Описание методики проводимых работ

Съемкой местности называют совокупность геодезических измерений, выполняемых с целью составления плана участка местности. Съемки бывают горизонтальные, при которых получают положение контуров и предметов местности рельефа. Если при съемке получают рельеф местности, то такие съемки называют вертикальными. Съемки, в результате которых получают ситуацию местности и рельеф называют топографическими. При выполнении съемок местности различают следующие этап подготовительный, полевой и камеральный.

Во время подготовительного этапа изучают имеющийся топографический материал на данную местность, составляют проект выполнения работ, производят рекогносцировку участка и закрепляют точки съемочной сети.

В процессе полевого этапа при помощи геодезических приборов выполняют измерения углов, расстояний и превышений, необходимых для определения взаимного положения точек местности в плане и по высоте.
Камеральный этап работ состоит из вычислительной и графической частей, в процессе выполнения которых определяют координаты и высоты точек и составляют планы и профили местности.

По названию основных приборов, которыми выполняются полевые измерения, различают следующие виды съёмок:

– теодолитная, которую производят с помощью теодолита и мерной ленты или рулетки;

– тахеометрическая, которую выполняют геодезическими приборами называемыми тахеометрами;

– мензульная, основными приборами для выполнения которой являются мензула и кипрегель;

– нивелирование поверхности, которое выполняют при помощи нивелира и рулетки;

Для масштаба плана 1:500 t = 0,1 мм ∙ 500 = 50 мм = 5 см, а если требуются общие сведения о местности, то используют мелкие масштабы,

1:10000 (t = 0,1 мм ∙ 10000 = 1 м).

Производство любой съемки выполняют по принципу перехода от общего к частному, то есть сначала на местности с повышенной точностью определяют плановое и высотное положения ряда отдельных точек, которые образуют опорную съемочную сеть, а затем с точек этой опорной сети снимают все характерные точки ситуации и рельефа местности.

Тахеометрическая съемка является основным видом съемки для получения топографического плана местности в крупных масштабах (1:500 – 1:5000). Применяют ее для съемки небольших незастроенных участков местности, а также при изысканиях и проектировании дорог и искусственных сооружений.

В переводе с греческого языка тахеометрия означает „быстрое измерение“. Быстрота тахеометрической съемки достигается тем, что при одном только визировании на точку местности с исходного пункта сразу определяют расстояние до этой точки, направление на нее и превышение, что позволяет определить положение точки относительно исходного пункта в плане и по высоте.

Выполняют тахеометрическую съемку с помощью геодезических приборов, называемых тахеометрами. При этом расстояния до точек определяют по дальномеру тахеометра, направление линии – по горизонтальным углам, а превышения – способом тригонометрического нивелирования. Для определения планового положения точки используется полярный способ съемки, при котором положение точки 1 определятся с помощью измерения горизонтального угла (β) и полярного расстояния (d).

Высотное положение точки определяется путем измерения тахеометром превышения способом тригонометрического нивелирования.

Для определения превышения (h) в точке А устанавливают тахеометр, а в точке 1 – рейку. Измеряют с помощью рулетки или рейки высоту прибора (i). Затем наводят зрительную трубу тахеометра на рейку и определяют по вертикальному кругу угол наклона (υ) линии визирования. С помощью дальномера тахеометра измеряют наклонное расстояние (D) или горизонтальное проложение (d).

превышение (h) можно определить по формуле:

h = h' + i – V,

где h' – превышение над горизонтальным лучом визирования;

V – высота наведения на рейке (высота визирования).

Из прямоугольного треугольника OMN, видно, что

h' = d ∙ tgυ,

или, учитывая, что d = D ∙ cos2υ, получим

h' = D ∙ = 0,5D ∙ sin2υ.

Окончательно с учетом формулы превышение

h = 0,5D ∙ sin2υ + i – V.

Если расстояние (D) измерено нитяным дальномером, то

D = kn + C,

где k – коэффициент нитяного дальномера (k = 100);

n – число сантиметровых делений между дальномерными штрихами;

С – постоянная нитяного дальномера.

Подставив формулу, получим

h = 0,5(kn + C) ∙ sin2υ + i – V.

Если при измерении углов наклона средний штрих сетки нитей тахеометра наводят на высоту прибора, то есть V = i, формулы примут более простой вид:

h = h' = d tgυ;

h = 0,5 D sin2υ;

h = 0,5 (kn + C) sin2υ.

Вычисления по формулам можно выполнять с помощью специальных тахеометрических таблиц, в которых по аргументам (D) и (υ) определяются горизонтальное проложение (d) и величина превышения над горизонтальным лучом (h').

