Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Составление плана по результатам топографических съёмок

ФГОУ ВПО

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт землеустройства, кадастра и водопользования

Кафедра геодезии

Курсовая работа

Исполнитель: ст. 16 группы Никлюдов А.А.

Омск 2009

Содержание:

Реферат (стр. 4)

1. Введение (стр.5)

2. Методы наземных топографических съёмок (стр.6)

2.1. Мензульная съёмка (стр. 6-8)

2.2. Теодолитная съёмка (стр. 8 - 9)

2.2.1. Теодолит Т-30, его поверки и юстировки (стр. 9 -11)

2.3. Нивелирная съёмка (стр. 11 – 12)

2.3.1. Нивелир Н-3. Его поверки и юстировки (стр. 12 – 14)

2.4. Тахеометрическая съёмка (стр. 14 – 15)

2.4.1. Номограммный тахеометр 2-ТН (стр. 15 -16)

3. Нивелирование поверхности (стр. 17)

3.1. Способы нивелирования поверхности (стр. 17)

3.2. Обработка результатов нивелирования поверхности по квадратам (стр. 17)

3.2.1. Построение сети квадратов (стр. 17 -18)

3.2.2. Математическая обработка результатов измерений (стр. 19 -20)

3.2.3. Составление плана участка. Интерполирование (стр. 20 - 22)

4. Тахеометрическая съёмка (стр. 23)

4.1. Сущность тахеометрической съёмки. Приборы (стр. 23 - 24)

4.2. Порядок работы на станции (стр. 24)

4.3. Съёмка ситуации и рельефа (стр. 24 – 25)

4.4. Обработка материалов тахеометрической съёмки (стр. 25 – 28)

5. Решение инженерных задач на плане топографической съёмки (стр. 29)

5.1. Построение графика уклонов (стр. 29 - 30)

5.2. Построение профиля по линии АВ (стр. 30)

5.3. Обратная геодезическая задача (стр. 30 - 31)

6. УИРС. Сравнительный анализ методов топографических съёмок. Рекомендации по выбору метода съёмки. (стр. 32 – 33)

Вывод (стр. 34)

Список литературы (стр. 35)

Реферат

Моя курсовая работа состоит из 35 страниц. В ней содержится 26 формул, 4 рисунка и 1 таблица. При написании использовалось 3 источника. К работе приложены 4 приложения (А, Б, В, Г).

Курсовая работа является важным звеном в изучении дисциплины «Геодезия» студентами первого курса, поскольку она дает возможность закрепить знания и получить новые. Объем курсовой работы является небольшим, поскольку в работе изучаются основы.

Основная часть работы содержит:

1) Мензульная съёмка;

2) Теодолитная съёмка;

3) Нивелирование поверхности по квадратам;

4) Составление плана по результатам тахеометрической съёмки;

5) Решение задач по плану тахеометрической съёмки.

В приложении курсовой работы содержатся:

1) План нивелирования поверхности по квадратам (1:500);

2) План тахеометрической съёмки (1:2000);

3) Журнал тахеометрической съёмки;

4) Таблица решения обратной геодезической задачи.

УИРС позволяет выполнить студенту исследовательскую работу.

1. Введение

Геодезия – наука об измерениях, средствах измерений, математической обработке результатов измерений, которые выполняются для решения различных задач.

Главные задачи геодезии это:

- Измерение длин линий и углов на поверхности Земли, над Землёй (аэросъёмка) и под Землёй (в шахтах и тоннелях), и, кроме того, под водой (изучение топографии дна).

- Математическая обработка результатов измерений.

- Графическое построение и оформление планов, карт, профилей.

- Использование результатов измерений и графических построений при решении задач строительства, научных исследований, землеустройства, земельного, городского и других кадастров.

Геодезия как наука возникла в глубокой древности и развивалась вместе с созидательной деятельностью человека. Геодезия играет очень большую роль в современном мире: она используется в проектировании и строительстве зданий, дорог, каналов. Кроме того, геодезия имеет большое значение в проведении государственного земельного кадастра и в оборонных мероприятиях страны.

