Розділ 11. Теодолітне знімання

11.1. Сутність теодолітного знімання

Теодолітне (або горизонтальне) знімання є комплексом робіт для одержання планів із зображенням місцевих предметів (ситуації). На таких планах немає зображення рельєфу. Знімання називається теодолітним тому, що основні роботи виконують за допомогою теодоліта (конструктивні особливості приладу розглянуті у 6.2).

Знімання здійснюють на відносно невеликих територіях, якщо місцевість рівнинна, на забудованій території населених пунктів, на будівельних майданчиках, територіях аеропортів, залізничних вузлів, гірничовидобувних підприємств, для проведення деяких досліджень (наприклад, гідрологічних) тощо. Масштаб знімання — 1:500, 1:1000, 1:2000, рідше 1:5000.

Складовими знімання є кутові і лінійні вимірювання. Кути (в основному горизонтальні) вимірюють за допомогою теодолітів, лінії — сталевими землемірними стрічками і рулетками, віддалемірами або віддалемірними насадками.

Знімальною основою є точки (вершини) теодолітних ходів (див. 7.2).

Перед проведенням знімальних робіт здійснюють:

• вивчення району робіт за топографічними картами, виявлення пунктів існуючої геодезичної мережі;

• рекогносцирування місцевості, тобто її огляд і обслідування, з метою визначення місцерозташування точок теодолітних ходів;

• закріплення точок ходів на місцевості дерев’яними кілками діаметром 4-5 см, довжиною до 50 см. (якщо не потрібна їх тривала схоронність). Кілки забивають майже у рівень із землею, а поруч забивають сторожок, висота якого над поверхнею землі становить 15-20 см. На них підписують номер точки та інші дані. Сторожки полегшують пошук точок ходів. Для забезпечення видимості між сусідніми точками біля них встановлюють віхи;

• вимірювання ліній (сторін) теодолітних ходів;

• вимірювання кутів між сторонами ходів, а також азимуту однієї зі сторін для орієнтування плану відносно сторін світу;

• визначення планового положення предметів місцевості;

• складання плану місцевості.

11.2. Виконання теодолітного знімання

В процесі теодолітного знімання визначається положення місцевих предметів (їх характерних точок і контурів) відносно точок (вершин) і сторін теодолітного ходу або незалежно.

Теодолітне знімання можна проводити таким чином:

• прокласти спочатку теодолітний хід (ходи), а потім знімати місцеві предмети;

• одночасно з прокладанням ходів проводити знімання, при цьому точки ходу, з яких знімають ситуацію, називають знімальними, або станціями;

Положення предметів місцевості визначають з точністю, яка менша за точність визначення положення точок теодолітного ходу, тому знімання місцевих предметів проводять способами, що забезпечують швидкість роботи. На вибір способу впливає характер місцевості і розміщення складових місцевості відносно теодолітних ходів. Знімання здійснюють способами полярних координат (полярний спосіб), перпендикулярів (прямокутних координат), кутових та лінійних засічок, створів, суть яких розглянуто у 10.3.

Під час знімання полярним способом (див. рис. 10.1,а) точкою полюса слугує вершина теодолітного ходу, а полярною віссю — сторона теодолітного ходу. Горизонтальний кут β вимірюється між стороною ходу і напрямком S від точки ходу до точки спостереження (пікету).

Для отримання потрібних даних теодоліт встановлюють над вершиною ходу і приводять в робоче положення (див. 6.3,4). орієнтують лімб горизонтального круга за обраною стороною ходу, тобто встановлюють його так, щоб під час візування на іншу вершину ходу (попередню чи наступну по відношенню до точки, на якій розташований прилад) відлік по лімбу дорівнював 0°00′. Це досягають таким чином:

• відпускають закріпний гвинт алідади і повертають алідаду поки відлік по лімбу не буде близьким до нульового значення;

• закріплюють алідаду і за допомогою навідного гвинта алідади встановлюють відлік 0°00′;

• відпустивши закріпний гвинт лімба, наводять зорову трубу на обрану точку ходу, закріплюють закріпний гвинт лімба і навідним гвинтом лімба здійснюють точне візування на точку.

