ЛЕКЦИЯ  15

Состав геодезических работ на строительной площадке

 

 

15.1.    Стадии проектирования и изысканий.

15.2.    Изыскательские планы.

15.3.    Принципы разбивочных работ.

 

15.4  Структура и соподчиненность учреждений и организаций, планирующих и выполняющих геодезические работы для землеустройства.

 

 

15.1. Стадии проектирования и изысканий

 

На всех этапах строительного производства - в процессе изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации сооружений выполняются геодезические измерения и съемки.

Инженерные сооружения строятся по утвержденным проектам, ко­торые разрабатываются на основе комплексных изысканий - всесто­роннего обследования и изучения местности. Проектирование соору­жений производится в 2 стадии: разработка технического проекта, составление рабочих чертежей. Для особо сложных сооружений выде­ляется этап достадийного проектирования:  технико-экономическое обоснование проекта (ТЭО). Простые стандартные сооружения проек­тируются в одну стадию - создание технорабочего проекта. Стадиям проектирования предшествуют соответствующие виды изыскательских работ.

По своей направленности изыскания разделяются на экономические и технические. Экономические изыскания обычно предшествуют техни­ческим и ставят своей целью определить экономическую эффективность строительства сооружения в намеченном районе. Технические изыска­ния подразделяются на инженерно-геодезические, геологические, гид­рогеологические, почвенно-грунтовые.

В состав инженерно-геодезических изысканий входит сбор и анализ материалов ранее выполненных геодезических работ на участке строительства, проведение новых крупномасштабных съемок и трас­сировочные работы.

Вид и полнота технических изысканий зависит от стадии проектирования. При переходе к очередной стадии проектирования постепенно повышаются требования к точности  геодезической основы, детализации топографических съемок и их масштабам, т.е. осуществляется прин­цип перехода от общего к частному.

 

15.2.  Изыскательские планы

 

При изыскании и проектировании сооружений используют госу­дарственные топографические карты разных масштабов.

В практике проектно-изыскательных работ планы составляют в следующих масштабах:

а) 1:10000 с сечением рельефа 1-й м в равнинной и через 5 м в гор­ной местности для выбора направления магистральных трасс и место­положения строительных площадок, предварительного проектирования линейных и гидротехнических сооружений;

б) 1:5000 – для детального проектирования линейных сооружений;

в) 1:1000 – для разработки детальных проектов подземных коммуника­ций.

Особенностью топографической съемки, проводимой при изыскании, является дополнительное требование аналитического  определения координат углов существующих опорных сооружений, центров колод­цев подземных коммуникаций, углов поворота и примыкания путей сообщения, детальная съемка всех подземных коммуникаций.

К линейным вооружениям относятся автомобильные и железные дороги, каналы, различные трубопроводы, линии электропередач.

Ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности или нанесенная на карте, называется трассой. Основными элементами трассы являются плечи ее проекции на горизонтальную плоскость и продольный и поперечные профили - вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения и в направлении, перпендикуляр­ном к оси трассы.

Трасса должна удовлетворять определенным требованиям, кото­рые устанавливаются техническими условиями на ее проектирование. Если трасса проектируется по топографическим планам и картам или материалам аэрофотосъемки, то трассирование называют камеральным, если она выбирается непосредственно на местности - то полевым. При полевых изысканиях сооружений линейного типа задача сводится к определению на местности выгоднейшего варианта. Оптимальную трассу находят путем технико-экономического сравнения конкурирую­щих вариантов. При этом в программу геодезических работ включается:

1.      составление предварительного проекта трассы (или сети коммуникаций) по карте или плану;

2.      полевое обследование трассы и согласование проекта с землепользователями;

3.      укладка выбранной трассы на местности;

4.      топографическая съемка полосы трассы в масштабе 1:2000 -1:5000;

5.      геометрическое нивелирование закрепленных точек трассы.

 

15.3. Принципы разбивочных работ

 

В процессе проектирования сооружений решаются геометрические задачи по размещению будущих сооружений на местности и благоуст­ройству территории, т.е. задачи горизонтальной и вертикальной планировки строительной площадки. В ходе этих работ создается ге­неральный план, на котором кроме постоянных сооружений намечают­ся и временные, места размещения механизмов, строительных мате­риалов и др. Подсчитываются объемы предстоящих земляных работ, готовятся разбивочные чертежи.

Возведение каждого запроектированного сооружения начинается с разбивочных работ. Разбивкой сооружения называют совокупность гео­дезических работ на местности по переносу проекта сооружения в на­туру. Разбивочные работы по своему содержанию противоположны съемочным, но они должны быть точнее съемочных работ и заданная точ­ность разбивки обычно достигается приближениями. Разбивка сооруже­ния обычно производится в 2-3 этапа. Многолетняя геодезическая прак­тика дала ряд ценнейших приемов для повышения точности угловых и линейных измерений между закрепленными на местности пунктами. Так, измерения углов обычно производят несколькими приемами, линии изме­ряют несколькими приемами или мерными приборами в прямом и обратном направлениях с последующим введением в полученные результаты ряда поправок за условия измерения и компарирования мерных приборов.

При разбивке инженерных сооружений обычно бывает задано на местности одно направление или одна точка, а другое направление или другую точку необходимо найти, отложив проектный угол или про­ектное расстояние. Поэтому при разбивке часто бывает затруднительно применить способ многократных измерений заданных в проекте величин.

Геометрической основой проекта для вынесения его в натуру яв­ляются продольные и поперечные оси сооружения, относительно которых в рабочих чертежах даются все проектные размеры. Главные разбивочные оси привязывают к пунктам геодезической основы.

В качестве главных осей линейных сооружений (плотин, мостов, туннелей, каналов и т.д.) служат продольные оси этих сооружений; в проекте зданий - оси их симметрии или чаще габаритные оси внешних стен; отдельных эстакад, плотин, строений - оси симметрии их фун­даментов.

Кроме главных разбивочных осей различают основные оси наиболее ответственных частей сооружения (агрегатов, установок, конвейерных линий и т.д.), которые технологически связаны между собой и опреде­ляются с повышенной точностью. К главным и основным осям привязы­вают положение вспомогательных осей, используемых для разбивки всех частей и деталей сооружений и конструкций.

Высоты плоскостей, уровней, отдельных точек проекта задают от условной поверхности (в зданиях - от уровня чистого пола первого этажа).

Для вынесения проекта сооружения в натуру на местности строят плановую и высотную геодезическую основу соответствующей точности и в принятой  системе определяют координаты и высоты пунктов этой основы.

На первом этапе производят основные разбивочные  работы. От пунктов геодезической основы согласно данным привязки находят на местности положение главных разбивочных осей и  закрепляют их знаками, а затем и основных.

На втором этапе проводят детальную строительную разбивку сооружения. От закрепленных точек главных и основных осей раз­бивают продольные и поперечные оси отдельных блоков, частей со­оружения. Если главные оси в общем случае определяются с ошибкой 3 - 5 см,  то основные и детальные оси разбивают с точностью 2 - 3 мм и точнее. Нормы точности разбивочных работ регламентируются стро­ительными нормами и правилами (СНИП).

Третий этап заключается в разбивке технологических осей (монтажных) для установки в проектные положения конструкций и технологического оборудования. Этот этап требует наиболее высокой  точ­ности геодезических измерений(1 - 0,1 мм и точнее).

Таким образом, при разбивке сооружений соблюдается  общий принцип производства геодезических работ: от общего к частному. Однако, точность выполнения этих работ повышается от I этапа к III.

Выполняя разбивочные работы, инженер-строитель должен уметь выносить на местность проектные значения отрезков прямых, горизонтальные углы, проектные отметки точек, задавать линии и плоскости с проектным уклоном, переносить на дно котлована и мон­тажные горизонты оси сооружения и высотные отметки, и в последу­ющем контролировать вынос сооружений и составлять исполнительные чертежи.

На всех этапах строительные работы сопровождаются контроль­ными геодезическими измерениями, по материалам которых составля­ются поэтапно исполнительные чертежи.

Наконец, после окончания строительства всего объекта, про­ведения и планировки благоустройства территории выполняется ис­полнительная съемка для составления исполнительного генерального плана сооружения. Кроме того, в процессе строительства и после возведения крупных и ответственных инженерных сооружений органи­зуются наблюдения за стабильностью их положения в плане и по высоте. Получаемые при этом числовые характеристик сдвигов и осадок соо­ружения дают возможность установить закономерность возникающих деформаций и разработать мероприятия по предотвращению возмож­ность катастрофических последствий.

 

ЛЕКЦИЯ 16

ПОЛЕВЫЕ ИЗЫСКАНИЯ ТРАСС ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

16.1.Полевое трассирование.

16.2.Разбивка пикетажа и кривых по трассе.

16.3.Нивелирование пикетажа  местности.

16.4.Изыскания трубопроводов.

 

К линейным сооружениям относятся сооружения, с помощью которых осуществляется транспортировка пассажиров, грузов, энергии или информации. Для этого типа сооружений поперечные размеры незначительны по сравнению с длиной. Такими сооружениями являются дороги: железные и автомобильные, линии электропередачи и связи, трубопроводы, каналы.

Рассмотрим инженерно-геодезические изыскания линейных сооружений на примере изысканий трассы автомобильной дороги.

 

Автомобильные дороги относятся к сооружениям линейного типа. Характерными признаками таких сооружений являются большая протяженность и малая ширина. Основной осью такого сооружения называется ось симметрии. Основной задачей инженерно-геодезических изысканий и проектирования линейного типа является определение на местности оси сооружения в плане и по высоте.

Положение трассы на местности определяется ее поворотными точками, прямолинейными и криволинейными отрезками, положение которых фиксируется на плане и продольном профиле трассы. На рис. 1 показаны элементы плана трассы, состоящей из прямых участков разного направления, которые сопрягаются между собой кривыми с различными радиусами. На рисунке приняты следующие обозначения: НТ – начало трассы, ВУ – вершины поворота трассы, НК – начало круговой кривой и КК – конец круговой кривой. Степень искривления трассы определяется значениями углов поворота.

Углом поворота (отклонения) трассы называют угол , образованный продолжением направления предыдущей стороны и направлением последующей стороны. В углы поворота вписывают круговые кривые, дуги окружности заданного радиуса. На некоторых трассах (линии связи и передачи электричества, канализации) горизонтальные и вертикальные кривые не проектируют, и трасса представляет собой пространственную ломаную линию.

 

Рис. 1 Элементы плана трсссы

 

Трассирование линейных сооружений

Комплекс инженерно-изыскательских работ по определению положения трассы, отвечающей всем требованиям технических условий и требующей наименьших затрат на ее возведение и эксплуатацию, называется трассированием. Различают камеральное трассирование, выполняемое по топографическим картам или планам, и полевое трассирование – определение положения оси трассы на местности.

а) Камеральное трассирование. На топографическом плане или карте выбираются положение оси проектируемого сооружения. При выборе должны учитываться технические условия – наименьшие и наибольшие продольные уклоны, минимально допустимые радиусы кривых, габариты приближений и др.

Камеральное проектирование трассы осуществляется на топографическом плане, масштаб которых зависит от вида и назначения трассы. На картах мелких масштабов проектируются трассы магистральных железных и автомобильных дорог, трубопроводов и ЛЭП вы­сокого напряжения. Крупномасштабные топографические планы и карты используются для проектирования линейных сооружений местного значения, подъездных автомобильных и железных дорог, сетей коммуникаций: водопровода, кабельных трасс, теплотрасс, газопроводов и т.п.

При нанесении оси сооружения также должны учитываться также цельность земель, исторических памятников, характер пересечения с другими сооружениями (дорогами, подземными сооружениями) обход населенных пунктов, пересечение с линиями связи и линиями электропередач. Может быть предложено несколько вариантов трассы, из которых выбирается наиболее выгодный экономически , технологически, экологически и т.д.

б) В процессе полевого трассирования на основании проекта трассы и рекогносцировки местности определяют в натуре положение углов поворота и производят трассировочные работы: вешение линий, измерение углов и сторон хода по трассе, разбивку пикетажа и поперечных профилей, нивелирование, закрепление трассы, а также при необходимости дополнительную крупномасштабную съемку переходов, пересечений, мест со сложным рельефом. Эта часть геодезического обеспечения строительства линейных сооружений во многом является выносом трас­сы в натуру с корректировкой ее положения с учетом местных условий и возможных изменений по набору геодезических операций лежит ближе к разбивочным работам.

 

Разбивка пикетажа и кривых по трассе

Полевое трассирование выполняют после анализа результатов ка­мерального трассирования автомобильной дороги и выбора наилучшего варианта.

Наилучший вариант трассы, разработанный в камеральных условиях, выносят в местность по данным привязок точек трассы к пунктам геодезической основы или ближайшим контурам местности. Желательно осуществлять привязку точек к пунктам геодезической основы как более надежному и точному способу.

В точках начала, конца трассы, углах поворота, полученных на местности, устанавливают вешки и обследуют эти направления, в особенности, переходы через реки и овраги, пересечения существующих магистралей и все сложные места. Если существует лучший вариант, то следует сместить проектную линию и вершины углов поворота, это поможет удобнее расположить трассу, что уменьшит объемы работ.

Окончательное положение вершин углов поворота, точек начала и конца трассы закрепляют на местности деревянными или железобетонными столбами и составляют абрис привязки этих точек к местным предметам.

Между закрепленными точками трассы прокладывают теодолитный ход, и по возможности делают привязку хода к пунктам геодезической сети высшего класса или разряда. В теодолитном ходе выполняют измерения углов и линий в соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к этому построению. По результатам измерений вычисляют координаты вершин углов поворота.

Потом осуществляется детальное закрепление трассы с целью определения всех ее деталей. Вдоль трассы разбивают пикетаж, для чего от ее начального пункта, называемого нулевым пикетом откладывают последовательно отрезки по 100 м. Конец отрезка закрепляют деревянными колышками – пикетами (ПК 0, ПК 1, ПК 2, …) Кроме этих интервальных точек на местности закрепляют элементы круговых кривых, вписываемых в углы поворота. На трассе фиксируются точки перегиба рельефа, пересечения оси будущей магистрали со всеми объектами местности: границы уго­дий, реки, овраги; пересечения с автомобильными и железными дорогами, трассами подземных коммуникаций и линий электропередач и связи, а так же точки перегиба рельефа. Эти точки называют плюсовыми пикетами и обозначают сокращенной записью, например, пк12+45 пресечение границы леса и кустарника, находится на расстоянии 1245 м от начала трассы.

