Теодолитная съемка. Полевые работы. Геометрическое нивелирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теодолитная съемка. Полевые работы.

 

Координаты, которые можно  получить на карте в виде плоских  прямоугольных координат х, у (третью координату указывают в виде высоты Н над некоторой "исходной" поверхностью, например над уровнем моря). Но для этого необходимо провести целый комплекс измерений расстояний, углов и высот.

Угловые измерения производят при помощи теодолитов - оптико-механических приборов, основной частью которых  служит зрительная труба, снабженная горизонтальным и вертикальным угломерными кругами  с отсчетными приспособлениями.

 

1.1 Порядок проведения теодолитной съемки

 

Теодолитной называется горизонтальная (контурная) съемка местности, в результате которой может быть получен план с изображением ситуации местности (контуров и местных предметов) без рельефа. Теодолитная съемка относится к числу крупномасштабных (масштаба 1:5000 и крупнее) и применяется в равнинной местности в условиях сложной ситуации и на застроенных территориях: в населенных пунктах, на строительных площадках, промплощадках предприятий, на территориях железнодорожных узлов, аэропортов и т. п. В качестве планового съемочного обоснования при теодолитной съемке обычно используются точки теодолитных ходов.

Теодолитные ходы представляют собой системы ломаных линий, в которых горизонтальные углы измеряются техническими теодолитами, а длины сторон — стальными мерными лентами и рулетками либо оптическими дальномерами. По точности теодолитные ходы подразделяются на ходы точности 1:3000, 1:2000 и 1:1000. Обычно теодолитные ходы не только нужны для выполнения съемки ситуации местности, но и служат геодезической основой для других видов инженерно-геодезических работ. Теодолитные ходы развиваются от пунктов плановых государственных геодезических сетей и сетей сгущения.

По форме различают следующие  виды теодолитных ходов:

1. разомкнутый ход, начало и конец которого опираются на пункты геодезического обоснования
2. замкнутый ход (полигон) - сомкнутый многоугольник, обычно примыкающий к пункту геодезического обоснования;
3. висячий ход, один из концов которого примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй конец остается свободным.

Форма теодолитных ходов зависит  от характера снимаемой территории. Так, для съемки полосы местности  при трассировании осей линейных объектов (дорог, трубопроводов, ЛЭП  и т. п.) прокладывают разомкнутые ходы. При съемках населенных пунктов, строительных площадок обычно по границе участка прокладывают замкнутый ход (полигон). При необходимости внутри полигона прокладывают диагональные ходы, которые могут образовывать узловые точки. Проложение висячих теодолитных ходов допускается лишь в отдельных случаях при съемке неответственных объектов; при этом длина висячего хода не должна превышать 300 м при съемках масштаба 1:2000 и 200 м - масштаба 1:1000.

Теодолитная съемка слагается из подготовительных, полевых и камеральных работ. Наибольший объем приходится на полевые  работы, которые включают в себя рекогносцировку снимаемого участка, прокладку теодолитных ходов  и полигонов, их привязку к пунктам  геодезической опорной сети и  съемку ситуации.

В период камеральной подготовки выясняют необходимость съемки и выбирают ее масштаб, исходя из требуемой точности изображения ситуации местности. Затем  подбирают и изучают имеющиеся  в наличии картографические материалы (планы, карты и профили), а также  географическое описание района будущей съемки. Если в районе съемки имеются пункты геодезической опорной сети, то составляют схему их расположения, а из каталогов выписывают координаты. На основе имеющихся планов и карт наиболее крупных масштабов намечают теодолитные ходы. Длины теодолитных ходов, прокладываемых между опорными геодезическими пунктами, выбираются исходя из масштаба съемки, принятой точности ходов и топографических условий местности и не должны превышать установленных величин.

Согласно намеченной схеме теодолитных  ходов составляется предварительный  проект полевых работ. Проект должен содержать календарный план и  смету на работы, расчет необходимого количества исполнителей и транспорта, перечень необходимых приборов, оборудования и материалов. Для выполнения теодолитной съемки необходимо иметь теодолит, стальную ленту с комплектом шпилек либо оптический дальномер, рулетку, эклиметр и эккер.

