« »

Тема 17. ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЕМКА

17.1. СУЩНОСТЬ ТЕОДОЛИТНОЙ СЪЕМКИ

Теодолитная съемка, как и другие съемки, производится по основному правилу геодезии "от общего к частному", то есть сначала создается съемочная геодезическая сеть, а затем производится съемка подробностей (ситуации). Съемочной геодезической сетью при теодолитной съемке может быть теодолитный ход. Теодолитным ходом называется построенный на местности разомкнутый или сомкнутый многоугольник (полигон), в котором измеряются все стороны и горизонтальные углы между ними.
Ход, проложенный внутри крупного полигона для сгущения съемочного обоснования и опирающийся на точки полигона, называется диагональным. Ход может быть проложен между двумя жесткими точками (координаты таких точек известны), жесткими сторонами (координаты начальной и конечной сторон известны. Ход, опирающийся на жесткую точку (или сторону) только одним концом, называется висячим.
Перед производством измерений на местности все вершины (поворотные точки) полигонов и ходов в зависимости от их назначения и сроков работ закрепляются кольями, столбами и другими знаками. После закрепления точек измеряют углы и длины сторон (линий) полигонов и ходов. Перед измерением линий производят подготовку, заключающуюся в вешении их, а также удалении с измеряемой линии камней, кустов, кочек и т.п. Таким образом, процесс теодолитной съемки складывается из:

Длины сторон теодолитного хода (наклонные дальности) измеряют с помощью стальных лент, рулеток, различных дальномеров. Для приведения наклонных сторон хода к горизонту измеряют их углы наклона (тема 12). Углы наклона земной поверхности измеряют с помощью технических теодолитов или эклиметров (тема 12).
Если невозможно измерить стороны теодолитного хода, например, при переходе через реку, широкий овраг и т. п., длину этой стороны рассматривают как неприступное расстояние.
Результаты угловых и линейных измерений заносят в журнал установленной формы. По результатам полевых измерений определяют координаты точек теодолитного хода (тема 4).
 Необходимые для этого углы ориентирования получают путем вычислений на основании геометрической зависимости между ними и углами, образуемыми сторонами теодолитного хода (тема 6).
Начальный дирекционный угол может быть задан по исходным данным. В изолированных ходах измеряют географический или магнитный азимут одной из сторон и принимают его за начальный угол хода.

17.2. ОБОЗНАЧЕНИЕ ТОЧЕК НА МЕСТНОСТИ

Работы по проложению теодолитного хода начинаются с ознакомления с местностью, называемого рекогносцировкой. Во время рекогносцировки намечают наиболее целесообразное расположение пунктов хода, обеспечивающее возможно благоприятные условия для линейных и угловых измерений, а также для съемки окружающей местности. Пункты хода выбирают так, чтобы длины сторон были примерно одинаковы – порядка 200 – 300 м. Стороны хода должны по возможности располагаться на удобной для измерения их длины местности (дороги, просеки, чистый ровный луг и т. п.).
В зависимости от условий местности, назначения съемки, точности измерений, требований к сохранности точек для их обозначения применяются различные знаки.
Для обозначения точек съемочного теодолитного хода применяют деревянные колья длиной 20-30 см, которые забиваются вровень с землей или их верхние грани оставляются над поверхностью не более 2 см. Для быстрого разыскивания знака вокруг кола выкапывается канава в виде треугольника, квадрата или кольца диаметром 0.5-1.0 м, шириной 0.1-0.2 м. Кол имеет обычно круглое или квадратное сечение. Центр в верхнем срезе кола представляет вершину угла, над которой устанавливается угломерный инструмент и которая служит началом линии хода. Для обозначения номера точки рядом с колом забивают второй кол – сторожок, на верхней части которого подписывают номер точки.
Для более точного обозначения точки в верхний срез деревянного столба вбивают гвоздь, центр шляпки которого и является вершиной измеряемого угла. При измерении расстояния между точками гвоздь служит для зацепления за него землемерной ленты.

17.3. СЪЕМКА СИТУАЦИИ МЕСТНОСТИ

Съемка ситуации местности заключается в определении положения характерных точек контуров и местных предметов относительно вершин и сторон теодолитного хода. Съемка может выполняться одновременно с проложением теодолитного хода либо после измерения углов и сторон полигона.
Результаты измерений при съемке заносят в абрис. Абрисом называют схематический чертеж, масштаб которого принимается произвольным. На абрисе показывают взаимное расположение вершин теодолитных ходов, линий и снимаемых объектов со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными записями. Абрис ведется в карандаше четко и аккуратно. Он является основным документом съемки и служит материалом для составления плана местности.
В зависимости от характера местности и расположения контуров относительно теодолитных ходов применяют тот или иной способ съемки ситуации.

