Полевые работы при теодолитной съемки

Введение

 

 Геодезия - наука, изучающая  форму и размеры поверхности  Земли или отдельных её частей  путём измерений, вычислительной  обработки их, построения карт, планов, профилей, которые используют при  решении инженерных, экономических  и других задач.

В задачи геодезии входит изучение методов:

1. измерений линий и углов на поверхности земли, под землёй, над землёй с помощью специальных геодезических приборов;
2. вычислительной обработки результатов измерений и создания цифровых моделей местности, с использованием электронно-вычислительной техники;
3. графических построений и оформления карт, планов и профилей с использованием машинной графики;
4. использования результатов измерений и графических построений при решении задач промышленного, сельскохозяйственного, транспортного, культурного строительства, научных исследований, землеустройства, земельного и других кадастров.

Теодолитная съёмка, как и съёмки других видов, является полевой работой, при выполнении которой сначала создаётся съёмочная геодезическая сеть, а затем производится съёмка ситуации.

Главная задача геодезической практики - научиться работать на геодезических инструментах, строить топографические планы местности различных масштабов.

При прохождении учебной практики по геодезии необходимы знания систем координат, системы условных знаков, основ теории картографических проекций, основ топографического черчения, а также знания методов ведения инженерно-геодезических и изыскательских работ.

 

 

 

Глава 1 Полевые работы при теодолитной съемки

 

1. Рекогносцировка местности

 

Рекогносцировка – осмотр местности с целью знакомства с объектами съемки, отыскания пунктов ГГС, окончательного выбора точек теодолитных хода.

Одна из главных задач рекогносцировки - определение четких границ картографируемого района. При этом учитываются: фактическое состояние дорог для подъезда к району; возможные Места для центра соревнований, старта и финиша; возможные места размещения участников зимних соревнований; ценность местности для ориентирования; рациональная конфигурация рабочего поля карты. [1]

 

1.2 Прокладка теодолитного  хода

 

Прокладка теодолитного хода – это производство условные изменения измерений.

Плановым обоснованием теодолитной съемки служат теодолитные ходы, которые прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. При съемке населенного пункта или участка для строительства обычно на границе прокладывается замкнутый полигон. Для обеспечения съемки ситуации и для контроля измерений внутри полигона может быть проложен диагональный ход.

Разомкнутый теодолитный ход должен быть вытянутым, т. е. с углами поворота, по возможности, близкими к 180°, и прокладываться, как правило, между пунктами триангуляции или полигонометрии.

Проложение теодолитных ходов начинается с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота.

 

 

    Точки углов поворота  теодолитных ходов выбирают так, чтобы стороны между соседними  точками было удобно измерять, а длины их были бы не  более 350 м и не менее 20 м.

Линии измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях, с относительными ошибками не более 1:3000, 1:2000 и 1: 1500 в зависимости от условий местности, на которой измеряются линии. Длина теодолитного хода допускается при съемке масштаба 1:5000 - 4 км; 1: 2000 - 2 км; 1:1000 - 1 км. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно вправо по ходу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях, вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница из этих измерений не превышает двойной точности прибора. Углы наклона линий измеряют с помощью вертикального круга теодолита. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы.[2]

 

1.3 Съёмка ситуации местности

 

Съемка ситуации местности заключается в определении положения точек контуров и местных предметов относительно вершин и сторон теодолитного хода.

Съемка ситуации (контуров и предметов) местности при теодолитной съемке заключается в привязке посредством тех или иных способов ситуации к сторонам и вершинам опорного теодолитного хода. Применяют следующие способы съемки ситуации.

      Съемку способом  перпендикуляров ведут следующим  образом. По направлению стороны  теодолитного хода протягивают  и закрепляют ленту и на  нее проектируют по перпендикулярам  все' снимаемые точки местности, располагающиеся около ленты. Длину  перпендикуляра измеряют рулеткой.

      При съемке ситуации  составляют абрис, в котором схематически 

зарисовывают снимаемую ситуацию, показывают все снимаемые точки, записывают четко и ясно результаты всех выполненных при съемке угловых и линейных измерений. Абрис составляют отдельно для каждой стороны теодолитного хода, показывая всю снятую с этой стороны ситуацию. Для облегчения обработки результатов съемки составляют общую схему участка, на которой показывают главные и диагональные теодолитные ходы, основные элементы ситуации, измеренные длины сторон и величины углов теодолитных ходов.