Подготовительные работы:

-определение объемов  работ, оформление договорной  и сметной документации;

-сбор данных о картографической  изученности участка;

-сбор сведений о землепользователе,  подбор документов, удостоверяющих  право пользования землей : юридических  (госакты, решения исполкома , постановления Главы Ярославского муниципального округа) и справочного характера, определение наличия посторонних землепользователей и уточнение их перечня.

-сличение границ смежных  землепользователей;

-разработка возможных  вариантов границ и видов землепользования, согласование со специалистами  Яркомзема наиболее оптимальных.

Полевые работы:

-съемка текущих изменений  на планах М 1:2000;

-координирование углов  поворота по предварительно согласованному  варианту;

-согласование границ  со смежными землепользователями;

-составление кроков на установленные межевые знаки;

-координирование границ  посторонних землепользователей.

Камеральные работы:

- автоматизированная обработка материалов с помощью компьютера для получения:

1. Каталога координат  углов поворота границ:

2. Площадей землепользований  и отдельных участков.

3.Плана землепользования  М 1:2000 с указанием смежных землепользователей (полное наименование).

- составление технического  отчета по инвентаризации земель;

- оформление акта установления  границ.

Полевые работы при теодолитной  съемке начинаются с проведения рекогносцировки  местности. Рекогносцировка представляет собой обход и осмотр местности с целью знакомства с объектами съемки, отыскания пунктов опорной геодезической сети, окончательного выбора местоположения точек теодолитных ходов на местности и уточнения составленного проекта.

Точки теодолитных ходов должны располагаться в местах с хорошим  обзором местности; между смежными вершинами теодолитного хода должна обеспечиваться хорошая взаимная видимость. При использовании мерных лент стороны  следует располагать по ровным, с  твердым грунтом и удобным  для измерений линиям местности. Длины сторон теодолитных ходов  не должны быть более 350 м и менее 20 м, а углы наклона линий не должны в среднем превышать 5°.

Прокладка теодолитных ходов и  полигонов включает в себя произодство угловых и линейных измерений. Перед началом измерений следует выполнить поверки и юстировки применяемых приборов.

Угловые измерения. Горизонтальные углы в теодолитных ходах измеряются техническими теодолитами (Т15, ТЗ0, 2Т30 и др.) одним полным приемом с точностью не ниже 30". Каждый горизонтальный угол измеряется при двух положениях вертикального круга (КЛ и КП).

Расхождение значений угла в двух полуприемах не должно превышать ±45". При измерении углов на узловых точках, имеющих три направления и более, разрешается применять способ круговых приемов.

Центрирование теодолита над точками  осуществляется с помощью нитяного отвеса или оптического центрира с погрешностью не более 5 мм при длинах линий более 100 м; чем короче стороны и чем ближе угол к 180°, тем тщательнее следует выполнять центрирование теодолита и вех. Визирование следует производить на нижнюю видимую часть вехи. Значения измеренных углов в каждом полуприеме и среднее значение угла вычисляют на станции, не снимая прибора. При получении неудовлетворительных результатов измерения угла выполняются заново. Измерения горизонтальных углов следует выполнять в периоды спокойных изображений.

Линейные измерения. Длины сторон в теодолитных ходах измеряют компарированными стальными мерными лентами или оптическими дальномерами, обеспечивающими установленную точность. Для контроля каждая сторона измеряется дважды одним из способов:

-- при использовании 20-метровой  мерной ленты либо оптического  дальномера - в прямом и обратном  направлениях;

• 20- и 24-метровой лентами - в одном направлении;
• 20-метровой лентой и оптическим дальномером - в одном направлении.

Расхождения между результатами двойных  измерений длины каждой стороны  не должны превышать установленных  величин с учетом точности хода (1:3000 — 1:1000 длины стороны).