17.3.1. Способ перпендикуляров

Способ перпендикуляров(ординат или прямоугольных координат) – применяется на открытой местности для съемки контуров вытянутой формы и местных предметов, расположенных вблизи сторон теодолитного хода. Сторона теодолитного хода (например, АВ, рис. 17.1, а) принимается за ось абсцисс, а точка А– за начало координат. Положение снимаемых точек 1, 2, 3 определится длинами перпендикуляров l1, l2, l3и расстояниями d1 d2, d3 от точки Атеодолитного хода до основания соответствующего перпендикуляра. Следовательно, для каждой характерной точки контура местности определяются прямоугольные координаты (абсциссы d1, d2, d3 и ординаты 11э 12э, 13), по которым эти точки можно нанести на план.
Измерение расстояний d1, d2, d3 производится стальной мерной лентой, укладываемой по створу линии АВ, а длин перпендикуляров l1, l2, l3  – рулеткой. Перпендикуляры небольшой длины (4 – 8 м при съемках масштабов 1:500 – 1:2000) определяют на глаз, а при большей их длине – с помощью экера.

17.3.2. Способ полярных координат

Способ полярных координат (полярных направлений)применяется на открытой местности для съемки отдельных местных предметов и характерных точек контуров, удаленных от теодолитного хода.
Сторона теодолитного хода АВ(см. рис. 17.1, б) принимается за полярную ось, а вершина А(или В) – за полюс. Для определения планового положения точек (например, 1 и 2) достаточно измерить горизонтальные утлы ß1 и ß2 между исходным направлением и направлениями на снимаемые точки, а также расстояния l1, l2 до этих точек.
Горизонтальные углы измеряются техническим теодолитом одним полуприемом, а расстояния – стальной лентой, нитяным или оптическим дальномером. Точкой установки теодолита при съемке ситуации полярным способом может служить одна из вершин теодолитного хода (точка А или В) либо вспомогательная опорная точка на его стороне (точка О).

17.3.3. Способ биполярных координат (засечек).

Для съемки труднодоступных точек на открытой местности целесообразно применять способ угловых засечек. Для этого в точках А и В (см. рис. 17.1, в) с помощью теодолита измеряют углы γ и δ между стороной теодолитного хода АВи направлениями на снимаемую точку N. Точка N на плане будет получена в пересечении направлений, построенных по этим углам. Следует иметь в виду, что наиболее выгодным является случай, когда угол при засекаемой точке N близок к 90°. Засечки под углом менее 30° и более 150° дают неточные положения снимаемых точек.
При съемке доступных объектов с четкими очертаниями (здания, инженерные сооружения и т. п.), расположенных вблизи сторон теодолитного хода, можно использовать способ линейных засечек. Для этого на стороне теодолитного хода АВ(рис. 17.1, г) выбирают две вспомогательные точки О1 и О2, отрезок bмежду которыми является базисом. Из точек O1и О2лентой или рулеткой измеряют расстояния l1иl2 до снимаемой точки М. Пересечение линейных засечек отрезками l1, и l2 определит положение точки М на плане. При линейных засечках форма треугольника О1МО2должна быть по возможности близка к равносторонней, а длины сторон – не превышать длину мерного прибора.

Рис. 17.1. Способы съемки ситуации:
а – перпендикуляров; б – полярных координат; в – угловых засечек; г – линейных засечек; д – створов; е – обхода

17.3.4. Способ створов

Способ створов (промеров)применяется в случаях, когда границы ситуации пересекают стороны теодолитного хода или продолжение сторон (см. рис. 17.1, д), а также для определения положения вспомогательных опорных точек (точка О). Положение снимаемых точек 1, 2, 3 определится линейными промерами d1, d2, d3. Способ створов находит широкое применение при съемке застроенных территорий, особенно в сочетании его со способами перпендикуляров и линейных засечек.

