12. Карта, какого масштаба положена в основу разграфки и номенклатуры топографических карт? Дайте объяснение линий, ограничивающих поле карты.

В основу разграфки и номенклатуры листов топографических карт всех масштабов положена разграфка и номенклатура листов карты масштаба 1:1 000 000.        Согласно этой разграфке изображение поверхности земли делится параллелями на пояса (ряды), а меридианами - на колонны. Образующиеся при этом трапеции и представляют собой листы карты масштаба 1:1 000 000 с размерами рамок 4° по широте и 6° по долготе. 

Для определения по топографической карте положения точки при помощи прямоугольных зональных координат на карту наносят координатную сетку. Она образована системой линий, параллельных изображению осевого меридиана зоны (вертикальные линии сетки) и перпендикулярных к нему (горизонтальные линии сетки). Расстояния между соседними линиями координатной сетки зависят от масштаба карты. Например  у карты

1:200 000  расстояние между линиями километровой сетки составляет 2 см (4 км); у карты масштаба 1:100 000  - 2 см (2 км); у карты 1:50 000  2 см (1 км); у карты 1:25 000  4 см (1 км).

Концы (выходы) линий координатной сетки у рамки листа карты подписывают значениями их прямоугольных координат в километрах. Крайние на листе линии подписывают полными (четырехзначными ) значениями абсцисс и преобразованных (увеличеных на 500 км) ординат зональной системы координат. Остальные же линии сетки подписывают двумя последними цифрами значений координат (сокращенные координаты).

Чтобы устранить затруднения с использованием координатных сеток, относящихся к соседним зонам, принято в пределах полос протяжением 2° долготы вдоль западной и восточной границ зоны показывать выходы линий координатной сетки не только своей зоны, но и ближайшей соседней.

Билет 13.

Для работ на небольших участках местности применяют локальные системы прямоугольных координат. При этом ось Х может быть направлена вдоль меридиана или вдоль оси будущего здания.

+х - на север.

+у - на восток (счет четвертей ведется по часовой стрелке).

При выполнении геодезических работ с 2002 года в России принята система координат СК-95, она учитывает новые параметры эллипсоида. В Белгороде СК-31 (по номеру региона)

Существует также полярная система координат. Полярными координатами точки С на плоскости служат расстояния Sc=OC и горизонтальный угол B, отсчитываемый по часовой стрелке от полярной оси ОК.

Д ля того что бы определить прямоугольные координаты точки на топографической карте, циркулем измеряют по перпендикуляру расстояние от данного объекта до нижней километровой линии и по масштабу определяют его действительную величину. Затем эту величину в метрах приписывают справа к подписи километровой линии, а при длине отрезка более километра вначале суммируют километры, а затем также приписывают число метров справа. Это будет координата объекта Х (абсцисса). Таким же приемом определяют и координату Y (ординату), только расстояние от объекта измеряют до левой стороны квадрата, При отсутствии циркуля расстояния измеряют линейкой или полоской бумаги.

Высота точек на топографической карте определяется следующими способами:

Если точка расположена на горизонтали, ее отметка равна отметке горизонтали.

Когда точка находится между горизонталями с разными высотами, ее отметка определяется интерполированием (нахождением промежуточных значении величин) на глаз между отметками этих горизонталей. Интерполирование заключается в определении коэффициента пропорциональности расстояния d от определяемой точки до меньшей по значению горизонтали к величине заложения а, т. е. отношения d/a, и умножения его на значение высоты сечения рельефа h.

Крутизна ската характеризуется углом наклона v, который образует линия местности, например АВ, с горизонтальной плоскостью Р.

Крутизну ската характеризуют также уклоном i ; i = tgα.

Уклон линии выражается в процентах или промилле (‰), т. е. тысячных долях единицы

Билет 14

Линейные измерения на местности производят непосредственным или косвенным методами. Для непосредственного измерения расстояний используют землемерные ленты, измерительные рулетки или инварные проволоки, которые последовательно укладывают в створе измеряемой линии. При вычислении длины линии учитывают поправки, связанные с компарированием мерного прибора, его температурой и углом наклона линии к горизонту. С помощью стальных лент и рулеток длины линий измеряют с относительной погрешностью 1:1000 - 1:5000 в зависимости от методики и условий измерений.