Вместе с разбивкой пикетажа выполняют съемку узкой полосы местности вдоль трассы, определяя положение объектов линейными промерами, а для съемки рельефа разбивают поперечные профили, которые потом нивелируют.

Все характерные точки трассы фиксируют на местности с помощью кольев диаметром 30 мм, длиной 150 мм, которые забиваются почти вровень с землей.

Рядом с колом на расстоянии 200 мм по направлению хода забивают сторожок, кол длиной 300 -.500 мм. На сторожке пишут номер пикета, так чтобы надпись была обращена назад по ходу к точке пикета. Место закрепления окапывают ка­навкой [2].

Разбивку пикетажа выполняют металлической лентой или рулеткой. На на­клонных участках трассы, укладывая рулетку горизонтально, проектируя отвесом на землю приподнятый конец мерного прибора. Этот способ измерений называют способом «ватерпасовки». Его применение позволяет избежать измерения углов наклона для введения поправок в пикетажные расстояния за счет угла наклона местности

Для некоторых трасс (авто– и железные дороги, магистральные трубопроводы) в местах поворота вписываются плавные кривые. При трассировании по косогору на местности размечают короткие профильные отрезки, называемые поперечными. Все данные заносятся в специальный пикетажный журнал.

После нанесения трассы в плане выполняют техническое нивелирование точек трассы.

По данным пикетажной книжки и журнала технического нивелирования точек трассы составляют профиль трассы.

Для составления продольного и поперечного профилей трассы и определения отметок реперов, устанавливаемых вдоль трассы, производят последовательное нивелирование.

Высоты точек начала и конца трассы дороги определяют геометрическим нивелированием от опорных пунктов. Нивелирование всегда ведут методом из середины, причем с одной станции разрешается брать отсчеты по нескольким точкам, из которых конечные: передняя и задняя являются связующими точками хода, по этим точкам передаются превышения; остальные точки являются промежуточными.

Работу на станции нивелирования выполняют, выдерживая равенство плеч «на глаз». Расстояние до связующих точек принимают равным обычно 100 м, а максимальное расстояние –150м. Рейки применяют шашечные, трехметровые, двусторонние; в пересеченной местности удобны четырехметровые складные рейки.

При передаче высот через водные препятствия наблюдения выполняют либо двойным нивелированием, либо используют уровень воды, считая, что у противоположных берегов он имеет одинаковое значение высот.

Полевой контроль нивелирования производят на станции и в ходе между реперами с известными отметками.

Уравнивание хода ведут по связующим точкам, а высоты промежуточных точек вычисляют при помощи горизонта прибора.

 

Разбивка кривых по трассе.

При проектировании круговых кривых различают ее элементы:

·         угол поворота φ,

·         радиус круговой кривой R,

·         тангенс кривой Т,

·         биссектрису Б ,

·         длину круговой кривой К.

Главные точки круговой кривой:

·         НК – начало круговой кривой,

·         КК – конец круговой кривой,

·         ВУ – вершина угла поворота,

·         СК середина круговой кривой.

Эти элементы  и главные точки круговой кривой показаны на рис. 2.

 

Рис. 2 Элементы круговой кривой

Угол поворота φ измеряют на местности или определяют на карте при камеральном трассировании, а радиус R выбирается, исходя из значения угла поворота, технических требований трассы и условий местности.

Тангенсами Т называются отрезки, соединяющие вершину угла поворота с началом круговой кривой НК и концом круговой кривой КК. Его значение можно получить из прямоугольного треугольника, вершинами которого являются начало кривой, вершина угла поворота и центр круго­вой кривой (рис. 2).

                                       Т=Rtg(φ/2).                                                   (1)

Длина круговой кривой К определяется из соотношения.

К=R(φ°π/180°).                                                (2)

Биссектрисой называется отрезок, соединяющий середину кривой СК с вершиной угла поворота ВУ, ее значение можно получить по формуле (3).

                             Б=R[sес(φ/2)-1].                                                (3)

Длина ломаного участка трассы сокращается при проектировании круговой кривой на величину, которую называют домером (Д). При камеральном трассировании, если проектируются круговые кривых, общая длина линейного сооружения рассчитывается с учетом величин домеров, то есть из суммы ломаных отрезков трассы вычитается сумма домеров.

                                                     Д= 2Т-К.                                                     (4)

На практике элементы круговой кривой выбираются из специальных таблиц или получаются автоматически на компьютере при использовании систем автоматического трассирования линейных сооружений.

Продольный профиль трассы состоит из линий различных уклонов, соединяющихся между собой вертикальными круговыми кривыми. В продольном профиле трассы должны обеспечиваться допустимые значения уклонов.

При изысканиях трасс линейных сооружений должны выполняться многие требования, которые предъявляются к выбору местоположения площадных сооружений. Это требования к грунтам, к режиму грунтовых вод, по возможности не следует занимать ценные в историческом и природном плане земли и т.п. При изысканиях трасс линейных сооружений необходимо учитывать рельеф местности, для того чтобы избежать больших объемов работ по перемещению земляных масс.

В тоже время к плану и профилю трассы предъявляются требования, установленные техническими характеристиками сооружения, обеспечивающими безопасную и экономичную эксплуатацию. Важным условием изысканий является прямолинейность трассы, так как всякое отклонение от прямолинейности приводит к ее усложнению, увеличению стоимости строительства и затрат на эксплуатацию.

Для дорожных трасс важными требованиями являются геометрические характеристики, обеспечивающие безопасное и плавное движения с расчетными скоростями. Поэтому на дорожных трассах устанавливают максимально допустимые уклоны и минимально возможные радиусы кривых.

При трассировании железных и автомобильных дорог, трубопроводов и высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) углы поворота не должны вызывать значительного удлинения линии будущей магистрали.

На самотечных каналах и трубопроводах необходимо выдержать проектные продольные уклоны как минимально допустимые, препятствующие заилению труб, так и максимально до­пустимые способствующие размыванию железобетонных труб. На трассах напорных трубопроводов к требованиям уклонов предъявляются менее жесткие требования.

 

Детальная разбивка круговых кривых

Детальная разбивка переходных и круговых кривых выполняется в период строительства после выноса на трассу трех основных точек кривой НК, СК, КК. Детальная разбивка производится через 5 м при радиусах кривых менее 100 м, через 10 м при радиусах кривых менее 500 м и через 20 м – более 500 м. Для детальной разбивки кривых наиболее часто используется способ прямоугольных координат (рис. 3).

 

Рис. 3 Способ прямоугольных координат

 

За начало координат принимают точку НК – начала круговой кривой, ось X располагают по тангенсу кривой в направлении ВУ, ось У направлена по радиусу к центру круговой кривой О.

Выбирают интервал разбивки К и для этого значения рассчитывают угол φ = (К/R)ρ, по которому определяют значения прямоугольных координат х и у для детальной разбивки.

х₁= R×sin φ, х₂= R×sin 2φ, х₃=R×sin 3φ ,..., х_n= R×sin nφ;

(4)

у₁= R×sin²(φ/2), y₂=sin²φ, y₃=R×sin²(3φ/2), …, y_n=R×sin²(nφ/2)

Вдоль тангенсов (ось абсцисс) откладывают длины х, восстанавливают прямой угол в полученной точке. Точка 1 круговой кривой фиксируется расстоянием у, отмеренным по перпендикуляру. Так же и получают другие точки круговой кривой. Вторую половину круговой кривой разбивают от ее конца, выполняя аналогичные действия и используя значения х и у, по­лученные для первой половины. Как видно из геометрии способа, для его реализации требуется свободное пространство. Если участок трассы расположен в закрытой местности, то удобнее использовать способ продолженных хорд (рис. 4).

Рис. 4 Способ продолженных хорд

 

В этом способе первая точка выносится по способу прямоугольных координат. Затем хорда продолжается на ее же длину s, и получается вспомогательная точка 2'. На базе 12' при помощи линейной засечки расстояниями s и d = s2/R получается точка 2 круговой кривой. Вновь продолжают хорду, но уже от точки 2. вдоль отрезка 21. Из точек 23' повторяют линейную засечку отрезками s и d, получая точку 3 и т.д.

В некоторых случаях при трассировании объектов возникает необходимость выноса пикета на круговую кривую.

Вынос осуществляется методом прямоугольных координат (рис. 5)

Вначале вычисляется значение К – интервала круговой кривой между пикетом и началом круговой кривой.

К = ПК n – ПК _НК

Зная К можно получить угол φ

К = R×φ/ρ,       а       φ = К×ρ/R

Используя значение φ получим координаты x и y

      х= R×sin nφ; у = R×sin²(φ/2)                                                     (5)

 

 

 

 

 

Построение высотного обоснования для топографической съемки.

Высотные сети сгущения и съемочные сети, как правило, создают методами геометрического и тригонометрического нивелирования. Для обеспечения топографических съемок с высотой сечения горизонталей до 1м и для инженерных изысканий в качестве высотного обоснования используют ходы геометрического нивелирования, а для топографических съемок и изысканий на ранних стадиях проектирования допускается использовать ходы тригонометрического нивелирования.

Обычно пункты плановых сетей сгущения и съемочных сетей используют одновременно и в качестве пунктов высотного обоснования.

Высотную привязку к реперам и маркам государственной геодезической нивелирной сети теодолитных ходов замкнутых (полигонов) и разомкнутых (трасс) обычно осуществляются двойным нивелированием в прямом и обратном направлениях. При этом замкнутые полигоны, как правило, привязывают к одному пункту государственной нивелирной сети. Длинные теодолитные ходы (трассы) обычно привязывают к реперам и маркам в начале и конце, а при очень длинных трассах осуществляют периодическую привязку и промежуточных точек.

Допустимую невязку двойного хода при привязке к реперам и маркам принимают

где L длинна двойного нивелирного хода, км.

При нивелировании теодолитных ходов всегда возникает задача контроля и уравновешивания нивелирного хода.

 

Уравнивание замкнутого нивелирного хода.

Пусть от исходного репера R проложен замкнутый нивелирный ход и по отдельным звеньям хода измерены превышения h_i, с числом станций n_i или длиной отрезков l_i; тогда теоретически в этом ходе h_T = 0.

Отличие этой суммы от нуля дает высотную невязку хода f_h = ∑ h_пр – ∑ h_т .

 

Невязка считается допустимой, если она не превышает значения:

где Lкм - общая длина хода в километрах, или

где n - общее число станций в ходе (формула применяется при работе в пересеченной местности). Если полученная невязка меньше допустимой, то она распределяется между измеренными превышениями пропорционально числу станций или длинам l звеньев хода, то есть каждое превышение получает поправку

Сумма исправленных превышении в замкнутом ходе должна точно равняться нулю (контроль).

В заключении работы по исправленным превышениям вычисляют отметки точек, опираясь на исходный репер:

Заключительным контролем правильности вычислений является получение в конце хода отметки конечного исходного репера.

 

Уравнивание разомкнутого нивелирного хода.

Рис. 5

В разомкнутом ходе сумма измеренных превышений должна равняться разности отметок конечного и начального реперов. Поэтому высотная невязка хода здесь будет равна

f_h = ∑h – (H_B - H_A)

Допустимость невязки и ее распределение выполняется так же, как в случае замкнутого хода.

 

Изыскания трубопроводов

По результатам выполненной нивелировки строят продольный профиль трассы в масштабах горизонтальном 1:1000 – 1:5000 и вертикальном 1:200 – 1:500. Поперечные профили строят в одном масштабе 1:100 – 1:500.

С точек с известными прямоугольными координатами x, y и с известными отметками H (ВУ) выполняют тахеометрическую съем­ку узкой полосы местности (150 – 200 м) для составления топогра­фического плана трассы.

Изыскания линейных сооружений (состав и содержание) схожи, но некоторые особенности присущи изысканиям трасс ма­гистральных трубопроводов. Они (трубопроводы) предназначены для транспортировки газа, нефтепродуктов. В состав сооружений магистральных трубопроводов входят: линейные сооружения (диаметр трубопроводов от 200 до 1000 мм и более); головные сооружения с системой прово­дящих трубопроводов, насосные и компрессорные станции. При изысканиях важен характер грунтов: желательно, чтобы они были мягкими – легко поддавались машинной разработке, антикоррозийными; нежелательно иметь засоленные, с высоким уровнем грунто­вых вод участки; нежелательно параллельное следование трубопро­вода линиям электропередач.

Для уменьшения объема строительных работ пересечения с су­ществующими автомобильными и железными дорогами стремятся наз­начить под прямым углом; пересечения рек и оврагов, где тре­буется устройство дюкеров и эстакад, проектируют в суженных местах долин с пологими берегами. Для строительства и эксплуата­ции трубопроводов удобно, чтобы они были расположены вблизи существующей дорожной сети и не проходили через большие лесные массивы.

Плановое обоснование - магистральный теодолитный ход. Невязки хода не должны быть более I: 500 - I: 1000.

 

 

ЛЕКЦИЯ 17

ДЕТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИ РАЗБИВКЕ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ.  ТЕХНОЛОГИЯ РАЗБИВОЧНЫХ РАБОТ

 

17.1. Элементы разбивочных работ.

17.2. Вынесение в натуру проектных высот.

17.3. Разбивка коммуникаций.     

17.4. Детальная разбивка котлованов и фундамент

 

Элементы разбивочных работ

Наиболее частыми элементами разбивочных работ являются:

построение проектных углов, отложения проектных расстояний, вынесение в натуру проектных отметок. Точность детальной разбивки сооружений зависит от: типа и назначения сооружений; материала его изготовления; технологических особенностей производства.

Точность детальной разбивки сооружений регламентируется строительными нормами и правилами и техническими требованиями проектов сооружений. В общем случае точность разбивки зависит от точности геодезических измерений, точности технологических расчетов проектов и погрешностей строительно-монтажных работ. Обычно принимают, что ошибки разбивочных работ должны оказать пренебрегаемое влияние на общую ошибку, т. е.

m_разб = d / 6

где d – предельное допустимое отклонение от проекта по техническим условиям,  m _разб  – средняя квадратическая ошибка геодезических разбивочных работ.