Геодезия тесно связана с такими науками, как математика, физика, география, геология, геоморфология, почвоведение, земледелие, геоботаника, астрономия, геофизика, землеустроительное проектирование, экономика сельского хозяйства, мелиорация, дорожное дело и др.

Все геодезические измерения выполняются с помощью специальных геодезических приборов. В данной курсовой работе будут рассмотрены: теодолит Т-30, нивелир Н-3, тахеометр 2-ТН. Также будет рассказано о методах наземных топографических съёмок, в которых используются эти приборы.

2. Методы наземных топографических съёмок

Существуют следующие виды наземных топографических съёмок:

- Мензульная;

- Теодолитная;

- Фототеодолитная;

- Нивелирная;

- Тахеометрическая.

2.1. Мензульная съёмка

Мензульная съёмка осуществляется при помощи мензулы, прибора, который состоит из зрительного прибора, линейки, планшета, вилки и буссоли.

При мензульной съёмке измерения сопровождают графическим построением угла на плане в поле.

При определении положения на планшете пунктов съёмочной сети на открытой местности применяют способ угловых засечек, а на заселённой и застроенной прокладывают мензульные ходы. Одновременно со съёмкой ситуации определяют высоты характерных точек рельефа, по которым интерполируют и проводят горизонтали. При съёмке ситуации и рельефа применяют главным образом полярный способ. При мензульной съёмке абрис не составляют, расстояния, измеренные на местности, откладывают на планшете при помощи циркуля-измерителя и масштабной линейки.

Мензула имеет следующие поверки:

- Нарезки у станового винта и у конца оси подставки должны быть одинаковыми, в результате чего становой винт должен свободно привинчиваться к подставке. Винты, служащие для прикрепления доски к подставке, должны быть хорошо подогнаны к гнёздам в доске.

- Вращение мензульной доски должно быть свободным, а при работе наводящим винтом подставки – плавным.

- В собранном виде мензула должна быть устойчивой, а при надавливании на планшет – пружинить.

- Верхняя поверхность мензульной доски должна быть плоскостью.

- Верхняя поверхность мензульной доски должна быть перпендикулярна к вертикальной оси подставки.

- При горизонтальном положении планшета индекс вилки должен находиться на одной отвесной линии с остриём отвеса.

- Магнитная стрелка буссоли должна быть хорошо намагничена, шпиль хорошо отточен, камень отшлифован.

- Вращения вертикального круга и алидады горизонтального круга должны быть свободными и при работе наводящими устройствами (винтами) – плавными.

- Подъёмные винты в подставке не должны шататься, а положение кипрегеля должно быть устойчивым.

- Внутренняя поверхность каждого уровня должна быть хорошо отшлифована.

- Зрительная труба должна давать ясные изображения.

- При работе кремальерой положение визирной оси в зрительной трубе должно быть неизменным.

- Вертикальный круг должен быть прочно соединён со зрительной трубой, а алидада вертикального круга – с её уровнем.

- Скошенный край линейки кипрегеля должен представлять прямую линию, а нижняя поверхность её должна быть плоскостью.

- Вертикальный круг кипрегеля должен быть прочно соединён со зрительной трубой, а уровень при вертикальном круге – с алидадой.

- Ось цилиндрического уровня на линейке кипрегеля должна быть параллельна нижней плоскости линейки.

- Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси кипрегеля.

- Горизонтальная ось кипрегеля должна быть параллельна нижней плоскости линейки.

- Вертикальная нить сетки должна быть перпендикулярна горизонтальной оси кипрегеля.

- Коллимационная плоскость зрительной трубы должна проходить через скошенный край линейки или быть ему параллельной.

2.2. Теодолитная съёмка

Теодолит – топографический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных углов и углов наклона.

