2. Тахеометрическая съемка.

2.1. Общие положения и исходные данные.

Тахеометрической съемке подлежит участок местности, отводимый каждой бригаде руководителем практики. Съемка выполняется в масштабах 1 : 500 - 1: 2000 с высотой сечения рельефа 0.5 -1.0 м по указанию руководителя.

Для выполнения работ каждой бригаде необходимо иметь:

1. Теодолит с буссолью, штативом и отвесом.

2. Мерную ленту или рулетку.

3. Рейки 1-2 шт.

4. Топор, колья, краску, небольшие гвозди и дюбеля.

5. Комплект журналов и ведомостей:

- журнал измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов теодолитных ходов;

- журнал тахеометрической съемки с полями для составления абрисов;

- ведомость увязки превышений между станциями и вычисления отметок точек съемочного обоснования;

- ведомости вычисления координат точек съемочного обоснования.

Съемочным обоснованием тахеометрической съемки является замкнутый теодолитно-тахеометрический ход, внутри которого прокладываются диагональные и висячие ходы. Число вершин замкнутого хода выбирается из расчета не менее 1 вершины на одного члена бригады.

Координаты первой точки хода Х₁, Y₁ задаются преподавателем, то есть ход строится в условной системе координат и в общем случае не опирается на пункты государственной геодезической сети. В отдельных случаях может быть выполнена привязка одной из точек съемочного обоснования к пунктам государственной сети или графическое определение ее координат по имеющимся топо-геодезическим материалам.

Магнитный азимут стороны хода 1-2 измеряется теодолитом с буссолью и используется для вычисления координат точек съемочного обоснования бригадиром. Остальным членам бригады бригадир назначает азимуты стороны 1-2 путем прибавления к измеренному азимуту последовательно 10⁰30’. Например, измеренный азимут А_1-2 =

= 12⁰15’ (принимается бригадиром). Для членов бригады: Петров А_1-2 = 12⁰15’ + 10⁰30’ =

= 22⁰45’, Иванов А_1-2 = 22 ⁰ 45’ + 10⁰30’ = 33⁰15’ и т.д.

Высотная отметка точки 1 съемочного обоснования задается бригадиру руководителем практики, например Н₁ = 12.345 м. Остальным членам бригады отметки точки 1 назначает бригадир путем добавления к собственной отметке и последовательно к отметкам членов бригады числа 6.678 м. Например: Петров Н₁ = 12.345 + 6.678 = 19.023 м, Иванов Н₁ = 19.023 + 6.678 = 25.701 м и т.д.

Масштабы вычерчиваемых планов и высота сечения рельефа задаются бригадиру и всем членам бригады индивидуально руководителем практики.

2.2. Создание планово-высотного съемочного обоснования.

Рекогносцировка участка местности, выбор и закрепление точек съемочного обоснования.

При рекогносцировке бригада выбирает направления, по которым должен быть проложен теодолитно-тахеометрический ход, намечает порядок производства работ, изучает ситуацию и рельеф местности, подлежащей съемке.

Точки съемочного обоснования выбираются, по-возможности, на открытых возвышенных местах, обеспечивающих удобство наблюдений окружающей местности при последующей съемке ситуации и рельефа. При этом необходимо учитывать сохранность точек (наезд автотранспорта, пешеходное движение и т.п.), обеспечение хорошей взаимной их видимости, удобство установки теодолита и измерения длин линий. Следует,

по-возможности, избегать длин сторон менее 30 м и более 150 м.

Основной замкнутый ход должен быть расположен внутри снимаемого участка местности. Точки съемочного обоснования закрепляются кольями забиваемыми вровень с поверхностью земли. В середину кола, обозначающего точку вбивается гвоздь, шляпка которого является носителем координат и служит для центрирования над точкой теодолита. Рядом с точкой забивается второй кол, называемый сторожком, на срезе которого указываются номер бригады и номер точки съемочного обоснования. На твердых поверхностях (асфальт, бетон и т.п.) точки обозначаются кругами диаметром 50 мм, в центр которых вбиваются дюбеля. Рядом с точкой также подписываются номер бригады и номер точки.

В процессе полевых измерений углов и расстояний съемочного обоснования допускается корректировка расположения точек (для лучшей видимости, удобства измерений и т.п.).

После закрепления точек вычерчивается схема съемочного обоснования, пример которой показан на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема съемочного обоснования тахеосъемки.

