1590

масштаба и наоборот, учитывая при этом, что mVср не должна пре-

вышать 1 Vср.

20

Например: при Vср =6 м/год mVср не должно превышать 0,3 м/год, тогда при использовании материалов масштаба 1:10000 интервал лет между съемками должен быть не менее четырех лет. Если интервал времени равен двум годам, то нужно использовать материалы не мельче 1:5000.

Табл. 2.3 составлена для выбора масштаба съемки и временного интервала между съемками в зависимости от величин плановых деформаций. Полученные количественные характеристики этой деформации будут определены с ошибками, не превышающими расчетных.

Для расчета временного интервала между съемками формулу (2.14) представим в виде

mvср n

Приняв n=20, а mVср=1/2 Vср, согласно чему получим формулу для расчета временного интервала:

Из табл. 2.3 видно, что чем больше плановая деформация, тем мельче может быть масштаб съемки или короче временной интервал между сравниваемыми съемками. При учете малых деформаций нужно брать съемки с большим временным интервалом или съемки более крупных масштабов. Для проверки на практике предложенного способа нами была выполнена работа по определению величины деформации р. Оби в районе с. Локосово.

61

Таблица 2.3

Зависимость интервала лет между съёмками от величины деформации

Для этой цели использовалась карта масштаба 1:25000 съемки 1964г. и фотоплан 1:25000, выполненный по материалам аэрофотосъемки 1977г. Определение деформации производилось двумя способами: методом сопоставления планов и предложенным. В результате сравнения затрат времени на способ сопоставления они были в 1,4 раза больше.

Измерение деформации рассматриваемым методом производилось с двух базисных линий, разбитых на 27 частей. В результате оценки точности была получена средняя квадратическая ошибка одного измерения перпендикуляра mL=9,3 м. Теоретическая же ошибка, определенная по формуле (2.12), равна 8,5м. Средняя квадратическая ошибка определения среднегодовой скорости смещения составила 0,2 м/год, что также подтверждается теоретическими расчетами. По формуле (2.14) равна 0,22 м/год.

В заключение можно сделать следующие выводы:

–рассмотренный метод расширяет практические возможности гидроморфологической теории руслового процесса при расчете количественных характеристик плановых русловых деформаций, позволяет обоснованно и с достаточной степенью точности решать вопросы по оптимальному размещению гидротехнических сооружений, определять объем и целесообразность строительства защитных сооружений;

–метод сравнительно прост и менее трудоемок по сравнению с существующими, обеспечивает получение конечных результатов при пользовании обычными приемами работ с контролем их достоверности (расчеты относительно второго базиса), позволяет исполь-

62

зовать топографические и аэрофотосъемочные материалы крупного

исреднего масштаба без приведения их к одному масштабу;

–используя стереоприборы в комплексе с ЭВМ, можно легко автоматизировать весь процесс получения количественных характеристик русловой и береговой деформации и повысить точность полученных результатов;

–при внесении определенных дополнений и изменений в рассмотренный метод последний можно использовать при расчете плановых смещений не только бровок, но и других элементов русла.

2.3. Съемка оврагов с помощью подвижной визирной цели

Для того чтобы успешно вести борьбу с оврагами, необходимо знать причины их образования и факторы, влияющие на скорость роста. При этом не обойтись без измерения геоморфологических характеристик оврагов, которые производятся методами геодезии. Но съемка оврагов трудоемкий процесс и в некоторой степени опасный, поэтому наблюдение за ростом оврагов еще не получил должного распространения. Стационарные станции расположены в основном в европейской части России. В Сибири наблюдения за овражной эрозией проводятся очень мало, и они охватывают короткие промежутки времени.

Трудности топографической съемки оврагов заставляют искать более рациональные методы определения их параметров. В связи с этим нами предложен метод съемки незаросших оврагов способом подвижной визирной цели в виде грузика [5].