17.3.5. Способ обхода

Способ обхода применяется на закрытой местности для съемки важных объектов, которые из-за дальности и местных препятствий не могут быть засняты от вершин и сторон основного теодолитного хода. В этом случае вокруг снимаемого объекта (см. рис. 17.1, е) прокладывают дополнительный съемочный ход 1-2-3-4-5, который привязывают к основному ходу. Углы в съемочном ходе измеряют одним полуприемом, а стороны стальной лентой или с помощью нитяного дальномера (в коротких ходах). Границы контура снимают от сторон съемочного хода способом перпендикуляров.
Если контур снимаемого объекта имеет прямолинейные границы (сельскохозяйственные угодья, лесонасаждения, застройки и т. п.), то съемочный ход прокладывают непосредственно по границам объекта. Очертание этого хода в рассматриваемом случае и представит собой контур снимаемого объекта.

17.3.6. Составление абриса

Съемка ситуации местности требует от исполнителей тщательности и аккуратности при производстве измерений и ведении записей и зарисовок в полевых журналах. Поскольку абрис служит основным съемочным документом, на основе которого составляется план местности, к составлению абриса следует подходить особенно внимательно. В процессе съемки исполнитель должен постоянно изучать ситуацию, форму контуров, выбирая оптимальные способы съемки того или иного элемента ситуации, стремиться детально снимать контуры местности и фиксировать их на абрисе, не допуская пропусков в записях результатов измерений. Размер абриса должен обеспечивать четкое и удобное расположение на нем всех построений и записей. Пример абриса съемки участка местности показан на рис. 17.2.


Рис. 17.2. Абрис теодолитной съемки

Для контроля результатов измерений съемку наиболее важных объектов или отдельных их точек рекомендуется осуществлять путем выполнения измерений с двух точек хода или различными способами. Если с данной точки (или линии) хода съемка контура не закончена, то на новой станции ее следует начинать с точки, которая уже была снята с предыдущей станции. При съемке ситуации участка местности (см. рис. 17.2) использованы все описанные выше способы съемки. Так, способом перпендикуляров от сторон хода IV-V и V-VIснят контур леса, от сторон IV-IX и IX-VIIIхарактерные точки контура луга и т. д. Полярный способ использован для съемки точки поворота грунтовой дороги, угловых точек контур; пашни, луга и др. Относительно стороны III-IVспособом засечек снять угловые точки контура строящегося здания; способ угловых засечек использован при съёмке опоры ЛЭП и отдельного дерева. Способом створов (промеров) по сторонам VI-VII, IX-VIII, IV-V заснята грунтовая дорога, а также границы пашни. Съемка контура березовой рощи выполнена; способом обхода, для чего проложен съемочный ход V-a-б-в-г-д-V(численные значения углов и длин сторон в съемочном ходе даны в таблице).
При съемках небольших участков местности и простой ситуации результаты измерений по теодолитному ходу, а также абрис приводятся в одном полевом журнале. При съемке больших участков и сложной ситуации абрис ведется в отдельном журнале, в котором страница отводится для одной-двух линий хода.
Полевые журналы и абрисы должны быть оформлены качественно, чтобы в них мог легко разобраться другой исполнитель, не принимавший участия съемке данного участка местности.

17.4. КАМЕРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА

17.4.1. Обработка угловых измерений в теодолитных ходах

Сомкнутый теодолитный ход.
Как известно из геометрии, теоретическая сумма Σβтеор внутренних углов многоугольника равна
Σβтеор = 180°(n – 2),
где n – число сторон многоугольника.

Вследствие неизбежных ошибок измерений сумма Σβизм измеренных углов многоугольника, как правило, отличается от теоретической суммы на величину угловой невязки fβ
fβ = Σβизм - Σβтеор

Если угловая невязка fβ не превосходит предельной ошибки fβ пред в сумме углов,то невязку fβраспределяют с обратным знаком между всеми измеренными углами.
Величина угловой невязки полигона может быть:        fβ пред = 1,5 t ,
в съемочных ходах                                             –                    fβ пред = 2 t
где t– точность отсчета по горизонтальному кругу.

При этом в углы с короткими сторонами вводят несколько большие поправки, так как эти углы измеряются менее точно, чем углы с длинными сторонами. Сумма угловых поправок должна равняться угловой невязке с обратным знаком.
Распределение угловой невязки называется увязкой углов.
После увязки углов вычисляют дирекционные углы сторон полигона.
Если измерялись правые по ходу углы:
ai = ai-1 + 180° - βi.
При измерении левых по ходу углов:
ai = ai-1 - 180° + βi.
Где i – порядковый номер стороны, дирекционный угол которой вычисляется.

Если при вычислениях значение дирекционного угла окажется большим 360°, то его надо уменьшить на 360°.
Контролем вычисления дирекционных углов сторон сомкнутого полигона является вторичное получение дирекционного угла исходной стороны.

