Геодезические работы при землеустройстве. 6

 

В процессе выполнения курсового проекта по составлению технического проекта внутрихозяйственного землеустройства сельскохозяйственного предприятия изучались следующие геодезические вопросы:

Виды  геодезических работ, проводимых при землеустройстве:

- построение геодезического съемочного обоснования;

- топографические съемки;

- восстановление ранее  имевшихся участков или съемка  новых; 

- обновление ранее созданных  карт;

- корректировка карт;

- составление и оформление планов и карт;

- определение площадей;

- техническое проектирование  объектов землеустройства;

- получение геодезических  данных для выноса проекта  землеустройства в натуру;

- полевые работы.

 

В курсовой  работе выполнялось техническое проектирование на основе предварительного эскизного чертежа.

. Подготовительные  работы

Характеристика  вида планово-картографического материала, используемого при землеустройстве.

В нашем случае плановой основой для составления технического проекта внутрихозяйственного землеустройства служил сборный план землепользования, который требовальсь составить на основе 3 смежных участков планов масштабов 1:10000 (рис.1). Пункты 1 и 2 полигонов, имеют общую систему координат, а пункты полигона 3 - другую (локальную) систему. Геодезические данные по трем полигонам приведены в табл. 1 и 2

Необходимо перевычислить координаты пунктов 3 полигона в совместную систему. Эта задача часто возникает при восстановлении утраченных границ прежних землепользований, координаты которых могут быть в частных системах, а так же при составлении сборных планов на значительной территории на основе отдельных планов, составленных в частных системах координат.

 

1.1.Перевычисление  координат опорной геодезической  сети в единую систему.

1. Вычисляются длины  (здесь и в дальнейшем под  длиной подразумевается горизонтальное проложена линии) и дирекционные углы диагональных линий А-С и С-19 в системе координат 1 и 2-го полигонов и в системе координат 3-го полигона по формулам (1,2):

tg r_A-C = ,             (1)                                                     S_A-C = ;     (2) 

tg r_A-C = = 27,0728

α_А-С = arctg r_A-C = 87˚53̒

S_A-C = = 2665,78

S_A-C = = 2665,79

Формулы (1, 2) являются решением обратной геодезической задачи, и в дальнейшем они будут упоминаться как формулы обратной задачи на координаты

Вычисления  выполнены в ведомости, таблица 3

Таблица 1 Ведомость вычисления дирекционных углов и длин диагональных линий A-C и C-19

№ полигона	№ общих точек	Xi+1	Yi+1	r	δα
		Xi	Yi	α
		Xi+1 - Xi	Yi+1 - Yi	S
1	C A	3064,63	3673,68	87˚53′	4˚24′
		2966,23	1009,71	87˚53′
		98,4	2663,97	2665,78
3	C A	2948,09	5609,91	83˚29′
		2645,46	2960,16	83˚29′
		302,63	2649,75	2666,98
2	19 C	1338,83	3794,23	3˚59′	4˚24′
		3064,63	3673,68	176˚01̒
		-1725,8	120,55	1730,01
3	19 C	1235,91	5862,60	8˚23′
		2948,09	5609,91	171˚37′
		-1712,18	252,69	1730,72′

 

 

2.  По полученным данным (таб.3) определяем параметры преобразования координат: δ_α (поворот осей) и m (масштабный коэффициент). Разность дирекционных углов δ_α диагональных линий A-C и C – 19 по данным приведенным в таблице 3, вычисляют по формулам:

δ_αA-C = α_A-C(1) - α_A-C(3) и δ_αC-19 = α_C-19(2) - α_C-19(3)    (3) 

δ_αA-C = 87˚53′ - 83˚29′ = 4˚24̒ и δ_αA-C = 176˚01′ - 171˚37′ = 4˚24′

Значения не должны расходиться  более чем на 1-2; удостоверившись  в этом,    находят среднее значение по формуле

δ_α =          ₍₄₎ 

Определяем  масштабный коэффициент

Таблица 2 Определение масштабного коэффициента

№ полигонов	№ линий	Длина диагоналей	Разность диагоналей	1/N	m
1-3	A-C	2665,78	1,20		0,999550
		2666,98
		2666,38
2-3	C-19	1730,01	0,71		0,999590
		1730,72
		1730,37

 

m_ср = 0,999570

Вначале проверяют  качество координат. Относительное  расхождение длин одноименной линии в разных системах координат не должно превышать 1/700 (для теодолитных ходов).