Теодолитная съёмка является полевой работой, при выполнении которой сначала создают съёмочную геодезическую сеть, а затем производят съёмку ситуации.

Съёмочной геодезической сетью при теодолитной съёмке может быть сеть треугольников, сеть теодолитных полигонов, составляющих группу смежных многоугольников, или теодолитных ходов, представляющих систему ломаных линий, привязанную к геодезическим пунктам. Ход, проложенный внутри полигона для съёмки ситуации, называют диагональным.

Перед производством измерений все вершины полигонов и ходов закрепляют на местности кольями, столбами и пр. После этого измеряют длины сторон полигонов и ходов, горизонтальные углы между ними, углы наклона линий для последующего вычисления их горизонтальных проложений.

Для измерения линий в полигонах и ходах применяют стальные ленты, рулетки, дальномеры, различных видов и другие приборы, позволяющие измерять линии с относительной погрешностью не более 1/2000.

Для измерения больших расстояний целесообразно применять радио- и светодальномеры, обеспечивающие большую точность измерений.

Углы в теодолитных полигонах и ходах измеряют при помощи теодолитов со средней квадратичной погрешностью не более 30''.

При приёмке с завода или перед работой теодолит испытывают на выполнение следующих условий:

- Вращения горизонтального, вертикального кругов и алидады горизонтального круга должны быть свободными и при работе наводящими устройствами (винтами) – плавными.

- Подъёмные винты в подставке не должны шататься, а положение теодолита должно быть устойчивым.

- Внутренняя поверхность каждого уровня должна быть хорошо отшлифована.

- Зрительная труба должна давать ясные изображения.

- При работе кремальерой положение визирной оси в зрительной трубе должно быть неизменным.

2.2.1. Теодолит Т-30, его поверки и юстировки

Т-30 – теодолит технической точности, среднеквадратичная ошибка измерения угла 30''. (См. рис. 1).

а) b)

Рисунок 1 - Теодолит Т 30:

а — устройство: 1 - объектив; 2 - визир, или оптический коллиматор для предварительной наводки зрительной трубы наточку; 3 и 13 - закрепительные винты зрительной трубы и лимба; 4 - кремальерный винт для наводки зрительной трубы на резкость изображения предмета; 5 - окуляр; 6 и 8 - микрометренные винты зрительной трубы и алидады; 7 - цилиндрический уровень; 9 - выход остова микрометренного винта лимба; 10 - подставка-треножник; 11 - подъемные винты подставки-треножника; 12 - основание -дно упаковочного футляра; 14 - окуляр отсчетного микроскопа; 15 - зеркало, направляющее лучи света в отсчетную систему; 16 - подставка трубы; 17 - паз для ориентир-буссоли; б—оси теодолита: 1— вертикальная; 2—визирная; 3— горизонтальная; 4— цилиндрического уровня.

К узлам геодезических приборов предъявляются определённые геометрические требования (условия). Проверка этих условий в геодезии называется поверкой. Если эти условия не выполнены, то производится юстировка (исправление).

- Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна вертикальной оси теодолита.

Поверку выполнения этого условия называют поверкой уровня.

Необходимо установить цилиндрический уровень по направлению двух подъёмных винтов. Вращая эти винты в разные стороны, выводим уровень в центр ампулы, затем поворачиваем алидаду на 180°. Если пузырёк воздуха отклоняется от центра более чем на 2 деления, то условие выполнено. Если больше 2 делений, выполняется юстировка:

На половину дуги отклонения пузырёк перемещают с помощью подъёмных винтов, а на оставшуюся часть дуги юстировочными винтами цилиндрического уровня с помощью шпильки.

- Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения трубы.

Эта поверка называется поверкой визирной оси.

Если это условие не выполняется, то имеет место коллимационная ошибка. Она вычисляется по формуле:

С = ½(Л – П ± 180°), (1)

где Л – отчёт по кругу лево, П – отчёт по кругу право.

