Введение по дисциплине "основы геодезии и картографии". Основы инженерной геодезии Метод проекций при составлении карт и планов

Автономная некоммерческая профессиональная образовательная организация

«УРАЛЬСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ
Учебно-методическое пособие по выполнению практических работ

для студентов специальности

«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений »

Екатеринбург, 2015 г.

Составитель: Семенова Т.Г., преподаватель АН ПОО «Уральский промышленно-экономический техникум».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для закрепления теоретических знаний и для приобретения необходимых практических умений учебной программой дисциплины «Основы геодезии» предусматриваются практические работы, которые проводятся после изучения соответствующей темы на лекционных занятиях.

Следует обратить внимание студента на то, что перед началом выполнения практической работы по каждой из тем Вы должны изучить соответствующие разделы из рекомендованного Вам учебника (учебного пособия) и/или материалы лекций.

Если работа сдана позже установленного срока, то она должна быть защищена на консультациях.

К данному пособию прилагается лист контроля, который заполняется преподавателем после выполнения каждой практической работы.

Работы должны выполняться аккуратно. За небрежность оценка может быть снижена.

В результате изучения дисциплины и выполнения данных практических работ студент должен

Определять положение линий на местности;

Решать задачи на масштабы;

Решать прямую и обратную геодезическую задачу;

Выносить на строительную площадку элементы стройгенплана;

Пользоваться приборами и инструментами, используемыми при измерении линий, углов и отметок точек;

Проводить камеральные работы по окончании теодолитной съемки и геометрического нивелирования;

знать:

Основные понятия и термины, используемые в геодезии;

Назначение опорных геодезических сетей;

Масштабы, условные топографические знаки, точность масштаба;

Систему плоских прямоугольных координат;

Приборы и инструменты для измерений: линий, углов и определения превышений;

Виды геодезических измерений.

Практическая работа №1,2

Решение задач на масштабы. Перевод численного в именованный.

.Определение длин отрезков на плане в мерах длины на местности.

Просмотр презентации №1

Масштаб - это отношение длины линии на карте, плане (чертеже) Sp к длине горизонтального приложения соответствующей линии в натуре (на местности) Sm.

Численный масштаб - 1/ М, правильная дробь, у которой числитель равен 1, а знаменатель М показывает во сколько раз уменьшены линии местности по сравнению с планом.

Например, масштаб 1:10000 означает, что все линии местности уменьшены в 10000 раз, т.е. 1 см плана соответствует 10000 см на местности

или 1 см плана = 100 м на местности,

или 1 мм плана = 10 м на местности.

Следовательно, зная длину отрезка Sp плана по формуле Sm=Sp*M можно вычислить длину линии на местности или по формуле Sp= Sm:M определить длину отрезка на плане.

Например, длина линии на местности 252 м; масштаб плана 1:10000. Тогда длина линии на плане Бр=252м: 10000=0,0252м = 25,2мм.

И обратно, длина отрезка на плане равна 8,5 мм; масштаб плана 1:5000. Требуется определить длину линии местности. Она будет 8,5 мм * 5000 = 42,5м.

Задача №1 Вычислите длину линии на местности Sm, для данных, приведенных в таблице 1. Результаты запишите в соответствующую графу таблицы 1.

Таблица 1

Масштаб карты	Длина отрезка на карте, мм	Длина линии на местности Sm,M	Масштаб карты	Длина отрезка на плане, мм	Длина линии на местности, м
1:10000	62,5		1:1000
1:25000	20,2		1:500
1:5000	12,5		1:2000
1:50000	6,2		1:5000

Таблица 2

Масштаб карты	Длина отрезка на карте, мм	Длина линии на местности Sm,M	Масштаб карты	Длина отрезка на плане, мм	Длина линии на местности, м
1:2000		80,4	1:50000
1:5000		380,5	1:1000
1:10000		536	1:500
1:25000		625	1:2000

Часто в геодезической практике приходится определять масштабы аэроснимков. Для этого измеряют длину отрезка на аэроснимке и длину горизонтального проложения этой линии на местности. Затем, используя определение масштаба, вычисляют масштаб.

Например: длина отрезка на аэроснимке 2.21 см.; длина горизонтального проложения этой линии на местности 428,6 м.

Тогда, согласно определению:

Задача №2 Определите масштабы аэроснимков, по данным приведенным в таблице 3. результаты записать в соответствующую графу таблицы 3

Таблица 3

№п/п	Длина горизонтального приложения на местности м	Длина отрезка на аэроснимке	Отношение в соответствующих единицах	Масштаб аэроснимка
1	625 м	62,5 мм	62,5 мм /625000мм	1:10000
2	525 м	5,25 см
3	125,5 м	2,51 см
4	62,2 м	31,1 см

Точность масштаба

Длины линий на местности, соответствующие 0,1 мм карты (плана) называется точностью масштаба - tm. Это величина, характеризующая точность определения длин линий по карте (плану). Например: точность масштаба 1:25000 равна 2,5 м.

Расчет можно вести следующим образом:

в 1 см - 250м;

в 1 мм - 25 м;

в 0,1 мм-2,5 м

или to =0,1мм* 25000=2,5 м.

Задача №3

а) Определите точность масштабов:

б) Точность масштаба карты (плана) равна:

tm1=0,5м; t2=0,05M; t3= ___; t4=_______;

Определите масштаб карты (плана).

1/М1=______; 1/М2=_______; 1 /МЗ=_______; 1/М4=_______;
Задача №4 На карте масштаба 1:10000 (рис. 1) показан раствор измерителя, равный расстоянию между двумя точками карты KL. Используя приведенный ниже график линейного масштаба (рис.2), определите длины горизонтальных приложений линий местности для всех вариантов.

Рисунок 2

Задача №5 На графике поперечного масштаба (рис.3) с основанием равным 2 см., утолщенными линиями с номерами, обозначен раствор измерителя, равный расстоянию между двумя точками карты

Рисунок 3

Определите длины горизонтальных проложений линий местности для следующих вариантов:

I вариант, масштаб 1:10000	II вариант, масштаб 1:5000
S 1 =	S 1 =
S 2 =	S 2 =
S 5 =	S 5 =
S=	S=
Ш вариант, масштаб 1:2000	IV вариант, масштаб 1:
S 2 =	S 2 =
S 5 =	S 5 =
S=	S=

Указание: в начале определите расстояния на местности (в соответствующем масштабе) для отрезков 0-2; а1в1; а2в2; аЗвЗ.

Задача №6 Постройте диаграмму масштаба 1:2000 на чертежной бумаге с основанием 2,5 см; число делений по основанию и по высоте принять равным 10 (n=m=10). Подпишите деления по основанию и высоте (через одно). Диаграмму приклеить, на оставленное ниже место.

Масштаб 1:2000
Определение прямоугольных координат точек

Задание №.1 Определить прямоугольные координаты всех вершин полигона, заданных на учебной топографической карте масштаба 1:10000 (1:25000).

Указания к выполнению.

Прямоугольные координаты точек определяют относительно километровой координатной сетки, представляющих собой систему линий, параллельных координатным осям зоны, образующих систему квадратов. Выходы линий координатной сетки (сторон квадратов) подписаны в рамке карты в километрах.

Порядок определения координат точки рассмотрим на конкретном примере. В данном случае это точка 1 (см. рис.7).

Рисунок 7
Координаты точки 1 (xi.yi) могут быть определены по формуле

1 = х o + Δх
y 1 = у 0 +Δу, где хо,уо координаты вершины квадрата, которые определяются по подписям выходов координатной сетки (в данном случае хо=6062км; у 0 ==4310км)

или по формуле:
х 1 = х "o+ Δх";
y 1 = у"о+ Δу".
В данном примере прямоугольные координаты т. 1 равны
х 1 =6062 km +720 m =6065720 m ;

y 1 =4310км+501 м=4310501м.
или
х 1 =6063км-280м=6065720м;

yi=4311км-499м=4310501м.

При определении Вами координат точек, делайте схематический чертеж, иллюстрирующий положение точки относительно координатных осей.

Таблица 4

Схематический чертеж Т.№1	х 0 =
т.№2	х 0 =
т.№3	х 0 =
т.№4.	х 0 =

Обратная геодезическая задача

Задание №2 По координатам вершин определить длины и дирекционные углы сторон полигона. Указания к выполнению: формулы для вычисления

Вычисления вести в схеме для решения обратной геодезической задачи (таблица 5).

Схема для вычислений

Таблица 23

Порядок решения	Обозначение величины	Значения величин
		линия 1-2	линия 2-3	линия 3-4	линия 4-1
1	y k
2	y H
3	Δy
4	х k
5	х H
6	Δх
7	tga
8	знаки Δх
9	r
10	α
11	sin r
12	S"
13	cos r
14	S"
15	Δx 2
16	Δy 2
17	Δх 2 +Δу 2
18	S""

Министерство образования и науки Самарской области

Министерство имущественных отношений Самарской области

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Тольяттинский индустриально-педагогический колледж (ГОУ СПО ТИПК)

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Дисциплина: Основы геодезии

Принял: преподаватель____

Гусарова С.А.

подписьФ.И, О.

Выполнил:

студент группы С-271

«_______» 2008 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для закрепления теоретических знаний и для приобретения необходимых практических умений учебной программой дисциплины «Основы геодезии» предусматриваются лабораторные и практические работы, которые проводятся после изучения соответствующей темы на лекционных занятиях.

Следует обратить внимание студента на то, что перед началом решения задач по каждой из тем Вы должны изучить соответствующие разделы из рекомендованного Вам учебника (учебного пособия) и/или материалы лекций.

Если работа сдана позже установленного срока, то она должна быть защищена на консультациях.

Работы должны выполняться аккуратно. За небрежность оценка может быть снижена.

В результате изучения дисциплины и выполнения данных лабораторных, практических работ студент должен

суть основных геодезических понятий,

типы и устройство основных геодезических приборов

Использовать мерный комплект для измерения длин линий, теодолит для измерения горизонтальных и вертикальных углов, нивелир для измерения превышений; по известным координатам определять положение проектной точки на местности в плане и по высоте инструментальными методами

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практическая работа №1. Решение задач на масштабы

или 1 см плана = 100 м на местности,

или 1 мм плана = 10 м на местности.

Например, длина линии на местности 252 м; масштаб плана 1:10000. Тогда длина линии на плане Бр=252м: 10000=0,0252м = 25,2мм.

Задача №1 Вычислите длину линии на местности Sm, для данных, приведенных в таблице 1. Результаты запишите в соответствующую графу таблицы 1.

Таблица 1

Таблица 2

Например: длина отрезка на аэроснимке 2.21 см.; длина горизонтального проложения этой линии на местности 428,6 м.

Тогда, согласно определению:

Задача №2 Определите масштабы аэроснимков, по данным приведенным в таблице 3. результаты записать в соответствующую графу таблицы 3

Таблица 3

Точность масштаба

Расчет можно вести следующим образом:

в 1 см - 250м;

в 1 мм - 25 м;

в 0,1 мм-2,5 м

или to =0,1мм* 25000=2,5 м.

Задача №3

а) Определите точность масштабов:

б) Точность масштаба карты (плана) равна:

tm1=0,5м; t2=0,05M; t3=____ ___; t4=_______;

Определите масштаб карты (плана).

1/М1=______; 1/М2=_______; 1 /МЗ=_______; 1/М4=_______;

Задача №4 На карте масштаба 1:10000 (рис. 1) показан раствор измерителя, равный расстоянию между двумя точками карты KL. Используя приведенный ниже график линейного масштаба (рис.2), определите длины горизонтальных приложений линий местности для всех вариантов.

Масштаб 1:2000

Практическая работа №2. Чтение топографического плана

Задача №1 Изучите условные знаки, имеющиеся на выданной Вам топографической карте, пользуясь таблицей условных знаков, в соответствии с их подразделением на 4-е группы: 1-я - контурныеусловные знаки;

2-я - внемасштабные условные знаки;

3-я - линейные условные знаки;

4-я - поясняющие условные знаки и надписи.

Выберите по 3 условных знака из каждой группы, скопируйте их, в отведенных для этого прямоугольниках, и подпишите рядом с прямоугольником названного условного знака.

Практическая работа №3. Чтение рельефа по плану (карте)

Задача №1 Изучите рельеф, представленный на Вашей карте горизонталями.

Найдите на карте пять основных форм рельефа. Скопируйте по каждой форме одну наиболее характерную. Подпишите в соответствии с правилами высоты горизонталей, поставьте скат штрихи. Проведите характерные линии рельефа (линии водотока и водораздела).

Основные формы рельефа.

Практическая работа №4. Определение ориентирных углов линий по плану

Задача №1 На учебной топографической карте преподавателем кружками с наколами обозначены вершины замкнутой фигуры, называемой в геодезии полигон. Прочертить карандашом (по линейке) прямыми линиями стороны полигона. Составить, схематический чертеж полигона.

Пример составления схемы показан на рисунке 4

Рисунок 4

Задача №2 Измерить геодезическим транспортиром внутренние углы полигона, округляя отчеты до 5*.

Выписать результаты измерения углов на составленную Вами схему полигона, расположив надписи как указано на образце.

Вычислить практическую сумму измеренных углов:

∑β 1 =β 1 +……+β 4

и теоретическую сумму углов по формуле ∑β 0 = 180(n-2), где n-число углов в полигоне.

Вычислить разность ∑β 1 -β 0 =f β называемую в геодезии невязкой.

Сравнить полученную невязку с допустимой f βа i определяемую по формуле: f βа i = l5√ n

Схема полигона.

Задача №3 С помощью геодезического транспортира измерить на учебной карте географический азимут и дирекционный угол стороны полигона 1-2. Вычислить азимут магнитный. Величину склонения магнитной стрелки рассчитать по данным карты.

по дисциплине: «Основы геодезии»

1. Предмет и задачи геодезии.

2. Основные сведения о форме и размерах Земли.

3. Определение положения точек земной поверхности.

4. Системы географических и прямоугольных координат.

5. Изображение земной поверхности на плоскости.

6. Условные знаки на планах и картах.

7. Масштабы, виды масштабов и их точность.

8. Рельеф местности и его изображение на топографических картах и планах.

9. Понятие об ориентировании направлений.

10. Азимуты, румбы зависимость между ними.

12. Обратная геодезическая задача.

13. Виды геодезических изменений.

14. Линейные измерения. Учет поправок при линейных измерениях.

15. Приборы, применяемые для измерения расстояний на местности.

16. Назначение теодолита, его основные части.

17. Отсчетные приспособления теодолита (Т-30, 2Т30П, 4Т30П).

18. Установка теодолита в рабочее положение.

19. Поверки теодолита.

20. Точность измерения горизонтальных углов.

21. Технология измерения горизонтальных углов.

22. Технология измерения вертикальных углов.

23. Понятие о нивелировании. Виды нивелирования.

24. Способы геометрического нивелирования.

25. Назначение и устройство нивелира. Типы нивелиров.

26. Нивелирные рейки.

27. Установка нивелира в рабочее положение.

28. Поверка круглого уровня нивелира.

29. Поверка цилиндрического уровня нивелира.

30. Порядок работы на станции при нивелировании.

31. Основные понятия о вертикальной планировке.

32. Нивелирование поверхности по квадратам (при вертикальной планировке участка)

33. Составление плана земляных масс.

34. Порядок работы по нивелированию трассы.

35. Обработка результатов нивелирования.

36. Порядок работы по составлению продольного профиля трассы.

37. Порядок заполнения журнала нивелирования трассы.

38. Способы геодезических разбивочных работ.

39. Построение угла заданной величины.

40. Как определить высоту труднодоступных точек.

41. Как передать проектную отметку (в котлован, на монтажный горизонт)

42. Как передать разбивочную ось сооружения в котлован.

43. Вычисление проектных и рабочих отметок по заданному уклону.

44. Геодезическая подготовка по выносу проекта на местность.

45. Плановая и высотная разбивочные сети на строительной площадке.

46. Техническая документация по выносу проекта в натуру

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ

И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

Тема 1.1. Общие сведения.

При изучении темы следует усвоить основные термины и понятия, уяснить порядок определения положения точек на земной поверхности с помощью различных систем координат, разобраться с системой высот точек.

Следует усвоить определения: карта, план, порядок вычисления горизонтального проложения и уклона линии, превышения между двумя точками на поверхности земли.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие основные вопросы изучаются в дисциплине «Основы геодезии»?

2. Какова роль геодезии в строительстве?

3. Каким образом можно определить положение точки на земной поверхности?

4. Что такое отметка точки и превышение?

5. Что такое горизонтальное проложение?

6. Что такое карты и план, какого отличие между ними?

8. Как найти превышение?

Тема 1.2.

Тема 1.3.

При изучении тем 1.2, 1.3 следует понять и запомнить определение масштаба и его суть, виды основных масштабов, их точность. Порядок построения линейного и поперечного масштабов и порядок работы с ними.

Усвоить классификацию условных знаков, наиболее распространенные зачертить в конспект.

Усвоить, что такое рельеф, его типовые формы, методы изображения рельефа на чертежах, свойства горизонталей. Начертить соответствующие схемы в конспект.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое масштаб?

2. Виды масштабов и их точность?

3. Виды условных знаков?

4. Что такое рельеф?

5. Какие типовые формы рельефа?

6. Основные методы изображения рельефа?

7. В чем суть изображения рельефа способом горизонталей?

8. Что такое высота сечения, заложение?

9. Как определить отметку точки на плане в горизонталях?

10. Как определить превышение между двумя точками на плане?

11. Как определить уклон линии на плане?

Тема 1.4. Ориентирование направлений

При изучении темы нужно усвоить смысл ориентирования линии на местности. Этими линиями могут быть оси различных сооружений или коммуникаций, оси проездов, красные линии кварталов и т.п. Для ориентирования этих линий и служат азимуты и румбы. Зная эти углы осей сооружений, можно установить аналитическую связь между данными осями.

Следует уяснить, что дирекционный угол во всех точках будет одинаков, а азимуты – различны, что дирекционные углы и азимуты отличаются между собой на угол сближения меридианов.

Нужно хорошо усвоить формулы вычисления азимутов (дирекционных углов) последующих сторон по известным азимутам предыдущих линий и углу между ними.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое азимут линии, какие бывают азимуты?

2. Что такое румб линии?

3. Какая зависимость между азимутами и румбами?

4. Что такое дирекционный угол?

5. Как найти дирекционный угол последующей стороны (линии), если известен дирекционный угол предыдущей линии и угол между этими линиями?