 

1. Вынос горизонтального угла

При построении проектного угла одна точка В (вершина угла) и исходное направление ВА должны быть заданы. На местности фиксируется другое направление ВС, которое образовывает с исходным направлением проектный угол β (рис. 2.).

Построение проектного угла выполняется в следующем порядке:

·         Над вершиной проектного угла В устанавливают теодолит, и наводят зрительную трубу на исходное направление.

·         По лимбу берут отсчет и прибавляют к нему значение проектного угла.

·         Открепив алидаду, поворачивают теодолит, устанавливая вычисленный отсчет. При этом визирная ось зрительной трубы теодолита укажет направление, соответствующее проектному углу. Это направление фиксируется на местности точкой С1 на расстоянии, соответствующем проекту.

·         Аналогичные действия выполняют при другом круге теодолита и отмечают на местности вторую точку С2. Из положения двух точек берут среднее (точка С), принимая угол АВС за проектный.

 

2.  Вынос в натуру длинны линии

Для построения проектной длины линии Dпр необходимо от исходной точки отложить в заданном направлении расстояние, которое равно проектному значению и измерить его с заданной точностью. В измеренное расстояние Dизм. вводят поправки за компарирование мерного прибора δL_k, температуру δD_t и угол наклона δD_v,, определяемые по формулам

δD_k=-nδl_k,

δD_t=-α(t_изм.-t_k)D_пр.,

δD_v=+h²/2D_пр.

где n = D_пр./l₀ - число уложений мерного прибора при построении проектного расстояния, l₀ - номинальная длина мерного прибора, δl_k= l – l₀ - поправка за компарирование, l- действительная длина мерного прибора, α- коэффициент линейного расширения материала из которого изготовлена мерная лента или рулетка, t_изм.- температура измерения, t_k- температура компарирования мерного прибора, h - превышение между конечными точками проектного расстояния.

Если это расстояние откладывается непосредственно, то поправки за компа­рирование, температуру и наклон местности вводятся со знаками, обратными тем, которые учитывают при измерении линий.

Непосредственное введение поправок при построении проектного расстояния затрудняет работу, особенно при построении линии с высокой точностью. Поэтому поступают так же, как и при построении углов, используя способ редукции.

На местности от исходной точки В откладывают и закрепляют приближенное значение проектного расстояния. Это расстояние с необходимой точностью измеряют мерными приборами или точными дальномерами, учитывая все поправки. Вычислив длину закрепленного отрезка D_изм, сравнивают его с проектным значением, находят линейную поправку - редукцию δ_L и откладывают ее с соответствующим знаком от конечной точки С отрезка. Затем, для контроля, построенную линию АВ измеряют.

δ_L = D_пр –D_изм

Точность построения проектного расстояния в способе редукции в основном зависит от точности линейных измерений расстояния. Исходя из требуемой точно­сти определения проектного расстояния, выбирают приборы для измерений.

 

Вынос точки с проектной высотой

Для выноса отметки на проектную высоту H₀ нивелир устанавливают между точками с известной и заданной отметками. Взяв отсчет a по черной стороне рейки, стоящей на точке с известной отметкой, подсчитывают горизонт инструмента (рис.3.5) .

Находят проектный отсчет b, при котором рейка встанет на заданную величину

. Двигая рейку вверх или вниз, ее следует удержать на отсчете b, и по пятке рейки на столбе провести черту. Затем вровень с рейкой забивают кол.

Например,  м; ; .

Тогда  м;  мм.

 

Выноса в натуру линии с заданным уклоном

При дорожном строительстве часто возникает задача выноса в натуру линии с заданным уклоном i. Эту работу обычно выполняют с помощью параллельного визирного луча, направленного под заданным углом. Вынос в натуру некоторого отрезка этой линии можно сделать теодолитом, направив зрительную трубу под углом наклона . Можно вначале вынести в натуру конечные отметки этой линии H₁ и H₂ методом, рассмотренным выше. Затем, встав с теодолитом в начальной точке и измерив относительно нее высоту инструмента c, следует направить визирную ось трубы под заданным углом наклона (или направить на рейку, установленную на вынесенной конечной точке, на отсчет, равный c).

Получив таким образом параллельный визирный луч, рейку переносят в промежуточные точки и ставят на отсчет, равный высоте инструмента, а пятку рейки фиксируют колышком-маяком.

Передача отметки на дно котлована

После выполнения земляных работ и зачистки дна котлована на дне закрепляют репер и определяют его отметку.

При глубинах котлована до 2 м эту работу можно выполнить с одной установки нивелира (вынос точки с проектной высотой).

На краю котлована подвешивают рулетку с помощью кронштейна,  внизу к рулетке прикрепляют груз (рис. 22).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 22. – Передача отметки на дно котлована

Рейки устанавливают на репере и на колышке, забитом в точке С на дне котлована. Нивелирование выполняют, как правило, двумя нивелирами, один из которых устанавливают на дне котлована, а другой – на исходном горизонте. Отсчеты по рулетке берутся по нивелирам одновременно двумя наблюдателями. Рулетка во время снятия отсчетов должна быть неподвижна. Если в распоряжении имеется только один нивелир, необходимо производить измерения несколько раз (не менее трех), обеспечивая неподвижность рулетки на протяжении всего цикла измерений.

Вычисляется отметка точки С на дне котлована:

Н _С = Н _RP + a - b₁ + b₂ – c.      (1)

Передача отметки на монтажный горизонт осуществляется аналогично (рис. 23).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 23. – Передача отметки на монтажный горизонт

Вычисление отметки точки С производится по формуле (1)

При помощи репера контролируют поверхность дна котлована, а промерами проверяют его проектные размеры.

 

Полярный метод разбивки сооружений

 

Полярный метод разбивки показан на рис.3.10. Исходные данные: прямоугольные координаты опорных пунктов B и C, проектные координаты x₀, y₀ точки O пересечения главных осей сооружения, дирекционный угол направления главной оси α₀. Искомые элементы геометрической привязки: горизонтальные углы β_В, β_О, горизонтальное расстояние d_BO. Так как каждый горизонтальный угол β равен разности дирекционных углов соответствующих направлений, то согласно рис.3.10,

;

.

При этом дирекционные углы α и расстояния d находят из решения обратных геодезических задач. При наличии крупномасштабного плана (1:500) расстояние d может быть взято графически. Практически, при переносе в натуру осей в точке В откладывают горизонтальный угол β_В, а по найденному направлению – горизонтальное расстояние d_ВО и закрепляют точку О. Затем в этой точке от линии ОВ откладывают угол β_О и фиксируют направление главной оси сооружения. Вторую ось строят перпендикулярно главной оси. Каждая ось за пределами будущего котлована закрепляется четырьмя постоянными знаками, два из которых должны быть скрыты.

Кроме полярного метода могут быть использованы методы угловых и линейных засечек или метод перпендикуляров от линий строительной сетки, заранее построенной на площадке специальной опорной сетки в виде прямоугольников, стороны которых параллельны большинству будущих осей сооружений. Перенос в натуру запроектированных сооружений в данном случае выполняют простыми промерами от линий сетки и по перпендикулярам к ним.

 

Лекция  №  18

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СООРУЖЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

 

18.1 Сведения о подземных коммуникациях.

18.2 Геодезические работы при строительстве трубопроводов.

18.3 Исполнительная съемка и поиск подземных коммуникациях.

 

18.1 На городских территориях находится большое количество подземных коммуникаций, в которых можно выделить по форме и назначению три вида: трубопроводы, кабельные сети и коллекторы.

К трубопроводам относятся сети водопровода, канализации, газоснаб­жения, теплофикации и другие подземные сооружения, предназначенные для транспортировки различных веществ по трубам.

Кабельные сети передают электроэнергию, различающуюся по напряже­нию и назначению. Сети высокого напряжения используются для освещения, электрификации транспорта, а сети низкого напряжения применяются для информационного обеспечения.

Коллекторы представляют собой подземные сооружения круглого или прямоугольного сечения сравнительно большого размера (от 1,8 до 3,0 м²). В них прокладывают одновременно трубопроводы и кабели различного назначения.

Водопроводные коммуникации состоят из магистральных (диаметры труб 400 – 900 мм) и распределительных сетей подачи воды в дома и промышленным предприятиям. Трубы этой сети имеют диаметр 200 – 400 мм, вводы в дома – 50 мм. Закладываются на глубину ниже промерзания грунта. Сети снабжены смотровыми колодцами для управления процессом передачи воды.

Канализация является подземным сооружением, состоящим из труб, ко­торые обеспечивают удаление сточных и загрязненных вод на очистные со­оружения и после очистки в ближайшие водоемы. Канализационная сеть состоит из чугунных и железобетонных труб, смотровых и перепадных ко­лодцев, станций перекачки для пониженных частей застройки и других со­оружений. Диаметры труб колеблются от 150 до 400 мм.

Водостоками отводят дождевые и талые воды, а также условно чистые воды (от мытья и поливки улиц). Водосточная сеть состоит из труб, дожде-приемных и перепадных колодцев, выпусков в водоемы и овраги. К водо­сточным колодцам присоединяют водосточные трубы зданий. Для водосточной сети применяют асбоцементные и железобетонные трубы диаметром до 3,5 м.

Дренажи применяют для сбора грунтовых вод через перфорированные трубы диаметром до 200 мм.

Газопроводы подразделяются на магистральные (диаметр стальных труб до 1600 мм) и распределительные. Глубина заложения от поверхности этих сетей 0,8 – 1,2 м.

Сети теплоснабжения обеспечивают теплом и горячей водой жилые, общественные и промышленные здания. Диаметр труб достигает 400 мм.

20.2 Прокладка подземных сетей производится в основном открытым способом, при котором трубы укладываются в траншеях.

 

18.2 Наиболее часто при прокладке подземных сетей используют открытый способ, когда коммуникации укладывают в траншеях. Геодезические разбивочные работы заключаются в выносе на местность оси трассы, центров колодцев, углов поворота и др.

На вынос трассы выдают специальное техническое задание. Основным документом является разбивочный чертеж, на котором кроме оси трассы и основных ее характеристик (углов, расстояний) показывают пункты геодезических опорных сетей, красные линии и стабильные долговременные элементы ситуации, используемые для нахождения на местности проектного положения трассы. Начало и конец трассы, углы поворота и точки врезки привязывают к трем и более опорным точкам (рис. 1.58), при этом расстояния не должны превышать длины мерного прибора.

Рис. 1.58. Фрагмент разбивочного чертежа для выноса в натуру трассы трубопровода

 

Исходным дпя составления разбивочного чертежа является крупномасштабный план местности с нанесенным на него проектом трассы. Если коммуникация проходит по незастроенной местности с малым количеством надежных контуров, то для определения на местности проектного положения трассы прокладывают теодолитный ход.

Вынос трассы в натуру предусматривает определение на местности начала и конца трассы, поворотных точек, колодцев и других объектов. Для определения начала и конца трассы используют метод перпендикуляров vr линейных засечек, исходными пунктами служат стабильные и четко определяемые на плане и местности точки. Вынесенные на местность элементы трассы закрепляют временными знаками.

На территории с небольшим количеством контуров для выноса трассы в натуру прокладывают теодолитный ход, его вершины нужно выбирать ближе к ожидаемым углам поворота трассы. Горизонтальные расстояния между вершинами вынесенной трассы измеряют мерными приборами и результаты сравнивают с проектными значениями. Разности не должны превышать установленных допусков, при недопустимых расхождениях следует выяснить их причину и при необходимости разбивку переделать. При допустимых расхождениях приступают к разбивке колодцев, для чего, задав теодолитом ствбр прямолинейного участка, мерным прибором откладывают соответствующие проектные расстояния. При разбивке санитарно-технических коммуникаций допускаются продольные сдвиги до 0,3-0,5 м, к поперечным сдвигам предъявляют более жесткие требования, так как они приводят к нарушению прямолинейности трассы, что осложняет укладку труб.

Углы поворота трассы на местности закрепляют методом пересечения створов. Для получения створа тонкую проволоку или леску натягивают так, чтобы она проходила над точкой поворота трассы, и закрепляют створными знаками за пределами полосы земляных работ. При земляных работах колышек в вершине трассы будет уничтожен, и его положение находят на пересечении восстановленных створов. Наиболее благоприятным углом пересечения створов является прямой, в любом случае угол между створами не должет быть меньше 60°.

Детальную разбивку траншеи и укладку труб выполняют с помощью обноски (рис. 1.59), установленной поперек траншеи на высоте 0,4-0,8 м.

Рис. 1.59. Обноска при разбивке траншеи

Обноски устанавливают вдоль трассы над каждым колодцем, но не реже чём через 50-100 м. С помощью теодолита, установленного (центрированного) над створной точкой, продольную ось трассы переносят на Т-образную визирку обноски. По высоте визирку устанавливают нивелиром, в итоге линия,

Стационарная визирка проходящая через верх всех визирок, должна быть параллельна оси трассы. Кроме продольной оси на обноске закрепляют дополнительные оси, например оси бровки траншеи, ширину дна и т. п.

Детальную разбивку траншеи выполняют для производства земляных работ через 10-20 м на местности колышками отмечают ось и бровки траншеи, для чего между осевыми метками на визирках смежных обносок натягивают струну и отвесом, закрепленным на струне, проектируют положение оси на землю и закрепляют колышком, от которого по обе стороны рулеткой откладывают половину ширины траншеи. Глубину выемки грунта из траншеи определяют переносной ходовой визиркой, ее длина равна высоте стационарных визирок над проектной отметкой дна траншеи. Если верх ходовой визирки установить на прямой, соединяющей верх стационарных визирок, то ее основание будет совпадать с проектной отметкой дна траншеи.

Чтобы не повредить основание траншеи, на которое будут укладывать трубы, экскаватор не должен вынимать грунт до проектной отметки, последние несколько сантиметров грунта из траншеи вынимают вручную, уровень дна контролируют по ходовой визирке.