Съемка может приводиться – одновременно с прокладкой теодолитного хода. Результаты съемки заносят в схематичный чертеж - абрис.

Абрис является основным документом съемки и служит материалом для составления плана местности. ( рисунок 1)

Способ перпендикуляров  

 

2. Способ полярных координат

 

 

2. Способ биполярных координат (засечек)

 

 

Рисунок 1- Способы съемки           [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2 Камеральные работы при теодолитной съемке

 

1. Уравнение измеренных горизонтальных углов

 

Камеральные работы при теодолитной съемке слагаются из вычислений и графических построений. В результате вычислений определяют плановые координаты вершин теодолитных ходов; конечной целью графических построений является получение ситуационного плана местности.

Измеренные углы и длины сторон теодолитных ходов содержат неизбежные случайные погрешности, накопление которых приводит к возникновению так называемых невязок.

Невязками называются разности между измеренными либо вычисленными результатами и их теоретическими значениями.

Вычисляется сумма измеренных углов ∑ βизм.

Ʃ ß изм. = 152˚ 12ˊ + 121˚ 36ˊ + 134˚ 01ˊ+ 106˚ 47ˊ + 101˚ 26ˊ + 104˚ 00, 5˚ = 720˚ 02, 5

Ʃ ß испр. = 180̊ *4 = 720̊

F ß = 00̊  02, 5́

При суммировании необходимо помнить, что в одном градусе 60/.

152˚ 12ˊ - 00̊ 0,4ˊ = 152˚ 11,6ˊ

121˚ 36ˊ - 00̊ 0, 4ˊ = 121˚ 35, 6ˊ

134˚ 01ˊ - 00̊ 0, 4  =  134˚ 00, 6

106˚ 47ˊ - 00̊ 0, 5 = 106˚ 46, 5ˊ

101˚ 26ˊ - 00˚ 0, 4 = 101˚ 25, 6ˊ

104˚ 00, 5 –00˚ 0, 4  = 104˚ 00, 1ˊ

Но для проверки нужно сложить все числа, которые получились.

152˚ 11,6ˊ + 121˚ 35, 6ˊ + 134˚ 00, 6 + 106˚ 46, 5ˊ + 101˚ 25, 6ˊ + 104˚ 00, 1ˊ = 720˚ 00ˊ

Эти данные записываем в четвертый и в пятый столбик.

Контролируют правильность вычисления исправленных углов: сумма исправленных углов должна равняться теоретической сумме углов. [4]

 

2.2 Вычисление дирекционных углов

 

Дирекционным углом в геодезии называют угол между линией проходящей через данную точку направлением на ориентир и линией параллельной оси абсцисс, отчитываемой от северного направления оси абсцисс. Его отсчитывают слева на права (по ходу стрелки) от 0о до 360°.Вычисление дирекционных углов  по формулам:

,

где an+1 – дирекционный угол последующей стороны;

an+1 – дирекционный угол предыдущей  стороны;

bиспр – исправленный, вправо по ходу лежащий угол.

 При вычислении, если  an+180°<bиспр, то необходимо прибавить 3600.  Если an+1 = an+180°-bиспр>3600, то необходимо вычитать 3600.

Контролем вычислений является получение дирекционного угла начальной стороны. Дирекционные углы записываются в графу “Дирекционные углы”

ɑ1 = 42˚ + 180˚ - 152˚ = 70˚

ɑ2 = 16, 7ˊ – 11, 6ˊ = 5, 1ˊ

ɑ3 = 70˚ + 180˚ – 121˚ = 128˚

ɑ4 = 05,1ˊ + 60ˊ – 35, 6ˊ = 29, 5ˊ

ɑ5 = 128˚ + 180˚ - 134˚ = 174˚

ɑ6 = 29, 5ˊ - 00, 6ˊ = 28, 9ˊ

ɑ7 = 174˚ - 106˚ = 68˚

ɑ8 = 28, 9ˊ + 60ˊ – 46,5ˊ = 42, 9ˊ

α9 = 68˚ + 180˚ – 101˚ = 147˚

α10 = 42, 9ˊ - 25, 6ˊ = 17, 3ˊ

α11 = 146˚ - 104˚ = 42˚

α12 = 17ˊ - 00, 1ˊ = 16, 7ˊ

Примечание: т.к. это замкнутый теодолитный ход то конечный дирекционный угол равен начальному. [5]

 

3. Вычисление румбов

 

Румб - это острый угол между направлением данной линии и ближайшим меридианом. Они измеряются в градусах от 00 до 900 и обозначаются буквой r. Возле обозначения ставится индекс, который указывает на четверть, в которой находится румб (Таблица1).

