4. Теодолитная съемка

4.1. Сущность теодолитной съемки, состав и порядок работ

Теодолитная съемка – горизонтальная (контурная) съемка местности, в результате которой получают план с изображением ситуации местности без рельефа. Теодолитная съемка применяется в равнинной местности в условиях сложной ситуации и на застроенных территориях населенных пунктов, строительных площадок, на территориях железнодорожных узлов, аэропортов и т.п. Съемка производится на основе планового съемочного обоснования, создаваемого на местности в виде теодолитных ходов (п. 2). Как правило, теодолитные ходы необходимы не только для выполнения съемки ситуации местности, но и служат геодезической основой для других видов инженерно-геоезических работ. В зависимости от размеров участка съемки, его конфигурации, ситуационной сложности теодолитные ходы могут образовывать замкнутый ход (полигон), разомкнутый ход, концы которого опираются на пункты ГГС или висячий ход, один конец которого опирается на пункт ГГС, а другой конец остается свободным. Стороны и точки теодолитного хода служат опорой для съемки контуров местности и поэтому необходимо учитывать требования Инструкции о максимальных расстояниях до объектов съемки. Если размеры участка или условия местности не позволяют выполнить эти требования, в основном это касается съемочного обоснования в виде полигона, то внутри его прокладывается дополнительный ход (один или несколько), называемым диагональным. Диагональный ход представляет собой разомкнутый теодолитный ход, но опирающийся на пункты основного хода (полигона). Проложение висячих ходов допускается только в исключительных случаях при съемке второстепенных объектов, причем длина их не должна превышать 300 м при съемках масштаба 1:2000 и 200 м – масштаба 1:1000.

Основными геодезическими инструментами теодолитной съемки являются: теодолит, мерная лента, рулетка; вспомогательными – эклиметр , экер (см. 4.2).

Линейные измерения могут выполняться и дальномерами, обеспечивающими точность результатов не ниже точности измерений мерной лентой.

Со сторон и точек теодолитных ходов съемка ситуации производится способами, приведенными в 4.2.

Основными документами полевых работ теодолитной съемки являются журнал измерения углов и расстояний, а также схема (абрис) расположения съемочного обоснования и контуров местности с указанием способа съемки их и результатов измерений.

В целом порядок работ при теодолитной съемке следующий:

1) составление ППГР;

2) рекогносцировка местности, уточнение проекта съемочного обоснования и закрепление его;

3) измерение углов и длин сторон съемочного обоснования;

4) съемка контуров местности;

5) привязка теодолитных ходов к пунктам ГГС;

6) математическая обработка результатов полевых измерений и построение горизонтального плана.

4.2. Способы съемки контуров местности

Под съемкой ситуации местности понимают процесс определения положения характерных точек контуров и местных предметов относитель-но пунктов и сторон теодолитного хода. Съемка может производиться одновременно с развитием съемочного обоснования или независимо различными способами. Применение того или иного способа зависит от характера местности и расположения контуров относительно съемочного обоснования. При съемке ситуации ведется схематическая зарисовка взаимного расположения теодолитного хода, линий и снимаемых контуров местности, называемая абрисом (рис.9). На абрисе показывают числовые результаты измерений по съемке ситуации со всеми пояснительными записями. Абрис ведется в карандаше четко и аккуратно и является основным документом съемки для составления плана местности. Основными способами съемки ситуации являются следующие.

а) б)

I d₁ d₂ d₃ II

l₄ l₁ l₂ l₃ l₁ l₂

○

220 B

III IV

в) г)

K

l₁ l₂

IV V V N₁ N₂ VI

д) е)

VI VII d₃ 3 IX I

1

d₁ 1 2

2 d₂ 5

3

4

VIII VIII

1. Способ перпендикуляров (прямоугольных координат). Этот способ применяется в открытой местности при съемке контуров и местных предметов, расположенных вблизи сторон теодолитного хода. Например, вдоль стороны I-II теодолитного хода расположено четырехэтажное жилое здание 1, 2 и опора 3 ЛЭП (рис. 9, а).

