Теодолитный ход в геодезии – определение и назначение, как правильно проложить
Теодолитный ход является наиболее востребованной частью геодезических работ, переплетаясь со многими видами инженерной деятельности. В чем же его назначение и какие особенности выполнения разберем по порядку в нашей статье.
Назначение и основные разновидности
Проводится с целью точного отображения местности и расположенных на ней объектов на крупномасштабной карте, плане или специальных схемах.
Данная процедура подразумевает создание системы точек, закрепленных в натуре, и определение их горизонтальных углов при помощи теодолита или тахеометра. Расстояние между пунктами определяется при помощи светодальномеров, рулеток и других приборов, позволяющих обеспечить необходимую точность. По форме обычно принято различать следующие виды ходов:
В разомкнутом первая и последняя точка базируется на разные пункты и направления геодезической сети, чьи координаты и дирекционные углы уже определены, а замкнутый образует геометрическую фигуру, поэтому может опираться только на один. Особенность же висячего хода состоит в том, что один его конец примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй остается свободным.
Его форма во многом зависит от того, на какой территории проводятся измерения. Например, для автодорог и трубопроводов хорошо подойдет разомкнутый ход, а на строительных площадках и земельных участках обязательно должен быть построен замкнутый полигон.
Достаточно распространённой процедурой является прокладывание внутри больших полигонов дополнительных сетей, чтобы полностью отобразить ситуацию на плане.
Порядок проведения
Выполнение теодолитного хода начинают с рекогносцировки, подразумевающей изучение ее особенностей и определение наиболее подходящих мест для установки точек.
Расстояние между ними должно варьироваться в пределах от 20 до 350 метров, но оно зависит также и от масштаба съемки. Наилучшей точности можно добиться, если расстояние будет одинаковым, но особенности территории далеко не всегда позволяют это сделать.
Съемку осуществляют на открытом пространстве с хорошей взаимной видимостью между пунктами, закрепленными специальными кольями из дерева, металла и других материалов. Для их долговременной сохранности нередко используются бетонные монолитные столпы. Также рекомендуется привязать каждый знак к твердым объектам поблизости, чтобы можно было восстановить его в случае потери.
Когда все подготовительные процедуры завершены и определено местоположение пунктов начинаются полевые работы. Прибор устанавливают на точке и измеряют угол за один прием, визируясь на соседние, после чего определяют расстояния между ними.
Если строится замкнутый полигон, за начальный берут магнитный азимут одной из сторон. Привязка к пункту геодезической сети необходима для определения дирекционного угла и координат, что позволит обеспечить должный контроль полученных результатов.
Все данные записываются в специальный журнал или автоматически заносятся в память электронного измерительного устройства. В дальнейшем они используются для камеральной обработки, которая подразумевает проведение расчетов с целью вычисления координат пунктов и жестких контуров.
Параллельно со съемкой составляется схематический чертеж, отображающий местоположение объектов на местности, который называется абрисом. Он представляет собой полноценный документ, является неотъемлемой частью технической документации и служит источником информации при построении плана или карты.
Во время составления абриса необходимо отобразить на нем как можно больше информации. Особенно важно обозначить все метрические данные и сделать его понятным для прочтения.
Во время снегопада, дождей и других неблагоприятных погодных условий, а также при плохой освещенности, проводить измерения запрещается.
Основные технические требования к линейным измерениям
Любые геодезические работы должны быть выполнены с четким соблюдением всех правил, дабы обеспечить получение самых точных результатов измерений. Основные требования к данной процедуре изложены в инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500, а также ряда других нормативных документов.
В зависимости от предельной относительной погрешности длина теодолитного хода должна соотносится со следующими показателями, приведенными в табл.1.
| Буровая установка | № скважины | Литологический тип | Коэф. крепости | Размер отдельности, м | Скорость фактическая, м/c |
|---|---|---|---|---|---|
| DM LP | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 6,0 | 3,0 |
| СБШ | 3,0 | 2,0 | 1,0 | 3,6 | 1,5 |
| 1:1000 | 1,8 | 1,2 | 0,6 | 1,5 | 1,5 |
| 1:500 | 0,9 | 0,6 | 0,3 | — | — |
(m_) – среднеквадратическая ошибка измеренных расстояний.
Показатели предельно допустимых длин между узловой точкой и исходной уменьшается на 30%, а также должны быть:
– больше 20 м, но меньше 350 м на застроенных участках;
– свыше 40 м и не более 350 м.
Аналогичные требования (табл. 2) есть и к висячим теодолитным ходам:
| Масштаб | Местность | |
| Застроенная | Не застроенная | |
| 1:5000 | 350 | 500 |
| 1:2000 | 200 | 300 |
| 1:1000 | 150 | 200 |
| 1:500 | 100 | 150 |
Измерение длин необходимо проводить в обе стороны и высчитать их среднее значение, а точность приборов должна быть не менее 30”. Допустимое отклонение при центрировании – не более 3 мм.
Съемка ситуации и ее виды
Прокладывание теодолитного хода, как правило, проводят для последующего отображения особенностей территории работ. Конечная цель – получения данных о местоположении снимаемых объектов в пространстве и составление контурной карты или плана местности без отображения рельефа. Фиксируются наиболее значимые элементы окружения:
– деревья и крупная растительность;
– государственные геодезические пункты;
– контуры зданий, сооружений и других жестких объектов.
Процесс их измерения называется съемкой ситуации, которая выполняется следующими способами:
- Способ перпендикуляров. Применяют для съемки объектов вытянутой формы, которые расположены преимущественно на открытом пространстве и близко к пунктам. Основной принцип выполнения этого способа строится на определении основания перпендикуляра, а также измерении его длины до станции.
- Полярных координат. Проводится, если снимаемая цель находится на большом расстоянии от пункта. Одна сторона принимается за полярную ось, а ее вершина – за полюс. Измеряются горизонтальные углы направления на заданную точку и определяют линейное расстояния до нее.
- Угловая засечка. Хорошо подходит для съемки труднодоступных точек. Их местоположение определяют совмещением сторон углов, измеренных от вершины теодолитного хода до заданного пункта с двух направлений.
- Метод створа (линейных промеров) используется, когда контуры местности пересекают уже построенный ход или его продолжение, а также для определения дополнительных точек посредством линейных измерений. Данный способ активно применяется на сильно застроенных участках.
- Способ обхода используют, как правило, на закрытой местности, если необходимо снять особо важный объект, но от вершин сторон это сделать невозможно по причине наличия препятствий или дальности. Прокладывают дополнительные пикеты, которые и привязывают к основным пунктам, а границы контура снимают методом перпендикуляра.
Геодезические работы основаны на принципе «от общего к частному». Поэтому, в теории, лучше всего сперва построить теодолитный ход, а потом уже провести съемку подробностей.
Обработка полученных результатов измерений
Выполнение контурной съемки проводится с целью получения данных, необходимых для дальнейшего расчета координат:
– длин сторон теодолитного хода;
Подсчет теоретической суммы угловых измерений () хода осуществляют по формуле (табл. 3).
| замкнутый | разомкнутый |
| (beta _ | (beta _ |
n – количество точек;
(alpha _<н>)– значение начального дирекционного угла, –конечного;
Далее производят расчет угловой невязки:
(beta _<изм>)– сумма измеренных углов.
Следующим шагом будет сравнение (f_
(f_
При правильном выполнении расчетов сумма поправок будет иметь отрицательное значение:
Далее следует вычисление дирекционного угла (α), который начинают отчитывать от северного направления осевого меридиана по часовой стрелке.
В данном выражении (alpha _
(beta _<пр.исп>)– исправленное значение правого по ходу угла, (beta _<л.исп>)– исправленное значение левого по ходу угла.
Начальный α должен равняться конечному. Если же полученный α больше 360°, то перед тем, как занести показатели в журнал из них вычитают 360°.
