Знімання рельєфу (нівелювання)

 

Відповідно до навчальної програми з топографії викону­ють практичну роботу. Зображають рельєф горба або запади­ни горизонталями.

Якщо ділянка місцевості рівнинна і схили не дуже круті (кути нахилу місцевості до 3—5°), то нівелюють нівелі­ром. Якщо ж ділянка надто розчленована і кути нахилу більші за 5°, то нівелювати доцільно екліметром.

Нівелювання починають від підошви горба через його вершину в двох напрямах, наприклад з півночі на південь і з заходу на схід, або за якимись іншими (характерними) напря­мами. Для цього на вершині горба встановлюють віху і від неї до підошви провощують напрями нівелювання, їх може бути 2, З, 4, 5 і більше, залежне від форми рельєфу горба і бажаної точності знімання. За компасом з вершини горба А визначають азимути напрямів на віхи В,М,Д, Е, які в нашому прикладі відповідно становлять 70°, 150°, 230°, 330°.

Для нівелювання нівеліром треба мати також рейку за­вдовжки 2 м з дециметровими поділками, зафарбованими в два кольори (почергово). Для прикладу можна пронівелювати напрям МА. За початок відліку відносної висоти взяти точку М у підошві горба, а за висоту перерізу рельєфу —висоту ні­веліра (1 м). Масштаб знімання 1: 500 (в 1 см 5 м).

Перед початком нівелювання готують планшет для запису результатів знімання. На листі фанери (25 х ЗО см) кнопками закріплюють ар­куш креслярського паперу, на якому позначають по­чаткову точку нівелювання М. Місце точки М вибира­ють з таким розрахунком, щоб план горба не зійшов з планшета (див. мал. 25) і через неї проводять магнітний меридіан — вертикальну пряму лінію, тому що на плані «Північ» завжди знахо­диться вгорі. Зворотний азимут напряму від то­чки М на точку А, тобто на вершину горба, А звор.= 150°+ 180°= 330°.

За допомогою тран­спортира з точки М про­водять лінію візування у напрямі точки А, тобто лінію АМ.

У підошві горба в то­чці М встановлюють ні­велір у робоче поло­ження і візують у на­прямі на точку А на вершині горба, позна­чену віхою. У точку, ку­ди спрямована («б'є») лінія візування (точка К на мал. 26 а), встановлюється рейка і точку закріплюють (позначають) кілочком або шпилькою. Якщо рейки немає, на точку К стає людина так, щоб горизонтальна лінія візування була спрямована на носки його черевиків. Точка К міститься вище від точки М на 1 м — на висоту нівеліра. Це означає, що її відносна висота дорівнює 1 м і має знак «плюс» (відносно точки М).

Вимірюють відстань від точки М до точки К і відкладають на планшеті. Наприклад, виміряна відстань 8,5 м у масштабі 1: 500 становить 1,7 см).

Потім нівелір переносять у точку К, а рейковик під­німається вгору лінією МА. Після встановлення нівеліра в ро­боче положення в точці К спостерігач візує на точку Н, куди спрямована лінія візування, подаючи відповідні команди. Ви­мірюють відстань від точки М до точки Н і відкладають на планшеті. Так само знаходять місце точки Р на схилі горба і планшеті.

Слід строго додержувати правила: відстані до точок вста­новлення нівеліра К, Н, Р треба вимірювати тільки від почат­кової точки М і відкладати їх на планшеті у заданому масшта­бі також від точки М.

Щоб не вимірювати щоразу довжину ліній від початкової точки М до точок встановлення нівеліра К,Н,Р, мірну стрічку або рулетку кладуть на землю нульовою поділкою від почат­кової точки М у напрямі нівелювання, тобто у напрямі точки А (на мал. 26а відрізок МО), тоді відстані до точок К й Н легко визначити. Коли вимірювання відстаней вийде за межі довжи­ни мірної стрічки, останню відкладають від точки О далі у на­прямі до точки А. У цьому разі відстань до точки Р дорівнює сумі довжини мірної стрічки МО і відстані від точки О (друго­го кінця стрічки) до точки р.

Щоб виміряти останнє перевищення від вершин горба — точки А відносно точки Р, на точці А ставлять рейку і нівелю­ють на неї з точки р. Рейковик за командою спостерігача, що стоїть за нівеліром, відмічає рукою місце на рейці, куди «б'є» лінія візування, і відлічує кількість дециметрів від землі до лі­нії візування. Наприклад, висота лінії візування на рейці (від­лік — в) 0,7 м, тоді перевищення точки А відносно точки Р зрівнюватиме різниці висоти нівеліра (і) та відліку по рейці.

Таким чином, у нашому прикладі загальна відносна висота горба (точки А відносно точки М) 3,3 м.