После зачистки дна траншеи выполняют разбивку колодцев. Центры угловых колодцев определяют путем пересечения осей смежных прямолинейных участков трассы, отмеченных струнами, натянутыми между осевыми метками стационарных меток. Точку пересечения струн отвесом проектируют на дно траншеи, в этой точке забивают штырь-маяк, головку которого выносят на проектную отметку от ближайшего репера нивелиром. Штырь-маяк отмечает Центр колодца и отметку дна его лотка. Укладку труб выполняют обычно после установки колодцев.

Самотечные трубопроводы большого диаметра обычно имеют небольшие уклоны (0,0005-0,005). Для выноса таких уклонов в натуру с ошибкой менее 10% проектные отметки дна лотка трубопровода (дна трубы) нужно определять с ошибкой не более нескольких миллиметров, что можно обеспечить геометрическим нивелированием установленных через 5-10 м на проектных отметках штырей-маяков или колышков с шурупами, ввинченными в торцы. Высоту головки шурупа можно изменять ввинчиванием или вывинчиванием его из торца колышка. До уровня, отмеченного в траншее штырями-маяками или головками шурупов, укладывают бетон, на бетонную поверхность укладывают трубы. Перед засыпкой траншеи трубопровода выполняют его исполнительную съемку.

 

18.3 Съемка подземных коммуникаций производится для составления специализированных планов подземного хозяйства городских территорий. Такие планы составляются на топографической основе и используются для решения проектных задач при строительстве и технической инвентаризации коммуникаций.

Съемка подземных коммуникаций в зависимости от назначения созда­ваемых планов, характера снимаемой территории и плотности размещения сетей может выполняться в масштабах 1:5000 - 1:500, а в отдельных случа­ях, для сложных мест промышленных площадок - 1:200

Точность плановой съемки подземных коммуникаций на застроенных территориях характеризуется средней квадратической ошибкой в положении трасс между собой и по отношению к контуру сооружений, равной 10-15 см. Наиболее высокая точность определения высотного положения комму­никаций характерна для самотечных трубопроводов, так ошибку в отмет­ках лотков соседних колодцев допускают не более 5-10 мм.

На участке съемки создают съемочное обоснование в виде системы теодолитных и нивелирных ходов.

Детальная съемка подразделяется на плановую и высотную. Для пла­новой съемки используются методы горизонтальной съемки, а высотная выполняется методом геометрического нивелирования. Высотное положе­ние подземных сетей и сооружений определяют в основном техническим ни­велированием. Нивелируют люки всех колодцев, лотки канализационных, водосточных и дренажных каналов, верх труб и пол каналов теплофика­ции, телефонной и электрокабельной сетей, в бесколодезных прокладках — углы поворота трассы и точки излома профиля.

При съемке на застроенной территории плановое положение опре­деляемых точек подземных сетей определяют от пунктов съемочного обос­нования и от координированных твердых точек капитальной застройки, на незастроенной территории - от пунктов геодезических сетей и съемочного обоснования. Горизонтальную съемку от пунктов съемочного обоснования способами: линейных, угловых и створных засечек, способами полярных и прямоугольных координат; от точек капитальной застройки — линейными засечками, способами перпендикуляров и створов. При всех способах съем­ки точек подземной коммуникации обязательно производят контрольные измерения расстояний между ними.

Точки подземных коммуникаций, расположенных в открытых траншеях, при съемке проектируют на поверхность земли отвесом.

При съемке колодцев и камер производят обмер внутренних и внешних габаритов, отдельных конструктивных элементов, расположения труб с привязкой к отвесной линии, проходящей через центр крышки колод­ца.                                                                                     

Для составления планов подземных коммуникаций максимально ис­ пользуются исполнительные чертежи, выполненные в открытой траншее сразу же после окончания укладки труб и монтажа всех устройств. Для уже эксплуатируемых сетей при отсутствии исполнительной документации при­меняют метод шурфования, для этого роют глубокие поперечные траншеи (шурфы) на таком расстоянии одна от другой, чтобы можно было с доста­точной достоверностью выявить и определить положение всех необходимых коммуникаций. Кроме этого для определения положения подземных ком­муникаций применяют специальные индуктивные приборы  трубокабелеискатели.

После обработки полевых материалов результаты съемки подземных коммуникаций с подробной их инженерной характеристикой отображаются на топографическом плане соответствующего масштаба. Дополнительно составляются продольные профили отдельных видов подземных коммуни­каций.

Для поиска подземных коммуникаций широко используют специализи­рованные электронные приборы - трубокабелеискатели. Принцип действия приборов поиска основан на законе электромагнитной индукции и заключа­ется в обнаружении переменного магнитного поля, существующего вокруг электрических кабелей, или искусственно создаваемого поля вокруг оты­скиваемых трубопроводов.

Определение положения подземной коммуникации при помощи прибо­ров поиска может быть выполнено контактным и бесконтактным способа­ми.

Контактный способ является наиболее точным. В этом способе генератор в удобном месте подключается непосредственно к искомой коммуни­кации. На расстоянии 8-10 м по направлению, перпендикулярному комму­никации, генератор заземляют. После соответствующей настройки генера­тора и включения приемного устройства начинают поиск.

Плановое положение оси коммуникации можно определить либо по максимальному, либо по минимальному сигналу воспроизводящего устрой­ства. Если ось антенны приемного устройства расположить перпендикуляр­но к предполагаемой оси коммуникации (рис. 2.39) и плавно перемещать ее вправо и влево в поперечном к трассе направлении, наибольшая гром­кость звучания сигнала будет зафиксирована над осью коммуникации. Ширина зоны звучания сигнала может быть до 1 м и более. Положение про­екции коммуникации можно уточнить на режиме минимального сигнала воспроизводящего устройства. Для этого, расположив антенну вертикально, перемещают ее, как и ранее, добиваясь наименьшего звучания сигнала. Уточненное положение оси подземной коммуникации закрепляют знаком, металлическим или деревянным колышком.

Для определения глубины заложения ось антенны располагают под уг­лом 45° к поверхности земли над знаком, фиксирующем положение оси коммуникации. В таком положении антенну перемещают перпендикулярно к направлению оси коммуникации до минимальной слышимости сигнала. Расстояние от этой точки до оси и будет равно глубине залегания коммуни­кации. Определение повторяют в противоположную от оси сторону и берут среднее из двух значений полученных расстояний.

Бесконтактный способ применяют, когда подключение генератора к тру­бопроводам и кабелям невозможно или нежелательно. В этом способе работающий генератор заземляется в двух или более точках, создавая тем самым вокруг коммуникации электромагнитное поле. Для поиска коммуника­ции используется «отраженная величина» этого поля. Методика поиска анало­гична контактному способу.

Точность индуктивного метода поиска подземных коммуникаций зависит от разрешающей способности применяемого прибора, установки антенны прием­ного устройства в заданное положение, влияния внешних помех.

 

 

ЛЕКЦИЯ № 19

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКЕ МЕСТНОСТИ

 

19.1. Планирование местности под горизонтальную площадку.

19.2. Планирование местности под наклонную площадку

19.3. Вынос линии с проектным уклоном.

19.4. Особенности укладки трубопроводов.

 

Вертикальное проектирование или планировка заключается в преобразовании существующих естественных форм рельефа в искусственные, связанные с положением проектируемых объектов. Экономически эффективное решение задач вертикальной планировки достигается при максимальном сохранении благоприятных форм рельефа и соблюдении равенства объемов земляных работ по выемке и насыпи.

При вертикальной планировке выполняются следующие виды работ:

·         расчет проектных уклонов и проектных высот,

·         вычисление рабочих отметок

·         определение объемов перемещаемых земляных масс отдельно по выемки и насыпи.

Наиболее подходящей основой для проекта вертикальной площадки являются топографические крупномасштабные планы, полученные в результате нивелирования по квадратам.

Проектные высоты вычисляют по формуле

Н_пр. =Н₀+i_пр.d

где Н₀ - начальная проектная высота, которая задается под определенными условиями, iпр - проектный уклон, d - расстояние от точки с начальной проектной высотой до определяемой точки.

Расчет высот по формуле осуществляется по заданным направлениям.

Сравнивая значения проектных и фактических отметок, получают рабочие отметки h_раб, которые определяют размеры выемки или насыпи земляных масс.

h_раб.= Н_пр.-H_фак.

где H_фак. - отметки существующего рельефа.

Рабочие отметки вычисляют на плане земляных работ. Знак «+» рабочей отметки указывает на необходимость подсыпки грунта. Знак «-» рабочей отметки указывает на выемку грунта.

Если смежные рабочие отметки имеют различные знаки, то между ними находится точка нулевых работ.

Линия, которая соединяет точки нулевых работ, называется линией нулевых работ и является границей между районами выемки и подсыпки. Определение ее положения необходимо для вычисления объемов земляных работ и для практической реализации этого этапа строительства. Положение точек нулевых работ вычисляется по формуле

d₁=|h₁|d/(|h₁|+|h₂|),

d₂=|h₂|d/(|h₁|+|h₂|),

                                                                                               d=d₁+d₂,

где d₁ и d₂ - расстояния определяющие положение точки нулевых работ на отрезке d; - рабочие отметки, которые используются в данных формулах по абсолютной величины. Третья формула используется в качестве контрольной формулы.

Объем земляных масс V_i вычисляется отдельно по каждой фигуре по формуле

V_i=P_ih_ср.,

где Р_i- площадь отдельной фигуры; h_ср.- средняя рабочая отметка этой фигуры.

Вычисленные по каждой фигуре объемы земляных масс записываются в таблицу, где далее суммируются отдельно по выемке и подсыпке.

19.3. Вынос линии с проектным уклоном.

 

Планирование наклонной площадки проще выполнить по материалам нивелирования по квадратам. При проектировании площадки задается положение опорной линии с заданной отметкой Н₀ и проектным ук­лоном  площадки (рис.4). Предположим Н_о =10,0 м и = 0,1 при h =1 м. Тогда проектное расстояние "а" между горизонталями наклонной площадки при произвольной заданной высоте сечения будет равным: .

 На схеме квадратов … проводят параллель­но опорной линии. Для каждой вершины квадрата по плану определяют проектные рабочие отметки. Затем по рабочим отметкам проводят линию ну­левых работ, по методу призм опреде­ляют объемы  насыпи и выемки. Вы­нос в натуру наклонной площадки мо­жет быть выполнен по маякам, ко­торые в районе насыпи выносятся на заданную проектную отметку. Промерами от вершины квадратов закрепляют на местности линию нулевых работ.

                                                              Рис. 4

 

В работах по вертикальной планировке часто решается задача по передаче отметки с поверхности Земли на дно котлована или траншеи.

Наклонную площадку можно вынести в натуру, решая задачу по выносу линии с заданным проектным уклоном. Такая задача решает­ся при укладе трубопроводов. Для выноса в натуру некоторого отрезка этой линии, вначале выносят концы отрезка на проектные отметки Н₁ и Н₂ от пунктов геодезической основы. Тогда, если встать с теодолитом или нивелиром на одной из вынесенных точек, измерить высоту инструмента i над ней, а на второй точке поставить рейку и направить визирную ось подъемным винтом на отсчет  a = i , то получим наклонный луч, параллельный линии с заданным уклоном (рис. 6). В промежуточных точках переносят рейку на эти точки, и ставит отсчет рав­ный высоте инструмента, пятку рейки фиксируют колышком-маяком. Ту же работу можно выполнить с помощью трех визирок (Т-образных реек), две из которых устанавливают в точках 1 и 2, а третью (ходовую) – в про­межуточных точках. Глядя по верху постоянных визирок, ходовую визирку устанавливают по визирной линии, и по ее пятке фиксируют промежуточную точку (рис. 7)

 

 

 

 

 

 

                      Рис. 6                                                         Рис. 7

 

19.4. Особенности укладки трубопроводов.

 

Отрывка котлованов и траншей под сооружения ведется мехазированным способом. Таким способом выбирают грунт не до проект­ной отметки, а оставляют 10-15 см для ручной зачистки, чтобы сохранить целостность грунта. Для контроля зачистки котлована с поверхности земли на дно передают отметку и от этой временной точки с помощью нивелира контролируют зачистку так, чтобы отс­чет по рейке, установленный на дне Н₀ оказался заранее вычислен­ному отсчету b: . Зачистку дна траншеи удобнее проконтролировать с помощью обносок, устанавливаемых на поворотах линий, под смотровыми колодцами, а при боль­ших расстояниях – и на трассе между колодцами. Обноска представ­ляет собой обрезную доску толщиной ~50 мм, прибитую к 2-м столбам так, чтобы она проходила через центр колодца. Столбы закапывают в землю на глубину не менее 70 см и на рассто­янии 70-75 см от края траншеи (рис. 8)

Рис. 8

 

Над центром колодца в доску вбивают гвоздь, а сбоку к ней прибивают гладко выструганный деревянный брусок, называемый по­лочкой. Верхний край полочки устанавливают по уровню. На полочке наглухо закрепляют постоянную визирку. Верхнюю грань ее устанав­ливают по уровню двух соседних обносок, укрепляют таким образом, чтобы расстояние между верхними кромками визирок и верхом трубы было одинаковым. Для закрепления линии с заданным уклоном посто­янные визирки укрепляют на высоте:

где L - длина ходовой визирки; Hi - отметки полочек, получаемых из нивелирования; H0 - проектная отметка дна траншей.

Длину ходовой визирки определяют из уравнений:

 

L = l₁ + (H_i – H₀₁)

l₁ = L + (H₁ – H₀₁)

l₂ = L + (H₂ – H₀₂)

 

Теперь, глядя по верху пришивных визирок, устанавливают хо­довую визирку в промежуточных точках по линии визирования (рис 9).

 

 

 

Лекция № 20

Расчет точности геодезических разбивочных работ

 

20.1. Технические допуски.

20.2. Точность различных элементов разбивки.

20.3. Характеристики точности измерений

 

Технические допуски

Точность разбивки сооружений зависит от типа и назначения сооружения, материала возведения, технологических особенностей производства и регламентируется строительными нормами и правилами, государственным стандартом “Система обеспечения геометрической точности в строительстве”, техническими условиями проекта сооружения.