6. Что такое буссоль и как с ней работать?

Тема 1.5. Определение прямоугольных координат точек, заданных на топографической карте прямая и обратная геодезические задачи

При изучении темы нужно усвоить, что такое плоские прямоугольные координаты и их приращения, направление осей координат, усвоить методику решения прямой геодезической задачи. Нужно научиться пользоваться таблицами вычисления приращений координат, усвоить методику обработки замкнутого теодолитного хода и разомкнутого хода. Научиться строить план полигона. Уметь контролировать вычисления и построение плана.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем суть плоских прямоугольных координат?

2. Что определяется в результате решения прямой геодезической задачи и как?

3. Как решается обратная геодезическая задача?

4. Как проверяется правильность вычисления приращений координат и координат точек полигона?

Раздел 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Тема 2.1. Сущность измерений.

Классификация измерений, виды геодезических измерений

Тема 2.2. Линейные измерения

Тема 2.3. Угловые измерения

При изучении материала раздела нужно уяснить, какие виды измерений встречаются в практике геодезических работ и показатели их точности.

В чем суть линейных измерений, приборы, применяемые для их выполнения. Следует усвоить порядок выполнения измерения расстояний, виды поправок, вносимых в конечный результат.

Особое внимание обратить на изучение устройства и назначение теодолита, порядок его установки, выполнения поверок теодолита и измерение углов.

Следует понять, что умение работать с теодолитом – важный фактор квалификации специалиста-строителя.

Следует уяснить значение системы стандартизации и метрологии.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие измерения встречаются в практике геодезических работ?

2. Приборы, применяемые для измерения расстояний на местности.

3. Как измеряется расстояние?

4. Какие поправки нужно внести при измерении расстояний?

5. Назначение теодолита, его основные части.

6. Установка теодолита.

7. Как выполнить поверки теодолита и юстировку?

8. Как измерить горизонтальный угол?

9. Как измерить вертикальный угол?

Тема 2.4 Геометрическое нивелирование

Для достаточно полного изучения раздела хорошо познакомиться с устройством нивелира, с нивелирными рейками, научиться делать отчеты по рейкам, усвоить методику выполнения основных поверок нивелира и его юстировку. Знать состав работ и порядок их выполнения на станции при выполнении технологического нивелирования. Научиться обрабатывать материалы нивелирования, вычислять отметки точек.

Вопросы для самоконтроля

1. Способы геометрического нивелирования.

2. Назначение и устройство нивелира.

3. Как установить нивелир?

4. Как выполняются поверки нивелира?

5. Как передать отметку в котлован?

6. Как нивелируется трасса?

7. Порядок заполнения журнала нивелирования.

8. Обработка результатов нивелирования.

9. Нивелирные рейки.

Раздел 3. Понятие и геодезических съемках.

Тема 3.1. Общие сведения.

Тема 3.2. Назначение, виды теодолитных ходов.

Состав полевых камеральных работ при проложении теодолитных ходов.

При изучении материала раздела следует уяснить, что геодезические сети являются опорными для разбивочных работ на строй площадке. Нужно также обратить внимание на состав полевых работ при проложении теодолитного хода и порядок обработки его мате –

риалов, вычисление координат точек хода, построение плана. Внимательно изучить методы горизонтальной съемки.

Вопросы для самоконтроля

1. Виды геодезических сетей.

2. Типы геодезических знаков.

3. Назначение теодолитного хода.

4. Состав полевых работ по теодолитному ходу.

5. Порядок обработки материалов теодолитного хода.

6. Построение плана теодолитного хода.

7. Основные методы горизонтальной съемки.

Раздел 4. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ

ПЛАНИРОВКЕ УЧАСТКА

Тема 4.2. Геодезические расчеты при вертикальной планировке участка

При изучении данного раздела прежде всего следует уяснить, для чего нивелируют поверхность, а также порядок выполнения полевых работ при нивелировании поверхности.

Нужно также усвоить порядок определения проектной отметки площадки из условия нулевого баланса земляных работ; определение рабочих отметок; методику построения картограммы земляных работ и подсчета объема работ при планировке площадки. Для закрепления материала выполнять соответствующее практическое задание.

Вопросы для самоконтроля

1. Зачем нивелируют поверхность?

2. Как готовят площадку к нивелированию?

3. Как выполняют нивелирование площадки?

5. Как определить проектную отметку площадки?

6. Как находят рабочие отметки?

7. Как определить положение точек нулевых работ и построить картограмму земляных работ?

Раздел 5. ПОНЯТИЕ О ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТАХ ПРИ ТРАССИРОВАНИИ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Тема 5.1. Содержание и технология выполнения полевых работ по трассированию линейных сооружений

Тема 5.2. Построение профиля по результатам полевого трассирования. Определение проектных элементов трассы

Изучая материал раздела, усвоить цель нивелирования трассы, подготовительные работы, порядок нивелирования и заполнения журнала, его обработку, контроль работы.

Нужно разобраться с порядком построения профиля трассы и нанесения на него проектной линии, подсчета рабочих отметок.

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего нивелируют трассу?

2. Как подготовиться к нивелированию трассы?

3. Порядок нивелирования трассы.

4. Порядок заполнения журнала нивелирования трассы.

5. Порядок построения профиля.

Раздел 6. ЭЛЕМЕНТЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ

РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ

Тема 6.1. Содержание и технология работ по выносу проектных элементов в натуру.

Тема 6.2. Понятие о геодезическом контроле установки конструкции в плане и

по высоте.

Особое внимание обратить на технологию работ по передаче разбивочных осей сооружений в котлован, траншеи и на монтажный горизонт. Хорошо усвоить порядок работ построения заданного горизонтального угла; последовательность операций при передаче проектных отметок в котлован и на монтажный горизонт.

Уяснить способы выноса основных точек сооружения на местности; методику выверки вертикальности конструкций.

Вопросы для самоконтроля

1. Как построить заданный горизонтальный угол?

2. Как передать разбивочную ось сооружения в котлован и на монтажный горизонт?

3. Как передать проектную отметку на дно котлована и на монтажный горизонт?

4. В чем суть основных способов выноса главных точек сооружения на местность (полярного, прямоугольных координат, линейных и угловых засечек)?

5. Как проверить вертикальность конструкции при монтаже?

Краткий конспект лекций

(ответы на вопросы).

Раздел 1. Топографические карты

Тема 1.1. Общие сведения.

1. Геодезия – наука, занимающаяся определением фигуры и размеров Земли, изображением земной поверхности на планах, картах и измерениями на местности при осуществлении различных инженерных мероприятий.

Основными научными и техническими вопросами геодезии являются:

Определение фигуры (размеров и формы) Земли и ее внешнего гравитационного поля;

Определение (с заданной точностью) положения отдельных (закрепленных) точек земной поверхности в выбранной системе координат;

Создание карт, планов и профилей местности;

Выполнение измерений и построений на местности, необходимых для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, эксплуатации природных богатств Земли и т.д.;

Удовлетворение геодезическими данными нужд обороны страны.

2. В области строительства значение геодезии особенно велико. Карты и планы являются главной основой при проектировании объектов строительства. Геодезические методы и данные необходимы при разработке проекта строительства, при перенесении проекта на местность, при возведении сооружений. Геодезическими измерениями и построениями осуществляется беспрерывный контроль за соблюдением геометрической проектной схемы сооружения.

Таким образом, геодезические работы предшествуют и сопутствуют проектированию, контролируют процесс возведения сооружений на всех его стадиях, завершают строительство составлением исполнительных чертежей, без которых ни один объект не может быть принят в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации сооружений средствами геодезии производятся наблюдения за осадками и деформациями сооружений.

3. Для определения положения точек земной поверхности на сфероиде или глобусе в системе географических (геодезических) координат используют градусную сетку, а на плоскости (на бумаге) – картографическую сетку. Пользование системой географических (геодезических) координат связано со сложными вычислениями и вызывает другие неудобства при решении инженерных задач на ограниченных территориях. Поэтому в практике инженерной геодезии используют систему плоских прямоугольных координат, разработанную немецким ученым Гауссом. Другой немецкий ученый Крюгер предложил формулы для вычислений в этой проекции. Поэтому данная проекция называется проекцией Гаусса – Крюгера.

4. Числовое выражение высоты точки называется ее отметкой . Разности высот точек называются превышениям.

5. Горизонтальное проложение – проекция участка земной поверхности на поверхность земного эллипсоида с помощью нормалей (прямых, перпендикулярных к эллипсоиду).

6. Чертеж, представляющий собой уменьшенное и подобное изображение в условных знаках на бумаге горизонтальной проекции значительной части земной поверхности, полученное с учетом кривизны Земли, называется картой.

Изображение ограниченных участков земной поверхности в условных знаках на бумаге, представляющее собой уменьшенное и подобное изображение горизонтальной проекции участка местности, рассматриваемой как плоскость, называется планом.

Отличие между ними заключается в том, что план представляет изображение проекции ограниченного участка местности земной поверхности, а карта представляет проекцию значительной части земной поверхности.

7. Тангенс угла наклона линии местности называется уклоном данной линии местности. Уклоны выражаются в тысячных долях. Так, если h=1 м, d=20 м, то i= =0,050, т.е. уклон составит пятьдесят тысячных, а крутизна ската равна 2 о 51’43” ≈ 3 о.

8. Чтобы правильно снять рельеф, нужно прежде всего знать относительные превышения различных точек местности. Затем по относительным превышениям можно определить и абсолютные высоты, т. е. высоты над уровнем моря. Переход от относительного превышения к абсолютной высоте производится путем алгебраического сложения исходной высоты и превышения.

Определение превышения между двумя точками на плане. Сделанные по рейкам отсчеты записываются в журнал установленной формы. При техническом нивелировании превышение между двумя точками определяется, как правило, способом нивелирования из середины. В этом случае нивелир устанавливается примерно на равных расстояниях от точек. Неравенство этих расстояний не должно превышать 5 м. Нивелир приводится в рабочее положение с помощью подъемных винтов. Пузырек круглого уровня нивелира выводится на середину, а зрительная труба направляется на рейку и вращением диоптрийного кольца и кремальеры устанавливается резкое изображение сетки нитей и деления рейки. Для контроля и достижения требуемой точности (средняя квадратическая ошибка определения превышений на станции при техническом нивелировании равна 4 мм) порядок работы на станции заключается в следующем:

h ч = a ч – b ч

h к = a к – b к

h ср = h ч + h к

Тема 1.2. Масштабы топографических планов, карт. Картографические условные знаки.

Тема 1.3. Рельеф местности и его изображение на топографических картах и планах.

1. Масштаб – степень уменьшения всех горизонтальных проекций линий местности в одинаковое число раз.

2. Различают численный и линейный масштабы. Численным масштабом называется отношение длины отрезка на плане к горизонтальной проекции соответствующего отрезка на местности. Это отношение принято представлять в виде дроби, числитель которой равен единице, а знаменатель – целому числу. Чтобы не производить расчетов, связанных с применением численного масштаба, пользуются линейным масштабом , являющимся графическим изображением численного масштаба. В качестве линейного масштаба может быть использована линейка с сантиметровыми и миллиметровыми делениями, пользуясь которой требуемые по масштабу отрезки откладывают на чертеже измерителем (циркулем). Практическая точность линейного масштаба + 0,5 мм, что не удовлетворяет точности графического проектирования, так как 0,5 мм будет соответствовать погрешностям при определении расстояний на местности. Для повышения точности графических работ пользуются поперечным масштабом , позволяющим измерять отрезки с точностью 0,01. Построение поперечного масштаба основано на пропорциональности отрезков параллельных линий, пересекающих стороны угла.

3. Для изображения предметов местности на планах и картах применяют условные знаки, очертания которых в целом напоминают изображаемые элементы и предметы на местности. Условные знаки подразделяются на контурные или масштабные и внемасштабные. Масштабными называются знаки, которыми предметы местности изображают с соблюдением масштаба плана, следовательно по плану или карте можно определить и размеры таких контуров местности (строения, сельскохозяйственные угодья, леса и т.п.).

Если предмет местности не может быть выражен в масштабе плана контурным знаком вследствие своей малости (дороги, отдельно стоящее дерево, геодезический пункт и т.п.), в этом случае применяют внемасштабный условный знак, определяющий местоположение (точку) предмета местности, но не позволяющий определить его размер.

4. Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности земли.

5. В зависимости от характера рельефа местность разделяют на горную, холмистую и равнинную. Разнообразие рельефа местности сводят к шести основным формам:

- Гора – куполообразная или коническая возвышенность земной поверхности;

- Котловина – чашеобразная вогнутая часть земной поверхности, или неровность, противоположная горе;

- Хребет – возвышенность, вытянутая в одном направлении и образованная двумя противоположными скатами; линия встречи скатов называется хребтовой, или водораздельной линией;

- Лощина – углубление, вытянутое в одном направлении (форма, противоположная хребту); линия встречи двух скатов называется тальвегом, или водосоединительной линией;

- Седловина – пониженная часть хребта между двумя возвышенностями, по форме напоминающая седло;

- Уступ или терраса – почти горизонтальная площадка на скате хребта или горы.

Все эти формы во всевозможных сочетаниях встречаются на картах и планах.

Вершина горы, дно котловины, самая низкая точка седловины являются характерными точками рельефа, а водораздел и тальвег – характерными линиями рельефа.

6. На современных крупномасштабных планах рельеф местности изображают отметками или горизонталями. В строительном производстве часто используют одновременно оба способа, рельеф местности изображают горизонталями, но сохраняют на плане и отметки, на основе которых были проведены горизонтали.

7. Горизонталью называется замкнутая кривая линия на плане, все точки которой на местности имеют одну и ту же высоту над принятой отсчетной поверхностью (в общем случае над уровнем Балтийского моря). Представление о горизонтали даст линия соприкосновении поверхности спокойно стоящей воды с сушей (береговая линия). Если допустить, что уровень воды скачкообразно поднимается каждый раз на одну и ту же величину и постепенно затопляет данный участок поверхности, то линии уреза воды, соответствующие различным уровням ее, будут представлять горизонтали на местности. Изображение этих горизонталей на плане будет характеризовать рельеф местности, причем в местах крутых скатов горизонтали сближаются, а в местах пологих скатов горизонтали отдаляются одна от другой. Для указания направления понижения скатов горизонтали сопровождают короткими черточками, направленными от горизонталей в сторону понижения ската. Эти черточки называются бергштрихами .

8. Элементами, определяющими скат, являются: высота сечения, заложение и уклон.

Высотой сечения называется вертикальное расстояние между двумя соседним горизонталями или превышение (h) одной горизонтали над другой.

Заложением называется горизонтальная проекция линии ската местности между точками А и Б. Линия наибольшего ската проходит перпендикулярно горизонталям.

Вертикальный угол ν между горизонтом точки А и линией ската АБ местности называется углом наклона линии ската.

9. Определение отметки точки на плане в горизонталях. Если данная точка лежит на горизонтали, то ее отметка устанавливается по высоте этой горизонтали. Пусть точка С лежит между горизонталями с определенными отметками. Для определения ее отметки проводят через точку С линию ab, перпендикулярную к горизонталям, т. е. являющуюся кратчайшим расстоянием между горизонталями. Предполагается, что местность изменяется по высоте плавно, т. е. линия ab не имеет изломов в вертикальной плоскости. Отрезок ab на плане представляет горизонтальную проекцию некоторой линии местности. Точка В выше точки А на 1 м. Отрезок ab называют заложением соответствующей ему линии местности аb. На миллиметровую или клетчатую бумагу переносят с плана циркулем заложение ab. По вертикали из точки B откладывают на миллиметровке в любом масштабе десять равных отрезков и последнюю точку В будут считать имеющей определенную высоту. При этом bВ будет равно 1 м. Соединив точки а и В прямой, получат профиль местности по линии ab плана. Далее с плана берут в раствор циркуля заложение ас и переносят его на профиль. В точке С профиля проводят вертикаль сС, которая в пересечении с линий аВ профиля (в точке С) представит изображение соответствующей точки местности. Высоту точки С легко отсчитать по миллиметровке. Отметку точки С можно получить и аналитически, для чего к отметке прибавляют величину сС, которая определятся из подобия треугольников bВа и сСа.

10. Определение превышения между двумя точками на плане. Сделанные по рейкам отсчеты записываются в журнал установленной формы. При техническом нивелировании превышение между двумя точками определяется, как правило, способом нивелирования из середины. В этом случае нивелир устанавливается примерно на равных расстояниях от точек. Неравенство этих расстояний не должно превышать 5 м. Нивелир приводится в рабочее положение с помощью подъемных винтов. Пузырек круглого уровня нивелира выводится на середину, а зрительная труба направляется на рейку и вращением диоптрийного кольца и кремальеры устанавливается резкое изображение сетки нитей и деления рейки. Для контроля и достижения требуемой точности (средняя квадратическая ошибка определения превышений на станции при техническом нивелировании равна 4 мм) порядок работы на станции заключается в следующем:

Отсчет по черной стороне задней рейки (а ч).

Отсчет по красной стороне задней рейки (а к).

Отсчет по черной стороне передней рейки (b ч).

Отсчет по красной стороне передней рейки (b к).

Сразу же после производства отсчетов на каждой станции превышения вычисляются по правилу – отсчет на заднюю рейку минус отсчет на переднюю рейку. Превышения вычисляются по отсчетам, сделанным по черным и красным сторонам реек.

h ч = a ч – b ч

h к = a к – b к

Перед взятием каждого отсчета элевационным винтом совмещают изображения концов пузырька уровня. Отсчеты берутся до миллиметров. Расхождение в полученных превышениях, на станции по черной и по красной сторонам реек не должно быть более 4 мм. При наличии большего расхождения результаты измерений зачеркивают, меняют горизонт прибора и работа на станции повторяется. Если расхождение не превышает 4 мм, то за окончательный результат берется среднее из двух превышений. Среднее превышение вычисляется с округлением до целых миллиметров.

h ср = h ч + h к

Округление, если оно необходимо, делают в сторону ближайшей четной цифры. Превышения записываются обязательно со знаком (плюс или минус).