Дважды вычисляем значение масштабного коэффициента по формуле

m =   ₍₅₎

Где – S_нов длина линии в вычисляемой системе координат (система 1 и 2 полигонов); - S_стар длина той же линии в исходной системе (система 3 полигона).

m = = 0,999550

m = = 0,999550

После этого определяем коэффициенты преобразования и по формулам:

K₁ = m CosΔα         (6) 

K₂ = m SinΔα         (7) 

K₁ = 0,999570 Cos 4˚24′ = 0,996624

K₂ = 0,999570 Sin 4˚24′ = 0,076686

Приращения координат  из старой системы преобразуются  в новые по формулам:

ΔX_нов = K₁ × ΔX_стар - K₂ × ΔY_стар      (8) 

ΔY_нов = K₂ × ΔX_стар + K₁ × ΔY_стар      (9) 

ΔX_нов = 0,996624 × 134,44 – 0,076686 × (- 372,46) = 162,54

ΔY_нов = 0,07686 × 134,44 + 0,996624 × (-372,46) = -360,89

Перевычисление координат  выполняется в ведомости (табл.5)

3. Новые приращения координат в графах 6 и 7 увязывают как разомкнутый ход, опирающийся на точки A и 19 с известными координатами (берутся из 1 и 2-го полигонов). Подсчитываем практическую сумму приращений, а так же теоретическую сумму приращений по формулам (10):

∑ ΔX_теор = X_A – X₁₉        (10)        

∑ ΔY_теор = Y_A – Y₁₉        

∑ ΔX_теор = 2966,23 – 1338,83 = 1627,4

∑ ΔY_теор = 1009,71 – 3794,23 = -2784,52

Вычисляем невязки приращений координат:

f_x = ∑ ΔX_прак - ∑ ΔX_теор         (11)      

f_y = ∑ ΔY_прак - ∑ ΔY_теор

Находим абсолютную и относительную  ошибки по формулам (11) и (12):

 f_абс =            ₍₁₂₎      

f_абс = = 0,13

                 ₍₁₃₎

Если невязки допустимы, распределяем их на все приращения с обратным знаком пропорционально длинам линий.

Прямоугольные координаты точек 3-го полигона вычисляют по следующим  формулам (14):

X_послед = X_предыд + ΔX              (14)

Y_послед = Y_предыд + ΔY

X₂₀ = 1338,83 + 162,55 = 1501,38

Y₂₀ = 3794,23 – 360,89 = 3433,34

 

1.2. Построение  проектного плана

Построение проектного плана выполняли в графическом  редакторе “AutoCAD”. Изначально было отсканировано изображение выданное преподавателем, затем импортировано в редактор в масштабе 1:1. На следующем этапе работ производилось копирование ситуации и рельефа с помощью специализированных команд и компонентов редактора. Затем была построена координатная сетка, при этом чертеж вместе с сеткой был размещен согласно данным координатам.  Подписывали оси координат так, чтобы правильно разместить на листе бумаги план землепользования, экспликации, описание границ, масштаб и другие подписи.

Точки окружной границы землепользования наносили по координатам. Правильность нанесения контроля не требует, так как при построении использовалась привязка с опцией “конточка”, что исключает неточности и неровности начертания линий. Расхождения превышают 0,2 мм на плане.

 

1.3Корректировка плана землепользования.

Корректировка плана землепользования - геодезические работы по обновлению существующего картографического материала. Ввиду того, что плановый материал устарел, возникла необходимость в его корректировке. Корректировка выполнялась выборочно с использованием теодолита и мерной ленты.

В районе населенного  пункта по изменившейся границе контуров угодий был проложен корректировочный теодолитный ход. В южной части землепользования с точек окружной границы выполнена съемка границы пашни с пастбищем и залежью методом промеров и полярным методом.

В абрисе корректировки  должно быть точно указано место корректировки (по названию урочища, по граничным пунктам, номеру поля и т.п.)

 

1.3.1 Восстановление утраченного межевого знака №1

Необходимо восстановить утраченный межевой знак № 1. Для  восстановления утраченного знака необходимо знать длину линии 22-1 и горизонтальный угол при пункте № 22 (рис.2). Длина линии 22-1 вычисляем по координатам, она равна 800,37 м, горизонтальный угол при пункте № 22 вычислен по дирекционным углам линий 22-21 и 22-1, он равен 189˚11̒′

 

Рис.2. Схема восстановление утраченного межевого знака

 

В точке № 22 устанавливается  теодолит, приводится в рабочее положение  и строится угол, зрительная труба  займет положение по створу линии 22-1, однако отмерить линию 22-1 по створу зрительной трубы нельзя, так как линию 22-1 пересекает овраг шириной более 20 м.

