2 теодолитного хода. Арабскими цифрами в кружках указаны точки, положение которых получено следующими способами съемки ситуации:

1 — прямоугольных координат;

2 — линейной засечки;

3 — угловой засечки;

4 — полярных координат;

При съемке способом прямоугольных координат, положение точки 1 определено координатами Х = 72.4 м, У = 9.8 м от линии теодолитного хода 1-2. Приложив нулевой штрих рулетки к углу дома (точка 1), на ленту расположенную на линии 1-2 теодолитного хода опускают перпендикуляр и отсчитывают его длину по рулетке (9.8 м), по ленте — расстояние от пункта 1 съемочного обоснования до основания перпендикуляра (72.4 м). Перпендикуляры длиной до 4. 8 в зависимости от масштаба съемки восстанавливаются визуально, а при использовании эккера могут быть увеличены примерно в пять раз. Эккер — прибор для построения на местности прямых углов.

Способом линейных засечек определено положение второго угла дома (точки 2). Для этого на местности измерено расстояния 10.6 и 9.8 м от опорных точек на линии с абсцисами соответственно 54.1 и 64.0. Угол дома на плане окажется в точке пересечения дуг с радиусами измеренных расстояний.

Способом угловой засечки на плане может быть получена точка 3. Для этого измерены теодолитом углы 33 35′ и 65 05′.

Способ полярных координат предусматривает измерение на местности (точка 4) полярного угла (70 00′) и его стороны (35.3 м).

Способ створа (вертикальная плоскость через две точки) использован при съемке точки пересечения ручьем линии теодолитного хода (точка 5). Расстояние (10.5 м) измерено по створу от пункта 1.

Способ обмера элементов ситуации применяют для контроля полевых измерений и графических построений на плане.

Съемку производят с исходных точек — пунктов любых опорных и съемочных геодезических сетей. Съемочная сеть может быть

создана в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда отметки точек теодолитного хода определяют геометрическим нивелированием. В большинстве случаев для съемки прокладывают тахеометрические ходы, отличающиеся тем, что все элементы хода (углы, длины линий, превышения) определяют теодолитом или тахеометром-автоматом. При этом одновременно с проложением тахеометрического хода производят съемку. В этом главное отличие тахеометрической съемки от других видов топографических

Прибор состоит из подставки, которую устанавливают на три

подъемных винта 7. В отверстие подставки 2 входит ось 11 вращения лимба 3, в которую, в свою очередь, входит ось 10 алидады 4.

Лимб — рабочая мера теодолита — представляет собой круг с делениями. Алидада — часть прибора, расположенная соосно с лимбом, на которой имеются элементы отсчетного устройства и две

подставки 5, несущие ось вращения НН зрительной трубы

алидады укреплен цилиндрический уровень 9. Зрительная труба

теодолита представляет собой визирное устройство, содержащее

объектив, окуляр и сетку нитей. Уровень служит для приведения в

определенное положение прибора в целом и отдельных узлов от-

носительно отвесной линии. К основным частям теодолитов от носятся наводящее и закрепительное устройства, служащие для наведения зрительной трубы на визирную цель и закрепления подвижной части прибора в заданном направлении.

Основным угломерным прибором на местности является теодолит — оптико-механический прибор, с помощью которого измеряют горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и магнитные азимуты

Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек в пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений полигометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок, решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов. Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты.

.По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные — ТО5,Т1; точные -Т2, Т5 и технические — Т15, Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения горизонтального угла одним приемом в секундах.

Основные геометрические оси теодолита:

1. ОО₁ — ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита),

2. UU₁ — ось цилиндрического уровня (касасельная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте),

3. WW₁ – визирная ось зрительной трубы (прямая, соединяющая оптический центр объектива и крест сетки нитей),

4.VV₁ — ось вращения зрительной трубы.

Нивелиры с ц и л и н д р и ч е с к и м уровнем имеютзри-

тельную трубу и цилиндрический уровень. Труба с уровнем укреплена на вертикальной вращающейся оси, входящей в подставку. Наиболее распространенные нивелиры этого типа Н-3, Н-10.

