Лиман С.А. Геодезия

Подождите немного. Документ загружается.

010203040506070100 90 80 80 90 100

Рисунок 11.2 – Шкаловая мерная лента

11.1.2 Рулетки – предназначены для измерения коротких расстояний при марк-

шейдерских, топографо-геодезических и строительных работах. Рулетки бывают сталь-

ные и тесьмяные длиной 5, 10, 20, 30 и 50 м. В инженерно-геодезических работах ис-

пользуют металлические рулетки в закрытом корпусе (РЗ-20), на крестовине (РК-50), на

вилке (РВ-30). В маркшейдерской практике чаще применяются горные рулетки на вилке

или крестовине (РГ-30, РГ-50), изготавливаемые из нержавеющей стали.

Точность измерения длин линий стальной рулеткой достигает 1:50000 и выше.

Перед измерением линий должна быть определена действительная длина мерного

прибора путем сравнения с известной длиной контрольного прибора. Такое сравнение

называется компарированием, оно производится на компараторах. Простейший способ:

на полу сравнить ленту с контрольной.

11.1.3 Мерные проволоки. При точных и высокоточных линейных измерениях

применяют стальные и инварные проволоки длиной 24 и 48 м. На обоих концах проволо-

ки расположены шкалы длиной 8 см с миллиметровыми делениями.

Измерение длин линий мерными проволоками производится по кольям, устанав-

ливаемым на штативах. При измерениях проволока подвешивается на блоках под натя-

жением 10-килограмовых гирь. Отсчеты по обеим шкалам проволоки производят одно-

временно с точностью до 0,1 мм. В зависимости от числа проволок в комплекте, условий

и методики измерений точность линейных измерений стальными проволоками колеблет-

ся от 1:10000 до 1:25000, а инварными проволоками – от 1:30000 до 1:1000000.

11.2 Оптические дальномеры

Оптические дальномеры – это геодезические приборы, позволяющие определять

горизонтальные и наклонные расстояния косвенным методом. В общем виде теория оп-

тического дальномера сводится к решению равнобедренного треугольника, в котором по

малому (параллактическому) углу и противолежащей ему стороне (базису) вычисляют

расстояние D.

D =

b·ctg

Поскольку угол β мал (менее 1

), то функцию tg

можно заменить значением ар-

гумента

, выраженным в радианной мере. Тогда:

⋅

Конструкциями оптических дальномеров предусматривается, что одна из величин

(угол β или база b) является постоянной, а вторая - переменной величиной, подлежащей

измерению. В зависимости от этого различают два типа оптических дальномеров.

11.2.1 Дальномеры с постоянным параллактическим углом. При работе с такими

дальномерами измеряют переменную величину l с помощью дальномерной рейки, уста-

навливаемой в конечной точке измеряемой линии. Обозначив в формуле постоянную ве-

личину ρ/β через К, получим:

D = K·l

где К – коэффициент дальномера.

Наиболее распространенным оптическим дальномером является нитяной дально-

мер с постоянным параллактическим углом. Он состоит из двух горизонтальных нитей,

параллельных средней горизонтальной нити сетки трубы теодолита или нивелира. В

комплект нитяного дальномера входит вертикальная рейка с делениями. Для измерения

линии на одном её конце ставят инструмент, а на другом – отвесно рейку. Коэффициент

нитяного дальномера равен 100.

К достоинствам нитяного дальномера относится простота устройства и удобство

применения, к недостаткам – сравнительно низкая точность измерения расстояний, рав-

ная .

400

200

D÷ Последнее обусловлено влиянием на результаты измерений неблагопри-

ятных внешних условий, неточности отсчитывания по рейке, большой толщины нитей,

неточности коэффициента дальномера и делений рейки и т.п.

11.2.2 Дальномеры с постоянной базой. При работе с дальномерами данного типа

измеряют угол β; постоянная база b закрепляется на дальномерной рейке специальными

марками. В этом случае искомое расстояние определится по формуле:

D =

где К = b·ρ - коэффициент дальномера.

Во всех случаях дальномерная рейка может занимать как горизонтальное, так и

вертикальное положение.

11.2.3 Дальномеры двойного изображения в значительной мере свободны от не-

достатков, присущих нитяному дальномеру, и позволяют получать результаты с точно-

стью, близкой к точности измерения расстояний мерными лентами. В основу этих даль-

номеров положено свойство стеклянной призмы отклонять проходящие через нее лучи к

основанию. Призма с очень малым преломляющим углом называется оптическим кли-

ном. Дальномеры двойного изображения изготавливаются в двух видах:

- дальномеры с постоянным параллактическим углом и переменной базой, в ко-

торых используется оптический клин;

- дальномеры с постоянной базой и переменным углом, в котором используются

линзы либо их системы.

