умк_Дегтярев_Геодезия_ч.1_2010г

6.3. Планово-высотная съемка

Основные вопросы: Основные положения, виды планово-высотной съемки. Тахеометрическая съемка. Полевые и камеральные работы при тахеометрической съемке. Интерполяция. Построение плана съемки.

Основные положения, виды планово-высотной съемки. Планово-

высотная (пространственная) съемка – процесс определения положения контуров в пространстве с последующим их представлением в плане и по высоте. Основные виды планово-высотных съемок можно разделить на прямые и дистанционные. При этом прямые методы съемки обычно используют аналитический или графический способ определения положения контура в плане и аналитический способ по высоте. Преобладающий способ измерений – дискретный. Дистанционные методы подразумевают отсутствие непосредственного контакта в процессе съемки с определяемым объектом. В основном носят непрерывный характер. Делятся на воздушные (космические) и наземные. В последнее время достаточно широко начинают использоваться промежуточные между дискретными и непрерывными видами съемок – методы воздушного и наземного сканирования.

Целью данного раздела является рассмотрение наземных прямых, дискретных способов съемки. Так как планово-высотная съемка производится в трехмерном пространстве, то по общей теории позиционирования для однозначного определения положения точки в этом пространстве необходимо три параметра или выполнить три измерения. При этом для определения высотной составляющей необходимы измерения в вертикальной плоскости: наклонное расстояние или угол наклона (зенитное расстояние). Таким образом, для производства прямой дискретной планово-высотной съемки необходимо скомбинировать и выполнить 3 измерения с одной, двух, реже трех точек. Рассмотрим основные комбинации измерений, используемых для съемки:

–с одной точки И-1 измеряют горизонтальный (ориентирный) угол β, угол наклона ν (или зенитное расстояние z), наклонную длину D на определяемую точку О-3 (рис. 6.10).

–с одной точки И-1 определяют горизонтальный (ориентирный)

угол β, угол наклона ν (или зенитное расстояние z), превышение h на определяемую точку О-3 (рис. 6.11).

Возможен вариант измерения длины, превышения и горизонтального угла, но он распространения не получил.

271

Как и другие виды съемок, планово-высотная съемка делится на полевые и камеральные работы. При полевых работах в первую очередь создается планово-высотное обоснование съемки – набор точек с определенными координатами и высотами заданной точности, с которых будет производиться съемка соответствующего масштаба. Возможен вариант одновременного создания обоснования и производства съемки. Следующий этап полевых работ – это рекогносцировка (разведка) участка съемки для выявления его особенностей и примерного назначения снимаемых точек – пикетов. Далее следуют собственно съемочные полевые работы.

Камеральные работы сводятся к обработке полевых журналов и воспроизведения результатов съемки. Заметим, что представление материалов планово-высотной съемки производится на основе методов масштабирования, проецирования и сечения в общепринятых условных знаках на бумажном или электронном носителе. Конечный результат – картографический материал в виде топографического плана или карты.

Тахеометрическая съемка. Тахеометрическая съемка (Tachys – быстрое, metreo – измерение) применяется для создания планов небольших участков, когда требуется выполнить съемку только рельефа на застроенной территории или при выполнении съемки узких полос. Съемка может производиться (как исключение) теодолитами, но в основном тахеометрамиавтоматами, позволяющими получать значения превышений, расстояний и углов. Теодолит 2Т30 с встроенным нитяным дальномером и нивелирной рейкой может относиться к упрощенным тахеометрам. По сути своей тахеометрическая съемка – пространственная крупномасштабная (масштабы 1:500 – 1:5000) топографическая съемка с сечением рельефа от 0,5 до 2,0 м.

В основу съемки положена простейшая комбинация из трех измерений с одной точки: горизонтальный угол, вертикальный угол, наклонное расстояние, то есть практическая реализация сферической системы координат (см. рис. 6.10). При этом в самом простом случае углы измеряют теодолитом, а длину линии – нитяным дальномером. Самый современный способ тахеометрической съемки носит название электронная тахеометрия и выполняется электронными тахеометрами, которые в зависимости от режима позволяют получить или значения измерений (углы, расстояния, превышения), или значения прямоугольных трехмерных координат (X, Y, H) в системе координат точки стояния.