Теперь вычисляется румб (r), который отсчитывают от самого близкого окончания осевого меридиана до ориентированной линии. Рассчитывается в зависимости от своего местоположения относительно четверти координат (табл. 4).
Таблица 4. Формула румба для каждой четверти.
| Четверть и ее название | Пределы α | Формула | Знаки приращения координат | |
| ΔХ | ΔУ | |||
| 1 С.В. | 0° – 90° | r = α | + | + |
| 2 Ю.В. | 90°-180° | r = 180° – α | – | + |
| 3 Ю.З. | 180°-270° | r = α – 180° | – | – |
| 4 С.З. | 270°-360° | r = 360° – α | + | – |
Приращение геодезических координат определяют:
где: d – горизонтальное проложение;
r – румб стороны.
Уравнивание проводят при помощи приведенных ниже формул:
( sum Delta X_) и (sum Delta Y_)– сумма приращений координат, которые были определены с учетом знаков;
(sum Delta X_
Стоит отметить, что в замкнутом полигоне последние значение равняются нулю, поэтому невязки должны быть равны сумме приращений или приближенными к нему.
Проверка условия допустимости:
1. Абсолютного значения:
где Р – периметр хода (сумма его горизонтальных проложений).
(left | f_ <отн>right |leq left | f_ <абс>right |)
Невязки раскидывают с обратным знаком, предварительно выполнив поправки на приращение каждой стороны при помощи таких формул:
(imath) – номер точки;
Все координаты вершин рассчитываются таким образом:
Составление плана
Полученные в процессе съемки и дальнейшей обработки данные используются для построения картографического материала, как с помощью специальных программ, так и вручную.
Выполняется в крупном масштабе и содержит подробную информацию о местности. Последовательность построения следующая:
- Создание координатной сетки. Берутся либо уже заранее подготовленные листы или чертятся с помощью линейки Дробышева. Также можно построить ее посредством проведения через плотный лист бумаги двух диагональных линий и последующего откладывания отрезков от их пересечения. Очень важно начертить сетку таким образом, чтобы схема хода и прилегающие территории находились в середине.
Правильность нанесения пунктов на план можно проверить по расстоянию между ними, которое не должно быть больше 0,2 мм. Кроме того, отображают ситуацию на нем при помощи методов, используемых во время полевых работ.
- Нанесение вершин и отображение ситуации. Точки пикетов отображаются на плане или карте, а потом переносят элементы окружающей местности, которые были предварительно зарисованы на абрисе. Отображаются они в виде символических графических обозначений, передающие информации об объекте, существующем в реальности – условных знаков.
- Зарамочное оформление. Обязательно указывают в каком масштабе выполнен план и какая местность и ситуация на нем изображена.
На сегодняшний день обработку и создание графических материалов выполняют при помощи специально созданного для этих целей программного обеспечения (ГЕОМИКС). Благодаря ему процессы камеральной обработки стали значительно проще и занимают гораздо меньше времени. Но только на на этом возможности геодезических программ не заканчиваются. Осуществив все необходимые вычисления и уравнивания, можно построить план в электронном виде и распечатать, а в случае необходимости провести коррективы.
Замкнутый теодолитный ход: обработка и методика рассчета координат
Самой распространённой процедурой в инженерной геодезии считается построение теодолитного хода – системы ломаных линий и измеренных между ними углов. Замкнутым его называют, если он опирается только на один исходный пункт, а его стороны образуют многоугольную фигуру. Рассмотрим подробнее, как создается теодолитный ход замкнутого типа и какие у него особенности.
Разновидности теодолитных ходов
Ходы могут образовывать целые сети, пересекаясь между собой и охватывая значительные территории, а их форма определяется особенностями местности. Их принято разделять на:
– замкнутый (полигон);
– разомкнутый;
– висячий;
– диагональный (прокладывают внутри других ходов).Если необходимо заснять ровный участок, вроде строительной площадки, лучшим выбором будет полигон. На объектах вытянутого типа, вроде автодорог, принято использовать разомкнутый ход, а висячий – для съемки закрытой местности, вроде глухих улиц.
Замкнутый ход по своей сути является многоугольной фигурой и опирается только на один базовый пункт с установленными координатами и дирекционным углом. Вершинами стороны выступают точки, закрепленными на местности, а отрезками – расстояние между ними. Его чаще всего создают для съемки стройплощадок, жилых зданий, промышленных сооружений или земельных участков.
Порядок выполнения работ
Как и другие геодезические мероприятия, эта процедура проводится с предварительной подготовкой для получения точных метрических данных. Немаловажную роль играет также их математическая обработка. Сами работы выполняются по принципу от общего к частному и состоят из следующих этапов:
- Рекогносцировка местности. Оценка снимаемой территории, изучение ее особенностей. На этом этапе определяется местоположение снимаемых точек.
- Полевая съемка. Работы непосредственно уже на местности. Выполнение линейных и угловых измерений, составление абрисов, предварительные расчеты и внесение изменений при необходимости.
- Камеральная обработка. Завершающий этап работ, который заключается в вычислении координат замкнутого теодолитного хода и последующего составления плана и технического отсчета.
Рекогносцировка и полевые измерения выполняются непосредственно на объекте и являются наиболее трудоемкими и затратными мероприятиями. Тем не менее, от качества их проведения зависит дальнейший результат.
Обработка данных проводится уже в помещении. Сегодня она осуществляется при помощи специального программного обеспечения, хотя и ручные расчеты все также остаются актуальными и могут быть использованы геодезистом в целях проверки.
Обработка данных
Обработка результатов измерений замкнутого теодолитного хода позволит оценить качество проделанной работы и внести исправления в полученные геометрические величины. Чтобы убедится в том, что угловые и линейные измерения находятся в допуске, еще во время полевых работ выполняют первичные расчеты.
Для вычисления значений координат точек замкнутого хода используют такие данные:
– координаты исходного пункта;
– исходный дирекционный угол;
– горизонтальные углы;
– длины сторон.
Полевые измерения, выполненные даже при соблюдении всех правил и требований, будут иметь неточности. Они обусловлены систематическими и техническими ошибками, а также человеческим фактором.
Расчеты проводятся в определенной последовательности, которую рассмотрим далее.
Уравнивание
При начале расчетов определяют теоретическую сумму углов , а потом увязывают их, распределяя между ними угловую невязку.
n- количество точек полигона;
(sum beta _<изм>)– значение измеренных угловых величин;
Для получения (f_
В уравнивании (f_
t-точность измерительного устройства,
n – количество углов.
Уравнивание заканчивается равномерным распределением полученной невязки между угловыми величинами.
Определение дирекционных углов
При известном значении дирекционного угла ((alpha )) одной стороны и горизонтального ((beta )) можно определить значение следующей стороны:
(beta _<пр>)– значение правого по ходу угла, из чего следует:
Для левого ((beta _<лев>)) эти знаки будут противоположными:
Поскольку значение дирекционного угла не может быть больше, чем (360^
Вычисление румбов
У румбов и дирекционных углов существует взаимосвязь, а определяют их по четвертям, которые носят название четырех сторон света. Как видно из табл.1. расчёты проводят согласно установленной схеме.
Таблица 1. Расчеты румба в зависимости от пределов дирекционного угла.
| Четверть | Название относительно стороны света | Пределы α | Формула | Знаки приращений | |
| ΔХ | ΔУ | ||||
| I | СВ (северо-восточный) | 0° – 90° | r = α | + | + |
| II | ЮВ (юго-восточный) | 90°-180° | r = 180° – α | – | + |
| III | ЮЗ (юго-западный) | 180°-270° | r = α – 180° | – | – |
| IV | СЗ (северо-западный) | 270°-360° | r = 360° – °α | + | – |
Приращения координат
Для приращений координат в замкнутом ходе применяют формулы, использующиеся при решении прямой геодезической задачи. Ее суть состоит в том, что по известным значениям координат исходного пункта, дирекционного угла и горизонтального приложения можно определить координаты следующего. Исходя из этого, формула приращения значений будет иметь следующий вид:
(Delta X = dcdot cos alpha )
(Delta Y = dcdot sin alpha )
d-горизонтальное проложение;
α-горизонтальный угол.
