Составление топографического плана по результатам тахеометрической съемки
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Глава. «Физико-географическое описание участка работы».
2 Глава «Обработка материалов
тахеометрической съемки, выполненной
на основе теодолитно-
2.1 Исходные данные.
2.2 Обработка материалов
съемочного обоснования.
2.3 Обработка журнала
тахеометрической съемки.
3 Глава «Построение плана тахеометрической съемки».
3.1 Построение
планового съемочного
3.2 Нанесение на план
реечных точек.
3.3 Нанесение ситуации
на план.
3.4 Проведение горизонталей.
3.5 Оформление плана.
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Геодезия – наука, изучающая форму и размеры поверхности всей Земли или отдельных ее частей путем измерений, вычислительной обработки результатов вычислений, построений карт, планов, профилей и методы их использования для решения различных задач.
В задачи геодезии входит изучение методов:
1. Измерение линий и углов на поверхности земли, под землей (в шахтах, туннелях), над землей (при аэрофотосъемке, при использовании искусственных спутников Земли и ракетно-космической техники) с помощью специальных геодезических приборов;
2. Вычислительной обработки результатов измерений с использованием электронно-вычислительной техники;
3. Графических построений и оформления карт, планов и профилей;
4. Использования результатов измерений и графических построений при решении задач промышленного, с/х, транспортного, культурного строительства, научных исследований и др.
Геодезия как инженерная наука в своем развитии опирается на математику, физику, тесно связана с географией и геологией, геоморфологией и почвоведением, земледелием и геоботаникой, землеустроительным проектированием и экономикой сельского хозяйства, мелиорацией и дорожным делом, астрономией и геофизикой и др.
Целью представленной работы является получение знаний, умений и навыков по составлению картографической основы (крупномасштабного топографического плана) по результатам наземных съемок и ее использованию для решения инженерных задач.
Достижение предполагаемой цели связано с решением частных задач:
А. Изучение методов наземных топографических съемок;
Б. Изучение способов обработки полевой съемочной информации и составления топографических планов на основе нивелирования поверхности по квадратам, тахеометрической и мензульной съемки;
В. Решение инженерных задач, связанных с использованием топографических планов.
Глава 1.Физико географическое описание Воронежской области
Воронежская область расположена в юго-восточной части Центрально-Черноземной зоны, на территории Среднерусской возвышенности. Она занимает площадь 52,4 тыс. км . Протяженность ее с севера на юг составляет 350 км, с запада на восток - 300 км.
На территории области выделяют две ландшафтные зоны: лесостепную и степную. Река Дон с севера на юг делит территорию области на две части: правобережье и левобережье.
Рельеф низменной равнины предопределен геологическим строением и историей его развития. Существовавшие ранее понижения рельефа были заполнены во многих местах ледниковыми отложениями и выровнены.
Реки Воронежской области принадлежат бассейну Дона. Это типично равнинные реки с небольшими уклонами русла и медленным течением. Русла рек извилисты, с многочисленными отмелями и затонами. Ярко выражено весеннее половодье. Реки области не отличаются полноводностью, водность их почти в два раза ниже средней водности рек страны.
Располагаясь в глубине Русской равнины, Воронежская область обладает умеренно континентальным климатом. При среднегодовой температуре воздуха от 5,0 °С на северо-востоке до 6,5 °С и несколько выше на юге, средняя температура июля нарастает при движении на юг от 19,5° С до 21,8° С; средняя температура января колеблется от -10,5°С на северо-востоке до - 8,5° С на юге. Морозы в зимний период не отличаются устойчивостью. Нередки оттепели с повышением температуры в отдельные годы до +5...+10 С. Годовая сумма атмосферных осадков в области составляет 450-550 мм, а местами и несколько больше. Количество осадков существенно колеблется из года в год. Примерно год из трех бывает засушливым.
Около 80% территории области покрыто черноземами. В северной половине области господствуют типичные черноземы, отличающиеся наибольшим плодородием среди черноземных почв. В северной половине области преобладают типичные черноземы. Мощность гумусового и переходного горизонта (А+АВ) около 70 - 90 см, содержание гумуса в пахотном слое около 7 - 8 %, а запасы его в метровой толщине достигает 470 - 560 т/га.
Глава 2. «Обработка
материалов тахеометрической съемки,
выполненной на основе теодолитно-высотного
хода».
2.1 Исходные данные.
2.2 Обработка материалов съемочного обоснования (теодолитного хода)
2.2.1 Для производства тахеометрической съемки участка создана сеть съемочного обоснования в виде замкнутого теодолитно-высотного и разомкнутого (диагонального) тахеометрических ходов. (рис. 1)
Длины сторон в теодолитно-высотном ходе измерены в прямом и обратном направлении с точностью 1:2000.