Точки, с которых производятся измерения при тахеометрической съемке, носят название станций, а точки, которые определяют – пикеты. Традиционно пикеты делят на плановые (или контурные) – необходимые только для определения объектов местности в плоскости (X, Y) или в пла-

273

не, на плоскости; высотные (рельефные) – для определения объектов только по высоте и планово-высотные – определяющие положение точки как в плане, так и по высоте. При этом требуется соблюдать густоту пикетов, которая в зависимости от масштаба съемки требует, чтобы расстояние между ними были примерно 15 – 40 м.

Традиционная схема определения точек при тахеометрической съемке может трактоваться как раздельное графоаналитическое определение положения точек. Здесь, в плане положение точки определяется полярной засечкой по горизонтальному углу β и расстоянию D, а высотная составляющая получается из тригонометрического нивелирования по углу на-

Здесь ρ число минут в радиане, равное 3437,75.

274

Например, для масштаба съемки 1:1000 погрешность определения контуров в плане МР = 0,5·М (мм) = 0,5 м. Чтобы реализовать её при определении точки полярной засечкой при расстоянии до точки порядка 100 м, из формул (6.18) рассчитываем соответствующие точности линейных ms и угловых mβ измерений:

При предрассчете высотной составляющей на основе тригонометриического нивелирования воспользуемся инструктивным допуском на точность mh определения контуров при съемке по высоте: mh = 1/3 h0, где h0 – высота сечения рельефа при отображении. Расчеты на основе теории погрешностей измерений показывают, что точность расстояния совершенно достаточна, как и для полярной засечки, а точность измерений углов наклона должна быть порядка 1-3′:

Следует иметь ввиду, что различные способы измерений составляющих позволяют получить разные методики тахеометрической съемки. При измерении расстояний нитяным дальномером достигается точность порядка 0,2 м и хуже, в зависимости от расстояния. Поэтому, для съемки в масштабе 1:500 надо использовать при измерении расстояний мерную ленту, а нитяной дальномер редко, только на расстояниях не более 30 м.

При измерении наклонного расстояния нитяным дальномером можно выделить следующие варианты:

–измерениенаведениемналюбой«хороший» отсчет(кратный10, 100);

–измерение наведением на высоту инструмента.

При измерении сразу горизонтального проложения (если возможно) нитяным дальномером можно использовать:

–точно горизонтальный луч, выставляя по вертикальному кругу отсчет, равный месту нуля (М0);

–чуть наклонный визирный луч (не более 2°) с наведением на «хороший» отсчет.

275

Измерения угла наклона (точность порядка 2′) производят обычно при одном круге, определив предварительно несколько раз место нуля М0 и вычисляя его по формуле ν = КЛ – М0. При этом наведение можно производить:

–на любой «хороший» отсчет;

–на высоту инструмента.

Возможно раздельное и совмещенное определение положения пикета в плане и по высоте.

Рассмотрим основные методики производства тахеометрической съемки на основе перечисленных выше способов измерений.

1. Совмещенный способ. Предназначен для одновременного определения пикета в плане и по высоте, наклонным лучом и наведением на любое место рейки. Расстояние измеряем нитяным дальномером. По горизонтальному углу и расстоянию определяют плановое положение пикета в графическом или аналитическом виде, а превышение по основной формуле тригонометрического нивелирования

Здесь D – наклонное расстояние, измеренное нитяным дальномером; ν – угол наклона;

i – высота инструмента;

v – высота наведения на рейке.

– упрощенный, совмещенный, наклонным лучом с наведением на высоту инструмента

Здесь v – отсчет по рейке при горизонтальном положении визирного луча (обычное нивелирование «вперед», но теодолитом).

2. Раздельный способ. Измеряется расстояние горизонтальным лучом по нитяному дальномеру или лентой, а угол наклона – наклонным лучом, наведением на «хороший» отсчет, или высоту инструмента. Следует иметь ввиду, что до 4° наклона горизонтальное проложение S и измеренное наклонное расстояние D для точностей съемки можно считать практически равными.

Из раздельных методов выделяют

– двухнитяная тахеометрия Шестака когда нижняя нить дальномера наводится на «хороший» отсчет v0, а снимается отсчет в по верхней нити дальномера.

276

l = в – v0.

Метод по производительности тахеометрической съемки теодолитом

снитяным дальномером считается самым производительным.

–метод на основе предрассчитанного наведения. Основан на следую-

щих рассуждениях: высоты пикетов вычисляются как Нпк = Нст + h′ + i – v, но величина Нст + i – v = Н0 – может быть постоянна для станции и тогда высота пикета будет

Высоту наведения v подбирают так, чтобы величина Н0 была удобным (например, целым) числом.

