Определение превышений и отметок точек

План лекции

Задачи и виды нивелирования.

Способы геометрического нивелирования.

Классификация нивелиров.

Нивелирные рейки.

Влияние кривизны Земли и рефракция на результаты геометриче- ского нивелирования.

Задачи и виды нивелирования

Нивелированием называется совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот.

Нивелирование производят для изучения рельефа, определения вы- сот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для дру- гих наук о Земле.

В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин ни- велирование делится на несколько видов.

1. Геометрическое нивелирование – определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного луча. Осуще- ствляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.

2. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений с помощью наклонного визирного луча. Превышение при этом определяют как функцию измеренного расстояния и угла наклона, для измерения  ко-

торых используют соответствующие геодезические приборы (тахеометр,

кипрегель).

3. Барометрическое нивелирование – в его основу положена зависи- мость между атмосферным давлением и высотой точек на местности.

4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений ос- новывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда нахо- диться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых уста- новлены сосуды.

5. Аэрорадионивелирование – превышения определяются путем из- мерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.

6. Механическое нивелирование выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование – основано на оп- ределении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.

8. Определение превышений по результатам спутниковых измере- ний. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная нави- гационная спутниковая система позволяет определять пространственные координаты точек.

 

Способы геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование – это наиболее распространенный способ определения превышений. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования.

Устройство нивелира достаточно простое. Он имеет две основные части: зрительную трубу и устройство, позволяющее привести визирный луч в горизонтальное положение.

Геометрическое нивелирование выполняется двумя способами: из середины и вперед (рис. 61).

 

а                                                           б

Рис. 61. Способы нивелирования: а – из середины; б – вперед

При нивелировании из середины нивелир располагают между дву- мя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис. 61, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю, и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последо- вательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т. е. по месту, где проекция средней нити пере- секает рейку. Превышение между точками определяют по формуле

h = З - П

где З – отсчет назад на заднюю точку А; П – отсчет вперед на переднюю точку B.

При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А

(рис. 61, б), измеряют его высоту V и берут отсчет П по рейке в точке  В.

Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчета П

h = V - П.

Высоту передней точки В рассчитывают по формуле

 

Н В = Н А + h.

 

Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют гори- зонтом инструмента H ГИ (см. рис. 61) и вычисляют

 

Н ГИ

= Н А + З = Н А + V.

 

Место установки нивелира называется станцией. Если для определе- ния превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием.

Если же превышение между точками определяют только после не- скольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 62).

В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение ме- жду ними определяют как при простом нивелировании:

 

h 1 = З 1 - П 1, h 2

= З 2 - П 2, h 3

= З 3 - П 3,

 

h АВ

= h 1 + h 2 + h 3

= å  h,

 

h = å  З - å  П.

Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом.

Рис. 62. Последовательное нивелирование

 

Классификация нивелиров

Согласно действующим ГОСТам нивелиры изготавливают трех типов: высокоточные – Н-05; точные – Н-3; технические – Н-10.

В названии нивелира числом справа от буквы Н обозначают допусти- мую среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода.

В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях:

- с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью кото- рого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 63);

- с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение. В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), где Л – лимб (рис. 64).

Рис. 63. Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе: 1 – подъемные винты; 2 – круглый уровень; 3 – элевационный винт; 4 – окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом; 5 – визир; 6 – кре- мальера; 7 – объектив зрительной трубы; 8 – закрепительный винт; 9   –

наводящий винт; 10 – контактный цилиндрический уровень; 11 – юстиро- вочные винты цилиндрического уровня

Рис. 64. Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом:

1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир

 

На рис. 65 приведен технический нивелир второго поколения с ком- пенсатором и лимбом 2Н-10КЛ

Рис. 65. Технический нивелир 2Н-10КЛ

 

Нивелирные рейки

Нивелирные рейки для нивелирования III–IV класса и технического из- готавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8–10 см и толщиной 2–3 см.

Рейка РН-3 (рис. 66) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.

Рис. 66. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зри- тельной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)

 

Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет че- редующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам данных реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.

 

Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При выводе формул для способов нивелирования из середины и впе- ред принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, парал- лельны между собой.

На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рей- ки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, не па- раллельны между собой (рис. 67), следовательно отсчеты З и П преуве-

личены на величину поправок за кривизну Земли: CM = К 1 и

Поправки за кривизну Земли:

DN = К 2.

