Способ прямоугольных координат

В этом способе (рис.9.1) сторона теодолитного хода Р₁Р₂ принята за ось абсцисс, а точка Р₁ - за начало координат. Из точки А на линию Р₁Р₂ опускается перпендикуляр, длину которого обозначим Y. Второй координатой яв­ляется отрезок Х. Для получения точки А на плане в заданном мас­штабе на стороне P₁P₂ откладывают отрезок X и из его конца под пря­мым углом - отрезок Y.

Способ полярных координат

В этом способе для съемки точки А на местности необходимо выбрать полярную систему координат (рис.9.2). За начало координат примем точку P₁, а линию P₁P₂ - за полярную ось. Измеряют полярные ко­ординаты точки А - полярный угол β и горизонтальное расстояние Р₁А. Для получения точки А на плане в той же системе полярных координат откла­дывают полярные координаты точки А.

Способ угловой засечки

В этом способе (рис.9.3) для съемки точки А измеряют теодолитом углы β₁ и β₂, которые однозначно определяют ее положение. На плане точку А получают на пересечении линий Р₁А и Р₂А, построенных с помощью транспортира. Этот способ

 

 

выгодно применять при съемке труднодоступных точек. Однако при углах А < 30˚ и A > 150˚ точность построения точки А на плане резко снижается.

Способ линейной засечки

Для съемки точки A в этом способе с точек теодолитного хода P₁ и Р₂ измеряют расстояния P₁А и Р₂А и приводят их к горизонту (рис.9.4).

На плане точку А получают за­сечкой растворами измерителя. Наибольшая графическая точность постро­ения точки А на плане достигается, если треугольник P₁AP₂ близок к равностороннему. Чтобы выдержать это условие при съемке, например, точки В, на линииР₁Р₂ выбирается вспомогательная твердая точка Р′, которая используется вместо точки P₂.

При всех способах съемки точек ведется зарисовка "на глаз" снимаемых точек и контуров местности в специальном журнале, назы­ваемом абрисом. Эти рисунки облегчат вычерчивании плана в камеральных условиях.

Составление плана начинается с нанесения на лист ватмана пря­моугольной системы координат и выбора ее начала. Для облегчения пользования ее вычерчивают в виде сетки квадратов со стороной 10 см, применяя специальные чертежные инструменты. К сетке квадратов предъявляются жесткие точностные требования. Следующим графическим этапом является нанесение на план по координатам точек теодолитно­го хода. После этого приступают к нанесению на план снятых на местности точек, применяя те же способы, которыми они были сняты. Точки, образующие прямолинейные контуры, соединяют прямыми линия­ми. Точки, образующие криволинейные контуры, соединяют плавными кривыми. При этом сами контуры и образованные ими предметы, а так­же необходимую о них информацию, изображают условными топографи­ческими знаками, едиными и обязательными для всей территории страны.

Нивелирование поверхности

Нивелирование поверхности - это высотная съемка, применяемая для получения высот точек на открытой местности со слабовыраженным рельефом способом геометрического нивелирования. На местности строится сеть точек, подлежащих съемке. Существует несколько видов построения такой сети. Наибольшее распространение в строительной практике получило нивелирование по квадратам.

На местности строится сетка квадратов, вершины которых зак­репляются колышками. В зависимости от назначения стороны квадратов могут быть длиной от 10 м до 100 м.

Если размеры участка невелики (порядка 300м х 300 м), то ни­велирование вершин квадратов выполняют с одной станции J (рис.9.5). При этом высоту одной из точек, например, 1 / a, определяют путем привязки к реперу. Высоты остальных точек вычисляют через горизонт инструмента

H_i = ГИ – с _i,

где c_i - отсчет по черной стороне рейки на точке i (i:2 / a, 3 / a, 4 / a, 1 /б, 2 /б, …).