Коллимационная ошибка для Т-30 не должна превышать 1'. Если она выше, то производится юстировка:

Наводящим винтом алидады горизонтального круга устанавливаем вычисленный отсчёт. При этом центр сетки нитей уйдёт с наблюдаемой точки;

Горизонтальными исправительными винтами сетки нитей возвращаем перекрестие сетки нитей на наблюдаемую точку. После юстировки вновь определяем С.

- Горизонтальная и вертикальная оси теодолита должны быть перпендикулярны.

Юстировка:

На расстоянии 10-15 метров от прибора подвешивается отвес. Наводим вертикальную нить на нить отвеса. Если условие выполнено, то вертикальная нить и нить отвеса должны совпасть. Если не выполнено, то поворачивают вместе с сеткой окулярную часть, ослабив, а потом, завернув четыре винта диафрагмы сетки нитей, и поворачивают сетчатое кольцо до совпадения этих двух нитей.

2.3. Нивелирная съёмка

Нивелир – геодезический прибор, обеспечивающий при работе горизонтальную визирования. Он представляет собой сочетание зрительной трубы с цилиндрическим уровнем или с компенсатором. Уровень и компенсатор служат для приведения визирной оси в горизонтальное положение.

При помощи нивелиров измеряется высота точек местности и превышения между ними. В зависимости от метода и применяемых приборов различают следующие виды нивелирования:

- Геометрическое, выполняемое горизонтальной визирной осью;

- Тригонометрическое, выполняемое наклонной визирной осью;

- Барометрическое, выполняемое при помощи барометров, действие которых основано на известной зависимости между атмосферным давлением и высотой над уровнем моря;

- Гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одной и той же уровенной поверхности;

- Стереофотограмметрическое, выполняемое посредством измерений на стереоскопических парах фотоснимков;

- Аэрорадионивелирование, выполняемое с помощью радиовысотомеров, устанавливаемых на летательных аппаратах;

- Механическое, выполняемое при помощи приборов, автоматически вычёркивающих профиль проходимого пути.

2.3.1. Нивелир Н-3. Его поверки и юстировки

Самым распространённым прибором для выполнения нивелирования является нивелир Н-3 (см. рис. 2). Для него средняя квадратическая ошибка определения превышения на 1 км двойного хода составляет не более 3 мм.

Рисунок 2 – устройство нивелира

а — устройство нивелира: 1—подставка (трегер); 2— элевационный винт; 3 — окуляр; 4—торцевая часть коробки цилиндрического уровня, где расположены его исправительные винты; 5— корпус зрительной трубы; 6 — коробка цилиндрического уровня; 7— мушка; 8— объектив; 9— кремальерный винт для фокусирования; 10 — закрепительный винт; 11 — наводящий винт; 12— круглый уровень; 13— исправительные винты круглого уровня; 14—подъемный винт; б—поле зрения трубы; в —схема контактного уровня: 1 — пузырек уровня (заштрихованы противоположные концы половинок пузырька уровня); 2— ампула уровня с камерой; 3...5— призмы, образующие блок призм; 6 —лупа, передающая изображение концов пузырька в глаз наблюдателя; 7— ось уровня не горизонтальна; 8— пузырек в нуль-пункте; 9— камера.

Как точный теодолит, он имеет следующие поверки:

- Поверка круглого уровня:

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Круглый уровень устанавливается между двумя подъёмными винтами и, вращением этих винтов в противоположные стороны устанавливается уровень между ними. Третьим подъёмным винтом (не поворачивая зрительной трубы) выводим уровень в центр. После этого поворачивает нивелир на 180°. Если пузырёк ушёл за вторую окружность, то производится юстировка: на половину отклонения от нуль-пункта исправляем подъёмными винтами, на вторую - исправительными винтами уровня.

- Поверка сетки нитей:

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.

