Общие сведения о теодолитной съемке

 

Теодолитная съемка – это измерения на местности, по результатам которых составляется контурный план этой местности. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона (для введения поправок в измеренные расстояния). Линии измеряются стальной рулеткой, либо по нитяному дальномеру теодолита. Теодолитная съемка является одним из методов наземной горизонтальной съемки. Она применяется обычно для составления планов небольших участков местности в крупных масштабах. Геодезической основой для выполнения теодолитной съемки являются точки теодолитных ходов. При горизонтальной съемке на плане должны быть отображены все виды дорог, существующая застройка и элементы благоустройства, столбы и опоры линий электропередач и связи, освещения, выходы подземных коммуникаций (люки колодцев) и другие элементы ситуации с четкими границами. При съемке в крупном масштабе временные и переносные сооружения не снимаются (ларьки, киоски, изгороди, отдельно стоящие металлические гаражи). Изгибы очертаний снимаемых объектов (изломы фасадов, выступы и уступы) спрямляются, если они имеют величину 0,2-0,3 мм в масштабе плана. Средние ошибки в плановом положении объектов с четкими контурами относительно ближайших пунктов геодезической основы также не должны превышать 0,5 мм. Ошибки во взаимном положении на плане точек близлежащих капитальных зданий и сооружений не должны быть более 0,4 мм в масштабе плана. Теодолитная съемка начинается с составления абриса – чертежасхемы всех контуров и предметов местности, подлежащих съемке на данной станции. Абрисы следует вести на листах плотной бумаги формата А-4. Абрис ведется от руки в произвольном, но достаточно крупном масштабе. При ведении абриса придерживаются следующих правил:

1. Зарисовки делают простым карандашом 2Т или Т.

2. Сторону съемочного хода показывают с утолщением либо двойной линией.

3. Снимаемые контуры и предметы местности зарисовывают в абрис в произвольном масштабе, придерживаясь принятых для составления плана условных знаков.

4. Записи цифр должны быть легко читаемы; прямые линии вычерчивают по линейке, кривые – тщательно от руки. Внутри контура ситуации делают пояснительные надписи.

 5. Зарисовки выносок отдельных деталей делают так, чтобы при составлении плана не было сомнений, к какому месту относится вынесенная деталь.

 6. Предметы местности и элементы ситуации в абрисе вычерчивают жирными линиями, а вспомогательные промеры – тонкими.

7. При зарисовке зданий сокращенно указывают их этажность, материал изготовления стен и номера домов.

 8. Результаты угловых измерений заносят в абрис в процессе съемки.

 Способы теодолитной съемки Плановое положение элементов ситуации при теодолитной съемке в зависимости от характера снимаемого контура, расстояния до него и возможности выполнения угловых и линейных измерений определяется следующими способами. Полярный способ (способ полярных координат). Его используют для съемки контуров неправильной формы и отдельных точек ситуации, удаленных от точек теодолитного хода в пределах, указанных в таблице 2.1 для съемки масштаба 1:500.

 

Таблица 2.1 – Предельные расстояния для способа полярных координат

 

Прибор для измерения Расстояния	Предельные расстояния до точки ситуации, м
	твердой	нетвердой
Рулетка	120	150
Нитяной дальномер	40	80

 

Способ полярных координат состоит в определении положения точки путем измерения расстояния d1 до нее (рисунок 2.1, а) и угла b1 между стороной теодолитного хода и направлением на определяемую точку. Расстояние измеряют рулеткой или нитяным дальномером теодолита с точностью до 0,1 м. Углы измеряют по ходу часовой стрелки при одном положении круга с точностью до 1¢, предварительно ориентируя ноль лимба горизонтального круга на одну из точек теодолитного хода. Если снимают положение нескольких точек, то последнее наведение зрительной трубы делают снова на начальное направление. Отсчет не должен отличаться от нуля более чем на 2¢.