По створу линии 22-А  устанавливают вехи в точка А, С, Д и в районе точки № 1. Линию 22-А измеряют лентой, она равна 230,00 м. Длину линии АС определяют как неприступное расстояние, для чего выбрав точку В, измеряют длину базиса b = 75,80 м и горизонтальные углы в треугольнике АВС.

 

 

Таблица 6

№ точек	Измеренные углы	Исправленные углы
А	99˚10′	99˚11′
В	39˚05′	39˚06′
С	41˚43′	41˚43′
	179˚58′	180˚00′

 

Длину линии АС определяем по теореме  синусов как

АС =          ₍₁₅₎

АС = = 71,84 м

От точки С до точки  Д линия СД = 190 м имеет угол наклона ν = 5˚25′. Поправку за наклон вычисляют по формуле

ΔS = 2S Sin²(ν/2),         (16)

ΔS = 2*71,84 Sin²(5˚25′/2) = 0,32 м.

Горизонтальное проложение вычисляем по формуле

S_{0 CD} = S_CD – ΔS         (17)

S_{0 CD} = 190 – 0,32 = 189,68

Правильность вычисления проверяем по формуле

S_{0 CD} = S_CD Cos ν         (18)

S_{0 CD} = 190 × Cos 5˚25′ = 189,68

Определяем длину отрезка  по створу линии 22-1 от точки Д до утраченного местоположения межевого знака 1.

S_D-1 = S_22-1 – (S_22-А + S_А-С + S_{0 CD})      (19)

S_D-1 = 800,37 – (230,00 + 76,12 + 189,15) = 305,10

В полученной точке устанавливают  новый столб.

1.3.2 Корректировка в южной части землепользования

Корректировка производилась по его абрисам:

 

 

1.3.3 Корректировка в северной части землепользовании

В северной части землепользования в районе точек 7 и 8 необходимо нанести на план следующие изменения: раскорчевать кустарник и перевести в пашню; залежь перевести в пашню.

В районе населенного  пункта и по границе сенокоса и  пашни до точки № 7 окружной границы  проложен теодолитный ход и получены координаты точек. Этот ход считается  корректировочным и к востоку от него земли переведены в пашню.

 

Все границы изменившихся контуров наносим на план в соответствии с абрисом корректировки красной тушью.

1.5 Вычисление площадей угодий южной части землепользования.

Характеристика  способов  определения площадей  землепользований,  полей  севооборотов, контуров угодий  и др.

Составление различного рода проектов, связанных  с использованием земельной территории, изучение ее природных богатств, учет и инвентаризация земель требуют определения площадей.

В зависимости  от хозяйственной значимости участков и массивов, их размеров, конфигурации и вытянутости, наличия результатов измерений линий, углов на местности и планово-картографического материала, топографических условий местности применяются следующие способы определения площадей:

 аналитический  способ, когда площадь вычисляют по результатам измерений линий и углов на местности или по их функциям — координатам вершин фигур;

графический способ, когда площадь вычисляют по результатам измерений линий и углов (транспортиром) или по координатам точек на плане (карте);

механический  способ, когда площади определяют на плане при помощи специальных приборов (планиметров, картометров) и приспособлений (палеток).

  Так как весь курсовой проект выполнялся с помощью персонального компьютера, то площади находились с помощью графического редактора AutoCAD.(таб. 8)

Для вычисления площади объекта 

1. Выберите в меню "Сервис" » "Сведения" » "Площадь".
2. Последовательно указать точки для задания области, площадь которой нужно измерить.
3. Выбрать объект.

Выводятся значения площади  и периметра указанного объекта.

 

2. Составление технического проекта с-х предприятия.

Землеустроительный  проект — это совокупность документов (расчетов, чертежей) по созданию новых форм устройства земли и их экономическому, техническому и юридическому обоснованию, обеспечивающих организацию рационального использования земли.

Основным  документом графической части проекта  является проектный план, на котором фиксируются границы, площади и место положения землепользования, земельных массивов производственных подразделений (отделений, бригад), земельных угодий, севооборотных массивов и полей севооборотов, сенокосооборотов, участков пастбищеоборотов, дорожная сеть.

Объектами землеустроительного  проектирования являются землепользования сельскохозяйственного и несельскохозяйственного назначения.

При внутрихозяйственном  землеустройстве территория землепользования расчленяется сетью границ на производственные подразделения и хозяйственные центры, различные угодья, хозяйственные и рабочие участки, дороги, скотопрогоны,  участки инженерных  сооружений.