Разомкнутый ход.
Теоретическая сумма Σβтеор углов поворота разомкнутого хода вычисляется по формуле
Σβтеор = a0 - aк + 180° (n +1)


Рис. 17.3. Дирекционные углы сторон разомкнутого теодолитного хода.

Невязку угловых измерений разомкнутого теодолитного хода определяют по формуле:
fβ = Σβизм  + aк - a0 - 180° (n + 1)
Полученную невязку угловых измерений fβ хода сравнивают с предельно допустимой  fβ пр. При этом, если fβ > fβ пр, то угловые измерения повторяют  заново. Если  fβ fβ пр,  то производят уравнивание угловых измерений.
После увязки углов теодолитного хода вычисляют дирекционные углы сторон хода. В результате вычислений должно быть вторично получено заданное значение дирекционного угла aк конечной стороны хода.
По вычисленным дирекционным углам и горизонтальным проложениям сторон теодолитного хода можно составить план полигона.
Более точным является нанесение теодолитного хода на план по координатам поворотных пунктов.

17.4.2. Вычисление координат пунктов теодолитного хода

Вычисление прямоугольных координат пунктов теодолитного хода основано на решении прямой геодезической задачи. По прямоугольным координатам пункта теодолитного хода с известными координатами, например  хА, уА, дирекционному углу линии АВ и горизонтальному проложению dАВвычисляют координаты определяемого пункта теодолитного хода, например хВ, уВ.
хВ = хА + dcosa
уВ = уА + dsina

При вычислении приращений координат с помощью инженерного калькулятора или электронных таблиц можно воспользоваться следующими контрольными формулами:
∆х = ∆у ctga;
∆у =∆х tga.

Более подробно о решении прямой геодезической задачи см. тему 4.

Последовательно вычислив приращения координат по всему ходу, суммируют их по каждой оси и полученные суммы Σ∆хвыч , ΣΔвыч сравнивают с теоретическими суммами приращений Σ∆хтеор и ΣΔyтеор получая невязки fх и fу в суммах приращений координат:
fх= Σ∆хвыч - Σ∆хтеор
fу = ΣΔyвыч - ΣΔyтеор

Ввиду того, что приращения координат являются проекциями сторон хода на оси координат, то сумма этих проекций на каждую ось в сомкнутом полигоне равна нулю, т. е.
Σ∆хтеор = 0
ΣΔyтеор = 0

Следовательно, в сомкнутом полигоне

fх = Σ∆хвыч
fу = ΣΔyвыч

Значения теоретических сумм Σхтеор и ΣΔyтеор приращений координат в разомкнутом ходе между пунктами с известными координатами найдем следующим образом.



Рис. 17.4. Вычисление координат пунктов разомкнутого хода.

Пусть дан ход Р1Р2... Ρn+1 с вычисленными дирекционными углами α1, α2, α3, ..., аn и горизонтальными проложениями d1d2, ..., dn сторон (рис. 17.4). Известны координаты хн, ун и хк, ук пунктов P1 и Pn+1. Такие пункты называются твердыми.
Вычислим по формулам последовательно координаты пунктов хода:
х2 = хн + ∆х1,
х3 =  хн + ∆х1+ ∆х2,
.............................................
хк =  хн + ∆х1+ ∆х2 +… + ∆хn,
откуда
Δх1 + Δх2 + ... + ∆хn= хк - ∆хn,
или, приняв, что ∆х1, Δх2, ..., Δхn вычислены точно,
Σ∆хтеор = хк - хн
Подобным же образом получаем
Σ∆утеор = ук - ун

Следовательно, теоретическая сумма приращений координат в разомкнутом ходе равна разности соответствующих координат конечного и начального твердых пунктов.
Подстановка этих значений Σ∆хтеор и Σ∆утеор в известную формулу дает:

fх = Σ∆хвыч – (хк - хн)
fу = Σ∆увыч – ( yк - yн)

Невязки в суммах приращений координат отражают влияние ошибок измерений при проложении хода, приводящее к тому, что сомкнутый полигон не замыкается, а конец разомкнутого хода не совпадает с конечным твердым пунктом.

165
Рис. 17.5. Невязка в периметре хода.

