Курсовая по геодезии-1-й курс

После построения сетки квадратов ее необходимо оцифровать. Оцифровка сетки производится в соответствии с масштабом составляемого плана – 1:1000, т.е. исходя из того, что одному сантиметру на плане соответствует 10 метров на местности и, следовательно, десяти сантиметрам стороны каждого нанесенного на основу квадрата координатной сетки будет соответствовать 100 метров в натуре. Поэтому, для удобства составления плана и дальнейшего пользования им, отображенным на основе линиям координатной сетки присваиваются значения абсцисс и ординат, кратные 100 метрам. Но сделать это нужно так, чтобы все четыре точки съемочного обоснования – I, II, III и IV – с их плановыми координатами, полученными индивидуально каждым студентом согласно своему варианту в графах 15 и 16 «Ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода» (табл.4), оказались с некоторым «запасом» в пределах построенной на бумаге координатной сетки. При этом необходимо помнить, что в геодезии (топографии)

используется левая система плоских прямоугольных координат, в которой ось X

направлена вверх на условный север («север карты»), а ось Y – вправо, на условный восток. Пример правильной оцифровки линий построенной координатной сетки для

демонстрационного варианта методических указаний (XI = 595,22 м, YI = 408,16 м, XII =

489,68 м, YII = 388,92 м, XIII = 494,69 м, YIII = 303,91 м, XIV = 594,66 м, YIV = 308,93 м)

приведен на рис.10.

Далее, используя оцифрованную координатную сетку наносят на основу плана точки съемочного обоснования по их координатам. Нанесение точек осуществляется с графической точностью (0,1 мм) от линий оцифрованной координатной сетки в масштабе составляемого плана. Пример нанесения на план масштаба 1:1000 точки с координатами

X = 523,22 м и Y = 467,16 м представлен на рис.11.

X

600

Y

Рис.11

Н а п о м и н а н и е. При нанесении точек съемочного обоснования на план по их координатам нужно не забывать и постоянно иметь в виду, что в геодезии, в отличие от математики, используется левая система плоских прямоугольных координат, в которой ось X направлена вверх, а ось Y вправо. Использование другой ориентации осей X и Y приведет к зеркальному отображению точек съемочного обоснования на плановой основе, несовместимому с дальнейшим успешным составлением плана

Правильность нанесения на план точек съемочного обоснования следует проконтролировать измерением на плане расстояний между этими точками, которые

должны быть равны соответствующим горизонтальным проложениям d сторон теодолитного хода (графа 6 табл.4) в масштабе составляемого плана. Если измеренные на плане расстояния будут отличаться от выраженных в масштабе плана горизонтальных проложений более чем на 0,2 мм, это означает, что нанесение точек съемочного обоснования на основу выполнено грубо и его необходимо повторить.

1.4. Нанесение на план ситуации по материалам теодолитной съемки

Под съемкой местности (иногда называемой съемка подробностей) следует понимать определение местоположения всех характерных точек ситуации и рельефа земной поверхности относительно закрепленных на местности пунктов опорных геодезических сетей (являющихся физическими носителями используемых для топографических съемок и других геодезических определений систем координат). Опорной сетью для крупномасштабной съемки местности обычно являются пункты съемочного обоснования, местоположение которых предварительно определяют от относительно редко расположенных и капитально закрепленных на земной поверхности пунктов опорных геодезических сетей более высокого порядка (класса точности). Съемка может быть плановой (контурной) – если она выполняется только для определения планового положения характерных точек ситуации, высотной – если для определения положения точек местности по высоте, и планово-высотной – если для определения пространственного положения снимаемых точек.

Теодолитной съемкой называется съемка ситуации (съемка контуров местности) от пунктов и сторон съемочного обоснования с использованием теодолита и/или простых приборов – мерных лент, рулеток, эклиметров и пр. – для измерения расстояний (горизонтальных проложений) между точками местности. Следует помнить и иметь в виду, что теодолитная съемка – это исключительно плановая съемка, в которой определяется только плановое положение местных предметов и контуров. Высотное положение точек местности в теодолитной съемке не определяется.

Основными способами теодолитной съемки являются:

способ створов;

способ перпендикуляров (способ прямоугольных координат);

полярный способ (способ полярных координат);

способ линейной засечки;

способ угловой засечки.

Последние два способа (угловой и линейной засечек) иногда в старой геодезической литературе называют еще способами биполярных координат (потому как в них используются в качестве исходных две точки полюса).

Сущность всех вышеперечисленных способов теодолитной съемки достаточно подробно описана в учебной геодезической литературе и в Интернете. Ниже даны пояснения только в отношении самого многообразного в своих проявлениях и, так или иначе, задействованного во всех других способах теодолитной съемки способа створов.

