Основные сведения по геодезии

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

кафедра общестроительных дисциплин.

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

ОРЕЛ-2009

 

Основные сведения по геодезии

 

1.1.Вводные сведения о дисциплине

 

Геодезия – наука, которая занимается изучением формы и размеров Земли или отдельных ее частей. Это изучение осуществляется посредством геодезических измерений. Такие измерения производятся на поверхности Земли, на море и в космосе. Геодезические измерения нужны для определения фигуры и размеров Земли, составления планов, карт и профилей, для решения различного рода инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Для геодезических измерений применяют угломерные приборы и приборы для измерения расстояний.

Геодезия подразделяется на следующие дисциплины: высшую геодезию, геодезию, инженерную геодезию, фототопографию, картографию и др.

Высшая геодезия изучает фигуру, размеры и гравитационное поле Земли, обеспечивает распространение принятых систем координат и высот в пределах государства, изучает вертикальные и горизонтальные деформации земной коры, а также изучает фигуру, размеры и гравитационное поле других планет солнечной системы.

Геодезия или топография занимается изображением на планах и картах земной поверхности, а также измерением относительных высот точек земной поверхности и изображением вертикальных ее разрезов.

Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает методы проведения геодезических работ в подземных горных выработках.

Фототопография изучает методы создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

Картография изучает методы составления, издания и использования карт, атласов.

За последние годы получили развитие новые разделы геодезии: радио- геодезия, космическая геодезия и морская геодезия.

Радиогеодезия занимается изучением радиоэлектронных методов измерения расстояний при помощи радио- и светолокаций, соответственно, приборами радиодальномером и светодальномером.

Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

Морская геодезия занимается вопросами топографо-геодезических работ морского дна.

Геодезия имеет тесную связь с другими научными дисциплинами: математикой, астрономией, физикой, механикой, автоматикой, электроникой, географией, фотографией и черчением.

Для современного строительства с его масштабами, темпами, сплошными конструктивными и технологическими узлами, требующими точных привязок и стыковок, с наличием большого количества подземных коммуникаций и надземных сооружений необходимо усовершенствование существующих и создание новых методов и средств измерений в строительной геодезии. Инженерно-геодезические работы широко применяются при изысканиях, проектировании и строительстве зданий и сооружений. Современная планировка и застройка городских и сельских населенных мест, проектирование и строительство промышленных сооружений и жилых зданий, агропромышленных комплексов, ускоренное развитие трубопроводного транспорта и т. п. требуют проведения целого комплекса геодезических работ. Поэтому в подготовке инженера-строителя геодезия имеет большое значение. Современный инженер-строитель должен четко представлять себе состав и последовательность геодезических работ в строительстве, в первую очередь работ, сопровождающих процесс возведения зданий и сооружений.

Развитие современной геодезии характеризуется следующими направлениями:

· совершенствование инструментальной базы на основе применения современной оптики оптики и электроники;

· автоматизация полевых и камеральных работ на основе применения компьютерных технологий;

· использование спутниковых технологий.

 

Краткая история

Геодезия – слово греческое и в переводе на русский язык означает «землеразделение».

Искусство измерять и разделять небольшие участки земли известно людям с древних времен. За 20 веков до нашей эры в Египте, Ассиро-Вавилонии, в долине рек Нила, Тигра и Ефрата проводились большие работы по орошению земель, которые немыслимы без геодезических измерений. Строительство грандиозных сооружений древности также нельзя было выполнить без знаний по геодезии.

Позже, в третьем веке до н. э., перед геодезией возникла и научная задача по определению фигуры и размеров Земли. Древнегреческий философ Аристотель высказал предположение, что Земля шарообразна и невелика по размерам, а Эратосфен вычислил размеры Земли, близкие к современным.

Путешествия Колумба, а затем Магеллана доказали, что Земля имеет шарообразную форму. Впоследствии с помощью геодезии были определены форма и размеры Земли.

Применение геодезии в России относится к XI в. В 1068 г. по приказанию князя Глеба было измерено расстояние между городами Тамань и Керчь по льду Керченского пролива.

Первой русской картой является карта Московского Государства, составленная в 1598 г.

При Петре I начаты геодезические и картографические работы общегосударственного значения.

В 1745 г. издан первый Географический атлас России.

В 1797 г. при Генеральном штабе было организовано Депо карт, которое в 1812 г. преобразовано в Военно-топографическое депо.

