Плановое геодезическое обоснование съемок

Лекция № 3 Плановое геодезическое обоснование съемок. Геодезическая сеть представляет собой ряд точек, закрепленных на земной поверхности, положение которых определенно в единой системе координат. Геодезическая сеть в нашей стране строится на основе принципа перехода “от общего к частному”. Сначала, на территории государства создается редкая сеть пунктов, координаты которых определяются с большей точностью. Затем эта редкая сеть геодезических пунктов сгущается, расстояния между пунктами уменьшается, точность положения пунктов более густой сети понижается. Такой принцип построения геодезической сети позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой густоты, которая необходима для производства инженерных работ и топографических съемок в данном районе. При создании геодезической сети на местности производят геодезические измерения - измерения горизонтальных и вертикальных углов, расстояний, превышений, причем все геодезические измерения производят с контролем их правильности. Результаты геодезических измерений подвергаются математической обработке и позволяют определить плановое или высотное положение пунктов геодезических сетей. Если пункты геодезической сети имеют плановые координаты Х, У, то такая сеть называется плановой. Если же для пунктов геодезической сети известна только высота H, то такая сеть называется высотной. Геодезическая сеть является планово-высотной, если пункты сети имеют координаты Х,У,H. По своему назначению и точности геодезические сети подразделяются на государственную геодезическую сеть, сети сгущения, съемочные сети, сети местного значения. Государственная геодезическая сеть является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов, по точности разделяется на четыре класса и создается методами: триангуляции, трилатерации, полигонометрии, их сочетаниями, спутникового позиционирования. В триангуляциях, иначе называемыми тригонометрическими сетями, опорные точки (пункты), располагаются в вершинах треугольников, примыкающих один к другому, т.е. имеющих общие стороны и образующих в совокупности цепи или ряды. В этой сети измеряют все горизонтальные углы и некоторые из сторон - базисы. Рис. 9. Метод триангуляции А,1,2,3…6, В - геодезические пункты. Измерения базисов в1 и в2 в триангуляции с высокой точностью производят светодальномерами или другими мерными приборами. По мере удаления от базиса, точность определения сторон триангуляции понижается. Для повышения точности и контроля в конце ряда триангуляции измеряют еще один базис. Для связи сети триангуляции с уже созданными геодезическими сетями, в развивающуюся триангуляцию должны быть включены пункты из ранее созданных сетей. Для того чтобы в триангуляции было принципиально возможным определение положения смежных пунктов, необходимо в каждом треугольнике измерять 2 угла, а в сети триангуляции иметь всего один базис, дирекционный угол одного направления и координаты одного пункта. Однако, число измерений всегда больше необходимого количества. Так в ряду триангуляции на нашем рисунке измеряют всегда три угла в каждом треугольнике, две базисные стороны в1 и в2, два дирекционных угла и , а также включают два пункта А и В с известными координатами и . Наличие избыточных измерений дает возможность произвести вычислительную обработку измерений с применением специальных математических методов, называемую уравниванием измеренных величин. Метод трилатерации состоит в определении планового положения вершин треугольников, в которых расположены геодезические пункты, измерением длин всех сторон треугольников и одного горизонтального угла. В настоящее время в связи с широким использованием светодальномеров метод трилатерации получает все более широкое применение. В сетях трилатерации для определения координат пунктов необходимо производить измерения трех сторон в треугольнике, в то время как в триангуляции необходимых измерений два, а производят измерения трех углов. Отсутствие избыточных измерений в трилатерации приводит к невозможности контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания. Поэтому для повышения точности в трилатерации измеряют длины диагоналей, соединяющие вершины смежных треугольников. Именно поэтому ряды трилатерации состоят из геодезических четырехугольников, центральных систем или их комбинаций. Рис. 10. Метод трилатерации Метод полигонометрии состоит в построении геодезической сети путем измерения расстояний и горизонтальных углов между пунктами. Полигонометрию применяют там, где по местным условиям трудно использовать триангуляцию или трилатерацию (в застроенной или засаженной местности). Рис. 