При косвенном методе измерений используют оптические или электронные дальномеры, позволяющие получать расстояния по измеренным углам, базисам, времени и другим параметрам. Принцип работы оптических дальномеров основан на решении прямоугольного треугольника (рис. 36), в котором по малому (параллактическому) углу β и противолежащему катету b (базису) вычисляют длину другого катета D = b . ctgβ. Для удобства измерений одну из величин (b или β) принимают постоянной, а другую измеряют. Поэтому оптические дальномеры бывают с постоянным углом и переменным базисом (например, нитяный дальномер) и постоянным базисом и переменным углом. Точность измерения расстояний оптическими дальномерами характеризуется относительной погрешностью от 1:200 до 1:2000.

Электронные дальномеры, к которым относят светодальномеры, лазеные рулетки, электронные дальномерные насадки, измеряют расстояния с использованием электромагнитных волн. Погрешность измерения составляет от 3 мм до (10 мм + 5 мм/км).

Приведение наклонных линий к горизонту

При выводе формулы D = K ∙ n предполагалось, что визирная ось горизонтальна, а дальномерная рейка установлена перпендикулярно ей. В этом случае мы получим горизонтальное проложение линии S = D = K ∙ n.

О днако на практике в большинстве случаев визирная ось имеет некоторый угол наклона v (рис. 57), и вследствие этого вертикально расположенная рейка не будет перпендикулярна визирной оси.

Если рейку наклонить на угол v так, чтобы она была установлена перпендикулярно визирной оси, то наклонное расстояние будет равно

D= K ∙ n' ,

где n'= a' b' ∙ cos ν = n ∙ cos ν.

Тогда

D= K ∙ n ∙ cos ν

Отсюда получаем следующую формулу для расчета горизонтального проложения линии при её измерении нитяным дальномером

S = D ∙ cos v = K ∙ n ∙ cos2 ν

Точность измерения расстояний нитяным дальномером невысокая и характеризуется относительной ошибкой 1/300. На точность определения расстояний нитяным дальномером влияют следующие факторы:

1) толщина дальномерных нитей;

2) рефракция воздуха;

3) промежуток времени между взятием отсчетов по верхней и нижней нитям.

Билет 16

Горизонтальный угол ВАС (рис. 8.12) на местности измеряют так. В вершине измеряемого угла устанавливают теодолит. Головку штатива располагают примерно над знаком, а ее верхнюю площадку приводят в горизонтальное положение. Наконечники ножек штатива вдавливают в грунт.

Теодолит центрируют над точкой А и по уровню на алидаде горизонтального круга приводят с помощью подъемных винтов ось вращения теодолита в вертикальное положение. На точках В и С, фиксирующих направления, между которыми измеряется угол, устанавливают визирные цели: марки, вехи, шпильки и т. п.

Сетку нитей трубы устанавливают в соответствии со зрением наблюдателя. Для этого трубу наводят на светлый фон (небо, белую стену) и, вращая окулярное кольцо в поле зрения трубы, добиваются четкого изображения сетки нитей.

Глядя поверх трубы, совмещают крест визира с визирной целью (визирная цель должна появиться в поле зрения трубы). После попадания в поле зрения трубы визирной цели фиксируют направление, зажимая закрепительные винты алидады и трубы. Вращением фокусирующей кремальеры добиваются резкого изображения визирной цели. Наводящими винтами алидады и трубы совмещают центр сетки с изображением визирной цели.

Существует несколько способов измерения углов. Наиболее простой способ - совмещение нулей лимба и алидады или "от нуля". В этом случае нуль алидады совмещают с нулем лимба. Алидаду закрепляют, оставляя незакрепленным лимб. Трубу наводят на визирную цель и закрепляют лимб. После этого алидаду открепляют, наводят трубу на другую визирную цель и закрепляют алидаду. Отсчет на лимбе даст значение измеряемого угла. Как правило, отсчеты по лимбу производят дважды.

При измерении вертикальных углов (с. рис. 8.13, а) исходным (основным) направлением является горизонтальное. Отсчеты ведут по шкалам, нанесенным на вертикальный круг 2 теодолита (на вертикальном круге - см. рис. 8.13, б - показана подпись делений от 0 до 360°). У некоторых типов теодолитов подпись шкал на вертикальном круге иная, но во всех случаях с горизонтальным направлением визирной оси трубы совпадает целое число градусов: 0°; 90°. У теодолитов 3Т30 начальный индекс, относительно которого производят отсчеты по вертикальному кругу, приводится в горизонтальное положение уровнем при горизонтальном круге. Уровень скреплен с алидадой так, что его ось установлена параллельно коллимационной плоскости зрительной трубы.

Для вычисления значений углов наклона определяют место нуля МО. Место нуля - это отсчет по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной оси и положению уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте, или горизонтальности отсчетного индекса у теодолитов с компенсатором при вертикальном круге.