В 1822 г. был создан Корпус военных топографов, выполнявший геодезические, топографические и картографические работы военного общегосударственного значения.

В XIX в. начали проводиться работы по построению геодезических сетей и градусные измерения по мередиану.

В 1919 г. было образовано Высшее геодезическое управление, затем переименованное в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК).

В стране организованы научно-исследовательские и учебные институты. Создана промышленность, выпускающая геодезические приборы высокого качества.

 

Общие сведения

 

Форма и размеры Земли

Поверхность суши Земли со всеми ее неровностями называется физической или топографической поверхностью. Она имеет сложную форму и не поддается математическому выражению. Поэтому для построения карт приходится проектировать ее на иную, более простую, теоретическую (т. е. мысленную) поверхность, которая называется уровенной.

Уровенную поверхность представляют как поверхность Мирового океана, мысленно продолженную под материки при условии, что она в любой точке перпендикулярна отвесной линии. По сравнению с физической поверхностью ее отличает большая сглаженность.

Фигуру Земли, ограниченную уровенной поверхностью, называют геоидом (т. е. подобная Земле). Сложная форма геоида не может иметь математического выражения, но она близка эллипсоиду. Эллипсоид – поверхность, образованная вращением эллипса вокруг меньшей оси.

Рис. 2.1.1. Земной эллипсоид

 

Размеры земного эллипсоида (рис. 2.1.1.) определяются длинами большой и малой полуосей: а – большая полуось или радиус экватора; b – малая полуось или полуось вращения Земли.

Величина называется сжатием земного эллипсоида. Величины а и b определяются посредством градусных измерений в различных местах мередиана.

В России и ряде других стран при выполнении геодезических и картографических работ использовали эллипсоид Красовского, для которого:

а = 6378245 м; b = 6356863 м; α = 1:298,3.

Кроме того в России используются геодезические параметры Земли ПЗ-90, для которой а = 6378136 м; α = 1:298,257839303.

При решении многих задач фигуру Земли принимают за шар, объем которого равен объему эллипсоида Красовского, радиус такого шара R = 6371110 м. Для приближенных вычислений принимают R = 6371,1 км.

 

И вертикальных расстояний

 

Небольшой участок сферической поверхности при определенных условиях можно принять за плоскость. Применение модели плоской поверхности при решении геодезических задач возможно лишь для небольших участков поверхности Земли, когда искажения, вызванные заменой поверхности сферы или эллипсоида плоскостью невелики и могут быть вычислены по простым формулам. Это тем более оправдано, если учесть, что измерения на местности и чертежные работы всегда выполняются с ошибками, а потому небольшую часть сферы (эллипсоида), отличающуюся от плоскости на величину, меньшую ошибок измерений, можно считать плоской.

 

Рис. 2.2.1. Влияние кривизны Земли на определение горизонтальных и вертикальных расстояний

 

Рассчитаем, какое искажение получит дуга окружности, если заменить ее отрезком касательной к этой дуге.

Предположим, что на поверхности Земли измерена дуга AB, равная l. Длину касательной AC обозначим через d. Определим разность между длиной касательной и длиной кривой, которая и покажет влияние кривизны Земли на определение горизонтальных расстояний

. (2.2.1.)

Из рис. 2.2.1. видно, что

. (2.2.2.)

Так как угол a величина малая, то можно пользоваться приближенной формулой

, (2.2.3.)

где значение a выражено в радианах, тогда можно записать

или

. (2.2.4.)

Подставив значение d из формулы (2.2.4.) в формулу (2.2.1.), получим

. (2.2.5.)

Разность между длиной касательной и кривой, подсчитанная по формуле (2.2.5.), приведена ниже

l, км
Δd, см	0,82	12,80	103,00
Относительная ошибка	1:1200000	1:200000	1:50000

Отсюда видно, что влияние кривизны Земли на определение горизонтальных расстояний при l = 10 км составляет 1:1200000 ее длины, что допустимо при самых точных измерениях горизонтальных расстояний на земной поверхности. Вследствие этого при измерениях на площади круга с радиусом в 10 км уровенную поверхность можно считать за плоскость, а d практически равным l. Достигнутая точность измерения расстояний пока не превышает 1/1000000, поэтому при геодезических работах любой точности участок сферы 20 х 20 км² можно считать плоским. При работах пониженной точности размеры участка сферы, принимаемого за плоскость, можно увеличить.

