Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. - Геодезия

Рис. 6.16. План нивелирования поверхности

Для примера (см. рис. 6.15, 6.16) возьмем квадрат с вершинами

7г, 7д, 6д, 6г и высотами соответственно 72,75, 72,30, 71,64,

72,12 м. Рассчитаем положение горизонтали с высотой 72,5 м между точками 7г и 7д (рис. 6.17, à). Для этого вычислим расстояние между этой горизонталью и точкой 7д. Из подобия треугольни˝ков построенного профиля линии 7г—7д следует d/s = h/h, откуда

=

Íî h = 72,50 – 72,30 = 0,20 ì; h = 72,75 – 72,30 = 0,45 ì; s = 40 ì

17,8 м от точки 7д и на расстоянии 22,2 м от точки 8г. Отложив одно из этих расстояний от соответствующей точки, получае˝м положение горизонтали.

Аналогично рассчитано положение горизонтали с высотой

72,5 м между точками 7г и 6г, а также положение горизонтали с высотой 72,0 м между точками 7д и 6д, 6г и 6д. В рассмотренном квадрате горизонтали пересекает диагональ 7г—6д, поэтому ˝по-

191

Рис. 6.17. Схемы интерполирования горизонталей:

à — аналитическим способом; á — графическим по клеткам; â — по параллельным линиям

лезно рассчитать положение этих горизонталей и по диагон˝али. Результаты этих расчетов записаны на рисунке 6.17, à.

Расчеты при интерполировании горизонталей можно произв˝о-

дить в уме — сравнением величин h è h, т. е. решать задачу делением отрезка на части.

Ïðè графическом способе горизонтали интерполируют, используя миллиметровую или клетчатую бумагу (рис. 6.17, á). Ее прикладывают к точкам и на ней в произвольном вертикальном м˝ас-

штабе строят профиль линии 7г—6д, подписывая высоты горизо˝н-

талей. Затем точки пересечения линии профиля с линиями го˝ризонталей проектируют на линию 7г—6д и получают положение

горизонталей на этой линии. Графический способ интерполи˝рования горизонталей тем точнее, чем крупнее вертикальный м˝асштаб профиля.

Интерполировать горизонтали можно, пользуясь прозрачно˝й

бумагой (калькой) с параллельными линиями (рис. 6.17, â), против

которых подписывают высоты горизонталей. Затем бумагу на˝кла-

дывают на линию 7г—6д так, чтобы точки 7г и 6д расположились

между параллельными линиями с соответствующими высотам˝и,

после чего точки пересечения линии 7г—6д с линиями горизон˝та-

лей перекалывают на план.

После интерполирования положения горизонталей на сторо˝нах квадратов и по диагонали проводят горизонтали, плавно изг˝ибая

их при изменении направления, чтобы правильно отобразить˝ формы рельефа (см. рис. 6.16).

Вычерчивают горизонтали плавными линиями толщиной

0,1 мм, от руки, коричневым цветом. Горизонтали с высотами, кратными 2 м, утолщают, в закруглениях горизонталей ставят берг-

192

штрихи, в разрывах некоторых горизонталей подписывают их˝ вы-

соты (основания цифр — ниже по скату).

Если на журнале-схеме отражены снятые способом перпендикуляров контуры ситуации, то их наносят на составляемый п˝лан нивелирования поверхности.

Контрольные вопросы и задания

1.Чем отличается тригонометрическое нивелирование от гео˝метрического?

2.Напишите формулы определения превышения геометрическим нивелированием способами вперед и из середины. 3. Что называют горизонто˝м нивелира? 4. Назовите нивелирные работы, выполняемые сложным нивелиров˝анием. 5. Сформулируйте главное условие поверки нивелиров с уровнем и с к˝омпенсатором. 6. Какими способами поверяют выполнение главного условия нив˝елиров? 7. Что и как исправляют в нивелире, если главное условие не выполнено?˝ 8. Почему при геометрическом нивелировании не учитывают кривизну Земли и˝ влияние рефракции? 9. В чем преимущество нивелирования из середины перед н˝ивелированием вперед? 10. Что такое разбивка пикетажа для нивелирования трассы? 11. Какие точки в нивелирном ходе являются связующими и какие п˝ромежуточными? 12. В чем состоит контроль превышений на станции? 13. Как вычисляют высоты связующих и промежуточных точек? 14. Почему горизонт˝альный и вертикальный масштабы профиля принимают разными? 15. Что называю˝т уклоном линии и как его определяют? 16. Как контролируют отсчеты по рей˝ке на связующих точках при нивелировании поверхности по квадратам? 17. Како˝в порядок вычислительной обработки журнала-схемы нивелирования поверх˝ности по квадратам?