1

S   2

К 1 = 2 R

S   2

2

и К 2 = 2 R  ,

 

где S 1, S 2 – расстояние от нивелира до реек; R – радиус Земли.

Рис. 67. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования

 

Кроме того, известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой ра- диуса R 1 и пересекает рейки в точках C¢ и D¢. Поэтому отчеты по рейкам

уменьшаются на величину поправок за рефракцию:

которые определяются по формуле

CC ¢ = r 1 и

DD ¢ = r 2,

S   2

r =  .

2 R 1

Радиус рефракционной кривой в основном зависит от температуры, плотности и влажности воздуха. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают

R

x = R

1

» 0. 14.

 

2

Так как R = R  , то r   = 0. 14 S.

1 X                  2 R

Обозначим

CM - CC ¢ = K 1 - r 1 = f 1 и

DN - DD ¢ = K 2 - r 2

= f 2

, где

f 1 и f 2 –

поправки за кривизну Земли и рефракцию

 

S

S

S

2                     2                     2

f    1       .   1        .  1

1 = 2 R   - 0 14 2 R

= 0 43,

R

S

S

S

2                     2                     2

f     2       .   2       .  2

2  =  - 0 14

2 R        2 R

= 0 43.

R

Следовательно, превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию

h = (З - f 1 ) - (П - f 2 ) = З - f 1 - П + f 2 = З - П + (f 2 - f 1 ),

 

S 2

h = З - П + 0. 43 2

- S 2

1

.

R

Необходимость учета поправок зависит от требуемой точности изме- рений. Из формулы следует, что при равенстве расстояний от нивелира

до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что

f 1 = f 2 и

h = З - П. Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдени- ем равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что называется нивелированием?

2. Какие существуют виды нивелирования?

3. Какие бывают способы геометрического нивелирования?

4. В чем заключается способ нивелирования из середины и вперед?

5. В чем сущность последовательного нивелирования?

6. В чем сущность тригонометрического, барометрического и гидро- статического  нивелирования?

7. Как нивелиры классифицируются по точности?

8. Чем отличается уровенный нивелир от нивелира с компенсатором?

9. Когда можно не учитывать поправки за кривизну Земли и рефрак- цию при геометрическом нивелировании?

 

Лекция 7

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ

План лекции

Принцип организации съемочных работ.

Назначение и виды государственных геодезических сетей.

Плановые государственные геодезические сети. Методы их создания.

Высотные государственные геодезические сети.

Геодезические съемочные сети.

Плановая привязка вершин теодолитного хода к пунктам ГГС.

Принцип организации съемочных работ

Геодезические измерения сводятся к определению взаимного поло- жения точек на земной поверхности. Чтобы ослабить влияние ошибок измерений и не допустить их накопления при геодезической съемке уча- стков местности, принято за правило вести работу от общего к частно- му. Для этого из множества определяемых точек участка земной поверх- ности выделяют наиболее характерные и определяют в первую очередь их положение. Такие точки называют опорными. Эти точки образуют геодезическую опорную сеть (геодезическое основание), т. е. составляют как бы общую канву, на которой с необходимой, хотя и более низкой точ- ностью, производится дальнейшая съемка.

Для того, чтобы результаты съемок были надежны, все важнейшие геодезические действия должны выполняться с контролем. Поэтому в основе качества геодезических работ лежит принцип ни одного шага впе- ред без контроля предыдущих действий.

 

Назначение и виды государственных геодезических сетей

С 1919 года в нашей стране было положено начало научно-обосно- ванной организации всех топографо-геодезических работ. Исполнитель- ные, контрольные, разрешительные и надзорные функции при их произ- водстве были объединены в Высшем геодезическом управлении (ВГУ). Впоследствии оно было преобразовано в Главное управление геодезии и картографии. С 1 марта 2009 года эти функции переданы Федеральной службе государственной регистрации, кадастра и картографии.

Одной из важнейших задач данного государственного органа являет- ся создание государственной геодезической сети (ГГС) на территории нашей страны.

Государственной геодезической сетью является совокупность опорных геодезических пунктов, прочно закрепленных на местности, вза- имное расположение которых точно определено в единой государствен- ной системе координат и высот.

Геодезические сети подразделяются на государственную геодезическую сеть, геодезическую сеть сгущения и съемочную геодезическую сеть.