1, 2, 3, ...- точки основного хода, А, В - точки диагонального хода, с, d -

точки висячих ходов;

D_1-2, D_2-1, D_2-3, D_3-2, ...- наклонные расстояния (длины сторон), измеренные

рулеткой или лентой в прямом и обратном направлениях;

₁, ₂, ₃, ... - горизонтальные справа по ходу лежащие углы, измеренные

теодолитом;

_1-2, _2-1, _2-3, _3-2, ....- углы наклона линий, измеренные теодолитом в прямом

и обратном направлениях.

Измерение наклонных расстояний между точками съемочного обоснования.

Наклонные расстояния между точками съемочного обоснования измеряются мерной лентой или рулеткой в прямом и обратном направлениях. При этом должна быть обеспечена относительная ошибка не более 1/1000. То есть, если измерены расстояния между точками 1 и 2 в прямом и обратном направлениях D_1-2 и D_2-1, то должно соблюдаться условие:

D_1-2 - D_2-1

  0.001. (2.1)

D_1-2 + D_2-1

Если указанное условие соблюдается, то принимается D_{1-2 средн.} = (D_1-2 + D_2-1) / 2. Среднее значение наклонного расстояния, полученное по результатам измерений в прямом и обратном направлениях записывается в столбец 9 Журнала измерения горизонтальных и вертикальных углов и линий теодолитного хода (Приложение 4).

Если условие 2.1 не соблюдается, то расстояния измеряют повторно в прямом и обратном направлениях.

Измерение магнитных азимутов.

Измерение магнитных азимутов, горизонтальных и вертикальных углов производят поверенным теодолитом. Предварительно на каждой станции выполняют установку теодолита в рабочее положение, которая включает в себя:

1. Центрирование теодолита - установку центра лимба над вершиной измеряемого угла. Производится с помощью отвеса. При этом теодолит центрируется вначале грубо - путем перемещения штатива, а затем точно - перемещением теодолита на головке штатива.

2. Установку лимба в горизонтальное положение. Производится помощью подъемных винтов и уровня при алидаде горизонтального круга. При этом уровень устанавливают по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нульпункт, затем поворачивают теодолит на 90⁰ и приводят пузырек в нульпункт третьим подъемным винтом.

3. Установку трубы по глазу наблюдателя. Вращением окулярного кольца трубы добиваются четкого изображения сетки нитей.

4. Установку отсчетного микроскопа по глазу наблюдателя. Вращением окулярного кольца микроскопа и зеркала подсветки шкал добиваются четкого изображения шкал в поле зрения микроскопа.

5. Измерение высоты прибора I с помощью рейки или рулетки. При этом измеряется вертикальное расстояние от центра (гвоздя) точки съемочного обоснования до центра окуляра трубы при ее горизонтальном положении (контролируется по уровню при трубе или по отсчету на вертикальном круге, который должен быть равен МО). Высота прибора записывается в журнал (Приложение 4) над данными остальных измерений на каждой станции.

Далее на точке съемочного обоснования 1 выполняют ориентирование теодолита по магнитному меридиану с помощью буссоли. При положении основного круга (для теодолитов 2Т30П - это КЛ) и закрепленном лимбе, вращением алидады добиваются установки отсчета по горизонтальному кругу, равного 0⁰ 00’. Закрепляют алидаду и вращением лимба добиваются установки стрелки буссоли в направлении на север. После этого закрепляют лимб и вращением алидады наводят трубу на точку 2 съемочного обоснования. Берут отсчет по горизонтальному кругу. Этот отсчет сразу дает величину магнитного азимута стороны 1-2 съемочного обоснования А_1-2. Значение А_1-2 записывается в “шапке” журнала (Приложение 4).

Измерение горизонтальных углов и углов наклона линий.

Предварительно на каждой станции (точке съемочного обоснования) выполняют установку прибора в рабочее положение как описано в предыдущем пункте.

В съемочном обосновании измеряются справа по ходу лежащие горизонтальные углы. Измерение производится способом приемов. При круге лево (КЛ) и закрепленном лимбе трубу наводят на предыдущую (заднюю) точку съемочного обоснования и берут отсчет по горизонтальному кругу а₁, затем наводят трубу на последующую (переднюю) точку и берут отсчет по горизонтальному кругу b₁. Отсчеты записывают в журнал (столбец 4

Приложения 4). Вычисляют значение угла в полуприеме: ₁ = а₁ - b₁, при этом, если b₁ > а₁, то к значению b₁ прибавляют 360⁰: b₁ = b₁ + 360⁰ (отрицательных углов быть не может). Значение угла в полуприеме записывают в журнал (столбец 5).

