5 Організація і проведення тахеометричного знімання

5.1 Суть методу тахеометричного знімання

Тахеометричне знімання (тахеометрія (грец.) - швидке вимірювання) забезпечує створення топографічного плану з зображенням предметів, контурів та рельєфу місцевості. При тахеометричному зніманні положення точок в плані визначають полярним способом, а висоти точок – методом тригонометричного нівелювання ( нівелювання нахиленим променем). Для кожної точки при одному наведенні на неї виконують такі виміри:

а) горизонтальний кут від заданого напрямку до напрямку на точку, в який встановлена рейка;

б) відстань від теодоліта до рейкової точки з допомогою ниткового віддалеміра;

в) кут нахилу візирної лінії до горизонту.

При виконанні тахеометричного знімання використовують прилади:

• оптичні та електронні теодоліти;

• електронні тахеометри;

• нівелірні рейки;

• геодезичні віхи, телескопічні віхи з відбивачем для електронних тахеометрів;

• світловіддалеміри та світловіддалемірні насадки;

• лазерні рулетки; стальні та капронові рулетки; землемірні стрічки;

• приймачі супутникової навігації типу GPS.

Наземне тахеометричне знімання виконують з пунктів опорної геодезичної основи та точок теодолітних ходів.

Тахеометрична зйомка відрізняється від теодолітної тим, що крім ситуації проводиться зйомка рельєфу. Масштаби таких зйомок 1:500...1:5000 - для створення планів невеликих ділянок.

До недоліків тахеометричної зйомки можна віднести те, що при складанні планів виконавець не бачить всіх деталей місцевості (камеральна обробка «всліпу»). Тому в камеральних умовах не можна виявити допущені похибки.

Переваги способу – висока швидкість зйомки та можливість роботи практично з будь-яким рельєфом. Особливо вигідно застосовувати цей спосіб для ділянки у вигляді вузьких, витягнутих полос місцевості (дороги, запливу ріки, канали тощо). Точки, на яких установлюють теодоліт при зйомці називають станцією, всі інші – рейкові або пікетажні. Станції закріплюються тимчасовими або постійними геодезичними знаками. Перед початком вимірювальних робіт на кожній станції складаються кроки тахеометричного знімання. Кроки – це схематичне зображення ситуації і рельєфу місцевості в довільному масштабі на папері.

На кроках тахеометричного знімання намічають і нумерують характерні точки ситуації. Відліки записуються в журнал.

Таблиця 5.1- Нормативні вимоги тахеометричного знімання

Масштаб знімання	Висота перерізу рельєфу (м)	Максимальна відстань (м)
		між пікетами	до точок рельєфу	до контурних точок
1:500	0.5	15	100	60
	1.0	15	150	50
1:1000	0.5	20	150	80
	1.0	30	200	80
1:2000	0.5	40	200	100
	2.0	50	250	100

2. Особливості конструкції тахеометрів

При тахеометричному знімання застосовують теодоліти- тахеометри. Тахеометр – вимірювальний прилад, який дозволяє вимірювати горизонтальні й вертикальні кути та відстані ( з допомогою віддалеміра, віддалеміра подвійного зображення чи іншим способом). Наприклад: теодоліти з металевими кругами: ТТ5, ТТ50; оптичні теодоліти: Т15, Т15К, Т30, 2Т30, 2Т30П; номограмні тахеометри: ТН, ТА-2, DALTA ; електронні тахеометри : Та-3, Та – 5, REKOTA та ін.

Оптичні теодоліти та теодоліти з металевими кругами забезпечують вимірювання відстані, а також кутів нахилу ліній до горизонту.

Номограмні тахеометри дають можливість вимірювати зразу горизонтальні прокладання до точок, а також перевищення з допомогою спеціальних кривих в полі зору труби – номограм.

Електронні тахеометри дають можливість визначати просторові координати точок – Х, У, Н.

а б

Рис. 5.1 - Електронні тахеометри

а – електронний безвідбитковий тахеометр 130R; б – електронний тахеометр 3Та5Р (Росія)

Застосування серії найсучасніших безвідбиткових електронних тахеометрів дозволяє вимірювати відстані до 350м та кути до недоступних точок в просторі в самих складних кліматичних умовах.

5.3 Метод тригонометричного нівелювання

В тригонометричному нівелюванні використовується принцип нахиленого візирного променя. Вимірювання виконуються за допомогою теодоліта, віхи або рейки.

Для визначення перевищення h між точками місцевості А і В (рис.5.2) в точці А встановлюють теодоліт і приводять в робоче положення. В точці В – віху або рейку.

Вимірюють висоту приладу (теодоліта) і за допомогою рулетки або по рейці, встановивши зорову трубу горизонтально (рис.5.2).