193

Г л а в а 7 МЕНЗУЛЬНАЯ СЪЕМКА1

∙

7.1. СУЩНОСТЬ МЕНЗУЛЬНОЙ СЪЕМКИ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Для выполнения мензульной съемки используют мензулу

(mensula — столик — итал.), на которой непосредственно в поле в˝ процессе измерения углов и линий составляют план. Если пр˝и теодолитной съемке горизонтальные углы измеряют и выражаю˝т в

градусах, то при мензульной измерения сопровождают графи˝че- ским построением угла на плане в поле. Для построения угла˝ лист

бумаги прикрепляют к верхней поверхности мензульной дос˝ки1

(устанавливаемой горизонтально, рис. 7.1), которую вместе с э˝тим листом называют планшетом2.

При определении положения на планшете пунктов съемочной˝ сети на открытой местности применяют способ угловых засе˝чек, а на залесенной и застроенной прокладывают мензульные ход˝ы.

Одновременно со съемкой ситуации снимают рельеф, т. е. оп-

ределяют высоты характерных точек рельефа (пикетов), по ко˝торым интерполируют и проводят горизонтали. При съемке ситу˝а-

ции и рельефа применяют главным образом полярный способ, реже способ засечек.

При мензульной съемке абрис не составляют, расстояния (го˝- ризонтальные проложения), измеренные на местности, откла˝ды-

вают на планшете при помощи циркуля-измерителя и масштаб-˝

ной линейки. Иногда их значения записывают в полевой журн˝ал

для вычисления превышений.

Для работы мензулу (планшет) приводят в рабочее положение˝,

т. е. центрируют, приводят плоскость планшета в горизонта˝льное

положение и ориентируют планшет.

Сравнивая рисунки 2.2, à, á и 7.1, видим, что мензульная доскапланшет выполняет роль лимба горизонтального круга, поэт˝ому

1Глава 7 включена в учебник в соответствии с программой. В по˝следние годы мензульная съемка в России уступает свои позиции более со˝временным видам съемок.

2Чаще к мензульной доске прикрепляют лист фанеры или алюми˝ния с наклеенной на него бумагой.

194

Рис. 7.1. Комплект для мензульной съемки:

1 — мензульная доска; 2 — линейка; 3 — колонка; 4 — зрительная труба; 5 è 6 — вертикальный и цилиндрический уровни; 7 — вилка; 8 — штатив; 9 — отвес; 10 — ориентир-буссоль

во время построения горизонтального угла она должна быть˝ не-

подвижна, а верхняя ее поверхность должна быть горизонтал˝ьна. Роль алидады выполняет линейка 2 (см. рис. 7.1), накладываемая

на планшет и являющаяся частью визирного прибора, называе˝мого кипрегелем. К верхней поверхности линейки прикреплена ко-

лонка 3 с вращающейся, как у теодолита, зрительной трубой 4, вертикальным уровнем 5 при алидаде вертикального круга. По скошенному краю линейки кипрегеля прочерчивают направл˝ения на точки предметов, наблюдаемых в зрительную трубу. К лине˝йке кипрегеля прикреплен цилиндрический уровень 6, посредством которого, используя подъемные винты, верхнюю поверхность˝

планшета приводят в горизонтальное положение, и поперечн˝ый

масштаб. На линейке может быть награвирована шкала для из˝ме-

рения и откладывания расстояний на планшете.

Мензульную доску прикрепляют к металлической подставке˝, напоминающей нижнюю часть теодолита и состоящей из круга˝ с осью, тремя винтами для прикрепления доски к подставке и т˝ремя подъемными винтами (на рис. 7.1 они не видны — закрыты дос-

кой). Для плавного вращения планшета эта часть имеет навод˝ящее устройство (винт). Подставку прикрепляют к штативу 8 при помощи станового винта.

Центрируют мензулу иначе, чем теодолит. Над точкой местности (геодезическим пунктиром) À при помощи отвеса 9 центриру-

195

ют положение этой точки à на планшете (см. рис. 7.1) так, чтобы

эти точки оказались на одной отвесной линии. Для центриро˝вания планшета применяют вилку 7. Индекс (конец) вилки, совмещаемый с точкой à на планшете, должен быть на одной линии с отвесом. При съемках в масштабе 1:5000 и мельче планшет цент-

рируют на глаз, так как погрешность центрирования в больш˝инстве случаев допускают примерно равной половине точност˝и мас-

штаба.