Например: Нст = 125,18 м, i = 1,43 м. Тогда v может 1,61, а Нпк = 125 + h′. При наведении на вычисленную величину, число 125 постоянно для станции.

Высоты вычисляют до десятых долей метра и только для съемки масштаба 1: 500 до сотых долей.

Полевые и камеральные работы при тахеометрической съемке.

Полевые работы при тахеометрической съемке делят на предварительные работы и работу на станции. Из предварительных работ выделяют создание (восстановление, дополнение) съемочного планово-высотного обоснования, то есть получения достаточного количества точек с известными координатами и высотами, с которых будет производиться съемка и рекогносцировка (разведка) района съемки.

Плановой и высотной основой для съемки служат точки с известными координатами и высотами, которые могут быть определены теодолитными ходами и засечками в плане, нивелирными ходами и тригонометрическим нивелированием по высоте. При нехватке густоты съемочного обоснования одновременно со съемкой или отдельно прокладывают тахеометрические ходы. Тахеометрические ходы относятся к линейно-угло- вым построениям для совместного определения планово-высотного положения точек. При этом горизонтальные углы измеряются теодолитом технической точности (например, 2Т30) полным приемом, углы наклона при двух кругах в прямом и обратном направлениях, расстояния по нитяному дальномеру при двух кругах в прямом и обратном направлениях.

277

Обрабатывается такое построение по обычной схеме раздельного приближенного уравнивания со следующими особенностями:

–вычисленные превышения в прямом и обратном направлениях, не должны превышать 4 см на 100 м хода

–допустимая линейная (абсолютная) невязка (см):

– допустимая высотная невязка (см)

Здесь n – число линий в ходе; [S] – длина хода в метрах.

Угловая невязка тахеометрического хода как у теодолитного хода

где n – число углов.

Относительная невязка тахеометрического хода обычно колеблется в пределах 1/300 – 1/400.

Очевидно, что и по высоте и в плане точки съемочного обоснования должны соответствовать точности обоснования для съемки заданного масштаба.

На этапе рекогносцировки производится осмотр местности, подлежащей съемке с каждой станции, выявляются её особенности, степень застроенности, мешающие съемке факторы. В пределах заданного участка съемки должны быть сняты все объекты ситуации, выражающиеся в заданном масштабе плана и предусмотренные условными знаками.

Работа на станции при тахеометрической съемке сводится к следующей последовательности:

1. Установка, центрирование, горизонтирование и ориентирование теодолита над закрепленной точкой станции. При этом центрирование возможно производить с точностью до 5 см, а ориентирование выставлением нуля лимба на любую видимую точку съемочного обоснования.

2. Определение с контролем место нуля вертикального круга.

3.Выбор контурных и высотных реечных точек (пикетов) на местности, причемтак, чтобы скаждойвыбраннойточкиреечниквиделтрубуприбора.

4.Определение пикетных точек измерением:

–горизонтального угла;

–отсчета по вертикальному кругу;

–наклонного расстояния по нитяному дальномеру.

278

Параллельно с пикетным журналом на каждой станции ведутся абрисы (кроки) – сделанные от руки схематичные планы снимаемых участков местности. От качества абрисов зависит правильность изображения на плане ситуации и рельефа местности, поэтому на их ведение должно быть обращено самое серьезное внимание. При этом взаимное расположение на абрисах зарисовок элементов местности должно соответствовать тому, что имеется в натуре.

На абрисах показываются опорные геодезические пункты, пикеты, объекты ситуации, характерные точки и линии рельефа местности, дополненные в необходимых случаях схематическими горизонталями, направления скатов местности. У пунктов и пикетов выписываются их номера, причем нумерация пикетов ведется сплошная в пределах всей снимаемой территории. Заполняющие контурные условные знаки заменяются пояснительными надписями.

Чаще всего используют абрисы по линии (рис. 6.14, а), или круговые (транспортирные) (рис. 6.14, б). Очевидно, что плановые (ситуационные) пикеты должны минимальным количеством точек с заданной точностью отображать плановые контура (ситуацию). При этом в плане обязательно должны сниматься:

–все объекты ситуации, выражающиеся в масштабе и предусмотренные условными знаками.

–изгибы меньшие 0,5 мм на плане, спрямляются,

–площадные объекты площадью до 10 мм2 на плане не снимаются

(рис. 6.15).