На расстоянии 5-10 метров от нивелира устанавливают рейку, на которой берут отчёты по обоим концам горизонтальной нити сетки. Если они одинаковы, то условие выполнено, в противном случае, действуя исправительными винтами сетки нитей, поворачивают её до получения одинаковых отчётов.

- Поверка главного условия нивелира:

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси прибора (Для нивелиров с компенсатором – визирная ось должна быть горизонтальна).

h = З – П;

h = i1 – (V1 – x) = i1- V1 + x;

h = V2 – x – i2;

x = (V1 + V2)/2 – (i1 + i2)/2, (2)

где

x – погрешность,

V – отчёт,

i – высота инструмента.

Допустимое значение х ≤ 4 мм. Если х > 4 мм, производим юстировку:

1 способ:

Элевационным винтом по рейке устанавливаем отчёт свободный от погрешности х на 2 станции:

V2прав = V2 – x. (3)

2 способ:

Исправительными винтами цилиндрического уровня выводим пузырёк в нуль-пункт и повторяет поверку.

2.4. Тахеометрическая съёмка

Тахеометрическая съёмка – один из видов наземной топографической съёмки, осуществляемый с помощью теодолитов или специальных приборов – тахеометров.

«Тахеометрия» - греческое слово, означающее «быстрое измерение». Быстрота измерения достигается тем, что положение точки на плане и по высоте определяют полярным способом при одном наведении зрительной трубы тахеометра на рейку, получая расстояние (по дальномеру) от тахеометра до рейки, направляющий горизонтальный угол на рейку и вертикальный угол или превышение снимаемой точки над станцией тахеометра.

Тахеометрическую съёмку применяют для создания планов или цифровой модели местности небольших участков в крупном масштабе при проведении земельного или городского кадастра, для планировки сельских населённых пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных и противоэрозионных мероприятий, трассирования линейных сооружений и др.

2.4.1. Номограммный тахеометр 2-ТН

Номограммный тахеометр представляет собой совокупность теодолита 2Т5К, предназначенного для измерения горизонтальных углов и углов наклона, и номограммного дальномера-высотомера, с помощью которого определяют горизонтальные проложения и превышения.

Тахеометр 2-ТН (см. рис. 3) характеризуется следующими основными техническими данными: средняя квадратическая погрешность измерения горизонтального угла и угла наклона равна 6''; средняя квадратическая погрешность измерения расстояния по номограммным кривым 15 см на 100 м; средняя квадратическая погрешность измерения превышения 3, 5, 10 и 15 см на 100 м для коэффициентов дальномера-высотомера 10, 20, 50 и 100 соответственно; диапазон действия компенсатора вертикального круга 4', погрешность установки компрессора 2''.

3. Нивелирование поверхности

3.1. Способы нивелирования поверхности

- Магистральный (применяют при сильно выраженном рельефе местности и при характерных точках рельефа на водоразделах и водотоках прокладывают теодолитные и нивелирные ходы, преимущественно в закрытой местности);

- Параллельных линий (используют, когда местность покрыта лесом или высоким кустарником, в котором прорубают параллельные просеки, на них выбирают характерные точки рельефа и прокладывают нивелирные ходы);

- Нивелирование поверхности по квадратам (применяют, когда местность открытая, рельеф равнинный с неясно выраженными формами).

3.2. Обработка результатов нивелирования поверхности по квадратам

Нивелирование поверхности по квадратам применяют, когда местность открытая, рельеф равнинный с неясно выраженными формами. Такой способ нивелирования является самым простым и наиболее распространённым. Нивелирование поверхности по квадратам производят с целью получения топографического плана в крупном масштабе. При этом выполняются следующие полевые и камеральные работы:

- Рекогносцировка местности;

- Построение сети квадратов;

- Съёмка ситуации;

- Нивелирование участка и привязка его к реперу;

- Математическая обработка результатов нивелирования;

- Составление плана.