11. Для определения уклона линии на плане пользуются графическим построением, называемым масштабом заложений. График масштаба заложения строят с помощью формулы, записанной в виде: . Для заданной высоты сечения рельефа местности h и уклонов i, возможных для выбранного участка местности, определяют величины заложения d. По полученным данным строят диаграмму. На вертикальной линии диаграммы откладывают произвольные, но одинаковые отрезки, подписав их в порядке возрастания значений уклонов i. Из точек делений проводят горизонтальные линии, на которых откладывают в масштабе плана величины соответствующих заложений d, вычисленные по приведенной выше формуле. Соединив концы отложенных отрезков, получают плавную кривую линию. На плане местности устанавливают раствор измерителя, равный заложению между двумя горизонталями по данному скату, и по масштабу заложений находят такое место, в котором расстояние между кривой и вертикальной прямой равно этому заложению, затем по вертикальной прямой определяют соответствующий уклон. По такому графику можно решать и обратную задачу – определять величины заложений по заданному уклону.

Тема 1.4. Ориентирование направлений.

1. Угол, составленный северным направлением меридиана данной точки с направлением рассматриваемой оси какого-либо сооружения, отсчитанный по часовой стрелке от 0 до 360 о, называется азимутом. Азимуты бывают истинные и магнитные. Азимуты называются истинными (географическими), если они отсчитаны от истинного (географического) меридиана, и магнитными, если они отсчитаны от направления магнитного меридиана.

2. Румбом какого-либо направления, выходящего из точки О, называется острый угол, заключенный между этим направлением и ближайшим направлением меридиана, проходящего через точку О. Румбы считают от северного или южного направления меридиана в обе стороны от 0 до 90 о. Их градусной величине обязательно должно предшествовать название координатной четверти (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ), зависящее от величины азимута.

3. Азимуты и румбы геометрически связаны между собой так, что по азимутам можно легко определить румб, и наоборот.

4. Дирекционный угол – это плоскостной ориентирный угол, использующийся при изображении земной поверхности на плоскости в проекции Гаусса – Крюгера.

5. Если известен дирекционный угол предыдущей линии и угол между этими линиями, тогда искомый дирекционный угол последующей стороны будет , т.е. дирекционный угол стороны последующей равен дирекционному углу стороны предыдущей плюс 180 о и минус угол, вправо по ходу лежащий, или дирекционный угол стороны последующей равен дирекционному углу стороны предыдущей плюс угол, влево по ходу лежащий, минус 180 о, т.е.

6. Буссоль – это составляющая теодолита, служит для измерения магнитных азимутов и румбов.

Тема 1.5. Определение прямоугольных координат точек, заданных на топографической карте, прямая и обратная геодезические задачи.

1. Прямоугольные координаты в геодезии – пары чисел, определяющие положение точек на плоскости геодезической проекции. Прямоугольные координаты применяются для численной обработки результатов геодезических измерений, при составлении топографических карт, а также во всех случаях использования на практике топографических карт и всевозможных данных геодезии. В СССР и ряде других стран пользуются проекцией Гаусса - Крюгера. Это - конформная проекция эллипсоида на плоскость, определяемая тем, что на осевом меридиане, изображаемом прямой линией, являющейся осью симметрии проекции, нет никаких искажений. На плоскости проекции Гаусса - Крюгера изображаются отдельные зоны земного эллипсоида, ограниченные двумя меридианами. Центральный (осевой) меридиан зоны и экватор изображаются на плоскости прямыми, которые принимаются соответственно за оси абсцисс и ординат системы прямоугольных координат. Абсциссы точек изображений осевого меридиана равны дугам меридиана от экватора до этих точек, а ординаты его точек равны нулю. Суть системы плоских прямоугольных координат в проекции Гаусса – Крюгера состоит в том, что для решения геодезических задач в строительстве она является наиболее целесообразной.

2. В результате решения прямой геодезической задачи определяются координаты последующих точек при известных координатах начальной точки, известных расстояниях между точками и известных дирекционных углах сторон между точками.

Пусть имеем точку А с координатами X A и Y A , а координаты точки B’ обозначим через X’ B и Y’ B . Проведем через точку А линию, параллельную оси абсцисс, а через точку B’ – линию, параллельную оси ординат. В результате получим прямоугольный треугольник, катеты которого будут равны разностям координат:

АВ” = X B ‘ – X А;

В’В" = Y B ‘ – Y A

X B ‘ – X А = ± ∆x;

Y B ‘ – Y A = ± ∆y.

Величины ∆x и ∆y называются приращениями координат.

Зная значения ∆x и ∆y стороны АВ’ и координаты начальной точки А, можно определить координаты конечной точки В":

X B ‘ = X A + ∆x

Y’ B = Y A + ∆y.

Иначе говоря, координата точки последующей равна координате точки предыдущей плюс соответствующее приращение, т.е. в общем случае:

X n = X n -1 + ∆x

Y n = Y n -1 + ∆y. (1)

В зависимости от направления стороны АВ’ приращения координат ∆x и ∆y могут иметь знак плюс или знак минус. Знаки приращений координат определяют по направлениям сторон, т.е. по их дирекционным углам.

Приращения ∆x и ∆y есть не что иное, как ортогональные проекции горизонтального расстояния d между точками А и В’ и другими на оси координат. Формулы (1) и (2) являются формулами решения прямой геодезической задачи. Знаки приращений координат совпадают со знаками тригонометрических функций (соответственно синуса и косинуса дирекционного угла).

3. В практике строительства весьма часто приходится определять длину стороны и её дирекционный угол по известным координатам её конечных точек, т.е. решать обратную геодезическую задачу . Такая задача возникает при проектировании и перенесении объектов строительства на местность.

Если известны координаты двух точек В’ и А, т.е. известны приращения координат по стороне АВ’, то тангенс дирекционного угла стороны АВ’ определяется из треугольника АВ”В":

Из формул (2) можно написать:

При решении обратных геодезических задач пользуются пятизначными таблицами логарифмов. Для определения величины дирекционного угла четверть устанавливают по знакам приращений координат.

Вычисления выполняют в формуляре решения обратных геодезических задач (табл. 1).

При наличии малых вычислительных машин и значительном количестве задач решение их рациональнее выполнять нелогарифмическим способом, пользуясь пятизначными таблицами натуральных значений тригонометрических функций.

Пример решения обратной задачи нелогарифмическим способом приведен в табл. 2.

4. Правильность вычисления приращений координат проверяется тремя способами: по таблицам натуральных значений тригонометрических функций; по таблицам логарифмов и по специальным таблицам для вычисления приращений координат, правила пользования которыми изложены в объяснении к таблицам.

В практике геодезических работ для строительства приходится определять координаты не какой-либо одной точки, а ряда точек, связанных между собой горизонтальными проложениями между точками и дирекционными углами сторон, заключенных между этими точками.

Ряд последовательно расположенных на местности точек, связанных между собой измеренными сторонами и дирекционными углами, образуют замкнутые полигоны (многоугольники) или разомкнутые ходы, опирающиеся на точки, координаты которых уже известны в результате ранее произведенных геодезических работ («твердые» точки).

Замкнутые полигоны или разомкнутые ходы должны удовлетворять определенным геометрическим условиям:

Сумма измеренных углов в замкнутом полигоне (многоугольнике) должна равняться 180 о (n – 2).

В разомкнутом ходе, опирающемся на «твердые» стороны, сумма Σβ измеренных углов должна равняться Σβ = 180 о (n – 1) ± (α о – α n), где α о – дирекционный угол исходной твердой стороны, α n – дирекционный угол примычной твердой стороны, n – число вершин в ходе, считая и примычные (твердые);

Суммы приращений координат в замкнутом полигоне должны равняться нулю, а в разомкнутом ходе, опирающемся на «твердые» точки – разности координат этих точек.

Результаты измерения углов при вершинах и расстояний между вершинами всегда содержат ошибки и не удовлетворяют предъявляемым к ним теоретическим требованиям, образуя отклонения от теоретических значений, называемые невязками. Невязки в углах и приращениях координат должны быть устранены уравновешиванием, прежде чем по координатам начальной точки и по приращениям будут вычислены координаты определяемых точек.

Раздел 2. Геодезические измерения

Тема 2.1. Сущность измерений. Классификация измерений, виды геодезических измерений.

Тема 2.2. Линейные измерения.

Тема 2.3. Угловые измерения.

1. В практике геодезических работ встречаются линейные измерения, угловые измерения, дальномерные определения расстояний. При выполнении геодезических и съемочных работ приходится измерять горизонтальные и вертикальные углы, составленные направлениями на существующие предметы местности. При выполнении геодезических работ при строительстве сооружений приходится «строить» на местности углы, откладывая от какого-либо заданного на местности направления проектное значение угла, тем самым определяя направление на еще не существующую точку – точку проектируемого строительного объекта.

2. Измерение линий или построения линейных отрезков на местности в зависимости от требуемой точности выполняют различными мерными приборами. К наиболее распространенным приборам для линейных измерений в практике строительства относятся стальные мерные ленты и рулетки: ленты типов ЛЗ и ЛЗШ (ГОСТ 10815 – 64), рулетки типа РК (на крестовине) или РВ (на вилке).

При работах высокой точности, измерения длин сторон опорных геодезических сетей ответственных инженерных сооружений применяют стальные или инварные мерные проволоки или ленты. Для вспомогательных измерений, связанных с производством земляных работ, установкой опалубки и т.п., употребляют тесьмяные рулетки.

В последние годы для определения расстояний применяют свето- и радиодальномеры, в которых расстояние может быть определено по времени прохождения радио- или световых волн до объекта и обратно.

Для повышения точности результатов измерения расстояний значительной протяженности (200 – 300 м и более) на линии, в створе с основными, расставляют промежуточные вехи примерно через 50 – 80 м. такая расстановка промежуточных вех называется вешением.

3. Порядок измерения расстояний. Процесс измерения расстояний состоит в последовательном откладывании мерного прибора по измеряемому направлению. Концы мерного прибора фиксируются на измеряемой поверхности стальными шпильками или штрихами, отмеченными на асфальтовом покрытии или на досках обноски.

Измерение производится двумя рабочими под руководством техника. Рабочий, находящийся сзади, держит ленту за заднюю ручку, направляет ее по створу, удерживает нулевой штрих ленты у начальной точки линии. Рабочий, находящийся впереди, укладывает ленту по измеряемому отрезку и фиксирует передний конец ленты. Техник наблюдает за аккуратностью измерений, подсчитывает, сколько раз в отрезке уложилась лента, и лично измеряет отрезок, образующийся между концом последней уложенной ленты и конечной точкой отрезка. При измерении расстояний лентой используют шесть металлических шпилек.

Результат измерения обязательно проверяют вторичным измерением отрезка в обратном направлении. При сходимости результатов двойных измерений в пределах установленного допуска (например, при относительной ошибке, не превышающей 1:3000) за окончательный результат принимают среднее арифметическое их двойных измерений.

Точность линейных измерений не должна зависеть от условий местности: благоприятные условия (например, шоссе), неблагоприятные условия (песок, заболоченность и т.п.). Специалист должен уметь применить такой метод измерений, который обеспечил бы точность, обусловленную техническими требованиями. Например, при высоком травяном покрове следует прокосить его, при заболоченности – предварительно забить по створу длинные колья в концах пролетов и т.п.

При измерении расстояний мерными проволоками пользуются специальными штативами с целиками, устанавливаемыми строго в створе измеряемой линии на расстояниях, равных длине проволоки. Целики имеют на полусферической поверхности тонко награвированное перекрестие. При помощи блочных станков проволоку свободно подвешивают над целиками двух смежных штативов так, чтобы шкалы проволок приходились над целиками. Когда проволоке при помощи двух подвешенных гирь массой по 10 кг сообщается нужное натяжение, производят отсчеты (минимум три отсчета) по шкалам с точностью дол десятых долей миллиметра, оцениваемых на глаз. Величина, на которую отличается измеренное расстояние от длины мерной проволоки, равна разности отсчетов с соответствующим знаком. Суммируя длины всех пролетов и длину остатка, измеряемую инварной ленточкой, получают длину всей измеряемой линии.

4. После выполнения линейных измерений полученные результаты обрабатывают путем введения поправок: за неверность длины мерного прибора, за компарирование, за температуру, за приведение измеряемой линии к горизонту.

Поправка за компарирование . Меры длины подразделяются на три класса: эталонные, являющиеся основными в каждой стране, нормальные, периодически сравниваемые с эталонными, и рабочие, при помощи которых непосредственно измеряют расстояния. перед измерениями рабочие меры, как правило, сравнивают с нормальной мерой, в результате чего, устанавливают отклонение длины рабочей меры от своего номинала. Процесс сравнения рабочей меры с нормальной называется компарированием, или эталонированием. Поправки за неверность длины мерного прибора по сравнению с номиналом называют поправками за компарирование и обозначают ∆l к. Если длина рабочей меры превышает ее нормальную длину, поправку вводят со знаком плюс, и наоборот.

Поправка за температуру . Наиболее распространенные в практике строительства мерные приборы (ленты, рулетки) изготовляют из закаленной стали, имеющей коэффициент линейного расширения α = 0,0000125.

Сравнение рабочей меры с нормальной (компарирование) производят при температуре 15 – 16 о С, а линейные измерения и построения приходится выполнять нередко при температурах, значительно более высоких или низких. Поэтому возникает необходимость в учете влияния разности температур измерения и компарирования. Поправка, вводимая в результат линейного измерения за разность температур, называется поправкой за температуру и обозначается ∆l t .

Формула для вычисления поправки за температуру имеет вид

∆l t = α (t – t o ) L ,

где α – коэффициент линейного расширения для закаленной стали;

t – рабочая температура, зафиксированная в момент измерения;

t o – температура компарирования мерного прибора;

L – длина измеренного отрезка в м .

Поправки за приведение к горизонту . При изображении на чертежах наклонных линейных отрезков приходится иметь дело не с их измеренными значениями, а с их проекциями на горизонтальную плоскость. Пусть имеем на местности наклонный отрезок АВ. Отрезок АС – его проекция на горизонтальную плоскость. Из прямоугольного треугольника АВС: АС=АВ*cosν.

В практике строительства углы наклона определяют при помощи теодолита. Приближенное значение углов наклона ν (с точностью порядка 1 о) можно получить эклиметром.

Разность между измеренным значением наклонного отрезка АВ и его горизонтальным проложением АС, равная величине СЕ, называется поправкой за приведение к горизонту и обозначается через ∆l h :

∆l h = АВ – ВС= d – d cosν = d (1- cosν) = 2d sin 2 (1).

Для определения ∆l h пользуются таблицами поправок, рассчитанных по формуле (1).

При углах наклона до 1 о поправка ∆l h не превышает 0,00015 длины наклонного отрезка, поэтому ею можно пренебречь. При построении на местности геометрической схемы уникальных сооружений углы наклона измеряют с точностью до 30” и поправку ∆l h учитывают.

Поправка за приведение к горизонту (за наклон) всегда вводится в измеренное значение длины наклонного отрезка со знаком минус.

В тех случаях, когда известны высоты Н А и Н В точек А и В – концов наклонного отрезка, поправку ∆l h можно вычислить по формуле

Для получения хороших результатов измерений надо следить за тем, чтобы сила натяжения мерного прибора в процессе измерения была равна силе натяжения при компарировании (10 кг). В этих целях пользуются динамометрами. Наиболее распространенным типом динамометра являются пружинные весы.

5. Теодолит необходим для измерения горизонтальных углов на местности. Геометрическая схема измерения горизонтального угла используется в угломерном инструменте, называемом теодолитом . Теодолит имеет металлический или стеклянный круг, называемый лимбом, по скошенному краю которого нанесены деления от 0 до 360 о. Над лимбом помещена вращающаяся вокруг отвесной линии верхняя часть теодолита, состоящая из алидады и зрительной трубы. При вращении зрительной трубы вокруг укрепленной в подставках оси как бы воспроизводятся вертикальные плоскости, называемые коллимационными. Оси вращения лимба и алидады совпадают, причем ось вращения алидады называется главной, или вертикальной, осью теодолита. Для повышения точности отсчета индекс алидады снабжен специальным отсчетным приспособлением (верньером, штриховым или шкаловым микроскопом). Лимб и алидада закрыты металлическим кожухом.

Вертикальная (главная) ось теодолита устанавливается в отвесное положение, а плоскость лимба – в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню, расположенному на кожухе горизонтального круга, при помощи трех подъемных винтов. Зрительная труба может быть повернута на 180 о вокруг своей горизонтальной оси вращения или, как говорят, переведена через зенит. На одном из концов горизонтальной оси вращения трубы укреплен вертикальный круг, наглухо соединенный с осью вращения трубы и вращающийся вместе с ней. Вертикальный круг принципиально устроен так же, как и горизонтальный, и служит для измерения вертикальных углов (углов наклона), образованных направлением линии горизонта и направлением на наблюдаемый предмет.

Вертикальный круг может располагаться справа или слева от зрительной трубы по отношению к наблюдателю, находящемуся у окуляра зрительной трубы. Первое положение называется круг право (КП), второе – круг лево (КЛ).

В комплект теодолита входят: штатив (тренога с металлической головкой), буссоль и отвес. Теодолит крепится к головке штатива при помощи станового винта. Буссоль служит для измерения магнитных азимутов и румбов, а отвес – для установления центра лимба над вершиной измеряемого угла, т.е. для центрирования теодолита.

Вращающиеся части теодолита снабжены зажимными (закрепительными) винтами для фиксации этих частей в неподвижном состоянии и наводящими (микрометренными) винтами для плавного их вращения в ограниченных пределах.

6. Порядок установки теодолита:

1) Теодолит установить на штатив и скрепить становым винтом;

2) Открепить алидаду и установить уровень горизонтального угла круга параллельно двум подъемным винтам;

3) Вращая винты в противоположных направлениях, вывести пузырек уровня на середину;

4) Повернуть алидаду на 90 о и вывести пузырек уровня на середину третьим подъемным винтом;

5) Операцию повторить 2 – 3 раза.

Для геодезического обслуживания и контроля строительно-монтажных работ в комплект теодолита должны быть включены:

Специальная металлическая подставка с центровочным шрифтом для установки теодолита непосредственно на элементах строительных конструкций, обычно изготавливаемая на месте.

Оптический центрир (взамен нитяного отвеса).

7. Геометрическая схема теодолита должна удовлетворять следующим условиям:

Вертикальная (главная) ось вращения теодолита должна быть отвесна;

Плоскость лимба должна быть горизонтальна;

Визирная плоскость должна быть вертикальна.

Для проверки соблюдения указанных геометрических условий производят определенные действия, называемые поверками теодолита. Исправление нарушения геометрических условий называют юстировкой теодолита.