Ориентирование планшета, т. е. установку его так, чтобы линии

на планшете были параллельны горизонтальным проложения˝м

соответствующих линий местности, проводят по точкам мест˝ности, положение которых на планшете известно, например по т˝оч- кам à è ñ. Для этого ребро линейки кипрегеля на планшете при-

кладывают к изображениям точек стояния мензулы à и наблюде-

íèÿ ñ (см. рис. 7.1) и вращают планшет до тех пор, пока окажется, что коллимационная плоскость зрительной трубы проходит˝ через

точку Ñ местности. В некоторых случаях планшет ориентируют при помощи ориентир-буссоли 10, имеющей неполное кольцо и

коробку прямоугольной формы.

Для проведения направления на точку наблюдаемого предме˝та

после центрирования, приведения в горизонтальное положе˝ние и ориентирования планшета прикладывают ребро линейки кип˝реге-

ля к изображению точки стояния мензулы и наводят трубу на˝ точ- ку наблюдаемого предмета, после чего проводят направлени˝е

(прочерчивают линию) вдоль ребра линейки.

При съемке точек ситуации и рельефа полярным способом, а также при проложении мензульных ходов поступают следующ˝им образом. После центрирования, приведения в горизонтально˝е по-

ложение и ориентирования планшета прикладывают ребро ли˝ней-

ки кипрегеля к изображению точки стояния мензулы à (ñì.

рис. 7.1), наводят зрительную трубу на дальномерную рейку, ст˝о- ящую на снимаемой точке Â, определяют по нитяному дальномеру расстояние до снимаемой точки, берут это расстояние по ма˝сштабной линейке в раствор циркуля-измерителя и откладываю˝т его вдоль линейки кипрегеля от изображения точки стояния à. Конец отложенного отрезка b будет изображением снимаемой точки Â местности.

Кроме того, угол cab будет горизонтальным углом, измеренным

âточке À с одновременным построением его на плане (планшете)

âточке à.

Для защиты наблюдателя и планшета от солнца и небольшого

дождя применяют зонт.

Кипрегель, мензульная доска, подставка, штатив, вилка, буссоль, зонт и дальномерная рейка составляют мензульный ком˝п- лект. Для транспортировки кипрегель, подставку и буссоль ˝укладывают в отдельный ящик, а мензульную доску — в брезентовый

чехол.

196

7.2. ПОВЕРКИ МЕНЗУЛЫ, ВИЛКИ, БУССОЛИ

При приемке мензульного комплекта с завода или перед рабо˝- той его осматривают и проверяют. Для осмотра нужно собрать мензулу: установить подставку на штативе, привинтить менз˝уль-

ную доску к подставке, подставить на доску кипрегель и пол˝ожить буссоль. Большинство условий, которым должен удовлетворя˝ть теодолит, относят и к мензульному комплекту, но, учитывая е˝го особенности, предъявляют следующие дополнительные треб˝ования.

1.Нарезки у станового винта и у конца оси подставки должны быть одинаковыми, в результате чего становой винт долж˝ен свободно привинчиваться к подставке. Винты, служащие для прикрепления доски к подставке, должны быть хорошо подогнаны к гнездам в доске. Поверяют эти условия при сборке мензулы.

2.Вращение мензульной доски должно быть свободным, а при работе наводящим винтом подставки — плавным. Для поверк˝и вращают мензульную доску и наблюдают за ее движением. При˝ испытании наводящего винта, вращая его, наблюдают в зрите˝льную трубу кипрегеля за плавным перемещением изображения˝ предметов в поле зрения трубы.

3.В собранном виде мензула должна быть устойчивой, а при надавливании на планшет — пружинить. Чтобы убедиться в этом, при закрепленных становом и закрепительном винтах н˝а- водят кипрегель на точку предмета, нажимают на доску сниз˝у вверх, сверху вниз, с обоих боков и наблюдают при этом в зри˝- тельную трубу кипрегеля: возвращается ли изображение точ˝ки предмета в прежнее положение, когда действие силы прекращ˝а- ется.

Если мензула малоустойчива и недостаточно пружинит, след˝у-

ет устранить причины: если шатается голова штатива, то под˝вин-

тить гайки ног, если шатаются наконечники ног штатива или˝ рас-

шатаны гнезда в доске, закрепить их. Очень часто мензула бы˝вает

неустойчивой вследствие люфта оси подставки. В этом случа˝е не-

обходимо подвинтить нижнюю гайку оси подставки, и если эт˝о не

поможет, то обратиться в механическую мастерскую.