 

 

а)

г)

D 4

                     т-3

 

Рисунок 2.1 – Способы теодолитной съемки:

 а) способ полярных координат; б) способ линейных засечек; в) способ створов; г) способ прямоугольных координат; д) способ угловой засечки

 

Способ полярных координат обычно используют для съемки второстепенных элементов ситуации (бордюры, границы угодий, деревья, кусты и т.п.). Точки, определенные данным способом, можно использовать для съемки элементов ситуации. Способ линейной засечки применяется для съемки элементов ситуации с четкими очертаниями, расстояние до которых не превышает длины мерного прибора. Между двумя смежными точками съемочного обоснования по створу стороны теодолитного хода намечают две точки, образующие основание засечки. Рулеткой измеряют расстояние до каждой из них от точки теодолитного хода, затем измеряют расстояния от намеченных точек основания засечки до элемента ситуации с точностью до сантиметра (рисунок 2.1, б). Расстояния должны быть примерно одинаковыми. Длины засечек не должны быть более 20-50 м. Способ створов применяется при съемке контурных точек, расположенных в створе линии теодолитного хода. Положение точек ситуации относительно точек теодолитного хода определяют промерами от них до точек контура (рисунок 2.1, в). Длина створа не должна быть более 60 м. Способ применяют при съемке внутри кварталов застройки, а также при полевом контроле составленных планов. Способ перпендикуляров (прямоугольных координат) применяется при съемке элементов ситуации, расположенных вблизи сторон теодолитного хода. Сторона хода принимается за ось абсцисс, одна из g т-4 т-5 β1 β2 т-3 т-4 d3 d5 d1 d7 т-4 т-3 x y т-2 т-3 β d т-2 т-3 а) г) d2 d4 d6 б) д) d1 d2 в) 91 точек хода – на начало отсчета. За ординату принимается перпендикуляр, опущенный из точки снимаемого контура на сторону хода. Из снимаемой точки контура опускают перпендикуляр на сторону хода и рулеткой измеряют его длину (ординату точки). От точки теодолитного хода, являющейся началом отсчета, по створу стороны хода измеряют расстояние (абсциссу) основания перпендикуляра снимаемой точки ситуации (рисунок 2.1, г). Рулетку следует укладывать в створе линии хода с помощью теодолита, тогда ошибка уклонения от створа будет не более 2 см. Такой же будет и ошибка отсчитывания по рулетке (1-2 см). Если принять ошибку построения перпендикуляра ℓ «на глаз» в 30¢, то ошибка в его длине Dℓ будет равна

Ошибку в положении основания перпендикуляра к съемочной линии, построенного на глаз, определяют по формуле

Следовательно, ошибкой в определении длины перпендикуляров Dℓ можно пренебречь. Ошибку же в определении положения основания перпендикуляра Dp следует обязательно учитывать. Для обеспечения требуемой точности построения плана в масштабе 1:500 длины перпендикуляров не должны превышать при съемке 4 метров, если перпендикуляр опускается на глаз, и 20 метров при построении перпендикуляра эккером. Положение основания перпендикуляра может быть уточнено линейной засечкой - промерами, не превышающей длины рулетки. При съемке ситуации методом перпендикуляров необходимо учитывать, что очень короткие ординаты неудобны при накладке на план (например, перпендикуляр длиной 0,5 м на плане масштаба 1:500 равен 1 мм). Способ угловой засечки применяется при съемке труднодоступных или удаленных от точек теодолитного хода элементов ситуации. Их положение может быть определено с точек теодолитного хода путем измерения горизонтальных углов b1 и b2 между сторонами хода и направлением на снимаемый объект. При этом угол g при определяемой точке не должен быть менее 30° и более 150° (рисунок 2.1, д). Способом угловых засечек можно выполнять съемку ситуации со створных точек, расположенных на сторонах теодолитного хода. При съемке застроенных территорий вначале производят обмеры зданий по периметру, а также выполняют линейные промеры между углами капитальных зданий и сооружений там, где это возможно. Полученные в процессе теодолитной съемки результаты измерений заносят в абрисы, составленные по сторонам теодолитного хода. По абрисам выполняют нанесение ситуации при составлении плана теодолитной съемки. Тахеометрическая съемка Общие сведения о тахеометрической съемке. В настоящее время тахеометрическая съемка является самым распространенным видом наземных топографических съемок. В сочетании с теодолитной съемкой она выполняется для досъемки контуров и съемки рельефа местности. Применяется для создания топографических планов небольших участков в крупных масштабах. Поэтому для точек, с которых ведется тахеометрическая съемка, должна быть известна отметка. Тахеометрическая съемка широко применяется при съемке вытянутых полос местности при изысканиях линейных сооружений (дорог, ЛЭП, каналов и т.п.), а также при съемке незастроенных и застроенных территорий. Плановое положение точек определяется полярным способом относительно точек съемочного обоснования, расстояния измеряются по рейке с помощью нитяного дальномера, а горизонтальные углы – теодолитом. Отметки точек определяют тригонометрическим или геометрическим нивелированием. Все измерения выполняют при одном наведении зрительной трубы теодолита на рейку. Отметки точек, с которых ведется тахеометрическая съемка (отметки станций) и висячих точек должны быть определены техническим нивелированием. Станциями, с которых ведется тахеометрическая съемка, служат точки теодолитного хода, а также створные и висячие точки. Створные точки намечают в створе между точками теодолитного хода. Положение висячей точки внутри или вне линии хода определяется измерением расстояния до нее «прямо» и «обратно» рулеткой. Положение висячей точки может быть определено полярным способом – по горизонтальному углу, измеренному одним полным приемом от стороны теодолитного хода и по расстоянию, измеренному с относительной ошибкой 1:1000 – 1:2000 от висячей точки до точки теодолитного хо- 93 да. Допустимая длина стороны от 20 до 150 м [2]. Координаты висячей точки определяют из решения прямой геодезической задачи. Тахеометрическая съемка состоит в наборе реечных точек в характерных местах снимаемого участка. Реечной называется точка, в которой во время съемки устанавливается рейка. При съемке в масштабе 1:500 и высоте сечения рельефа 0,5 м расстояния от теодолита до реечной точки не должны быть более 100 м при съемке рельефа, 80 м при съемке непостоянных (нетвердых) контуров, 60 м при съемке твердых контуров. Максимальные расстояния между реечными точками должны быть в пределах 15-20 м.