Кривизна Земли оказывает также значительное влияние на определение вертикальных расстояний. Отрезок CB = k выражает это влияние. Определим величину этого отрезка из равенства

или

,

откуда

. (2.2.6.)

По малости k по сравнению с 2 R формулу можно написать так:

. (2.2.7.)

Ниже приведены данные, показывающие влияние кривизны Земли на определение вертикальных расстояний.

 

d, м
k, мм	0,8	3,1	7,1	78,0	7850,0

 

Отсюда следует, что при определении превышений между двумя точками следует учитывать поправку на кривизну Земли.

 

Метод проекций в геодезии

На местности точки, линии, углы и контуры расположены в силу неровностей земной поверхности преимущественно на возвышенностях или впадинах. Так как возвышения и впадины являются пространственными формами, то для изучения и изображения местности на бумаге в геодезии пользуются методом проекций.

Пусть многоугольник ABCDE (рис. 2.3.1.) расположен на холмистой местности, и нам нужно узнать его форму и размер. Для этого спроектируем все вершины этого многоугольника на горизонтальную плоскость PQ. Перпендикуляры Aa, Bb, Cc, Dd и Ee совпадают с отвесными линиями. Многоугольник abcde называется горизонтальной проекцией или горизонтальным проложением многоугольника ABCDE.

 

Рис. 2.3.1. Метод проекций

 

Проекцию линии на горизонтальную плоскость (рис. 2.3.2.) называют горизонтальным проложением линии. Горизонтальное проложение линии

 

(2.3.1.)

 

где D – длина линии на местности; ν – угол наклона линии к горизонту.

Рис. 2.3.2. Горизонтальное проложение линии

 

Система высот

Абсолютной высотой точки земной поверхности называется расстояние от этой точки по отвесной линии до уровенной поверхности, принятой за начало счета. Числовое значение высоты называется отметкой. В РФ счет абсолютных высот ведется от среднего уровня Балтийского моря, от нуля Кронштадтского футштока (медная доска с горизонтальной чертой вделанная в устой моста Обводного канала. Рис. 2.5.1.).

 

Рис. 2.5.1. Кронштадтский футшток

 

Если расстояние от точки земной поверхности берется не до уровенной поверхности моря, а до какой-нибудь другой условной поверхности, то и отметка называется условной.

Величины Aа = Н _A и Bв = Н _B (рис. 2.5.2.) есть абсолютные высоты точек A и B земной поверхности. Расстояние от точки земной поверхности по отвесной линии до уровенной поверхности, проведенной через другую точку, называется относительной высотой или превышением одной точки над другой. Величина h есть превышение точки B над точкой A. Пре вышение может иметь знак плюс или минус в зависимости от положения определяемой точки. Если определяемая точка находится выше по отношению к другой, то превышение положительное, а если ниже то отрицательное.

 

Рис. 2.5.2. Система высот

 

Масштабы

 

При изображении участков земной поверхности на бумаге горизонтальные проложения их уменьшают в несколько раз. Масштабом плана или карты называется отношение длины линии на плане к длине горизонтального проложения соответствующей линии местности. Это отношение выражается в виде дроби с числителем 1 и знаменателем, показывающим, во сколько раз горизонтальные проложения линий местности уменьшены при перенесении их на план. В такой записи масштаб называют численным. Для удобства применяются линейный и поперечный масштабы.

Для построения линейного масштаба (рис. 3.2.1.) вычерчивают прямую линию и делят ее на ряд равных отрезков, называемых основанием масштаба. Линейный масштаб с основанием l =2 см называют нормальным. Крайний левый отрезок делят дополнительно на 10 равных частей. Концы отрезков подписывают количеством метров или километров на местности. За нулевой штрих принимают правый конец первого отрезка.

Рис. 3.2.1. Линейный масштаб

 

Поперечный масштаб обеспечивает более высокую точность измерений. Его строят следующим образом. На прямой линии откладывают несколько раз основание масштаба (рис. 3.2.2.). Из конца каждого полученного отрезка восстанавливают перпендикуляры, произвольной длины, крайние из которых делят на 10 равных частей и через точки деления проводят параллельные линии. Верхний и нижний крайние левые отрезки делят на 10 частей и точки деления соединяют косыми линиями.

Рис. 3.2.2. Поперечный масштаб

 

Наименьшее деление поперечного масштаба составляет 1/100 от основания. Поперечный масштаб с основанием 2 см. называется нормальным сотенным.