При значительных размерах сетки квадратов внутри ее вначале прокладывают замкнутый нивелирный ход (рис.9.6)

При этом, как правило, в качестве точек хода используют вершины квадратов (точки I, II, III,...). Одну из точек хода (например 1/ в) привязывают к реперу. Вершины квадратов нивелируют как и ранее, по черной стороне реек со станций J₁, J₂, J₃,...

После вычисления высот всех вершин квадратов информация может быть представлена графически в виде цифровой

 

модели с подписью вы­сот всех точек или в виде горизонталей (рис.9.7). Горизонталь - это геометрическое место точек равных выcот. Решая задачу интерполирования по сторонам и диагоналям квадратов, на­ходят точки с одинаковыми высотами. Путем соединения таких точек плавной кривой получают горизонталь. Например, на рис.9.7 при выбранном сечении рель­ефа 0,25 м для горизонтали 151,25 м найдены точки 1, 2.... 7. Соединение их дает искомую горизонталь.

При значительных размерах сторон квадратов (≈100 м) вершины каждого квадрата нивелируют отдельно, производя контроль измерений по разности горизонтов на смежных станциях.

В заключение отметим, что нивелирование поверхности произво­дится в целях изыскания, проектирования и строительства инженерных сооружений площадного типа, например, аэродромов, рисовых чеков, площадок под промышленное и гражданское строительство.

В целях изыскания и строительства сооружений линейного типа, таких как: автомобильных дорог, линий электропередач, трубопроводов применяется продольное нивелирование.

Продольное нивелирование

Продольное нивелирование, как разновидность высотной съемки, выполняется вдоль заданного направления (трассы) способом геомет­рического нивелирования. По оси трассы прокладывают нивелирный ход с привязкой начала и конца трассы к пунктам ГГС. Связующие точки хода назначают через 100 м (горизонтальные проложения) и их назы­вают пикетами со сквозной нумерацией. Начальный пикет трассы обоз­начают ПК 0, затем ПК 1, ПК 2, и т.д. При нивелировании точек хода (пикетов) попутно нивелируют все точки перегиба рельефа вдоль трассы, точки пересечения с действующими дорогами, линиями ЛЭП и т.д., а при необходимости и в перпендикулярном трассе направлении на ширину будущей автомобильной дороги. Эти точки называют проме­жуточными и обозначают, например, так ПК 13+48, ПК 15+27 лев.10. В первом случае точка находится на оси трассы на расстоянии 48 м от пикета 13. Во втором случае точка расположена на поперечнике трас­сы слева на расстоянии 10 м. Сам же поперечник удален от пикета 15 на 27 м (рис.9.7).

 

Порядок работы на станции такой же, как       при техническом нивелиро­вании (см. 7.10).

По результатам нивелирования строят продольный профиль трассы в виде ломаной линии (рис.9.8). Для построения профиля необходимо задать горизонтальный масштаб (МГ), в котором откладывается длина трассы, и вертикальный масштаб (МВ), в котором откладывается высо­та точек. Для выразительности изображения рельефа МВ выбирается крупнее МГ, как правило, в 10 раз. В зависимости от назначения профиля на нем помещается и другая информация. В целях упрощения на рис.9.8 приведена информация только о плановом и высотном поло­жении точек трассы.

 

 

Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съемка - это планово-высотная съемка, в резуль­тате которой получают топографический план местности. Основой съ­емки являются теодолитные ходы, по точкам которых проложены нивелирные ходы. Нивелирные ходы могут быть выполнены способами гео­метрического или тригонометрического нивелирования.

Формально тахеометрическую съемку можно разделить на план­овую (съемку контуров) и высотную (съемку рельефа).

Плановая съемка ведется полярным способом. Высотная съемка выполняется способом тригонометрического нивелирования. Фактически же обе съемки производятся совместно, в результате чего определя­ются пространственные координаты снимаемой точки.

Полевые работы.