Таблица 1 Значения румбов

По названию румба мы можем определить какой знак будет стоять в приращение координат. В ведомости вычисления координат записи горизонтальной проложений и их дирекционных углов и румбов делаются в соответствие с конечными точками той линии, к которой они относятся.  Связь румба с соответствующим азимутом выявляется из рисунка 2.

 

 

 

Рисунок 2 -Схема для определения названия румбов и знаков приращений координат. Фигурными стрелками показаны румбы.[5]

     1. 42˚ 16, 7ˊ

     2. 70˚ 05, 1ˊ

     3. 51˚ 30, 5ˊ

     4. 04˚ 31, 1ˊ

     5. 68˚ 42, 9ˊ

     6. 32˚ 42, 7ˊ

     7. 42˚ 16, 7ˊ

Эти показатели записываются в девятый и десятый столбики.

 

 

4. Вычисление горизонтальных проложений

 

Меры линий считывают со схемы и выписывают в графу 11. В моем случае Масштаб 1:2000. Значения горизонтальных расстояний между вершинами теодолитно-высотного хода переписывают в графу 11 из ведомости вычисления координат.

Вычисление горизонтальных проложений d от станций до реечных точек производят по значениям расстояний D΄ (таблица, графа 11), полученных по нитяному дальномеру: d = D ΄х cos ² ν.

Превышения h точек относительно станции вычисляют по формуле:

h = h ΄ + i – l , где i – высота прибора на станции, l – высота наводки на рейку.

При вычислениях превышений по сторонам теодолитно-высотного хода, длины которых измерены стальной землемерной лентой:  h΄ = dxtg ν.

При определении превышений на реечные точки, расстояния до которых измерялись по нитяному дальномеру:  h΄ =( D΄/2) xsin 2ν.Для вычислений d и h лучше использовать микрокалькулятор. Значения горизонтальных проложений dзаписывают  в графу 12 до десятых долей метра. Если угол наклона  меньше 2˚, то горизонтальное проложение принимают практически равным измеренному расстоянию.12

Вычисленные значения h ΄ записывают в графу 8 с округлением до сотых долей метра. В графу 10 записывают значения превышений h. Если при визировании на точку труба теодолита наводилась на высоту, равную высоте прибора  (i=l), то h = h ΄ и значения превышений из графы 13 без изменений переписывают в графу 15. [6]

 

5. Вычисление приращений координат

 

Вычисление приращений координат по уравненным дирекционным углам и горизонтальным проложениям линийD х = S · cosr; D у = S · sinr,где S – горизонтальное проложение линии; r – румб лини.

В зависимости от направления линии приращения координат имеют тот или иной знак, который определяется по названию румбаВычисление суммы вычисленных приращений координат по осям х и у:

  1. 42, 167 *DEG*cos*46, 9 = 34, 7

  2. 70, 51* DEG*cos*46, 6 = 15, 29

  3. 51, 305* DEG*cos*14, 4 = - 11. 82

  4. 4, 311* DEG*cos* 50 = - 49, 84

  5. 68, 429* DEG*cos*11, 5 = 4, 17

  6. 32, 427* DEG*cos* 25, 5 = - 21, 45

 

1. 42, 167* DEG*sin*46, 9 = 31, 55

2. 70, 51* DEG*sin* 46, 6 = 44, 02

3. 51, 305*DEG*sin*14, 4 = 11, 27

4. 4, 311* DEG*cos*50 = 3, 9

5. 68, 429* DEG*cos*11, 5 = 10, 72

6. 32, 427* DEG*cos*25, 5 = 13, 78

Для замкнутого теодолитного хода,  значения теоретической  суммы приращений координат равны нулю, следовательно, невязки  приращений координат будут равны их сумме вычисленных  приращений, по величине они должны быть близки к нулю. [5]

 

6. Уравнивание приращений координат

 

Необходимость такого  уравнивания возникает в связи с погрешностями, возникающими, как правило, при выполнении линейных измерений. При уравнивании необходимо выполнить следующие действия:

Вычисляют фактические суммы приращений координат,  соответственно, суммы 14-го и 15-го столбцов таблицы.