Переводят трубу через зенит и выполняют все указанные действия при КП. То есть берут отсчеты а₂ и b₂ , записывают их в журнал и вычисляют второе значение угла в полуприеме ₂ = а₂ - b₂, которое также записывают в столбец 4 журнала (Приложение 4).

Значения углов, полученных в двух полуприемах не должны отличаться более, чем на удвоенную точность отсчетного микроскопа 2t (для теодолитов 2Т30П 2t = 0⁰01’). Если это условие соблюдается, то вычисляют среднее значение угла в приеме  = (₁ + ₂) / 2 и записывают его в столбец 6 журнала.

Если условие не соблюдается, то производят повторное измерение горизонтального угла полным приемом.

Измерение вертикальных углов (углов наклона) выполняют при основном положении вертикального круга (КЛ). При этом на рейках отмечается отсчет, равный высоте прибора I, рейки устанавливаются в предыдущей и последующей точках съемочного обоснования. Трубу теодолита наводят на отсчет, равный высоте прибора и берут отсчет по вертикальному кругу КЛ, который записывают в столбец 7 журнала (Приложение 4). Далее вычисляют значение угла наклона  = КЛ - МО, которое записывают в журнал (столбец 8). Таким образом, углы наклона каждой стороны съемочного обоснования измеряются дважды - с каждой точки каждой стороны. Например, из точки 1 измеряются углы наклона на точки 2 и 6 - _1-2 и _1-6, а из точек 2 и 6 - соответственно углы наклона _2-1 и _6-1. Расхождения в абсолютных (без учета знаков) значениях измеренных углов не должны превышать 2t. Если это условие выполняется, то вычисляют среднее значение углов _{1-2 средн.} = (_1-2 - _2-1) / 2, которые записывают в журнал. Здесь знак минус при суммировании возникает вследствие того, что углы наклона обратных направлений имеют знаки, противоположные знакам углов наклона прямых направлений.

Если абсолютные значения прямых и обратных углов наклона различаются более, чем на 2t, то производят их повторное измерение.

В результате полевых измерений журнал, приведенный в Приложении 4 должен быть заполнен с 1 по 9 столбцы.

Камеральная обработка результатов полевых измерений.

Камеральная обработка результатов полевых измерений при создании съемочного обоснования тахеометрической съемки заключается в определении азимутов (дирекционных углов) и румбов сторон теодолитных ходов и вычислении координат и высот точек съемочного обоснования.

Вначале заполняется до конца журнал полевых измерений, приведенный в Приложении 4 для одной станции. При этом производятся следующие вычисления:

1. Для каждой стороны съемочного обоснования вычисляется ее горизонтальное проложение d = D cos  и записывается в столбец 10 журнала.

2. Вычисляются превышения между каждой станцией и соседними с ней (задней и передней) в основном ходе, а также в диагональных и висячих ходах по формуле:

h = d tg (). Например, для точки съемочного обоснования 1 в соответствии со схемой, приведенной на рис.2.1, вычисляются:

h_1-2 = d_1-2tg(_1-2); h_1-6 = d_1-6tg(_1-6); h_1-A = d_1-Atg(_1-A);

для точки 2 вычисляются:

h_2-3 = d_2-3tg(_2-3); h_2-1 = d_2-1tg(_2-1); h_2-с = d_2-сtg(_2-с);

для точки А вычисляются:

h_А-В = d _А-В tg(_А-В); h_А-1 = d_А-1tg(_А-1)

и т.д. Результаты вычислений записываются в столбец 11 журнала (Приложение 4).

Плановые координаты точек съемочного обоснования рассчитываются в специальных ведомостях координат, приведенных в Приложениях 5 (замкнутый ход), 6 (диагональный ход) и 7 (висячие ходы). Обработка ведомостей ведется в следующей последовательности:

1. В ведомости выписывают координаты точки съемочного обоснования 1, задаваемые руководителем практики (столбцы 11 и 12), азимуты стороны 1-2 (измеренный для бригадира и вычисленный для остальных членов бригады) - столбец 4, измеренные горизонтальные углы (столбец 2) и горизонтальные проложения (столбец 6).

2. Рассчитывают угловую невязку для замкнутого хода:

f_ = - 180⁰(n - 2), (2.2)

где n - число точек замкнутого хода,  - измеренные справа по ходу лежащие углы.

3. 1313131313131313131313пустимую угловую невязку f_доп =  1.5t , где t - точность отсчета по горизонтальному кругу теодолита (для теодолитов 2Т30П - это 0.5’ или 30’’).