Для полигона, который имеет вид замкнутой геометрической фигуры, теоретическая сумма приращений будет равняться нулю для обеих координатных осей:
Линейная невязка и невязка приращения значений координат
Несмотря на вышесказанное, случайные погрешности не позволяют алгебраическим суммам выйти в ноль, поэтому они будут равняться другим невязкам приращений координат:
Переменные (f_
) на координатной оси, которую можно рассчитать по формуле:
При этом (f_
), не должно быть боле, чем 1/2000 от доли периметра полигона, а распределения (f_
В этих формулах (delta X_) и (delta Y_) – поправки приращения координат.
і- номера точек;
В расчетах важно не забывать о значениях алгебраической суммы, иначе говоря – знаках. При внесении поправок они должны быть противоположны знакам невязок.
После приращений и внесения поправок в данные измерений, проводят расчет их исправленных значений.
Вычисление координат
Когда будут произведены увязки приращений точек полигона, следует определение координат, которое осуществляют с использованием следующих формул:
Значения (X_<пос>) (Y_<пос>) – координаты последующих пунктов, (X_<пр>) и (Y_<пр>) – предыдущих.
(Delta X_<исп>) и (Delta Y_<исп>) – исправленные приращения между этими двумя значениями.
Если координаты первой и последней точки совпадают, то обработку можно считать завершённой.
На основе полученных координат и составленных во время полевых измерений абрисов в дальнейшем составляется план теодолитного хода.
1. Теодолитные ходы Назначение теодолитных ходов, их виды, полевые
- Владимир Лукин 6 лет назад Просмотров:
1 1. Теодолитные ходы 1.1. Назначение теодолитных ходов, их виды, полевые работы Теодолитным ходом называют совокупность закрепленных на местности точек, для которых определены их плоские прямоугольные координаты (их плановое положение). Эти точки обычно рассматривают как вершины ломаной линии. Теодолитные ходы прокладываются при сгущении опорных геодезических сетей для производства топографических съемок, при изысканиях и проектировании линейных сооружений, при разбивочных работах. Теодолитные ходы подразделяют на замкнутые, разомкнутые и висячие. Замкнутым называется ход, начальная и конечная точки которого совпадают. Координаты этой точки известны, т.к. она является пунктом ранее созданной плановой геодезической сети более высокой точности. Замкнутые ходы часто называют полигонами. Они прокладываются, как правило, при съемках компактных участков местности. 4 П4 П5 1 П8 П П12 П а) б) 2 П16 3 П17 в) Рис. 1. Виды теодолитных ходов: а) замкнутый ход П ; б) разомкнутый ход П П16; в) висячий ход П ;,, – примычные углы 3
2 При съемках узкой полосы местности, например, при изысканиях для проектирования линейных сооружений (автомобильных и железных дорог, ЛЭП, каналов, трубопроводов и др.) прокладываются разомкнутые ходы, т.е. ходы, опирающиеся в начале и конце на точки с известными координатами. Висячие ходы, т.е. ходы, опирающиеся только на одну точку с известными координатами, прокладываются редко. Число сторон в них допускается не более трех. 2 лев. 4 3 лев пр. 3 пр. Рис. 2. Углы между сторонами (линиями) теодолитного хода: левые (лев.) и правые (пр.) 1 При прокладке теодолитных ходов в поле теодолитом измеряются все горизонтальные углы между соседними линиями, в том числе так называемые примычные углы, т.е. углы между линиями опорной геодезической сети и начальной или конечной линией прокладываемого хода. При этом, чтобы не возникало ошибок, измеряются либо только левые, либо только правые по ходу углы (см. рис. 2). Мерной лентой, оптическим или светодальномером измеряются длины всех линий хода. Измеряются и углы наклона линий теодолитного хода к горизонту, необходимые для вычисления их горизонтальных проложений. Для вычисления координат точек теодолитного хода необходимо найти дирекционные углы всех сторон хода, а затем решить прямую геодезическую задачу. 4
3 1.2. Определение дирекционных углов сторон теодолитного хода. Пусть на местности разбит теодолитный ход с вершинами в точках 1, 2, 3. Измерены все правые углы i, i = 2, 3,, -1 (лежащие по правую сторону ломаной при движении от точки 1 до точки ). Известен дирекционный угол 1 стороны 1-2 теодолитного хода. Необходимо найти дирекционные углы всех остальных сторон 2, 3,, -1 (Рис. 3). Продолжив сторону 1-2 и отметив обратный дирекционный угол 1 обр, получаем очевидные соотношения: 1 обр = ; 1 обр = 1 + 2, откуда следует формула 2 = Аналогично получаются формулы 3 = = С Ю 1 2 С 1обр 2 Ю 1обр = С 3 Ю С Ю Рис. 3. Связь между углами теодолитного хода и дирекционными углами его сторон. Стрелками показано направление осевого меридиана С Ю
4 1.3. Решение прямой геодезической задачи. Пусть на местности закреплены точки А и В. Для точки А известны ее координаты (X A,Y A ), а для линии АВ горизонтальное проложение d и дирекционный угол (см. рис. 4). Необходимо определить координаты X B, Y B точки В. Приращения координат X и Y вычисляются как катеты треугольника АВС: X = d * cos ; Y = d * si. тогда X В = X A + X; Y B = Y A + Y. Х Х В C Y В X d Х А А Y A Y B Y Рис. 4. Решение прямой геодезической задачи 2. Вычисление координат точек замкнутого теодолитного хода 2.1. Исходные данные Для вычисления координат точек замкнутого хода необходимо иметь: 1) измеренные горизонтальные углы между линиями хода; 2) горизонтальные проложения линий хода; 6
5 3) дирекционный угол начальной линии; 4) координаты начальной точки. Исходные данные вписываются в специальную ведомость (табл. 1). Для удобства вычислений номера точек записываются через строчку. Данные, относящиеся к точкам (измеренные и исправленные углы, координаты точек) записываются в строчках, в которых указаны номера точек; величины, относящиеся к линиям (дирекционные углы, румбы, горизонтальные проложения линий, приращения координат) в строках между ними. То есть, если линия соединяет точки с номерами 2 и 3, ее дирекционный угол, горизонтальное проложение и т.д., записываются в строке между строками для углов номер 2 и 3. Исходные данные, необходимые для выполнения учебного задания, приведены в приложении Увязка горизонтальных углов Производится оценка качества измерения углов и вычисляются углы увязанные (исправленные). Для этого подсчитывается, оценивается и распределяется угловая невязка хода. Угловая невязка хода вычисляется как разность между суммой измеренных углов, отягощенных погрешностями измерений, и теоретическим значением этой суммы. Теоретическая сумма углов находится по известной формуле планиметрии для суммы углов многоугольника (в школьном курсе она выводится только для выпуклых многоугольников, но нетрудно доказать, что она справедлива и для невыпуклых) i теор =180 * (-2), где количество измеренных горизонтальных углов (вершин теодолитного хода). 7
6 Тогда угловая невязка хода вычисляется по формуле = i * (-2), где i – величины измеренных горизонтальных углов. Угловая невязка является показателем точности измерения углов. Она не должна превышать определенной предельной величины, которая подсчитывается по формуле пред 1,5t, где t точность отсчетного устройства теодолита, количество измеренных углов. Результаты вычисления i, а также невязок и пред записываются в графу 2 таблицы 1 ниже записи значений измеренных углов. Если пред, то полученная угловая невязка распределяется между измеренными углами. При > пред необходимо проверить, правильно ли выписаны из журнала наблюдений значения измеренных горизонтальных углов и не допущена ли ошибка при вычислении величины. Если ошибки не обнаружено, то все углы следует измерить заново. Распределение угловой невязки может быть выполнено двумя способами: либо поровну на все измеренные углы, либо поправки вводятся только в углы, образованные более короткими сторонами. Цель введения поправок скомпенсировать погрешности измерений. Поэтому при любом способе распределения знаки поправок берут противоположными знаку невязки. Поправки проставляют над значениями углов, в которые эти поправки придаются. Для контроля следует убедиться, что сумма всех поправок равна величине невязки с обратным знаком. Исправленные углы (графа 3) находятся как алгебраическая сумма измеренного угла и поправки к нему. Если угол не получил поправки, его значение просто переписывается в столбец 3. 8