4.Верхняя поверхность мензульной доски должна быть плос-

костью. Выверенную линейку прикладывают ребром в различн˝ых

направлениях к верхней поверхности доски и смотрят, нет л˝и

просветов между линейкой и доской. После нескольких сезонов

работы мензульная доска коробится и на верхней ее поверхн˝ости появляются неровности. Небольшие неровности не имеют зна˝че- ния, если съемку проводят на листе бумаги, наклеенном на фа˝неру или алюминий, которые прикрепляют к верхней поверхност˝и доски.

197

5. Верхняя поверхность мензульной доски должна быть перпендикулярна к вертикальной оси подставки. Чтобы убедить˝ся в

этом, на мензульную доску, приведенную в горизонтальное п˝о- ложение, ставят выверенный уровень с ценой деления не бол˝ее 60². При вращении доски пузырек уровня не должен отклоняться˝ от середины более чем на два-три деления. Такая точность не˝

столько нужна для правильного построения горизонтально˝го угла на планшете, сколько для быстрого приведения пузырьк˝а

уровня в вертикальном круге на середину перед отсчетом по˝ лимбу.

Если это условие не выполняется вследствие механических˝ не-

достатков прибора, то можно предварительно ориентироват˝ь планшет, после чего привести его плоскость в горизонтальн˝ое положение и проверить ориентировку. Тогда невыполнение ука˝зан-

ного условия не будет влиять на точность работы.

Êвилке предъявляют следующее требование: при горизонтальном положении планшета индекс вилки (у точки à, ñì. ðèñ. 7.1)

должен находиться на одной отвесной линии с острием отвес˝а. Установив острие отвеса над какой-либо точкой местности (˝на-

пример, над точкой À кола), замечают карандашом точку на планшете против индекса вилки. Затем, переложив вилку на 180° и

приложив индекс к точке на планшете, надо посмотреть: если˝ острие отвеса окажется над той же точкой местности, то условие вы-

полнено, в противном случае надо переместить шнур отвеса.˝ При отклонении острия отвеса меньше чем на 1 см условие счита˝ют

выполненным.

Êбуссоли предъявляют следующие требования: магнитная стрелка должна быть хорошо намагничена, шпиль хорошо отто˝-

чен, камень отшлифован. Для поверки буссоль устанавливают˝ на нулевой отсчет, затем подносят к стрелке железный предмет˝, который отводит конец магнитной стрелки от нуля, когда желе˝зный предмет будет убран, после непродолжительных колебаний к˝онец

стрелки должен остановиться против нуля.

При наличии дальномерной рейки и слагаемого дальномера D

коэффициент дальномера определяют так же, как в разделе 2.13˝.

7.3. ПОВЕРКИ КИПРЕГЕЛЯ

Так как кипрегель в мензульном комплекте выполняет функции верхней части теодолита, начиная с алидады, то все испы˝тания теодолита, изложенные в разделе 2.9, в пунктах 1…6, относят˝-

ся и к кипрегелю (по пункту 1 испытывают только вращение ве˝р-

тикального круга). Кроме того, к кипрегелю предъявляют сле˝дующие требования.

1. Скошенный край линейки кипрегеля должен представлять прямую линию, а нижняя поверхность ее должна быть плоско-

198

стью. Линейку кипрегеля поверяют как всякую линейку, по ко˝торой прочерчивают прямые линии. Нижнюю поверхность поверя˝-

ют прикладыванием линейки к какой-либо выверенной поверх˝ности, принимаемой за плоскость.

2.Вертикальный круг кипрегеля должен быть прочно соедине˝н со зрительной трубой, а уровень при вертикальном круге — ˝с али-

дадой. Поверку проводят измерением углов наклона на три-ч˝еты- ре точки местности при обоих положениях вертикального кр˝уга.

На выполнение этого условия укажет постоянство места нул˝я (см. раздел 2.11).

Нередко перед работой или во время работы с кипрегелем тр˝е-

буется определить цену деления уровней (см. раздел 2.5), увел˝иче- ние и поле зрения зрительной трубы (см. раздел 2.8).

При работе с кипрегелем для соблюдения принципа измерени˝я

èграфического построения горизонтальных углов на планш˝ете

проверяют выполнение ряда геометрических условий (прово˝дят поверки), аналогичных для теодолита.