Для вимірювання кутів, відкріпивши поворотом алідаду, наводять трубу послідовно на всі точки, положення яких визначається і беруть кожного разу відліки по лімбу (з точністю 1′), які й відповідатимуть кутам β відносно обраної сторони ходу. Роботу виконують при одному положенні вертикального круга. Закінчують роботу наведенням труби на початкову вершину ходу для перевірки того, що лімб під час вимірювань залишався нерухомим (допускається відхилення до 5′).

Віддалі S вимірюють оптичним або світловіддалеміром або рулеткою. В залежності від застосовуваних приладів і масштабу знімання встановлені максимальні значення віддалей від точки розміщення приладу до знімальної (табл. 11.1).

Таблиця 11.1

Максимальні віддалі між точкою розміщення теодоліту

і знімальною точкою

Масштаб знімання	Максимальна віддаль (м) до чітких контурів під час вимірювання
	рулеткою	оптичним віддалеміром	світло­віддалеміром
1:500	120	80	250
1:1000	180	120	400
1:2000	250	180	750

Спосіб кутових засічок (див. рис. 10.1, б) застосовують для знімання віддалених предметів на відкритій місцевості, а також тоді, коли неможливо провести безпосереднє вимірювання до точки, положення якої визначається (через яр, водоймище тощо). Базисом (від грец. βσις — основа) — лінією, від якої вимірюють кути або довжину інших ліній, може бути сторона теодолітного ходу або будь-які два пункти знімальної основи, між якими є видимість. Кути β вимірюють одним напівприйомом з точністю до 1′.

Точки, положення яких визначено кутовою засічкою можуть слугувати полюсами під час знімання ситуації полярним способом.

Спосіб лінійних засічок (див. рис. 10.1, в) застосовують, якщо місцеві умови дозволяють легко проводити лінійні вимірювання, а відстані до точок не перевищують довжини мірного приладу. В процесі знімання землемірну стрічку укладають в створі базисної лінії і відмічають на ній точки основи засічок, при цьому бажано щоб віддалі від початку базисної лінії до основи засічок (Aa, Ab на рис. 10.1, в) були виражені цілим числом метрів, а віддаль ab разом з лініями aМ та bМ створювала близький до рівностороннього трикутник. Вимірюються лінії засічок рулеткою одноразово з округленням отриманого значення довжини до 0,01 м. Для контролю доцільно виміряти ще третю лінію засічки з середньої точки основи трикутника (на рис. 10.1, в показана точковим пунктом).

Спосіб створу широко застосовують під час знімання забудованої території. Принцип його застосування зрозумілий з рисунка 10.1, д. Вздовж лінії створу можна не тільки визначати положення певних точок, якими визначають предмети місцевості, а й тих, з яких можна вести знімання іншими способами (лінійних засічок, перпендикулярів).

Для контролю результатів роботи, частину характерних точок місцевості, відзнятих з однієї станції, знімають також з наступної, тобто окремі точки знімають двічі. Інший прийом — визначення положення певних точок різними способами.

В усі виміряні під час теодолітного знімання віддалі вводяться поправки, якщо кут нахилу лінії перевищує 2°. Кути нахилу вимірюють теодолітом або екліметром.

Для знімання ситуації біля сторін теодолітного ходу (струмків, звивистих контурів угідь тощо) застосовують спосіб прямокутних координат, або спосіб перпендикулярів (див. рис. 10.1, г), в якому віддаль від початку знімальної сторони до основи перпендикуляра вимірюють сталевою стрічкою або рулеткою, яка укладається вздовж сторони ходу, а довжину перпендикулярів — рулеткою (точність вимірювань становить 0,01 м, якщо об’єкт знімання має чіткі контури, та 0,1 м в інших випадках).

Перпендикуляри на місцевості можуть будуватись «на око», за допомогою рулетки або стрічки, якщо довжина перпендикуляра 4-8 м, за допомогою спеціального приладу — екера (франц. equerre — кутомір), якщо довжина перпендикулярів 20-60 м в залежності від масштабу знімання (чим дрібніший масштаб, тим більша довжина).