Σ ∆Χi = Χ1 + Χ2 + Χ3 +...+ Χn;

+34,70+15,29-8,9-49,84+4,17-21,45+26,03=0

Σ ∆Yi = Y1 + Y2 + Y3 +...+ Yn.  

           +31,55+44,02+3,9+10,72+13,78-84,85=19,12а) сумма поправок должна быть равна величине невязки  с  обратным  знаком;

7. б) сумма исправленных значений должна равняться теоретическому значению.[7]Вычисление координат вершин теодолитного хода

 

Координаты всех вершин теодолитного хода вычисляют  последовательно, начиная с вершины с известными координатами.  Координата последующей точки равна сумме координаты  предыдущей точки и соответствующего исправленного приращения.

 Χ n = Χ n-1 + ΔΧ n-1(испр) , Υ n = Υ n-1 + ΔΥ n-1(испр) столбец 16 и 17Х:

1250+40,96=1290,96

1290,96+21,48=1312,44

1312,44-11,17=1301,27

1301,27-72,1=1264,2

1264,2-37,05=1268,64

1268,64+4,42=1250

1250-18,64=1231,36

У:

1840+8,96=1848,96

1848,96+3,5=1852,46

1852,46+5,44=1857,9

1857,9-2,9=1855

1855+4,09=1850,91

1850,91+5,50=1856,41

Контролем правильного вычисления координат замкнутого  теодолитного хода служит получение расчетным путем координат  начальной точки.[8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3 Построение контурного плана местности

 

3.1 Вычерчивание и оцифровка координатной сетки

 

Способ нанесения точек и контуров на план соответствует способу съемки. При выполнении графических работ применяют циркуль-измеритель, масштабную линейку и прямоугольный треугольник для построения на плане отрезков заданной длины, нанесения точек способом перпендикуляров и линейными засечками.

Построение координатной сетки является ответственной задачей, требующей особенного внимания и аккуратности. От точности построения сетки во многом зависит точность нанесения ситуации, а следовательно, и точность решаемых по плану инженерно-геодезических задач.

Координатную сетку подписывают в соответствии с координатами точек теодолитного хода. Для этого берут минимальное и максимальное значение х и у, которые использовались для нахождения числа квадратов сетки по осям х и у. [8]

 

3.2 Нанесение на  план вершин теодолитного хода

 

Нанесение на план точек теодолитного хода производится по их вычисленным координатам. Для этого сначала определяют квадрат сетки, в котором находиться пункт. Далее на противоположных сторонах этого квадрата циркулем с использованием поперечного масштаба откладывают отрезки, соответствующие разностям одноименных координат точки и «младших» сторон квадрата. Точки отложенные по сторонам квадрата попарно соединяются линиями, которых дает положение наносимого на план пункта. Для контроля производят повторное нанесение того же пункта относительно «старших» сторон квадрата.[10]

 

3.3 Нанесение на план ситуации местности

 

После проложения теодолитных ходов по границам землепользования снимают контуры ситуации внутри участка. Проложение точек контуров определяют с меньшей точностью, поэтому для съёмки точек контуров применяют методы обеспечивающие быстроту работы. Для этого пользуемся абрисом или полевым журналом.

Метод прямоугольных координат:Применяется при съёмки ручьев, извилистых контуров или отдельных точек ситуации, расположенных вдоль или не вдалеке, от линии хода. Для нанесения на план пользуемся треугольником, измерителем и масштабной линейкой. Треугольником пользуемся для построения перпендикуляров. Расстояния до оснований перпендикуляров и длины перпендикуляров определяем при помощи линейного масштаба.

Метод полярных координат:Состоит в том, что с точки теодолитного хода принятой за полюс, положение каждой из характерных точек контуров ситуации определяется парой полярных координат(направление на точку и расстояние до неё). Для этого нам понадобится транспортир, масштабная линейка и измеритель. Центр транспортира ставим на точку, затем нуль наводим на другую точку которая и будет полярной, затем отмечаем  градусы углов, после чего проводим отрезки с помощью масштабной линейки.