Вимірявши на місцевості довжину лінії МА, відкладають на планшеті й дістають місце точки А, тобто вершину горба. На планшеті через вершину горба (точку А) проводять магнітний меридіан у вигляді прямої вертикальної лінії і за до­помогою транспортира відкладають магнітні азимути точок В,Д,Е і олівцем проводять ці напрями з точки А.

Точки однакової висоти, нанесені на планшет за напряма­ми, сполучають і дістають замкнуті горизонталі. Під час про­ведення горизонталей бажано перебувати на вершині горба і звіряти їх розміщення з дійсними формами схилів горба.

Проводячи практичні роботи, доцільно, крім зображення горба у плані, накреслити у заданому масштабі профіль (вер­тикальний розріз) горба в будь-якому напрямі. Вертикальний масштаб для профілю треба брати у 5—10 раз більший, ніж горизонтальний.

Під час нівелювання горба екліметром спочатку з верши­ни горба віхами позначають напрями нівелювання, так як це робилося у попередньому прикладі. Спостерігач стає біля пі­дошви горба у точці М й екліметром візує на віху, встановле­ну на вершині горба. Лінія візування має бути паралельною до поверхні Землі. Для цього візують на поділку рейки на висоті ока спостерігача — на висоті інструмента (і). На рейці цю ви­соту позначають добре помітною міткою, наприклад смужкою білої тканини. Якщо рейки немає, на вершину горба стає лю­дина — візують на її голову.

Визначивши кут нахилу схилу, вимірюють його довжину від підніжжя (точка М) до вершини (точка А) і результати на­носять на планшет або аркуш креслярського паперу (див. мал.25). Якщо кути нахилу місцевості більші 5—6°, від точки М відкладають не виміряну відстань Д= МА, а горизонтальне прокладання цієї лінії: d = МС = Д соs v. Висота горба H=Дsin v.

Проте доцільніше виз­начати горизонтальне прокладання і висоту горба графічно за допомогою транспортира, косинця та лінійки. Для цього на аркуші паперу гостро заструганим олівцем про­водять пряму лінію з точки М за допомогою транспортира відкладають кут нахилу місцевості (схилу) V, виміряний екліметром, у напрямі якого від­кладають похилу дальність Д. В результаті дістають точку А і з неї за допомогою косинця опускають на горизонтальну лінію перпендикуляр (мал. 28). Внаслідок такої побудови на папері утворюється трикутник МАС, катет МС якого — горизонтальне прокладання, а катет АС — висота горба Н. Обчислюють їх довжини, тобто визначають довжину горизонтального прокладання і висоту горба.

На планшеті або аркуші креслярського паперу від точки М наносять горизонтальне прокладання й дістають точку А, тобто вершину горба. Через неї проводять магнітний меридіан і за допомогою транспортира накладають азимути напрямів на точки В, Д, Е, позначені біля підніжжя горба віхами. Вимірявши кути нахилу й дальність решти схилів, визначають горизонтальне прокладання й висоту горба у кожному напрямі окремо. Від точки А відкладають у напрямах горизонтальні прокладання і дістають точки В, Д,Е.

Якщо висота горба в чотирьох напрямах виявилася різ­ною, то це означає, що допущено помилку під час вимірюван­ня екліметром кутів нахилу, або точки й, Д Е на місцевості лежать на різних рівнях (висотах) відносно точки М, взятій за початок відліку умовної висоти. Тоді кожне значення висоти горба буде дійсним.

Якщо точки В,Д,Е лежать на одному рівні з точкою М, а різниця у висоті горба не більша від 1 м, то треба обчислити середнє значення висоти горба і взяти його за дійсне. Наприк­лад, 3,2 + 2,9 + 3,6 + 3,1 = 12,8. Середня висота становитиме 12,8: 4 = 3,2 м.

Щоб правильно виміряти екліметром кути нахилу місце­вості, слід потренуватися у точному візуванні і відлічуванні кутів. У саморобному екліметрі лінія візування утворюється верхньою площиною горизонтального бруска, до якого збоку прикріплюється транспортир. Брусок має передню верхню грань аа і задню вв. Лінію візування проводять від зі­ниці ока спостерігача, через грані вв, аа і на помітку на віщці (на висоті ока спостерігача). Грані аа і вв мають збігатися. Інакше кут нахилу на екліметрі буде непра­вильним. У цьому випадку на екліметрі буде показаний кут, більший за фактичний кут нахилу місцевості.

 

МЕНЗУЛЬНЕ ЗНІМАННЯ (ЗНІМАННЯ З ПЛАНШЕТОМ)

 

Мензульне знімання, або знімання з планшетом, кутонарисне, тому що напрями на точки, що знімаються, визначають не азимутом, а креслять на планшеті. Особливістю мензульно­го знімання є те, що в результаті накладання усіх вимірювань на планшет безпосередньо в полі дістають накреслений олів­цем план.