Тахеометрическая съемка выполняется обычным теодолитом, напри­мер, 2Т30, и комплектом из двух-трех реек. Съемка ведется с точек теодолитного хода, называемых станциями. Перед началом съемки теодолит на станции приводят в рабочее положение, выполняя следующие три операции:

1) центрирование;

2) приведение оси вращения теодолита в отвесное положение;

3) ориентирование.

Первые две операции точно такие же, как и при измерении уг­лов. Поскольку плановая часть тахеометрической съемки ведется по­лярным способом, то операция ориентирования связана с выбором и закреплением на местности полярной оси. Начало полярной системы уже выбрано - это точка стояния теодолита (станция). В качестве полярной оси можно выбрать любое известное направление на местнос­ти, например, северное направление магнитного меридиана. Наиболее удобно за полярную ось принять сторону теодолитного хода, исходя­щую из точки стояния. После выбора полярной оси ее необходимо инс­трумен­тально закрепить, т.е. сориентировать лимб так, чтобы при наведении теодолита вдоль полярной оси (на соседнюю точку хода) отсчет по лимбу был 0˚ 00′ (рис.9.9).

После этого операция ориентирования считается законченной. Лимб же зак­репляют и в процессе работы на стан­ции он должен оставаться неподвижным. Съемку начинают с выбора на местности точек, подлежащих съемке. В эти точки будут устанавливаться рейки, поэтому они называются реечными. О выборе реечных точек для съемки конту­ров было подробно рассказано в (п. 9.1.). При выборе точек для съем­ки рельефа руководствуются прежде всего тем, чтобы между двумя со­седними точками линию ската можно было считать равномерной. В этом случае реечные точки 1, 2, 3, 4 будут выбраны в местах перегиба рельефа (рис.9.10). При протяженных равномерных скатах хотя бы двух точек было бы в принципе достаточно, фак­тически же их густота должна быть не ниже, чем это определено соответствующим нормативным документом. Обы­чно через 2 - 3 см в масштабе плана.

 

Попутно с выбором реечных точек ведут схематический чертеж их - абрис (рис.9.11). На абрисе стрелками указывают направление скатов.

В дальнейшем при рисовке топографического плана линии скатов, показанные стрелками, будут использованы для решения задачи интер­полирования по нахождению точек горизонталей, как стороны и диаго­нали квадратов при нивелировании поверхности (см. п. 9.2.).

Для каждой реечной точки i на станции производятся следующие измерения:

1) β_i - полярный горизонтальный угол;

2) D_i - наклонное расстояние, взятое по нитяному дальномеру;

3) α _i - вертикальный, угол взятый при наведении средней нити сетки на отсчет по рейке, равный высоте инструмента.

На каждой станции в зависимости от сложности ситуации и рель­ефа может быть от одного до нескольких десятков реечных точек. Все выполненные измерения заносят в журнал тахеометрической съемки.

Математическая и графическая обработка материалов. Математи­ческая обработка заключается в вычислении для каждой реечной точки полярных координат β, d и высоты Н.

Координата β берется непосредственно из измерений. Горизонтальное расстояние d вычисляется по формуле (49)

D = D′·cos² α, a H = H _ст +h,

где Н_ст - высота станции; h - превышение реечной точки над станцией. Согласно формуле (77)

 

 

Если вместо теодолита применяют тахеометры - автоматы, то значения d и h получают непосредственно в процессе измерений. При­менение электронного тахеометра позволяет получать прямоугольные координаты реечных точек.

В результате графической обработки материалов измерений и вы­числений должен быть построен топографический план местности. Вна­чале на листе ватмана, как и в случае теодолитной съемки, строят координатную сетку и наносят по координатам точки теодолитного хо­да. Затем вокруг каждой станции наносят, используя полярные коорди­наты, реечные точки. При этом полярные углы β удобно откладывать с помощью кругового транспортира. Подписывают номер и высоту каж­дой реечной точки. После этого, используя абрис, рисуют в условных топографических знаках ситуацию и рельеф в виде горизонталей. За­вершающим этапом является оформление плана.