3.2.1. Построение сети квадратов

На участке местности при помощи теодолита и мерной ленты строят сеть квадратов со сторонами 10, 20 или 40 метров (в нашем случае – 20 метров), в зависимости от характера рельефа и необходимой точности его изображения вдоль большей стороны провешивают линию и откладывают нужное количество отрезков равных стороне квадрата. Затем в точках В и С также строят прямые углы и откладывают нужное количество отрезков. Контролем построения основного прямоугольника является угол D, который может отличаться на 3' (см. рис. 4). Положение вершин, заполняющих квадраты, выполняется путём вешения в створе между точками основного прямоугольника. Производят съёмку ситуации путём промеров от вершин квадрата. Все данные заносятся в схему.

Если площадь участка небольшая, то нивелирование производится с одной станции, при этом берутся отчёты по чёрной стороне рейки, которая последовательно устанавливается на все вершины квадрата. Если нельзя выполнить нивелирование с одной станции, то намечают несколько станций. При этом каждая пара смежных станций для контроля должна иметь связующие точки. Отчёты на связующих точках берут по обеим сторонам реек.

3.2.2. Математическая обработка результатов измерений

- Составляем схему квадратов, на которую переписываем все отчёты начиная с левого нижнего угла. Отчёты заполняем снизу-вверх.

- Далее вычисляем горизонт прибора ГП:

ГП = НRр + а, (4)

где НRр – высота репера, м;

а – отчёт по рейке, поставленной на репер, м.

(Высота репера и отчёты по рейке взяты из методических указаний, вариант 13):

НRр = 93,809 м;

а = 1,011 м;

ГП = 93,809 + 1,011 = 94,820 м.

- Вычисляем высоты (Н) всех вершин квадрата по форумле:

НВершi = ГП – bi, (5)

где bi – отчёт по рейке, взятый на вершине квадрата с номером i.

Н1 = 94,820 – 1,532 = 93,288

Н2 = 94,820 – 1,165 = 93,655

Н3 = 94,820 – 1,470 = 93,350

Н4 = 94,820 – 1,940 = 92,880

Н5 = 94,820 – 1,628 = 93,192

Н6 = 94,820 – 1,195 = 93,625

Н7 = 94,820 – 0,873 = 93,947

Н8 = 94,820 – 1,261 = 93,559

Н9 = 94,820 – 1,694 = 93,126

Н10 = 94,820 – 1,283 = 93,537

Н11 = 94,820 – 1,072 = 93,748

Н12 = 94,820 – 0,579 = 94,241

Н13 = 94,820 – 1,124 = 93,696

Н14 = 94,820 – 1,288 = 93,532

Н15 = 94,820 – 1,011 = 93,809 (репер)

Н16 = 94,820 – 1,157 = 93,663

Н17 = 94,820 – 0,729 = 94,091

Н18 = 94,820 – 1,172 = 93,648

Н19 = 94,820 – 1,621 = 93,199

Н20 = 94,820 – 1,070 = 93,750

Н21 = 94,820 – 1,402 = 93,418

Н22 = 94,820 – 1,166 = 93,654

Н23 = 94,820 – 1,393 = 93,427

Н24 = 94,820 – 1,766 = 93,054

Н25 = 94,820 – 1,279 = 93,541

Вычисленные высоты точек записывают на схеме под значением отсчётов по рейке.

3.2.3. Составление плана участка. Интерполирование

На чертёжной бумаге формата А4 строят сетку квадратов для построения плана в масштабе 1:500. Сторона квадрата равна 20 м т.е. на плане она будет равна 4 см. На план со схемы переносят значения высот, округляют их до 0,01 м, проставляют их у вершин квадратов.

Интерполирование горизонталей состоит в нахождении места, где искомая горизонталь пересекает линию между точками с известными высотами. При этом имеется ввиду, что линия профиля между этими точками является прямой, т.е. уклон линии на каждом отрезке не измеряется. Существуют два способа интерполирования горизонталей: аналитический и графический.

- Аналитический способ состоит в вычислении расстояний между точками с известными высотами и горизонталями.