Для определения горизонтальных проложений длин сторон теодолитно-высотного хода измерены углы наклона сторон с точностью до 5´, для этого визирование выполнялось на отсчет, равный высоте прибора i=V.
Съемка ситуации и рельефа выполнена полярным способом. На каждой съемочной станции лимб теодолита ориентировался нулевым делением на последующую станцию. При наборе пикетных точек визирование горизонтальной нитью выполнялось на метку рейки.
2.2.2 Вычисление
журнала обработки угловых и
линейных измерений в
Обработка результатов измерений ведется в журналах (табл. 2.1) и включает в себя вычисление правых по ходу горизонтальных углов и горизонтальных проложений сторон.
Значения правого угла на каждой станции рассчитывают дважды по КЛ и КП как разность отсчётов на заднюю и переднюю точки. Значения угла по первому и второму полуприемам не должны отличаться более чем на 1´, т.е.
βКЛ-βКП≤1´
За окончательный результат принимают среднее значение угла.
В теодолитно-высотном ходе расхождение не должны превышать 1/2000 длины между результатами измерений длины каждой стороны в прямом и обратном направлении, т.е. 5 см на 100м длины линии (табл.2.1). Горизонтальные проложения сторон вычисляются по формуле
d=Dcosv
где D-среднее значение измеренной длины стороны;v – среднее значение угла наклона линии.
В тахеометрическом ходе расхождения между результатами измерений длин линий в прямом и обратном направлениях не должны превышать 1/400 длины линии (табл. 2.1). Горизонтальное проложение длин сторон находят по формуле
d=Lcos2v
На схеме съемочной сети(рис.1) у вершин ходов подписывают средние значения горизонтальных углов и у каждой стороны ее горизонтальную длину.
2.2.3 Обработка ведомости вычисления плановых координат точек теодолитно-высотного и тахеометрического ходов.
Целью вычислений является нахождение координат точек теодолитно-высотного (замкнутого) и тахеометрического (разомкнутого) ходов. Из журнала угловых и линейных измерений (табл. 2.1) вносят средние значения измеренных углов и горизонтальных проложений длин линий в ведомость (табл. 2.2). Так же в эту ведомость вписывают координаты начальной точки хода 1 и дирекционный угол первой стороны хода α1-2 (см рис. 1). Вычисления выполняют с точностью: угловые величины определяют с точностью до 0,1´, приращения координат до 0,01м. Каждый этап необходимо выполнять с обязательным контролем вычислений.
2.2.3.1 Замкнутый ход
1. Вычисляют угловую невязку полигона:
fβ=∑βизм-∑βтеор,
где ∑βтеор =180°(n-2) – теоретическая сумма внутренних углов полигона,
∑βизм – сумма измеренных углов полигона.
2. Сравнивают вычисленную невязку с допустимой
fβдоп=1´
Если fβ≤ fβдоп, то эту невязку распределить с обратным знаком поровну на все углы хода с округлением до десятых долей минуты. Поправка на каждый угол
δβ=-
Поправки с округлением до 0,1´ записывают со своими знаками в ведомость. При этом учитывается условие
∑ δβ = -fβ
3. Вычисляют исправленные значения углов по формуле:
βиспр=βизм +δβ,
после чего выполняют контроль: ∑βиспр=∑βтеор.
4.По дирекционному углу начальной стороны α1-2 и значениям исправленных углов полигона последовательно вычисляют дирекционные углы всех других сторон
αi=αi-1+180°-βиспрiправ .
Контролем вычислений является повторное получение исходного дирекционного угла.
5. По горизонтальным проложениям и дирекционным углам вычисляют приращения координат:
Δx=dcosα
Δy=dsinα
Знаки приращений определяют по четверти в которой лежит данное направление.
6. Вычисляют невязки в приращениях координат
fx=∑Δx и fy=∑Δy
и абсолютную линейную невязку
fабс=.
7. Необходимо распределить невязки ƒх и ƒу, вводя поправки в вычисленные значения приращений координат пропорционально длинам сторон с обратными знаками в соответствии с формулами:
δxi=-
di и δуi=-
di
Поправки записывают в ведомости (табл. 2.2). при этом должны выполняться условия:
∑δx=-fx и ∑δy=-fy
8. По приращениям координат и поправкам вычисляют исправленные приращения координат:
Δхиспрi=Δхi+δxi и Δуиспрi=Δуi+δуi
После выполняют контроль:
∑Δхиспр=0 и ∑Δуиспр=0
9. Координаты всех точек полигона вычисляют по исправленным приращениям
хi+1=xi+Δxиспрi и уi+1=уi+Δуиспрi.