11. Метод полигонометрии. На рисунке приведена схема полигонометрического хода. В ходе измерены длины всех сторон d1,d2…d5 и все горизонтальные углы 1, 2,….6, углы могут измеряться как справа, так и слева по ходу лежащие. Для связи с уже созданной геодезической сетью в полигонометрический ход включены пункты ВС с уже известными координатами и направления АВ и СD, заданные дирекционными углами нач и кон. Подсчитаем, сколько необходимых измерений надо произвести в полигонометрическом ходе на рис. для того, чтобы определить положение четырех пунктов 1,2,3,4. Для определения координат одного пункта необходимо произвести 2 измерения, поэтому в полигонометрическом ходе на рис. число необходимых измерений для определения координат Х и У четырех пунктов, равно 8. Выполнено же в ходе пять измерений сторон и шесть углов, т.е. всего 11 измерений. Значит, в полигонометрическом ходе сделано три избыточных измерений, что требует, как и в триангуляции, решение задачи уравнивания полигонометрического хода. В необжитых районах, плановая геодезическая сеть может развиваться астрономическим методом. Астрономический метод состоит в определении широты  и долготы  по наблюдениям Звезд и Солнца и перехода от координат  и  по определенным математическим зависимостям к координатам Х и Y. С развитием практической космонавтики получил жизнь новый метод определения положения геодезических пунктов - метод космической геодезии GPS. Государственная плановая геодезическая сеть служит основой для решения научных задач геодезии, для топографических съёмок, для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Государственная геодезическая сеть (ГГС) по точности подразделяется на 4 класса. Государственная геодезическая сеть 1 класса имеет наивысшую точность и охватывает всю территорию страны. ГГС 1 класса строится в виде полигонов, образуемых рядами триангуляции или ходами полигонометрии, располагаемыми по направлению меридианов и параллелей примерно через каждые 200км (рис.4). Рис. 12. Схема государственной плановой геодезической сети Периметр полигонов около 800км. В вершинах полигонов определяются парные астрономические пункты широта, долгота, азимут (, , Аи). На концах звеньев триангуляции измеряются базисные стороны. Стороны треугольников триангуляции и стороны полигонометрических ходов 1 класса не должны быть, как правило,  20км. Точность измерения углов, характеризуется средней квадратической ошибкой с=±0,5'', базисных сторон – относительной ошибкой 1: 400 000, длин сторон полигонов - 1:300 000. Государственная геодезическая сеть 2 класса строится внутри полигонов 1 класса в виде сплошной триангуляционной сети или в виде пересекающихся ходов полигонометрии. Длины сторон сети 2 класса от 7 до 20км. Базисные стороны в сетях триангуляции 2 класса измеряют не реже, чем через 25 треугольников с относительной погрешностью не более 1:300 000, а стороны полигонометрии – не более 1:250 000. Горизонтальные углы в триангуляции и полигонометрии 2 класса измеряют теодолитом Т-1 с погрешностью, не превышающей с=±1,0'' Пункты сетей 3 и 4 классов, определяемые методом триангуляции, строятся в виде отдельных систем треугольников, опирающихся на стороны сети высшего класса. Длины сторон треугольников, как правило, должны быть: в триангуляции 3 класса - 5-8км, а 4 класса - 2-5км. При построении сетей 3 и 4 классов методом полигонометрии стороны ходов 3 класса <3 км, а 4 класса <2 км. Относительную допустимую ошибку измерения длин базисных сторон в триангуляции 3 и 4 классов принимают 1:200 000, а в полигонометрии 1:200 000 и 1:150 000 соответственно. Горизонтальные углы измеряют точными теодолитами типа Т-2 с погрешностью, не превышающей с=±1,5'' для сетей 3 класса, и с=±2,0'' – 4 класса. Пункты государственной плановой геодезической сети закрепляются на местности специальными подземными знаками - центрами, конструкция, которых должна обеспечить их сохранность в течение долгого времени (ниже глубины промерзания). Рис. 13. Геодезические центры государственной геодезической сети (ГГС) а) – для районов с небольшой глубиной промерзания грунта; б) – для районов с большой глубиной промерзания грунта. Для видимости между смежными пунктами устанавливаются наружные геодезические знаки - деревянные и металлические пирамиды и сигналы, а так же железобетонные сигналы. Высоты зависят от местных условий, возможны до 40м. Рис. 14. Возможные конструкции наружных геодезических знаков: а – пирамида; б – простой сигнал; в – сложный сигнал Геодезические сети сгущения подразделяются по точности и назначению: на аналитические сети 1 и 2 разрядов, полигонометрические сети 1 и 2 разрядов. Однако