Основным критерием, определяющим точность разбивочных является допустимая ошибка замыкания конструкции m_з. Она состоит из 2-х слагаемых: ошибки монтажных работ m_м, включая ошибки изготовления конструкции и ошибки разбивочных работ m_r. Эти ошибки независимы.

Допустимая величина отклонения обычно задается в проекте и необходимо найти такое соотношение между отдельными источниками ошибок, чтобы их суммарное влияние не превышало этой величины с учетом технической возможности в отношении точности выполнения отдельных процессов общей экономической эффективности решения задачи.

Если ошибка разбивочных работ составит менее одной трети ошибки монтажных работ:

m_r £1/3 m_м, , то  m_з £ 1,04 m_м » m_м

и ошибка замыкания конструкции практически будет зависеть только от ошибки монтажных работ. Исходя из этой предпосылки установлены нормы точности геодезических разбивочных работ, которые регламентированы строительными нормами и правилами (СНИП). Эти нормы периодически пересматриваются уточняются. Некоторые выдержки из этих норм приводятся в табл.1.

Таблица    1

 

Виды работ	Допустимые ошибки в сантиметрах
	Продольн.	Поперечн.	Вертикальн.
А.    Земляные работы Котлован Водоотводные каналы Дренажи	5 ­– –	5 5 5	5 5 0,003 =
Б.    Посменные работы Фундамент и стены Столы и  простенки Отклонение стен от от вертикали 1.      на один (4м) этаж 2.      на все здания сваи в кустах сваи в свайных полях	– 0,5   – – 1 d 2 d	2 0,5   0,7–2,0 2–3 1 d 2 d	2 0,5   – – – –
В.   Металлические конструкции: 1.      Положение внизу 2.      Отклонение при высоте от вертикали	0,2 0,0003 h	0,2 и не более 3 см	0,2
Г. Бетонные железобетонные конструкции: Основание колонн Оси колонн Отклонение от вертикали	0,5 0,8 –	0,5 0,5–1,5 1–2	0,5 0,1 –

 

Примечание: d – диаметр сваи

 

 

Точность различных элементов разбивки

 

Расчет точности геодезических разбивочных работ ведется на основе этих норм и зависит от способа разбивки. Например, при переносе в натуру точки полярным методом (рис. 1) точность положения точки 0 зависит от точности построения угла и откладываемого расстояния S.   Линейное смещение точки, зависящее от ошибки измерения угла (поперечный сдвиг равно 

а продольный сдвиг точки равен ошибке откладываемого расстояния:

Поэтому общая средняя квадратическая  ошибка положения точки 0 будет равна

Если принять, что составляющие ошибки построения точки одинаковы, т. е. ,    то необходимая точность условных и линейных измерений при заданной норме точности m₀  ,будет определяться из соотношений:

    

Пример:  m₀ = 1,5 см, S = 50 м,  r ^// = 2´ 10 ^–5 , ,         

В методе перпендикуляров от исходного пункта А (рис. 2) откладывают расстояние S, затем в точке С строят прямой угол и откладывают расстояние d.

Вследствие ошибки измерения линий и угла ошибка положения точки 0 будет равна :

                         

Рис. 2

 

Применяя принцип равного влияния ошибок отдельных измерений на конечный результат получим необходимую точность измерений для трех слагаемых: 

     

И если  m₀ = 1,5 см,   то при d = 25 м    m_S = 0,9 см, m_d = 0,9 см;

В способе угловой засечки положение точки получается в результате пересечения направлений, заданных с пунктов А и В (рис. 3).

 

Рис. 3

 

 В этом способе точность положения точки 0 определяется формулой:

где m – ошибка измерения углов.

Следует иметь в виду, что засечки получаются более точными,  когда

g = 90^o ,   т. к.   sin(a +b) = sin g

 

При   заданной         точности , имеем

При передаче отметки по вертикали на дно котлована или верхние этажи - ошибка зависит от взятых отсчетов по рейкам и рулеткам; т. к.  , то при  безошибочности отметки ,  получим:

m_Ho = m_a² + m_b² + m_c² + m_d²

Ошибки отсчетов зависят в свою очередь не только от взятия самого отсчета, но и от точности изготовления реек и рулеток и учета влияния внешней среды – m_x. Поэтому можно записать, при равенстве ошибок самих отсчетов по рейке       и рулетке m_pл:

m_Ho² = 2m_p² +2 m_pл² + m_x²

Детальная разбивка сооружений может производиться от закрепленных точек главных и основных осей преимущественно способами створных и линейных засечек, створно-линейным способом.

Положение точки на местности створным способом определяется пересечением двух створов (осей), закрепленных на противоположных сторонах сооружения. Створ задается теодолитом (рис. 4)

Рис. 4

 

Точность створной засечки m зависит от точности построения первого створа   (m_c1) и второго () створов, влияние ошибок исходных данных () , также точности фиксирования найденной точки на местности (m_ф)

m² = m_с12² + m_u² + m_ф²

 

Основными ошибками при построении створов следует считать ошибки центрирования (m_ц) и редукции визирных целей (m_p), ошибку визирования (m_в),  ошибку за изменение фокусировки зрительной трубы (m_ф), за влияние внешних условий (m_внш) . Учитывая независимость влияния этих ошибок имеем:

m_с² = 2m_ц² +2 m_p² + m_в²+ m_ф² + m_внш²

Влияние ошибки на точность построения створа можно проследить на следующем примере (рис. 5) Пусть створ А-А^/ пересекается створом 2-2^/. Теодолит установлен в точке А₁, т. е. с ошибкой АА₁ – е. В результате этого вместо створа АА^/ задается створ  А₁А^/ и точка сооружения С сместится в положение С^/ , т. е. будет разбита с ошибкой СС –.

 

Рис. 5

 

Из подобия треугольников АА^′А₁ и СА^/С^/ имеем:

т. к. AA^/ » e cos q,      то    

Из последней формулы следует, что влияние ошибки центрирования будет тем больше, чем ближе к прибору находится разбиваемая точка и чем длиннее закрепляемый створ. При прочих равных условиях наибольшая величина ошибки D_ц будет при угловом элементе центрирования  равном 0° или 180°. Поэтому при разбивках ближних точек точность центрирования должна бытъ повышена, особенно в направлениях перпендикулярных к задаваемому створу.

 

Рис. 6

 

Вследствие ошибки в установке визирной цели над закрепленной точкой линии будет задана с некоторой ошибкой, в результате чего разбиваемая точка С сместится на величину СС^/= D_р (рис. 6) При этом наибольшее влияние ошибка редукции оказывает на удаленные от прибора точки, особенно при условном элементе  или 180°. Следовательно, влияние ошибки редукции  будет возрастать с удалением от теодолита и приближением к визирной цели. Наибольшее внимание ошибка центрирования и редукции вызывает в конечных точках створа, когда l=0 или l=b, тогда . При этом минимальная ошибка получается при , т. е. .

Для теодолитов и визирных марок с оптическими центрирами, величина . Для нитяного отвеса в закрытых по 2-3 мм, на открытых площадках – 3-5 мм.

Ошибка визирования в угловой мере обычно представляется в виде  

где σ'’ – некоторый критический угол зрения, зависящий от условий наблюдения и типа визирной цели; V– увеличения зрительной трубы. При этом для двух теодолитов с близким увеличением ошибки визирования будет меньше у того прибора, который имеет больший диаметр объектива и дает более четкое изображение. В инженерно-геодезических работах, когда наблюдение ведется на чет­кое визирование цели, расположенное на сравнительно небольшом расстоянии от теодолита, средняя квадратическая ошибка визирования может быть принята:

 Т. к. при построении створа приходится визировать дважды (вна­чале на визирную цель, установленную в закрепленной точке оси, а затем на цель, фиксирующую разбиваемую точку сооружения), то, следовательно для створных построений ошибка визирования:    ,

в линейной мере                              

где l - расстояние от разбиваемой точки до прибора.

В высокоточных наблюдениях, выполняемых в благоприятных условиях, ошибка визирования составляет 0,3 – 0,4. Ошибка за перефокусировку зрительной трубы для ориентировочных расчетов можно принять .

Ошибки исходных данных для отдельных строительных блоков и агрегатов равны отклонениям расстояний между разбивочными осями от проектных значений и составляет в среднем 1-2 мм.

Для больших, технологически связанных сооружениий, отдельные части которых разбиваются от разных осей, ошибки исходных данных равны 1/25000 расстояния между осями.

В способе линейных засечек средняя квадратическая ошибка может быть просчитана:

     при g = 90^о

Относительная ошибка               

В створно-линейном способе проектные расстояния откладываются по створам, закрепляющим разбивочные оси. Основными ошибками это­го способа являются построение створа (mc) и отложение проектных расстояний (ml). Если ошибки независимы, то:

При точных разбивочных работах принимают  m_ф = 1¸2 мм.

;       m_c^// = 1^// – 2^//

 

 

Лекция  21

21. Исполнительные съемки.

 

21.1.  Составление исполнительных чертежей.

21.2.  Геодезическая основа исполнительных съемок

    21. 3. Исполнительные генеральные планы.

21.4.   Автоматизация инженерно-геодезических работ в строительстве

 

21.1.   Составление исполнительных чертежей.

Исполнительные съемки проводятся для установления точности вынесения проекта сооружения внутри и выявления всех отклонений, допущенных в процессе строительства, а также для определения фактических координат, отметок построенных объектов, размеров отдельных частей, расстояний между колодцами подземных сетей и других аналитических данных, необходимых для составления исполнительной документации. Исполнительные  съемки ведутся в процессе строительства по мере окончания отдельных этапов строительных и монтажных работ (котлова­нов, траншей, фундаментов конструкций) и завершаются окончательной планово-высотной съемкой готового сооружения.

 

21.2 Геодезической основой исполнительных съемок  являются:

а) в пределах отдельных зданий, цехов, установок – закрепленные оси фундаментов и сеть рабочих реперов;

б) в пределах строительной площадки – пункты разбивочной основы;

в) за пределам строительной площадки – пункты геодезического обосно­вания, созданного в процессе изысканий для съемочных и трассиро­вочных работ.

Исполнительная съемка обычно производится с пунктов геодези­ческого обоснования аналитическим способами: полярным способом, промерами по перпендикулярам и створам, линейными и условными засеч­ками. Отметки точек определяют геометрическим путем – нивелированием от ближайших реперов. Съемка подсобных построек, расположенных за пределами площадки, может быть произведена и методом мензульной съемки в масштабе составления исполнительного плана.

При исполнительных съемках особое внимание обращают на так называемые скрытые элементы сооружения: котлованы, фундаменты, подземные трубопроводы, кабельные трубопроводы, кабельные линии, которые должны быть  заняты до засыпки их землей.

В подземных коммуникациях определяют координаты углов поворота центров узловых колодцев, мест пересечений с другими колод­цами. Выявляют вводы отдельных сетей в здания и сооружения. Ниве­лированием находят отметки дна и бровок котлованов и траншеи, лотков и крышек, колодцев, верха труб. В воздушных трубопроводах и линиях электропередач проверяют расстояния между опорами, отметки траверсов, габариты приближений.

Исполнительная съемка выполненной вертикальной планировки ведется методом нивелирования поверхности и проложения отдель­ных ходов по характерным точкам. Отметки берут по отмосткам зда­ний; в местах пересечений и переломов профиля дорог, тротуаров, проездов; по дну открытых лотков, водоотводных каналов; кюветов, у решеток дождеприемов. В открытых местах нивелирование произво­дится по квадратам со сторонами 10-20 м или по перечникам. При исполнительной съемке траншей проверяют их прямолинейность и сов­падение оси с проектом трассы. Дно траншеи нивелируют, определяя отметки на пикетах и колодцах. Расхождения между полученными и проектными отметками не должны превышать 2-3 см при условии, что­бы не создавать обратных уклонов. Это требование соблюдается тща­тельно при строительстве самотечных трубопроводов малых диаметров, когда трубы кладут непосредственно на дно траншеи. Ливнестоки ди­аметром 600 мм и более делают железобетонными и укладывают на бе­тонную подушку.

Согласно исследованиям ряда авторов, уклон i построенных лот­ков самотечных трубопроводов не должен отличаться от проектного в среднем на 10 %, т. е.

Ошибка установки в натуре проектных отметок в каждой из смежных точек не должна превышать:

где l - расстояние между установленными в натуре точками.

При выносе проектных отметок через l = 50 м имеем следующую точность установки проектных отметок (табл. 1)

Таблица 1

i	0,005	0,003	0,001	0,0005
мм	17,8	10,5	3,5	1,8

 

Из таблицы 1  следует, что способ визирок при i<0,003 не обеспечивает заданную точность и для этой  цели следует применять геометричес­кое нивелирование.

В фундаментах определяют положение всех закладных частей и их отметки, а также проверяют размеры строительных блоков, про­емов, шахт и т. д. В  зданиях привязывают к геодезическим пунктам все углы для определения их координат, а также производят проме­ры по параметру на уровне цоколя, фиксируя в абрисе размеры всех выступов и проемов. При этом относительная разность в длине здания, полученная в результате промеров рулеткой и вычисленная по коорди­натам углов, не должна превышать 1/1500. Для достижения такой точ­ности необходимо, чтобы относительная ошибка взаимного положения пунктов геодезического обоснования, к которым привязываются углы здания, была не ниже 1/3000.

В установленных конструкциях определяют положения геометри­ческих осей верхнего и нижнего сечений колонн, панелей, рам, арок, отдельно стоящих фундаментов под оборудование  относительно разбивочных осей, а также взаимное их расположение, отметки верхних опор­ных поверхностей указанных элементов и др.

При определении положе­ния конструкций в плане применяются  традиционные способы: померный, засечек, перпендикуляров, створов. Для определения вертикальности колон, панелей и пр. применяют спо­соб наклонного проектирования и бокового нивелирования.

При возведении сборных зданий и сооружений осуществляется так­же контроль геометрических параметров в узлах сопряжения конструк­ций. При этом контролируются размеры зазоров между соединяемыми конструкциями, уступов, площадок опирания конструкций и т.п. Эти измерения производятся с помощью металлической линейки, угольника, отвеса.