Поверка геометрических условий применительно к теодолиту ТТ-5.

1) Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального угла должна быть перпендикулярна главной оси инструмента.

Поворотом алидады устанавливают уровень на направлению двух подъемных винтов и, вращая последние в разные стороны, приводят пузырек уровня на середину. Если после этого пузырек уровня останется в нульпункте, условие перпендикулярности осей выполнено. В противном случае пузырек перемещают к середине ампулы на половину дуги его отклонения исправительными винтами уровня и на вторую половину – теми же двумя подъемными винтами. После этого поверку повторяют.

2) Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы.

При соблюдении этого условия визирная ось при вращении трубы вокруг ее оси будет описывать плоскость, называемую коллимационной. Для поверки соблюдения этого условия вертикальную ось теодолита устанавливают отвесно и визируют на точку, расположенную примерно на линии горизонта, записывают отсчет. Затем трубу переводят через зенит; наводят визирную ось на ту же точку и вновь отсчитывают. Разность отсчетов будет равна двойной коллимационной ошибке. Для устранения влияния коллимационной ошибки устанавливают микрометренным винтом алидады на лимбе средний отсчет. При этом перекрестке сетки нитей сойдет с наблюдаемой точки. Отвернув предохранительный колпачок и ослабив один из вертикально расположенных винтов оправы сетки, парой горизонтальной расположенных винтов перемещают оправу с сеткой до совмещения перекрестия нитей с изображением наблюдаемой точки. После этого поверку повторяют. Одновременно следует произвести поверку и исправление отвесности вертикальной нити сетки.

3) Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна главной оси вращения инструмента.

Для выполнения этой поверки приводят вертикальную ось вращения теодолита в отвесное положение. Выбирают высоко расположенную и резко очерченную точку местного предмета и визируют на выбранную точку. Опускают трубу до уровня горизонта, устанавливают в 10-12 м от теодолита какой-либо экран и на него проецируют центральное перекрестие сетки нитей.

Затем переводят трубу через зенит, открепляют алидаду, поворачивают ее на 180 о и вновь визируют на ту же высоко расположенную точку, после чего опять опускают трубу до уровня горизонта и вновь проецируют на экран центральное перекрестие сетки нитей.

Если при втором положении трубы отмеченная на экране точка не выйдет за пределы биссектора сетки, наклон горизонтальной оси допустим.

4) Вертикальная нить сетки должна быть отвесна. Поверку этого условия производят одновременно с определением коллимационной ошибки трубы. Теодолит устанавливают на расстоянии 4 – 5 м от подвешенного нитяного отвеса, главную ось теодолита приводят в отвесное положение, перекрестие сетки нитей наводят на нить отвеса. При совпадении вертикальной нити сетки с нитью отвеса условие выполнено. В противном случае отвертывают предохранительный колпачок, ослабляют крепежные винты диафрагмы и поворачивают диафрагму с сеткой нитей до полного совмещения вертикальной нити с нитью отвеса. После исправления сетки нитей вновь определяют коллимационную ошибку трубы.

Для удобства работы и повышения точности центрирования в комплекте теодолита ТТ-5 нитяной отвес может быть заменен оптическим центриром.

С треножника снимается шайба с крючком и на ее место теми же винтами закрепляется оптический центрир.

Поэтому возникает следующее пятое условие, которому должен удовлетворять теодолит ТТ-5 (или всякий другой, имеющий оптический центрир).

5) Ось оптического центрира должна совпадать с продолжением основной оси вращения инструмента. Поверку производят следующим порядком.

Вертикальную ось вращения теодолита приводят в отвесное положение. Отмечают на местности точку, в которую проецируется наблюдаемый в окуляр центр отвеса. Повернув теодолит на 180 о, снова отмечают проекцию центра отвеса. Если проекции точек совпадают до 1 мм, теодолит исправен, если не совпадают до 1 мм – неисправен.

Чтобы устранить неисправность, снимают крышку, под которой расположены два винта, скрепляющие отвес с теодолитом, отпускают винты и передвигают окулярную часть до совмещения проекций первой и второй точек. Нельзя выполнять работы при несовпадении проекций центра отвеса свыше 3 мм; теодолит в этом случае отправляют в ремонт.

8. Горизонтальный угол ВАС на местности измеряют так. В вершине измеряемого угла устанавливают теодолит. Головку штатива располагают примерно над знаком, а ее верхнюю площадку приводят в горизонтальное положение. Наконечники ножек штатива вдавливают в грунт.

Теодолит центрируют над точкой А и по уровню на алидаде горизонтального круга приводят с помощью подъемных винтов ось вращения теодолита в вертикальное положение. На точках В и С, фиксирующих направления, между которыми измеряется угол, устанавливают визирные цели: марки, вехи, шпильки и т.п.

Сетку нитей трубы устанавливают в соответствии со зрением наблюдателя. Для этого трубу наводят на светлый фон (небо, белую стену) и, вращая окулярное кольцо, в поле зрения трубы добиваются четкого изображения сетки нитей.

Глядя поверх трубы, совмещают крест визира с визирной целью (визирная цель должна появиться в поле зрения трубы). После попадания в поле зрения трубы визирной цели фиксируют направление, зажимая закрепительные винты алидады и трубы. Вращением фокусирующей кремальеры добиваются резкого изображения визирной цели. Наводящими винтами алидады и трубы совмещают центр сетки с изображением визирной цели.

Существует несколько способов измерения углов. Наиболее простой способ – совмещение нулей лимба и алидады или «от нуля». В этом случае нуль алидады совмещают с нулем лимба. Алидаду закрепляют, оставляя не закрепленным лимб. Трубу наводят на визирную цель и закрепляют лимб. После этого алидаду открепляют, наводят трубу на другую визирную цель и закрепляют алидаду. Отсчет на лимбе даст значение измеряемого угла. Как правило, отсчеты по лимбу производят дважды.

Описанный способ прост, но недостаточно точен, поэтому чаще применяют способ приемов. В этом случае совмещение трубы с первой визирной целью производят при произвольном отсчете по лимбу.

Измерение угла при одном положении круга называют полуприемом. Как правило, работу по измерению угла на точке оканчивают полным приемом – измерением при правом (П) и левом (Л) положениях вертикального круга. Более точных результатов можно достичь, если измерения выполнять несколькими приемами. Результаты измерений записывают в полевой журнал. Из полученных отсчетов берут среднее. На правую точку получают средний отсчет. Разность средних отсчетов (П минус Л) является измеренным значением угла. Расхождение значений измеренного угла в полуприемах не должно превышать полуторной точности отсчета. Если измерения производят несколькими приемами, лимб между ними переставляют на угол γ = 180 о / n.

9. В вертикальной плоскости теодолитом измеряют углы наклона или зенитные расстояния.

При измерении вертикальных углов исходным направлением является горизонтальное. Отсчеты ведут по шкалам, нанесенным на вертикальный круг теодолита. У некоторых типов теодолитов подпись шкал на вертикальном круге иная, но всех случаях с горизонтальным направлением визирной оси трубы совпадает целое число градусов: 0 о; 90 о. У теодолитов 3Т30 начальный индекс, относительно которого производят отсчеты по вертикальному кругу, приводится в горизонтальное положение уровнем при горизонтальном круге. Уровень скреплен с алидадой так, что его ось установлена параллельно коллимационной плоскости зрительной трубы.

Для вычисления значений углов наклона определяют место нуля М0. Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной оси и положению уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте, или горизонтальности отсчетного индекса у теодолитов с компенсатором при вертикальном круге.

М0 определяют так: устанавливают теодолит, приводят его в рабочее положение. Находят хорошо видимую точку и наводят на нее трубу при круге «лево» (Л). При наличии уровня при вертикальном круге приводят пузырек его в нуль-пункт и берут отсчет по вертикальному кругу. Трубу переворачивают через зенит, теодолит – 180 о и вновь, теперь уже при круге «право» (П), наводят крест сетки нитей на ту же точку. Вновь приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут второй отсчет по вертикальному кругу.

При работе с теодолитом 3Т30 М0 вычисляют по формуле: М0 = (П + Л + 180 о)/2, где П и Л – отсчеты по вертикальному кругу теодолита при П и Л соответственно.

При работе с теодолитом 3Т5КП М0 вычисляют по формуле: М0 = (П + Л)/2. При работе с другими теодолитами формулу для вычислений М0 узнают из паспорта, прикладываемого к каждому теодолиту. Результаты измерений записывают в журнал.

Место нуля может иметь любое значение. Важно, чтобы при измерении вертикальных углов оно оставалось постоянным. Для удобства вычислений желательно, чтобы М0 было близким, а еще лучше равным нулю. М0 исправляют так. После определения М0 вращением трубы теодолита при Л устанавливают отсчет по вертикальному кругу, равный вычисленному углу наклона. В этом случае средняя горизонтальная нить сетки сойдет с изображения точки. Вертикальными исправительными винтами сетки среднюю горизонтальную нить наводят на точку.

Измерение вертикальных углов основано на конструктивной особенности теодолита, лимб вертикального круга которого жестко скреплен на лимбе вертикального круга: 0 – 180 о или 90 – 270 о. Лимб, вращаясь вместе с трубой, подводит к отсчетным индексам различные отсчеты. Разность отсчетов между двумя направлениями, между направлением и горизонтальным отсчетным индексом даст значение вертикального угла ν или угла от горизонта до измеряемого направления.

Для решения некоторых инженерных задач требуется определить зенитное расстояние, которое является дополнением угла наклона до 90 о: z = 90 о – ν. Зенитное расстояние образуется визирной линией и отвесной линией, называемой направлением на точку зенита.

При измерении зенитных расстояний вместо М0 определяют место зенита МЗ. Отсчеты по вертикальному кругу производят при положении пузырька уровня при вертикальном круге в нуль-пункте, что означает приведение отсчетного индекса в горизонтальное положение. Если теодолиты снабжены компенсатором, то отсчетный индекс автоматически приводится в горизонтальное положение. Если у теодолита нет уровня при вертикальном круге и компенсатора (например, теодолиты 3Т30), то перед отсчетом по вертикальному кругу приводится в нуль-пункт уровень при горизонтальном круге.

Хотя оцифровка делений на вертикальных кругах различных теодолитов различна, правила придания знаков вертикальным углам общие: поднятие визирной оси трубы над горизонтом образует положительные углы наклона. Поэтому при определении угла наклона разными теодолитами его вычисляют по формулам:

3Т30: ν = Л – М0; ν = М0 – П – 180 о; ν = (Л – П – 180 о)/2.

3Т5К, 2Т5П: ν = Л – М0; ν = М0 – П; ν = (Л – П)/2.

Если из уменьшаемого отсчета нельзя вычесть вычитаемое, к отсчету, меньшему 90 о, прибавляют 360 о.

Результаты измерений и вычислений записывают в полевых журналах.

Тема 2.4. Геометрическое нивелирование.

1. Нивелирование – вид геодезических работ, в результате которых определяют разности высот точек земной поверхности или сооружений, а также высоты этих точек относительно принятой отсчетной поверхности. Геометрическое нивелирование состоит в непосредственном измерении разности высот (превышений) точек при помощи горизонтального луча зрения и вертикально устанавливаемых в данных точках нивелирных реек. Нивелирование, как правило, начинают с репера или с точки, отметка которой известна. Геометрическое нивелирование в зависимости от положения нивелира относительно нивелируемых точек выполняют двумя способами: вперед и из середины.

При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А, отметка Н А которой известна. Над точкой В, отметку Н В которой должны определить, устанавливают нивелирную рейку. Затем измеряют высоту i инструмента (высоту линии визирования над точкой А) и делают отсчет b по рейке. Превышение h точки В над точкой А равно:

т.е. при нивелировании вперед превышение равно высоте инструмента минус отсчет вперед. Высота (отметка) точки В будет составлять

Н В = Н А + h,

т.е. высота определяемой точки равна высоте исходной точки плюс соответствующее превышение между этими точками.

Подставляя значение h из формулы в выражение, получим

Н В = Н А + i – b.

Величина Н А + i представляет собой высоту линии визирования над отсчетной поверхностью и называется горизонтом инструмента. Горизонт инструмента обозначается через Н i и имеет очень важное значение. Тогда отметка точки В определится

Н В = Н i – b,

т.е. при нивелировании вперед высота передней точки равна горизонту инструмента минус отсчет по рейке, установленной на этой передней точке.

При нивелировании из середины нивелир устанавливают между задней точкой А, высота Н А которой известна, и передней точкой В, высота Н В которой определяется. Затем производят отсчеты по задней (а) и передней (b) рейкам.

Точку установки нивелира при нивелировании из середины называют станцией; точку, относительно которой определяют превышение, называют задней точкой, а вторую точку – передней. Соответственно этому отсчеты по рейкам, установленным на задней и передней точках, называют отсчетом (или «взглядом») назад (а) и отсчетом вперед (b).

Пользуясь Н В = Н А + h, где h = i – b, т.е. при нивелировании из середины превышение передней точки над задней равно «взгляду» (отсчету) назад минус «взгляд» (отсчет) вперед.

Если передняя точка расположена выше задней, превышение имеет знак плюс, если передняя точка расположена ниже задней, превышение имеет знак минус.

После подстановки значения h из формулы в выражение получим

Н В = Н А + а – b.

Аналогично нивелированию вперед величина Н А + а представляет собой высоту линии визирования над принятой отсчетной поверхностью, т.е. горизонт инструмента (Н i). Следовательно, при нивелировании из середины горизонт инструмента равен высоте задней точки плюс «взгляд» (отсчет) на эту заднюю точку.

Н В = Н i – b,

т.е. при нивелировании из середины высота передней точки равна горизонту инструмента минус «взгляд» (отсчет) на эту точку.

Способ нивелирования вперед в производственных условиях не применяют. Он имеет чисто теоретическое значение. Как правило, применяют способ нивелирования из середины, который обеспечивает двойное продвижение в работе, способствует исключению остаточного влияния от нарушения главного условия нивелира, способствует исключению учета поправок на кривизну Земли и рефракцию.

2. Основными геодезическими приборами, которыми производятся измерения, являются нивелиры . Нивелирование производят для изучения форм рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Устройство и основные части нивелира, которые являются также основными частями и других геодезических приборов: зрительная труба представляет собой оптическую систему, помещенную в металлический корпус. С одного края трубы размещен объектив, с другого – окуляр. Между ними находится двояковогнутая линза. В окулярной части трубы есть стеклянная пластина с нанесенной на ней сеткой нитей.

3. До начала работ нивелир вынимают из укладочного ящика и укрепляют на штативе становым винтом. Выдвигая и убирая ножки штатива, устанавливают его головку «на глаз» в горизонтальное положение. Затем с помощью подъемных винтов подставки приводят пузырек круглого уровня к середине концентрических окружностей или в нуль-пункт.

4. Прежде чем начать работу с нивелиром, как и с любым геодезическим прибором, его осматривают. Если при внешнем осмотре нивелира повреждения не обнаружены, приступают к поверкам. Поверки – это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения основных осей прибора, если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей прибора, его юстируют исправительными винтами. Поверки, выполняющиеся при подготовке нивелира к работе:

1) Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

2) Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира. Это условие гарантируется заводом-изготовителем прибора, но небольшое исправление и доводка могут быть выполнены исполнителем.

3) Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

4) Нивелир не должен иметь недокомпенсации (поверка выполняется только для самоустанавливающихся нивелиров).

При выполнении второй поверки неисправность ликвидируют следующим образом. Ослабляют исправительные винты сетки нитей и развертывают ее до совпадения отсчетов по рейке по левому и правому концам горизонтальной нити. При выполнении третьей поверки установку горизонтальной нити на вычисленный отсчет производят исправительными винтами сетки.

5. До разработки котлованов и траншей под фундаменты необходимо построить основные оси всех зданий и сооружений, предусмотренных проектом строительства, а также внешние и внутренние бровки котлованов и сдать эти построенные и отмеченные кольями грани котлованов по акту организации, разрабатывающей котлован.

При разработке котлованов не допускается перебор грунта в основании, наоборот, грунт разрабатывают с недобором до проектной отметки примерно на 15 – 20 см с тем, чтобы окончательную зачистку дна произвести непосредственно перед закладкой фундамента.

Когда разработка котлована закончена, приступают к зачистке дна котлована до проектной отметки. Перед зачисткой дно котлована нивелируют и забивают маячные колья или шпильки строго под проектную отметку.

При неглубоких котлованах нивелир устанавливают на поверхности над бровкой котлована в таком месте, чтобы можно было брать отсчет по рейке, установленной на репере, а затем по рейке, устанавливаемой в нужных местах на дне котлована. Отсчет по рейке, установленной на любом маячном колу, должен быть равен высоте проектной рейки.

При глубоких котлованах на дне закладывают один-два репера, располагая их вне контура наружных граней будущих фундаментов. Отметки этих реперов определяют нивелированием IV класса, обязательно двойным ходом от двух реперов основной нивелирной сети строительной площадки. В этом случае контроль зачистки дна котлована ведут уже от отметки реперов, установленных на дне котлована.

6. При нивелировании пикетажа нивелир устанавливают на равные расстояния от нулевого и первого пикетов и берут отсчеты по рейкам, устанавливаемым на пикетах, а затем на плюсовых точках по продольной оси к поперечникам и главных точках кривых.

Аналогично нивелируют и на следующих станциях. Пикеты нивелируют и в обратном направлении (для контроля). Начальную и конечную точки трассы привязывают в высотном положении к пунктам имеющихся опорных геодезических сетей.

7. Отсчеты по рейкам записывают в журнал нивелирования либо на схему квадратов, причем числовые значения отсчетов подписывают возле вершин тех квадратов, на которых они получены. Первый отсчет заносят в колонку 3 журнала (последовательность записей указана цифрами, заключенными в скобки после четырехзначных цифр в колонках). Наводят трубу на черную сторону передней рейки, берут отсчет по средней нити и заносят в четвертую графу (запись 2). Затем поворачивают рейки красными сторонами к нивелиру и берут отсчеты по передней (запись 3) и задней (запись 4) рейкам. Если между задней и передней точками есть промежуточная точка, то переносят и устанавливают на нее заднюю рейку и берут отсчет по черной (запись 5) и красной (запись 6) сторонам. Правильность отсчетов по рейкам контролируют, вычисляя разность: отсчет по красной стороне минус отсчет по черной стороне. Разность отсчетов не должна отличаться более чем на 5 мм от разности в подписи начальных делений сторон рейки. Контроль наблюдений производят также по превышениям: отсчет по черной стороне (запись 1) задней рейки минус отсчет по черной стороне (запись 2) передней рейки и то же по красным сторонам: (запись 4) – (запись 3). Разность превышений, вычисленных по черной (запись 7) и красной (запись 8) сторонам, не должна быть более 5 мм. После контроля наблюдений на каждой станции переходят на другую станцию и работу проводят в той же последовательности. В тех случаях, когда на нивелируемом отрезке есть промежуточные точки, по окончании нивелирования связующих точек зданий речник последовательно устанавливает на них рейку. Наблюдатель каждый раз приводя визирную ось в горизонтальное положение, делает отсчеты по черной стороне рейки. Отсчеты записывают в графу 5. После этого речник, находящийся сзади, устанавливает рейку на следующей точке.