 

Назначение Нивелира

Нивелиры с автоматическим компенсатором АНТ-КЛ (далее – нивелиры), предназначены для измерения превышений методом геометрического нивелирования по вертикальным нивелирным рейкам. Область применения – для создания высотной основы при топографических съемках, измерений в прикладной геодезии, при проведении изысканий, гражданских инженерных и строительных работ.

 

Устройство

В верхней части нивелира расположена зрительная труба с кремальерой.

В нижней части прибора находится вертикальная ось и механизм наводящего винта для наведения прибора по азимуту. Две рукоятки наводящего винта расположены по обе стороны корпуса. Червячная передача и фрикционное устройство позволяют наводить нивелир на объект наводящим винтом без ограничения угла поворота, а также свободно вращать его рукой. В задней части зрительной трубы расположен блок компенсатора и окуляр. Нивелир закреплен в подставке в верхней части которой расположен лимб. Лимб можно вращать рукой и устанавливать нужный отсчет. Отсчет снимается по индексу Подъемными винтами ось нивелира устанавливают отвесно, выводя пузырек круглого установочного уровня  на нуль-пункт. Для удобства наблюдения положения пузырька над уровнем расположено зеркало.Подъемные винты связаны с трегером сферическими шарнирами. В центре трегера находится резьбовое отверстие для соединения нивелира со штативом. Сверху на корпусе находится визир для предварительного наведения нивелира на объект.

 В качестве компенсатора используется призма оборачивающего блока зрительной трубы, подвешенная на четырех торсионах. Компенсатор снабжен пневматическим демпфером для быстрого гашения вынужденных колебаний маятника компенсатора. Для проверки работоспособности компенсатора нивелир снабжен арретиром. Бленда защищает объектив зрительной трубы от прямых солнечных лучей.

 

Подготовка к работе

  Установите штатив. Поставьте на него нивелир. Закрепите нивелир становым винтом. Отрегулируйте ножки штатива таким образом, чтобы головка штатива была расположена приблизительно горизонтально. Вращением подъемных винтов установите пузырек круглого уровня на нуль-пункт.

 Наведение и фокусирование. Наведите оптическую трубу на яркий однородный фон. Поверните диоптрийное кольцо окуляра  до тех пор, пока изображение сетки нитей не станет четким. Наведите нивелир на рейку, используя визир. Глядя в окуляр, поверните кремальеру до тех пор, пока изображение рейки не будет четким. Вращая наводящий винт  установите вертикальную нить сетки нивелира в центр рейки.

 Порядок работы:

  Измерение высоты. Снимите отсчет на рейке по среднему горизонтальному штриху сетки нитей нивелира. Расстояние между штрихами рейки 10 мм. В соответствии с рисунком 3 высота равна 3,456 м.

 

  Измерение расстояния. Снимите отсчеты на рейке по верхнему и нижнему дальномерным штрихам сетки нитей нивелира. Разность между ними умноженная на 100 равна расстоянию от прибора до рейки. На рисунке  эти отсчеты составляют 3,601 м и 3,309 м, поэтому расстояние от нивелира до рейки равно (3,601м-3,309м)×100=29,2м.Измерение угла.  Совместите точку А с вертикальной нитью сетки нивелира. Снимите отсчет (угол α) по горизонтальному кругу. Наведите нивелир на точку В. Снимите отсчет (угол β) по горизонтальному кругу. Искомый угол γ равен разности между отсчетами углов α и β. γ = α – β.