Если при использовании нормального поперечного масштаба одну ножку циркуля вести по вертикальной линии, а вторую по наклонной, то перемещение циркуля на одно деление вверх будет соответствовать изменению длины линии на 0,2 мм в масштабе плана.

За критерий точности, с которой можно определять длины линий, пользуясь поперечным масштабом, берется величина, равная 0,1 мм, соответствующая наименьшему расстоянию, которое можем различить невооруженным глазом. Расстояние на местности, соответствующее в данном масштабе 0,1мм на плане, называется точностью масштаба и определяется по формуле

, (3.2.1.)

где – δ – наименьшее расстояние, видимое невооруженным глазом (0,1 мм), N – знаменатель численного масштаба плана.

 

3.3.Разграфка и номенклатура топографических карт и планов

 

Для изображения большой территории на отдельных листах карты потребуется много таких листов. Для удобства использования многолистной карты ее лист получает определенное обозначение. Разделение топографической карты на части называется разграфкой, а система обозначений отдельных листов – номенклатурой.

В основу разграфки и номенклатуры топографических карт положена карта масштаба 1:1000000. Для получения такой карты земной шар делится меридианами через 6 градусов на колонны и параллелями через 4° на ряды (рис. 3.3.1.). Колонны нумеруются арабскими цифрами от 1 до 60 с запада на восток, начиная от меридиана с долготой 180°. Ряды обозначаются заглавными буквами латинского алфавита от A до V, начиная от экватора к северному и южному полюсам.

Каждый полученный таким образом участок земной поверхности изображается на отдельном листе карты масштаба 1:1000000. Номенклатура такого листа будет складываться из букв и цифр.

Номенклатура листов масштаба 1:100000 и более (рис. 3.3.2.) определяется следующим образом: каждому листу карты масштаба 1:1000000 соответствует 144 листа карты масштаба 1:100000, которые обозначаются арабскими цифрами. Такие листы служат основанием для разграфки и номенклатуры карт крупных масштабов.

Листы карты масштабов 1:50000, 1:25000, 1:10000 получают последовательным делением на 4 части листа карты масштаба 1:100000. Лист такого масштаба делят на 256 листов для масштаба 1:5000 и последний на 9 листов для масштаба 1:2000. Для определения номенклатуры листов карты пользуются таблицами, а прямоугольные координаты углов рамок съемочных трапеций рассчитывают по специальным таблицам.

 

Рис. 3.3.1. Разграфка и номенклатура листов карт масштаба 1:1000000

Рис. 3.3.2. Разграфка и номенклатура карт масштаба 1:100000; 1:50000; 1:25000 и 1:10000

 

При создании топографических планов участков, площадью до 20 км², может быть применена прямоугольная разграфка. В этом случае в основу разграфки положен лист плана масштаба 1:5000 с размерами 40 на 40 см (рис. 3.3.3.). Листы плана масштаба 1:5000 обозначаются арабскими цифрами. Одному листу плана масштаба 1:5000 соответствует 4 листа плана масштаба 1:2000. Номенклатура такого листа складывается из номенклатуры листа плана масштаба 1:5000 с добавлением заглавной буквы русского алфавита. Каждому листу плана масштаба 1: 2000 соответствуют 4 листа плана масштаба 1:1000, обозначаемые римскими цифрами и 16 листов плана масштаба 1:500, обозначаемых арабскими цифрами.

 

 

Рис. 3.3.3. Разграфка планов участков площадью до 20 км²

 

Номенклатура листов планов масштабов 1:1000 и 1:500 складывается из номенклатуры листа плана 1:2000 и соответствующей цифре римской или арабской. Порядок нумерации планшетов масштаба 1:5000 устанавливают организации, выдающие разрешение на производство топографических работ.

 

3.4.Координатные сетки на планах и картах

 

На каждом листе карт изображаются координатные сетки двух систем координат – географических и плоских прямоугольных Гаусса (рис. 3.3.4.). Сетка географических координат представляется линиями меридианов и параллелей, сетка прямоугольных координат – сеткой квадратов. Каждый лист карты ограничивается линиями южной и северной параллелей, составляющих рамку листа, форма которой представляет собой трапецию. На сторонах рамки листов карт показывают деления, соответствующие 1 минуте широты и 1 минуте долготы.