8. Правильность вычислений проверяют в журнале постраничным контролем. Для этого в каждой из граф (3, 4, 6, 7, 8, 9) суммируют все записанные в них числа. В графах 3-й и 4-й складывают отсчеты по черной и красной сторонам. Найденные суммы записывают в итоговой строке. Полуразность 3-й и 4-й граф должна равняться сумме средних превышений. Суммируя превышения в 6-й и 7-й графах, находят суммы удвоенных положительных и отрицательных превышений, их алгебраическую сумму и полусумму. Эта полусумма представляет собой алгебраическую сумму средних превышений – алгебраическую сумму 8-й и 9-й граф. Незначительные отличия (1…2 мм) допустимы, так как являются результатом округления средних превышений, – ими пренебрегают. Для того чтобы избежать при нивелировании грубых погрешностей, контролируют взятие отсчетов и вычисление превышений. Взятие отсчетов контролируют повторением их: обычно на станции берут два отсчета по каждой рейке – отсчитывание по черной и красной сторонам. Применяют рейки, отсчеты которых, совмещенные с нижними гранями красных сторон двух реек комплекта, различаются на 100 мм. Если рейка располагается ниже штифта, отсчеты будут со знаком минус, если выше – со знаком плюс. Эту особенность надо учитывать и обязательно об этом делать запись в нивелирном журнале.

9. Нивелирная рейка состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенных между собой металлической фурнитурой. Это позволяет складывать рейку для транспортирования. Рейка имеет градуировку на обеих сторонах. Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оцифровывают через 1 дм. Высота подписанных цифр не менее 40 мм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на другой (контрольной) – красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответствующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой. Для удобства и быстроты установки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями и ручками. На торцах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2 мм. Рейки маркируют так: например тип РН-10П-3000С означает, что это рейка нивелирная. Для точных и технических работ выпускают рейки длинной 3 и 4 м. Нивелирные рейки могут применять в разное время года при различных метеорологических условиях. Температурный диапазон работы реек – 40…+50С. Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки.

Раздел 3. Понятие о геодезических съемках.

Тема 3.1. Общие сведения.

Тема 3.2. Назначение, виды теодолитных ходов. Состав полевых камеральных работ при проложении теодолитных ходов.

1. Совокупность закрепляемых на местности или зданиях точек, положение которых определено в единой системе координат, называют геодезическими сетями. Геодезические сети подразделяют на плановые и высотные: первые служат для определения координат X и Y геодезических центров, вторые – для определения их высот H. Геодезические сети подразделяют на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные. Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей. Государственные плановые геодезические сети разделяют на четыре класса. Сеть 1-го класса имеет наивысшую точность и охватывает всю территорию страны как единое целое. Сеть каждого последующего класса строится на основе сетей высших классов. Сети сгущения строят для дальнейшего увеличения плотности государственных сетей. Плановые сети сгущения подразделяют на 1-й и 2-й разряды. Съемочные сети – это тоже сети сгущения, но с еще большей плотностью. Специальные геодезические сети создают для геодезического обеспечения строительства сооружений. Разбивочная сеть строительной площадки создается для выноса в натуру или главных разбивочных осей здания, а также при необходимости построения внешней разбивочной сети здания, производства исполнительных съемок. Внешнюю разбивочную сеть здания создают для перенесения в натуру и закрепления проектных параметров здания производства детальных разбивочных работ и исполнительных съемок. Плановую разбивочную сеть строительной площадки создают в виде красных или других линий регулирования застройки или строительной сетки с размерами сторон 50, 100, 200 м и других геодезических сетей. Внешнюю разбивочную сеть здания создают в виде геодезической сети, пункты которой закрепляют на местности основные разбивочные оси, а также углы здания, образованные пересечением основных разбивочных осей.

2. Точки геодезических сетей закрепляют на местности знаками. По местоположению знаки бывают грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде откраски и т.д.; по назначению – постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т.д. Постоянные знаки закрепляют подземными знаками – центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течение длительного периода времени. Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками – деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т.д. В верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечают местоположение центра или точки с высотной отметкой.

3. При построении съемочного обоснования одновременно определяют положение точек в плане и по высоте. Плановое положение точек съемочного обоснования определяют проложением теодолитных и тахеометрических ходов, построением аналитических сетей из треугольников и различного рода засечками. Самый распространенный вид съемочного планового обоснования – теодолитные ходы, опирающиеся на один или два исходных пункта, или системы ходов, опирающихся не менее чем на два исходных пункта. В системе ходов, в местах их пересечений, образуются узловые точки, в которых могут сходиться несколько ходов. Длины теодолитных ходов зависят от масштаба съемки и условий снимаемой местности.

4. Результаты полевых измерений, отраженные в абрисе, используют для составления топографического плана, нанося их на планшет. Планшет представляет собой тонкий лист фанеры или алюминия, оклеенный сверху чертежной бумагой. На планшете предварительно разбивают координатную сетку квадратов со стороной 10 см и общим размером 50:50 см. По координатам на планшет наносят пункты геодезического и съемочного обоснования. Правильность накладки пунктов контролируют по расстояниям между ними. Расхождения не должны превышать 0,2 мм на плане. У каждого пункта пишут его номер или название, а также наносят отметку с округлением до сантиметров.

5. По окончании работы на станции проверяют ориентирование лимба теодолита, для чего снова визируют на предыдущую точку хода. Если повторный отсчет отличается от начального более чем на 5’, съемку на данной станции переделывают. Для контроля на каждой станции определяют несколько пикетов, расположенных в полосе съемки со смежных станций.

6. В простейшем случае составление плана по результатам тахеометрической съемки начинают с построения координатной сетки и нанесения по координатам точек теодолитного хода. Вслед за этим наносят на план пикетные точки циркулем-измерителем, масштабной линейкой и транспортиром. Данные для нанесения берут из журнала тахеометрической съемкой. Направление на пикеты со станции строят по транспортиру. Все контуры и рельеф, изображаемые на плане, вычерчивают тушью в соответствии с условными знаками. Над северной рамкой делают заглавную надпись, под южной рамкой подписывают числовой масштаб, высоту сечения рельефа, вычерчивают линейный масштаб и график заложений.

7. Горизонтальную съемку выполняют в масштабах 1:2000, 1:1000 и 1:500. Съемке подлежат фасады зданий и ситуация проездов, а также внутриквартальная застройка и ситуация. Съемку производят с линий и точек теодолитных ходов съемочного обоснования. Результаты съемки отображают на схематическом чертеже – абрисе, на котором дается зарисовка всех контуров и предметов местности.

Раздел 4. Геодезические работы при вертикальной планировке участка.

Тема 4.1. Подготовка топографической основы для разработки проекта вертикальной планировки участка методом нивелирования поверхности по квадратам.

Тема 4.2. Геодезические расчеты при вертикальной планировке участка.

1. Одной из основных частей генерального плана является проект вертикальной планировки. Естественный рельеф обычно не оказывается пригодным для непосредственного расположения на нем проектируемых сооружений и его преобразуют, выполняя земляные работы по специальному проекту вертикальной планировки.

Наилучшей основой для разработки проекта вертикальной планировки является топографический план, полученный в результате нивелирования поверхности. Нивелирование поверхности применяют для съемки слабо выраженного рельефа местности. Сущность нивелирной съемки состоит в построении на местности сети точек, определении их планового положения и производстве геометрического нивелирования для определения этих точек.

2. В разработке проекта вертикальной планировки большое место заниают геодезические расчеты, а одним из важнейших элементов проекта является проектирование горизонтальных площадок на заранее обусловленном уровне и площадок, наклоненных к горизонту по заданному уклону.

3. Горизонтальные площадки обычно проектируют при соблюдении условия нулевого баланса земляных работ, когда объемы насыпи и выемки примерно равны. По данным нивелирования поверхности находят среднюю отметку планируемого участка. При это предполагается, что каждая квадратная призма ограничена вертикальными плоскостями, плоским основанием и наклонной верхней плоскостью (поверхностью участка). Высоту призмы принимают равной среднему арифметическому из отметок угловых точек ее поверхности. Тогда объем призмы будет

где n – число всех квадратов.

4. Рабочие отметки всех вершин квадратов получаются как разность черных отметок и отметки Н о планировки. Зная черные отметки вершин квадратов нивелирной сетки, отметку Н о начальной точки проектной плоскости и заданные уклоны i 1 и i 2 проектируемой поверхности по двум взаимно перпендикулярным направлениям, вычисляют проектные отметки вершин квадратов нивелирной сетки, а затем рабочие отметки в указанной ранее последовательности.

Связь между проектной отметкой Н 1 начальной точки и любой произвольной на проектной плоскости точкой с отметкой Н 2 выражается формулой

Н 2 = Н 1 + d 1 i 1 + d 2 i 2,

i 1 и i 2 – заданные проектные уклоны в горизонтальном и вертикальном направлениях;

d 1 и d 2 – расстояния между начальной точкой и точкой, определяемой в направлениях уклонов.

Вычисленные проектные и рабочие отметки выписывают на рабочий чертеж возле соответственных вершин квадратов, на основе которых производят планировочные работы и зачистку поверхности под проектные отметки.

5. Картограмму земляных масс составляют, используя показанную на плане сетку заполняющих квадратов. На этом чертеже у каждой вершины квадратов выписывают рабочие отметки, показывающие высоты насыпей или глубины выемок, и проводят линию, разграничивающую насыпи от выемок. Там, где насыпь переходит в выемку, проектная линия пересекает линию земли, т.е. рабочая отметка равна 0. Такие точки называются точками нулевых работ.

Точки нулевых работ, расположенные на сторонах квадратов, определяют методом линейной интерполяции между смежными рабочими отметками, имеющими разные знаки.

6. Определение объемов земляных работ – часть проекта вертикальной планировки, необходимая для суждения о технико-экономической стороне проекта, об организации работ и их стоимости.

Объемы земляных работ вычисляют следующими способами:

Квадратов (при относительно спокойном рельефе местности);

Треугольных призм (на участках с более пересеченным рельефом, когда заложение не превышает 2 см в плане);

Поперечников (при сильно пересеченной местности, когда превышение между точками, отстоящими на плане друг от друга на расстоянии 2 см, составляет более 2 м).

Для подсчета объемов земляных работ по методу квадратов используют топографический план, на котором показана нивелирная сетка с выписанными черными отметками в вершинах заполняющих квадратов, полученными в результате нивелирования поверхности или из интерполирования по горизонталям.

Объем земляных работ (насыпей и выемок) по методу квадратов подсчитывают для каждого квадрата или части его по формулам геометрии (объем призмы с известной площадью основания и высотой, равной среднему значению рабочих отметок вершин). При этом в подсчет средней рабочей отметки в число точек входят и нулевые точки.

После подсчетов объемов для отдельных геометрических фигур вычисляют общий объем насыпи и выемки и сводят баланс земляных работ, т.е. определяют избыток или недостаток грунта при вертикальной планировке. Площади насыпей и выемок для наглядности раскрашивают или штрихуют.

Объем земляных работ по профилям вычисляют после нанесения проектных линий и определения рабочих отметок по формуле

При необходимости построения на местности горизонтального угла с повышенной точностью (т.е. превышающей точность отсчета инструмента) вначале в точке О строят проектный угол одним полуприемом, откладывают проектное расстояние ON’ и получают на местности некоторый угол, отличающийся от проектного угла α.

Далее отложенный на местности угол МОN’ измеряют способом повторений с заданной точностью. Из сравнения измеренного значения угла α’ с проектным α определяют разность ∆α = α – α’ и вычисляют отрезок NN’, на который надо переместить точку N’ в ее проектное положение N, по формуле

2. В практике строительства приходится передавать отметки вниз на дно глубокого котлована и вверх на высокие части сооружения. Для передачи отметки, кроме реек и нивелиров, применяют стальную рулетку. Наблюдение ведут одновременно двумя нивелирами, один из которых установлен на поверхности, другой на дне котлована или соответствующем монтажном горизонте. Над котлованом устанавливают кронштейн, к которому подвешивают рулетку с нулем вверху. Взяв отсчет а1 по рейке, установленной на репере А, поворачивают трубу по направлению к подвешенной рулетке и одновременно по обоим нивелирам делают отсчеты b1 и а2. После этого наблюдатель, стоящий в котловане, делает отсчет b2 по рейке, установленной на кол в точке В. Зная отметку НА репера А, вычисляют отметку верхнего среза кола В по формуле:

HВ = HА + a1 – (a2 – b1) – b2.

Передачу отметки выполняют для контроля дважды с изменением высоты прибора, заполняя соответствующую таблицу.

3. Построение на местности осевых точек сооружений производят способами: прямоугольных координат, полярным, линейных засечек и прямой угловой засечки.

Способ прямоугольных координат преимущественно применяют при наличии на строительной площадке строительной координатной сетки. При этом должны быть известны проектные координаты осевых точек сооружения. Рассматривая координаты искомых осевых точек А, В, С, D, указанных на строительном чертеже, можно судить о нахождении возводимого сооружения в некотором определенном квадрате строительной координатной сетки, например в квадрате 7 – 8 – 12 – 13 вблизи стороны его 12 – 13. Значения абсцисс Х А и Х В, а также абсцисс Х С и Х D попарно одинаковы. Следовательно, оси сооружения параллельны координатным осям сетки. Для определения на местности точек А и В необходимо определить расстояния ∆y A , ∆x A и ∆y B , ∆x B . Эти расстояния, соответствующие приращениям координат по осям, находят из выражений:

∆y A = Y А – Y 12 ; ∆x A = X А – X 12 ;

∆y B = Y В – Y 13 ; ∆x B = Х В – Х 13 .

Отложив на местности от точки 12 по линии 12 – 13 величину ∆y A , получают точку а’. восстановив в этой точке перпендикуляр линии 12 – а’ и отложив на перпендикуляре величину ∆x A , находят искомую точку А. аналогично определяют положение других точек. Чтобы проверить правильность построений, измеряют и сравнивают с проектными значениями расстояния между полученными на местности точками. Помимо этого рекомендуется измерить и диагонали прямоугольника, образующего основные оси приведенного здания.

Полярный способ заключается в том, что для определения расстояний и дирекционных углов между опорными точками А и В и проектными точками С и D решают обратные геодезические задачи, а затем по разности дирекционных углов стороны АВ и сторон АС и ВD вычисляют углы β А и β В. Откладывая на местности величины этих углов от стороны АВ и вычисленные расстояния d А и d В, определяют положение искомых точек С и D на местности. Положение точек, построенных полярным способом, контролируют сравнением расстояний между ними, измеренных в натуре, с их проектными значениями.

Способ линейных засечек применяют при определении положения точек, близко расположенных от опорных пунктов. Он заключается в том, что расстояниями а и b, как радиусами, проводят на местности дуги, пересечение которых и определяет положение точки С.

Расстояния а и b от «твердых» точек не должны превышать длины мерного прибора, иначе линейные засечки будут отложены с недостаточной точностью. Длины засечек долдны быть определены в результате решения обратных геодезических задач, а не графически.

Способ прямой угловой засечки применяют при определении положения точек, значительно удаленных от опорных геодезических пунктов. Он заключается в построении на местности углов α и β, образованных «твердой» стороной АВ на определенную точку С. Углы α и β вычисляют, как разность дирекционных углов соответствующих сторон треугольника АВС.

4. Вертикальность конструкции при монтаже стен технического подполья выполняют до начала монтажа плит перекрытия: на цокольные панели выносят параллели осям, между одноименными рисками параллелей натягивают «проволочные оси» и от них до граней делают замеры, по которым определяют отклонения верха стен от осей; отклонения стен в нижнем сечении получают из замеров от параллелей осям до граней панелей. Определяют отметки лестничных площадок и опорных мест под укладку панелей (плит) перекрытия.

По результатам нивелирования выравнивают монтажный горизонт, после чего приступают к монтажу панелей (плит) перекрытия над техническим подпольем.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ И ТОПОГРАФИИ

Допущено УМО по образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по горно-геологическим и нефтяным специальностям, для направлений

130300 «Прикладная геология»,

130500 «Нефтегазовое дело»

4-е издание

Издательство

Томского политехнического университета

Томск 20 10 г.

Антропова геодезии и топографии. Учебное пособие. - Томск: изд. ТПУ, 2с.

В учебном пособии представлены основные сведения по геодезии и топографии; системам координат, методам ориентирования на топографических картах и местности, геодезическим приборам , методам полевых измерений и последующих вычислений. Даны принципы и технологии проведения полевых контурных, топографических съемок и построения по их результатам соответствующих планов и карт.

Томского политехнического университета.

Р е ц е н з е н т ы:

К. т.н., доцент Томского политехнического университета

ISBN © Томский политехнический университет. 2010

ВВЕДЕНИЕ

Геодезия, одна из древнейших наук, возникла в ответ на потребности производственной деятельности человека. В начале зарождения обеспечивала в основном землеразделение, военное и гражданское строительство зданий, защитных сооружений, дорог, ирригационных систем и т. д. торговый обмен по суше и морям.

В настоящее время, геодезия и топография играют огромную экономическую роль в самых разных отраслях экономики, в том числе в геологии, нефтегазовом, горном деле обеспечивающих минеральным сырьем и энергоресурсами жизненные потребности населения, промышленности и т. д.

Геодезическое обеспечение проектирования и производства геологических работ по поискам, разведке и эксплуатации месторождений дает основу для успешного решения поставленных задач.

Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ так же требуют геодезического обеспечения, как и решение экологических проблем, возникающих при проведении геологоразведочных работ, эксплуатации разнообразных месторождений полезных ископаемых, а так же при строительстве газонефтепроводов и газонефтехранилищ.