Принимая точку I хода за начало координат, а сторону I-II за ось абсцисс, положение снимаемых точек 1, 2, 3 определится длинами l₁, l₂,, l₃ перпендикуляров и расстояниями d₁, d₂, d₃ от точки I теодолитного хода до основания соответствующих перпендикуляров. Следовательно, для каждой характерной точки контура местности определяются прямоугольные координаты (абсциссы d₁, d₂, d₃ и ординаты l₁, l₂,, l₃), по которым эти точки наносятся на план.

Расстояния d₁, d₂, d₃ измеряются стальной мерной лентой, укладываемой и фиксируемой шпильками в створе линии I-II, а длины перпендикуляров l₁, l₂,, l₃ – рулеткой с точностью 0,01 м при ясно выраженных контурах как это показано на рис. 9,а и 0,1 м в остальных случаях. Прямой угол при этом строится на глаз по пересечению двух прямых (мерной ленты и рулетки) или при помощи экера.

В табл. 5 приведены предельные значения длин перпендикуляров.

При съемке ситуации способом перпендикуляров необходимо контро-лировать съемку путем дополнительных обмеров по периметру всех зданий и сооружений, фасадных линий. Например, отрезок l₄ является контрольным промером при определении угла здания длиной перпендикуляра l₁.

Таблица 5

Масштаб съемки	Предельная длина перпендикуляра при построении прямого угла
	на глаз	при помощи экера
1:500 1:1000 1:2000	4 м 6 м 8 м	20 м 40 м 60 м

Из многих конструкций экеров на

практике наибольшее применение нашли двухзеркальные экеры.

Двухзеркальный экер состоит из четырехгранного корпуса 1, на внутренних поверхностях боковых граней 2 которого закреплены два зеркала 3_л и 3_п под углом 45⁰ друг к другу (рис. 10). Над зеркалами имеются окошки 4. В нижней части корпуса для удерживания прибора в рабочем положении прикреплена ручка 5 с возможностью подвешивания к ней отвеса 6.

Принцип действия такого устройства заключается в том, что луч света, отраженный от двух плоских зеркал, пересекает свое первоначальное направление под углом, вдвое большим угла между зеркалами, т. е. под углом 90⁰ (рис. 10,б,в).

Для того, чтобы найти основание перпендикуляра (т. С), опущенного из точки N на линию АВ, необходимо расположиться с экером между вехами А и В, установленных на конца ее. При этом экер следует располагать по отвесу над лентой, уложенной в створе данной линии.

Удерживая экер перед собой на уровне глаз, наблюдатель находит в одном из зеркал изображение или левой вехи, или правой. Для этого необходимо экер вращать вокруг вертикальной оси.

На рис. 10,б наблюдатель в правом зеркале видит изображение правой вехи В. Если необходимо для построения прямого угла увидеть изображение левой вехи А, то наблюдатель должен повернуть экер так, чтобы увидеть это изображение в левом зеркале (рис. 10,в). Попеременное использование левой и правой вешек для построения прямого угла в одной точке прямой применяется в процессе поверки и юстировки экера.

После нахождения в том или ином зеркале изображения соответственной левой или правой вехи наблюдатель, подняв глаз, смотрит в окошко на веху, установленную в точке, из которой опускается перпендикуляр на данную линию. Если видимая в окошко веха является продолжением вехи, изображение которой наблюдатель видит в зеркале, то экер располагается над точкой в основании опущенного перпендикуляра. В противном случае следует перемещаться по линии в ту или другую сторону до тех пор, пока веха в окошке не станет продолжением вехи, видимой в зеркале (рис. 10,г); в этом случае отвес покажет на ленте положение основания перпендикуляра, т.е. положение точки С. Средняя квадратическая погрешность построения прямого угла двухзеркальным экером составляет ± 4^/.