Окончательный контроль – получение координат начальной точки 1 теодолитно-высотного хода.
2.2.3.2 Диагональный (тахеометрический) ход.
Применительно к рассматриваемому примеру исходными данными для вычисления координат точки 7 являются горизонтальные углы, вправо по ходу лежащие, горизонтальные проложения сторон диагонального хода, дирекционные углы сторон 5-6 и 1-2 и координаты точек 5 и 2 полигона, к которым примыкает диагональный ход. Вычисления ведут в том же порядке, что и при обработке ведомости координат полигона. Отличие состоит в порядке получения угловой и линейной невязок.
1. Угловая невязка вычисляется по формуле
fβ=∑βизм-[αнач-αкон+180°(N+1)]
2. Распределение угловой невязки, вычисление дирекционных углов выполняют по тем же правилам, что и в замкнутом ходе.
Контролем является получение исходного дирекционного угла конечной стороны.
3. Приращения координат вычисляют так же, как и в замкнутом ходе. Невязки вычисляют по формулам:
fx=∑Δxвыч-∑Δxтеор и fу=∑Δувыч-∑Δутеор
где ∑Δxвыч, ∑Δувыч –суммы вычисленных приращений координат,
∑Δxтеор =хкон-хнач, ∑Δутеор =укон-унач – теоретические суммы приращений координат.
4. Распределяют невязки в приращениях координат fx и fy, вычисляют исправленные приращения координат и координат точек так же, как и в замкнутом ходе.
Окончательным контролем являемся получение исходных координат конечной точки диагонального хода (т.5).
2.2.4 Обработка журнала высотного обоснования съемочной сети.
Вычисление превышений между точками ходов выполняется в ведомости высотного обоснования съемочной сети (табл. 2.3). Из исходных данных (см. пункт 2.1) выписывают значения по вертикальному кругу для КЛ и КП, высоты прибора i и высоты визирования V=3,00м. Из таблицы 2.1 выписывают горизонтальные проложения d.
1. Место нуля для каждого направления вертикального круга теодолита считают по формуле
МО=
Контролем правильности измерений служит постоянство МО, с отличием не более ±1´.
2. Значения вертикальных углов v вычисляют по одной из формул:
v= ; v=КЛ-МО=МО-КП (22)
3. Для каждой стороны вычисляют значение приведенного превышения из исходных данных (см. пункт 2.1) с точностью до 0,01м
ho=dtgv
C учетом высоты прибора i и высоты визирования на рейку V находят окончательное превышение
h=ho+i-V
4. Допустимое различие по абсолютной величине значений прямого и обратного превышений не более 4 см на каждые 100 м горизонтального расстояния. За окончательное превышение принимается среднее значение, которому присваивается знак прямого хода.
2.2.5 Вычисление ведомости увязки превышений в высотных ходах.
2.2.5.1 Замкнутый ход
Увязка превышений и вычисление отметок точек съемочной сети выполняется в таблице 2.4.
1. Находят высотную невязку хода
fh=∑h
2. Вычисляют допустимую высотную невязке хода по формуле
fhдоп= см
3. Поправки в превышения вычисляют с точностью до 0,01м по формуле
δhi=- di
Сумма поправок должна равняться невязке, взятой с противоположным знаком ∑δhi=-fhi.
4. Находят исправленные превышения по формуле
hиспрi=hi+δhi
Проверочным контролем является ∑hиспр=0.
5. Отметки всех точек хода рассчитывают с помощью начальной точки ( см пункт 2.1)
Hi=Hi-1+hиспрi
Окончательным контролем является получение отметки начальной точки хода.
2.2.5.2 Диагональный (тахеометрический) ход.
Превышения в диагональном ходе увязывают так же, как и в ходе между двумя исходными пунктами. Сохраняется последовательность вычислений, используемая в замкнутом ходе.
1. Рассчитывают высотную невязку диагонального хода
fh=∑h-∑hтеор=∑h-(Нкон-Ннач)
2. Вычисляют допустимую высотную невязку диагонального хода
fh=
Распределение высотной невязки, вычисление исправленных превышений и отметок точек диагонального хода выполняют так же, как и в замкнутом ходе.
2.3 Обработка журнала тахеометрической съемки.