На современном этапе научно-технического прогресса геодезия и топография опирается на достижения электроники, приборостроения , космической отрасли, что позволяет использовать для выполнения инженерно-геодезических работ материалы космических съемок, аэрофототопографические материалы, спутниковую навигацию, фототеодолитные комплексы, электронные полуавтоматические и автоматические тахеометры, лазерные приборы, регистрирующие нивелиры, свето - и ради одальномеры, стереофотогрмметрическое оборудование, компьютеры, графопостроители и другие средства автоматизации проектирования (САПР), автоматизированные системы управления строительством (АСУС) различных объектов с использованием GPS – технологий

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОДЕЗИИ

1. 1. История развития геодезии

Геодезия (в переводе с греческого – землеразделение) – одна из наук о Земле, возникла в глубокой древности и развивалась, исходя из практических запросов производственной деятельности человека. Искусство измерять землю и графически изображать отдельные её участки возникло в Египте и датируется 3000 лет до н. э. В те годы осуществлялось гражданское и военное строительство, которое обеспечивала геодезия (наука об измерениях), т. е. она была «инженерной». Первая из известных карт была составлена в 1320 г. г. до н. э. Греком Эраcтофеном в 220 г. до н. э. определён радиус Земли, которая тогда принималась за шар.

Начало геодезических познаний в России относится к Х веку. В сборнике законов «Русская правда» содержится постановление об определении земельных границ путём измерений. Геодезия начала развиваться при Петре I, который основал в Москве школу математических и навигационных наук. Наибольшее развитие, геодезия получила после Октябрьской революции, когда 15 марта 1919 г. был подписан декрет об учреждении Высшего геодезического управления (ВГУ). Затем оно было преобразовано в ГУГК (Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров. В настоящее время это «Федеральная служба геодезии и картографии России».

1.2. Разделы геодезии

Геодезия как наука, при своем развитии опирается на достижения математики, физики, астрономии и географии . Математика даёт средства анализа и методы обработки результатов измерения, физика способствует конструированию приборов, астрономия обеспечивает геодезические работы необходимыми исходными данными, география помогает правильно понять и изобразить на картах и планах детали земной поверхности.

Современная геодезия разделяется на следующие научные дисциплины.

I. Высшая геодезия изучает форму Земли, её гравитационное поле, теорию и методы построений опорной геодезической сети.

Космическая геодезия использует искусственные спутники Земли для решения задач высшей геодезии.

II. Топография занимается детальным изучением земной поверхности и её отображением на картах и планах.

III. Аэрофототопография использует материалы воздушной съёмки для создания топографических карт и планов. Позднее появилась космическая фототопография.

IV. Картография разрабатывает методы создания и использования карт.

V. Гидрография занимается методами съёмки водных объектов.

VI. Маркшейдерия осуществляет пространственно-геометрические измерения в недрах Земли

VII. Инженерная геодезия обеспечивает геодезические измерения, необходимые при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Главные задачи инженерной геодезии следующие:

· Получение исходных геодезических материалов, прежде всего карт, планов и профилей, для проектирования объектов.

· Перенесение проектов на местность.

· Геодезическое обеспечение и контроль в ходе строительства и эксплуатации объектов, а так же при выполнении других видов работ на местности, в том числе геологических.

Инженерная геодезия использует методы высшей геодезии, топографии, картографии, а так же материалы аэрофото - и космических съемок и, вместе с тем, аэрофотографии и располагает своими специфическими приёмами и средствами. Базируясь на геодезических дисциплинах, инженерная геодезия находится в тесной связи с инженерным строительным искусством, которое, в связи с усложнением конструкций, требующих высокой точности при их монтаже, предъявляет всё более строгие требования к геодезическим работам.

1.3. Форма и размеры Земли

Для правильного изображения земной поверхности в виде планов и карт необходимо знать фигуру Земли. На физической поверхности Земли встречаются самые различные неровности: горы, хребты, долины, котловины и т. д. Описать такую фигуру какой-то аналитической зависимостью невозможно. В то же время, для решения многих геодезических задач надо основываться на какой-то математически строгой фигуре, только тогда возможно получение расчётных формул и методов для определения координат и ориентирования на земной поверхности, в том числе для создания карт. Поэтому задачу по определения формы и размеров Земли принято делить на две части:

1) установить форму и размеры некоторой геометрически правильной фигуры, представляющей Землю в общем виде;

2) изучить отступления реальной физической поверхности Земли от этой фигуры.

При этом необходимо отметить, что:

· Центробежная сила, как результат вращения вокруг оси, делала бы Землю правильным эллипсоидом вращения, если бы она была изотропна.

· Геологические силы - внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные) - делают внутреннее строение Земли и ее поверхность очень сложным. Все эти силы искажают форму Земли и делают её геоидом. Из-за горообразовательных процессов, движения литосферы и неоднородности строения литосферы, вариаций в плотности разных зон Земли и литосферных пород.

Известно, что 71 % земной поверхности покрывают моря и океаны, доля суши составляет только 29 %. Поверхность морей и океанов, находящаяся в спокойном состоянии, характерна тем, что она в любой её точке перпендикулярна к отвесной линии, т. е. к направлению действия силы тяжести. Направление действия силы тяжести можно установить в любой точке простым прибором и, соответственно, построить поверхность, перпендикулярную к направлению этой силы. Такая поверхность называется уровенной (рис. 1).

Основная (исходная, нулевая) поверхность - уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем воды в морях и океанах в их спокойном состоянии и мысленно продолженная под материками.

В геодезии за общую фигуру Земли принимают тело, ограниченное основной уровенной поверхностью, и такое тело именуется «геоид » (рис.1). Тем не менее, поверхность геоида не может служить той формой, относительно которой можно изучать физическую поверхность Земли, так как аналитической зависимостью точно описать геоид невозможно. Это обусловлено тем, что плотности масс, составляющих земную кору, распределены неравномерно. Кроме того, эти массы под действием внешних и внутренних сил перемещаются (в частности, перемещаются и материковые плиты), следовательно, меняется положение отвесных линий и сама форма геоида.

Рис. 1. Форма земли: ξ – угол между отвесной линией и нормалью к эллипсоиду

Вследствие особой сложности, то есть геометрической неправильности геоида, его заменяют другой фигурой – эллипсоидом , который получается при вращении эллипса вокруг его малой оси РР1 (рис. 2). Размеры эллипсоида определялись учёными ряда стран. В России они были вычислены под руководством профессора в 1940 г. и в 1946 г. утверждены постановлением Совета министров.

Рис. 2. Эллипсоид вращения

Земной эллипсоид ориентируют в теле Земли так, чтобы его поверхность в наибольшей мере соответствовала поверхности геоида. Отклонения геоида от эллипсоида в отдельных местах составляет не более 100-150 м. В тех случаях, когда при решении практических задач фигуру Земли принимают за шар, то радиус шара, равновеликого по объёму эллипсоиду Красовского, составляет:

R = 6 371, 11 км.

Такие отступления от действительной фигуры Земли целесообразны, т. к. упрощается проведение геодезических работ. Но эти отступления приводят к искажениям при отображении физической поверхности Земли тем методом, который принят в геодезии – методом проекций .

1.4. Метод проекций при составлении карт и планов

Метод проекций при составлении карт и планов состоит в том, что:

1) точки физической поверхности земли А , В проектируются отвесными линиями на уровенную поверхность (рис.3). В нашем случае шар. Точки а и в называются проекциями соответствующих точек физической поверхности);

2) положение этих точек а и в определяется на уровенной поверхности двумя координатами различных систем координат; для определения положения точек А и В на реальной физической поверхности Земли необходимо знать их третью координату – расстояние аА и вВ , то есть высоту над уровенной поверхностью (над уровнем моря), которая называется абсолютной высотой.

3) точки можно перенести на лист бумаги, т. е. на лист бумаги будет нанесён отрезок ав , который является горизонтальной проекцией отрезка АВ .

1.4.1. Искажения при проектировании точек на плоскость

Решение Задачи составления карт и планов имеет два этапа:

1) определение положения проекций точек на земной поверхности, то есть их координат;

2) определение абсолютных высот точек местности.

Из схемы (рис. 3) видно, что при проектировании точек на плоскость с уровенной поверхности, появляются искажения:

· вместо отрезка ав будет отрезок а1в1

· вместо высот точек местности аА и вВ будут а1А и в1В .

Итак, длины горизонтальных проекций отрезков и высоты точек будут искажены и различны при проектировании на уровенную поверхность (т. е. при учёте кривизны Земли) и при проектировании на плоскость (когда кривизна Земли не учитывается) (рис. 3). Эти различия будут проявляться:

· в длинах проекций ;

· в высотах точек .

Рис. 3. Проекции точек земной поверхности

1.4.2. Оценка искажения длин линий при проектировании их на плоскость

Принимая Землю за шар с радиусом , необходимо определить, для какого наибольшего значения отрезка дуги S можно не учитывать кривизну Земли при условии, что в настоящее время погрешность в считается допустимой при самых точных измерениях ( = 1 см на 10 км), т. е.

. (1)

Искажение по длине будет (рис. 3):

Но так как S мало по сравнению с радиусом Земли R , то для малого угла α можно принять

(3)

(6)

соответственно:

и(7)

Рассчитано, что при измерении расстояний участок сферы радиусом 11 км (380 км2) можно принимать за плоскость при наивысшей точности измерений, т. е. кривизну Земли в пределах такого участка можно не учитывать. В инженерно-геодезических измерениях допускается считать плоским участок R = 25 км (1900 км2).

1.4.3. Оценка искажения в высоте точки при проектировании её на плоскость

Искажение в высоте точки (рис. 3):

. (8)

принимая (9)

получим (10)

Принимая разные значения S, получим следующие ∆h - погрешность по высоте (табл. 1).

Таблица 1

Искажения в высотах

S , км
∆h , см

В инженерно-геодезических работах обычно допускается погрешность по высоте не более 5 см на 1 км расстояния (поэтому кривизну Земли следует учитывать при сравнительно небольших расстояниях между точками). Например, при строительстве тоннелей ошибка по высоте учитывается уже для расстояний в 200-300 метров.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК И ОБЪЕКТОВ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

В геодезии используются различные системы координат различны, но во всех случаях положение точки в пространстве определится тремя координатами: высотой точки и двумя координатами, определяющими местоположение проекции точки на уровенной поверхности.

2.1. Географическая система координат

В системе географических координат местоположение проекции точки на уровенной поверхности определяется двумя координатами - углами: широтой и долготой (рис. 4).

Широтой точки φ называется угол, образованный отвесной линией в данной точке и плоскостью экватора. Этот угол отсчитывается от плоскости экватора на север и на юг, изменяясь от 0° до 90°. Широта бывает северная (+) и южная (-).

Долготой точки l называют двугранный угол, заключенный между плоскостью начального (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку.

От начального нулевого меридиана долготу отсчитывают на восток и запад, до ±180°. Соответственно, долгота называется восточной (+) и западной (-).

Для непосредственного определения географических координат точки на карте используют линии меридианов и параллелей .

Меридиан - линия пересечения уровенной поверхности (эллипсоида или шара) плоскостями, проходящими через ось вращения Земли.

Параллель - линия пересечения уровенной поверхности плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли и параллельными экватору.

Рис. 4. Географические координаты

2.2. Зональная система плоских прямоугольных координат (проекция Гаусса-Крюгера)

Эта проекция предложена Гауссом в 1828 г., удобные для практических расчетов формулы разработаны Крюгером к 1912 г. В России проекция Гаусса-Крюгера принята с 1928 г. Сущность проекции заключается в следующем. Поверхность земного сфероида делят меридианами на зоны в 6° по долготе, начиная от нулевого меридиана, и нумеруют по направлению к востоку (рис. 5), всего зон 60.

Рис. 5. Деление поверхности земного шара на 60 градусные зоны

Рис. 6. Проекция зоны на поверхность цилиндра

Из центра сфероида (рис. 7) зону проектируют на поверхность цилиндра - при этом углы сферы изобразятся без искажения. Поэтому эту проекцию называют равноугольной, поперечно-цилиндрической.

Рис. 7 Проекция зоны на цилиндров плоскости экватора

Цилиндр разрезается на две половинки и изображение разворачивают на плоскость. В поперечно - цилиндрической проекции искажения будут в длинах линий: зоны на цилиндре получаются более широкими, чем на шаре. Что касается осевого меридиана, то не будет его искажения, так как он касается поверхности цилиндра, но чем дальше расположены отрезки дуги от осевого меридиана, тем больше искажения в длинах линий.

Ширина зоны на экваторе около 670 км, т. е. крайние точки зоны удалены от осевого меридиана на 335 км. Искажения в длинах линий достигают: при удалении на 100 км – 1/8000 от измеряемой длины линии, на 300 км -1/800. Для широт территории России эти искажения в худшем случае составляют примерно 1/1000.

Наличие искажений в общем случае определяет возможное непостоянство масштаба в отдельных частях карты, и поэтому существуют понятия главного масштаба и частных масштабов . Главный масштаб - масштаб того глобуса, который изображают при составлении карты, частные масштабы относятся к различным частям карты.

Если искажение (порядка 1/1000) недопустимо, то проводится зонное деление в 3° по долготе, и тогда линейные искажения на территории нашей страны не превышают 1/8000.

Система географических координат удобна для изучения всей физической поверхности Земли или значительных ее участков, но неудобна для решения многих инженерных задач. Проекция Гаусса дает изображение земной поверхности с разрывами, однако ее ценность в том, что в силу малых искажений она сближает карту с планом и позволяет применять систему плоских прямоугольных координат в каждой зоне, что удобно при решении инженерных задач.

Проекция Гаусса даёт возможность вычислять по прямоугольным координатам координаты географические, и наоборот. В этой проекции за начало каждой зоны принимается точка пересечения осевого меридиана с линией экватора, которые образуют прямой угол. Они и принимаются за оси координат (рис. 8). Осевой меридиан служит осью абсцисс х , а линия экватора - осью ординат у . Положительным направлением абсцисс считается от экватора к северу, положительным направлением ординат - на восток.

В математике применяется левая система координат (нумерация четвертей против движения часовой стрелки), в геодезии – правая система. Но, так как наименования осей координат тоже противоположны, то знаки координат точек, расположенных в одноименных четвертях совпадают, что позволяет применять формулы тригонометрии без всяких изменений и в данной системе.

Для территории России, расположенной в северном полушарии, абсциссы х везде положительны, а ординаты у могут быть и положительными, и отрицательными. Например, для точки А (см. рис. 8) .

Отрицательные ординаты затрудняют обработку геодезических материалов и отсчет их на карте может не совпадать с направлением отсчета долготы в географической системе. То есть осевой меридиан и начало отсчета координаты у переносится на запад из зоны на 500 км. Чтобы избежать этого, ординату осевого меридиана принимают не за 0, а за 500 км. Следовательно, к ординатам всех точек зоны прибавляется эта условная величина (500 км) и теперь

Дополнительно в записи ординаты точки указывают номер зоны в связи с тем, что во всех шестидесяти зонах системы координат одинаковые. Следовательно, значение координат точки необходимо дополнить номером зоны, в которой эта точка находится. Этот номер приписывается впереди ординаты, и если в нашем случае точка А (см. рис. 8) находится в третьей зоне, то запись ординаты будет .

Таким образом, ординаты точек получают двойные преобразования и, соответственно, называются преобразованными . Для определения местоположения точки в зоне надо, зная ее координату у , действовать в обратном порядке: убрать из записи ординаты номер зоны, для чего, справа на лево отделить 3 целых значащих цифры, за которыми следует номер зоны, и от этих цифр отнять 500 км:

, где цифра 3 означает номер зоны.

Рис. 8. Прямоугольная система координат

2.3. Определение координат по карте

На топографических картах обычно представлены обе системы координат (рис. 9).

Рис. 9. Пример топографического плана

Географическая система координат представлена двумя меридианами (западным и восточным) и двумя параллелями (южной и северной), ограничивающими рисунок карты. Начало отсчета географических координат в левом нижнем углу карты, где записаны координаты этой угловой точки (φ – 54 и λ - ). Для определения географических координат точки А необходимо спроецировать ее на линию меридиана для отсчета широты φ и на линию параллели, для отсчета долготы λ (при помощи треугольника опускаем перпендикуляр из точки А на вертикальную и горизонтальную линии широты и долготы). Для определения Δφ и Δλ точки А необходимо просчитать количество целых минутных и 10-секундных отрезков, и, если необходимо, то и доли секунд (при помощи линейной интерполяции). К известным координатам широты и долготы, обозначенным в левом нижнем углу топографического плана или карты (в нашем случае φ – 54 и λ - ) прибавить рассчитанные приращения координат Δφ и Δλ.

Прямоугольная система координат представлена на карте километровой сеткой. Вертикальные линии километровой сетки параллельны осевому меридиану зоны. Расстояние между километровыми линиями беруться равными:

· на картах - 1 км,

· на картах – 2 км.

Крайнее левое пересечение осевого меридиана с перпендикулярной к нему параллелью километровой сетки оцифрованы полной цифрой (Х=6065, У=4311), в остальных местах – только последними двумя цифрами, называемыми сокращенными координатами. Эти сокращённые координаты применяются для обозначения квадратов координатной сетки: точка А расположена в квадрате 66/12.

Для определения прямоугольных координат достаточно измерить приращение расстояния до ближайших к точке сторон квадрата километровой сетки (∆Х; ∆У) и прибавить их к известным координатам Х и У левого нижнего угла квадрата, в котором находится данная точка.

3. ОРИЕНТИРОВАНИЕ

Для ориентирования карт или объекта на местности достаточно ориентировать линию, принадлежащую данной карте или объекту.

Для того, чтобы ориентировать линию в пространстве, надо знать угол ориентирования.

Угол ориентирования - это угол между ориентируемой линией и направлением, принятым за начальное в данной системе координат.

3.1. Углы ориентирования в географической системе координат

В географической системе координат за начальное направление принято северное направление географического меридиана (рис. 10) и углами ориентирования являются географический азимут Аг и географический румб r г .

Географический азимут – угол, отсчитываемый по часовой стрелке от северного направления географического меридиана, проходящего через точку ориентирования, до ориентируемой линии. Изменяется от 0˚ до 360˚.

Географические меридианы в концевых точках линии не параллельны между собой, поэтому азимут одной и той же линии (рис. 10 а, линия АВ) в различных её точках будет различен (в точке А азимут Аг А) не равен азимуту в точке В - Аг (В). Это различие определяется углом γ , который называется сближением меридианов.