Сущность способа заключается в том, что вдоль оврага разбивается створная линия, на которой через определенное расстояние (в зависимости от масштаба съемки) строятся створы через овраг.

На обоих берегах оврага на линии створа находятся рабочие, которые с помощью 50 – метровых рулеток или спиннинговых катушек передвигают по поперечному профилю оврага визирную цель в виде грузика. Исполнитель с помощью теодолита в начале створной линии, сориентировав его по линии створов, берет отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам на визирную цель. Преимущество предложенного метода в том, что цель передвигается по крутому склону оврага быстрее, чем реечник, и при съемке глубоких оврагов он не опасен. По сравнению со стереосъемкой способ подвижной цели имеет следующие преимущества: во-первых, не

63

требуется специальных приборов как при полевых работах, так и при камеральной обработке полученных данных; во-вторых, обеспечивает более высокую точность; в – третьих, не во всех оврагах можно провести стереосъемку, особенно в узких и извилистых оврагах со множеством отвершков.

Камеральная обработка результатов измерения этого способа также не сложна и выполняется по известным формулам. Расстояние до пикетной точки вычисляется по формуле

где – угол между створной линией и створом. Если этот угол ра-

вен 90 ,т.е. створ разбит под прямым углом к створной линии, то формула примет вид

1

D в , (2.19)

sin(90 )

где – горизонтальный угол между створной линией и направлением на пикетную точку;

в – расстояние от инструмента до начала данного створа (измеряется по створной линии).

Превышение съемочной точки по отношению к пикетной находится по формуле

где D – расстояние от инструмента до пикетной точки, вычисляемое по формуле;

– вертикальный угол; i – высота инструмента.

Полученные данные с помощью транспортира и масштабной линейки наносятся на план, как и при тахеометрической съемке. При этом появляется еще одно преимущество предложенного метода – возможность контроля вычисления расстояний.

Построения углов на плане и отложения длин линий в масштабе. Все пикетные точки одного створа должны располагаться на линии створа. Если в результате вычислений или построений была допущена ошибка, то точка будет нанесена не на створную линию. Вычисление и нанесение такой точки нужно проверить.

Определить, с какой точностью получаются расстояния до пикетных точек в зависимости от точности измерения створной линии и горизонтальных углов. Для этого воспользуемся формулой (2.18) в которой заменим

64

Рассчитаем, с какой точностью нужно измерять вертикальные углы для определения превышения по формуле (2.20).

Для этого логарифмируем и дифференцируем данное выражение, заменяя дифференциалы средними квадратическими ошибками, получим

Из формулы (2.24) определим среднюю квадратическую ошибку измерения вертикального угла в зависимости от заданной точности измерения расстояний и превышения.

Таблица 2.4

Требуемая точность измерения горизонтальных углов, в зависимости от угла при пикетной точке

Все расчеты произведем для масштаба съемки 1:500, для более мелких масштабов полученные ошибки будут грубее. Согласно [33]

60 . По формуле (2,25) найдем, что угол наклона можно измерять с предельной ошибкой, равной 3,3 . Если взять данные для не-

66

Расчеты показывают, что при съемке оврагов с помощью подвижной визирной цели в виде грузика горизонтальные и вертикальные углы достаточно измерять теодолитами технической точности.

С целью сравнения предложенного метода с обычными, нами была произведена съемка двух оврагов глубиной 14 и 7 м мензульной, тахеометрической съемками и способом подвижной цели. При этом пикетные точки, полученные с помощью подвижной цели, были перекрыты тахеометрическими точками для практической проверки точности предложенного метода. Рядом с визирной целью ставилась рейка и отсчеты брались дважды: вначале на марку по горизонтальному и вертикальному кругам, затем по рейке бралось расстояние и отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам. Расстояние до пикетных точек вычислялось дважды, по рейке и по формуле (2,18), и превышение также вычислялось дважды по фор-

В результате сравнения расстояний до пикетных точек и превышений были получены следующие средние квадратические ошибки разности двух измерений: mD1 0,52м, mD2 0,44м при расстоянии от инструмента до пикетной точки, равном 100 м, т.е.