11.3 Понятие о параллактическом методе измерения расстояний

Под параллактическим методом понимается косвенный метод определения рас-

стояний с помощью малого базиса, разбиваемого поперек измеряемой линии, и парал-

лактических углов, под которыми базис рассматривается из концов линии. Параллакти-

ческий метод используется в случаях, когда непосредственное измерение расстояний

мерными приборами невозможно из-за наличия в створе измеряемых линий различного

рода препятствий либо затруднительно ввиду сильно пересеченной местности. Геомет-

рическая фигура, образованная измеряемой линией с базисом связывающим их построе-

нием, называется параллактическим звеном. Наиболее широкое распространение в гео-

дезической практике получили два типа параллактических звеньев:

Звено треугольной формы с коротким базисом, расположенным в конце линии

под углом 90

(рис. 11.3 а).

Симметричное звено ромбической формы с коротким базисом, расположенным

под углом 90

к линии хода вблизи ее середины (рис. 11.3 б); схема такого звена обеспе-

чивает наибольшую точность.

β 2

β 1

Рисунок 11 3 – Параллактический метод определения расстояний

11.4 Определение неприступных расстояний

В практике инженерно-геодезических работ довольно часто оказывается невоз-

можным непосредственное измерение расстояния между двумя точками местности. Это

имеет место при пересечении линиями различного рода препятствий: рек, оврагов, забо-

лоченных участков, котлованов, зданий и т.п. В таких случаях искомое расстояние, на-

зываемое неприступным, определяют косвенным путем, выполнив соответствующие

измерения.

Значение неприступного расстояния вычисляют по теореме синусов дважды по

формулам:

)(sin

sin

)(sin

sin

βα

= bba

Расхождение между обоими результатами не должно превышать некоторой ве-

личины, устанавливаемой в зависимости от требуемой точности. За окончательное зна-

чение искомого расстояния принимается среднее арифметическое из полученных ре-

зультатов.

Точность определения неприступного расстояния зависит от точности измерения

базисов и углов, а также от формы треугольников. Для получения наиболее точных ре-

зультатов (при прочих равных условиях) треугольники по форме должны приближаться

к равносторонним.

γ2

γ1

β1

α1

Рисунок 11.4 – Схема определения неприступных расстояний

11.5 Поправки, вводимые в измеренные длины

В измеренные на местности длины линий вводятся следующие поправки:

11.5.1 Поправки за компарирование в измеренное расстояние вычисляются по

формуле:

изм

D ∆=∆

где D

изм

– длина измеренной линии;

l – длина мерного прибора;

∆l

– поправка за компарирование мерного прибора, приводимая в его свиде-

тельстве (аттестате).

11.5.2 Поправка за температуру определяется по формуле:

измt

DttD )(

−=∆ α

где α - коэффициент линейного расширения материала мерного прибора (для

стали α = 12,5 · 10

-6

);

t – температура мерного прибора при измерении;

– температура компарирования.

Тогда наклонная длина линии с учетом поправок за компарирование и темпера-

туру мерного прибора будет равна:

D = D

изм

+ ∆D

Если при измерении длин линий стальной мерной лентой поправка за компари-

рование ∆l

< 2 мм, то ею обычно пренебрегают; при разности температур измерения и

компарирования (t – t

) < 8

поправку за температуру также можно не вводить.

11.5.3 Поправка за наклон. Для перехода от наклонной длины линии к горизон-

тальной ее проекции необходимо знать угол наклона линии к горизонту либо превыше-

ние между конечной и начальной точками линии. Поправка за наклон линии вычисляет-

ся по формулам:

DDD

sin2)cos1(

==−=∆

Следует помнить, что поправка за наклон всегда отрицательная независимо от

знака угла наклона. При измерении расстояний стальными мерными лентами поправки

за наклон учитывают, если углы наклона линий превышают 1

12 ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЕМКА

12.1. Сущность и состав работ

Теодолитной называется горизонтальная (контурная) съемка местности, в резуль-

тате которой может быть получен план с изображением ситуации местности без рельефа.

При производстве теодолитной съемки угловые измерения выполняются теодолитом,

линейные - мерной лентой, стальной рулеткой или оптическими дальномерами, обеспе-

чивающими точность измерения длин не ниже 1:1500 (ДНТ-2, ДД-3, ОТД). В качестве

планового обоснования используют точки теодолитных ходов. Теодолитная съемка при-

меняется в равнинной местности в условиях сложной ситуации и на застроенных терри-

ториях.

Теодолитные ходы представляют собой системы ломаных линий. По точности

теодолитные ходы подразделяются на ходы 1 разряда – с относительной погрешностью

не ниже 1:2000 и на ходы 2 разряда – не ниже 1:1000. Обычно теодолитные ходы нужны

не только для выполнения съемки ситуации, но и служат геодезической основой для дру-

гих видов инженерно-геодезических работ.

Теодолитные ходы, прокладываемые на основе сетей высшего класса, могут быть:

- разомкнутыми – начало и конец такого хода опираются на пункты геодезиче-

ского обоснования (рис. 12.1 а);

- замкнутыми – сомкнутый многоугольник, обычно примыкающий к пункту или

стороне геодезического обоснования (рис. 12.1 б);

- висячими – один из концов такого хода примыкает к пункту геодезического

обоснования, а второй конец остается свободным (рис. 12.1 в).