Сущность проектирования состоит в графическом построении на проектном плане с определенной точностью экономически обоснованных площадей, местоположения и границ участков, составляющих территориальную организацию сельскохозяйственного производства.

Для составления проекта  используют план (карту) с экспликациями (площадей) по землепользованиям и угодьям, кальки контуров, материалы агрохозяйственных,  геоботанических,  агролесомелиоративных  обследований.

В зависимости  от производственных требований к точности площадей и положения границ тех или иных участков, их конфигурации и наличия геодезических данных по границам массива, в котором проектируются участки, применяют те же способы составления проектов землеустройства, какие применяют при вычислении площадей,  а  именно: аналитический, графический, механический, графоаналитический  и графомеханического  способы. Составление технического проекта выполняли в соответствии с имеющимся эскизным проектом (рис. 5.)

 

Рис. 5. Эскизный проект

Эскизным проектом предусматривается:

1) в районе населенного  пункта выделить участок пашни  под овощной севооборот с площадью 81,50 га, в пределах которого проектируется 4 четырех-польный севооборот;

2. в северной части землепользования проектируется пятипольный полевой севооборот;

3)в южной части землепользования  проектируется семипольный полевой  севооборот;

4) участки залежных эродированных  земель подлежат облесению.

 

При этом должна быть обеспечена необходимая  точность площадей проектируемых участков, параллельность границ полей.

В зависимости от требуемой точности и характера границ массива пашни  при техническом проектировании применяли следующие способы: аналитический, графоаналитический и графомеханический.

 

 

 

2.1. Спрямление границ землепользования.

Производим  спрямление границ землепользования в  районе точек 9,10,11 и 12 аналитическим способом с условие сохранения площади землепользования, т. е. площадь отрезаемого участка должна равняться площади прирезаемого участка, а точка М должна располагаться на продолжении линии 13-12.

 

Рис. 6. Схема спрямления границы в районе точек 9,10,11,12.

Решив обратную задачу на координаты (формулы 1 и 2), вычисляем  дирекционный угол и длину линии 9-12.

α_12-9 = 360˚ - arctg( ) = 275˚30̒′12˝

S_12-9 = =2084,72 м

Вычисляем угол β по формуле

β = α_12-м -  α_12-9         (20)

β = 358˚57̒′58˝ - 275˚30̒′19˝ = 83˚27̒′39˝

По координатам точек 9, 10, 11 и 12 вычисляем площадь четырехугольника по формулам (15):

2P = ∑X_i × (Y_i+1 – Y_i-1)        (21)

2P = ∑Y_i × (X_i-1 – X_i+1)

2P = 4787,43 × (5053,53–3937,43) = 5343250,623

2P = 4720,23 × (4557,93 – 4464,03) = 443229,597

Вычисления  выполняем в ведомости без  промежуточных записей отдельных  произведений методом «ёлочки».

Таблица 9 Ведомость вычисления площадей

№ точек	Координаты		2P = ∑Xi × (Yi+1 – Yi-1)	2P = ∑Yi × (Xi-1 – Xi+1)
	X	Y
9	4557,93	3937,43
10	4787,43	4720,23	5343250,623	443229,597
11	4464,03	5053,53	5768865,969	2170491,135
12	4357,93	6012,53	-4863885,673	-564576,567
9	4557,93	3937,43	-5890212,939	-1691126,185
10	4787,43	4720,23
			358017,98	358017,98

 

Ввиду того, что ставится условие равенства отрезаемой и  прирезаемой площадей, площадь треугольника 9-М-12 будет равна площади четырехугольника 9-10-11-12.

В треугольнике 9-М-12 вычисляем длину стороны S_12-М по формуле

S_12-М =          ₍₂₂₎

S_12-М = = 172,86 м

Находим координаты точки М:

X_М = 4357,93 + 172,86×Cos 358˚57̒58˝ = 4530,76

Y_М = 6012,53 + 172,86×Sin 358˚57̒58˝ = 6009,41

Для контроля правильности вычисления координат точки М находят площадь треугольника 9-М-12 по координатам его вершин

2P = (X₉ – X_м) × (Y_М – Y₁₂) – (X_м -  X₁₂) × (Y₉ – Y_М)   (23)

2P = (4557,93 – 4530,76) × (6009,41 – 6012,53) – (4530,76 – 4357,93) × (3937,43- 6009,41) = 358017,98 м²

 

 

2.2  Аналитическое проектирование земельных участков

Проектировать аналитическим  способом, т. е. вычислять проектные  отрезки по заданной площади и  по результатам измерений углов  и линий на местности (или по их функциям — координатам точек) можно до составления плана — по схематическому чертежу, на котором записаны углы и линии, пользуясь ведомостью координат. Вместе с этим, пользование проектным планом полезно, так как оно позволяет графически обнаруживать грубые ошибки в проектных углах между линиями, длинах линий и дирекционных углах, не замеченные в процессе вычислений.