Исполнительная съемка положения технологического оборудования выполняется геодезическими методами от знаков, закрепляющих ос­новные и параллельные оси, или от пунктов опорной или разбивочной сети.

Одновременно с исполнительной съемкой ведется журнал отступле­ний от проекта, в котором по каждому сооружению для важнейших эле­ментов показывают размеры этих отклонений от проектного положения в плане и по высоте. Если размеры этих отклонений не превышают до­пусков, установленных СНИП, то отмечают, что отклонений нет.

Допустимая средняя квадратическая ошибка геодезического контроля положения строительных конструкций должна определяется по формуле: 

m = (1/6) δ;

где δ — допустимое отклонение от проекта в положении конструкции, взятое из соответствующих  глав СНИП.

 

21.3.  исполнительные генеральные планы.

 В зависимости от размеров и типа предприятия, а также приня­тых методов проектирования рабочий проект  генерального плана пред­приятия составляют в масштабе М 1:500 на всю площадку или общий план в масштабе М 1:1000, а на отдельные сложные объекты дополнительно составляют детальные генеральные планы в М 1:200 -1:500.

Проектный генеральный план составляют в результате исполнительных съемок. В отличие от проектного генплана, на котором зда­ния наносят по осям стен, а инженерше сети - по продольным осям, на исполнительном генеральном плане показывают действительные площадки, занимаемые зданиями  и сооружениями, со всеми высту­пами, отмостками, кюветами.

Различают исполнительные генпланы текущие и окончательные.

Текущий, или оперативный, исполнительный генеральный план ведется с начальной стадии работ и отражает весь ход строительства постоянных, вспомогательных и временных зданий и сооружений. Эти генпланы служат основой  для решения вопросов, возникающих в про­цессе строительства: размещение временных построек, уточнение проектного генплана.

Особо важное значение текущий генплан имеет для строительства подземных коммуникаций. Только имея план уложенных комму­никаций, можно правильно организовать работу механизмов и принять меры предосторожности, чтобы во время  рытья новых траншей не за­деть и не повредить уже построенные сети.

На основании текущего генерального плана и дополнительных съемок периодически составляют дежурный план строительства. На этот план наносят все возводимые постоянные и временные здания и сооружения на определенную дату. Условными знаками обозначают выпол­ненные на отдельных  объектах стадии строительных работ.

Окончательный исполнительный генеральный план составляют пос­ле завершения строительства. Он является основным документом пос­троенного сооружения, по которому решаются все инженерные задачи по его эксплуатации, реконструкции и расширению. Составляется план на основании материалов исполнительных съемок.

Комплект окончательного исполнительного генерального плана состоит из общего {сводного) генерального плана в масштабе 1:1000-1:200, генеральных планов  отдельных установок и сложных узлов в масштабе 1:200-1:500, специализированных планов коммуникаций в масштабе 1:1000-1:2000.

Исполнительный генеральный план является уникальным и раз­множению не подлежит, поэтому его составляют в цветных условных знаках, что улучшает читаемость и наглядность.

На сводный генеральный план наносят: опорные пункты, спла­нированный рельеф, все построенные по проекту здания и сооружения, коммуникации.

В подъемных сетях дают все колодцы, доводя сами сети лишь до  вводов в здания. Чтобы не затруднять  читаемость сводного пла­на, на него наносят лишь минимальную цифровую нагрузку: наименование геодезических пунктов, номера узловых колодцев, высоты рельефа в характерных местах. Координаты и отметки зданий и сооружений под­писывают только в тех местах, где это позволяет ситуация.

На исполнительные генеральные планы узлов (установок, цехов, агрегатов) в крупном масштабе (1:200-1:500, а иногда 1:100) наносят весь комплекс сооружений узла: фундаменты, трубопроводы и кабель­ные линии с детальной разводкой и колодцами с указанием линии отме­ток в характерных точках. Показывают расположение осадочных марок, реперов, плановых знаков.             

На специализированных исполнительных  генпланах дают полную числовую характеристику наносимых сооружений. Рекомендуют следующие виды планов:

1) горизонтальной и вертикальной планировки; 2) канализации; 2) водопроводных сетей; 4) продуктопроводов и технологических трубопроводов; 5) кабельных линий, воздушных сетей.

Общий порядок составления генерального плана следующий:

а) наносят пункты геодезической основы; здания и сооружения; доро­ги; коммуникации; прочую ситуацию (газоны, скверы, зеленую зону и т. д.);

6) изображают рельеф;

в) выполняют зарамочное оформление.

Здания и сооружения наносят по исполнительным координатам углов. Детальная конфигурация наносится по абрисам исполнительных промеров.

Подземные коммуникации наносят по исполнительным углам поворо­та  и узловых колодцев.

Отдельные колодцы наносят путем откладывания расстояний, изме­ренных между ними в натуре. При этом проверяют расстояние от колод­цев до изображенных на плане ближайших зданий и строений. Этим кон­тролируют положение на плане как колодцев, так и  зданий.

По материалам исполнительного нивелирования наносят отметки на спланированной территории. Горизонтали проводят через 0,25-0,5 м в зависимости от уклонов местности и масштаба составляемого плана.

Если вертикальная планировка не проводилась, рельеф наносят на генплан по материалам съемки этой территории в период изысканий.

Исполнительные планы на отдельные виды коммуникаций часто составляют на отдельных бланках, которые получают путем копирования со сводного генерального плана на восковку. Копии копируют.

После тщательной корректуры составленного генерального плана вычерчивают его цветными знаками.

 

21.4. Автоматизация инженерно-геодезических работ в строительстве.

В последние годы в СССР и за рубежом ведутся разработки и исследования в области инженерно-геодезических работ, как при строи­тельстве инженерных сооружений, так и в процессе их эксплуатации. В нашей стране при производстве строительно-монтажных работ получили применение лазерные геодезические прибо­ры. Они находят применение при створных наблюдениях; применяются автоматические ла­зерные системы при вождении землеройных машин и возведении высотных сооружений, представляющих тела вращения. Геодезические  лазерные приборы меньше зависят от неблагоприятных производственных условий, чем обычные теодолиты и нивелиры, могут эффектнее применяться для ус­тановки и переноса отметок, осей и плоскостей в пространстве. Лазеры используют для обеспечения непрерывного систематического контроля выполняемых строительных работ. Для обеспечения надежного контроля вертикальности высотного строительства нашли применение лазерные зенит-приборы, позволяющие выверять конструкции с ошибкой 1 см на 300 м высоты. Лазерные устройства может обслуживать один человек, при этом трудоемкость геодезических операций сокращается  на 30 %.

Наиболее перспективным с точки зрения повышение точности и совершенствования методов условных построений является внедрение в строительство кодовых лазерных теодолитов с программным управлением и специальных устройств для записи результатов измерений.

Для измерения превышений и передачи отметок при инженерно-гео­дезических работах применяют лазерные нивелиры. В их основе лежит идея создания в пространстве горизонтального или установленного под заданным углом визуально обнаруживаемого луча, относительно которого возможны непосредственные измерения превышений. В лазерном нивелире пучок излучения направляется по оптической оси зрительной трубы. Средняя практическая ошибка измерения превышения лазерным нивелиром не превышает 6 мм при длине плеча до 400 м.

Все более широкое применение находят лазерные  приборы со сканирующими излучателями. Они позволяют выполнять контроль в любое время суток и одновременно в нескольких точках. Значение отмет­ки лазерного луча, которая периодически контролируется, и может быть задано.

Находят применение лазерные насадки, устанавливаемые на нивелир для изменения горизонтального направления визирного луча на нап­равление вверх и вниз. Погрешность выноса вертикали в этом слу­чае 1 мм на высоту до 100 м.

Дальномеры на основе лазеров могут измерять расстояния с вы­сокой степенью точности (СМ2, ЗСМ2, геодеметр12 и т. д.). Так геодиметр с помощью акустического сигнала позволяет вести помощника с отражателем в заданный створ. Лазерные приборы исполь­зуют при выполнении  различного рода планировочных работ.

В практике производства работ по обследованию коммуникаций (колодцев) нашел применение метод фотографирования, позволяющий получить не только изображение прокладки и их элементов в колодце, но и размеры труб, их взаимное расположение. Этот метод удобно применять для небольших колодцев (водопровод, канализация) и в том случае, если центр люка находится сравнительно близко от оси симмет­рии сооружения. При фотографировании для масштабирования в колодец опускают рейку (в плоскости главных элементов - труб). На обочине колодца устанавливают раму-держатель фотоаппарата с отверстием для объектива, совмещаемым с центром люка. Фотокамеру ориентируют по сторонам света, нивелируют по круглому уровню и фотографируют. Обработка результатов производится проекционным методом. Изобра­жение увеличивают в 10-15 раз, производят замеры.

Роль и значение инженерно-геодезических работ возрастает с каждым годом. Квалифицированное, хорошо оборудованное инженерно-геодезическое обслуживание обеспечивает правильную установку соо­ружения в положение, снижает стоимость строительства, обеспечивает увязку всех частей сооружения и коммуникаций в единый комплекс с той точностью, которая предусматривается технологическими требо­ваниями. Практика строительства показала, что фактор точности геодезических намерений является  одним из важнейших.

 

 

ЛЕКЦИЯ 22

 

22. Геодезические измерения деформаций сооружений

 

22.1. Виды деформаций и осадок

22.2. Точность геодезических наблюдений за осадками  

22.3. Наблюдения за кренами зданий и сооружений

 

22.1. Виды деформаций и осадок

Деформация – изменение формы или размеров тела или части тела под воздействием внешних сил, вызывающих изменение относительного положения части тела.

Деформации сооружений возникают в связи с воздействием:

·      природных факторов – способность горных пород к просадкам и оползням; пучение при замерзании водонасыщенных и оттаивании мерзлых льдонасыщенных пород; изменение гидротермических условий, влажности пород и уровня грунтовых вод;

·      техногенных факторов – влияние нагрузки от сооружения; искусственное повышение или понижение уровня грунтовых вод при проведении строительных или эксплуатационных работ; искусственное увлажнение лессовидных пород; искусственное оттаивание мерзлых пород; ослабление основания подземными разработками; изменение давления на основание, вызванное надстройкой здания или возведение рядом новых сооружений; воздействие на фундамент вибрации; ошибки и просчеты, возникающие при изысканиях, проектировании или строительстве сооружения.

В основном деформации зданий и сооружений зависят от смещений горных пород в их основании. Эти смещения могут происходить как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Вертикальные деформации основания подразделяются на:

осадки – деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и, в отдельных случаях, собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структу­ры;

просадки – деформации, происходящие в результате уплотнений и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок, так и собственного веса грунта (замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т. п.);

набухания и усадки – деформации, связанные с изменением объема не­которых видов глинистых грунтов при изменении их влажности, темпе­ратуры (морозное пучение) или воздействие химических вещества;

оседания – деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий.

Математическая характеристика осадок фундаментов выражается величинами вертикальных отрезков, опущенных в первоначальной плос­кости, образованной подошвой фундамента, до пересечения с деформационной поверхностью основания. Когда эти отрезки равны, осадки называются равномерными, наоборот, когда отрезки не равны – неравно­мерными.

Равномерные осадки могут происходить лишь в тех случаях, когда давление, вызываемое весом сооружения под фундаментом горных пород во всех частях основания под фундаментом одинаковы, чего прак­тически на сжимаемых грунтах обычно не бывает.

Неравномерные осадки возникают, прежде всего, в результате раз­личного давления частей сооружения; при этом стремятся, чтобы циклы наблюдений проводились через равные промежутки времени, а измерения выполнялись в кратчайшие сроки.

 

22.2. Точность геодезических наблюдений за осадками.

Геодезические наблюдения производятся по специальному техни­ческому заданию (ТЗ), составляемому проектной организацией.

О величине осадки отдельных частей сооружения судят по наб­людениям специальных осадочных марок. Осадочные марки располага­ют по углам зданий; вдоль продольных и поперечных осей фундамента; в местах, где ожидаются наибольшие осадки: на стыках соседних бло­ков, по сторонам усадочных и температурных швов.

Согласно СНИП Ш-2-75 средние квадратические ошибки опреде­ления осадок типовых зданий и сооружений не должны превышать:

1 мм – для зданий и сооружений, возводимых на скальных и полускаль­ных грунтах;

2 мм – для зданий и сооружений, возводимых на песчаных, глиностных и других сжимаемых грунтах;

5 мм – для зданий и сооружений, возводимых на насыпных, просадочных, заторфованных и других сильно сжимаемых грунтах.

Основную формулу определения осадки в текущем цикле можно представить в виде:

где К- номер марки; Н_о- отметка исходного репера  R_p1;  - сумма уравненных превышений соответственно текущего и начального циклов наблюдений по ходу от исходного репера до неко­торой марки "К".

При достаточной устойчивости реперов результаты нивелирования в отдельных циклах имеют независимый характер и ошибка определяемой осадки:

Приняв  ,      имеем     

Неодинаковая сжимаемость грунтов под фундаментом вызывает неравномерное смешение в надфундаментных конструкциях зданий и сооружений и приводит к наклонам, прогибам, искривлениям и др. видам деформаций сооружений.

Осадки от собственного веса сооружения по мере уплотнения грунтов в основании с течением времени прекращаются. На песчаных грун­тах осадки характеризуются большими  скоростями в начальный пери­од с последующим быстрым затуханием. Наоборот, в  глинистых грун­тах осадки происходят с незначительными скоростями вначале и медленно затухают в течение  многих лет.

Большая роль в накоплении опыта по определению устойчивости сооружений в конкретных инженерно-геологических условиях принад­лежит геодезическим работам, выполняемым с целью выявления осадок, кренов, сооружений. При строительстве и эксплуатации зданий и сооружений высотные измерения производятся в основном при помощи геометри­ческого нивелирования. Для уникальных сооружений  выполняется высо­коточное нивелирование, обеспечивающее измерения с ошибкой около 1 мм. В этих случаях используют высокоточные нивелиры и инварные рейки. В практике строительных работ весьма широко применяется тех­ническое нивелирование с использованием нивелиров Н-3 и подобным. Точное нивелирование может выполняться и специалистами-строителями.