Рис. 3.3.4. Рамка топографической карты

 

У углов рамки листа карты указывают их широту и долготу. При квадратной разграфке подписывают плоские прямоугольные координаты. Выходы линий координатной сетки на картах подписывают выраженными в километрах значениями абсцисс и преобразованных ординат. Координаты отнесены к зональной системе.

 

Случайных ошибок

 

При геодезических измерениях неизбежны ошибки. В измерительной практике различают грубые, систематические и случайные ошибки.

К грубым ошибкам относят просчеты в измерениях по причине невнимательности наблюдателя или неисправности прибора и они полностью должны быть исключены путем повторного измерения. Систематические ошибки происходят от известного источника, имеют определенный знак и величину и их можно учесть при измерениях и вычислениях. Влияние систематических ошибок на результат измерений сводится к минимуму путем введения поправки к результату измерения или применением соответствующей методики измерений.

Случайные ошибки имеют место при каждом измерении. Эти ошибки обусловлены точностью прибора, квалификацией наблюдателя, влиянием внешней среды, и полностью исключить из результатов измерений их нельзя. Закономерность таких ошибок проявляется лишь при большом числе измерений.

Так как случайные ошибки исключить из результатов измерений нельзя, то возникают две задачи: как из результатов измерений получить наиболее точную величину и как оценить точность полученных результатов измерений. Эти задачи можно разрешить с помощью теории ошибок измерений.

В основу теории ошибок положены следующие свойства случайных ошибок:

1. Малые ошибки встречаются чаще, а большие – реже.

2. Ошибки не превышают известного предела.

3. Положительные и отрицательные ошибки, одинаковые по абсолютной величине, одинаково часто встречаются.

4. Сумма ошибок деленная на число измерений, стремится к нулю при большом числе измерений.

Геодезические измерения

 

Виды измерений в геодезии

 

Геодезия изучает форму и размеры поверхности Земли путем измерений на местности при помощи специальных геодезических приборов, предназначенных для измерения углов и расстояний (линий). Эти измерения называются геодезическими.

Измерение и построение горизонтальных углов на местности производится экерами, буссолями, гониометрами, теодолитами, тахеометрами, а вертикальных углов – эклиметрами, теодолитами, тахеометрами, кипрегелями. Измерение линий осуществляется рулетками, лентами, проволоками, оптическими и электромагнитными дальномерами. Измерение превышений между точками поверхности Земли осуществляется нивелирами.

 

Угловые измерения

В геодезии измеряют горизонтальные углы, вертикальные углы (углы наклона) и зенитные расстояния.

Рис. 5.2.1. Схема измерения горизонтальных углов

 

Горизонтальным углом называется двухгранный угол, ребро которого образовано отвесной линией, проходящей через данную точку (рис. 5.2.1.). Из определения следует, что если требуется измерить угол между двумя направлениями ВА и ВС, то следует измерить угол b между горизонтальными проекциями этих направлений на горизонтальную плоскость MN.

 

Рис. 5.2.2. Схема измерения вертикальных углов

 

Вертикальным углом (углом наклона) n называют угол, лежащий в вертикальной плоскости, проходящей через заданное направление и его проекцию на горизонтальную плоскость (рис. 5.2.2.).

Зенитным расстоянием z называют вертикальный угол между отвесной линией и заданным направлением. Зенитное расстояние дополняет угол наклона до 90°.

. (5.2.1.)

Линейные измерения

Линейные измерения выполняются непосредственно, с помощью специальных мерных приборов, и косвенно, с помощью дальномеров.

К приборам для непосредственного измерения линий относятся мерные ленты, рулетки, проволоки. Ленты бывают штриховые и шкаловые. Наиболее широкое применение в практике получила стальная двадцатиметровая штриховая лента. На обоих концах такой ленты имеются вырезы, в которые при измерениях вставляются металлические шпильки. Против вырезов наносятся штрихи, расстояние между которыми и определяет длину ленты. Метровые деления ленты оцифрованы, полуметры отмечены заклепками, а дециметровые деления – сквозными отверстиями. Число сантиметров относительно отверстий при отсчете по ленте оценивается на глаз. К концам ленты прикреплены ручки, которые служат для натяжения ленты в процессе измерений. Для транспортировки лента наматывается на кольцо. К каждой ленте прилагается набор шпилек в количестве 11 штук.

Шкаловые ленты имеют на концах шкалы с миллиметровыми делениями длиной 100 мм. Шкаловые ленты позволяют проводить измерения с повышенной точностью.