Створом называется вертикальная плоскость, проходящая через две фиксированные точки местности. В качестве таких фиксированных точек обычно используются точки съемочного обоснования, но могут использоваться, также, и другие точки твердых (четких) контуров и сами контуры местности, например: лини фасадов зданий; оси или края дорог и проездов и пр. В способе створов положение снимаемой точки или снимаемого контура определяется горизонтальным расстоянием от одной из задающих данный створ точек до точки пересечения створа со снимаемым контуром, либо точкой пересечения двух зафиксированных на местности створов.

Отдельные способы теодолитной съемки часто комбинируются между собой, а съемка твердых (четких) и важных контуров (таких как капитальные здания) обычно выполняется с контролем, например: положение некоторых углов зданий определяется дважды двумя различными способами или комбинацией двух разных способов. Кроме того, производится также обмер всего внешнего контура снимаемого капитального сооружения, что позволяет выявить и устранить допущенные в процессе съемки неточности и грубые промахи.

Результаты теодолитной съемки фиксируются в так называемых абрисах теодолитной съемки. Абрис теодолитной съемки — это схематический чертеж, составленный «в поле» «от руки», на котором изображается вся снимаемая с тех или иных пунктов и сторон съемочного обоснования ситуация, сами задействованные в съемке данной конкретной ситуации пункты и стороны съемочного обоснования, и отображаются результаты всех соответствующих используемым способам съемки полевых измерений.

Абрисы теодолитной съемки – единственные полевые документы, в которых фиксируются результаты теодолитной съемки и по которым в дальнейшем составляется план местности. Поэтому они должны составляться четко, однозначно и аккуратно, к ним нужно бережно относиться на протяжении всего процесса съемки и составления плана, и они в обязательном порядке прикладываются к техническому отчету о выполненных работах.

Два абриса теодолитной съемки ситуации, подлежащей изображению на составляемом для целей выполнения настоящей расчетно-графической работы топографическом плане, приведены на рис.12 и рис.13 методических указаний.

Абрис теодолитной съемки (съемки ситуации)

с точек съемочного обоснования I и II

(способы створов и перпендикуляров, линейные и полярные засечки)

I

II

Рис.12

Абрис теодолитной съемки (съемки ситуации)

с точек съемочного обоснования III и IV

(угловые засечки)

IV

31o 06’

67o 06’

Опора ЛЭП металлическая

57o 36’

38o 19’

III

Рис.13

Для нанесения на план ситуации по материалам (абрисам) теодолитной съемки, помимо простого остро отточенного карандаша, понадобятся:

выверенная линейка (либо выгравированный на металле нормальный поперечный сотенный масштаб);

циркуль-измеритель (для отложения на плане измеренных в поле расстояний);

прямоугольный треугольник (для построения перпендикуляров к опорным линиям съемки);

циркуль (для нанесения на план точек, снятых линейной засечкой);

круглый транспортир, оцифрованный по ходу часовой стрелки (лучше, большой топографический, с ценой деления полградуса).

Само нанесение ситуации по материалам теодолитной съемки сводится к отложению на бумажной основе измеренных в поле горизонтальных углов и горизонтальных проложений до снимаемых точек от опорных точек и линий местности, в соответствии с использованным способом съемки.

В результате нанесения на план ситуации по представленным на рис.12 и рис.13 абрисам теодолитной съемки на плане должны изобразиться здание (двухэтажное, огнестойкое жилое), прилегающий к зданию фрагмент грунтовой проселочной дороги и две опоры низковольтной линии электропередач.

1.5. Составление топографического плана по материалам тахеометрической съемки

1.5.1. Тахеометрическая съемка местности

При теодолитной съемке определяется только плановое положение объектов местности и в результате такой съемки может быть создан только ситуационный (контурный) план, а не топографический, на котором отображаются и ситуация, и рельеф земной поверхности. Для изображения на плане (или карте) рельефа земной поверхности необходимо определять не только плановое, но и высотное положение снимаемых точек. Существует несколько способов съемки рельефа, которые в сочетании с горизонтальной (теодолитной) съемкой ситуации позволяют создавать полноценные топографические планы. Но наиболее распространенным, универсальным и технологичным способом топографической съемки местности (т.е. съемки и ситуации, и рельефа) в настоящее время является тахеометрическая съемка. (В переводе с древнегреческого «тахеометрия» означает «быстрое измерение».)

