7.3 Нивелирные ходы

Нивелирные ходы служат высотной основой съемочных работ, разбивочных работ, архитектурных обмеров, определении осадок при изучении деформаций сооружений и т. д. Нивелирные ходы прокладываются либо техническим нивелированием с применением нивелиров Н-3 или Н-10 и реек РН-3 или РН-10, или нивелированием 1У класса нивелирами Н-3 и рейками РН-3. Методика нивелирования практически одинакова.

Нивелирные ходы, как и теодолитные, строятся в виде полигонов (замкнутых ходов) или в виде разомкнутых ходов, опирающихся на реперы в начале и конце хода. Они могут прокладываться автономно или совмещаться с точками теодолитных ходов. В последнем случае они называются теодолитно-нивелирными ходами. Схемы построений будут соответствовать рис.7.1, только к заданным координатам точек 1 и n задаются отметки этих точек Н₁ и Н₂ .

Вычислительная обработка нивелирных ходов

!) Уравнивание превышений. Теоретические суммы превышений аналогично суммам приращений координат h_теор= 0 в полигонах и h_теор=Н_n-H₁ в разомкнутых ходах. Следовательно, невязки в превышениях

f_h = h_i для полигонов, (7.14)

f_h = h_i – (H_n – H₁) для разомкнутых ходов (7.15)

Допустимые невязки вычисляются по формулам:

доп.f_h = 10ммдля технического нивелирования , (7.16)

доп. f_h = 5ммдля нивелирования 1У класса, (7.17)

где n – число станций в ходе.

Если .f_h  доп.f_h , то вычисляют уравненные превышения:

h_{i ур} = h_i – f_h / n . (7.18)

Так как измерения превышений считают равноточными, то невязка f_h распределяется на все превышения поровну.

Контроль вычислений: h_{i ур} = h_{i теор} .

2) Вычисление отметок точек:

Н_i = H_i-1 + h_{i ур} - (7.19)

отметка последующей точки равна отметке предыдущей точки плюс уравненное превышение между ними.

Контроль вычислений: получение отметки Н₁ в полигоне или Н_n в разомкнутом ходе.

Если в ходе имеются промежуточные точки, то их вычисление ведется через горизонт прибора, который вычисляется по отметкам связующих точек.

Вычислительная обработка может быть выполнена вручную на МК, или на ЭВМ в вычислительном центре по программе «вычислительная обработка нивелирного хода - wonhod»,[4], [5], [6].

7.4 Виды съемок

Съемкой называют комплекс полевых работ для составления плана. Различают съемки горизонтальные, вертикальные, топографические. При горизонтальных съемках на планах получают только положение контуров местности. При вертикальных съемках – рельеф местности. При топографических съемках – и контуры местности, и рельеф.

Масштаб съемки и высота сечения рельефа регламентируются инструкциями в зависимости от назначения, стадии проекта. Так для разработки рабочих чертежей выбирают крупные масштабы 1:500, 1:1000 с высотой сечения рельефа 0.5 м. Для разработки генеральных планов (генпланов) выбирают более мелкие масштабы 1:2000, 1:5000 с высотой сечения рельефа 1 м.

От масштаба зависит точность и полнота изображения элементов местности на плане. Так, точность плана масштаба 1:500 t=5 см, масштаба 1:5000 t=0.5 м. В соответствии с этим выбирается точность и полнота геодезических измерений на местности. Следует заметить, что приведенные точности являются максимальными точностями графических построений на плане. Инструкции допускают среднюю погрешность в построении предметов и контуров местности с четкими очертаниями до 0.5 мм относительно ближайших точек съемочного обоснования. А это будет соответствовать в масштабе 1:500 до 25 см, в масштабе 1:5000 до 2.5 м.

По названию основного прибора, которым выполняют работы, различают следующие виды съемок.

Теодолитная съемка производится с помощью теодолита и ленты.

Тахеометрическая съемка выполняется теодолитом-тахеометром (теодолит с вертикальным кругом) и дальномерной рейкой.

Нивелирование поверхности (вертикальная съемка) производится нивелиром и нивелирной рейкой.

Фототеодолитную съемку выполняют фототеодолитом – прибором, в котором вместо зрительной трубы установлен фотоаппарат.

Аэрофотосъемка производится фотоаппаратом с самолета.

Виды съемок регламентируются инструкцией СН-212-73. Так, съемки участков до 1 кв. км. производятся в частной системе координат и высот первыми тремя видами. Они и будут рассмотрены в данной теме.

Теодолитная съемка

Теодолитная съемка – съемка горизонтальная. Применяется при съемке застроенных территорий. Съемочным обоснованием являются теодолитные ходы. При съемке определяют положение характерных точек ситуации (углов зданий, изгибов контуров, смотровых колодцев подземных коммуникации и т.п.). Результаты измерений выписывают на схематический чертеж – абрис. Различают следующие способы теодолитной съемки .