Нивелир Н-3 (рис. 7.6, а) состоит из верхней части, несущей зрительную трубу 6 с цилиндрическим 7 и круглым 3 уровнями, ос нованием, наводящим 11, элевацйонным 4 и закрепительными 9 винтами, и нижней, представляющей собой подставку с тремя подъемными винтами 1 и прижимной пластиной Цилиндрический уровень 7, расположенный в корпусе слева

от зрительной трубы, служит для точного приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение. Для грубого приведения вертикальной оси прибора в отвесное положение служит круглый уровень 3. Пузырек круглого уровня приводится в нулевое положение подъемными винтами 1 подставки 2. Зрительную трубу 6 наводят на рейку винтами 1 подставки 2. Зрительную трубу 6 наводят на рейку по визиру 8 винтом 11 при закрепленном винте 9. Резкость изображения нивелирной рейки достигается вращением винта 5 фокусирующей линзы.

1. Ось UU цилиндрического уровня горизонтального круга должна

быть перпендикулярна оси Wвращения прибора

2. Визирная ось РР трубы должна быть перпендикулярна оси НИ

3. Ось НН вращения трубы должна быть перпендикулярна оси W

4. Вертикальная нить АА сетки зрительной трубы должна быть

перпендикулярна оси НН ее вращени

5. Компенсатор вертикального круга должен обеспечивать неиз-

менный отсчет по вертикальному кругу при наклонах вертикальной

оси теодолита в пределах ±2,0′ (для теодолитов ЗТ5К).

6.Визирная ось КК’К» оптического отвеса должна совпадать с

осью К’К»вращения теодолита, т.е. W

Отсчетные устройства: штриховой и шкаловой микроскопы. Эксцентриситет горизонтального круга.

С помощью отсчетных устройств в теодолитах считывают показания с лимбов. В современных точных и технических теодолитах применяются штриховые микроскопы (отсчет по штриху-индексу) и шкаловые микроскопы (отсчет по шкале), а высокоточных теодолитах используют микрометры.

Отсчетный микроскоп через систему призм и линз выводит в окуляр изображения градусных делений горизонтального и вертикального кругов. На рис.23а показано поле зрение штрихового микроскопа с изображением штриха и лимбов с ценой деления в 10′: вертикального В и горизонтального Г. Визуально оценивая десятые доли делений лимбов с точностью до 1′, отсчеты на рисунке В=7° 45′ и Г=345° 54′.

Рис.23.Поле зрения штрихового (а) и шкалового (б) микроскопов

В поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т30 (рис.23б) цена деления лимба составляет 1 , отсчетная шкала разделена через 5′, отсчеты на рисунке В = -9° 37′, Г = 293° 42′.

В теодолитах со штриховыми и шкаловыми микроскопами отсчеты производят по одному концу диаметра лимба. Для уменьшения влияния эксцентриситета горизонтального круга (рис.23.2)- несовпадения оси вращения прибора С’ с центром кольца делений лимба C — измерение горизонтального угла производят дважды: при круге лево (отсчет М’) и при круге право (отсчет N’).

Рис.23.2 Схема влияния эксцентриситета

Так как при этом отсчеты берутся по диаметрально противоположным концам лимба, то среднее из полученных результатов не содержит погрешности от влияния эксцетриситета (M+N)/2 =(M’+N’)/2.

Зрительная труба предназначена для высокоточного наведения на удаленные предметы и точки (визирные цели) при работе с теодолитом. Состоит из следующих основных частей: объектива, окуляра, фокусирующей линзы, сетки нитей, кремальеры (винта, перемещающего фокусирующую линзу внутри трубы). В зрительной трубе различают две оси: визирную и оптическую. Прямая соединяющая оптический центр объектива с центром сетки нитей называется визирной осью. Прямая соединяющая оптический центр объектива и окуляр — оптической осью трубы.