7 2.3. Вычисление дирекционных углов На основании формул, выведенных в 1.2 для случая измеренных правых углов, с учетом 2.2, можно написать: посл = пред испр, где посл дирекционный угол последующей линии хода; пред дирекционный угол предыдущей линии хода; испр исправленный угол между этими линиями хода. Если измерены левые углы, применяется формула: посл = пред испр. Вычисления удобно производить одним длинным столбиком, например (ср. с данными графы 4 табл. 1): В первой графе таблицы за строкой с номером 4 повторяется номер 1. Для контроля правильности вычислений в эту строку в графе 3 следует переписать значение исправленного угла из верхней строки с тем же номером. Тогда, если вычисления были выполнены без ошибок, последним числом в заполненной графе 4 будет значение исходного дирекционного угла. 9
8 Следует помнить, что дирекционные углы больше 360 и отрицательными быть не могут. Если в результате вычислений величина дирекционного угла получается более 360, то из полученного значения вычитается 360, и в таблицу записывается остаток. Если получается отрицательный дирекционный угол, то к величине пред +180 прибавляется еще 360 и после этого вычитают испр Вычисление румбов Румбом называют острый горизонтальный угол, отсчитываемый от ближайшего направления меридиана (северного или южного) до данной линии (рис. 5). Румбы принимают только положительные значения, и, в зависимости от четверти, имеют названия: СВ (северо-восточный), ЮВ (юговосточный), ЮЗ (юго-западный), СЗ (северо-западный). С (0) r СЗ = r СЗ r СВ r СВ = 1 1 З (270) 4 2 В (90) 3 r ЮЗ = r ЮЗ r ЮВ r ЮВ = Ю (180) Рис. 5. Связь между дирекционными углами и румбами 2.4. Вычисление приращений координат По вычисленным значениям дирекционных углов и горизонтальным проложениям d вычисляются приращения координат (графы 7,8) по формулам 10
9 X i = d i * cos i Y i = d i * si i. Вычисления проводятся с помощью калькулятора. Следует убедиться, что на индикаторе калькулятора высвечивается обозначение «Г» (градусы) для отечественных калькуляторов или «DEG» (degree) для импортных. Необходимо помнить, что минуты в значениях дирекционных углов следует перевести в десятичные доли градуса. Полученные значения приращений округляются до 0,01 м Линейная невязка хода. Увязка приращений координат Теоретически в замкнутом ходе должны выполняться равенства Но из-за неизбежных случайных погрешностей, допускаемых при измерении длин линий, эти соотношения обычно не выполняются. В большинстве случаев алгебраические суммы приращений не будут равны нулю, а равняются некоторым величинам X i 0, Y i 0. i1 i 1 x X, i1 i Y. Эти величины, называемые невязками приращений координат, являются проекциями линейной невязки хода P на оси координат (см. рис. 6). Сама линейная невязка хода определяется по формуле y i1 i P 2 x 2 y 11
10 и является критерием точности измерения длин линий. Она не должна превышать 1/2000 доли периметра хода. Чтобы убедиться в этом, подсчитывают относительную невязку отн P P 1 P : где Р периметр хода. Если отн 1/2000, то невязки x и y распределяются соответственно на приращения. P, A E E x A P y B B D D C C Рис. 6. Вершины теодолитного хода на плане должны находиться в точках ABCDE, но из-за погрешностей измерения длин линий окажутся в точках ABCDE. Вектор незамыкания P можно разложить по координатным векторам и представить как сумму векторов x + y. Линейная невязка хода и невязки приращений координат являются длинами этих векторов В том случае, когда отн > 1/2000, следует проверить вычисления дирекционных углов и приращений. Если ошибок нет, линии хода должны быть измерены заново. Величины невязок x, y, P, отн записываются в графах 7 и 8 ниже записи значений приращений координат. Распре- 12
11 деление невязок x и y производится пропорционально длинам линий по формулам: X i P x d y i, Y i d i где X i, Y i поправки в приращения координат X i и Y i соответственно. Знаки поправок противоположны знакам невязок. При вычислениях поправок в формулы подставляются величины периметра Р и горизонтальных проложений d i, округленные до целых метров. Величины поправок, округленные до 0,01 м, записываются над соответствующими приращениями. Следует убедиться, что сумма всех поправок в каждой графе равна величине невязки x или y с противоположным знаком. Если равенства нет, поправки, соответствующие самым длинным линиям, увеличиваются. Приращения исправленные (графы 9, 10) находят как алгебраическую сумму приращения вычисленного и поправки к нему Вычисление координат Координаты точек (графы 11,12) вычисляются по формулам: Х посл = Х пред + Х испр Y посл = Y пред + Y испр, где Х посл, Y посл координаты последующей точки, Х пред, Y пред координаты предыдущей точки, Х испр, Y испр исправленные приращения координат между этими точками. Следует помнить, что в этих формулах также берется алгебраическая сумма, т.е. с учетом знаков. P. 13
12 Контролем правильности вычисления координат служит то обстоятельство, что после выполнения всей цепочки вычислений должны получиться координаты начальной точки. 3. Вычисление координат точек разомкнутого хода 3.1. Исходные данные Для вычисления координат точек разомкнутого теодолитного хода необходимо иметь: 1) измеренные горизонтальные углы между линиями хода; 2) горизонтальные проложения линий хода; 3) дирекционные углы начальной и конечной линий хода; 4) координаты начальной и конечной точек хода Увязка горизонтальных углов Увязка углов для разомкнутого теодолитного хода производится точно так же, как для замкнутого, за исключением того, что угловая невязка разомкнутого хода определяется по формуле: i1 ( ) 180 если измерены правые по ходу углы или i1 i i, если измерены углы левые. В этих формулах: н дирекционный угол начальной линии хода; к дирекционный угол конечной линии хода; количество измеренных углов. к ( к н н 0 ) 180 0, 14
13 3.3. Вычисление дирекционных углов и румбов линий Вычисление производится так же, как и в замкнутом ходе. Контролем правильности вычислений служит совпадение величин вычисленного и заданного дирекционного угла конечной линии хода к. При определении румбов заданные дирекционные углы к и н переводить в румбы не следует Вычисление и увязка приращений координат Приращения координат вычисляются так же, как и в случае замкнутого хода. Невязки приращений координат для разомкнутого хода вычисляются по формулам: x y i 1 i 1 X Y i i ( X ( Y к к Х Y н ), н ), т.к. теоретически должны выполняться равенства i 1 X i X к Х н, где X н, Y н координаты начальной точки хода; X к, Y к координаты конечной точки хода. Вычисление линейной невязки P, ее оценка и распределение невязок приращений координат x и y выполняется так же, как и в случае замкнутого хода Вычисление координат Вычисление координат производится так же, как и в случае замкнутого хода. i 1 Y i Y к Y н, 15