Для визначення перпендикуляра «на око» спостерігач стає у створі сторони ходу обличчям до точки, положення якої визначається, витягує руки в напрямках до початкової і кінцевої точок сторони, потім зводить їх спереду і переміщується вздовж сторони ходу доти, поки зведені долоні не будуть вказувати на точку, до якої будується перпендикуляр.

Будуючи перпендикуляр за допомогою рулетки, нульову позначку її суміщають з точкою, що знімають (точка М на рис. 11.1), і з неї описують дугу відносно стрічки, прокладеної вздовж сторони ходу. Основою перпендикуляра буде точка m , що розміщується посередині між m′ та m′′. Точність визначення основи перпендикуляра дорівнює близько 1°.

Рис. 11.1

Визначення напрямків перпендикулярів великої довжини за допомогою екера розглянемо на прикладі застосування екера дводзеркального (рис. 11.2, а). Прилад складається з двох пластинок, з’єднаних під кутом 45°. На внутрішніх поверхнях пластинок прикріплені плоскі дзеркала, над якими в корпусі екера є вікна. Ручка має гачок для підвішування виска. Принцип визначення перпендикулярного напрямку полягає в тому, що промінь світла, відбитий від дзеркал, перетинає свій початковий напрям під кутом 90° (рис. 11.2, б).

Рис. 11.2 Дводзеркальний екер (а) та робота з ним (б, в, г).

Для побудови перпендикуляра до лінії АВ в точці С (див. рис. 11.2, б) виконавець стає з екером в точці С і повертає його так, щоб промінь від віхи В (на рис. відмічена прапорцем) попав на дзеркало 1. Відбитий від нього промінь попаде на дзеркало 2 і виконавець побачить в ньому зображення віхи В. Спостерігаючи через вікно над дзеркалом, виконавець дає вказівки помічнику поставити віху за напрямом цього зображення, тобто по лінії CN. Кут між променями СВ і CN дорівнює 90°.

Якщо треба опустити перпендикуляр з характерної точки місцевості М на сторону теодолітного ходу (рис. 11.2, в), виконавець переміщується з екером вздовж лінії АВ доти, поки зображення віхи В, яке видно у вікні екера, не стане продовженням віхи М у дзеркалі 2. Основу перпендикуляра відмічають на місцевості за допомогою виска, підвішеного до ручки приладу.

Перед початком роботи здійснюють перевірку приладу. Для цього стають з екером в точці К (рис. 11.2,г) і послідовно будують кути AKN та BKN, виставляючи віхи за визначеним напрямом на точку N. Якщо кут між дзеркалами відрізняється від 45°, виставлені віхи займуть положення N₁ і N₂, а дійсне положення кінця перпендикуляра буде посередині між ними. На середній точці N виставляють віху і виправними гвинтами одного із дзеркал повертають його до тих пір, поки зображення віхи А (або В) не суміститься із зображенням віхи N, яке видно у вікні.

Середня квадратична похибка побудови прямого кута екером — ±5′.

Знімальні роботи супроводжуються записами результатів вимірювання у журналі і веденням абрису (нім. Αbriβ — план, креслення), тобто схематичним планом, зробленим у польових умовах від руки з позначенням на ньому місцевих предметів, а також результатів вимірювань, потрібних для складання точного плану (приклад на рис. 11.3). Масштаб абрису довільний достатньо великий.

Рис. 11.3 Абрис теодолітного знімання з прикладами використання різних способів: полярного (знято кути повороту контуру ріллі та ін.); перпендикулярів (ліс зі сторони IV-I, V-VI та ін.); лінійних засічок (будинок за сторони III-IV); кутових засічок (опора ЛЕП зі сторони VII-I та ін.); створу (точки контуру ріллі вздовж сторони VI-VII та ін.)

Основні правила ведення абрису такі:

• спочатку наносять теодолітний хід однією або двома лініями;

• предмети місцевості і контури угідь наносять в прийнятих умовних знаках; в контурах роблять пояснювальні записи;

• зображення дрібних деталей, що не можна показати в обраному масштабі, подають в більшому масштабі за межами основного рисунка (на виносках);

• зображення ситуації викреслюють товстими лініями, а допоміжні проміри — тонкими або штриховими;

• перерисовка абрису в камеральних умовах забороняється.