пункты государственной геодезической сети и сетей сгущения не имеют достаточной густоты для производства топографических съёмок. Поэтому на территории предполагаемого строительства создают съёмочное обоснование. Пункты этого обоснования расположены таким образом, чтобы все измерения при съёмке ситуации и рельефа производились непосредственно с её точек. Аналитическая сеть 1 разряда создается в виде цепочек или сплошной сети треугольников, а так же в виде засечек с пунктов геодезической сети всех классов. Длина сторон от 2-5 км, углы измеряют с точностью до 5, относительная ошибка измерения базисной стороны 1:50000. Аналитическая сеть 2 разряда, длина сторон от 0,5-3км, углы с точностью до 10, относительная ошибка измерения базиса 1:25000. В полигонометрии 1 и 2 разряда нормы точности измерений принимают следующие: в 1 разряде – относительная ошибка измерения длин 1: 10000, углов - 5; во 2 разряде - относительная ошибка измерения длин 1:5000, углов - 10. Однако пункты государственной геодезической сети и сетей сгущения не имеют достаточной густоты для производства топографических съемок. Поэтому на территории предполагаемого строительства создают съемочное обоснование - съемочные сети. Пункты этого обоснования расположены таким образом, чтобы все измерения при съемке ситуации и рельефа производились непосредственно с ее точек. Съемочные сети делятся на плановые и высотные. Плановые съемочные сети создают путем прямых, обратных и комбинированных засечек с пунктов всех классов и разрядов; прокладкой теодолитных ходов. Точность линейных измерений при этом должна получаться порядка 1:3000 и выше. Прямая геодезическая задача Прямая геодезическая задача состоит в определении координат конечной точки линии по длине ее горизонтального проложения, ориентирному (дирекционному) углу и координатам начальной точки. Пусть даны координаты х1 и у1 точки А, дирекционный угол α1-2 направления с точки А на точку В и расстояние d1-2 между этими точками. Требуется найти координаты х2, у2 точки В. В прямоугольном треугольнике катеты – это разности по координатам точек А и В, т.е. АС = х2 – х1, ВС = у2 – у1. Разности координат называют приращениями и обозначают через Δх и Δу соответственно по осям абсцисс и ординат, т.е. ; , из решения треугольника. ; и ; . Обратная геодезическая задача Обратная геодезическая задача заключается в определении горизонтального проложения и дирекционного угла по известным координатам двух точек. Математическая сущность задачи заключается в преобразовании плоских прямоугольных координат в полярные. Пусть даны прямоугольные координаты двух точек А (х1у1) и В (х2у2). Требуется найти расстояние d1-2 между точками А и В и дирекционный угол направления АВ. Тангенс угла при точке А в прямоугольном треугольнике АВС равен отношению противолежащего катета ВС к прилежащему АС, т.е Расстояние между точками d1-2 находят по формулам, обратным вычислению Δx и Δy Четверть, в которой лежит направление АВ определяют по знакам приращений Δх и Δу. Таким образом, при вычислении α1-2 находят острый угол (румб), затем по знакам приращений координат его название и значение дирекционного угла. Теодолитный ход. Съёмочное обоснование создается на основе общего принципа построения геодезических сетей–от общего к частному. Оно опирается на пункты государственной сети и сетей сгущения, погрешности которых пренебрегаемо малы по сравнению с погрешностям съёмочного обоснования. Наиболее часто в качестве планового обоснования используют теодолитные ходы. На открытой местности теодолитные ходы иногда заменяют рядами или сетью микротриангуляции, а на застроенной или залесенной местностями – сетями четырехугольников без диагоналей. Теодолитные ходы создаются методом полигонометрии. Различают два вида теодолитных ходов: ходы в виде замкнутого полигона (рис. 1а) и ходы, опирающиеся на две твердые (опорные) стороны (рис. 1б). Рис.1. Виды теодолитных ходов Для определения координат точек теодолитного хода измеряют углы поворота , ,… и длины сторон , , … .Если при движении по возрастанию номеров точек хода углы лежат с правой стороны, то их называют правыми , если с левой стороны – то левыми . Если замкнутый полигон определяется на один опорный пункт, то дополнительно измеряют примычный угол для определения дирекционного угла одной из сторон. Геодезические работы, выполняемые на местности называются полевыми, а в помещении – камеральными. Высотное геодезическое обоснование. Методы нивелирования. Тригонометрическое нивелирование. Геодезические сети, как уже отмечалось выше, подразделяются на плановые и высотные. Если плановые служат для определения плановых координат геодезических пунктов х и у в прямоугольной системе зональных координат, то высотные сети - для определения высот пунктов Н. Государственная нивелирная сеть 1 класса служит главной высотной основой, посредством которой устанавливается единая система высот на всей территории, исчисляемая от нуля Кронштадского футштока, т.