14 Контролем правильности вычислений координат и увязки приращений является равенство вычисленных и заданных координат конечной точки хода Составление и оформление плана теодолитного хода 4.1. Разбивка и оцифровка координатной сетки Для составления плана теодолитного хода на листе бумаги разбивают координатную сетку, т.е. сетку квадратов со сторонами равными 100 мм. Для выполнения лабораторной работы достаточно разбить сетку размером мм. Разбивка сетки выполняется в два этапа. Вначале строится вспомогательный прямоугольник. Для этого используется теорема планиметрии: «Если диагонали четырехугольника равны и точкой пересечения делятся пополам, то он является прямоугольником». На листе бумаги размером 3030 см тонкими линиями проводятся диагонали. Циркулю-измерителю (или обычному циркулю с остро заточенным грифелем) придается раствор 15 см, иголка циркуля ставится на точку пересечения диагоналей и второй иголкой (грифелем) на диагоналях делаются четыре засечки (см. рис. 7). Соединив полученные точки A, B, C, D тонкими линиями, получают прямоугольник ABCD. На основе этого прямоугольника строится координатная сетка размером мм. На сторонах АВ и DC откладываются отрезки АF и DF длиной по 200,0 мм и проводится линия FF. Затем откладываются отрезки AК и FG длиной также по 200,0 мм. Все вспомогательные линии стираются и оставляется только квадрат AFGK. Построение квадрата контролируется. Расстояния AG и KF с точностью до 0,2 мм должны быть равны 282,8 мм. Если разбивка выполнена правильно, то каждую сторону квадрата
15 В F L G С F E E А L K D Рис. 7. Разбивка координатной сетки. Пунктиром проведены вспомогательные линии делят на две равные части, шагнув измерителем с раствором равным 100,0 мм по два раза (два раза с целью контроля) и проводят линии ЕЕ и LL. Оцифровка линий сетки производится с таким расчетом, чтобы значения координат линий были кратны расстоянию на местности, соответствующему отрезку на плане равному 100 мм. Например, при построении плана в масштабе 1:2000 по данным таблицы 1 необходимо учесть, что квадрату мм на местности соответствует участок размером метров. Тогда, поскольку Х mi = Х 4 = 1204,92 м, а Х max = Х 2 = 1531,94 м, следует выбрать оцифровку 1200; 1400; 1600 м. Точно так же, поскольку Y mi = Y 1 = 2032,65 м, а Y max = Y 3 = 2368,45 м, выбирается оцифровка 2000; 2200; 2400 м. Для горизонтальных линий сетки указываются значения координаты Х. Значения Х возрастают с юга на север (снизу вверх на плане). Для вертикальных линий указываются значе- 17
16 ния координаты Y. Значения Y возрастают с запада на восток (слева направо на плане) Нанесение точек по координатам. Контроль работы Для этой работы рекомендуется использовать поперечный масштаб или, в крайнем случае, линейку со скошенным краем. Каждая точка теодолитного хода наносится независимо от положения других точек. Точка 1 в нашем примере имеет координаты Х 1 = 1355,81 м, Y 1 = 2032, 65 м. Определив по значениям Х и Y, что точка находится в левом нижнем квадрате, считаем, что 1200 м по оси Х уже отложено. Нужно отложить только 155,81 м. Взяв раствор измерителя, соответствующий этому расстоянию (3,90 для поперечного масштаба с основанием 2 см или 77,9 мм), откладывают его на вертикальных сторонах нижнего левого квадрата от горизонтальной линии с оцифровкой Х = 1200 м и делают наколы. Точка должна находиться на прямой, соединяющей эти наколы. Эту прямую проводить не рекомендуется. Отложив отрезок, соответствующий расстоянию 32,65 м (0,82 по поперечному масштабу или 16,3 мм) от вертикальной линии сетки с оцифровкой Y = 2000 м вдоль ребра линейки, совмещенного с наколами, иголкой или остро заточенным карандашом отмечают положение точки на плане. Точка обводится кружком размером 2,5-3 мм, рядом пишется ее номер. Таким же образом наносят и остальные точки. Точки по линейке соединяют линиями, которые не должны заходить внутрь кружков. Особое внимание при выполнении работы следует обратить на контроль правильности нанесения точек. Для этого следует проверить соответствие расстояний между точками на плане и горизонтальных проложений линий, указанных в графе 6 ведомости вычислений координат. Расстояние между 18
17 П Л А Н теодолитного хода ,8 3 14, :2000 Выполнил студент гр. Б81/2 Петров С.М. Рис. 8. Оформление плана точками на плане измеряют либо с помощью циркуляизмерителя и поперечного масштаба, либо с помощью линейки со скошенным краем. Расстояния, измеренные на плане, должны отличаться от заданных не более, чем 0,2 мм. При несовпадении расстояний положение точек проверяется. 19
18 4.3. Оформление плана План теодолитного хода оформляется в соответствии с инструкцией по крупномасштабным съемкам. Образец вычерчивания рамки и зарамочного оформления плана приведен на рисунке 8. Список литературы 1. Власов И.А. Вычисление координат точек теодолитного хода, накладка точек по координатам. Методические указания / И.А. Власов, Е.А. Ибадуллаев Томск: Изд-во ТИСИ, с. 2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: Высш. школа, с. 3. Чеботарев А.С. Геодезия. Ч.1. М.: Изд-во геодезич. литературы, с. 4. Инструкция по топографической съемке в масштабе 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. М.: Недра, с. Содержание 1. ТЕОДОЛИТНЫЕ ХОДЫ Назначение теодолитных ходов, их виды, полевые работы Определение дирекционных углов сторон теодолитного хода Решение прямой геодезической задачи ВЫЧИСЛЕНИЕ КООРДИНАТ ТОЧЕК ЗАМКНУТОГО ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА Исходные данные Увязка горизонтальных углов Вычисление дирекционных углов Вычисление румбов Вычисление приращений координат Линейная невязка хода. Увязка приращений координат Вычисление координат
19 3. ВЫЧИСЛЕНИЕ КООРДИНАТ ТОЧЕК РАЗОМКНУТОГО ХОДА Исходные данные Увязка горизонтальных углов Вычисление дирекционных углов и румбов линий Вычисление и увязка приращений координат Вычисление координат СОСТАВЛЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПЛАНА ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА Разбивка и оцифровка координатной сетки Нанесение точек по координатам. Контроль работы Оформление плана СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ СОДЕРЖАНИЕ
Виды теодолитных ходов
Назначение теодолитных ходов
Тема 3.2 Назначение и виды теодолитных ходов
1.Назначение теодолитных ходов
2.Виды теодолитных ходов
3.Состав полевых работ при проложении теодолитных ходов
4.Камеральная обработка теодолитного хода
Для выноса проекта в натуру на строительной площадке создают геодезическую разбивочную опорную сеть (которая относится к специальным геодезическим сетям). Пункты опорной сети закрепляют постоянными знаками, сохраняют на весь период строительства и располагают таким образом, чтобы с них было удобно производить разбивочные работы. В строительной практике определение координат точек часто производится с помощью полигонометрии. Самый распространённый вид съёмочного планового обоснования – теодолитные ходы, опирающиеся на один или два исходных пункта.
Теодолитный ход – это система ломаных линий, углы между которыми измерены на местности теодолитом, а стороны мерным прибором.
Для ориентирования полигонов на местности и передачи координат на точки теодолитного хода производят его привязку к геодезическим пунктам более высокого класса. Привязка состоит в том, что определяется положение хотя бы одной точки относительно точек более высокого класса; измеряется между ними расстояние и примычный угол.
Плановая привязка – это передача координат и дирекционных углов с пунктов привязки на точки теодолитного хода.
Если теодолитный ход (полигон) опирается на один исходный пункт, он считается замкнутым; на два – разомкнутым. Разомкнутые теодолитные ходы используют в основном при строительстве сооружений линейного типа (ж/д., автодорог, трубопроводов, ЛЭП и т.д.). Замкнутые – при строительстве гражданских, общественных и производственных зданий.