При аналитическом способе  проектирования часто приходится решать прямые и обратные геодезические  задачи, вычислять координаты точки пересечения двух прямых, координаты концов которых и дирекционные углы известны. При этом особое внимание необходимо обращать на знаки тригонометрических функций и выражать площади и произведения сторон в квадратных метрах, округляя их до целых единиц.

2.2.1. Проектирование участка  пашни под овощной севооборот

 

 

Рис. 7. Схема выделения земельного участка  под овощной севооборот

 

1. По координатам точек 25 и 26 (табл. 7) вычисляли дирекционный угол и длину линии по формулам  обратной задачи на координаты

α_25-26 = arctg( ) = 65˚15̒01˝

S_25-26 = = 945,88 м

 

2. Находили координаты  точки N под условием параллельности линии B-N и   13-12 по формулам прямой засечки:

                                                          (24)

 

α_B-N=α_13-12=358̊ 57′58′′

α_25-N=α_25-26=65˚ 15′01′′

 

X_N = = 4112,96

Y_N = (4112,96 – 2929,93) × tg 358˚57̒58˝ + 2347,98= 2326,63

3. Вычисляют площадь участка P₀ по координатам его вершин (B-23-24-25-N). Вычисления выполняются в ведомости.

Таблица 10

№ точек	Координаты		2P = ∑Xi × (Yi+1 – Yi-1)	2P = ∑Yi × (Xi-1 – Xi+1)
	X	Y
B	2929,93	2347,98
23	2952,13	1539,53	-2456614,98	-476792,441
24	3239,63	1515,83	10690,779	-1211906,085
25	3751,63	1542,83	3041821,604	-1347399,724
N	4112,96	2326,63	3311549,744	1911791,871
B	2929,93	2347,98	-2306147,903	2725605,623
23	2952,13	1539,53
			1601299,25	1601299,25

 

4. Сравнивая площадь  участка Р₀ с площадью овощного севооборота Р, находили площадь, которую необходимо допроектировать. Данный участок B-N-K-L представляет собой трапецию.

ΔP = Р₀ - Р = 800649,63 – 815000 = -14350,37 м²

По координатам точек B и N вычисляем длину линии B-N, вычисляем углы γ и β по разности дирекционных углов сторон:

l = = 1183,22 м

γ = α_B-C– α_B-N         (25)

β =α_N-B – α_25-26

γ = 84°11'54"- 358̊ 57′57′′=85°13'57"

β = 178°57'58"-65°15'01"=113°42'57"

 Находим неизвестное основание  трапеции по формуле

b =        ₍₂₆₎

b = = 1187,53м

Вычисляем высоту трапеции

h =           ₍₂₇₎

h = = 12,11м

Из прямоугольных треугольников  BL₀L и NK₀K вычисляем длины сторон BL = l₁ и NK = l₂ по формулам:

l₁ = ; l₂ =        ₍₂₈₎

l₁= = 12,15 м; l₂= =13,23 м.

Вычисляем приращения координат для  линий BL и NK и координаты точек L и K.

ΔX_L = 12,15 × Cos 85˚13′57′′ = 1,01

ΔY_L =12,15×Sin 85˚13′57′′ = 12,11

X_L = 2930,94 и Y_L = 2360,09

ΔX_K = 13,23 × Cos 66˚17′03′′ = 5,32

ΔY_K =13,23 ×Sin 113˚42′57′′ =12,11

X_K = 4118,28 и Y_K = 2338,74

Для контроля правильности вычисления следует определить по координатам площадь участка L-23-24-25-K и сравнить ее с заданной площадью овощного участка.

Таблица 11 Ведомость вычисления площадей

№ точек	Координаты		2P = ∑Xi × (Yi+1 – Yi-1)	2P = ∑Yi × (Xi-1 – Xi+1)
	X	Y
L	2930,94	2360,09
B	2929,93	2347,98	-2404183,361	-49753,6962
23	2952,13	1539,53	-2456614,98	-476792,441
24	3239,63	1515,83	10690,779	-1211906,085
25	3751,63	1542,83	3041821,604	-1347399,724
N	4112,96	2326,63	3273545,994	-853058,8895
K	4118,28	2338,74	137797,6488	2764437,455
L	2930,94	2360,09	27081,8856	2804612,952
B	2929,93	2347,98
			1630139,571	1630139,571