Мензульне знімання застосовують для створення контур­ного (знімання ситуації), а також для креслення топографічнюго планів (знімання ситуації і рельєфу). У першому випадку ситуацію знімають за допомогою візирної лінійки і мірної стрічки (рулетки), в другому для знімання рельєфу ще потрібно мати нівелір та екліметр.

Знімання ситуації проводять бригадою у складі 5—6 чо­ловік. Перший «номер»—спостерігач керує роботою всіх чле­нів бригади, встановлює мензулу в робоче положення, знімає і результати наносить на планшет умовними знаками. Другий “номер” допомагає першому, робить потрібні обчислення і графічні побудови; третій і четвертий «номери» вимірюють довжини мірною стрічкою або рулеткою; п'ятий і шостий до­датково знімають екером і польовим циркулем, а також вимі­рюють елементи місцевих предметів, наприклад ширину і довжину будинку. Закінчивши знімання на станції, «номери» міняються: перший стає шостим (п'ятим), другий — першим, третій — другим і т. д.

Для знімання ситуації мензулою насамперед створюють робочу основу у вигляді розімкнутого чи замкнутого ходу — полігон. Після рекогносцировки (огляду) знімальної ділянки місцевості, закріплення станцій кілочками і позначен­ня їх віхами мензулу встановлюють на станції 1 в робоче по­ложення. У вихідну точку (станцію 1) на планшеті встромля­ють шпильку, щоб полегшити візування. До шпильки прикла­дають візирну лінійку лівим або правим ребром і по верхньо­му її ребру візують на віху станції 2. Уздовж ребра лінійки проводять на планшеті лінію у напрямі на станцію 2. Вимірюють відстань від першої станції до другої і відкладають її на лінії візування у заданому масштабі циркулем-вимірювачем. Знайдена точка буде станцією 2.

Після створення робочої основи на станції 1, не приймаю­чи планшета, знімають ситуацію. Наприклад, точку 11 (окреме дерево на межі ділянки) наносять полярним способом (полярною засічкою): прикладають ребро лінійки до голки у точці станції 1, візують на дерево і креслять лінію. Визначивши відстань до дерева, відкладають її від станції 1 і дістають на лінії цінування засічку, тобто місце дерева. Так само знімають І наносять на планшет точку 12 — ріг саду. Точку 13 на межі ділянки, позначену віхою, доцільно зняти способом засічок із станцій 1 і 2. Для цього візують на віху точки 13 і креслять від станції 1 лінію візування у напрямі цієї точки.

Після закінчення знімання на станції 1 новий перший “номер” колишній другий переносить мензулу на станцію 2 і встановлює її в робоче положення. Орієнтування мензули на станції 2 за магнітною стрілкою компаса неточне; помилка навіть на 1° спричинює велику кутову нев'язку, і при візуванні з останньої станції на першу (вихідну) полігон не зімкнеться. Тому орієнтують — зворотним візуванням.

Відцентрувавши і віднівелювавши мензулу, прикладають ребро візир­ної лінійки до голки у. точці станції 2 і су­міщають його з лінією візування на станцію 1. Потім, ставши за планшет об­личчям до віхи станції 1 і взявшись за нього обома руками, повертають доти, доки лінія візування вздовж верх­нього ребра візирної лінійки не буде спрямована точно на віху станції 1. Після закріплення планшета становим гвинтом го­ловки штатива перевіряють напрям лінії візування і, якщо то­чність його порушилась, трохи повертають планшет. Після зворотного візування із станції 2 на станцію 1 планшет орієн­тують за магнітним меридіаном. Перевагою цього способу по­рівняно з орієнтуванням планшета за компасом є точність і швидкість орієнтування.

Потім на станції 2 створюють робочу основу і знаходять на планшеті місце станції 3, після чого знімають ситуацію, вибираючи для кожної точки найдоцільніший спосіб (кутових засічок, полярної засічки тощо.) Спочатку візують на віху то­чки 13, креслять лінію візування, яка перетне лінію візування, проведену на точку 13 із станції 1. На планшеті знаходять ку­тову засічку, тобто місце точки 13. Якщо місце­вість закрита, то для її знімання із станції полігона проклада­ють діагональний хід.

 

ОКОМІРНЕ ЗНІМАННЯ

 

Окомірне знімання — одне з найпростіших, виконується з використанням окоміра, планшета, візирної лінійки. Орієнту­ють планшет за компасом, відстані вимірюють кроками, а на­прям на предмети і точки контурів креслять за допомогою візирної лінійки.