Замкнутые теодолитные ходы создаются в виде многоугольников, в которых измеряются все внутренние углы и расстояния между точками (рис. 50). Разомкнутые теодолитные ходы создаются в виде ломаных линий (вдоль сооружений линейного типа), где измеряются правые или левые по ходу углы и расстояния между точками (рис. 49).
Рис. 49 Разомкнутый теодолитный ход
I; II; Х; ХI – пункты государственной геодезической сети (твёрдые пункты);
1; 2; 3, n – точки теодолитного хода;
β2 – βn – измеренные углы (правые);
Рис. 50 Замкнутый теодолитный ход
II, III – пункты государственной геодезической сети (твёрдые пункты);
1,2,3,4, 5,6 – точки теодолитного хода;
Для получения координат точек теодолитных ходов в общегосударственной системе координат и для осуществления контроля измерений, теодолитные ходы необходимо привязывать к пунктам государственной геодезической сети или сети местного значения.
При строительстве зданий чаще используются замкнутые теодолитные ходы, поэтому будем рассматривать измерения и вычисления в этих ходах.
В замкнутых теодолитных ходах дирекционные углы сторон полигона вычисляются по формуле:
а) при внутренних измеренных углах вправо по ходу лежащих
α = αn-1 + 180º – βисп.
Дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180º и минус, исправленный горизонтальный угол вправо по ходу лежащий.
б) при внутренних измеренных углах влево по ходу лежащих
α = αn-1 + βисп. – 180º
Дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс, исправленный горизонтальный угол влево по ходу лежащий и минус 180º .
Если при вычислении уменьшаемый угол окажется меньше вычитаемого, то к уменьшаемому прибавляется 360º. Если вычисленный дирекционный угол окажется больше 360º, то из него вычитают полный круг (360º).
В задачу теодолитной съёмки входит съёмка предметов местности (зданий, сооружений, отдельно стоящих деревьев и т.д.); контуров сельскохозяйственных и лесных угодий; путей сообщения; гидрографии (рек, озёр, болот).
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Тема: Основы математической обработки результатов теодолитной съёмки. Вычисление координат вершин теодолитного хода. Составление плана
1. Проверка полевых вычислений и определение поправок в измерения длин линий
_______ Камеральные работы при теодолитной съемке заключаются в вычислении координат точек теодолитного хода и в построении плана .
_______ Далее вычисляются средние значения длин линии:
 |
_______ В каждую длину линии вводятся поправки по формуле:
 |
_______ Поправки вводятся при:
 |
_______ После уравнивания углов производится вычисление дирекционных углов всех сторон теодолитного хода. _______ Вычисленные дирекционные углы переводятся в румбы.
2. Связь между дирекционными углами и горизонтальными углами теодолитного хода
 |
 |
_______ Дирекционный угол линии последующей равен дирекционному углу линии предыдущей плюс 180 0 минус угол вправо по ходу лежащий.
3. Обработка угловых измерений замкнутого теодолитного хода
 |
 |
_______ где fβ – угловая невязка.
 |
_______ где n –вершина углов, следовательно:
 |
_______ Если полученная невязка является допустимой , она распределяется поровну на все углы. Поправки в углы вводятся со знаком, противоположным знаку невязки. Сумма исправленных углов должна быть в точности равна теоретической сумме.
4. Угловая невязка разомкнутого теодолитного хода
 |
Для вычисления ∑β теор. найдем дирекционные углы всех сторон хода:
 |
 |
 |
 |
_______ где αнач. и αкон. – дирекционные углы сторон опорной сети, тогда:
 |
_______ Подсчет допустимой невязки и ее распределение производится так же, как и для замкнутого хода .
5. Невязки в диагональном ходе
_______ Диагональный ход является разомкнутым ходом , поэтому его обработка производится так же, как и у разомкнутого хода. Например, для следующего рисунка.
 |
 |
_______ После обработки угловых измерений вычисляются дирекционные углы и румбы всех сторон хода.
_______ Причем вычисление дирекционных углов производится обязательно с контролем .
6. Прямая и обратная геодезические задачи
6.1. Прямая геодезическая задача: по координатам отрезка прямой (начала), его длине и направлению определить координаты конца отрезка
 |
 |
_______ Прямая геодезическая задача применяется при вычислении координатных точек теодолитного хода.
6.2. Обратная геодезическая задача: по координатам начала и конца отрезка прямой найти его длину и направление
 |
 |
_______ Далее вычисляют arctg и находят числовое значение румба. Название румба определяют по знакам приращений координат, от румба переходят к дирекционному углу.
Длина линии может быть найдена по следующим формулам:
 |
_______ Обратная геодезическая задача применяется при подготовке данных для перенесения проектов сооружений в натуру.
7. Уравнивание приращений координат
_______ Уравниванием называется совокупность математических операций, выполняемых для получения вероятнейшего значения геодезических координат точек земной поверхности и для оценки точности результатов измерений.
_______ Уравнивание проводится для устранения невязок, обусловленных наличием ошибок в избыточно измеренных величинах, и для определения вероятнейших значений искомых неизвестных или их значений, близких к вероятнейшим. В процессе уравнвиания это достигается путём определения поправок к измеренным величинам (углам, направлениям, длинам линий или превышениям).
7.1. Вычисление координат точек теодолитного хода
 |
_______ Из решения прямой геодезической задачи по известным длинам сторон и румбам вычисляются приращения координат для каждой стороны хода по формулам:
 |
_______ Далее вычисляются невязки в приращениях координат замкнутого хода.
7.2. Вычисление невязок в приращениях координат замкнутого хода
_______ Из геометрии известно, что сумма проекций сторон многоугольника на любую ось равна нулю, следовательно:
 |
_______ Под влиянием ошибок измерений замкнутый полигон будет разомкнутым на величину fр – абсолютная невязка в периметре полигона.
 |
 |
_______ Если полученная невязка недопустима, то необходимо произвести повторное измерение длин линий.
_______ Если невязки допустимы, то они распределяются на приращения координат пропорционально длинам сторон с противоположным знаком, то есть сумма исправленных приращений должна быть точно равна теоретической сумме – в данном случае равна нулю.
7.3. Вычисление невязок в приращениях координат разомкнутого теодолитного хода
_______ Определение допустимости невязок и их распределения производится так же, как для замкнутого теодолитного хода.
 |
 |
Для диагонального хода, например:
 |
 |
_______ По исправленным значениям приращений координат вычисляются координаты всех точек хода по формулам:
 |
8. Построение плана
_______ Построение плана выполняются в следующей последовательности :
1) построение координатной сетки,
2) нанесение вершин теодолитного хода по координатам,
3) нанесение на план контуров местности,
4) оформление плана.
8.1. Построение координатной сетки
_______ Координатная сетка строится обычно со стороной 10х10 см .
Используется два способа :
_______ 1) построение сетки с помощью линейки Дробышева:
 |
_______ Построение сетки основано на построении прямоугольного треугольника с катетами 50×50 см и гипотенузой 70,711 см ;
2) построение сетки с помощью циркуля, измерителя и масштабной линейки:
 |
_______ Этот способ применяется при размере плана меньше, чем 50 см . Сетка контролируется путем сравнения длин сторон или диагоналей квадратов. Допустимое отклонение – 0,2 мм . Построенную сетку подписывают координатами так, чтобы участок поместился.
_______ Вершины теодолитного хода наносятся на план по координатам относительно сетки с помощью измерителя и поперечного масштаба.
_______ Контроль правильности построения точек выполняется по известным расстояниям между точками. Допустимое расхождение – 0,3 мм в масштабе плана.