4. Сравнивают вычисленную невязку f_ с допустимой f_доп. Если f_  f_доп, то вычисленную угловую невязку f_ распределяют во все измеренные углы в виде поправок с обратным знаком. При этом большую поправку придают углам с короткими сторонами. Например, если n = 6, f_ = +3.5’, то на 5 углов дают поправки по -0.5’, а на один угол с наиболее короткими сторонами, принимают поправку -1.0’. Исправленные углы записывают в столбец 3 ведомости координат. После этого контролируют условие, что сумма исправленных углов должна быть в точности равна теоретической.

5. Если угловая невязка f_ оказалась больше допустимой, то определяют угловые невязки в малых замкнутых ходах (в соответствии со схемой на рис. 2.1 - это многоугольники 1-2-3-В-А и 3-4-5-6-1-А-В). В многоугольнике, где вновь получена недопустимая угловая невязка повторно измеряют все горизонтальные углы.

6. Вычисляют азимуты всех сторон замкнутого хода, начиная со второй (для стороны 1-2 азимут измерен теодолитом и буссолью). Расчет ведут по формуле:

А_i = A_i-1 + 180⁰ - _i, (2.3)

где _i, - исправленные горизонтальные углы. Например, азимут стороны 2-3:

А_2-3 = A_1-2 + 180⁰ - ₂ и т. д. Результаты записывают в столбец 4 ведомости координат. Контроль правильности вычисления азимутов осуществляется по формуле:

А₀ - А_n = - n180⁰, (2.4)

где А₀, А_n - азимуты начальной и конечной сторон замкнутого хода.

7. Азимуты сторон переводят в румбы по таблице 2.1 и записывают в столбец 5 ведомости координат с указанием четвертей горизонта.

Таблица 2.1

Соотношение азимутов (А) и румбов (R)

Четверти горизонта
СВ	ЮВ	ЮЗ	СЗ
R = A	R= 1800-A	R=A - 1800	R=3600 - A

8. Вычисляют приращения координат по формулам: Х = d cos(R), Y = d sin(R). Знаки приращений определяют по таблице 2.2 в зависимости от четверти горизонта, в которой лежит сторона теодолитного хода.

Таблица 2.2

Знаки приращений координат

Приращения	Четверти горизонта
	СВ	ЮВ	ЮЗ	СЗ
Х	+	-	-	+
Y	+	+	-	-

Результаты расчетов записывают в столбцы 7 и 8 ведомости координат.

9. Вычисляют невязки в приращениях координат замкнутого хода:

f_x =  Х , f_y =  Y , абсолютную невязку f =  , а также относительную

невязку в периметре f/P = 1/(P/f), которая не должна превышать 1/2000. Здесь Р - периметр замкнутого хода.

10. Если это условие не выполняется, то вначале проверяют все вычисления, затем, проанализировав возможные ошибки и промахи, перемеряют в поле отдельные линии.

11. Если условие выполняется (невязка находится в допуске), то рассчитывают поправки в приращения координат пропорционально длинам сторон. Так поправки в приращения координат для точки 2 будут S_Х1-2 = f_x d_1-2 / P, S_Y1-2 = f_y d_1-2 / P. Сумма поправок по каждой координате должна равняться невязке по этой координате. После проверки этого условия, поправки подписываются над значениями вычисленных приращений и вводятся в вычисленные приращения координат со знаками, обратными знакам невязок. Исправленные приращения координат записывают в столбцы 9 и 10 ведомости координат и проверяют условие, что их суммы по осям координат должны быть равны теоретическим суммам, которые для замкнутого хода равны нулю.

12. Вычисляют координаты всех точек замкнутого хода, начиная со второй (для первой точки координаты заданы) по формулам:

X_i = X_i-1 + Х , Y_i = Y_i-1 + Y. (2.5)

Если вычисления сделаны правильно, то в конце должны получиться исходные координаты точки 1. Вычисленные координаты точек съемочного обоснования записывают в столбцы 11 и 12 ведомости координат.

13. В ведомости координат диагонального хода (Приложение 6) угловую невязку определяют по формуле:

f_ = - n’180⁰ - (А₀ - А_n’), (2.6)

где - сумма углов диагонального хода, n’ - количество углов диагонального хода, А₀, А_n’ - азимуты начальной и конечной сторон замкнутого хода, примыкающих к диагональному ходу.

14. Допустимая угловая невязка диагонального хода вычисляется по формуле:

f_доп =  1.5t , если полученная невязка в допуске, то производят уравнивание углов диагонального хода также как и в замкнутом ходе.