Форма теодолитных ходов зависит от характера снимаемой территории. При не-

обходимости внутри замкнутого полигона прокладывают диагональные ходы, которые

могут образовывать узловые точки. Проложение висячих ходов допускается лишь в от-

дельных случаях при съемке неответственных объектов, при этом длина висячего хода не

должна превышать 300 м при съемках масштаба 1:2000 и 200 м – масштаба 1:1000.

ϕB

β1

β2

αAB

β8

β7

β6

β5

β4

β3

β2

β1

ϕA

αBA

ϕC

β3

β2

ϕA

β1

αCD

αBA

где а – разомкнутый ход;

б – замкнутый ход;

в – висячий ход;

Рисунок 12.1 – Теодолитные ходы

Теодолитная съемка слагается из подготовительных, полевых и камеральных ра-

бот. Наибольший объем приходится на полевые работы, которые включают в себя реког-

носцировку снимаемого участка, прокладку теодолитных ходов и полигонов, их привяз-

ку к пунктам геодезической опорной сети и съемку ситуации.

12.2 Подготовительные работы

В период камеральной подготовки выясняют необходимость съемки и выбирают

ее масштаб исходя из требуемой точности изображения ситуации местности. Затем под-

бирают и изучают имеющиеся в наличии картографические материалы (планы, карты и

профили), а также географические описания района будущей съемки. Если в районе

съемки имеются пункты геодезической опорной сети, то составляют схему их располо-

жения, а из каталогов выписывают координаты.

На основе имеющихся карт и планов наиболее крупных масштабов намечают тео-

долитные ходы. Длины теодолитных ходов, прокладываемых между опорными геодези-

ческими пунктами, выбираются исходя из масштаба съемки и не должны превышать ус-

тановленных величин.

Таблица 12.1 – Длины теодолитных ходов

Масштабы съемки 1:500 1:1000 1:2000 1:5000

Предельная длина хода, км

1 разряда

2 разряда

0,6

0,3

1,2

0,6

2,0

1,0

4,0

2,0

Согласно намеченной схеме теодолитных ходов составляется предварительный

проект полевых работ. Проект должен содержать календарный план и смету на работы,

расчет необходимого количества исполнителей и транспорта, перечень необходимых

приборов, оборудования и материалов.

12.3 Рекогносцировка местности и закрепление точек

Рекогносцировка представляет собой обход и осмотр местности с целью знаком-

ства с объектами съемки, отыскания пунктов опорной геодезической сети, окончательно-

го выбора месторасположения точек теодолитных ходов на местности и уточнения со-

ставленного проекта.

Точки теодолитных ходов должны располагаться в местах с хорошим обзором ме-

стности; между смежными вершинами теодолитного хода должна обеспечиваться хоро-

шая взаимная видимость.

Вершины теодолитных ходов закрепляются на местности в основном временными

знаками – деревянными кольями, забиваемыми вровень с поверхностью земли; центр

обозначается крестообразной насечкой в торце кола либо гвоздем. В процессе закрепле-

ния точек теодолитного хода составляют схематический чертеж, на котором показывают

расположение вершин и сторон хода относительно ситуации местности.

12.4 Прокладка теодолитных ходов на местности

Прокладка теодолитных ходов и полигонов включает в себя производство угло-

вых и линейных измерений. Перед началом измерений следует произвести поверки и юс-

тировки применяемых приборов. Горизонтальные углы в теодолитных ходах измеряются

техническими теодолитами одним полным приемом. При измерении углов на узловых

точках, имеющих три направления и более, разрешается применять способ круговых

приемов.

Центрирование теодолита над точками осуществляется с помощью нитяного от-

веса или оптического центрира с погрешностью не более 5 мм при длинах линий более

100 м. Визирование следует производить на нижнюю видимую часть вехи. Значения из-

меренных углов в каждом полуприеме и среднее значение угла вычисляют на станции,

не снимая прибора. При получении неудовлетворительного результата измерение угла

выполняют заново.

Длины сторон в теодолитных ходах измеряют компарированными стальными

мерными лентами или рулетками. Для контроля каждая сторона измеряется дважды в

прямом и обратном направлениях. Расхождения между результатами двойных измерений

длины каждой стороны не должны превышать 1:2000 длины в ходах 1 разряда и 1:1000 –

в ходах 2 разряда. Одновременно с линейными измерениями определяют углы наклона

линий.

Данные угловых и линейных измерений заносятся в полевые журналы установ-

ленной формы.

12.5 Привязка теодолитных ходов к пунктам геодезической опорной

сети

Для получения координат точек теодолитных ходов в общегосударственной сис-

теме координат и для осуществления контроля измерений теодолитные ходы следует

привязывать к пунктам геодезической опорной сети. Сущность привязки состоит в пере-

даче с опорных пунктов плановых координат как минимум на одну из точек теодолитно-

го хода и дирекционного угла на одну или несколько его сторон. Координаты опорных

пунктов и дирекционные углы исходных направлений выбираются из каталогов пунктов

геодезической сети.

Существуют следующие наиболее характерные случаи привязки теодолитных хо-

дов и полигонов:

12.5.1 Теодолитный ход непосредственно примыкает к пункту опорной сети

(рис. 12.1 б). В данном случае пункт А геодезической опорной сети с известными коор-