(12)

В географической системе координат, за начальное направление принято северное направление географического меридиана (рис. 10) и углами ориентирования являются географический азимут и географический румб .

В геодезии пользуются терминами: прямое направление линии и обратное направление линии. Так, если исходное направление линии – направление АВ прямое (рис. 10 б), то обратное направление – направление ВА . Соответственно, азимут линии АВ будет прямым, линии ВА – обратным. Зная азимут прямой в точке А – Агп(А) и сближение меридианов γ (В) можно вычислить азимут обратный в точке В . В данном случае:

. (13)

Расчётом определено, что для средних широт при расстояниях между точками менее 0,5 км сближение меридианов составляет меньше 30˝. В геологической и строительной практике такая погрешность в 30˝ в определении направлений считается допустимой и тогда при l < 0,5 км в общем случае:

(14)

Географический румб – угол между ориентируемой линией и ближайшим направлением географического меридиана, проходящего через точку ориентирования (северным или южным).

Рис.10. Географический азимут

Румб может иметь значения от 0˚ до 90˚. Связь румбов и азимутов показана на рис. 11. Числовые значения румба необходимо сопровождать названием четверти, в которой находится линия.

Например, для линии М N 1 будет: ;

для линии М N 3 - и т. д.

Обратные румбы отличаются от прямых названием, а их угловая величина не изменяется. Так, если прямой румб , то обратный румб.

Рис. 11. Связь между азимутами и румбами

3.2. Углы ориентирования в прямоугольной системе координат

В системе плоских прямоугольных координат за начальное направление принято северное направление линии, параллельной осевому меридиану (для упрощения называемой осевым меридианом Nx ) и проходящей через точку ориентирования. (рис. 12 а) Углы ориентирования - дирекционный угол ( a ) и дирекционный румб ( r ) .

Дирекционный угол a - это угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии, ему параллельной, проходящей через точку ориентирования по ходу часовой стрелки, до ориентируемой линии. Изменяется от 0 ˚ до 360 ˚ .

Дирекционный угол в разных точках прямой является величиной постоянной и, соответственно, обратный дирекционный угол будет:

. (15)

Зная географический азимут, можно вычислить дирекционный угол, и наоборот. Так как для точек, расположенных восточнее осевого меридиана сближение γ со знаком плюс (рис. 12 б), а для точек, расположенных западнее – со знаком минус, то во всех случаях

На топографических картах даётся значение γ для средней точки листа карты. При решении задач следует иметь в виду, что для карт М 1:50 000 и М 1:сближение меридианов изменяется на 15´ и 30´.

Дирекционный румб – угол между ориентируемой линией и ближайшим направлением осевого меридиана или линии, ему параллельной (рис. 11).

Связь между румбами и дирекционными углами такая же, как в географической системе.

На топографической карте представлены географическая система координат и общегосударственная система прямоугольных координат. Соответственно, направления линий характеризуются географическими азимутами или дирекционными углами.

Рис. 12. Углы ориентирования в прямоугольной и географической системах координат

3.3. Углы ориентирования на местности

Когда необходимо ориентировать линию, объект или карту на местности, отобразить на карте или плане линию определенного направления, решить другие аналогичные задачи, т. е., перейти «от карты к местности» и, наоборот, то ориентируются относительно магнитного меридиана , проходящего через точку ориентирования, направление которого показывает магнитная стрелка компаса или буссоли.

При ориентировании относительно магнитного меридиана за начальное направление принято северное направление магнитного меридиана N м (рис. 13). Углами ориентирования являются магнитный азимут (Ам) и магнитный румб ( r м ).

Рис. 13. Положение географического и магнитного полюсов на Земле

Магнитный азимут – это угол, отсчитываемый от северного направления магнитного меридиана, проходящего через точку ориентирования по ходу часовой стрелки до ориентируемой линии.

Магнитный меридиан, как правило, не совпадает с географическим, так как не совпадают географический и магнитный полюса (рис. 14). Между ними есть угловое и линейное расстояние.

Магнитное склонение ( d ) - это угол, между магнитным и географическим меридианами, проходящими через точку ориентирования.

Рис. 14 Магнитный азимут и магнитный румб

Приписывая восточному склонению знак плюс, а западному – минус, во всех случаях получаем:

. (17)

Магнитное склонение – величина непостоянная по величине, по направлению и во времени. Известны его суточные, годовые и вековые изменения. В частности, суточное изменение в средней полосе России достигает 15´и больше, следовательно, ориентирование линий относительно магнитного меридиана возможно в тех случаях, когда не требуется высокой точности. Есть районы магнитных аномалий, где вообще нельзя пользоваться показаниями магнитной стрелки.

Уточнённую величину магнитного склонения можно узнать на метеостанциях, а так же по специальным картам. Среднее значение магнитного склонения приводится на всех топографических картах.

Магнитный румб – это угол между ориентируемой линией и ближайшим направлением северным или южным магнитного меридиана, проходящего через точку ориентирования .

Связь между магнитными румбами и азимутами такая же, как и в географической системе. Обобщённая схема связи дирекционных углов и азимутов показана на рисунке 15, их аналитические зависимости выражены формулами:

и (18)

Рис. 15. Связь между дирекционными углами и азимутами

Пример решения задачи на ориентирование представлен на рисунке 16.:

На карте измерен дирекционный угол a = 260˚30´ . Найти магнитный азимут,

если γ = - 2˚10´ ; d = +6˚30´ .

Решение:

Ам АВ = αАВ – δ – γ;

Ам АВ= 2600 30/ – 60 30/ – 20 10/ = 2510 50/

Рис. 16. Пример расчета азимута магнитного со схемой ориентирования

3.4. Ориентирование карты на местности

Ориентирование карты возможно двумя приёмами.

1. Приложить буссоль (компас) к боковой линии рамки географических координат (т. е. к линии географического меридиана) и поворачивать карту до тех пор, пока по северному концу магнитной стрелки не будет получен отсчёт, равный магнитному склонению d , значение которого приведено в левом нижнем углу карты.

2. Прикладывают буссоль к вертикальной линии километровой сетки (т. е. к направлению осевого меридиана) и поворачивают карту вместе с буссолью до получения отсчёта, равного поправке направления ПН (включающей d и γ ):

. (19)

4. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЪЁМКИ

Инженерные задачи различного вида решаются с использованием карт и, главным образом, планов и профилей .

4.1. Виды планов

Планы часто изготавливают непосредственно проектные и производственные организации, карты – предприятия «Роскартографии». Процесс изготовления планов длительный и дорогостоящий, то и другое существенно возрастает с увеличением точности съемки и требуемой полноты отображения деталей физической поверхности Земли и имеющихся объектов. Кроме деления планов на контурные и топографические , существует деление планов на основные и спе циализированные .

Основные планы имеют универсальное назначение, предназначены для многих отраслей народного хозяйства, а специализированные - для конкретных ведомств . При изготовлении специализированных планов возможно исключение какой-то части содержания, предусмотренного в основных планах, или, наоборот, нанесение дополнительной информации.

4.2. Виды геодезических измерений

Для получения плана производят на местности геодезические измерения, их точность определяют инструкциями на основе теории ошибок измерения.

Все измерения в инженерной геодезии сводятся к следующим:

1) Линейные измерения - определение расстояний между точками и размеров различных объектов;

2) Угловые измерения - определение горизонтальных и вертикальных углов;

3) Высотные измерения (нивелирование) - определение превышений, а через них, абсолютных высот точек физической поверхности Земли.

4.3. Принципы геодезических съемок

При проведении полевых геодезических съемок руководствуются двумя принципами:

выполнение работ от общего к частному ;

контроль на всех этапах .

Первый принцип (выполнение работ от общего к частному ) заключается в том, что первоначально с высокой точностью определяют взаимное расположение и координаты ограниченного числа точек и линий их связывающих (рис. 17, точки 1-5), а затем, основываясь на эти опорные точки и линии (съемочную сеть), определяют местоположение большого числа точек, представляющих различные объекты съемок с несколько меньшей точностью.

Рис. 17. Местоположение точек съемочной сети объектов ситуации

4.4. Виды геодезических съёмок

Геодезические измерения можно производить с помощью различных приборов или их сочетания. Но применение приборов, имеющих различные технические характеристики, отражается на качестве съемки. Поэтому в инженерной геодезии не ограничиваются разделением на контурные и топографические планы. Но в наименовании съемки, по материалам которой составлен план, указывают наименование основного геодезического прибора. Так, основным прибором в теодолитной съемке является теодолит. В тахеометрической съемке - тахеометр, и т. д.

Наиболее распространены следующие виды съемок.

I. Контурные съемки (для получения контурных ситуационных планов):

Космическая фотографическая съемка

Аэрофотографическая съемка - применяется для больших участков, производится с помощью автоматического аэрофотоаппарата (АФА), установленного на самолете.

Теодолитная съемка , основной прибор - теодолит, служащий для измерения горизонтальных углов; вертикальных углов и дальномерного расстояния.

Полуинструментальная съемка служит для получения плана местности невысокой точности. Применяют упрощенные приборы: вместо теодолита - буссоль и т. д.

Глазомерная съемка - для получения приблизительного плана местности при рекогносцировочных изысканиях. Горизонтальные углы определяют с помощью компаса и визирной линейки, расстояния определяют глазомерно или шагами.

II. Топографические съёмки (для получения изображения ситуации и рельефа):

Тахеометрическая съемка. Тахеометрия в переводе означает «скороизмерение» (быстрая съемка), все работы выполняются одним прибором - тахеометром. Простейший тахеометр - теодолит, которым можно измерить не только горизонтальные и вертикальные углы, но и расстояния. Под тахеометрами подразумевают приборы с различной степенью автоматизации, позволяющие непосредственно, без всяких вычислений, получать превышения и горизонтальные проложения линий.

Мензульная съемка, выполняется с помощью мензульного комплекта. План местности полностью рисуется в поле.

Нивелирование площади или линейных объектов - основной прибор нивелир.

Фототеодолитная съемка , производится прибором, представляющим сочетание теодолита и специальной фотокамеры. Производится фотографирование участка с двух точек, после соответствующей обработки получают план, по точности не уступающий плану мензульной съемки.

Аэрофототопографическая съемка . Для отображения рельефа горизонталями применяют два метода: комбинированный и стереофотограмметрический. При комбинированном методе контурную часть плана создают по аэроснимкам, для построения горизонталей производится дополнительная наземная высотная съемка. При стереофотограмметрическом методе получают по аэроснимкам и контуры объектов, и отметки точек, но для этого аэроснимки должны иметь перекрытие не менее 50 %. Аэрофототопографическая съемкаявляется высокопроизводительной, допуская широкую механизацию.

Космическая топографическая съемка , которой охвачен весь земной шар.

4.5. Наземные съёмки

Выделяют следующие этапы наземной геодезической съёмки :

v Рекогносцировка;

v Создание съёмочного обоснования;

v Съёмка участка (ситуации)

v Камеральная обработка результатов полевых измерений и построение планов или карт

Съёмки различного вида начинаются с выбора на местности и закрепления точек съёмочной сети (рис. 17). В последующем, при съёмке участка, все объекты местности будут привязаны к точками линиям съемочной сети в плановом и высотном отношениях. В свою очередь, съёмочная сеть должна быть привязана к государственной геодезической сети .

Государственной геодезической сетью называется система пунктов на земной поверхности, закреплённых на местности специальными знаками, взаимное положение которых определено в плане и по высоте.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные . У плановой сети в единой системе определены координаты пунктов, у высотной – абсолютные отметки (высота над уровенной поверхностью или уровнем моря).

Второе подразделение геодезических сетей:

v Государственные ;

v Местные (сети сгущения );

v Съёмочные .

4.6. Плановые геодезические сети

Государственная плановая сеть, охватывающая всю территорию Российской федерации, подразделяется по точности на 4 класса : 1-й, 2-й, 3-й и 4-й.

Для определения координат пунктов в единой системе применяются следующие три метода.

1. Триангуляция. Координаты исходного пункта А (рис. 18) и геодезический (географический) азимут базисной стороны АВ определяют из астрономических наблюдений, длину базисной стороны измеряют. Далее разбивают сеть примыкающих треугольников, измеряют в каждом треугольнике все три угла, вычисляют координаты пунктов С, Д и т. д.

Рис. 18. Триангуляция

Ряды треугольников располагают по возможности в направлении меридианов и параллелей на расстоянии 200-250 км друг от друга (рис. 19). Длина сторон в треугольниках - не менее 20 км.

Для обеспечения наземных съемок плотность государственных сетей увеличивают заполняя сеть 1 класса сетью 2 класса с длиною сторон треугольников от 7 до 20 км. Далее сеть развивается за счет сетей 3 и 4 классов с еще меньшим расстоянием между пунктами.

2. Полигонометрия . В лесистой равнинной местности, где развитие сети триангуляции затруднительно, используют метод полигонометрии. Здесь измеряют длины сторон Li и углы βi (рис. 20). Если известны координаты одного из пунктов и дирекционный угол одной из сторон, то можно вычислить координаты всех пунктов полигонометрического хода. В сетях I класса длина сторон хода составляет 8-З0 км, в сетях 2 класса, соответственно, 5-18 км.

Полигонометрию, как и триангуляцию, разделяют на 4 класса. Точность определения полигонометрических пунктов должна быть одинаковой с точностью триангуляции тех же классов, аналогична последовательность развития этих сетей (рис. 21).

Рис. 19. Разбивка съемочной сети на классы

Рис. 20. Полигонометрия

3. Трилатерация . Государственные геодезические сети 3 и 4 классов могут строиться также методом трилатерации. Это система треугольников, но в данном способе измеряют не углы, а длины сторон треугольников с применением свето - и радиодальномеров. Из решения треугольников определяют горизонтальные углы, а через них – дирекционные углы сторон. Дальнейшие вычисления координат пунктов производят так же, как и в триангуляции.

Рис. 21. Полигонометрические пункты

Каждый пункт геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром (рис. 22). Капитальность этих сооружений зависит от физико-географической характеристики района и класса сети.

Центр состоит из нескольких ярусов, образуемых бетонными блоками. В каждом ярусе ось центра отмечают специальной маркой. Все марки должны располагаться на одной отвесной линии.

Чтобы все центры можно было увязать в единую систему, необходимо обеспечить их взаимную видимость. Для этого над центром сооружаются геодезические знаки, называемые сигналами (рис. 23). Их возможные конструкции:

Если видимость на соседние пункты открывается с земли, то тур или пирамида;

Если для обеспечения видимости необходим подъём геодезического прибора над землёй до 10 м, то простой сигнал (рис. 23); от 10 до 40 м – сложный сигнал.

Рис. 22. Центр пункта плановой геодезической сети: 1) монолит; 2) якорь; 3) пилон; 4) марки; 5) опознавательный столб

Местные плановые геодезические сети создаются в экономически развитых или перспективных районах, когда плотность пунктов государственной сети для проведения съёмок недостаточна (местная сеть называется сетью сгущения).

Сети сгущения создаются теми же методами, что и государственные сети (триангуляция, трилатерация, полигонометрия). Их точность соответствует 4-му классу (при измерении угла m = ± 02˝ , или несколько ниже: m = ± 05˝ - сеть сгущения 1 разряда и m = ± 10˝ - 2-го разряда). Закрепляются сети сгущения центрами и знаками в упрощённом варианте.

Рис. 23. Геодезические знаки (сигналы): 1) центр; 2) столик для установки теодолита; 3) площадка для наблюдателя; 4) визирный цилиндр

Длины сторон треугольников триангуляции и требуемая точность для государственных сетей и сетей сгущения приведены в табл. 2.

Съёмочные сети непосредственно обеспечивают съёмки конкретных участков. Они строятся как развитие сетей сгущения и, следовательно, имеют привязку к государственной сети. Иногда съёмочная сеть строится для небольших участков совершенно самостоятельно (свободная сеть).

Плановое положение пунктов определяется прокладкой теодолитных ходов или способом засечек.

Теодолитные ходы бывают сомкнутые , разомкнутые и висячие .

Сомкнутым ходом (полигоном) называется такой, начало и конец которого опираются на один и тот же пункт государственной сети (рис. 24 а). Разомкнутый ход опирается на два различных пункта (рис. 24 б), висячий – на один пункт (рис. 24 в), второй его конец остаётся свободным. Для привязки измеряются углы βпр1 и βпр2, которые называются примычными.

Таблица 2

Характеристики плановых сетей

Составляемые показатели	Государственная плановая сеть, классы	Сети сгущения
					1 разряд	2 разряд
Длина стороны треугольника, км	Не менее 20
Средняя квадратическая ошибка измерения угла	± 0,7˝	± 1,0˝	± 1,5˝	± 2,0˝	± 2,0˝	± 5,0˝	± 10,0˝
Точность определения базисной стороны

Предельные длины теодолитных ходов и длины линий в этих ходах ограничиваются в зависимости от масштаба съемки. Прокладка висячего хода допускается как исключение, по возможности его следует избегать.

Сомкнутые ходы могут дополняться разомкнутыми (рис. 24 а). Такой разомкнутый ход называется диагональным, а точки, в которых сходятся несколько ходов, называются узловыми.

Рис. 24. Теодолитные ходы:

а) сомкнутый; б) разомкнутый; в) висячий

Положение пунктов съемочной сети может определяться также засечками, которые бывают трех видов: прямые (рис. 25 а), об ратные (рис. 25 б) и комбинированные (рис.25 в).

Рис. 25. Виды засечек пунктов съемочной сети:

а) прямые; б) обратные; в) комбинированные

Для определения местоположения этих пунктов измеряют горизонтальные углы или производят графические построения на бумаге. Пункты съемочной сети закрепляют на местности деревянными столбами (иногда кольями, обрезками арматуры). Знак должен иметь фиксированную точку (например, гвоздь на вершине столба) и, кроме того, должен быть окопан канавкой.

4.7. Высотные геодезические сети

Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съёмочную сеть.

Абсолютные высоты пунктов государственной сети определяются геометрическим нивелированием, делятся на 4 класса (I, II, III и IV).

Нивелирные ходы I класса связывают уровни всех морей и океанов, омывающих нашу страну, и выполняются с наивысшей точностью (табл. 3).