При расстояниях d более 300 м в полученные формулы вводят поправку за кривизну Земли и рефракцию, которую вычисляют по формуле.

f = 0,42 ,

где d – горизонтальное проложение;

R – радиус Земли (R ≈ 6400 км).

С учетом этой поправки полная формула вычисления превышения способом тригонометрического нивелирования примет вид

h = h ' + i – V + f.

Если расстояние до определяемой точки менее 300 м, то поправка за кривизну Земли и рефракцию будет f < 0,01 м, и ее не учитывают.

Точность тригонометрического нивелирования зависит в основном от точности измерения угла наклона и величины расстояния от тахеометра до точки. В среднем при ошибке измерения угла наклона m _υ = 1' погрешность определения превышения будет составлять 4 см на каждые 100 м расстояния, то есть на 200 м m_h = 8 см.

При расстояниях свыше 1–2 км на ошибку в определении превышения начинают оказывать значительное влияние непостоянство земной рефракции и условия видимости. Поэтому тригонометрическое нивелирование следует производить в полуденное время с 9 до 16 часов, когда земная рефракция принимает более устойчивое значение.

В качестве тахеометрических реек при небольших расстояниях можно использовать обычные нивелирные рейки с шашечными делениями. А при расстояниях от тахеометра до точки свыше 100 м используют специальные тахеометрические рейки, которые имеют более крупные деления и различную раскраску, облегчающую снятие отсчетов по дальномерным нитям. Цена деления на этих рейках выбирается такой, чтобы коэффициент дальномера тахеометра, к которому придаются рейки, был равен 100.

Для ускорения работ при тахеометрической съемке применяют тахеометры - автоматы, которые с помощью различных технических устройств дают возможность определять превышения и горизонтальные проложения линий автоматически без вычислений.

При измерении превышений или вертикальных углов на визирную цель наводят основную кривую. В процессе съемки удобно использовать рейку с выдвижной пяткой (раздвижную рейку), позволяющую устанавливать ее ноль на высоту прибора. Работу с номограммой выполняют, как и с нитяным дальномером. То есть основную кривую наводят на ноль рейки (или на какое-либо другое ее деление). Затем вдоль вертикальной нити с точностью до 0,1 считают число сантиметровых делений: n_l – между основной кривой и кривой расстояний и n_h – между основной кривой и кривой превышений. После перемножения этих значений на соответствующие коэффициенты получают искомые величины l и h.

Точность определения расстояний и превышений номограммным тахеометром такая же, как и круговым тахеометром. Для повышения автоматизации полевых измерений при тахеометрической съемке применяют электронные тахеометры.

Электронный тахеометр содержит угломерную часть, созданную на базе кодового теодолита, светодальномер и встроенную микро ЭВМ С помощью угломерной части определяются горизонтальные и вертикальные углы, при этом, в отличие от обычных оптических теодолитов, кодовый электронный теодолит имеет на горизонтальных и вертикальных кругах высокоточные датчики углов, от которых отсчеты по кругам передаются на индикацию и регистрацию. Светодальномер тахеометра позволяет измерять расстояния до отражателя, установленного на штативе или на переносимой с точки на точку вешке. Электронный тахеометр имеет две панели управления, расположенные с обеих сторон прибора. На панели управления расположены клавиатура, служащая для управления процессом измерений и ввода информации вручную и дисплей.

Программное обеспечение электронных тахеометров позволяет решать достаточно широкий круг геодезических задач. Для этого предусмотрен ввод и сохранение данных о станции (стоянке тахеометра). В эти данные входят номер точки, ее координаты и отметка над уровнем моря, высота прибора, дата, время, сведения о погоде, имя оператора и другие сведения.

По результатам измерений выполняется вычисление горизонтальных, вертикальных и дирекционных углов, горизонтальных проложений, превышений, высот точек, где установлены отражатели, приращений координат, а также плоских и пространственных координат наблюдаемых точек. Предусмотрена также возможность определения координат точек по результатам засечек, вычисления неприступных расстояний и определение высоты недоступной точки.

Для обеспечения разбивочных работ служат программы вычисления углов и расстояний для выноса точки с заданными координатами. При решении задач может считываться влияние кривизны Земли и рефракция.
Применение электронных тахеометров при выполнении тахеометрической съемки значительно повышает производительность труда, исключает ошибки наблюдателя при снятии отсчетов и записи результатов измерений, сокращает время на обработку и вычисление полевых наблюдений. Поэтому электронные тахеометры в последнее время находят самое широкое применение в геодезических работах, несмотря на их довольно высокую стоимость по сравнению с круговыми и номограммными тахеометрами.