Следует отметить, что при опускании из точки N перпендикуляра на линию АВ наблюдатель перемещается вдоль линии до образования положения, показанного на рис.10,г. При восстановлении перпендикуляра к линии АВ наблюдатель остается в точке С, а перемещается его помощник с вехой N до образования положения, показанного на рис.10,г.

2. Способ полярных координат. Способ применяется в открытой местности для съемки отдельных объектов местности и характерных точек контуров, удаленных от сторон теодолитного хода.

Способ полярных координат предусматривает измерение горизонтальных углов β между исходной линией (полярной осью) и направлениями на снимаемые точки и длин радиус-векторов l (рис.9,б). Как правило, за полярную ось принимается сторона (III – IV) теодолитного хода, а за полюс – его вершина (III или IV). Углы измеряются теодолитом одним полуприемом, а длины радиус-векторов в зависимости от масштаба съемки – нитяным дальномером, рулеткой или стальной лентой.

Если с одной вершины необходимо снять несколько точек, то лимб теодолита ориентируют вдоль полярной оси. Для этого по микроскопу горизонтального круга устанавливают отсчет, равный нулю. Затем открепляют лимб и визируют на конечную точку полярной оси. В этом положении лимба визируют на все снимаемые точки и берут отсчеты по микроскопу горизонтального круга, которые и будут полярными углами, отсчитанными от полярной оси по часовой стрелке до направлений на снимаемые точки

При съемке ситуации полярным способом предельные расстояния от прибора до точек контура не должны превышать величиною, указанных в табл. 6.

Таблица 6

Масштаб съемки и способ измерения расстояний	Расстояния до снимаемых точек, м
	четких	нечетких
Нитяным дальномером 1:2000 1:1000 1:500* Лентой или оптическим дальномером 1:2000 1:1000 1:500 * - Подкрепляется контрольными промерами других способов	100 60 40 250 180 120	150 100 80 300 200 150

3. Способ угловых засечек. Этот способ применяют в открытой местности для съемки труднодоступных точек – отдельно стоящих деревьев, угловых опор ЛЭП и т.п. и настолько удаленных от сторон хода точек, что использование других способов съемки ситуации затруднено.

Способ предусматривает измерение горизонтальных углов β₁ и β₂ между сторонами теодолитного хода и направлениями на снимаемую точку (рис. 9,в). Искомая точка на плане будет получена в пересечении направлений, построенных по этим углам. При этом необходимо иметь в виду, что наиболее предпочтительным является случай, когда угол при определяемой точке будет близким к 90⁰. Поэтому углы β могут быть измерены от разных сторон хода.

В общем случае следует избегать засечек под углом менее 30⁰ и более 150⁰ и расстояний до снимаемых точек более величин, указанных в табл. 7.

4. Способ линейных засечек. Этот способ используется при съемке контуров с четкими очертаниями, расположенных вблизи сторон теодолитного хода. Для этого на стороне хода V – VI (рис. 9, г) выбирают две вспомогательные точки N₁ и N₂, отрезок b между которыми является

Таблица 7

Масштаб съемки	Расстояния до контуров, м
	четких	нечетких
1:2000 1:1000 1:500	400 200 100	1200 600 300

базисом. Из точек N₁ и N₂ лентой или рулеткой измеряют расстояния l₁ и l₂ до снимаемой точки K. Пересечение отрезков l₁ и l₂ определит положение точки K на плане. Максимальная точность определения положения снимаемой точки будет при пересечении отрезков l под углом 90⁰. Выдержать это условие не всегда возможно. Поэтому при линейных засечках считается благоприятным случаи, когда форма треугольника N₁KN₂ будет по возможности блика к равносторонней, а длины засечек – не превосходить длину мерного прибора (20 – 50 м). Углы кварталов, зданий и других важных объектов определяют, как правило, тройной засечкой.