Стальные рулетки выпускаются различной длины, от 2 до 100 м, в открытом или закрытом корпусе. Деления на рулетках нанесены через 1 см или 1мм.

При высокоточных измерениях используются инварные ленты или проволоки. Инвар – сплав железа (64%) и никеля (36%), который обладает малым коэффициентом теплового линейного расширения.

Перед использованием мерные приборы должны быть проверены путем сравнения их длины с эталоном, длина которого известна с высокой точностью. Такое сравнение называется компарированием и выполняется на специальных приборах-компараторах. Компараторы бывают лабораторные и полевые. Лабораторные компараторы устраивают на ровном полу, на бетонных столбах или на полочках, укрепленных вдоль стен.

Сравнение рабочей стальной рулетки с образцовым мерным прибором осуществляют при натяжении с силой 100 H, применяя для этого чувствительный динамометр.

В результате компарирования длину мерного прибора при температуре t характеризуют уравнением

, (5.7.1.)

где l ₀ – номинальная длина, которая принималась при изготовлении прибора; Dl – поправка к номинальной длине при температуре t ₀; a - температурный линейный коэффициент (для стали a = 0,00012 ° С ^-1); t ₀ – температура компарирования.

Если длина мерного прибора отличается от номинальной длины не более чем на 1 – 2 мм, то этой разностью обычно пренебрегают. В противном случае в результаты измерений вводят поправку за компарирование

Dl = l _ф – l _н. (5.7.2.)

Полевой компаратор имеет длину 120 или 240 м, который разбивают на ровной и удобной для измерений местности. Концы его закрепляют постоянными грунтовыми знаками. Длину компаратора определяют шестикратным измерением образцовой мерой. Эталонирование рабочих мер производят путем четырехкратного измерения ими компаратора.

 

Геодезические сети

 

Теодолитная съемка

Сущность теодолитной съемки

 

Теодолитная съемка – это горизонтальная или контурная съемка местности, которая выполняется с помощью теодолита. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона. Линии измеряются стальной лентой и дальномерами различных конструкций. По результатам теодолитной съемки может быть составлен план без изображения рельефа. Для получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование поверхности, на которой выполнялась теодолитная съемка. Сочетание теодолитной съемки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения топографического плана строительного участка.

Процесс теодолитной съемки складывается из следующих видов работ:

· проложение теодолитных ходов,

· привязка их к пунктам геодезической сети,

· съемка ситуации.

 

Опорной геодезической сети

 

Плановым обоснованием теодолитной съемки служат теодолитные ходы, которые прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. При съемке населенного пункта или участка для строительства обычно на границе прокладывается замкнутый полигон (рис. 7.2.1.). Для обеспечения съемки ситуации и для контроля измерений внутри полигона может быть проложен диагональный ход.

Рис. 7.2.1. Замкнутый теодолитный ход

 

Разомкнутый теодолитный ход (рис. 7.2.2.) должен быть вытянутым, т.е. с углами поворота, по возможности близким к 180, и прокладывается, как правило, между пунктами триангуляции или полигонометрии. Проложение теодолитных ходов начинается с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота. Точки углов поворота теодолитных ходов выбирают так, чтобы стороны между соседними точками было удобно измерять, а длины их были не более 350 м и не менее 20 м.

Линии измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях. Длина теодолитного хода допускается при съёмке масштаба 1:5000 – 4км, 1:2000 – 2км, 1:1000 – 1км. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно вправо по ходу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница из этих измерений не превышает двойной точности прибора. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы.

 

Рис. 7.2.2. Разомкнутый теодолитный ход

 

Для получения исходных координат и дирекционного угла теодолитного хода его нужно привязать к пунктам триангуляции или полигонометрии, координаты, которых известны. Если ход проходит через пункт А опорной сети (рис. 7.2.3.), то привязка заключается в измерении примычных углов в этой точке для передачи дирекционного угла на линию теодолитного хода, например, 3 – 4.

Рис. 7.2.3. Привязка теодолитного хода к пункту геодезической сети, когда ход проходит через пункт опорной сети.

 

Если теодолитный ход не проходит через пункт (рис. 7.2.4.) опорной сети, то в этом случае от одного из пунктов хода прокладывают наиболее короткий теодолитный ход до пункта опорной сети и измеряют в этом ходе углы и линии для передачи координат, например, на пункт 8 и дирекционного угла на линию 8 – 9.