Под  влиянием нагрузки сооружений происходит деформация грун­та не только под самими сооружениями, но и в некоторой зоне вок­руг них, т. е. образуются своеобразные воронки оседаний местности вокруг сооружений.

Фактические осадки крупных сооружений составляют половину рас­четной величины, наибольшие же происходят впервые один-два года "жизни" сооружения. Точность измерения осадки методом геометрической нивелирования характеризуется величиной 3-4 мм.

Допустимы величины допустимых осадок:

­–    для абсолютно жестких сооружений 25-59 см;

–        относительно жестких сооружений 5-10 см;

–        и для жестких – 15-25  см; при этом неравномерность осадок может достигать около половины абсолютной величины полной равномерной осадки.

 

22.3. Наблюдения за кренами зданий и сооружений.

Наблюдения за деформациями должны проводился  с начала строительства сооружения  и в первые годы его эксплуатации до достижения стабилизации деформаций.

Если нивелирование на станциях выполняется примерно с одинаковой точностью, то

где – средняя квадратическая ошибка измеренного превышения на станции; k  - число станций от исходного репера до наблюдаемой марки;

или                                                   

Приняв для наиболее слабого места   k = n / 2, получим

где n – общее число станций в ходе или полигоне.

При наблюдениях за осадками расстояние от нивелира до реек колеблется от 5 до 25 м, иногда до 30-40 м, поэтому в общем случае измеряемые на станциях превышения не будут равноточными.

Задавшись требуемой точностью определения осадки m_s и классом ни­велирования () можно подсчитать допустимое количество  станций.

Измерения горизонтальных смещений частей зданий и сооружений выполняются створными измерениями: триангуляцией и трилогерацией; полигонометрией, стереофоторгамметричеекой съемкой. Створные наб­людения (рис.1) проводятся на плотинах гидротехнических соору­жений, при этом линия створа закрепляется вне зоны ожидаемых де­формаций.

Нестворность наблюдаемых точек измеряют непосредственно от общего створа 1-П. Прибор устанавливают в начальном пункте I, ориен­тируют по неподвижной визирной марке в конечном пункте П и последо­вательно определяют отклонения от створа точек 1, 2, 3...

Программа наблюдений состоит в измерении нестворности в каж­дой точке при круге вправо и круге  лево, в ходах прямого  и обратного направлений.

Наблюдения при 2-х кругах производят с целью исключения возможного эксцентриситета в положении визирной оси створного прибора относительно его основной оси вращения и уменьшения вли­яния ошибки фокусирования зрительной трубы.

Рис. 1

 

Нестворность у каждой  наблюдаемой точки определяется с разной точностью в зависимости от расстояния до створного прибо­ра.

Ошибка определения нестворности определяется выражением

,                                                                            (4)

где  - условная ошибка створных измерений в способе малых углов.

В прямом ходе с наивысшей точностью определяются нествор­ности первых точек, а с более низкой - последних точек. В обратном ходе наблюдается обратная зависимость: ошибки нестворности конеч­ных точек будут значительно меньше начальных.

Все измерений в прямом ходе:

В обратном ходе:                                           .

Для среднего значения нестворности из прямого и обратного результатов

веса измерений выравниваются: .

В схеме полного створа точность определения средних точек примерно в 3 раза меньше, чем крайних. Это ограничивает применение этого метода на створах большой длины. Для повышения точности определе­ния положения точек используют различные модификации этого спо­соба: схема частей створа, схема последовательных створов и т. д. Стереофотограмметрический метод используется для получения чис­ленной информации для мгновенных деформаций или колебаний отдель­ных элементов под воздействием динамических нагрузок. Для опре­деления колебаний в крене сооружений башенного типа используют угловые измерения или лучевые приборы вертикального проектирования.

При наблюдениях за наклонами фундаментов и кренами зданий и сооружений предельные ошибки измерений не должны превышать:

– для фундаментов  под агрегаты и машины 0,00001;

– для стен граждан­ских и производственных зданий 0,0001 Н;

– для дымовых труб, башен, мачт 0,0005 Н;

где Н - длина фундамента и высота сооружения.

 

В ходе упомянутых работ могут быть поставлены задачи по определению высоты и крена недоступного сооружения (рис.2). На местности зак­репляются точки А и В и между ними измеряется базисное расстояние b, измеряются горизонтальные углы α,β и вертикальные углы ν₁,ν₂. По теореме синусов опре­деляются расстояния Д₁ и Д₂.

Рис. 2.

 

,               ,

Из решения прямоугольных треугольников определяется высота сооружения

.

Для контроля измерения повторяются с другой точкой

.

Если углы ν₁,ν₂ имеют разные знаки, то

.

Крен сооружения башенного типа может быть выполнен по результа­там измерения горизонтальных углов и тех же точек А и В относительно удаленных предметов местности или базисной линии (рис. 3).

Если для т. А вычислить средние направления      и 

то по разности этих направлений можно по­лучить в угловой мере величину крена трубы:

По второй точке и по точке B:                  .

Общий крен определяется по правилу параллелограмма

.

 

Рис. 3

 

Направление крена может быть  определено графически (рис. 4)

 

Рис. 4

 

Отношение линейной величины крена Q   к высоте сооружения Н дает крен в угловой мере:

Точность определения составляющих крена этим способом в основном зависит от точности измерения углов β₁ и β₂.

      или       

При l₁≈ l₂≈l для общего крена       

Для l =200 м, m_β=1″, m_Q= 2 мм если m_β=30″, m_Q= 6 см

Если наблюдения за кренами ведут с пунктов, линии визирования с которое располагаются под некотором углом засечки φ (рис. 7), то полный крен  Q вычисляют по формуле:

.

Ошибка определения крена в этом случае:

.

Рис. 7

 

Для исключения ошибок в измерении также рекомендуется повторить цикл всех измерений с другого базиса: b₁ .

ЛЕКЦИЯ 23

 

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ

ДЛЯ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ И ПЕРЕНЕСЕНИЕ ПРОЕКТОВ

В НАТУРУ

 

23.1. Общее понятие о плановых и высотных геодезических сетях, их классификации, методах построения, закрепления пунктов центрами и наружными знаками.

23.2. Принципы и методы построения геодезических сетей.

23.3. Назначение и виды опорных геодезических сетей.

23.4.Виды съемок.

23.5.Горизонтальная съемка.

23.6. Основные характеристики различных классов плановой сети. Построение геодезических сетей сгущения. Общие сведения о приборах для линейных измерений, применяемых при построении геодезических сетей сгущения.

 

23.1. Общее понятие о плановых и высотных геодезических сетях, их классификации, методах построения, закрепления пунктов центрами и наружными знаками

Геодезической сетью называют совокупность геодезических пунктов, закрепленных на местности, положение которых определено в заданной системе координат и высот.

Геодезический пункт – точка специально закрепленная на местности, положение которой определено с высокой точностью в заданной системе координат.

Геодезические пункты закрепляют на земной поверхности специальными центрами (знаками). В городах геодезические пункты могут закрепляться так же специальными стенными знаками в капитальных зданиях и сооружениях. В зависимости от физико-географических условий применяют различные конструкции центров, и выбирается глубина их заложения в земле. В рядовых случаях центр представляет собой бетонный монолит (или несколько монолитов), заложенный ниже глубины промерзания грунта. В такие монолиты закла­дываются марки, которые и являются центрами знака. Для обеспечения взаимной видимости между смежными пунктами над центрами устанавливаются наружные знаки в виде пирамид или сигналов (сложных пирамид) (рис. 1).

По своей точности сети делятся на четыре класса. Геодезическая сеть высшего класса предназначается для решения научных задач геодезии и для распространения единой системы геодезических координат и высот на территорию страны. Одновременно такая сеть служит основой для по­строения геодезических сетей сгущения, необходимых для выполнения топографических съемок и решения разнообразных инженерных задач.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные сети. Первые создаются методами триангуляции, трилатерации и полигонометрии. Высотные сети – нивелирными ходами. Большинство геодезических пунктов совмещают функции плановых и высотных сетей.

Плановые геодезические сети – определяются координаты X  и Y пунктов

Высотные геодезические сети – определяют высоты H пунктов

Комбинированные геодезические сети – определяются координаты X, Y  и высоты H пунктов.

 

23.2. Принципы и методы построения геодезических сетей

Триангуляция (рис.2) строится на местности в виде смежных треугольников, в которых измеряют все углы и длину хотя бы одной стороны (базиса b).

Положение одного из пунктов (B), называемого начальным, а также азимута A исходной стороны находят из астрономических определений или (при построении сети сгущения) берут по данным сети высшего класса. Системы триангуляции имеют вид цепочек или сплошной сети треугольников.

Сети трилатерации создают также в виде смежных треугольников, в которых измеряют длины всех сторон. Из решения треугольников находят углы, а затем, опираясь на пункты высшего класса, последовательно определяют координаты вершин треугольников. Совмещение триангуляции с трилатерацией  дает линейно–угловую сеть, которая обладает наивысшей точностью.

Полигонометрию на местности строят в форме многоугольников, в которых измеряют все углы и длины сторон. Ходы полигонометрии обычно прокладывают между пунктами высшего класса.

Высотные геодезические сети создаются методами геометрического тригонометрического нивелирования.

 

23.3. Назначение и виды опорных геодезических сетей

Плановая геодезическая сеть России I класса построена в виде звеньев (цепочек) триангуляции (реже - полигонометрии), проложенных примерно по направлению меридианов и параллелей, длины сторон треугольников 1 кл. 20-25 км, точность измерения углов 0,7². Звенья, длиной около 200 км образуют полигоны с периметром 800 км. В пересеченияx звеньев измерены базисы или базисные стороны с точностью DS : S = 1 £ 400000, а на концах этих сторон (пунктов Лаплаca) выполнены астрономические определения широт, долгот и азимутов. Начальным пунктом сети является центр круглого зала Пулковской обсерватории.

Геодезическая сеть 2 кл. построена внутри полигонов 1 класса в виде пересекающихся ходов полигонометрии или сплошной сети триангуляции со сторонами 7-20 км с точностью измерения углов 1".

Пункты сетей 3 и 4 классов определяют отдельными вставками в сеть высших классов. Длины сторон этой сети 5-8 км для 3 кл. и 1-5 км для 4 кл., точность - измерения углов соответственно равны 1",5 и 2",0 (см. рис. 69).

Высотная геодезическая сеть России предназначена для обеспечения территории  страны исходными пунктами в единой системе высот. Исходным пунктом этой сети служит нуль Кронштдатского футштока. Опорные пункты высотной сети - реперы - связаны между собой ходами геометрического нивелирования четырех классов.

Нивелирная сеть 1 кл. проложена по трассам основных шоссейных и железнодорожных дорог со случайной ошибкой 1 км хода 0,5 мм. Эта сеть связывает водомерные посты на всех морях и океанах России и служит для изучения геодинамических процессов и современных движении Земной коры. Она же является основой для развития нивелирных сетей сгущения.

Линии нивелирования  II класса проводятся между реперами нивелирования I кл. или самостоятельными полигонами с периметром 500-600 км. Точность нивелирования II кл. характеризуется случайной ошибкой I км хода 2 мм.

Нивелирная сеть III кл. строится в виде системы пересекающихся ходов внутри полигонов II класса, разбивая их на 6-9 частей. Точность нивелирования III кл.- 5мм на I км хода.

Ходы нивелирования IV кл. сгущают высотную сеть до необходимой густоты и обеспечивают нужды топографических съемок и решения и инженерно-геодезических задач. Нивелирование 4 кл, выпол­нен с ошибкой 10 мм на 1 км хода.

Вся высотная сеть закрепляется на местности постоянными знаками через 5-7 км. В нивелирной сети I и  II классов через 50-80 км. закладывают особо устойчивые глубины фундаментальные репера. Геодезичес­кие сети местного значения (сети сгущения) служат для увеличения плотности государственной сети, исходя из потребностей поставленных инженерно-геодезических задач. В отдельных случаях - на территориях городов, рудниках и участках строительства крупных промышленных комплексов эти сети могут быть локальными. Плановые сети сгущения строятся методом триангуляции I и 2 разрядов (m_b = 5" - 10") или полигонометрии 1 и 2 разрядов.

Высотные геодезические сети - сети технического нивелирования - развиваются методом геометрического нивелирования с точностью 20 мм на 1 км хода.

 

23.4.Виды съемок

Съемкой называют совокупность действий на местности для построения ее плана, карты или продольного профиля местности (разреза) по заданному направлению.

Различают три вида съемок:

а) горизонтальную (теодолитную), в результате которой получают план контуров местности без изображения рельефа;

б) вертикальную – производят для составления плана рельефа поверхности в горизонталях или продольного профиля;

в) топографическую, которая объединяет два первых вида съемки.

Все съемочные работы осуществляют по принципу перехода от общего к частному, согласно которому эти работы делят на два этапа.

Вначале на местности создают сеть съемочного обоснования и для ее пунктов с повышенной точностью определяют координаты и (или) высоты. На втором этапе выполняют детальную съемку путем геометрической привязки точек местности к пунктам съемочного обоснования. Соблюдая такую последовательность работ, достигают двух целей:

1) съемку производят в единой (заданной) системе координат и высот;

2) избегают накопления ошибок при детальной съемке.

 

23.5.Горизонтальная съемка

Обычно съемочным обоснованием крупномасштабной съемки в условиях равнинной местности служат теодолитные ходы – полигонометрия низшего класса, а в пересеченной – сети микротриангуляции с короткими сторонами.

Теодолитным ходом называют замкнутый или разомкнутый многоугольник на местности, в котором измерены все стороны и углы. Для выполнения работ в заданной системе координат эти ходы привязывают к пунктам высшего класса.

Различают три вида теодолитных ходов: замкнутые, разомкнутые и висячие (рис.3).

Для обеспечения крупномасштабных съемок пункты теодолитных ходов выбирают на участках с хорошим обзором. При съемке застроенной территории линии ходов должны проходить вдоль фасадной линии застройки.

Вершины ходов закрепляют на местности кольями или металлическими штырями. Средняя длина сторон хода может быть 100 – 200 м, минимальная – 20 м. Предельная длина ходов может быть до 600 м (для съемки масштаба 1:500) и 1500 м (в масштабе 1:1000). Длины линий в теодолитных ходах измеряются мерной рулеткой или точным дальномером с относительной погрешностью не хуже , а углы измеряются теодолитом одним полным приемом с точностью 0,5 – 1,0'.