Тахеометрическая съемка – это вид топографической съемки, в которой одновременно определяется и плановое, и высотное (т.е., в итоге, пространственное) положение снимаемых точек. Выполняется тахеометрическая съемка с точек планово-высотного съемочного обоснования (закрепленных на местности точек, плановое и высотное положение которых известно) с помощью геодезического прибора, называемого тахеометром.

П о я с н е н и е. Тахеометр – это тот же теодолит с конструктивно заложенной в него дополнительной функцией измерения расстояний до наблюдаемых визирных целей. По сути, любой точный и технический теодолит является тахеометром, так как зрительные трубы таких теодолитов снабжены нитяным дальномером – простейшим оптическим устройством, позволяющим определять расстояния до визирной цели, если в качестве визирной цели использовать нивелирную рейку – деревянный (или металлический) брус с нанесенной на него и оцифрованной линейной шкалой. В настоящее время для производства тахеометрической съемки используются, в основном, электронные тахеометры, в зрительные

трубы которых встроены автоматизированные и компьютеризированные лазерные светодальномеры, способные работать не только в обычном для светодальномеров отражательном режиме, но и в безотражательном (режиме, не требующем установки в качестве визирной цели специального призменного отражателя лазерных импульсов).

Пункт планово-высотного съемочного обоснования, с которого выполняется тахеометрическая съемка окружающей местности, называется станцией тахеометрической съемки. А снимаемая со станции точка местности – пикетом или речной точкой (по старой традиции, когда расстояния до снимаемых точек определялись нитяным дальномером теодолита по устанавливаемым на снимаемые точки нивелирным рейкам).

В тахеометрической съемке плановое положение снимаемых точек (пикетов) определяется полярным способом (где полюсом является станция, а в качестве полярного, т.е. начального нулевого направления принимается направление на какую-то другую точку съемочного обоснования), а высотное положение – тригонометрическим нивелированием (нивелирование наклонным лучом визирования). Измерению на станции тахеометрической съемки подлежат:

высота прибора на станции (общепринятое обозначение – i) – расстояние по отвесной линии от уровня земной поверхности в точке съемочного обоснования, над которой установлен прибор, до горизонтальной оси (оси вращения зрительной трубы) тахеометра;

высота визирной цели над земной поверхностью в снимаемой точке местности (наиболее часто используемое обозначение – V); обычно берется одинаковой для всех снимаемых со станции точек, но вследствие различного рода возможных помех (высокая трава, листва деревьев, иные препятствия, закрывающие визирную цель) может быть различной для разных снимаемых со станции точек;

горизонтальное направление (горизонтальный угол) на снимаемую точку местности (пикет) по ходу часовой стрелки относительно направления, принятого за начальное на данной станции;

угол наклона ν линии визирования на визирную цель, установленную на снимаемую точку местности (пикет);

наклонное расстояние D от прибора до установленной на снимаемой точке (пикете) визирной цели.

Результаты тахеометрической съемки на станции фиксируются в двух полевых документах: журнале и абрисе тахеометрической съемки Абрисом тахеометрической съемки называется схематический чертеж, составленный «в поле» «от руки», на котором схематически отображаются снимаемые со станции тахеометрической съемки ситуация и рельеф (рельеф – преимущественно стрелками, показывающими направления очевидных однородных скатов местности между снимаемыми точками), а также положение станции, с которой ведется съемка, начального направления на станции (на какой-то конкретный соседний пункт съемочного обоснования), и съемочных точек (пикетов) с присвоенными им номерами, соответствующими номерам, под которыми они внесены в журнал тахеометрической съемки.

П р и м е ч а н и е. Ранее, несколько десятков лет назад, абрис тахеометрической съемки в русской геодезической (топографической) терминологии и, соответственно, литературе принято было именовать французским словом «кроки» (croquis – эскиз, набросок, чертеж, полевой абрис), в отличие от абриса теодолитной съемки, который назывался просто «абрисом». Однако, в дальнейшем, обе эти полевые зарисовки местности стали называть абрисами, с уточнением к какому типу съемки они относятся – теодолитной или тахеометрической.

Главное отличие абриса тахеометрической съемки от абриса теодолитной съемки в том, что в абрисе тахеометрической съемки не показываются результаты полевых измерений: все результаты измерений регистрируются в журнале тахеометрической съемки. Там же, в журнале, помимо результатов полевых измерений, для более четкого отождествления снимаемых точек с абрисами в примечаниях дается краткое словесное описание местонахождения каждого пикета, как то: «угол здания»; «край дороги»; «вершина холма»; и тому подобное. А если снимаемая точка не относится к ситуации и не является четко выраженной характерной точкой рельефа – то просто как «рельеф».