Одновременно с линейными измерениями  определяют углы наклона линий (либо их отдельных участков): при v < 5° - с помощью эклиметра, при v > 5° - с помощью вертикального круга теодолита. Неприступные расстояния между смежными вершинами теодолитных ходов определяются косвенным методом с использованием базисов.

В измеренные длины вводят поправки за компарирование мерной ленты, ее температуру при измерении и за наклон линии к горизонту. Введение поправки за компарирование обязательно, если ее влияние на длину измеряемой линии превышает 1:10 000. Поправку за температуру вводят в случаях, если разность температур измерения и компарирования превышает ±8°. Поправку за наклон линий к горизонту учитывают, когда углы наклона линий превышают 1°.

Данные угловых и линейных измерений  заносятся в полевые журналы  установленной формы.

Вершины теодолитных ходов закрепляются на местности в основном временными знаками - деревянными кольями, забиваемыми  вровень с поверхностью земли; центр  обозначается крестообразной насечкой в торце кола либо гвоздем. В качестве временных знаков могут использоваться также металлические штыри, костыли  и трубки либо гвозди, вбитые в пни  деревьев, а также валуны, на которых  масляной краской наносятся кресты. Для облегчения отыскания точек  рядом с ними забивают сторожки - деревянные колья, выступающие над поверхностью земли на 30 - 35 см; на сторожках подписывают номера точек и дату их закладки.

Вслед за этим выполняют  непосредственно полевые измерения, которые проводят в два этапа: первый – построение съемочной сети и второй – съемка контуров.

Нередко эти два процесса ведутся одновременно.

Для получения координат точек  теодолитных ходов в общегосударственной  системе координат и для осуществления  контроля измерений теодолитные  ходы следует привязывать к пунктам  геодезической опорной сети.

Сущность привязки теодолитных  ходов состоит в передаче с опорных пунктов плановых координат как минимум на одну из точек теодолитного хода и дирекционного угла на одну или несколько его сторон. Координаты опорных пунктов и дирекционные углы исходных направлений выбираются из каталогов пунктов геодезической сети.

Съемка ситуации местности заключается  в определении положения характерных  точек контуров и местных предметов  относительно вершин и сторон теодолитного хода. Съемка может выполняться одновременно с прокладкой теодолитного хода либо независимо.

Результаты измерений при съемке заносят в абрис. Абрисом называется схематический чертеж, масштаб которого принимается произвольным. На абрисе показывают взаимное расположение вершин теодолитных ходов, линий и снимаемых объектов со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными записями. Абрис ведется в карандаше четко и аккуратно. Он является основным документом съемки и служит материалом для составления плана местности.

В зависимости от характера местности и расположения контуров относительно теодолитных ходов применяют тот или иной способ съемки ситуации.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Геометрическое  нивелирование

Геометрическое нивелирование  – определение высот точек  земной поверхности относительно исходной точки с помощью горизонтального  луча

Геометрическое нивелирование  выполняют, используя нивелир и  нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты  берут по шкалам устанавливаемых  вертикально нивелирных реек. Оцифровка  шкал на рейках возрастает от пятки  рейки вверх. Если на пятке рейки  расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке  равен расстоянию от пятки до луча визирования.

Геометрическое нивелирование  выполняют двумя способами - “из  середины” и “вперед”.

 

 

 

Рис. 2.1. Нивелирование: а - из середины; б - вперед; ee – исходная уровенная поверхность

 

 

Нивелирование из середины – основной способ. Для измерения  превышения точки B над точкой A (рис. 9.1 а) нивелир устанавливают в  середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его  визирную ось в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают нивелирные рейки. Берут отсчет a по задней рейке и отсчет b по передней рейке. Превышение вычисляют по формуле

 

h = a - b

 

Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным  сторонам реек. За окончательный результат  принимают среднее.

Если известна высота HA точки А, то высоту HВ точки В вычисляют по формуле

 

HB = HA + hAB . (2.1)

 

При нивелировании вперед (рис. 9.1 б) нивелир устанавливают  над точкой A и измеряют (обычно с  помощью рейки) высоту прибора k. В точке B, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчет b по черной стороне рейки. Вычислив превышение