Полученные данные подтверждают вышепроведенные расчеты: съемка оврагов с помощью подвижной визирной цели в виде грузика по точности отвечает требованиям «Инструкции по топографической съемке».

Во время съемок был проведен хронометраж затраченного времени. В результате этого можно сказать, что на съемку оврага глубиной до 15 м способом подвижной цели времени тратится в 1,2 раза меньше, чем на съемки этого оврага тахеометрическим способом, и в 1,5 раза меньше, чем на мензульную съемку. Это при условии, если при обычных способах съемки не разбиваются поперечники, но в большинстве случаев их нужно разбивать. А на разбивку поперечников затрачено 60 % времени от общего времени при

67

съемке способом подвижной цели. При съемке более глубоких оврагов с крутыми склонами предложенный способ в несколько раз экономичен и безопасен (рис. 2.1.).

Так как на разбивку створов тратится около 60 % полевого времени, то можно производить засечки визирной цели двумя теодолитами. Теодолиты устанавливаются на противоположных берегах оврага и взаимно ориентируются, между ними измеряется расстояние. Рабочие перемещают подвижную визирную цель по произвольно выбранному характерному створу. Каждым теодолитом измеряется горизонтальный и вертикальный углы на визирную цель. Так как берутся только отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам, то наблюдатели успевают записать отсчеты в тахеометрических журналах пока рабочие передвигают визирную цель на новую характерную пикетную точку профиля.

Д

в

Рис.2.1. Обозначение углов при съемке оврагов с помощью подвижной цели

Все вычисления производятся по тем же формулам, что и при съемке одним теодолитом.

При съемке оврагов двумя теодолитами не нужно разбивать створы, т.е. время съемки сокращается более чем в 2 раза, и появляется возможность определения расстояний до пикетных точек и их превышения дважды, относительно каждого теодолита. В связи с этим можно обойтись без полевого контроля съемки, качество работы можно определить по выбранным контрольным точкам, расстояние до которых и превышение которых определить относительно другого теодолита. А у исполнителей появляется возможность кон-

68

тролировать сомнительные пикетные точеки и забраковывать те, у которых получились большие расхождения.

В заключение можно сделать следующие выводы:

1)съемка оврагов с помощью подвижной визирной цели в виде грузика не опасна и менее трудоемка;

2)этот способ не требует специальных инструментов и приспособлений, а также специальных навыков у исполнителя. Требуемая точность достигается теодолитами технической точности, камеральная обработка производится по простым формулам;

3)при съемке глубоких оврагов или с помощью двух теодолитов время на полевые работы сокращается более чем в два раза;

4)при съемке одним теодолитом можно контролировать правильность вычисления и отложения расстояний до пикетных точек,

апри работе двумя теодолитами появляются избыточные измерения, что позволяет обойтись без полевого контроля;

5)если визирную цель сделать в виде зеркального отражателя, то съемку оврагов можно производить с помощью электронного тахеометра, что значительно сократит время и повысит точность полевых работ.

Перечисленные преимущества позволяют рекомендовать предложенный способ взамен тахеометрической, мензульной или стереофотографической съемок.

2.4.Установление корреляционных связей между количественными характеристиками оврагов

Изучение роста оврагов имеет важное значение для решения научных проблем геологии, геоморфологии и других естественноисторических наук, а также для решения прикладных задач, затрагивающих интересы отраслей народного хозяйства.

Рост оврагов оценивается различными показателями – изменением их объема, глубины, площади, ширины и длины. Все эти показатели получают средствами и методами геодезии [8,9]. Изменение всех этих морфологических параметров оврагов, очевидно, находится в тесной связи друг с другом. Выявление указанных связей представляет практическую и научную ценность, поскольку открывает возможности для разработки метода оценки роста оврагов в любом измерении по измерениям одного из морфологических параметров [7].

69