5. Способ створов (промеров). Этот способ применяется в случаях, когда снимаемый контур пересекает сторону теодолитного хода или ее продолжение. Съемка точек 1, 2 и 3 пересечения границ контуров производится путем измерения расстояний d₁,d₂ и d₃ до этих точек от предыдущей вершины VII пересекаемой линии VII – VIII теодолитного хода (рис. 9, д.).

6. Способ обхода. Этот способ применяется в закрытой местности, когда расположение объектов таково, что из-за удаленности и местных препятствий они не могут быть сняты с пунктов и сторон основного хода. В этом случае вокруг объекта прокладывается дополнительный ход 1, 2, 3, 4, 5 , с которого и производится съемка объекта, как правило, способом перпендикуляров (рис. 9, е). Углы в дополнительном ходе измеряются полуприемом, а стороны – стальной лентой или нитяным дальномером; ход привязывается к пунктам основного теодолитного хода.

Говоря о съемке ситуации вообще, необходимо обратить внимание на особенности съемки застроенных территорий. Учитывая то, что аэрофотоснимок несет практически 100% информацию о местности, съемка застроенных территорий, как правило, ведется аэрофототопографическим способом (см. п. 8). При отсутствии такого материала съемка застроенных территорий ведется в определенной последовательности: сначала выполняются работы по съемке проездов, а затем внутриквартальных территорий.

Съемка проездов производится с точек и сторон съемочного обоснования (теодолитных ходов). Поэтому еще на стадии проектирования положения теодолитных ходов нужно учитывать этот момент, причем в зависимости от ширины проезда может возникнуть необходимость в прокладке ходов по двум сторонам проезда, которые следует связывать между собой поперечными ходами.

Съемка контуров с точек и сторон теодолитного хода производится указанными выше способами. Однако съемка углов кварталов и капитальных зданий производится полярным способом с последующим вычислением их координат.

Если съемка углов кварталов производится способом перпендикуляров, то она должна подкрепляться линейными засечками, причем не менее чем тремя.

Для контроля съемки контуров выполняются линейные промеры между углами кварталов, промеры фасадных линий от условно принятого нуля.

Внутриквартальная съемка выполняется после съемки проездов. Съемка ситуации в этом случае производится с точек и сторон теодолитных ходов, в качестве которых служат основные и диагональные ходы; допускается прокладка и висячих ходов, опирающихся только на один опорный пункт. Способы съемки ситуации здесь применяются те же что и при съемке проездов.

В населенных пунктах с редкой застройкой съемка проездов и внутриквартальных территорий производится методами мензульной съемки (см. п. 7).

Как отмечалось выше одновременно с развитием съемочного обоснования и съемкой ситуации в журнале полевых измерений ведется абрис, на котором схематически показывается взаимное расположение пунктов и сторон теодолитного хода и характерных точек контуров с указанием способов съемки ситуации и измеренных величин; абрис является основным полевым документом, на основе которого составляется план местности. Поэтому к составлению абриса, хотя он и ведется в произвольном масштабе, следует подходить особенно внимательно: тщательно и аккуратно фиксировать все снятые объекты местности; четко вести записи результатов измерений, не допуская в них пропусков и исправлений; подписывать названия улиц и переулков; отмечать этажность, назначение и материал построенного здания; обозначать постройки общественного назначения. Размер абриса должен обеспечивать четкое и грамотное расположение на нем всех построений и записей. Особое внимание необходимо обратить на ведение абриса при съемке застроенных территорий, где графическая и измерительная нагрузка на него сильно возрастает и поэтому для ведения абриса в полевом журнале страница отводится для одной-двух сторон теодолитного хода. Примером такого ведения абриса может служить рис. 9, рассредоточенного по пунктам на отдельные страницы с заменой буквенных обозначений конкретными результатами измерений. При съемках больших участков местности и сложной ситуации абрис ведется в отдельном журнале.