 

Рис. 7.2.4. Привязка теодолитного хода к пункту геодезической сети, когда ход не проходит через пункт опорной сети.

Съемка ситуации местности

 

На территории снимаемого участка обычно располагаются различные подробности местности: лес, кустарник, реки, дороги, и другие объекты. Границы подробностей местности образуют различные фигуры – контуры ситуации. Точки, лежащие на изломах контуров ситуации, называют характерными. Съемка контуров ситуации при теодолитной съемке заключается в привязке характерных точек к сторонам и вершинам теодолитного хода. Для съемки ситуации применяются различные способы, изложенные ниже.

1. Способ перпендикуляров (рис. 7.3.1.). При съемке способом перпендикуляров по направлению стороны теодолитного хода протягивают и закрепляют ленту и на нее проектируют по перпендикулярам все снимаемые точки местности, располагающиеся около ленты. Длину перпендикуляра и расстояния от вершины теодолитного хода до проекции снимаемой точки измеряют рулеткой.

 

Рис. 7.3.1. Способ перпендикуляров

 

2. Способ обмера. Контуры, имеющие правильные геометрические формы, частично можно снимать путем обмера их, например рулеткой.

3. Способ линейных засечек (рис. 7.3.2.). Положение снимаемой точки А определяют путем измерения горизонтальных расстояний d ₁ и d ₂, d ₃ и d ₄, причем точки P и Q лежат на стороне теодолитного хода MN.

 

Рис. 7.3.2. Линейная засечка

 

4. Способ угловых засечек (рис. 7.3.3.). Положение снимаемой точки A определяют путем измерения горизонтальных расстояний d ₁ и d ₂ и горизонтальных углов b ₁ и b₂ треугольника PAQ. Для контроля измеряют и третий угол треугольника.

 

Рис. 7.3.3. Угловая засечка

 

5. Полярный способ (рис. 7.3.4.). Суть полярного способа съемки ситуации заключается в том, что точки 1, 2, 3, … определяются в системе полярных координат, т. е. горизонтальными углами b ₁, b ₂, b ₃, образованными начальным направлением 7 – 8 и расстояниями 7 – 1, 7 – 2, 7 – 3 от точки полюса 7 до снимаемых точек.

 

Рис. 7.3.4. Полярный способ

 

6. Способ обхода (рис. 7.3.5.). Способ обхода реализуют проложением теодолитного хода по контуру снимаемого объекта с привязкой этого хода к съемочному обоснованию.

 

Рис. 7.3.5. Способ обхода

 

7. Способ створов (рис. 7.3.6.). Суть способа створов состоит в том, что на прямой между двумя известными точками, размещенными на сторонах съемочного обоснования (например MN), с помощью одного из мерных приборов определяют положение характерных ситуационных точек местности.

Рис. 7.3.6. Способ створов

 

8. Наземно-космический способ. Этот способ съемки состоит в том, что для получения плановых координат характерных ситуационных точек местности используют приемники систем спутниковой навигации GPS. Принцип горизонтальной съемки наземно-космическим методом заключается в получении координат ситуационных точек местности с геодезической точностью посредством корректирующих сигналов приемниками GPS от базовой станции, установленной на точке местности с известными координатами (например, на пункте государственной геодезической сети). Обычно одна базовая станция обслуживает съемку приемниками GPS в радиусе до 10 км.

Оформление материалов полевых работ

 

При производстве теодолитных съемок ведут абрис и журнал измерений. Абрис представляет собой схематический чертеж отдельных сторон съемочного обоснования и контуров ситуации в любом приемлемом масштабе. Абрис ведут карандашом четко и аккуратно с записями всех выполненных при съемке угловых и линейных измерений.

В полевом журнале записывают результаты измерения углов и расстояний теодолитом. При теодолитной съемке вдоль трассы инженерного сооружения ведут угломерный журнал, а абрис изображают в пикетажном журнале обычно в масштабе 1:2000.

Сторон замкнутого хода

 

Исходный дирекционный угол, например, сторон 1 – 2 хода (рис. 7.5.1.) получают в результате привязки этой стороны к пунктам геодезической опорной сети или определяют для нее истинный или магнитный азимут.

По известному дирекционному углу и по исправленным углам вычисляют дирекционные углы всех сторон замкнутого хода по формулам:

(7.5.1.)

П