_______ Например: 1:2000 – 0,6 м .
_______ Контуры местности наносятся на план в соответствии с абрисами.
_______ Оформление плана выполняется в строгом соответствии с условными знаками, установленными для данного масштаба.
Виды нивелирования
Нивелирование – это одна из разновидностей геодезических исследований. Цель нивелирования в геодезии – определить высоту заданных точек относительно нулевых ориентиров. В процессе нивелирования специалист определяет, насколько точка на поверхности объекта превышает эталонный показатель. Самый известный всем ориентир – уровень моря. Затем на основании полученных данных об относительных высотах отображают рельеф на плане местности.
Виды нивелирования по методам
Геодезическое нивелирование выполняют при помощи разных инструментов и по разнообразным методам. Исходя из этого, их выделяют несколько видов. Каждое вид имеет свои особенности и подходит для специфических целей.
Геометрическое
Для выполнения измерений необходим нивелир и измерительная рейка. На эту рейку нанесены деления. Её устанавливают в определенной точке около поверхности, которую измеряют. Затем при помощи визирного луча высчитывают разницу между высотами. Для этого типа нивелирования применяют два метода измерений – из середины или отсчёт вперед. Чтобы высчитать из середины, рейки ставят в двух точках исследуемой местности или объекта, а нивелир – между ними на одинаковом удалении. После этого высчитывают, насколько одна планка находится выше другой. Для метода измерения «вперед» нужна одна рейка. Оба варианта измерений широко используют при строительстве зданий, мостов и прочих сооружений.
Тригонометрическое
Для этого вида нивелирования необходимы теодолиты – это специальные угломерные приборы. Они помогают получать данные об углах наклона при прохождении луча визира через заданные точки на изучаемом объекте. Тригонометрическое нивелирование необходимо при проведении топографических исследований для того, чтобы выяснить разницу в высоте двух объектов, расположенных на большом расстоянии.
Механическое
Для проведения этого вида геодезического нивелирования необходим автоматический нивелир. Он вычерчивает профиль исследуемого участка автоматически. Для этого у него имеется фрикционный диск, записывающий пройденный отрезок пути, и задающий вертикаль отвес. Этот автомат на машине проезжает расстояние между двумя исследуемыми точками и при этом фиксирует профиль местности на фотоленте.
Барометрическое
Применяется на труднодоступных участках, например, в горах, когда другие методы измерений задействовать невозможно. В основу положена зависимость показателей давления воздуха от высоты нахождения исследуемой точки. Измеряют разность давления воздуха с учетом температуры и влажности и исходя из этого определяют высоту.
Гидростатическое
Для исследований используется особый гидростатический нивелир со стеклянными трубками, которые соединены шлангом и наполнены водой. Эти трубки соединяют с измерительными рейками. Рейки с нанесённой на них шкалой ставят рядом с исследуемыми объектами и определяют разность между двумя измеряемыми уровнями. Погрешность таких измерений всего 2 мм. Но измерять таким образом можно объекты, расстояние между которыми не больше длины шланга.
Существуют и другие методы нивелирования, например, радиолокационный или стереофотограмметрический, но они употребляются гораздо реже. Самый часто используемый вид нивелирование – геометрическое.
Для проведения нивелирования используют разнообразные приборы: оптические, цифровые, лазерные. Выбор оборудования зависит от изучаемой местности и от поставленных задач, а также от желаемой точности измерений.
Виды нивелирования по классам точности
В геодезии есть четыре класса точности:
- Первый. Высокоточный – с погрешностью меньше 0,8 мм на км (случайная) или 0,08 мм/км (систематическая).
- Второй. Он также высокоточен, но допускает погрешности с более высокими значениями: случайную 2,0 мм/км или системную 0,2 мм/км.
- Третий. Со случайной ошибкой до 5 мм/км.
- Четвертый. Со среднеквадратичной ошибкой 10 мм/км.
Для третьего и четвертого классов систематическая ошибка не учитывается.
Что такое нивелирование по квадратам
Это самая распространенная методика проведения нивелирования в геодезии. Она позволяет измерять большие равнинные участки. Местность разбивают с использованием мерной ленты и геодезических инструментов. Отмечают все заметные объекты и точки: основание и вершину возвышенностей, овраги, линии водораздела и т. д. По границам квадратов наносят ходы нивелира или теодолита, а затем связывают их в единую сеть.
Проводится полевая съемка, по итогам которой составляется журнал и абрис измерений. В журнале отражают размеры квадратов, привязывают сетку координат к местности и отмеченным нивелирным либо теодолитным проходам. В абрисе указывают итоги съемки по каждому из квадратов, приводят все подсчитанные высоты.
Чтобы контролировать процесс исследования, измерения проводят с двух станций.
Зачем нужно нивелирование
В результате проведения нивелирования любым из приведенных способов создается единая геодезическая сеть. Она нужна в качестве основы для топосъемки и геодезических исследований.
Без нивелирования не обойтись при строительстве зданий и сооружений, при прокладке дорог и прочих путей сообщения, инженерных сетей, при благоустройстве и т. д.
Все виды нивелирования для разных целей вы можете заказать в нашей компании. Работы проводят специалисты с требуемой квалификацией и опытом. Используется высокоточное оборудование. Обсудить особенности проведения работ и сделать заказ вы можете, позвонив нам по телефону или оставив заявку в форме на сайте.
Нивелирование. Виды нивелирования
Нивелирование –определение высот точек земной поверхности относительно исходнойточки («нуля высот») или над уровнем моря.
Нивелирование – один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорной геодезической сети (т. е. нивелирной сети) и при топографической съѐмке, а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.
По методу выполнения нивелирование различают на геометрическое,
тригонометрическое, барометрическое, механическое и гидростатическое нивелирование.
Рассмотрим виды нивелирования.
Геометрическое нивелирование выполняют путѐм визирования горизонтальным лучомтрубой нивелира и отсчитывания высоты визирного луча над земной поверхностью в некоторой еѐ точке по отвесно поставленной в этой точке рейке с нанесѐнными на ней делениями или штрихами.
Обычно применяют метод нивелирования из середины, устанавливая рейки на башмаках или колышках в двух точках, а нивелир — на штативе между ними (рисунок 1). Расстояния от нивелира до реек зависят от требуемой точности нивелирования и условий местности, но должны быть примерно равны и не более 100—150 м.
Превышение h одной точки над другой определяется разностью отсчѐтов а и b по рейкам, так что h = a – b. Так как точки, в которых установлены рейки, близки друг к другу, то измеренное превышение одной из них относительно другой можно принять за расстояние между проходящими через них уровенными поверхностями.
Рисунок 1 – Геометрическое нивелирование (способ из середины)
Если геометрическим нивелированием определены последовательно превышения между точками А и В, В и С, С и D и т.д. до любой удалѐнной точки К, то путѐм суммирования можно получить измеренное превышение точки К относительно точки А или исходной точки О, принятой за начало счѐта высот. Уровенные поверхности Земли, проведѐнные на различных высотах или в различных точках земной поверхности, не параллельны между собой. Поэтому для определения нивелирной высоты точки К необходимо измеренное превышение относительно исходной точки О исправить поправкой, учитывающей непараллельность уровенных поверхностей Земли.
В нашей стране принята система нормальных высот, отсчитываемых от среднего уровня Балтийского моря, определѐнного из многолетних наблюдений относительно нуля футштока в Кронштадте.
В зависимости от точности и последовательности выполнения работы по геометрическому нивелированию подразделяются на классы.
Нивелирование I класса выполняют высокоточными нивелирами и штриховыми инварными рейками по особо выбранным линиям вдоль железных и шоссейных дорог, берегов морей и рек, а также по др. трассам, важным в том или ином отношении. По линиям нивелирования I класса средняя квадратичная случайная ошибка определения высот не превышает ±0,5 мм, а систематическая ошибка всегда менее ±0,1 мм на 1 км хода. Нивелирование I класса повторяют не реже, чем через 25 лет, а в отдельных районах значительно чаще, чтобы получить данные о возможных вертикальных движениях земной коры.