Государственная геодезическая сеть является исходной для других геодезических сетей. Она делится на плановую и высотную.

Плановая государственная геодезическая сеть создается астрономи- ческим или геодезическим методами.

При астрономическом методе плановое положение каждого из от- дельных пунктов сети определяется независимо друг от друга из астро- номических наблюдений.

Геодезический метод состоит в том, что для определения координат точек находят из астрономических наблюдений координаты только нескольких точек, называемых исходными. Дальнейшее определения планового положения точек производят путем геодезических измерений на местности.

Высотная государственная геодезическая сеть создается методом геометрического нивелирования.

 

Плановые государственные геодезические сети. Методы их создания

Основными методами создания государственной геодезической сети являются триангуляция, трилатерация, полигонометрия и спутниковые координатные определения.

Триангуляция (рис. 68, а) представляет собой цепь прилегающих друг к другу треугольников, в каждом из которых измеряют высокоточны- ми теодолитами все углы. Кроме того, измеряют длины сторон в начале и конце цепи.

В сети триангуляции известными являются базис L и координаты пунктов А и В. Для определения координат остальных пунктов сети изме- ряют в треугольниках горизонтальные углы.

Триангуляция делится на классы 1, 2, 3, 4. Треугольники разных клас- сов различаются длинами сторон и точностью измерения углов и бази- сов.

Развитие сетей триангуляции выполняется с соблюдением основного принципа «от общего к частному», т. е. сначала строится триангуляция 1- го класса, а затем последовательно 2-го, 3-го и 4-го класса.

Пункты государственной геодезической сети закрепляются на местно- сти центрами. Для обеспечения взаимной видимости между пунктами над центрами устанавливают геодезические знаки деревянные или металли- ческие. Они имеют приспособление для установки прибора, платформу для наблюдателя и визирное устройство.

В зависимости от конструкции, наземные геодезические знаки под- разделяются на пирамиды, простые и сложные сигналы.

В настоящее время широко используют радиотехнические средства для определения расстояний между пунктами сети с относительными ошибками 1:100 000 – 1:1 000 000. Это дает возможность строить геоде- зические сети методом трилатерации, при которой в сетях треугольни-

ков производится только измерение сторон. Величины углов вычисляют тригонометрическим способом.

Метод полигонометрии (рис. 68, б) состоит в том, что опорные гео- дезические пункты связывают между собой ходами, называемыми поли- гонометрическими. В них измеряют расстояния и справа лежащие углы.

Рис. 68. Схема триангуляции (а) и полигонометрии (б)

 

Спутниковые методы создания геодезических сетей подразделяются на геометрические и динамические. В геометрическом методе искусст- венный спутник Земли используют как высокую визирную цель, в дина- мическом – ИСЗ является носителем координат.

 

Высотные государственные геодезические сети

Государственная высотная геодезическая сеть – это нивелирная сеть I, II, III и IV класса. При этом сети I и II класса являются высотной осно- вой, с помощью которой устанавливается единая система высот на всей территории страны.

На линиях I, II, III и IV класса закладывают вековые, фундаменталь- ные, грунтовые, скальные, стенные и временные реперы.

Вековые и фундаментальные реперы закладываются в скальные по- роды или в грунт. Они отличаются повышенной устойчивостью и обеспе- чивают сохранность высотной основы на длительное время. Вековыми реперами закрепляют места пересечений линий нивелирования I класса,

а фундаментальные – закладывают на линиях I и II класса не реже, чем через 60 км.

Временные реперы используют в качестве высотной основы при топо- графических съёмках, а также включают в линии нивелирования II, III и IV класса.

 

Геодезические съемочные сети

Съемочные сети являются геодезической основой при решении инже- нерно-геодезических задач. Их создают в качестве съемочного обосно- вания для производства топографических съемок, выноса на местность инженерных сооружений, а также для плановой и высотной привязки от- дельных объектов.

Съемочное обоснование разбивается от пунктов плановых и высот- ных опорных сетей.

Самый распространенный вид съемочного обоснования – теодолит- ные ходы (рис. 69), опирающиеся на один или два исходных пункта. Они представляют собой геодезические построения в виде ломаных линий, в которых углы измеряют одним полным приёмом с помощью технического теодолита, а стороны – стальной 20-метровой лентой или дальномера- ми, обеспечивающими заданную точность. Теодолитные ходы могут быть замкнутыми или разомкнутыми.