е. от черты, вырезанной на медной доске, вделанной в гранитный устой моста в г. Кронштадте. Эта черта отмечает средний уровень поверхности воды в Балтийском море, полученный из многолетних наблюдений. От нуля футштока по льду произведено нивелирование через залив до материка, а затем проложены сети по всей стране. Таким образом, получены абсолютные отметки высотных опорных точек - реперов и марок, - в системе отсчета высот, называемой Балтийской. Государственная нивелирная сеть 1 класса прокладывается по специально разработанной схеме, предусматривающей: а) обеспечение территории страны исходными высотными пунктами для развития нивелировок 2 класса и ниже в единой системе; б) связь с водомерными постами морей и океанов, расположенными внутри и по границам страны; в) использование наиболее благоприятных для нивелирования трасс (железных дорог, шоссейных и т. д.); г) образование, по возможности, замкнутых полигонов; д) учет научных и практических требований, вытекающих из задачи изучения динамических процессов, связанных с жизнью Земли, как планеты, ее поверхности и недр. Полигоны 1 класса прокладываются с периметром 800 км, с высотной ошибкой с = ±0,5мм, с допустимой невязкой хода, 𝑓доп.= ±3мм√L, где L – длина хода в км. Через 25 лет повторяется высотная съемка для изучения динамики вертикальных смещений. Линии нивелирования 2 класса прокладываются внутри полигонов 1 класса (между пунктами нивелирования 1класса, при их отсутствии - самостоятельно) полигонами с периметром 500-600 км. с = ±2 мм, с допустимой невязкой хода, 𝑓доп.= ±5мм√L, где L – длина хода в км. Через 50-80 км устанавливают фундаментальные репера. Линии нивелирования 3 класса прокладываются внутри полигонов 1 и 2 классов в виде пересекающихся ходов, с таким расчетом, чтобы полигон 2 класса был разбит на 6–9 полигонов с периметром 150-200 км, с = ±4 мм с допустимой невязкой хода, 𝑓доп.= ±10мм√L, где L – длина хода в км. Нивелирование 4 класса является сгущением нивелирной сети 3 класса. Линии нивелирования 4 класса опираются на пункты нивелирной сети высшего класса, они могут прокладываться в виде одиночных и систем пересекающихся в узловых точках ходов. Расположение и густота линий нивелирования 4 класса устанавливаются, исходя из условий задания, масштаба предстоящей топографической съемки, обеспечения высотной основой предстоящего строительства и т. п. Нивелирование 4 класса - один из массовых видов геодезических работ при строительстве. с = ±8 мм, с допустимой невязкой хода, 𝑓доп = ±20мм√L, где L – длина хода в км. Государственная нивелирная сеть всех классов закрепляется на местности постоянными знаками, называемые реперами и марками. При закладке репера в грунт его называют - грунтовый, а в стену здания - стенной. Высотное обоснование топографических съемок обычно создается в виде сетей нивелирования 4 класса или технического нивелирования. На больших площадях при создании высотного обоснования методом геометрического нивелирования получают редкую сеть пунктов, которая в последующем сгущается высотными ходами. В этих ходах превышения определяют способом тригонометрического нивелирования. Таким образом, различают несколько методов нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, физическое, автоматическое. Нивелирование это совокупность измерений, по результатам которых можно определить превышение одной или нескольких точек пространства над другой, принимаемой в качестве заданной. Геометрическое нивелирование – это метод определения превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек. Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование применяется широко в геодезии и строительстве. Точность его выше, чем у тригонометрического, h определяется до мм. Тригонометрическое нивелирование – это метод определения превышения по измеренному углу наклона и расстоянию между точками. Его применяют при топографических съемках и при определении больших превышений. Точность ниже, чем у геометрического, h определяется в см. К физическому нивелированию относят методы, основанные на использовании различных физических явлений: а) гидростатическое - на применении сообщающихся сосудов и свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне (применяется при конструкциях в стесненных условиях при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений б) барометрическое – на определении превышения по разностям атмосферного давления в наблюдаемых точках (применяется при рекогносцировке, изысканиях) в) радиолокационное - основанное на отражении электромагнитных волн от земной поверхности и определении времени их прохождения- (применяют при аэрофотосъемке местности). Автоматическое нивелирование осуществляется с помощью специальных приборов, устанавливаемых на автомобилях, ж/д вагонах и т.