М0 определяют так: устанавливают теодолит, приводят его в рабочее положение, находят хорошо видимую точку и наводят на нее трубу при круге "лево" (Л). При наличии уровня при вертикальном круге приводят пузырек его в нуль-пункт и берут отсчет по вертикальному кругу. Трубу переворачивают через зенит, теодолит - на 180° и вновь, теперь уже при круге "право" (П), наводят крест сетки нитей на ту же точку. Вновь приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут второй отсчет по вертикальному кругу.

П ри работе с теодолитом 3Т30 М0 вычисляют по формуле: М0 = (П + Л + 180°)/2, где П и Л - отсчеты по вертикальному кругу теодолита при П и Л соответственно.

Измерение вертикальных углов основано на конструктивной особенности теодолита, лимб вертикального круга которого жестко скреплен на лимбе с трубой. С визирной осью трубы совпадают направления вертикального круга: 0 - 180° или 90 - 270°. Лимб, вращаясь вместе с трубой, подводит к отсчетным индексам различные отсчеты. Разность отсчетов между двумя направлениями, между направлением и горизонтальным отсчетным индексом даст значение вертикального угла v или угла от горизонтали до измеряемого направления.

Билет 17

Теодолиты – устройства, которые предназначены для измерения вертикальных и горизонтальных углов на месности. Теодолиты, в зависимости от точности, могут применяться в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения. Также теодолиты нашли применение в прикладной геодезии, при проведении изыскательских работ. К тому же, теодолиты используют в промышленности при монтаже элементов конструкций машин, а также механизмов, строительстве промышленных сооружений и для выполнения иных задач.

Теодолит состоит из следующих частей (рис.1):

Лимб - угломерный круг с делениями от 0o до 360o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис не показан).

2 - Алидада - подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство - зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой.

3 - Зрительная труба: крепится на подставках на алидадной части.

Система осей - обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.

4 - Вертикальный круг: служит для измерения вертикальных углов.

5 - Подставка с тремя подъемными винтами.

6-11 - Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита (лимба (8,9), алидады(6,7), трубы (10,11). Зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие - микрометренными.

Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.

12 - винт перестановки лимба;

13 - уровень при алидаде горизонтального круга;

14 - уровень вертикального круга;

15 - винт фокусировки трубы;

16 - окуляр микроскопа отсчетного устройства.

Для плавного вращения алидады и лимба имеется система осей, а сами вращения регулируются зажимными и наводящими винтами. Для установки теодолита на земле применяется специальный штатив, а совмещение центра лимба с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла, осуществляется с помощью оптического центрира или нитяного отвеса.

Стороны измеряемого угла проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси.

Визирная ось трубы (или визирная линия) - это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.

В теодолитах различают три разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба.

Электронные теодолиты – инновационные устройства для измерения углов. При использовании электронных теодолитов исключаются ошибки снятия отсчета, т.к. значения углов выводятся на экран прибора.

Билет 18

И змерение угла при одном положении круга называют полуприемом. Как правило, работу по измерению угла на точке оканчивают полным приемом - измерением при правом (П) и левом (Л) положениях вертикального круга. Более точных результатов можно достичь, если измерения выполнять несколькими приемами. Результаты измерений записывают в полевой журнал. Разность средних отсчетов (П минус Л) является измеренным значением угла. Расхождение значений измеренного угла в полуприемах не должно превышать полуторной точности отсчета. Если измерения производят несколькими п приемами, лимб между ними переставляют на угол γ = 180°/n.

Углы наклона принято различать положительные и отрицательные. Положительный угол образуется разностью между направлением на предмет, располагаемым выше уровня горизонтальной оси вращения трубы, и направлением, соответствующим горизонтальному положению визирной оси. Отрицательный угол образуется между горизонтальным положением визирной оси трубы и направлением на точку, располагаемую ниже горизонтальной оси вращения трубы.

Билет 20

По способам выполнения и применяемым приборам различают геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое и барометрическое нивелирование.

Геометрическое нивелирование - наиболее распространенный способ. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Сущность геометрического нивелирования (рис. 7.9, а) заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышение h как разность между отрезками а и b: h = а - b.

Если известна отметка НА точки А и превышение А, отметку HB точки В определяют как их сумму: HA = HB + h

Во избежание ошибок в знаке превышения точку, отметка которой известна, считают задней, а точку, отметку которой определяют,- передней, т. е. превышение это всегда разность отсчетов назад и вперед. Иногда отсчет по рейке называют "взглядом" и поэтому превышение равно "взгляду назад" минус "взгляд вперед".