Таблица 3

Характеристики высотных сетей

Наименование допусков	Классы нивелирования	Техническое нивелирование

Длина хода или полигона, км
Допустимые расхождения в превышениях на станции, мм
Допустимые расхождения в превышениях хода, мм

Нивелирные ходы II класса начинаются и заканчиваются на пунктах I класса, прокладываются вдоль железных и шоссейных дорог (рис. 26), образуя полигоны периметром 500-600 км. Нивелирные ходы Ш и IV классов опираются на пункты нивелирной сети более высокого класса.

Нивелирные ходы всех классов закрепляются на местности. На нивелирных ходах I и II классов через 50-60 км устанавливают фундаментальные реперы (рис. 27), на всех нивелирных ходах через 5-7 км устанавливают рядовые реперы (упрощенной, по сравнению с фундаментальным репером, конструкции). Закрепление осуществляют также закладкой марок в стены капитальных зданий (рис. 28).

Рис. 26. Нивелирные ходы разных классов

Рис. 27. Фундаментальные реперы: 1-марка; 2 – пилон репера; 3- якорь репера; 4 – опознавательная плита; 5 – опознавательный столб

Рис. 28. Закладка марок в фундаменты или стены зданий и сооружений

В тех случаях, когда для съемок в масштабе 1:500 ÷ 1:5000 плотность пунктов государственной сети недостаточна, создается нивелирная сеть сгущения. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IУ классов, но с некоторыми изменениями характеристик ходов (по точности, по длине ходов и т. д.).

Высотная съемочная сеть и пункты планового обоснования совмещаются, т. е. для каждого пункта определяются и координаты, и абсолютные отметки. Закрепление пунктов съемочной сети производится временными знаками: деревянными столбами (рис. 29), обрезками арматуры и др.

Рис. 29. Закрепление пунктов съемочной сети на местности

Реперы, кроме деления по капитальности (фундаментальный , рядовой , временный ), различают и по месту их установки. Репер, заложенный в грунт, называют грунтовым и т. п.

5. ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Основные части оптических геодезических приборов: зрительная труба , круглый и цилиндрический уровни, вертикальный и горизонтальный угломерные круги.

5.1. Зрительные трубы

Зрительные трубы бывают астрономические, дающие перевернутое изображение, и земные, дающие изображение прямое .

Схематично устройство зрительной трубы представлено на рис. 30:

Рис. 30. Устройство зрительной трубы: С1 , С2, С3 – центры оптических линз, Z – центр сетки нитей

Сетка нитей – стеклянная пластинка, на которой нанесены тончайшие линии. Системы линий различны (рис. 31). Пересечение средней горизонтальной линии с вертикальной образует центр сетки нитей Z (рис. 31 а).

Рис. 31. Типы сетки нитей: 1 - металлический кожух зрительной трубы; 2 – металлическая обойма сетки нитей; 3 – стеклянная пластина сетки нитей; 4 – юстировочные винты сетки нитей (пара вертикальных и пара горизонтальных)

Две крайние горизонтальные нити служат для дальномерного определения расстояний .

Если у сетки нитей половина вертикальной нити двойная (биссектор), то этой частью визируют на далекие предметы, располагая точку в центре сетки нитей Z или линию визирования между нитями биссектора.

Геометрическая ось – прямая, являющаяся центром симметрии металлического кожуха зрительной трубы.

Оптическая ось - прямая, проходящая через центры всех линз.

Визирная ось - прямая, проходящая через центр сетки нитей и оптические центры линз.

Визирование - наведение центра сетки нитей на точечную цель, вертикальной или горизонтальной нитки сетки нитей на линию визирования.

Для визирования необходимо подготовить зрительную трубу:

1. вращение окуляра добиться четкого изображения сетки нитей (объект визирования - вешка или рейка, не виден, или виден не резко). Эта операция называется «наводка по глазу».

2. вращением кремальеры проецируем четкое изображение объекта визирования на четкое изображение сетки нитей. Эта операция называется «наводка по предмету».

Перед визированием следует устранить параллакс сетки нитей (рис. 32).

Рис. 32. Параллакс сетки нитей

Параллакс имеет место тогда, когда плоскость изображения предмета ПП1, (рис. 32 а, б) не совпадает с плоскостью сетки нитей СС1. В этом случае при перемещении глаза q относительно окуляра центр сетки нитей Z будет перемещаться по изображению предмета в точки Р0, Р1, Р2, что понижает точность визирования. Устраняют параллакс вращением окулярного колена или кремальеры - при этом несколько ухудшается установка по глазу или установка по предмету, но обеспечивается точность визирования (рис. 32, в).

5.2. Уровни

Уровни служат для приведения плоскостей, на которых они установлены, в горизонтальное положение. По форме уровни бывают круглые и цилиндрические .

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ УРОВНИ

Уровни состоят из ампулы, оправы, закрепительных и исправительных (юстировочных) винтов. Внутренняя поверхность ампулы отшлифована по дуге (рис. 33).

Ампула заполняется нагретым спиртом или эфиром. При охлаждении образуется небольшое пространство - пузырёк уровня. На наружной поверхности ампулы цилиндрического уровня наносятся деления.

Точка 0 в средней части ампулы называется нульпунктом уровня. Касательная к внутренней криволинейной поверхности ампулы в нульпункте называется осью уровня.

Рис. 33. Цилиндрический уровень

Пузырек уровня всегда занимает наивысшее положение. Когда концы пузырька расположены симметрично относительно нульпункта - ось уровня горизонтальна.

Уровни разделяются по их чувствительности. Чем чувствительнее уровень, тем меньше наклон его оси, при котором заметно начало движения пузырька. В свою очередь, чувствительность уровня тем больше, чем больше радиус кривизны внутренней поверхности ампулы (этот радиус изменяется от 3,5 м до 200 м). Мерой чувствительности, является цена деления уровня - угол, на который наклонится ось уровня, если пузырек сместится на одно деление.

Чувствительность уровня должна соответствовать его назначению. При более чувствительном уровне можно точнее привести прибор в горизонтальное положение. Но чем чувствительнее уровень, тем сложнее с ним работать.

Цена делений уровней колеблется от .

КРУГЛЫЕ УРОВНИ

Круглые уровни менее чувствительны по сравнению с цилиндрическими и поэтому обычно служат для приблизительной установки прибора в горизонтальное положение. У круглых уровней выгравированы две окружности (рис. 34), центр которых является нульпунктом.

Нормаль к внешней плоской поверхности ампулы в нульпункте называется осью круглого уровня.

Рис. 34. Круглый уровень

5.3. Поверка и юстировка уровней

Плоскость, к которой прикреплён цилиндрический уровень, будет горизонтальна в том случае, если пузырек уровня находится на середине, т. е. расположен симметрично относительно нульпункта. При этом ось вращения плоскости будет вертикальной (что должно обеспечиваться при изготовлении прибора). Но это справедливо в том случае, если уровень к плоскости прикреплен правильно, т. е. так, что ось цилиндрического уровня параллельна плоскости.

Поэтому перед работой, наряду с другими поверками , прежде всего производится поверка уровня , которая формулируется следующим образом.

Поверка уровня - ось цилиндрического уровня должна быть горизонтальной и перпендикулярна к вертикальной оси вращения инструмента.

Методика выполнения этого условия основывается на следующем. Пусть цилиндрический уровень прикреплен к плоскости неверно, т. е. его ось не параллельна плоскости, на которой он закреплен, и не перпендикулярна к вертикальной оси вращения инструмента. Тогда, при вертикальном положении оси вращения инструмента, пузырек уровня отклонится на n делений (рис. 35 а - вправо). Повернем плоскость, к которой прикреплен уровень, ровно на 180°. Теперь пузырек уровня отклонится так же на n делений, но в противоположную сторону (рис. 35 б - влево). Следовательно, при повороте на 180° между первым и вторым положениями пузырька разница будет 2 n делений и для исправления положения уровня необходимо, вращая винты уровня (1) или (2), переместить пузырёк уровня к нульпункту на n делений.

В соответствии с вышеизложенным исправление положения уровня (юстировку ) производят следующим образом. Первоначально плоскость, к которой прикреплен уровень, устанавливают (с помощью подъемных винтов или иным образом) так, чтобы пузырек уровня был на середине. Плоскость отклонится от горизонта. Затем поворачивают плоскость ровно на 180°. Если имеет место отклонение пузырька от середины (более одного деления ампулы), то на половину отклонения пузырек уровня перемещают в сторону нyльпункта регулировочными винтами уровня. Теперь ось цилиндрического уровня будет параллельна плоскости, и уровень можно использовать для ее горизонтирования (для приведения оси вращения плоскости в вертикальное положение), для чего подъёмными винтами прибора перемещают пузырек на вторую половину схода, то есть устанавливают пузырёк в нульпункт.

Исправление круглого уровня аналогично: если пузырек уровня выходит за пределы внутреннего кружка, то исправительными винтами уровня перемещают пузырек на половину отклонения к центру. Затем подъемными винтами прибора, перемещают пузырек на вторую половину смещения, то есть в нульпункт.

Поверки цилиндрического и круглого уровня повторяют 2-3 раза, добиваясь необходимой точности установки уровня.

Рис. 35. Поверка уровня

5.4. Угломерные круги

Для измерения горизонтальных и вертикальных углов у геодезических приборов имеются горизонтальный и вертикальный угломерные круги, состоящие из лимба и алидады. Эти круги представляют собой металлические диски или стеклянные кольца, на которых радиальными штрихами нанесена мерительная угловая шкала, которая называется лимбом. Величина дуги лимба между двумя ближайшими штрихами, выраженная в градусной мере, называется ценой деления лимба l (рис. 36а -ℓ=10/ , рис 36 б - ).

Рис. 36. Типы оцифровки лимбов

Для взятия отсчета по лимбу имеются отсчётные устройства трех видов: верньер в старых теодолитах, штриховое устройство (штриховой микроскоп ); шкаловое устройство (шкаловой микроскоп ).

У лимбов горизонтальных кругов оцифровка всегда возрастает по ходу часовой стрелки, у лимбов вертикальных кругов бывает оцифровка, возрастающая по ходу и против хода часовой стрелки.

5.5. Взятие отсчётов по отсчетному микроскопу

Если отсчетное приспособление - штриховой микроскоп , то здесь отсчет по лимбу берут по штриху-указателю на алидаде (рис. 37). Увеличение микроскопа позволяет, оценивая десятые доли деления лимба на глаз, взять отсчет с точностью до 1"

Рис. 40. Поле зрения шкалового микроскопа теодолита Т15: по горизонтальному кругу 1250 05/, по вертикальному кругу - 00 33/

Отсчетных приспособлений у одних приборов бывает два, у других - одно (одностороннее отчетное приспособление). Наличие двух диаметрально расположенных отсчётных приспособления позволяет определить и устранить влияние эксцентриситета алидады. Эксцентриситет будет в том случае, когда ось вращения алидады А не проходит точно через центр лимба L (рис. 41).

Если ось вращения алидады А пройдет через центр лимба L, то отсчёты М и N будут отличаться ровно на 180°. В противном случае один отсчет будет больше на величину X (рис. 41, отсчет М), другой отсчет меньше на эту же величину. Среднее из отсчетов по двум верньерам дает результат, свободный от эксцентриситета.

У приборов c односторонним отсчетным приспособлением исключение влияния эксцентриситета достигается соответствующей методикой работ при угловых измерениях.

§ технические

Соответственно, их марки по ГОСТ: Т05; TI; Т2; Т5; TI5; Т30; по ГОСТ: TI; Т2; Т5; TI5; ТЗО; Т60.

В инженерной практике широко применяются технические теодолиты со стеклянными кругами.

Точность установки прибора . При измерении горизонтальных углов вертикальная ось вращения прибора должна быть расположена над вершиной измеряемого угла с необходимой точностью, т. е. прибор следует центрировать . Для центрирования применяются механические и оптические центриры .

Механический центрир (отвес) - нить с грузом (рис. 43).

Сетка

нитей

Рис. 43. Центрирование теодолита

Наименьшая погрешность центрирования по отвесу составляет 5 мм. Оптический центрир , вмонтированный в подставку или, у новейших теодолитов, в алидадную часть, представляет собой зрительную трубу с поворотом оси визирования нарис. 43 б). У этой трубы вертикальная алидадная часть визирной оси оптического центрира совпадает с вертикальной осью вращения инструмента ZZ.

6.3. Поверки теодолитов

Правильные результаты измерений могут быть обеспечены только исправным прибором. Поэтому при получении прибора следует:

v произвести его внешний осмотр;

v провести поверки и юстировки .

При осмотре решается вопрос о пригодности прибора. При этом выявляются возможные дефекты изготовления или наличие внешних повреждений прибора при его предыдущей эксплуатации. При осмотре проверяют следующее :

ü плавность вращения всех деталей, рукояток и винтов;

ü точность нанесения делений лимба;

ü плавность перемещения пузырьков уровней;

ü четкость и неокрашенность в цвета радуги изображений рассматриваемых предметов в зрительной труб;

ü резкость изображения шкал отсчётного приспособления.

После осмотра проводят поверки прибора и, если необходимо, его юстировки.

Поверка - выявление правильности взаимного расположения отдельных частей и осей прибора, определяющих соблюдение его геометрической схемы.

Юстировка - исправление нарушенных условий взаиморасположения осей теодолита .

Взаиморасположение осей теодолита условно показано на рисунке 44.

Рис. 44. Взаиморасположение осей теодолита: Z - Z – вертикальная ось вращения прибора; Т-Т – ось вращения зрительной трубы; V - V – ось цилиндрического уровня при горизонтальном круге; W - W – визирная ось трубы; SS –вертикальная нить сетки нитей

6.3.1. Поверки теодолитов с металлическими кругами

Поверка 1 - Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга (ГУК) должна быть перпендикулярна к оси вращения прибора (рис.44), т. е. параллельна плоскости лимба ГУК и контролирует его горизонтальность. VV ZZ .

Последовательность проведения поверки и юстировка изложены выше. Все последующие поверки производят при отвесном положении оси вращения прибора, т. е. после его горизонтирования.

Поверка 2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы (рис. 44), т. е. WW ТТ.

Угол отклонения визирной оси трубы WW от перпендикуляра МК к оси ее вращения ТТ (рис. 45, угол С) называется коллимационной погрешностью трубы .

Рис. 45. Коллимационная погрешность визирной трубы теодолита (WW не перпендикулярна к ТТ)

Поверка выполняется при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы. Вертикальный круг может располагаться справа (если смотреть со стороны окуляра) - это положение называется «круг право» (сокращенно КП ). Соответственно, при расположении вертикального круга слева будет «круг лево » (КЛ ).

При поверке данного условия берут отсчеты по лимбу, визируя на одну и ту же удалённую точку, расположенную горизонтально с при КП и КЛ, вычисляют коллимационную погрешность:

(25)

и если она больше двойной точности отсчетного устройства , то производят юстировку. (Методика проведения юстировок изложена в методических указаниях к лабораторным работам).

Поверка 3. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения прибора, т. е. ТТ ZZ .

Заводы, выпускающие в настоящее время теодолиты, гарантируют выполнение этого условия. Однако поверка необходима по двум причинам:

Ø вследствие износа цапф горизонтальной оси трубы указанное условие может быть нарушено;

Ø у теодолитов старых марок данная поверка и последующая юстировка обусловлены конструкцией прибора.

Для проведения поверки теодолит устанавливают в 20-30 м от стены здания, визируют при круге лева (КЛ) на высоко расположенную на стене точку (рис. 46 а), опускают трубу примерно до горизонтального положения, отмечают на стене точку визирования . Затем, переведя трубу через зенит, производят то же при круге право (КП), фиксируют точку . Если отношение , то у теодолитов старых марок проводится юстировка, теодолиты последних выпусков ремонтируются в мастерской.

Поверка 4. Вертикальная нить сетки нитей должна быть строго горизонтальна и перпендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы, т. е. SS TT .

Визируют правый конец (П) сетки нитей на какую-нибудь точку (рис. 46 б), плавно поворачивают микрометренным (наводящим) винтом зрительную трубу слева направо. И если левый конец (Л) сетки сходит с наблюдаемой точки* - на величину больше толщины штриха сетки нитей, то производят юстировку поворотом сетки нитей.

Ту же поверку производят (рис. 46 в), наводя вертикальную нить сетки нитей на нитку подвешенного отвеса. Если вертикальная нить сетки нитей совпадает с нитью отвеса, то отклонение вертикальной нитки сетки нитей от вертикали равно нулю. Поскольку перпендикулярность вертикальной и горизонтальной нитей сетки нитей гарантируется заводом - изготовителем.

Рис. 46. Поверка теодолита: а) - поверка № 3; б), в) - поверка № 4

После данной поверки и юстировки следует повторить поверку на коллимационную погрешность.

6.3.2. Поверки оптических теодолитов

ПОВЕРКА 1. Поверка цилиндрического уровня производится так же, как у теодолитов с металлическими кругами.

Если кроме цилиндрического уровня имеется круглый уровень, ось которого должна быть параллельна оси вращения прибора, то поверка и юстировка его производится по предварительно выверенному цилиндрическому уровню.

ПОВЕРКА 2. При одностороннем отсчетном приспособлении на отсчет по горизонтальному кругу одновременно оказывают влияние и коллимационная ошибка, и эксцентриситет алидады. Для выявления коллимационной ошибки визируют на удаленную точку, берут отсчеты КП1 и КЛ1, затем открепляют лимб, поворачивают верхнюю часть теодолита примерно на 180°, берут отсчеты КП2 и КЛ2 и вычисляют коллимационную ошибку (двойную):

Если , то осуществляют юстировку.

ПОВЕРКА 3. Поверку перпендикулярности оси вращения трубы к оси вращения прибора проводят так же, как и у теодолитов с металлическими кругами, при необходимости исправление производят в мастерской.

Ø ПОВЕРКА 4. Поверка оптического центрира. Визирная ось оптического центрира должна совпадать с осью вращения прибора ZZ.

Ø Поверку производят следующим образом:

· в 3-4 м от теодолита забивают колышек, визируют на его

торец и отмечают точку визирования;

· переводят трубу через зенит, по противоположному направлению визирования забивают 2-й колышек, отмечают точку визирования;

· между метками двух колышков натягивают нить,

*- поворачивают трубу на 900 и повторяют те же операции в перпендикулярном направлении, так же натягивают нить;

· Центр сетки оптического отвеса должен проектироваться в точку пересечения натянутых нитей.

Юстировку производят исправительными винтами сетки нитей центрира.

Популярное