Рис. 69. Теодолитные ходы: замкнутый (а); разомкнутый (б)

 

Длины линий (сторон) теодолитных ходов зависят от масштаба съем- ки и условий снимаемой местности, должны быть не более 350 м и не менее 20 м. Относительные линейные невязки в ходах должны быть ме- нее 1:2000, при неблагоприятных условиях измерений допускается 1:1000.

Углы поворота на точках хода измеряют теодолитом со средней квад- ратической ошибкой 0.5' одним приемом. Расхождение значений углов в полуприемах должно быть не более двойной точности теодолита.

Точки съемочного обоснования, как правило, закрепляют на местно- сти временными знаками: деревянными кольями, столбами, металличе- скими штырями, трубами.

Если эти точки предполагается использовать в дальнейшем для дру- гих целей, их закрепляют постоянными знаками.

 

Плановая привязка вершин теодолитного хода к пунктам ГГС

Совокупность геодезических измерений и вычислений, необходимых для определения положения вершин теодолитного хода в государствен- ной системе координат, называется привязкой.

Привязку можно выполнить несколькими методами.

1. Плановая привязка методом угловой засечки (рис. 70)

Дано: А (X A; Y A); В (X B; Y B).

Измерены углы:

b1; b2; g; d; w; t

Контроль измерений:

b1 + b2 + g = 180°;

g + d + w + t = 360°

Найти: координаты точки 1 (X 1; Y 1 ); дирекционный угол a1-2 = ( 1- 2 ).

Рис. 70. Привязка теодолитного хода методом угловой засечки

 

1. Решение обратной геодезической задачи:

 

S AB   =                                       ;

 

tgr

= D Y =

Y B -  Y A   ® r ® a

 

AB

® (AB).

AB   D X

AB

X B - X A

Контроль:

S AB

= D X cos r AB

= D Y sin r AB

2. Решение треугольника привязки:

S =  S × sin b2;

1        sin g

S =  S × sin b1.

2        sin g

3. Передача дирекционных углов:

(A 1 ) = (AB) + b1;

(B 1 ) = (AB) + 180° - b2;

( 1- 2 ) = (A 1 ) + 180° - ( t + w ) = (A 1 ) + 180° ( g + d ).

Контроль вычислений:

( 1- 2 ) = (B 1 ) + 180° + d = (B 1 ) + 180° - ( g + t + w ).

4. Решение прямой геодезической задачи:

 

D X A 1 = S 1 cos(A 1 );

D Y A 1 = S 1 sin(A 1 );

D X B 1 = S 2 cos(B 1 );

D Y B 1 = S 2 sin(B 1 );

 

X 1 =

X A + D X A 1;

X 1 =

X B + D X B 1;

 

Y 1 = Y A + D Y A 1 ;    Y 1 = Y B + D Y B 1 .

 

Если расхождение в координатах не более 0,02 м, то находят средние значения координат X 1 и Y 1.

2. Метод снесения координат (рис. 71)

Дано: А (X A; Y A); В (X B; Y B).

Измерены:

S 1;

углы:

g; d; w; t.

Контроль измерений: g + d + w + t = 360°.

Найти: координаты точки 1 (X 1 ;Y 1 ); дирекционный угол (1 – 2).

 

Рис. 71. Привязка методом снесения координат

 

1. Решение обратной геодезической задачи.

2. Решение треугольника привязки:

S 1 × sin g

sin b2  = S ® b2 ;

b1 = 180о – (g + b2);

S =  S × sin b1.

2        sin g

 

3. Передача дирекционных углов.

4. Решение прямой геодезической задачи.

 

3. Метод привязки теодолитного хода к одному опорному пункту с известным направлением в нем (рис. 72).

Дано: А (X A; Y A); a AB  .

Измерены: S; углы: b; g; d; t.

Контроль измерений: g + d + t = 360°.

Найти: координаты точки 1 (X 1 ;Y 1 ); дирекционный угол (1 – 2).

1. Передача дирекционных углов:

(A 1 ) = (AB) + b;

( 1- 2 ) = (A 1 ) + 180° + g = (A 1 ) + 180° - ( t + d ).

 

Рис. 72. Привязка к одному пункту с известным направлением

 

2. Решение прямой геодезической задачи:

D X A 1 = S cos(A 1 );

D Y A 1 = Ssin(A 1 );

 

X 1 = X A + D X A 1;

 

Y 1 = Y A + D Y A 1.