На рис. 17.5 показано несмыкание полигона на расстояние АА' = fS. Это расстояние называется невязкой в периметре. Как видно из этого же рисунка fx и fy являются катетами, а fS – гипотенузой прямоугольного треугольника АА'А". Поэтому


Для оценки качества проложенного хода обычно пользуются относительной невязкой, представляющей собой отношение невязки в периметре (fS) ко всему периметру хода d):


Относительная невязка выражается в виде простой дроби, в числителе которой, – единица.
Величина допустимой относительной невязки F зависит от условий, в которых производились измерения при проложении хода. В случае измерения углов одним полным приемом и линий стальной 20-метровой лентой по удобной для измерений местности относительная невязка не должна быть больше 1:3 000.
При неблагоприятных условиях измерений относительная невязка теодолитного хода может достигать 1 : 1000.
Если в результате вычислений окажется, что относительная невязка недопустима, то необходимо тщательно проверить записи в полевом журнале и вычисления. При отсутствии в них ошибки надо искать ошибку в измерениях. Грубый просчет при измерении длины линии вызывает невязку, параллельную этой линии. Направление невязки (румб) можно найти из выражения, получаемого из прямоугольного треугольника АА'А" (рис. 17.5)

,
где r – румб линии, название которого определяется знаками  fх и fу.
При допустимости относительной невязки производят распределение невязок fх и fу в суммах приращений координат – увязывают приращения координат. Невязки распределяют с обратным знаком между всеми приращениями координат пропорционально длинам сторон хода. Сумма поправок должна равняться соответствующей невязке с обратным знаком.
По координатам начального пункта и исправленным приращениям координат последовательно вычисляют координаты всех пунктов хода.
В результате вычислений должны быть вторично получены координаты начального пункта в сомкнутом полигоне либо координаты твердого конечного пункта в разомкнутом ходе.
Все вычисления, связанные с обработкой результатов измерений, выполненных при проложении теодолитного хода, производятся в специальной ведомости.

17.5. СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА УЧАСТКА МЕСТНОСТИ ПО МАТЕРИАЛАМ ТЕОДОЛИТНОЙ СЪЕМКИ

Результаты теодолитной съемки наносят на заблаговременно изготовленные планшеты с прямоугольной сеткой. Если такой планшет отсутствует, то на листе плотной бумаги с помощью координатографа, линейки Ф.В. Дробышева или другим методом строят прямоугольную сетку квадратов со сторонами 100 мм. Наиболее доступным способом построения сетки является проведение через поле листа двух диагоналей, от пересечения которых откладывают одинаковые отрезки. Соединив концы отрезков, получают прямоугольник, на сторонах которого откладывают стороны квадратов, при этом квадраты должны располагаться так, чтобы после их оцифровки изображение теодолитного хода и снимаемого участка было примерно в середине листа бумаги. По координатам наносят точки теодолитного хода, а затем (по данным абриса составляют план, используя условные знаки для планов данного масштаба.
Правильность накладки двух соседних точек проверяют по горизонтальному расстоянию между ними. Расхождение между расстояниями, измеренными на плане и на местности должно быть не больше 0,3 мм в масштабе плана.
Контуры и объекты наносят на план способами, соответствующими способам их съемки; используют геодезический транспортир с графиком поперечного масштаба, выверенный треугольник, циркуль-измеритель, а также карандаши средней твердости. Составленный в карандаше план проверяют в поле, где оценивают полноту и точность съемки. Пропущенные контуры доснимают.
Расхождения между расстояниями, взятыми с плана и полученными при контрольных промерах, не должны превышать 0,7 мм в масштабе плана. Далее проверенный в поле план вычерчивают тушью и оформляют по правилам, предусмотренным ведомственными инструкциями.

Вопросы и задания для самоконтроля

  1. Назовите этапы и процессы теодолитной съемки.
  2. В каких целях проводят рекогносцировку?
  3. Какие требования предъявляются к выбору пунктов теодолитного хода?
  4. Какие действия включает установка теодолита в рабочее положение?
  5. Какими приборами измеряют расстояния при проложении теодолитного хода?
  6. Какими способами снимают подробности местности при теодолитной съемке?
  7. Как определяют угловую и линейную невязки в теодолитных ходах? Какие невязки считаются допустимыми?
  8. Какими принципами руководствуются при введении поправок в угловые и линейные измерения теодолитного хода?
  9. Как определяют длину стороны теодолитного хода, если пункт теодолитного хода расположен на неприступном расстоянии?
  10. Как вычисляют дирекционные углы сторон теодолитного хода?
  11. Какими формулами пользуются при вычислении приращений координат теодолитного хода?
  12. Расскажите о порядке нанесения на план точек съемочного обоснования и снятой ситуации.

 

Яндекс.Метрика