п. При автоматическом нивелировании сразу вычерчивается на спец. ленте профиль местности. Этот метод находит применение при изысканиях линейных сооружений и для контроля положения ж/д путей. Тригонометрическое нивелирование Рис. 1. Тригонометрическое нивелирование При тригонометрическом нивелировании над точкой А с известной высотной отметкой устанавливают теодолит и измеряют высоту инструмента i (расстояние между т.А и осью вращения зрительной трубы), а в т.В устанавливают рейку. Для определения превышения измеряют угол наклона , горизонтальное проложение d и фиксируют высоту визирования l. Рис. 1. Схема тригонометрического нивелирования Из рисунка видно, что MN =𝑑⋅𝑡𝑔𝜈, 𝑑=D⋅cos2𝜈, MC=MN +𝑖 и эта же величина MC = ℎ+𝑙, приравниваем правые части, подставляем значения MN, получаем , а высота т. В В процессе нивелирования на открытой местности при измерении , удобно визировать на отметку по рейке, равной высоте инструмента, т.е , при этом формула примет вид Обычно, при тригонометрическом нивелировании превышения измеряют дважды (в прямом и обратном направлениях), и за окончательное значение принимают среднее арифметическое модулей превышения, но со знаком прямого: (со знаком прямого превышения) Следует иметь в виду, что при расстоянии >300 м, в результате тригонометрического нивелирования добавляется погрешность за кривизну Земли и формула будет где - радиус Земли, . Порядок работы на станции при тригонометрическом нивелировании: 1) Теодолит устанавливается над точкой, центрируется с точностью до 5 см, горизонтируется; 2) Измеряется высота инструмента при помощи рейки или рулетки с точностью до 1 см; 3) Зрительная труба теодолита наводится на заднюю точку, и берутся отсчеты по вертикальному кругу при КЛ и КП, вычисляется МО; 4) Затем наводится на переднюю точку, берутся отсчеты на рейку , определяется расстояние по нитяному дальномеру D, записываются значения по вертикальному кругу при КЛ и КП и вычисляется МО. Если МО на заднюю точку отличается от МО на переднюю точку меньше, чем на , где - точность снятия отсчета, то измерения выполнены верно, в противном случае – повторить измерения, так как постоянство МО на станции является контролем. При работе на станции ведется журнал, в который заносятся все данные по тригонометрическому нивелированию. Высотные ходы Высотные ходы создаются методом тригонометрического нивелирования для высотного обоснования топографических съемок с высотой сечения 2 м и более. Для измерения углов наклона используются теодолиты типа Т30, углы измеряют полным приемом при КП и КЛ. Контролем правильности определения превышения служит: во-первых – постоянство МО на станции при измерении и , во-вторых – превышения и должны быть с разными знаками, расхождение их абсолютных величин не должно превышать 4см на 100 м длины линии. Если это условие не выполняется, повторяют измерение на станции. При выполнении условия – вычисляют среднее значение со знаком прямого. Все измерения на станциях записывают в специальный журнал. Горизонтальная (теодолитная) съемка. Совокупность геодезических измерений на земной поверхности для получения плана или карты или цифровой модели местности называют съемкой. Если по результатам съемки на плане получают положение ситуации, т.е. контуров и предметов местности, то съемку называют горизонтальной, ситуационной или контурной, а по используемому прибору в этой съемке - теодолитной. Если снимается рельеф – то съемка называется вертикальной или нивелирование. Если снимается ситуация и рельеф, то съемку называют топографической. Основные виды съемок: горизонтальная, топографическая, тахеометрическая, фототеодолитная, аэрофотосъемка, нивелирование поверхности и комбинированная. Название вида съемки определяется названием основного прибора, используемого при съемки и способом производства работ. Горизонтальная съемка выполняется с помощью теодолита и мерных приборов с последующим получением ситуационного плана. Фототеодолитная съемка выполняется с помощью фототеодолита с получением топографических планов и цифровых моделей местности при последующей камеральной обработке снимков на стереофотограмметрических приборах. Это один из прогрессивных и перспективных видов съемок, все