Наводять візирну вісь зорової труби теодоліта на віху (рейку) на висоту  і вимірюють вертикальний кут, нахилу візирної осі n.

Рис. 5.2 - Схема тригонометричного нівелювання

По нитковому віддалеміру або світловіддалеміром вимірюють нахилену відстань D. Шукане перевищення h обчислюють за формулою:

h = h + і - u, (5.1)

де h = dtgn¢. (5.2)

Горизонтальне прокладання d за рахунок неперпендикулярності рейки до візирного променя обчислюється за формулою:

d = Dcos²n. (5.3)

Тоді h = Dcos²n tgn¢ = . (5.4)

При коефіцієнті ниткового віддалеміра K = 100 отримаємо:

, (5.5)

де п – кількість сантиметрових поділок по рейці.

4. Вимірювання вертикальних кутів

Вертикальний круг ( ВК) теодоліта використовують для вимірювання кутів нахилу. Його будова є аналогічною до будови горизонтального круга, проте лімб скріплений з трубою і є рухомим, а алідада, навпаки, є нерухомою. На ній закріплений рівень, який повинен фіксувати в горизонтальному положенні лінію нульових рисок на алідаді.

В ідеальному випадку для вимірювання кутів нахилу v достатньо взяти відлік з ВК, який буде рівний куту нахилу. Для цього необхідно, щоб при горизонтальному положенні візірної осі, відлік з ВК був рівний нулю. Але через неточне закріплення лімба із зоровою трубою, а також циліндричного рівня з алідадою виникає помилка відліку з ВК, яку називають місцем нуля (МО). Місце нуля – відлік з вертикального кругу при горизонтальному положенні візирної вісі. Визначається за формулою:

М0 = (КП+КЛ± 360°): 2 ( при наведенні на одну точку при двох положеннях круга).

МО = (КЛ + (КП + 180))/2 - для Т-30

МО = (КЛ + КП)/2- для оптичного теодоліта 2Т30.

Для оптичних теодолітів (2Т30) КЛ = - КП - відліки по мікроскопу

v_кл = КЛ-МО; v_кп = МО – КП

В теодолітів з металевими кругами ТТ-50;ТТ-5 - при вимірюванні вертикальних кутів на лімбі градусні поділки = 0° - 360° за рухом годинникової стрілки. Тому вертикальні кути обчислюють (ТТ-5)

v_кп = КП – МО; v_кл = МО – КЛ.

Місце нуля завжди дається в паспорті теодоліта. Приклад,

v_кп = КП – МО = 359°56' - 0°01', якщо потрібно то додається 360°, щоб не було від’ємного кута.

5.5 Польові роботи при тахеометричному зніманні

5.5.1 Створоення знімальної основи

На території, яка пілдягає зніманню, вибирають точки з врахуванням максимальних віддалей ( до рейкових та між точками основи) так, щоб з цих точок охоплювалась вся територія.

Через вибрані точки прокладають ходи ( чи полігони). Ходи можуть бути теодолітно-нівелірними, теодолітно- висотними або теодолітно- тахеометричними.

Теодолітно –нівелірний :

Теодолітно – висотний:

Теодолітно – тахеометричний:

Тахеометричний хід, як і теодолітний, є лінійно-кутомірним ходом. Але, на відміну від теодолітного ходу, в тахеометричному ході вимірюють не тільки горизонтальні, але й вертикальні кути ( кути нахилу) кожної лінії. Віддалі в тахеометричних ходах вимірюють, як правило, нитковими віддалемірами, номограмними або електронними тахеометрами.

Якщо кількість пунктів на місцевості недостатня, щоб виконати знімання в певному масштабі, і не відповідає вимогам чинної Інструкції (8), то для згущення пунктів знімамальної основи між нуктами ДГМ мереж згущення, прокладають тахеометричні ходи.

Тахеометричний хід – це побудована на місцевості розімкнена або зімкнена лінія, в якій виміряно всі сторони, горизонтальні кути між ними, а також вертикальні кути з кожного пукнту на сусідні пікети.

Отже, прокладачи теодолітні ходи на місцевості, створюють систему пунктів із відомими плановими координатами (Хі,Уі), а прокладаючи тахеометричні ходи на місцевості, створюють систему пунктів із відомими просторовими координатами (Хі,Уі,Ні). Оскільки планове та висотне положення пунктів знімальної основи має бути відоме в загальнодержавній системі координат та висот, то тахеометричні ходи прив’язують до пунктів Державної геодезичної мережі або мереж згущення.

Тахеометричні ходи бувають розімкненими, зімкненими ( тобто утворюють полігон) та висячими. Хід, не прив’язаний до пунктів опорної геодезичної мережі чи теодолітних ходів, називають вільним. Вільні ходи прокладають, як виняток, лише на невеликих ділянках площею до 10 га. Такі ходи орієнтують за магнітним азимутом за допомогою бусолі.

Тахеометричні ходи можна прокладати перед або одночасно з виконанням тахеометричного знімання ділянки місцевості.

Залежно від масштабу знімання та застосування геодезичних приладів у табл.5.1 наведено допустимі довжини ходів, довжини ліній та їх кількість у ході згідно з вимогами чинної Інструкції (8) щодо великомасштабного топографічного знімання.

Таблиця 5.1 – Допустимі параметри тахеометричних ходів

Масштаб знімання	Із використанням ниткових віддалемірів, оптичних тахеометрів і теодолітів			Із використанням електронних тахеометрів і оптичних теодолітів зі світловіддалемірними насадками
	максимальна			максимальна
	довжина ходу, м	довжина лінії,м	кількість ліній у ході	довжина ходу, м	довжина лінії,м	кількість ліній у ході
1:5000	1200	300	6	10000	1000	50
1:2000	600	200	5	5000	700	30
1:1000	300	150	3	3000	500	25
1:500	200	100	2	2000	350	20

Примітка. Під час знімання в масштабі 1:500 заборонено вимірювати довжини ліній в тахеометрих ходах нитковими віддалемірами.

2. Порядок роботи на станції при тахеометричній зйомці

Станція- точка знімальної основи, в який встановлений теодоліт. Порядок роботи на станції при зніманні рйкових ( пікетних) точок наступний:

1. Встановлюють теодоліт або тахеометр в точці знімальної основи (центрують з необхідною точністю та приводять його в робоче положення).

2. Нуль лімба горизонтального круга орієнтують (встановлюють) на початковий напрямок, тобто на іншу точку знімальної основи.

3. Вимірюють висоту приладу (і) і в журналі записують: номер точки стояння, номер точки початкового напряму, висоту приладу (і) і відлік по горизонтальному кругу на початковий напрямок 0^о00. Визначають місце нуля вертикального круга (МО). На рейці позначають висоту прилада – і.

4. Після цього починають зйомку, послідовно установлюючи рейку на точки, які знімають по крокі;

5. Одночасно зі зйомкою ведуть абрис (зарис), - схематичне креслення ситуації. Абрис – є важливим елементом тахеометричної зйомки оскільки дозволяє відтворити при камеральній обробці топоплану рельєф і ситуацію місцевості.

2. Організація робіт. Абрис тахеометричного знімання

Тахеометричне знімання можна виконувати як під час прокладання тахеометричного ходу, так і окремо, тобто тоді, коли хід вже прокладено. У такому разі треба визначити місце нуля на станції. Для цього центр сітки ниток наводять на добре видиму точку при крузі праворуч і ліворуч відлічують вертикальний круг. Відляки записують у журнал тахеометричного знімання. Обчислюють місце нуля МО і записують його в журнал. Для контролю знаходять за трьома формулами значення кута нахилу.

При тахеометричній зйомці додержуються правила: знімати інструмент з точки стоянки і переходити на наступну точку можна лише після того, як обчислено перевищення на точки ходу і встановлено, що значення зворотного перевищення й відстані відрізняється від прямих на допустиму величину.

В польових умовах повинні бути записані в журналі: номери реєчних точок, далекомірні відстані до них, відліки по горизонтальному та вертикальному кругах, місце нуля та висота інструменту.

Все інше – остаточне перевищення; відстані, виправлені при v≥ 2˚, попередні перевищення та висоти рейкових точок – обчислюються камерально.

6. Камеральна обробка польових вимірювань при тахеометричній зйомці

Для виконання камеральних обчислень польових вимірювань при тахеометричній зйомці викладачем видається журнал тахеометричного знімання. Камеральна обробка журналу виконується у наступному порядку:

1. Визначається місце нуля по кожній станції:

МО = (КЛ + КП)/2 (5.6)

2.Обчислюються кути нахилу ліній за формулами, згідно положення вертикального круга, при якому знімались відліки. Краще працювати при КЛ.

v_кл = КЛ-МО; v_кп = МО – КП (5.7)

приклад: ;

3. Знаходиться попереднє перевищення за формулою:

(5.8)

Можна попередні перевищення обчислювати за приведеною вище формулою. А можна скористатися тахеометричними таблицями («Тахеометрические таблицы» А.С.Никулин), в яких за відстанню та кутом нахилу знаходять перевищення. Знак перевищення буде такий, як знак кута нахилу.

4. Після цього визначають остаточні перевищення за формулою:

(5.9)

де - висота інструмента;

- висота наведення

5. Знаючи остаточне перевищення, знаходять позначки рейкових точок.

(5.10)

де - позначка рейкової точки;

- позначка станції (точки теодолітного ходу). Виписується з журналу нівелювання зйомочної основи. Усі розрахунки ведуть у журналі тахеометричного знімання ( табл.5.2).

Таблиця 5.2 - Журнал тахеометричного знімання

Дата: 25.07.15 р. Погода: хмарно. Виконавець Чуланов П.О.

№№ рейкових точок	Відстань по далекоміру	Висота наведення , і	Відліки		Кут нахилу v	Відстань, виправле- на за коефіцієнт далекоміра L,, м	Горизонтальне про- кладення, d, м	Попередні переви- щеня, h м	Остаточні перевищення, h м	Позначки рейкових точок, Н м
			по горизонталь- ному кругу	по вертикаль- ному кругу
«Круг ліво» Станція 1 на ст. 6 і = 1,40 м МО = +0º01' Нст. = 14,482м
1	50,5		0º05º	-0º23'	+0º24'	50,5	50,5	+0,35	+0,35	14,832
2	103		359º20'	-0º20'	+0º21'	103	103	+063	+0,63	15,112
3	104		3334º35'	+0º21'	-0º20'	104	104	-0,60	-0,60	13,882
4	68		309º27'	+1º03'	-1º02'	68	68	-1,23	-1,23	13,252
5	45		262º21'	+1º25'	-1º30'	45	45	-1,18	-1,18	13,302
6	95	1,5	262º33'	+1º31'	-1º34'	95	95	-2,60	-2,70	11,782
7	105,5	3,0	2286º41'	+0º35'	-0º34'	105,5	105,5	-1,04	-2,64	11,842
8	123	1,5	308º25'	+0º55'	-0º54'	123	123	-1,93	-2,03	12,452
9	144		359º58'	+0º05'	-0º04'	144	144	-0,17	-0,17	14,312
Ст.6			0º01'
«Круг ліво» Станція 6 на ст. 1 і = 1,45 м МО = -0º01' Нст. = 16,020 м
10	131		19º00'	+0º53'	-0º54'	131	131	-2,06	-2,06	13,96
11	100	3,0	34º03'	+0º19'	-0º20'	100	100	-0,58	-2,13	13,89
12	84		0º55'	+0º28'	-0º29'	84	84	-0,71	-0,71	15,31
13	40		0º10'	+0º29'	-0º30'	40	40	-0,35	-0,35	15,67
14	51		45º26'	+1º10'	-1º11'	51	51	-1,05	-1,05	14,97
15	49,5		81º57'	+0º49'	-0º50'	49,5	49,5	-0,71	-0,71	15,31
16	100		82º41'	+0º51'	-0º52'	100	100	-1,51	-1,51	14,51
17	100	1,5	61º13'	+0º54'	-0º55'	100	100	-1,60	-1,60	14,37
Ст.1			0º00'

5.7 Складання плану за результатами тахеометричного знімання

За результатами обробки журналу тахеометричного знімання складається та оформлюється план тахеометричної зйомки в масштабі 1:2000 з перерізом рельєфу через 1 м у наступній послідовності.

1. Будують координатну сітку на аркуші креслярського паперу (формат А3). Сторону квадрата сітки приймають 10 см, що в масштабі 1:2000 відповідає 200 м.

2. Виконують оцифрування ліній сітки. Координати ліній сітки, кратні 200 м, слід підібрати так, щоб середина ділянки знімання збігалась із серединою аркуша.

3. Наносять на координатну сітку станції тахеометричного ходу за координатами, обчисленими у відомості координат, використовуючи при цьому циркуль-вимірник та масштабну лінійку. Контролем правильності нанесення точок є вимірювання довжин ліній на карті та їх орієнтування. Різниця між довжинами ліній, виміряних між точками на карті горизонтальними проекціями ліній, не має перевищувати 0,4 мм на карті.

4. Наносять пікети на карту за даними журналу тахеометричного знімання та зарису за допомогою транспортира або тахеометричного круга. За вихідний (нульовий) напрям приймають лінію ходу, за якою здійснювалось орієнтування тахеометра перед зніманням на станції. Кожний пікет на карті позначають крапкою, а біля неї праворуч олівцем пишуть номер пікета і його висоту.

5. Наносять ситуацію на карту, використовуючи зарис (див. дод. 4,5).

6. Перерізом рельєфу через 1 м інтерполюють висоти і викреслюють горизонталі. Інтерполяцію виконують графічно, за допомогою палетки.