Для контроля привязки необходимо другую вершину теодолитного хо- да привязать к опорному пункту.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. В чем состоят основные принципы построения геодезических сетей?

2. В чем сущность метода триангуляции?

3. В чем сущность метода трилатерации?

4. В чем сущность метода полигонометрии?

5. Как измеряют углы и линии при создании теодолитного хода?

6. В чем состоит задача плановой привязки теодолитного хода к опор- ным пунктам?

7. В чем сущность прямой и обратной геодезических задач?

Лекция 9

ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

План лекции

Тахеометрическая съемка, её назначение и приборы

Производство тахеометрической съемки

Электронные тахеометры

Тахеометрическая съемка, её назначение и приборы

Тахеометрическая съемка – комбинированная съемка, в процессе которой одновременно определяют плановое и высотное положение точек, что позволяет сразу получать топографический план местности. Таеометрия в буквальном переводе означает скороизмерение или бы- строе измерение.

Положение точек определяют относительно пунктов съемочного обоснования: плановое – полярным способом, высотное – тригонометри- ческим нивелированием. Длины полярных расстояний и густота пикетных (реечных) точек (максимальное расстояние между ними) регламентиро- ваны в инструкции по топографо-геодезическим работам.

При производстве тахеометрической съемки используют геодезиче- ский прибор тахеометр, предназначенный для измерения горизонталь- ных и вертикальных углов, длин линий и превышений. Теодолит, имею- щий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний и буссоль для ориентирования лимба, относится к теодолитам-тахеометрам.

Теодолитами-тахеометрами является большинство теодолитов тех- нической точности, например Т30.

Наиболее удобными для выполнения тахеометрической съемки яв- ляются тахеометры с номограммным определением превышений и гори- зонтальных проложений линий. В настоящее время широко используются электронные тахеометры.

 

Производство тахеометрической съемки

Тахеометрическая съемка выполняется с пунктов съемочного обосно- вания, их называют станциями. Чаще всего в качестве съемочного обоснования используют теодолитно-высотные ходы.

Характерные точки ситуации и рельефа называют реечными точка- ми или пикетами. Реечные точки на местности не закрепляют.

Для определения планового положения точек съемочной сети изме- ряют горизонтальные углы и длины сторон. Длины измеряют землемер- ными лентами или стальными рулетками в прямом и обратном направ- лениях с точностью 1:2000.

Высоты точек определяют тригонометрическим нивелированием. Уг- лы наклона измеряют при двух положениях вертикального круга в прямом и обратном направлениях. Расхождение в превышениях не допускается больше 4 см на каждые 100 метров расстояния.

Работу на станции при тахеометрической съемке выполняют следую- щим образом.

Устанавливают теодолит в рабочее положение над точкой хода (цен- трируют и горизонтируют прибор), измеряют высоту прибора V, отмечают её на рейке и записывают в журнал.

При круге право «П» наводят зрительную трубу на соседнюю (заднюю или переднюю) точку хода, в которой установлена рейка, и берут отсчет по вертикальному кругу. Далее переводят трубу через зенит и ориенти- руют лимб по стороне хода, т. е. по горизонтальному кругу устанавливают отсчет 0°, закрепляют алидаду и, вращая лимб, направляют зрительную трубу на рейку. Затем берут отсчет по вертикальному кругу при круге лево

«Л» и вычисляют место нуля (МО) вертикального круга. Отсчеты и значе- ние МО записывают в журнал.

После указанных действий приступают к съемке подробностей (харак-

терных точек ситуации и рельефа) на станции.

На реечные точки устанавливают рейку. При круге лево «Л» и ориен- тированном лимбе, вращая алидаду, последовательно наводят зритель- ную трубу на реечные точки, делают отсчеты по дальномерным нитям, горизонтальному и вертикальному кругам и записывают их в журнале. Средний штрих сетки нитей зрительной трубы наводят на высоту прибо- ра, отмеченную на рейке. Если высота прибора на рейке не видна из-за помех, то наводят на любой отсчет на рейке (чаще всего кратный метрам или полуметрам, например: 2, 2.5 м или 3 м). Высоту визирования l запи- сывают в журнал.

После окончания съемки на станции зрительную трубу снова наводят на точку хода, по которой ориентировали теодолит, и берут отсчет по го-

ризонтальному кругу. Расхождение между 0° и взятым отсчетом допускается не более ± 5'.