Метод засечек: Применяется редко, чаще при съёмки отдельных объектов. Так же пользуются транспортиром и масштабной линейкой. Измеряют углы, после чего от точек до измеренных углов проводят линии, в точке пересечения линий будет находиться данный предмет.

При помощи геодезических формул, в ведомости координат рассчитываем дирекционные углы, румбы, горизонтальные проложения. [11]

 

 

 

3.4 Оформление  топографического плана

 

Топографический план (от лат. planum – плоскость) – крупномасштабный чертеж, изображающий в условных знаках на плоскости (в масштабе 1:10 000 и крупнее) небольшой участок земной поверхности, построенный без учета кривизны уровенной поверхности и сохраняющий постоянный масштаб в любой точке и по всем направлениям.

Оформление топографического плана выполняется в соответствии с «Условными знаками для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500» При этом необходимо тщательно выдерживать очертания и размеры, а также порядок размещения значков. Все построения и подписи выполняют тонкими линиями. В учебных целях вычерчивание черной тушью может быть заменено вычерчиванием остро заточенным простым карандашом. Вспомогательные построения на плане не вычерчивают. Пояснительные надписи располагают на планах преимущественно горизонтально и справа от объектов, на местах, наименее загруженных условными знаками. Надписи названий улиц и переулков располагают по оси их изображения, основанием букв к югу или востоку. Надписи характеристик строений располагают внутри контуров зданий, посередине, параллельно их длинным сторонам, основанием букв к югу или к востоку.

Ориентирование - это определение своего местоположения относительно сторон горизонта. Если встать лицом на север, то позади будет юг, направо -восток, а налево - запад. Это основные стороны горизонта. Между ними есть промежуточные стороны горизонта: северо-восток, северо-запад, юго-восток, юго-запад. Для того чтобы составить план местности, надо уметь определять направления и измерять расстояния на местности.

Направление определяют по азимуту. Вспомним, всякая окружность содержит 360°. Окружность компаса также может быть поделена на 360°.

Азимут - это угол на местности, образуемый двумя лучами: один из них всегда направлен на север, другой - на тот предмет, на который надо определить азимут. От направления на север азимуты от-считываются по часовой стрелке.

Последовательность определения азимута такова:

1) компас поворачивают  так, чтобы буква С совпадала с синим концом магнитной стрелки;

2) на стекло компаса  кладут тонкую палочку по направлению от центра к предмету;

3) по шкале компаса  отсчитывают величину дуги от 0° до линии направления на предмет.

Измерение расстояний на местности. Расстояние на местности можно измерить рулеткой или шагами, зная среднюю длину шага. [12]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В ходе написания работы были сделаны следующие выводы. Теодолитной съёмкой называется горизонтальная или контурная съёмка местности, которая выполняется с помощью теодолита. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона. Линии измеряются стальной лентой и дальномерами различных конструкций.

По результатам теодолитной съёмки может быть составлении план без изображении рельефа. Для получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование поверхности, на которой выполнялась теодолитная съёмка. Сочетание теодолитной съёмки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения плана строительного участка.

Процесс теодолитной съёмки складывается из следующих видов работ: проложение теодолитных ходов, привязка их к пунктам геодезической сети, съёмка ситуации.

В результате проделанной мной работы я закрепила знания по обработке журнала, ведомости вычисления координат, а именно: нахождение азимутов, румбов, приращений, научилась увязывать их и находить невязку. Также я научилась рассчитывать точки полигона и строить их на координатной сетке.

В данной учебной практике по исходным данным был построен план теодолитной съемки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. http://freepapers.ru
2. http://studopedia.ru
3. http://revolution.allbest.ru
4. http://window.edu.ru
5. http://upload.studwork.org
6. http://alexlat.ucoz.ru
7. Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Т. «Геодезия», 2005.
8. http://window.edu.ru
9. http://geoid.ucoz.com
10. http://reftrend.ru
11. Инженерная геодезия: лаб. практикум Л.А. Черкас, Л.Ф. Зуева. - Гродно: ГрГУ, 2011. – 145 с 
12. Маслов А. В. Геодезия /А.В. Маслов, А.В. Гордеев, Ю.Г. Батраков. - М.: Колос, 2006. - 56 -88 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение