УПП2КУРС / 2 семесир / геодезия / 2015, РАБОТА С ГЕОД. ПРИБОРАМИ-

УДК 528

Работа с геодезическими приборами и решение задач по топографической карте: учебно-методическое пособие / Астраханцев В.Д., Лыско О.Н., Попов Г.В.,

Барсук М.Н. – Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2017. – 83 с.

В учебно-методическом пособии рассмотрено устройство основных геодезических приборов, принцип их работы, методика измерений. Рассмотрено также решение задач на топографической карте: определение географических и прямоугольных координат; ориентирных углов направлений; определение расстояний по карте; определение отметок точек; построение продольных профилей; определение уклонов; определение границ водосборной площади;

измерение площади планиметром. Приведены примеры решения этих задач.

Рассмотрены топографические съемки местности.

Предназначено для студентов 1-х курсов специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», 08.03.01 «Строительство» и 2 курса специальности 23.05.04 «Эксплуатация железных дорог»

Рассмотрено и рекомендовано к печати на заседании кафедры «Инженерная геодезия».

Ответственный редактор

канд.техн. наук, доц. В.Д. Астраханцев

Рецензент

кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета

Ю.С. Обидин.

©Сибирский государственный университет путей сообщения, 2017

©Барсук М.Н., Астраханцев В.Д., Лыско О.Н., Попов Г.В., 2017

2

2.1.Устройство и назначение теодолита ………………….................................. 36

2.2.Цена деления лимба и порядок взятия отсчетов горизонтальному и

3.ИЗУЧЕНИЕ НИВЕЛИРА, ЕГО ПОВЕРКИ, ИЗМЕРЕНИЕ

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Геодезические измерения выполняются на всех этапах строительных работ, являются неотъемлемой частью строительного производства.

Квалифицированное геодезическое обслуживание проектирования и строительства объекта в немалой степени способствует тому, чтобы возводимое сооружение отвечало своему назначению, было долговечным.

Геодезическое обслуживание проектирования и строительства объекта – это инженерно-геодезические изыскания.

Карты и планы служат топографической основой, необходимой инженеру при решении задач, связанных с инженерно-геодезическими изысканиями.Данное пособие научит студентов решать задачи по топографическим картам и планам, необходимые в инженерной практике.

При составлении карт, планов и профилей на местности приходится измерять горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения между точками. При выносе запроектированных сооружений на местность и при строительстве их, нужно уметь построить на местности заданные углы,

расстояния и превышения. Углы можно построить и измерить на местности при помощи теодолита, а превышения нивелиром. Поэтому инженеру необходимо знать устройство теодолита, нивелира и работу с ними. В учебно-

методическом пособии приводятся сведения об устройстве теодолита и нивелира, поверках и юстировках этих инструментов, методике измерения углов и превышений.

5

1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ КАРТЕ

1.1. Масштабы топографических карт и планов.

Измерение длин линий

Карта– уменьшенное и подобное изображение на плоскости участка земной поверхности, выполненное с учетом кривизны Земли. Карты принято подразделять по содержанию, назначению и масштабу. По содержанию карты бывают общегеографические и тематические, по назначению - универсальные и специальные.

План – уменьшенное и подобное изображение на плоскости небольшого участка земной поверхности, выполненное без учета кривизны Земли.

Отличительные признаки плана и карты:

1)на планах изображается меньшая площадь, нет искажений длин линий

иуглов;

2)на планах не учитывается кривизна Земли;

3)на планах используют более крупные масштабы: 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000; на картах - 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000.

4)на планах нет параллелей и меридианов, а имеется только координатная сетка.

Масштабом называется отношение длины линии на плане (карте) к

длине горизонтальнойпроекцииданной линии на местности[2].

Горизонтальная проекциялинии на местности на горизонтальную плоскость называется горизонтальным проложением линии.

С использованием масштаба решаются следующие задачи:1)определение длины линии по топографическому плану (карте);2) построение линии заданной длины на топографическом плане (карте); 3) определение прямоугольных координат заданной точки.

Виды масштабов: численный и графический.

Численный масштаб–простая дробь, знаменатель которой показывает степень уменьшения горизонтального проложения линии местности при

6

изображении ее на плане или карте. Числитель простой дроби всегда равен единице.Например, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1: 5000 и т.д., причѐм в такой записи

1000, 2000 и 5000 – знаменатель масштаба.

где М – численный масштаб; l – длина линии на плане (карте); L – длина горизонтального проложения линии на местности; n – знаменатель масштаба.

Численный масштаб говорит о том, что в одной единице длины линии на плане (карте) содержится точно столько же единиц длины на местности.

Например, в одной единице длины линии на плане 1:2000 содержится 2000

таких же единиц длины на местности, а именно: один сантиметр длины линии на плане 1:2000 соответствует 2000 сантиметрам на местности (т.е. 20 метрам на местности); в одном миллиметре длины линии на плане 1:2000 содержится

2000 миллиметров на местности (т.е. в одном миллиметре длины линии на плане 1:2000 содержится 200 сантиметров или 2 метра на местности) и т.д.

Графические масштабы делятся на линейный и поперечный.

Линейный масштаб– графическое отображение данного численного

масштаба (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Линейный масштаб

При построениилинейного масштаба прямую линиюобычно делят на интервалы по 2 см, называемыеоснованием масштаба (отрезок АВ на рис.

1.1).Крайнее левое основаниелинейного масштаба делят на 10 интервалов (по 2

мм), затем в соответствии с заданным масштабом выполняют его оцифровку.

Используя линейный масштаб и обычный измеритель определяют расстояние по карте (плану) между заданными точками.

7

Пример: на рисунке 1.1 линейный масштаб оцифрован для численного масштаба 1:2000.Основание масштаба АВ равно 2 см (т.е. 40 метрам на местности), а наименьшее деление основания равно 2 мм, что соответствует 4 м

на местности в масштабе 1:2000.

Отрезок cd (рис. 1.1), взятый с топографического плана масштаба 1:2000,

состоит из двух оснований масштаба и двух наименьших делений основания,

что, в итоге, соответствует на местности 3х40м+4х4м = 136 м.

Самое точное графическое определение расстояния между заданными точками на плане (карте) и нанесение вычисленных координат точекна план можно выполнить, используя поперечный масштаб (рис. 1.2).

Поперечный масштаб– график для максимально точного измерения и определения расстояний на топографическом плане (карте).

Основание AB нормального поперечного масштаба равно, как и в линейном масштабе, также 2 см (рис. 1.2). Наименьшее деление основания равно CD =1/10 АВ= 2мм. Наименьшее деление поперечного масштаба равно cd

= 1/10 CD =1/100 АВ = 0,2мм (что следует из подобия треугольника BCD и

треугольника Bcd).

Рисунок 1.2 – Поперечный масштаб

Таким образом, для численного масштаба 1:2000 основание поперечного масштаба будет соответствовать 40 м, наименьшее деление основания (1/10

основания) равно 4 м, а наименьшее деление масштаба 1/100 АВ равно 0,4 м.

Для определения конечной длины линии сначала считают число целых

8

оснований поперечного масштаба, затем – число десятых и сотых долей основания.

Пример: отрезок аb (рис. 1.2), взятый с плана масштаба 1:2000,

соответствует на местности 138,0 м (3 основания поперечного масштаба

(3х40=120 м), 4 наименьших деления основания (4х4=16 м) и 5 наименьших деления масштаба (0.4х5=2.0 м), т.е. 120+16+2.0=138.0 м).

Остановимся на одной из важнейших характеристик понятия «масштаб».

Точность масштаба– горизонтальный отрезок на местности,

соответствующий величине 0,1 мм на плане (карте) данного масштаба. Эта характеристика зависит от разрешающей способности невооруженного человеческого глаза, которая (разрешающая способность) позволяет рассмотреть минимальное расстояние на топографическом плане (карте) в 0.1мм. На местности эта величина будет уже равна 0.1 мм х М, где М – знаменатель масштаба.

Предельная графическая точность– горизонтальное расстояние на местности, соответствующее 0,2 мм в данном масштабе.

Поперечный масштаб, в частности, позволяет измерить длину линии на плане (карте) масштаба 1:2000 именно с точностью данного масштаба.

Пример: в 1 мм плана 1:2000 содержится 2000 мм местности, а в 0,1мм,

соответственно, 0,1 x М (мм) = 0.1 х 2000 мм = 200 мм = 20 см, т.е. 0,2 м.

Поэтому при измерении (построении) на плане (карте) длины линии ее значениеследует округлить с точностью масштаба. Пример: при измерении

(построении) линии длиной 58,37 м, ее значение в масштабе 1:2000 (с

точностью масштаба 0,2 м) округляется до 58,4 м, а в масштабе 1:500 (точность масштаба 0,05 м) – длина линии округляется уже до 58,35 м.

9

1.2. Определение географических координат точек по карте

Географические координаты определяют положение объекта на земной поверхности относительно начала координат (рис.1.3). Начало координат – точка пересечения начального (Гринвичского) меридиана с экватором. К

географическим координатам относятся: географическая широта (φ) и

географическая долгота (λ).

Географическая широта (φ)– угол между отвесной линией, проходящей через данную точку, и плоскостью экватора. Широты, отсчитываемые на север от экватора, называют северными, а широты, отсчитываемые на юг от экватора,

– южными. Широты изменяются от 0 до 90°.

Географическая долгота (λ) – двухгранный угол между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку земной поверхности. Начальным меридианом принято считать меридиан, проходящий через центр астрономической обсерватории в Гринвиче (район Лондона). Долготы, отсчитываемые к востоку Гринвичского меридиана, называются восточными, а долготы, отсчитываемые на запад, –

западными. Долготы измеряются в пределах от 0 до 180°.

Гринвичский

С

меридиан

ю

Рисунок 1.3 – Система географических координат на земной поверхности

Топографическая карта имеет три рамки (рис.1.4): внутреннюю,

минутную, оформительскую (внешнюю).

10