 

Юстировка. Круглый уровень используя подъемные винты, сцентрируйте пузырек круглого уровня, затем поверните прибор на 180°. Пузырек не должен сместиться из центра. Если пузырек сместился относительно центра, требуется юстировка.

Поверните подъемные винты для устранения смещения пузырька на расстояние, равное половине его диаметра. Регулировочным ключом поверните два юстировочных винта до полной центровки пузырька. Повторяйте вышеописанные процедуры до полного центрирования пузырька при повороте прибора на 180°. Установление линии визирования в горизонтальное положение.

Установите нивелир на штатив по середине между двумя рейками  на расстоянии 50 м соответственно. Сцентрируйте пузырек круглого уровня.

Снимите отсчет по рейке в точке А (1,924 м), снимите отсчет по рейке в точке В (1,712 м). Разность Н = А - В= 0,212 м. Таким образом, точка В на 0,212 м выше чем точка А.

 Переместите нивелир и установите его на расстоянии 1 м от точки А.

 Известно что точка В находится на 0,212 м ниже точки А. Следовательно отсчет в точке В должен быть на 0,212 м меньше, чем в точке А. Снимите отсчет по рейке в точке А, например 1,696 м – 0,212 м. Следовательно отсчет в точке В должен быть 1,484 м. Снимите отсчет по рейке в точке В. Если величина отсчета 1,484 м ± 3 мм, то линия визирования – горизонтальная. Если нет – следует провести юстировку. Открутите крышку окуляра. Поверните юстировочный винт до тех пор пока середина нитей не достигнет требуемого значения 1,484 м на рейке в точке В. Закрутите крышку, но не зажимайте слишком сильно.

 

3 Вертикальная планировка строительной площадки

   Одним из видов инженерно-геодезического проектирования является преобразование рельефа строительной площадки в наклонную или горизонтальную плоскость, т.е. замена существующего рельефа проектным [14]. Исходными данными для проектирования являются фактические (черные) отметки вершин квадратов. Рассмотрим порядок проектирования горизонтальной и наклонной площадок. Проектирование горизонтальной площадки с соблюдением баланса земляных работ. На листе чертежной бумаги формата А4 строят сетку квадратов в масштабе 1:500. Из журнала нивелирования площадки (см. Приложение Х) выписывают отметки всех вершин квадратов, округленные до целых сантиметров. Проектную отметку горизонтальной площадки вычисляют по формуле

где Н (j) – отметки вершин квадратов, а индексы в скобках – это число квадратов, к которым относится отметка; n – число всех квадратов пределах площадки. Затем вычисляют рабочие отметки r всех вершин квадратов по формуле

r = Нпр – Нi,

 

где Нпр – проектная отметка площадки; Нi – черная (фактическая) отметка вершины квадрата. Контролем правильности вычисления рабочих отметок служит соблюдение условия

где r (1), r (2), r (3), r (4) – рабочие отметки вершин сетки, общих для 1, 2, 3 или 4 квадратов соответственно.

Рабочая отметка показывает величину выемки грунта, т.е. его срезки, если она имеет знак «-» или величину насыпи, т.е. его подсыпки, если она имеет знак «+». На план рабочие отметки выписываются красным цветом под черными отметками вершин квадратов. После вычисления рабочих отметок проводят линию нулевых работ. Линия нулевых работ – это граница между участками выемки и насыпи. Для ее проведения на сторонах квадратов с разноименными рабочими отметками определяют положения точек нулевых работ графическим или аналитическим способом. Графический способ. В произвольном масштабе от стороны квадрата откладывают из вершин в противоположных направлениях перпендикуляры r1 и r2, численно равные соответствующим рабочим отметкам. Пересечение стороны квадрата с линией, соединяющей концы перпендикуляров, и будет являться точкой нулевых работ, например, по линии 4Б-3Б.

 

Рисунок 3.1 – Определение положения точки нулевых работ графическим способом

Аналитический способ. Согласно рисунку 3.1

откуда расстояния d1 и d2 могут быть вычислены по формулам

где r1 и r2 – рабочие отметки; d – длина стороны квадрата на плане. Контролем правильности вычислений расстояний d1 и d2 служит соблюдение равенства: d1 + d2 = d.

Соединив точки нулевых работ, получают линию нулевых работ. Если линия нулевых работ проведена правильно, то она примерно повторит контур прилегающих к ней горизонталей.