Окомірне знімання виконують так само, як і мензульне, але планшет тримають у руках, а не на штативі. Точність зні­мання ситуації при цьому зменшується. Його краще робити удвох: один тримає зорієнтований планшет, а другий візує і креслить на ньому лінії. Для більшої стійкості планшет при­кріплюють до палки-штатива заввишки 1,0—1,2. Для зручності під час нанесення ситуації поле планшета розграфлюють олівцем на квадрати із стороною 2 см, причому одна із сторін сітки має збігатися з напрямом північ — південь, позначеним збоку на планшеті стрілкою. Планшет виготовляють з фанери розміром ЗО х 40 см. У верхньому лівому кутку роблять чотири дірочки діаметром 2-3 мм для закріплення компаса мотузочком чи мідним дротиком.

Поділки 0° (Пн) і 180° (Пд) мають бути паралельними довгій стороні планшета.

Аркуш креслярського паперу скріплюють на листі фанери не менш як шістьма канцелярськими кнопками. Лінія Пн — Пд на планшеті має збігатися з напрямом магнітного меридіана, тобто з напрямом магнітної

стрілки.

Окомірне знімання буває маршрутним і площадковим. Маршрутне знімання застосовують в експедиціях, туристських походах, під час польової практики, на екскурсіях; площадкове — для складання в короткий строк топографічного плану ділянки місцевості.

Робочу основу окомірного знімання становить опорний хід, який прокладають під час знімання у вигляді замкнутого або розімкнутого полігона. Точки повороту опорного ходу на­зиваються станціями. Ситуацію і рельєф знімають із станцій і точок на сторонах опорного ходу. Горизонтальні кути не ви­мірюють, а після візування напрям на точку, яку знімають, креслять на планшеті. Основний спосіб окомірного знімання — засічки, їх наносять графічно.

Якщо відстань від точки не можна виміряти кроками, й визначають на око. Кожен повинен знати довжину свого кро­ку. Для цього на рівній ділянці рулеткою вимірюють і позна­чають кілочками лінію довжиною 100 м. Усі тричі проходять між кілочками, лічачи свої кроки, обчислюють їх середню кількість і визначають величину кроку. Наприклад, під час першого вимірювання у 100.М було 163 кроки, при другому — 165, а при третьому — 164. Середня кількість (163 + 165 + 164):3 = 164. Отже, крок дорівнює 61 см, або 0,61.м. Слід вра­ховувати, що під час руху по схилу крутістю 8—10° довжина кроку менша. Лічать кроки парами під праву або ліву ногу. Щоб не збитися, кожні 100 пар кроків відмічають на планшеті олівцем короткою рисочкою або цифрами 1, 2, 3 і т. д. Корис­туючись лінійним (графічним) масштабом кроків, на планшеті відстані виражають у метрах. Нехай масштаб знімання 1: 2000 (в 1 см 20 м). Визначають, скільки кроків в основі масш­табу, тобто в 1 см на планшеті або в 20.м на місцевості (20: 0,61 == 32,8 крока). Величина 32,8 незручна для перетворення кроків у метри. Тому обчислюють величину основи масштабу для 50 кроків (50: 32,8 = 1,52 см). Отже, 50 крокам відповідає на плані 1,52см. Цю величину і беруть за основу масштабу кроків. Для побудови масштабу кроків проводять три паралельних лінії на відстані одна від одної не менш як 1.мм і не більш як 1,5 мм. Біля лівого краю наносять вертикальну поділку довжиною 5 мм, кінці якої виступатимуть на 1,0 мм над верхньою і нижньою лініями масштабу. Ця поділка буде нульовою. Вправо від неї на верхній лінії відкладають кілька разів основу метричного масштабу, що становить 1 см, і кож­ну одержану поділку позначають кількістю метрів по наростаючій (20, 50, 60, 80,м і т. д.). На нижній лінії від нульової відкладають кілька разів основу масштабу і кожну поділку позначають кількістю кроків на (50, 150,200)і т. д.

Уліво від нульової поділки відкладають відповідно по одній основі й ділять кожну на 10 частин. У результаті виходить, що одна мала поділка основи метричного масштабу відповідає 2 м на місцевості, а одна мала поділка основи масштабу кроків 5 крокам. Нехай виміряна довжина становить 79 пар, або 158 кроків. Одну ніжку циркуля-вимірювача ставлять на по­ділку 150 кроків найближчу до 158), а другу розхиляють вліво від нульової поділки на величину 8 кроків, або 1,5 малої поділки. Зберігаючи розхил циркуля, переносять праву ніжку на поділку 80 м метричного масштабу. На шкалі вліво від нульової поділі відлічують кілька малих поділок до голки лівої ніжки циркуля. Таких поділок буде 8, що відповідає 16 м. Отже, 158 кроків — це 80 + 16 = 96 (м).

 

III. ТОПОГРАФІЧНА КАРТА