Место установки нивелира называется станцией. С одной станции можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих точках. При этом превышение между точками не зависит от высоты нивелира над землей. Если поставить нивелир выше (на рис. 7.9, а показано пунктиром), оба отсчета а и b будут больше на одну и ту же величину, но разности между ними будут одинаковы.

Д ля вычисления отметки искомой точки можно применять способ вычисления через горизонт прибора (ГП). Этот способ удобен, когда с одной станции производят нивелирование нескольких точек. Очевидно, что если к отметке точки А прибавить отсчет по рейке на точке А, то получится отметка визирной оси нивелира. Эта отметка и называется горизонтом прибора. Если теперь из горизонта прибора вычесть отсчеты на всех точках, взятые на этой станции, получатся отметки этих точек.

Если для определения превышения между точками А и В достаточно один раз установить нивелир, такой случай называется простым нивелированием (см. рис. 7.9, а).

Если же превышение между точками можно определить только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование условно называют сложным (рис. 7.9, б). В этом случае точки D и C называют связующими. Превышения между ними определяют по схеме простого нивелирования.

При сложном нивелировании превышение между точками А и В вычисляется так:

hAB = h1 + h2 + h3 = 3/∑/1 х hi

Если известна отметка точки А, можно определить отметку точки В: НВ = НА + 3/∑/1 х hi.

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом. Несколько ходов с общими начальными и конечными точками образуют нивелирную сеть.

В зять отсчет — значит определить расстояние от пяты рейки до уровня визирной беи нивелира. Отсчеты берут по средней горизонтальной линии сетки (рис, 37). В поле зрения трубы нивелира отсчеты возрастают сверху вниз. При взятии отсчета число сантиметров определяют по рейке, а число миллиметров — на глаз.

Билет 21

Тригонометрическое нивелирование – определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки с помощью угла наклона визирного луча, проходящего через две точки местности.

Е сли с точки А на точку В или с точки В на точку С измерить углы наклона

υ и определить горизонтальные проложения d, превышения между этими точками можно определить по формуле

h = d tg ν + i - ν - f,

где i - высота теодолита над точкой, ν - высота наведения при измерении угла наклона, f - поправка за кривизну Земли и рефракцию, выбираемая из специальных таблиц. Поправку вводят при расстояниях между точками, больших 300 м.

При положительном угле наклона (+ν) превышения будут иметь знак плюс, при отрицательном (-ν) - минус.

Более полная формула имеет вид:

h = d tgv + l - f + (1 - k) s2/2R,

где R – радиус Земли как шара и k – коэффициент рефракции.

Тригонометрическим нивелирование определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съёмке. Тригонометрическое нивелирование позволяет определять разности высот двух значительно удалённых друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое нивелирование Точность его результатов в основном зависит от трудно учитываемого влияния земной рефракции.

Билет 22

Совокупность действий, выполняемых на местности с целью получения плана, карты или профиля, называется съемкой. Основными действиями при съемках являются геодезические измерения: линейные, в результате которых определяются расстояния между точками местности; угловые, позволяющие определять горизонтальные и вертикальные углы между направлениями на заданные точки; высотные или нивелирование, в результате которых определяются превышения между точками местности.

Если съемка производится для получения плана с изображением ситуации, то ее называют горизонтальной или плановой. Съемка, в результате которой должен быть получен план или карта с изображением ситуации и рельефа, называется топографической. При топографической съемке наряду с другими действиями производят измерения с целью определения высот точек местности, т. е. нивелирование. В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды съемок.

Теодолитная съемка — это горизонтальная съемка местности, выполняемая с помощью угломерного прибора — теодолита и стальной мерной ленты (или оптического дальномера). При выполнении этой съемки измеряются горизонтальные углы и расстояния. В результате съемки получают ситуационный план местности с изображением контуров и местных предметов.

Тахеометрическая съемка выполняется тахеометрами, т. е. теодолитами, снабженными вертикальными кругами и дальномерами. При этом на местности измеряют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до точек. По результатам измерений в камеральных условиях строится топографический план местности. Данный вид съемки получил широкое распространение в инженерной практике.

Мензульная съемка производится при помощи мензулы — горизонтального столика и кипрегеля — специального углоначертательного прибора, снабженного вертикальным кругом и дальномером. В процессе этой съемки топографический план местности составляется непосредственно в поле, что позволяет сопоставлять полученный план с изображаемой местностью, обеспечивая тем самым своевременный контроль измерений. В этом заключается достоинство мензульной съемки по сравнению с тахеометрической.