1.Ось цилиндрического уровня на линейке кипрегеля должна˝ быть параллельна нижней плоскости линейки. Для поверки ус˝ло-

вия линейку кипрегеля ставят на планшет по направлению дв˝ух подъемных винтов, приводят ими пузырек уровня на середину˝

(в нуль-пункт) и карандашом по ребру линейки отмечают ее положение на планшете. Переставляют кипрегель на 180°. Если пузы˝-

рек уровня отойдет от середины, то, действуя подъемными ви˝нтами, смещают пузырек уровня на половину дуги отклонения, а з˝а-

тем, действуя исправительными винтами уровня, приводят пу˝зы-

рек уровня на середину. Условие считают выполненным, если˝ после перестановки кипрегеля на 180° пузырек отклоняется о˝т се-

редины не более чем на два деления.

Указания о приведении плоскости доски в горизонтальное п˝о- ложение (см. раздел 2.4), об измерении дуги отклонения пузырь˝ка уровня шагом винта (см. раздел 2.9) относятся и к поверке уров˝ня на линейке кипрегеля.

2.Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендику-

лярна к горизонтальной оси кипрегеля. Это условие поверяю˝т

точно так же, как вторую поверку теодолита (см. раздел 2.9), лиш˝ь вместо отсчетов по лимбу прочерчивают линии на планшете в˝доль линейки кипрегеля после наведения на точку предмета при о˝боих положениях вертикального круга. Условие будет выполнено˝, если прочерченные линии совпадают или взаимно параллельны. При невыполнении условия у современных кипрегелей перем˝е- щают сетку-призму. Это делают только в условиях мастерско˝й.

У кипрегелей с сеткой нитей, имеющей исправительные винты, ребро линейки ставят по биссектрисе угла, образованно˝го про- черченными линиями, и, действуя исправительными винтами, ˝перемещают сетку до совпадения перекрестия нитей с точкой н˝а-

блюдаемого предмета.

199

3.Горизонтальная ось кипрегеля (ось вращения зрительной трубы) должна быть параллельна нижней плоскости линейки.˝ Это

условие поверяют двумя способами так же, как третье услов˝ие теодолита (см. раздел 2.9). В современных кипрегелях выполнение этого условия гарантирует завод.

Выполнение второго и третьего условий кипрегеля очень ва˝ж-

но. Невыполнение их ведет к смещению направлений, прочерч˝и- ваемых на планшете, в соответствии с формулами, приведенными

âразделе 2.9.

4.Вертикальная нить сетки должна быть перпендикулярна го˝-

ризонтальной оси кипрегеля. Эту поверку проводят двумя сп˝осо-

бами, точно так же, как четвертую поверку теодолита. У совре˝менных кипрегелей исправление осуществляют регулировкой с˝еткипризмы.

К кипрегелю предъявляют дополнительное условие.

5.Коллимационная плоскость зрительной трубы должна проходить через скошенный край линейки или быть ему параллел˝ь-

ной. Для поверки наводят трубу на удаленный, но хорошо види˝- мый невооруженным глазом предмет и у концов скошенного кр˝ая

линейки ставят отвесно две иглы. Плоскость, проходящая че˝рез иглы, должна проходить и через наблюдаемый в трубу предмет.

Если это не соблюдается, то поворачивают планшет так, чтоб˝ы эта плоскость проходила через наблюдаемый предмет. Теперь, пр˝ед-

варительно ослабив винты, прикрепляющие колонку к линейк˝е кипрегеля, поворачивают колонку около вертикальной оси т˝ак,

чтобы визирная ось зрительной трубы проходила через набл˝юдае-

мый предмет. У многих кипрегелей колонку повернуть невозм˝ожно и пятое условие остается невыполненным. Однако это не м˝е-

шает работе при любом положении вертикального круга, так ˝как все линии на планшете будут повернуты относительно гориз˝онтальных проложений соответствующих линий местности на о˝дин и тот же угол, что отразится лишь на показании магнитной ст˝релки при ориентировании планшета по буссоли.

7.4.ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЦЕНТРИРОВАНИЯ

ÈПРИКЛАДЫВАНИЯ РЕБРА ЛИНЕЙКИ КИПРЕГЕЛЯ

ÊТОЧКАМ НА ОРИЕНТИРОВАНИЕ ПЛАНШЕТА

Определение положения точек на планшете способом засече˝к полярным и другими способами основано на том, что после ор˝и- ентирования планшета по линии или прочерчивания направл˝ений

на точки линии на планшете должны быть параллельны горизо˝н-

тальным проложениям линий местности, иначе уменьшается т˝оч- ность построения плана на планшете. Кроме погрешностей ви˝зирования на точку, неперпендикулярности визирной и горизо˝н- тальной осей кипрегеля, непараллельности горизонтально˝й оси

200