15. По исходному азимуту А₀ и исправленным углам вычисляют азимуты сторон диагонального хода по формуле (2.3). Для контроля должен быть в итоге получен азимут конечной примыкающей стороны замкнутого хода А_n’. Полученные азимуты переводят в румбы и записывают в соответствующий столбец ведомости координат диагонального хода.

16. По вычисленным румбам и горизонтальным проложениям сторон вычисляют приращения координат диагонального хода. Невязки в приращениях координат определяют по формулам:

f_x =  Х - (X_n’ - X₀), f_y =  Y - (Y_n’ - Y₀), (2.7)

где X₀,Y₀, X_n’,Y_n’ - координаты точек замкнутого хода, к которым примыкает диагональный ход. Далее вычисляется абсолютная невязка f =  , и относительная невязка 1/( P’/ f), где P’ - периметр диагонального хода. Относительная невязка не должна превышать 1 / 2000. Если это условие выполняется, то производят уравнивание приращений координат как и в замкнутом ходе.

17. По исходным координатам X₀,Y₀ и исправленным приращениям координат вычисляют координаты точек диагонального хода. При этом контролем является получение в конце вычислений координат X_n’,Y_n’ точки замкнутого хода, примыкающей к диагональному.

18. Азимуты сторон висячих ходов вычисляют по формуле (2.3). При этом начальным азимутом является азимут стороны замкнутого или диагонального хода, примыкающей к висячему ходу, а горизонтальные углы принимаются непосредственно измеренные, то есть без контроля и уравнивания. Вычисленные азимуты переводят в румбы и вычисляют приращения координат, а по ним - сами координаты точек висячих ходов. При этом в качестве исходных принимаются координаты точек замкнутого или диагонального ходов, к которым примыкает висячий ход.

Высотные координаты точек съемочного обоснования определяются путем обработки специальных Ведомостей увязки превышений между точками замкнутого (Приложение 8), диагонального (Приложение 9) и висячих (Приложение 10) ходов. Ведомости обрабатываются в следующей последовательности:

1. В ведомости выписываются номера точек съемочного обоснования и горизонтальные проложения сторон d, а также прямые и обратные превышения между точками, рассчитанные в полевом журнале (Приложение 4).

2. Если расхождения в прямых и обратных превышениях по модулю не превышают 0.05 м, то рассчитывают средние превышения по формуле:

h_ср = (h_пр + h_обр) / 2 (2.8)

и придают ему знак прямого превышения.

3. Вычисляют невязку в превышениях замкнутого хода f_h =  h_ср и допустимую невязку:

f_hдоп =  0.04 Р / см, где Р - длина хода в метрах, n - число средних превышений.

4. Если f_h  f_hдоп, то невязку распределяют в средние превышения в виде поправок со знаками, обратными знаку невязки. Величины поправок пропорциональны длинам сторон хода, а их сумма должна равняться невязке с обратным знаком. Исправленные превышения записывают в соответствующий столбец ведомости увязки превышений. Сумма исправленных превышений в замкнутом ходе должна быть равна нулю.

5. Используя исправленные превышения вычисляют высотные отметки всех точек съемочного обоснования по формуле:

H_i = H_i-1 + h_i, (2.9)

где H_i - отметка текущей точки съемочного обоснования, H_i-1 - отметка предыдущей точки, h_i - исправленное превышение между этими точками. Контролем правильности вычислений является получение в конце расчетов исходной отметки точки 1. После вычисления отметок точек, их округляют до десятых долей метра и записывают в столбец 9 ведомости.

6. Невязку в превышениях диагонального хода определяют по формуле:

f’_h =  h_ср - (H_n - H₀), (2.10)

где H_n, H₀ - отметки начальной и конечной точек замкнутого хода, к которым примыкает диагональный ход. Допустимую невязку в диагональном ходе определяют по формуле: f’_hдоп =  0.04 Р’ / см, где Р’ - длина диагонального хода в метрах, n’ - число средних превышений в диагональном ходе.

7. Если f’_h  f’_hдоп, то невязку распределяют в средние превышения аналогично тому, как это делалось в замкнутом ходе. Сумма исправленных превышений должна в точности равняться теоретической их сумме, то есть  h_испр = H_n - H₀.

8. Используя исправленные превышения вычисляют высотные отметки всех точек диагонального хода по формуле (2.9). Контролем правильности вычислений является получение в конце отметки H_n.

9. Отметки точек висячих ходов вычисляют по средним превышениям без контроля.

10. Вычисленные отметки точек округляют до десятых долей метра и записывают в столбец 9 ведомости.

11. По окончании всех расчетов составляют каталог координат и высот точек съемочного обоснования (Приложение 11).