Способ перпендикуляров (прямоугольных координат) (рис.7.3).

Рис.7.3 Съемка ситуации способом прямоугольных координат

По створу линии теодолитного хода измеряют расстояния от точки теодолитного хода до основания перпендикуляров, опущенных из определяемых точек, и длины перпендикуляров. Этих данных достаточно, чтобы построить контур на плане. Дополнительно выписывают на абрис характеристики контуров: тип и размеры здания (двухэтажный каменный жилой), ширину и тип покрытия дороги (ширина 4 м, асфальт) и т.д.

Универсальный способ. Полярные углы измеряют теодолитом, полярные расстояния – рулеткой. На плане точку строят транспортиром и линейкой. Предельные длины полярных расстояний, измеряемых рулеткой, при съемке в масштабе 1:500 до твердых контуров 120 м, до нетвердых (расплывчатых) контуров 150 м, в масштабе 1:1000 соответственно 180 м и 200м.

Способ применяется при съемке контуров, расположенных вблизи линий теодолитного хода. Длины перпендикуляров ограничиваются инструкциями. Так при съемке в масштабе 1:500 длины перпендикуляров не должны превышать 4 м при их построении на глаз, в масштабе 1:1000 - 6 м. При больших длинах применяются специальные приборы для построения на местности прямых углов – экеры. В этом случае длины увеличиваются до 20 м и до 40 м для указанных масштабов.

Способ полярных координат (рис7.4).

Рис.7.4 Полярный способ съемки ситуации

Способ линейной засечки (рис.7.5). В створе линии теодолитного хода выбирают две вспомогательные точки е и f, расстояния до которых от точки теодолитного хода измеряют рулеткой. И измеряют рулеткой длины d₁ и d₂ от точек e и f до определяемой точки..

Точка на плане строится циркулем-измерителем. От точки е радиусом d1 прочерчивают дугу,, которую засекают дугой радиуса d2 из точки f. Способ применяется для съемки твердых контуров при длинах перпендикуляров, превышающих допустимые.

Рис.7.5 Съемка ситуации линейной засечкой

Длины засечек не должны превышать длины рулетки (при 50-метровой рулетке - не более 50 м). Наиболее благоприятной засечкой в смысле точности является засечка под углом близким к 90⁰.

С точек теодолитного хода измеряют углы на определяемую точку. Точка строится на плане как пересечение двух направлений, откладываемых транспортиром. Для обеспечения точности построения необходимо, чтобы угол засечки при определяемой точке был в пределах от 300 до 1500 . Наилучшим считается угол близкий к 900. Применяется способ при недоступности измерения расстояний рулеткой (точка на дне котлована, водной поверхности и т.д.).

Способ угловой засечки (рис.7.6).

Рис.7.6 Съемка ситуации угловой засечкой

Порядок камеральных работ при теодолитной съемке:

1) вычисляют координаты точек теодолитных ходов;

2) на ватмане строится координатная сетка со стороной 10 см линейкой Дрбышева или координатографом; точность построения 0.3 мм;

3) линии координатной сетки оцифровывают кратно масштабу плана (в масштабе 1:500 кратно 50 м: 0, 50, 100 и т.д. метров);

4) на план наносят точки теодолитных ходов по их координатам; точность нанесения 0.3 мм:

5) по данным абрисов наносят на план ситуацию (точки и контуры местности), пользуясь транспортиром, циркулем-измерителем и линейкой:

6) вычерчивают план в соответствии с действующими «Условными знаками».

Тахеометрическая съемка

Все измерения на реечную точку выполняются достаточно быстро (порядка 30 секунд), что объясняет название съемки. С греческого «тахео – быстро, метрио – мерить» - «тахеометрия» означает “быстрое измерение”. Тахеометрия применяется при съемке незастроенных территорий. Для обеспечения точности съемки длины полярных расстояний и плотность пикетных точек регламентируются инструкциями в зависимости от масштаба съемки.

При тахеометрической съемке одновременно определяют плановое и высотное положение точек местности, что позволяет сразу составлять топографический план. Планово – высотным обоснованием служат теодолитно-нивелирные ходы. Плановое положение точек местности определяют способом полярных координат, высотное положение – тригонометрическим нивелированием. При наведении зрительной трубы на рейку, установленную в определяемой точке (называетсяреечной точкой или пикетом) (рис.7.7), измеряют со станции А полярный угол , расстояние по дальномеру S, угол наклона  при наведении на точку М рейки и высоту визирования L. По данным измерений вычисляют горизонтальное проложение d, превышение h и отметку пикета Н_m. Точку m на план Р наносят по полярным координатам  и d и выписывают ее отметку.