более широко применяемый в связи с переходом на технологию и методы системного автоматизированного проектирования. Аэросъемка выполняется с использованием аэрофотосъемочной аппаратуры с летательных аппаратов либо из космоса с обеспечением камеральной подготовки топографических планов и цифровых моделей местности в результате обработки аэроснимков на стереофотограмметрических приборах. Этот вид съемки также позволяет автоматизировать процесс получения информации о местности путем широкого применения средств автоматизации и вычислительной техники. Нивелирование поверхности – осуществляется с помощью мерной ленты и нивелира с получением топографического плана; область применения ограничена в основном открытой местностью с относительно спокойным рельефом. В настоящее время применяется при изыскании аэродромов, объектов мелиорации. Тахеометрическая съемка выполняется с помощью тахеометра с получением топографического плана (т.е. с изображением и ситуации и рельефа) или цифровой модели местности. Тахеометрическая съемка является одним из наиболее универсальных видов съемок и получила широкое распространение в практике изысканий. Любые виды топографических съемок требуют создания планово-высотного съемочного обоснования. Таким образом, топографические съемки ведутся с использованием основного принципа геодезии – «от общего к частному»: вначале создается планово-высотное обоснование, затем производится съемка подробностей ситуации и рельефа и, наконец работа завершается созданием топографических планов или цифровых моделей местности. В зависимости от конечной цели выполнения работ выбирают масштаб съемки. Если необходимы подробные сведения о местности, например, для разработки рабочих чертежей строительства, выбирают крупные масштабы 1:500, 1:1000, т.е. в одном сантиметре плана отображается 500см. местности или 5м. местности, в 1см. плана – 1000 см. местности (т.е. 10м.). Если требуются общие сведения о значительной территории, то используют мелкие масштабы 1:10000, 1:25000 и т.д. От масштаба зависит точность отображения элементов местности на плане или карте. Так, точность плана масштаба 1:500 характеризуется величиной t = 0,1мм. · 500 = 0,065м., где 0,1мм. – точность измерений на плане, а 500 – знаменатель масштаба плана. Для масштаба 1:25000 t = 2,5м. В соответствии с этим выбирается точность выполнения измерений на местности. Эти значения являются максимальной точностью графических построений на планах и картах. При выполнении съемок соблюдают требования общеобязательных инструкций Главного управления геодезии и картографии (ГУГК) и нормированных документов. В этих документах подробно регламентируются элементы местности, подлежащих съемке, методы выполнения работ, требования к точности их выполнения и форм отчетного материала. Горизонтальная съемка является ситуационной, при которой горизонтальные углы измеряют теодолитом, длины линий – стальной лентой или рулеткой или же светодальномером. Съемочным обоснованием горизонтальных съемок являются теодолитные ходы разомкнутые или замкнутые. В практике изысканий объектов строительства съемочное обоснование теодолитных съемок в виде разомкнутого теодолитного хода применяют при изысканиях линейных сооружений (автомобильных дорог, оросительных систем и т.д.). Съемочное обоснование в виде замкнутых теодолитных ходов применяют при изысканиях сосредоточенных объектов, занимающих определенные территории (мостовые переходы, аэродромы, транспортные развязки т.д.). В горизонтальных съемках в полевой период выполняют следующие основные виды работ: рекогносцировку, прокладку теодолитного хода, съемку характерных подробностей ситуации. Рекогносцировку подлежащего съемке участка производят с целью установления границ съемки, определения направления и положения теодолитных ходов и выбор способа съемки ситуации. Съемку характерных подробностей ситуации осуществляют в зависимости от конкретных условий местности и используемых приборов одним из следующих способов: 1. способом перпендикуляров; 2. полярных координат; 3.способом угловых засечек; 4. линейных засечек; 5. обхода; 6. створов; 7. способ обмера. При съемке на местности определяют положение характерных точек ситуации (углов зданий, изгибов дороги). В последующем с помощью графических построений на бумаге получают изображение этих точек и зарисовывают ситуацию в условных знаках. 