Подготовка зрительной трубы для наблюдений выполняется в следующей последовательности:

а) установка зрительной трубы «по глазу» — вращением окуляра (от –5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей;

б) установка зрительной трубы по предмету (визирной цели) — вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели;

в) устранение параллакса, возникающего в тех случаях, когда изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей и при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Параллакс сетки нитей устраняется небольшим поворотом кремальеры.

Зрительные трубы в геодезических приборах характеризуются увеличением, полем зрения и точностью визирования. Под увеличением u b понимают отношение угла a, под которым предмет виден в трубу, к углу b, под которым этот же предмет виден невооруженным глазом рис.21:

Полем зрения называется пространство, видимое в трубу при неподвижном ее положении. Его определяют углом зрения f по формуле

где u — увеличение трубы.

Точность визирования выражается средней квадратической погрешностью

где 60″ — средняя погрешность визирования невооруженным глазом (разрешающая способность глаза человека — предельно малый угол, при котором две точки еще воспринимаются раздельно).

При стереофотограмметрическом способе фотографирование

объекта производят в циклах с двух точек базиса известной длины, в результате чего получают стереопару. Для вычисления деформаций измеряют по снимкам координаты точек базиса и горизонтальные параллаксы.

Тахеометрическая съемка, используемые приборы и формулы.

Сущность тахеометрической съемки заключается в том, что плановое положение характерных (реечных) точек местности определяется полярным способом от линии теодолитного хода, а их высотное положение определяется одним из двух методов: геометрическим или тригонометрическим нивелированием. Расстояние от прибора до реек зависит от масштаба составляемого топоплана и для масштаба 1:1000 — допускается до 150 м, а между соседними реечными точками менее 35 м.

Результаты съемки наносятся на план при помощи транспортира с погрешностью превышающей 8 минут, а полярные расстояния до реечных точек определяются на местности по нитяному дальномеру со средней относительной погрешностью DD/D = 1/200. Для сравнения отметим, что относительные погрешности измерений расстояний землемерной лентой или 20-метровой рулеткой составляют порядка 1/2000, шагами — 1/20. При определении расстояний одну из дальномерных нитей совмещают с началом дециметрового деления на рейке (обычно с 1000 мм), а по второй дальномерной нити берут отсчет. Разность отсчетов на рейке по верхней и нижней дальномерным нитям умноженная на коэффициент дальномера, равный 100, и будет соответствовать расстоянию от прибора до рейки.

Определение расстояния по нитяному дальномеру

При тахеометрической съемке высоты реечных точек в зависимости от условий местности получают при горизонтальном визировании (геометрическое нивелирование способом «вперед») или наклоном (тригонометрическое нивелирование). Используемые при этом формулы могут быть получены из рис. 41.2.

При геометрическом нивелировании способом «вперед» сначала определяют горизонт прибора ГП = Н_ст+I. Затем устанавливают на вертикальном круге теодолита отсчет равный МО. Высоты реечных точек вычисляют по формуле

где а_i — отсчеты по рейке при горизонтальном визировании.

При тригонометрическом нивелировании реечных точек при КЛ наводят среднюю нить сетки на отсчет Vj (для упрощения последующих вычислений по возможности отсчет Vj должен быть равен высоте

прибора I), снимают отсчет Л по ВК и вычисляют угол наклона

Наклонное расстояние D от прибора до реечной точки определяют по штриховому (нитяному) дальномеру. Так как вертикально (отвесно) установленная рейка не перпендикулярна визирному лучу на величину угла наклона n, то

где D’ — расстояние, определяемое по штриховому дальномеру и отвесно установленной рейке.

Тогда из прямоугольного треугольника (рис.41.2), у которого определены D и n, так называемое «неполное» превышение

h’= D sinn = D’ cosn sinn = (1/2)D’ sin2n

h’= d tgn = D’ cos 2 n sinn/cosn = (1/2)D’sin2n.

На равнинной местности при углах наклона n

Источник