В журнал тахеометрической съемки (табл. 2.5) для каждой станции выписывают из исходных данных (см. пункт 2.1): значение ее отметки Н, высоты прибора i, высоты визирования на рейку V, место нуля МО, пикетные точки по горизонтальному и вертикальному кругам.
1. Рассчитывают угол наклона линии визирования на пикетную точку по формуле
v= КЛ-МО
2. Горизонтальное расстояние до пикетной точки вычисляют с точностью до 0,1м
d=Lcos2v
3. Превышение пикетной точки над станцией вычисляют с точностью до 0,01м (знак превышения определяется знаком угла наклона) по формуле:
h=dtgv
4. Отметки пикетных точек вычисляют:
Нпикi=Нст+hi
Глава 3. «Построение плана тахеометрической съемки».
3.1 Построение
планового съемочного
Построение плана тахеометрической съемки начинают с нанесения планового съемочного обоснования. Эта работа может быть выполнена несколькими методами. Например, по румбам и длинам сторон, но наиболее точное съемочное обоснование наносят на план по координатам пунктов. Перед построением сети необходимо определить размеры листа ватмана, требующегося для построения плана. Размеры листа определяются величиной снятого участка местности и масштабом плана. В задании требуется построить план в масштабе 1:2 000, т.е. в 1 сантиметре 20 метров. Поскольку опорная сеть будет наноситься по координатам, первой задачей построения является вычисление необходимого количества квадратов сетки координат. Из ведомости вычисления координат полигона выбирают максимальные и минимальные значения Х и У.
На чертеже строят сетку, состоящую из нескольких квадратов. Построение координатной сетки выполняется с помощью линейки Дробышева ЛД-1. Построенную координатную сетку необходимо тщательно проконтролировать циркулем-измерителем (сравнивают между собой диагонали квадратов). Расхождение в их длинах допускаются не более 0,2 мм, если расхождения получаются больше, сетку строят заново.
Координатную сетку оцифровывают так, чтобы теодолитный ход размещался примерно в середине листа бумаги. Причем отметки координатных осей должны быть кратны выбранному масштабу.
3.2 Нанесение на план реечных точек.
Точки теодолитного хода наносят на план по вычисленным координатам. Нанесение точек выполняют с помощью циркуля-измерителя и масштабной линейки. Сначала выясняют в каком из квадратов сетки должна лежать эта точка.
На боковых сторонах этого квадрата в масштабе построения откладывают разность абсцисс данной точки и ближайшей горизонтальной линии сетки с младшей подписью. Точки, полученные после этого на боковых сторонах квадрата, надо соединить горизонтальной прямой и на ней отложить разность ординат данной точки и ближайшей вертикальной линии с младшей подписью.
Разность откладывают от той стороны квадрата, с абсциссой или ординатой которой образована данная разность, причем положительные координаты откладывают вверх и вправо, а отрицательные – вниз и влево. Полученную точку обводят кружком диаметром 1,5 мм, слева от точки подписывают номер вершины, справа – высоту точки. Аналогичным образом наносят и другие вершины съемочного обоснования. Положение каждой точки определяют независимо друг от друга, поэтому ошибки в нанесении одной точки не влияют на положение других точек. Это обстоятельство является основным преимуществом способа координат.
Правильность накладки вершин проверяют по длине горизонтального проложения между ними. Расхождение можно допустить не более двойной предельной точности масштаба построения (для 1:2000 – 0,4 м). В противном случае проверяют нанесение точки по координатам.
3.3 Нанесение пикетных точек на план.
Нанесение на план пикетных точек выполняют от сторон и точек согласно результатам измерений (см. журнал тахеометрической съемки, табл. 2.6) и абрисам съемки.
Нанесение пикетных точек на план рекомендуется производить полярным способом с помощью тахеографа. Тахеограф представляет собой круговой транспортир с линейкой из прозрачного материала, по окружности которого нанесены деления через 30' (0,5°), причем оцифровка делений выполнена против хода часовой стрелки. Вдоль нулевого радиуса расположена миллиметровая шкала линейки с начальным штрихом в центре круга, в котором закреплена игла.
Для нанесения пикетной точки центр круга тахеографа совмещают с точкой станции на плане. Затем поворотом диска совмещают начальное направление на плане с отсчетом, равным полярному углу на пикетную точку; по линейке откладывают в масштабе плана соответствующее полярное расстояние и накалывают пикет. Около нанесенных на план пикетов подписывают их номера и отметки.
Составление и оформление плана. По мере накладки пикетных точек на план по ним в соответствии с абрисами съемки и примечаниями в полевом журнале вычерчивают предметы местности, контуры и заполняют их условными знаками.