 

Рис. 75. Абрис тахеометрической съемки

Реечные точки должны равномерно по- крывать территорию съемки. Расстояния от станции до реечных точек и расстояния ме- жду реечными точками не должны превы- шать допусков, указанных в инструкции по тахеометрической съемке.

На каждой станции одновременно с за- полнением журнала составляется абрис – схематический чертеж, на котором зарисо- ваны положения реечных точек с указанием их номеров, проведены контуры местности, указан скелет рельефа и подписаны угодья (рис. 75).

Скелет рельефа изображают в виде ли-

ний, соединяющих точки, между которыми на местности ровный скат, т. е. нет перегибов. Стрелками указывают направление ската. Четко выра- женные формы рельефа иногда показывают на абрисе условными гори- зонталями. Контуры ситуации и снимаемые объекты обозначают услов- ными знаками или надписями.

Обработка результатов тахеометрической съемки включает в себя следующие работы:

1. Вычисление координат и отметок пунктов тахеометрических ходов.

2. Вычисление отметок реечных точек.

3. Построение плана тахеометрической съемки.

Электронные тахеометры

Электронный тахеометр объединяет теодолит, светодальномер и микроЭВМ, позволяет выполнять угловые и линейные измерения и осу- ществлять совместную обработку результатов этих измерений.

Тахеометры, в которых все устройства (угломерные, дальномерные, зрительная труба, клавиатура, процессор) объединены в один механизм, называются интегрированными тахеометрами.

Тахеометры, которые состоят из отдельно сконструированного теодо- лита (электронного или оптического) и светодальномера, называют мо- дульными тахеометрами.

В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), иногда (в некоторых

современных моделях) по времени прохождения луча лазера до отража- теля и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от тех- нических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры воздуха, давления, влажности и т. п. Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы тахеометра (от- ражательный или безотражательный). Дальность измерений при безот- ражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверх- ности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в не- сколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений: для режима с отражателем (призмой) – до пяти километров (при несколь- ких призмах еще дальше); для безотражательного режима – до одного километра. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный ре- жим могут измерять расстояния практически до любой поверхности, од- нако следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимым сквозь ветки, листья, потому как неизвестно, от чего отра- зится луч, и соответственно расстояние до чего он промеряет. Сущест- вуют модели тахеометров, обладающих дальномером, совмещенным с системой фокусировки зрительной трубы. Преимущество таких приборов заключается в том, что измерение расстояний производится именно на тот объект, по которому в данный момент выставлена зрительная труба прибора.

Для выполнения съёмки электронный тахеометр устанавливают на станции и настраивают его в соответствии с условиями измерений. На пикетах ставят специальные вешки с отражателями, при наведении на которые автоматически определяются расстояние, горизонтальные и вертикальные углы. Если тахеометр имеет безотражательный режим, то можно производить измерения на реечные точки, в которых нет возмож- ности установить вешку с отражателем. МикроЭВМ тахеометра по ре- зультатам измерений вычисляет приращения координат и превышение h с учетом всех поправок. Все данные, полученные в ходе измерений, со- храняются в специальном запоминающем устройстве (накопителе ин- формации). Они могут быть переданы с помощью интерфейсного кабеля на ПЭВМ, где с использованием специальной программы выполняется окончательная обработка результатов измерений для построения циф- ровой модели местности или топографического плана. Совместное ис- пользование электронного тахеометра с ПЭВМ позволяет полностью ав- томатизировать процесс построения модели местности.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили электронные тахеометры зарубежных фирм Sokkia (рис. 76), Topcon, Ni - con, Pentax, Leica, Trimble. Они имеют встроенное программное  обеспе-

чение для производства практически всего спектра геодезических работ: развитие геодезических сетей; съемка и вынос в натуру; решение задач координатной геометрии (прямая и обратная геодезическая задача, рас- чет площадей, вычисление засечек). Угловая точность у таких приборов может быть от 1" до 5" в зависимости от класса точности.