1. Способ перпендикуляров (или прямоугольных координат). В этом способе мерный прибор – стальную ленту или рулетку – укладывают в створ стороны теодолитного хода и из характерных точек ситуации опускают перпендикуляр на сторону хода. По рулетке определяют расстояние от точки теодолитного хода до основания перпендикуляра (абсциссу х) и измеряют длину перпендикуляра (ординату у). (При съемке кварталов в городах и поселках) Длина ┴ 0,25 – 4м. при 1:500, при использовании эккера до 20м. Рис. 1. Способ перпендикуляров На рисунке положение юго-западного угла здания характеризуется значениями х1 = 2,63м. и у1 = 2,15м., а юго-восточного угла - значениями х2 = 13,63м. у2 = 4,05м. Для построения углов здания на плане соединяют нанесенные ранее точки теодолитного хода II и III, откладывают по полученному створу значения абсцисс х в масштабе съемки, строят с помощью угольника перпендикуляры и откладывают в соответствующем масштабе значения ординат. Полученные точки соединяют и получают изображение на плане фасада здания. Для повышения точности построения перпендикуляров на местности используют двухзеркальный эккер. Рис. 2 2. Способ полярных координат В этом способе за полярную ось принимают сторону теодолитного хода II – III, а за полюс – точку II теодолитного хода. Рис. 2. Способ полярных координат Положение снимаемой точки определяют полярным углом β и полярным расстоянием. Положение столба с фонарем определяют полярным углом 30º20' и полярным расстоянием d = 12,6м. Для построения точки, определяющей положение столба на плане, транспортиром откладывают от направления I – II полярный угол β и по полученному направлению отмеряют от точки I расстояние d в масштабе съемки. Для обеспечения точности съемки полярным способом ограничивают величину полярного расстояния. 3. Способ угловых засечек В этом способе для съемки характерной точки ситуации устанавливают теодолит последовательно на точках теодолитного хода II и III и измеряют углы между стороной хода и направлением на предмет – фонарный столб. Для построения точки на плане откладывают транспортиру в точках теодолитного хода II и III значения βII βIII соответственно, проводят направления, а положение точки определяют по пересечению полученных направлений. Рис. 3. Способ угловых засечек 4. Способ линейных засечек В этом способе для съемки характерной точки измеряют расстояния от точки до двух точек планового обоснования. На рис. для съемки фонаря измерены расстояния до определяемой точки от точки теодолитного хода II (dII = 15,0 м.) и от створной точки С (dС = 14,70). На плане положение фонаря определяют как пересечение засечек циркуля с длинами dII и dС соответственно из точек II и С. Рис. 4. Способ линейных засечек Способ линейных засечек применяют для съемки твердых контуров. Ограничение применения этого способа – измеряемые длины должны быть меньше длины мерного прибора. Длины засечек более мерного прибора (рулетки или стальной ленты) применяют редко. Наиболее благоприятным в смысле точности съемки считается засечка равными расстояниями dII = dС = d. 5. Способ обхода реализуют проложением теодолитного хода по контуру снимаемого объекта с привязкой этого хода к съемочному обоснованию. Углы β1, β2, ... βп снимают при одном положении круга теодолита, а измерения длин сторон съемочного теодолитного хода осуществляют рулеткой или нитяным дальномером. Используют при съемке нетвердых контуров (лес, пашня, озеро). При съемках различают, так называемые, твердые и нетвердые контуры. Твердые контуры имеют на местности резко очерченные границы. Например, углы зданий, бордюрный камень на улицах населенных пунктов, столбы электропередачи и т.п. Нетвердые контуры не имеют на местности резко очерченных границ. К ним относятся границы куч грунта, посадок растительности, различных угодий. Рис. 5. Способ обхода 6. Способ створов состоит в том, что в створе двух известных точек, размещенных на сторонах съемочного обоснования (например, M и N) при помощи теодолита и мерного прибора определяют положение характерных ситуационных точек. Рис. 6. Способ створа Расстояния по створу замеряется до точек а,b и c все время от задней точки М. 7. Способ обмера применяется при съемке инженерных сооружений. Стороны сооружения обмеряются рулеткой и наносятся эти размеры на схему этого сооружения соответственно. При производстве теодолитной съемки ведут абрис и журнал измерений. Абрис представляет собой схематический чертеж отдельных сторон съемочного обоснования и контуров ситуации в произвольном масштабе, но с обязательным указанием промеров. В журнале записывают отсчеты при измерении углов. При горизонтальной съемке вдоль трассы линейного сооружения ведут угломерный журнал, а абрис изображают в пикетажной книжке, приблизительно придерживаясь принятого масштаба. Рис. 7. Абрис теодолитной съемки: а) – территории; б) – вдоль трассы линейного сооружения В ходе камеральных работ осуществляют проверку