Между пунктами нивелирования I класса прокладывают линии нивелирования II класса, которые образуют полигоны с периметром 500—600 км и характеризуются средней квадратичной случайной ошибкой около ±1 мм и систематической ошибкой ±0,2 мм на 1 км хода. Нивелирные линии III и IV классов прокладываются на основе линий высших классов и служат для дальнейшего сгущения пунктов нивелирной сети. Для долговременной сохранности нивелирные пункты, выбираемые через каждые 5—7 км, закрепляются на местности реперами или марками нивелирными, закладываемыми в грунт, стены каменных зданий, устои мостов.
Тригонометрическое нивелирование основано на простой связи угла наклона визирноголуча, проходящего через две точки местности, с разностью высот этих точек и расстоянием между ними. Измерив теодолитом в точке А угол наклона n визирного луча, проходящего через визирную цель в точке В, и зная горизонтальное расстояние s между этими точками, высоту инструмента l и высоту цели а (рисунок 2), разность высот h этих точек вычисляют по формуле h = stgn + l – a.
Эта формула точна только для малых расстояний, когда можно не считаться с влиянием кривизны Земли и искривлением светового луча в атмосфере.
Более полная формула имеет вид h = s tgν + l – a + (1 – k) s 2 /2R, де R — радиус Земли как шара и k — коэффициент рефракции.
Рисунок 2 – Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическим нивелирование определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съѐмке.Тригонометрическоенивелирование позволяет определять разности высот двух значительно удалѐнных друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое нивелирование. Точность его результатов в основном зависит от трудно учитываемого влияния земной рефракции.
Барометрическое нивелирование основано на зависимости давления воздуха от высотыточки над уровнем моря. Давление воздуха измеряют барометром. Для вычисления высоты в измеренное давление вводят поправки на влияние температуры и влажности воздуха. Барометрическое Н. широко применяют в географических и геологических экспедициях, а также при топографической съѐмке труднодоступных районов. При благоприятных метеорологических условиях погрешности определения высоты не превышают 2—3 м.
Механическое нивелирование выполняют установленным на велосипеде илиавтомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задаѐтся тяжѐлым отвесом, а расстояние фиксируется фрикционным диском,связанным с колесом велосипеда.Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счѐтчиках, но и профиль местности на фотоленте.
Гидростатическое нивелирование основано на том,что свободная поверхностьжидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных трубок, вставленных в рейки с делениями, соединѐнных резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью (вода, диметилфталат и т.п.). Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причѐм учитывают различие температуры и давления в различных частях жидкости гидростатического нивелира. Погрешности определения разности высот этим методом составляют 1—2 мм.
Гидростатическое нивелирование применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделѐнных широкими водными преградами.
Астрономическое и астрономо-гравиметрическое нивелирование применяют дляопределения высот геоида или квазигеоида над референц-эллипсоидом. Путѐм сравнения астрономических широт и долгот точек земной поверхности с их геодезическими широтами и долготами сначала находят составляющие отклонения отвеса в плоскостях меридиана и первого вертикала в каждой из этих точек. По этим составляющим вычисляют отклонения отвеса q в вертикальных плоскостях, проходящих через точки А и В, В и С и т.д., и тем самым получают углы наклона геоида относительно референц-эллипсоида в этих плоскостях. Выбирают точки А и В, В и С и т.д. настолько близко друг к другу, чтобы изменение отклонений отвеса между ними можно было считать линейным.
Разность высот Dz в смежных точках вычисляют по формуле
Зная высоту геоида в исходном пункте нивелирования и суммируя найденные приращения высот, получают высоту геоида в любом исследуемом пункте. Складывая же высоту геоида с ортометрической высотой, получают высоту точек земной поверхности над референц-эллипсоидом. Отклонения отвеса меняются от пункта к пункту линейно только при малых расстояниях между ними, так что астрономическое Н, требует густой сети астрономо-геодезических пунктов и поэтому невыгодно.
В России влияние нелинейной части уклонений отвеса учитывается по гравиметрическим данным. В этом случае астрономическое нивелирование превращается в
астрономо-гравиметрическое нивелирование,которое позволяет определять высотыквазигеоида и широко применяется в исследованиях фигуры и гравитационного поля Земли.
В этом разделе вы можете выбрать и купить(заказать) необходимые аксессуары для ваших геодезических приборов(геодезического оборудования), которые вы приобретаете в нашей компании или приобретали раньше.
Рассмотрим подробнее какие аксессуары и для каких приборов вам необходимо купить.
Для оптического нивелиравам необходимо выбрать штатив и рейку.Обычно вкомплекте покупают легкий алюминиевый штатив или легкий деревянный штатив. Из достоинств таких штативов необходимо отметить небольшой вес и невысокую цену. Нужно помнить, что легкий нивелирный штатив расчитан только на установку оптических нивелиров для стройки и некоторых моделей лазерных нивелиров. На штативах установлен винт с дюймовой резьбой.Рейку обычно приобретают
алюминиевую телескопическую. Такие рейки изготовлены из алюминия имеют небольшой вес и комплектуются пузырьковым уровнем и чехлом(чехол иммет лямку для переноски на плече). Широкое распространение получили нивелирные алюминиевые телескопические рейки длиной 3м/4м/5м, в сложенном состоянии длина рейки не превышает 1.2м. Звенья рейки соединяются между собой в рабочем состоянии помощью кнопок-фиксаторов.
Для электронного теодолитаотдельно приобретают штатив,иногда рейку.Штатив длятеодолита нужен прочнее чем для нивелира, поэтому обычно покупают алюминиевый штатив, который подходит и для установки тахеометров и для установки теодолитов. По-сравнению с нивелирным штативом этот аксессуар для теодолита имеет больший вес и размеры площадки для установки прибора. На такой штатив вы при необходимости сможете установить оптический или лазерный ротационный нивелир.
Для электронного тахеометрапокупают штатив(алюминиевый или деревянный),вехутелескопическую, отражатель(призма или минипризма). Минипризму с минивехой обычно приобретают для работ в строительстве, минивеха имеет небольшие размеры, а минипризма позволяет работать на удалении до 800 метров от электронного тахеометра. Вехи выпускаются длиной до 4,6 метров, и чаще всего изготавливаются из алюминия, раличаются также по способу закрепления секций в разложенном состоянии. Веха комплектуется уровнем и как правило продается вместе с чехлом для переноски.Отражатель можно купить в мягком чехле, чехол удобен для переноски отражателя.
Дальномеры лазерные.
Описание категории Лазерная рулетка – прибор, с помощью которого можно измерить расстояние,
определить геометрические размеры помещения. Лазерная рулетка имеет размеры , соизмеримые с размером мобильного телефона. Лазерный дальномер имеет жидкокристаллический дисплей для отображения результатов измерений. Топовые модели лазерных рулеток имеют цветной высококачественный дисплей и видеокамеру для точного наведения на цель. Лазерный дальномер (рулетка) значительно облегчает процесс геодезических и смежных с ними видов работ, в которых очень важно точное измерение геометрических параметров и расстояний. Самое главное преимущество лазерной рулетки перед обычной- это сокращение
количества рабочих и рабочего времени, измерение труднодоступных расстояний с высокой точностью.
Лазерный дальномер
Лазерный дальномер—это оптико-электронное устройство для определениядальности до любой точки или объекта на местности. Многие до сих пор называют лазерный дальномер рулетка, потому что этот современный инструмент для вычисления расстояний заменил геодезистам и строителям традиционную механическую рулетку. Лазерный дальномер
—это отдельное устройство, однако некоторые геодезические приборы, например тахеометры, включают его в свою комплектацию. Лазерные дальномеры широко используются для решения строительных, геодезических задач, а также для бытовых нужд. В зависимости от функциональности геодезического прибора он может не только измерять дальность, но и делать вычисления площадей и объемов каких-либо помещений.
Загрузка...