Так, масштаб съемки 1:500 : максимальная длина полярного расстояния до твердых контуров – 60 м, до нетвердых (расплывчатых) контуров – 80 м, до рельефных точек – 100 м, максимальное расстояние между пикетами 15 м при высоте сечения рельефа 0.5 м. и 20 м при h_В.С =1 м, причем максимальное расстояние до рельефных точек увеличивается до 150 м.

Для тахеометрии применяют технические теодолиты Т30, Т15. Для повышения точности и быстроты съемки отечественной промышленностью выпускаются полуавтоматические и автоматические тахеометры. Наиболее совершенным и точным прибором является тахеометр электронный ТЭ с автоматической регистрацией результатов угловых и линейных измерений на табло.

Порядок работы на станции при тахеометрической съемке. Устанавливают теодолит на станции. Измеряют рейкой высоту прибора. Совмещают при КЛ нуль алидады с нулем лимба и вращением лимба наводят зрительную трубу на заднюю точку высотно-планового обоснования. Открепляют алидаду и последовательно визируют на заранее намеченные реечные точки (пикеты). Отсчеты по горизонтальному кругу (), по вертикальному кругу (КЛ), по дально-

меру (S), высоту визирования (L) записывают в заранее подготовленный журнал. Одновременно с журналом ведут глазомерную зарисовку местности – абрис (рис.7.8). На абрисе показывают расположение реечных точек, снятых с данной станции, их порядковые номера, соответствующие номерам в журнале, контуры ситуации, объекты местности. Стрелками показывают направления скатов., которые являются основой проведения горизонталей по отметкам точек

Рис. 7.8 Абрис тахеометрической съемки

Камеральные работы. Вычислительную обработку журнала тахеометрической съемки (вычисление углов наклона, горизонтальных проложений, превышений, отметок реечных точек) ведут либо вручную на МК, либо на ЭВМ по заданной программе. Причем на ЭВМ вычисляются координаты всех реечных точек. Нанесение их на план может выполняться либо по полярным углам и расстояниям при помощи транспортира и линейки, либо по координатам, что является точнее.

Порядок составления плана аналогичен теодолитной съемке. Только дополнительно к контурам на план наносят рельефные точки, выписывают их отметки. По отметкам точек проводят горизонтали. Для этого по линиям равномерного ската, указанным стрелками на абрисе, проводят интерполяцию – определение промежуточных значений высот кратных высоте сечения рельефа. Точки с равными высотами соединяют плавными кривыми. Оформление топографического плана ведется в соответствии с действующими «Условными знаками».

Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности – высотная съемка. Выполняется геометрическим нивелированием при помощи нивелира и нивелирных реек. При съемке застроенных территорий применяется как дополнение к теодолитной съемке. Плановое положение контуров местности построено, а высотное положение характерных точек контуров (углов зданий, колодцев подземных коммуникаций, покрытий проезжей части улиц, тротуаров и т. д.) определяется геометрическим нивелированием. В незастроенных территориях применяется при съемке равнинных участков со слабо выраженными формами рельефа или при высоких требованиях к точности определения отметок. Этот вид работ используют при проектировании промышленных и гражданских зданий, гидромелиоративных систем, благоустройстве территорий.

На местности в пределах проектируемого участка разбивается сетка квадратов со стороной d при помощи теодолита и рулетки. Оптимальная длина d=20 м, в застроенной территории может быть 10 м. Вершины квадратов закрепляют колышками. В 50-100 м от участка устанавливается репер, на который передается отметка с точки высотной сети. Нивелирный ход начинается с репера и заканчивается репером, образуя полигон. На рис.7.9 двойными линиями показаны отсчеты по черным и красным сторонам реек на связующие точки, одинарными

В архитектурно-планировочном проектировании топографические планы, составленные по данным нивелирования поверхности, используют для подсчета объемов земляных масс при вертикальной планировке участков под строительство отдельных зданий, группы зданий, при организации рельефа внутриквартальных территорий. Для этого нивелирование поверхности производится по регулярной сетке квадратов (рис.7.9).

линиями – отсчеты по черным сторонам на промежуточные точки. Крестиками обозначены связующие точки.

Нивелирование поверхности по квадратам выполняется по правилам технического нивелирования. Обработка результатов измерений ведется в соответствии с пунктом 7.3 «Нивелирные ходы». План составляется в масштабе 1:500 с высотой сечения рельефа 0.5 м. На листе чертежной бумаги строится сетка квадратов, выписываются отметки вершин квадратов, проводятся горизонтали. Такой план является основой для составления картограммы земляных работ, которая является составной частью генерального плана застройки.