3.4 Проведение горизонталей.
На абрисах тахеометрической съёмки стрелками указаны линии однородных скатов (склонов) в сторону понижения рельефа. По указанным однородным скатам можно выполнять интерполирование горизонталей, кратных высоте сечения рельефа.
Принцип интерполирования горизонталей для построения рельефа с высотой сечения 1 м показан на рис.2.
На кальке размером 8 х 10 см следует провести несколько (8 – 10) параллельных и равноотстоящих (через 5 – 7 мм) друг от друга линий (калька с параллельными линиями называется палеткой).
рис 2
Выполним интерполирование горизонталей по линии однородного склона. На палетке (или мысленно) оцифруем параллельные линии через 1 м, начиная с высоты. Положим палетку на линию и установим пикет в положение, соответствующее ее высоте. Затем это положение зафиксируем иглой измерителя и провернем палетку до тех пор, пока пикет не станет в положение, соответствующее его высоте на шкале высот палетки. Иглой измерителя переколоть на ватман (план) все точки пересечения параллельных линий палетки с линией и подписать места уколов соответствующими высотами (подписи горизонталей можно сделать и сокращенными). Аналогично выполняют интерполирование по другим линиям однородных склонов.
После полного интерполирования, ориентируясь на примерные формы рельефа, указанные на абрисах, выполняют предварительную укладку горизонталей по одноименным высотам. Целесообразно построение рельефа начинать с рисовки его по характерным линиям и четким формам (лощины по линиям водосливов, хребты – по линиям водоразделов, горы (холмы) и т.п.), а затем переходить к сопряжениям между формами рельефа. Окончательная укладка горизонталей выполняется после полного уяснения рисунка рельефа, при этом производится сглаживание небольших волн в линии горизонталей примерно до 1/4 высоты сечения рельефа.
3.5 Оформление плана
Горизонтали вычерчивают коричневой тушью (сиеной жженой). Не следует проводить горизонтали через изображения сооружений (дорог). Для облегчения восприятия рельефа и определения отметок точек на плане каждая четвертая горизонталь с отметкой, кратной 2,0 м, проводится утолщенной; в разрыве таких горизонталей подписывают их отметки основанием цифр в сторону понижения ската. На замкнутых горизонталях и в местах, где могут возникнуть затруднения в чтении рельефа, ставят бергштрихи. У характерных точек рельефа на план выписывают их отметки.
В заключении выполняют зарамочное оформление; составленный в карандаше план тщательно корректируют и после согласования его с преподавателем вычерчивают тушью в соответствии с условными знаками.
1.6
АЛ
1,2
1.0
2,2
Составил
Проверил,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Съемка – один из главных методов геодезии, так как она позволяет решить главную задачу геодезических изысканий: получение карт, планов и профилей.
Основное правило всякой геодезической съемки: сначала определяется взаимное расположение основных точек – создается так называемая съемочная геодезическая сеть, а затем производится съемка подробностей (ситуации), в процессе которой устанавливают взаимное положение отдельных характерных точек снимаемых объектов.
В представленной работе выполнено построение плана по результатам тахеометрической съемки.
Предварительно разбивают сеть точек, чаще всего вершин квадратов, плановое и высотное положение которых определяют для отображения рельефа и контура ситуации.
Тахеометрическую съемку применяют для небольших участков при необходимости изобразить на плане рельеф местности.
Тахеометрическая съемка отличается от теодолитной тем, что, кроме ситуации, производится съемка рельефа местности, а от мензульной съемки тем, что план местности составляется не в поле, а в камеральных условиях.
По сравнению с другими видами, тахеометрическая съёмка имеет свои достоинства и недостатки.
Преимущества тахеометрической съемки в том, что она может применяться при погоде, неблагоприятной для мензульной съемки, и позволяет выполнить полевую работу в кратчайшие сроки.
Кроме того, план тахеометрической съемки может быть составлен в более короткий срок, так как камеральные работы можно поручить другому исполнителю вслед за выполнением части полевых измерений по съемке.
К сравнительным недостаткам тахеометрической съемки следует отнести то, что при составлении плана исполнитель не видит местность и поэтому не может в камеральных условиях выявить допущенные промахи путем сличения плана с местностью (пропуски, искажения контуров, погрешности в изображении рельефа и т. п.).
Тахеометрическую съемку желательно применять для создания планов небольших участков в крупном масштабе как основной вид съемки или в сочетании с другими видами. Особенно выгодно ее применение для съемки узких, но достаточно длинных полос местности при различных изысканиях (трасс дорог, трубопроводов, и т. п.).