Наземная фототопографическая съемка выполняется фототеодолитом, представляющим собой сочетание теодолита и фотокамеры. Путем фотографирования местности с двух точек линии (базиса) и последующей обработки фотоснимков на специальных фотограмметрических приборах получают топографический план снимаемого участка местности. Данная съемка применяется при дорожных, геологических и других изысканиях в горной местности и в маркшейдерском деле при съемках карьеров.

Воздушная фототопографическая съемка производится специальными аэрофотоаппаратами, устанавливаемыми на самолетах. Для обеспечения этой съемки на местности выполняются определенные геодезические измерения, необходимые для планово-высотной привязки аэроснимков к опорным точкам местности. Данный вид съемок является наиболее прогрессивным, допускающим широкую механизацию и автоматизацию производственных процессов; он позволяет в кратчайшие сроки получить топографические планы (карты) значительных территорий страны.

Нивелирование (вертикальная или высотная съемка) производится с целью определения высот точек земной поверхности. Нивелирование бывает: а) геометрическое, выполняемое с помощью приборов—нивелиров, обеспечивающих горизонтальное положение визирного луча в процессе измерений; б) тригонометрическое, выполняемое при помощи наклонного луча визирования; в) барометрическое, основанное на физическом законе изменения атмосферного давления с изменением высот точек над уровнем моря; выполняется с помощью барометров; г) гидростатическое, основанное на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одинаковом уровне; выполняется с помощью шланговых нивелиров и применяется при наблюдении за осадками сооружений, для передачи отметок через водные преграды, при монтаже технологического оборудования в стесненных условиях и т. д.; д) механическое, выполняемое при помощи профилографов-автоматов; такое нивелирование дает возможность автоматически получать профиль нивелируемой местности и определять отметки отдельных точек.

Глазомерная съемка - контурная съемка местности, выполняемая на планшете с компасом при помощи визирной линейки. При сочетании глазомерной съемки с барометрическим нивелированием можно получить топографический план местности. Глазомерная съемка с самолета (вертолета) называется аэровизуальной. В инженерной практике данная съемка применяется при предварительном ознакомлении с местностью, а также при изысканиях в неисследованных районах.

Буссольная съемка производится с помощью буссоли и мерной ленты для получения ситуационного плана местности. В качестве самостоятельной буссольная съемка в настоящее время не применяется; иногда она используется для съемки небольших участков местности как вспомогательная при других видах съемок.

Билет 23

Одним из методов сгущения пунктов Геодезической Сети (ГС) является проложение теодолитных ходов.

Теодолитный ход - это геодезическое построение в вие ломанной, в котором углы измеряют теодолитом, а длины сторон между пунктами лентами, рулетками, различного рода дольномерами. Ходы прокладывают между пунктами геодезической сети. Или они сами образуют замкнутые полигоны, многоугольники. Форма хода зависит от характера участка съемки.

Если съемка выполняется для проектирования линейных сооружений (дороги, электрокабели) выполняют разомкнутые, протяжонные теодолитные ходы. Они как правило примыкают через определенный интервал к пунктам геодезической сети.

Для съемки промышленного предприятия, для проектирования жилой застройки, для съемки,сложных мест, транспортных развязок прокладывают замкнутые теодолитные ходы, полигоны. Внутри такого полигона может быть расположен диагональный ход.

Точки выбирают так, что бы между соседними точками была прямая видимость, а створы линий между ними были удобны для измерения лентой или рулеткой.

Для работы в единой системе координат теодолитные ходы привязывают к пунктам геодезической сети.

Точки теодолитного хода закрепляют на местности подручными материалами. Теодолитом измеряют горизонтальные углы между смежными сторонами полным приемом.

Расхождение между приемами менее или равно 1 минуте. Расстояние измеряются лентой или рулеткой в прямом и обратном направлении.

Длинны сторон теодолитного хода от 20 до 300 метров. Точность измерения сторон может быть 1/1000 для сложных условий (снег, пахота, песок, кустарник). И 1/2000 для обычных условий.

В процессе измерения расстояния на всхолмленной местности измеряют также вертикальные углы.

Билет 24

Привязка хода - это получение координат ближайшей точки хода к пункту геодезической сети и дирекционного угла одной из сторон хода.

Привязка выполняется путем проложения короткого теодолитного хода от пункта ГС до ближайшей точки хода.

Формулы Вычисления дирекционных углов:

В практике геодезических работ часто приходится передавать дирекционный угол на последующую линию через угол поворота. Для этого по известному дирекционному углу предыдущей линии αпред. и углу поворота (βл – левый угол или βп – правый угол) вычисляется дирекционный угол последующей линии по формулам

αпослед. = αпред.+ βл – 180°;

αпослед. = αпред.– βпр + 180°.