1.5.2. Математическая обработка результатов тахеометрической съемки

Математическая обработка полевых измерений, выполненных при производстве тахеометрической съемки, заключается в вычислении горизонтальных проложений от станций до снимаемых точек, нахождении превышений пикетов относительно соответствующих станций и определении по этим превышениям и известным отметкам станций отметок (т.е. высотного положения) снимаемых точек.

Превышения пикетов относительно станций в тахеометрической съемке определяются тригонометрическим нивелированием (иногда называемым еще геодезическим нивелированием). Тригонометрическое нивелирование, в отличие от геометрического, производится наклонным лучом визирования. Выполняется теодолитом (или

тахеометром), устанавливаемым на некоторой высоте i над исходной точкой местности с известной отметкой, путем измерения угла наклона ν линии визирования на визирную

цель, устанавливаемую на некоторой высоте V над точкой, превышение на которую определяется. Для определения превышения между двумя точками местности методом

тригонометрического нивелирования, кроме высоты i прибора над исходной точкой, угла наклона ν линии визирования и высоты V визирной цели, необходимо также знать (или

измерить) либо наклонное расстояние D от вертикальной оси прибора (теодолита или тахеометра) до наблюдаемой визирной цели вдоль линии визирования зрительной трубой

прибора на цель, либо горизонтальное проложение d между соответствующими точками местности. При производстве тахеометрической съемки обычно измеряется наклонное

расстояние D. Сущность тригонометрического нивелирования (и определения

горизонтальных проложений d до снимаемых точек при тахеометрической съемке) проиллюстрирована на рис.14.

D

h’

H = 0

Рис.14

Из рис.14 следует, что горизонтальное проложение d до снимаемой со станции точки вычисляется по формуле

d= D cos ν,

апревышение h между станцией и пикетом тахеометрической съемки определяется как

h = i + h’ – V,

где h’ – превышение визирной цели над уровнем оси вращения зрительной трубы тахеометра (теодолита), которое можно рассчитать по одной из формул:

Соответственно, превышение h между станцией и пикетом вычисляется как

а отметка снимаемой точки (пикета) HПикета – как

HПикета = HСтанции + h,

где HСтанции – известная отметка станции тахеометрической съемки.

Математическая обработка полевых измерений, выполненных в процессе тахеометрической съемки, производится в соответствующих графах журнала тахеометрической съемки. В табл.5 приведен «Журнал тахеометрической съемки» участка местности, план которого составляется для целей настоящей расчетно-графической работы, с результатами всех выполненных в поле измерений. Необходимо произвести вычислительную (математическую) обработку этих полевых измерений и получить, в итоге, горизонтальные проложения от станций до пикетов и отметки всех снятых в процессе тахеометрической съемки точек местности. При расчете горизонтальных проложений и превышений тригонометрические функции (синусы, косинусы, тангенсы) углов наклона следует брать не менее чем с шестью значащими цифрами, иначе будет потеряна точность определения соответствующих величин. Следует, также, очень аккуратно обращаться со знаками углов наклона и их тригонометрических функций (синусы и тангенсы для положительных углов наклона – положительны, а для отрицательных – отрицательны), поскольку от этих знаков будут зависеть величины и знаки получаемых превышений. В виду того, что точность тригонометрического нивелирования, по ряду объективных причин, примерно на порядок ниже точности геометрического нивелирования, значения превышений между станциями и пикетами тахеометрической съемки достаточно вычислять с сохранением только двух знаков после запятой (т.е. до сантиметров). Отметки станций, являющиеся исходными для вычисления отметок пикетов (маркированы в табл.5 желтым фоном), зависят от индивидуального варианта студента, и их следует взять из последней графы табл.3 («Ведомости уравнивания нивелирного хода и вычисления отметок точек съемочного обоснования»), округлив, также как и вычисляемые в «Журнале тахеометрической съемки» превышения, до двух знаков после запятой (т.е. до сантиметров, отбросив миллиметры, которые не будут здесь играть никакой роли). В качестве примера в табл.5 произведена математическая обработка результатов тахеометрической съемки на станции I и вычислены отметки снятых с этой станции пикетов для демонстрационного варианта методических указаний в отношении исходной отметки. Вычислительную обработку результатов тахеометрической съемки на трех других станциях каждому студенту следует произвести самостоятельно, и, также, самостоятельно рассчитать отметки всех снятых в процессе съемки пикетов (в том числе, пикетов, снятых со станции I) в соответствии с индивидуальным вариантом исходной отметки точки съемочного обоснования I.

Таблица 5

Журнал тахеометрической съемки