Рис. 76. Электронный тахеометр Sokkia SET 530RK3

 

К новейшим электронным тахеометрам относятся роботизирован- ные тахеометры, оснащенные сервоприводом. Эти приборы могут самостоятельно наводиться на специальный активный отражатель и производить измерения. В дополнение прибор с сервоприводом может оснащаться специальной системой управления по радио, при этом съем- ку может производить только один человек, находясь непосредственно на измеряемой точке. Подобная схема съемки увеличивает производи- тельность проведения съемочных работ примерно на 80 %. Если прибор с сервоприводом имеет безотражательный дальномер, то получаем сис- тему для съемок при проведении туннельных работ, съемки фасадов зданий, съемки карьеров, съемки поверхности дорог и других площадных объектов для построения ЦММ с высокой степенью точности. Также ро- ботизированные системы могут быть использованы для слежения за де- формациями объектов, съемки движущихся объектов и т. д.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. В чем сущность тригонометрического нивелирования?

2. Каковы особенности создания теодолитно-высотного хода в каче- стве обоснования для съемки?

3. Какие приборы используют при тахеометрической съемке?

4. В чём заключается работа на станции при тахеометрической съемке?

5. В чем особенность автоматизированной тахеометрической съем- ки?

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Инженерная геодезия (с основами геоинформатики): учеб. /

С.И. Матвеев [и др.]; под ред. С.И. Матвеева. – М.: ГОУ УМЦ ЖДТ, 2007.

– 555 с.

2. Инженерная геодезия: учеб. для вузов; под ред. Д.Ш. Михелева. – 4-е изд., испр. – М.: Академия, 2004. – 480 с.

3. Куштин, И.Ф. Инженерная геодезия: учеб. / И.Ф. Куштин, В.И. Куштин.

– Ростов-н/Д: Изд-во ФЕНИКС, 2002. – 416 с.

4. Инженерная геодезия: учеб.  для вузов ж.-д. транспорта / Г.С. Бронштейн, В.Д. Власов, Н.С. Зайцев [и др.]; под ред. С.И. Матвее- ва. – М; 1999. – 455 с.

5. Инженерная геодезия: учеб. для вузов ж.-д. транспорта / А.А. Визгин, В.Н. Ганьшин, В.А. Каугия [и др.]; под ред. проф. Л.С. Хре- нова. – г-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. лек., 1985. – 352 с.

6. Строительно-технические нормы Министерства путей сообщения Российской Федерации. Железные дороги колеи 1520 мм (СТН Ц-01-95).

7. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения (СНиП 11-02-96). – М., 1996.

8. Свод правил по инженерно-геодезическим изысканиям для строи- тельства (СП 11-104-97). – М., 1997.

9. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.-М.: Недра, 1989. – 286 с.

10. Инструкция по нивелированию 1–4-х классов. – М.: Недра, 1990.

– 167 с.

11. Ганьшин В.Н. Таблицы для разбивки круговых и переходных кри- вых / В.Н. Ганьшин, Л.С. Хренов. – М.: Недра, 1985.

12. Справочное руководство по инженерно – геодезическим работам

/ под ред. В.Д. Большакова и Г.П. Левчука. – М.: Недра, 1980. – 781 с.

13. Основы геоинформатики: учеб.  пособие для студ. вузов в 2-х книгах / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов [и др.]; под ред. В.С. Тикунова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 480 с.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лекция 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК

НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ....................................................................... 4

Предмет геодезии и её связь с другими науками............................ 4

Краткий исторический очерк развития российской геодезии........ 8

Задачи инженерной геодезии............................................................. 9

Понятие о форме и размерах Земли............................................... 10

Общие положения...................................................................... 10

Математическая поверхность Земли..................................... 11

Физическая поверхность Земли.............................................. 13

Проектирование земной поверхности. Системы координат....... 14

Общие положения...................................................................... 14

Геодезические координаты...................................................... 15

Астрономические координаты (для геодезии)..................... 16

Географические координаты................................................... 16

Плоские прямоугольные геодезические координаты

(зональные)................................................................................. 17

Полярные координаты.............................................................. 20

Системы высот........................................................................... 20

Лекция 2. ОРИЕНТИРОВАНИЕ НА МЕСТНОСТИ................................. 22

Понятие об ориентировании............................................................. 22

Дирекционные углы и осевые румбы, истинные

и магнитные азимуты, зависимость между ними........................... 22

Дирекционные углы и осевые румбы..................................... 22

Истинные азимуты и румбы..................................................... 25

Магнитные азимуты и румбы................................................... 27

Прямая и обратная геодезическая задача..................................... 28

Прямая геодезическая задача................................................. 28

Обратная геодезическая задача............................................. 29

Связь между дирекционными углами предыдущей

и последующей линии......................................................................... 30