журналов измерений и абрисов, составляют схематический чертеж ходов, вычисляют горизонтальные проложения сторон съемочного обоснования при ν>2º, составляют ведомость координат теодолитных ходов, строят координатную сетку на чертежной бумаге и составляют ситуационный план местности в заданном масштабе. Тахеометрическая съемка. При тахеометрической съемке одновременно определяют плановое и высотное положение точек местности, что позволяет сразу получить топографический план. Плановое положение характерных точек местности снимается способом полярных координат, высоты – тригонометрическим нивелированием. При этом расстояния измеряют нитяным дальномером, а горизонтальные и вертикальные углы – теодолитом. Все измерения выполняют достаточно быстро, что объясняет происхождение названия съемки. Слово «тахеометрия» в переводе с греческого означает «быстрое измерение». Важным достоинством тахеометрической съемки является то, что максимальное увеличение производительности труда в поле позволяет существенную долю объема работ по созданию топографических планов и цифровых моделей местности перенести в камеральные условия, где есть возможность широкого привлечения для этой цели средств автоматизации и вычислительной техники. В связи с этим особенно эффективным становится использование для тахеометрических съемок электронных тахеометров, позволяющих фиксировать результаты измерений на магнитные носители, с последующим вводом получаемой информации в ЭВМ, ее автоматической обработкой, подготовкой ЦММ и вычерчиванием топографических планов на графопостроителях. Съемку производят, как уже мы отмечали, полярным способом со съемочных точек обоснования по реечным точкам, размещаемых в характерных местах рельефа и ситуации. Реечные точки не подлежат никакому закреплению, при этом рейку ставят непосредственно на землю. Число реечных точек, снимаемых с каждой съемочной точки обоснования, зависит от рельефа местности, особенностей ситуации, видимости и масштаба съемки. Реечные точки по возможности размещаются равномерно по площади таким образом, чтобы расстояния между ними, как правило, не превышали следующих величин Масштаб съемки 1:500 1:1000 1:2000 Расстояние между реечными точками, м. 10 20 50 Реечные точки выбирают таким образом, чтобы на топографическом плане можно было однозначно изобразить рельеф и ситуацию. Тахеометрическая съемка производится с помощью рабочих реечников, общее число которых (от 1 до 4) зависит от опытности тахеометриста. Порядок обхода точек речники обычно осуществляют параллельными рядами. В ходе съемки ведут абрис с нанесением на него всех реечных точек и с зарисовкой рельефа и ситуации. Абрис делают в журнал тахеометрической съемки отдельно для каждой съемочной точки, причем направления и расстояния наносят на глаз без масштаба. Абрис является важным элементом тахеометрической съемки, т.к. позволят воспроизводить при камеральной подготовке топографического плана рельефа и ситуацию местности. Рис. 9. Абрис тахеометрической съемки: В отличие от абрисов, ведущихся при теодолитной съемке, при тахеометрической съемке на абрисе никаких размеров не указывается, но обязательно проставляются номера реечных точек и показываются стрелками направления и участки равномерного ската. Это позволяет при составлении плана правильно изобразить рельеф. Либо вместо направлений ската на глаз без интерполяции рисуют горизонтали. Кроме контуров снимают следующие предметы местности: пункты геодезических сетей, строения, здания и сооружения, дорожная сеть, гидрография и гидротехнические сооружения, выходы подземных коммуникаций, линии связи, электропередач, приусадебные огороды, палисадник, полосы отчуждения, тротуары и т.д. При съемке рельефа особое внимание уделяют выбору местности реечных точек. На холме реечные точки располагают на вершине и вдоль подошвы; в котловине – на дне и по бровки; на хребте и лощине – по линиям водораздела и водослива. При съемке седловины и реечным точкам по определению двух холмов добавляют точку на превышение. Все результаты измерений при съемке записывают в журнал тахеометрической съемки. Там же производят вычисления горизонтальных проложений, углов наклона линий, превышений и высот пикетных точек. Образец журнала тахеометрической съемки Станция I Высота инструмента 1,43м; МО = 0º01'; КЛ ориентировано по I–II; НI = 153,17 N точки Отсчет по гор.кругу β Расстояние по рейке D Отсчет по верт. кругу ν l d h H прим. II 1 2 3 4 0º00' 10º15' 12º40' 40º15' 50º30' 25,4 38,6 45,5 80,1 0º58' -1º40' -1º45' 0º15' 0º57' -1º41' -1º46' 0º14' 2,00 25,4 38,6 45,5 80,1 +0,42 -1,70 -1,40 +0,33 153,59 151,47 151,77 153,50 столб забор забор дорога