 

23.6. Основные характеристики различных классов плановой сети. Построение геодезических сетей сгущения. Общие сведения о приборах для линейных измерений, применяемых при построении геодезических сетей сгущения

На территориях городов и крупных промышленных объектах строятся и локальные опорные сети с привязкой к государственной сети и с переходом в местные системы координат. Также сети используются при инженерных изысканиях, топографических съемках и для создания основы для разбивочных работ в строительстве, а также для наблюдения за сдвигами и деформацией инженерных сооружений.

В зависимости от размеров обслуживаемой территории разбивают сети II-IV классов и сети сгущения 1 и 2 разрядов. Чаще всего эти сети представлены в виде триангуляции, полигонометрии и линейно-угловых сетей.

Отличительной особенностью городских и специальных сетей, по сравнению с государственными сетями, являются их более короткие стороны и расположение на местности, удобной для решения поставленных инженерных задач. Технические характеристики таких сетей регламентируются ведомственными инструкциями по производству геодезических работ (таблица 1).

 

 Таблица 1 Технические характеристики специальных сетей

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 24

 

ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

 

24.1.Сущность съемки.

24.2.Порядок работ при детальной съемке.

24.3. Порядок построения плана.

24.4 Понятие об автоматизированных методах тахеометрической съемки. Метод связующих точек (свободной станции).

 

24.1.Сущность съемки

Тахеометрическая съемка объединяет горизонтальную и вертикальную съемки и ставит своей целью получение крупномасштабного топографического плана, на котором изображается ситуация и рельеф местности. В настоящее время ее применяют при работах на небольших участках.

Как и любой другой вид съемки, она начинается с создания съемочного обоснования. Таким обоснованием обычно служат теодолитные и нивелирные ходы, которые привязывают к пунктам главной геодезической основы. Пункты съемочного обоснования выбирают так, чтобы с них открывался хороший обзор ближайшей местности.

После создания рабочего обоснования, когда будут найдены координаты и высоты опорных пунктов, приступают к детальной съемке местности. Ее ведут с пунктов рабочего обоснования полярным методом. При этом ситуацию и рельеф снимают одновременно и для каждой снимаемой (пикетной) точки измеряют три пространственные координаты:  наклонное расстояние D, горизонтальный полярный угол β и угол наклона ν визирной линии. По этим данным находят положение снимаемой точки в плане и по высоте относительно пункта съемочного обоснования, принятого за полюс, и основного направления, взятого на другую (соседнюю) точку съемочного обоснования.

При детальной тахеометрической съемке рекомендуется следующий порядок работ.

До начала работ составляют абрис, на котором показывается точка, принятая за полюс, основное направление, расположение снимаемых контуров и элементы рельефа (рис.2.34). На абрисе намечают точки, подлежащие съемке. Они должны располагаться на углах контуров и по характерным линиям и точкам рельефа. Среднее расстояние между пикетажными точками – не более 15 – 20 м. После составления абриса над точкой съемочного обоснования, принятой за полюс, устанавливается теодолит, измеряется высота i инструмента над точкой и определяется место нуля (МО) вертикального круга

.

После этого лимб теодолита устанавливают (ориентируют) так, чтобы при наведении зрительной трубы на исходное основное направление отсчет по горизонтальному кругу был равен 0º 00'. Чтобы выполнить эту операцию, следует вначале установить нулевой отсчет и закрепить алидаду, а наведение трубы на основное направление выполнить винтами лимбами – закрепительным и наводящим. (При обработке результатов на ЭВМ лимб целесообразно ориентировать по дирекционному углу основного направления.)

Саму съемку ведут при одном положении трубы (КП или КЛ). На снимаемую точку ставят рейку, на нее наводят винтами алидады зрительную трубу и берут дальномерный отсчет . Затем по средней нити снимают высоту визирования L или наводят трубу на отсчет, равный высоте инструмента (), и снимают отсчеты β – по горизонтальному кругу и КЛ (или КП) – по вертикальному. Полученные данные заносят в журнал съемки, в котором предварительно должны быть записаны отметки  – точки стояния, высоты i инструмента, исходное ориентирное направление и положение трубы при съемке (КП или КЛ). Аналогичным способом снимают и другие точки с данной станции.

После полевых измерений обрабатывают данные журнала съемки: для каждой точки вычисляют угол наклона ( или  у теодолита Т30). Затем из тахеометрических таблиц по аргументам D и ν берется табличное превышение h’ и горизонтальное расстояние D₀ (таблицы составлены по формулам:  и). Затем подсчитывают отметки снятых пикетных точек

.                                        (84)

       Для тахеометрической съемки весьма удобно использовать номограммные тахеометры, которые освобождают наблюдателя от необходимости пользования таблицами. В таких тахеометрах сетка нитей зрительной трубы представляет собой номограмму с подвижными нитями, расстояние между которыми изменяется в зависимости от угла наклона ν визирной линии. При наведении такого прибора на рейку наблюдатель по номограммам сетки может сразу прочитать значения горизонтального расстояния D₀ и табличного превышения h’.

На рис.2.35 показано поле зрения такого тахеометра при наведении на рейку. Если взять разности отсчетов по рейке a₀=L – по основной нити и a₁ – по нити горизонтальных проекций, то , . А табличное превышение h’ будет таково: , , .

 

24.2.Порядок работ при детальной съемке

Для составления топографического плана съемке подлежат все элементы ситуации – застройка, зеленые насаждения, дорожная сеть, линии связи, элементы благоустройства, подземные коммуникации, а также рельеф.

При горизонтальной съемке положение отдельных точек определяют относительно пунктов съемочного обоснования и линий, соединяющих их, применяя:

·                     способ засечек (угловых, линейных, комбинированных );

·                     полярный способ;

·                     способ перпендикуляров;

·                     способ створов.

Широко также применяется способ обмеров зданий и сооружений и расстояний между ними с помощью рулетки.

Способ засечек. При угловой засечке положение точки 1 определяют относительно двух пунктов съемочного обоснования А и В с помощью двух измеренных горизонтальных углов α₁ и β₁. Положение другой точки - точки 2 определяют, измеряя два других угла α₂ и β₂ (рис.7.3). Результаты измерений записывают в журнал.

Рис.7.3                                            Рис.7.4

При построении плана при точках А и В с помощью транспортира строят углы α₁ и β₁ и в пересечении линий получают изображение точки 1 на плане. Аналогично находят на плане положение точки 2.

Если расстояние до точки 1 не превышает длины рулетки, положение точки 1 определяют линейной засечкой, при которой измеряют расстояния А - 1 и В - 1 ; при построении плана из точки А проводят дугу радиусом, равным расстоянию А - 1 в масштабе плана, а из точки В - радиусом, равным расстоянию В - 1 в масштабе плана. Точка пересечения этих дуг является изображением точки 1 на плане.

Точность измерения горизонтальных углов при угловой засечке определяется точностью их построения на плане транспортиром, т.е. порядка 10' - 15'. Допустимую ошибку измерения расстояний при линейной засечке рассчитывают по формуле:

m_s = 0,3 мм × М,

где М - знаменатель масштаба съемки.

Полярный способ. Полярный способ съемки - это реализация полярной системы координат. Теодолит устанавливают на пункте съемочного обоснования А, принимая его за начало (полюс) местной полярной системы координат. Полярная ось совмещается с направлением на другой пункт съемочного обоснования В. Затем измеряют горизонтальный угол β₁, образованный направлением АВ и направлением на снимаемую точку 1, и расстояние S₁ от точки А до точки 1 (рис.7.4). При построении плана положение точки 1 получают, откладывая на стороне угла β₁, построенного транспортиром, расстояние S₁ в масштабе плана.

Рассчитаем среднюю квадратическую ошибку измерения углов и расстояний при полярном способе съемки, если ошибка положения точки 1 задана и равна М_p.

В полярной системе координат ошибка положение точки выражается формулой:

где m_β - ошибка измерения угла β; m_s - ошибка измерения полярного расстояния.

По принципу равных влияний имеем:

и                            (1)

Пусть масштаб съемки 1:М=1:2 000, тогда М_p=0.5 мм * 2 000=1 м. При S=100 м вычисления по формулам (1) дают m_β=24', m_s =0.7м, m_s/S = 1/150.

Способ перпендикуляров (прямоугольных координат) при­меняют при съемке ручьев, извилистых контуров угодий, зданий, сооружений и отдельных точек ситуации, расположенных вдоль или невдалеке от линий теодолитных ходов. Пусть линия АВ - одна из сторон теодолитного хода. Примем ее за ось l, начало координат совместим с пунктом А; ось d расположим перпендикулярно линии АВ. Положение точки 1 определяется двумя перпендикулярами l₁ и d₁ (рис.7.5), длины которых измеряют мерной лентой или рулеткой.

Для построения прямого угла β можно применть теодолит или эккер; иногда угол β = 90^o можно построить на глаз. Положение точки 1 на плане получают после выполнения трех операций: откладывания вдоль линии АВ длины перпендикуляра l₁, построения угла β =90^o c помощью транспортира, откладывания на стороне угла β длины второго перпендикуляра d₁.

При горизонтальной съемке результаты измерений углов и линий записывают в журнал. Кроме того, прямо в поле составляют схематический чертеж местности - абрис, на котором показывают все пункты съемочного обоснования, контуры, ситуацию местности, записывают результаты измерений, делают пояснительные записи.

По материалам съемки составляют и вычерчивают план участка.

Способ створов заключается в прокладке диагональных ходов для съемки ситуации внутри землепользования (участка). Например, для съемки дороги нужно было бы по ней проложить теодо­литный ход между точками 7 и В. Однако при наличии взаимной видимости между этими точками достаточно из­мерить линию с вехи 7 на веху В и относительно этой линии про­извести съемку дороги по способу перпендикуляров. Для съемки ситуации может быть применен и полярный способ, если на этой линии установить теодолит и в абрисе записать расстояние от на­чала линии до точки стояния теодолита.

Во время детальной съемки любым из перечисленных методов исполнитель составляет схематический чертеж снимаемых контуров (абрис), на который наносит результаты измерений.

План горизонтальной съемки строят в такой последовательности.

1. На листе чертежной бумаги с помощью специальной линейки строится координатная сетка со стороной 10 см и в соответствии с масштабом точкам сетки придаются координаты x и y так, чтобы теодолитный ход располагался в центре листа.

2. С помощью масштабной линейки наносят на план точки теодолитного хода по их координатам (контроль накладки – по расстояниям между этими точками).

3. В соответствии с абрисом съемки с помощью транспортира и масштабной линейки наносят на план снятые контуры и вычерчивают их по условным знакам.

4. После полевого контроля план вычерчивают тушью.

Ту же работу можно выполнить по специальным программам с помощью персонального компьютера с графопостроителем.

 

24.3. Порядок построения плана

По результатам теодолитной составляют план местности.

План строится в два этапа соответственно двум этапам выполнения съемки:

·                     наносится геодезическая основа, т.е. пункты съемочного обоснования по их известным прямоугольным координатам;

·                     наносится ситуация.

Основные приборы для построения планов – проверенные из­вестными способами металлическая линейка, треугольник, цир­куль-измеритель, геодезический транспортир, масштабная линей­ка.

Для построения плана полигона посередине листа, на котором строят план, проводят сверху вниз прямую линию СЮ (рис. 4.1), принимаемую за линию, параллельную осевому меридиану.

Если план вытянут с запада на восток, то можно провести не­сколько линий, параллельных осевому меридиану.

Размер плана полигона с севера на юг (сверху вниз) определяют как разность наибольшей и наименьшей абсцисс, а с запада на во­сток (слева направо) – как разность наибольшей и наименьшей ординат точек.

Если считать, что слева и справа, сверху и снизу относительно плана полигона должен быть оставлен запас для таблиц, надписей и пр. примерно по 8... 10 см, то размер листа бумаги для плана должен быть сверху вниз не менее 18,2 + 20 = 38 см, а слева направо – не менее чем 19,8 + 16 = 36 см.

Построение прямоугольной координатной сетки. Координатную сетку строят для повышения точности составле­ния плана, удобства пользования планом при проектировании и перенесении проекта в натуру. Стороны квадратов координатной сетки принимают равным 10 см и лишь для планов масштаба 1 : 25 000 - 8 см.

Построение координатной сетки – ответственная работа, тре­бующая большого внимания и аккуратности. От точности постро­ения координатной сетки зависит точность плана. Для построения взаимно перпендикулярных линий координатной сетки нельзя применять даже проверенный прямоугольный треугольник.

Существует много способов построения координатной сетки, которые применяют в зависимости от размеров планов и возмож­ностей, имеющихся у исполнителя.

Координатные сетки 50 х 50 см удобно строить с помощью ли­нейки Дробышева (рис. 4.3, а). Эта линейка металлическая, одно ребро у нее скошено для прочерчивания линий. Вдоль линейки вырезаны шесть окошек со скошенными краями.

На скошенном крае первого (левого) окошка нанесен началь­ный штрих 0. Все скошенные края других окошек представляют дуги следующих радиусов: второе окошко 10, третье – 20 см и т. д., причем центр дуг совпадает с концом штриха 0. Линейка оканчивается скошенным ребром, представляющим дугу радиусом 70,71 см, с центром в конце штриха 0. Значение 70,71 см равно ди­агонали квадрата со стороной 50 см.

Построение координатной сетки линейкой Дробышева вы­полняют так. Найдя точку А пересечения линий координатной сетки в левом нижнем углу (рис. 4.3,6), вдоль скошенного ребра линейки Дробышева проводят линию АВ. Накладывают на эту линию линейку, совместив конец штриха 0 с точкой А, и каран­дашом по скошенным краям окошек проводят дуги. Кладут ли­нейку перпендикулярно к линии АВ, совместив конец штриха 0 с точкой А, и также карандашом проводят дуги по скошенным краям окошек (рис. 4.3, в). Затем, совместив конец штриха 0 с точкой В (рис. 4.3, г), засекают дугообразным концом линейки дугу С и получают левую верхнюю вершину квадрата. Аналогично получают и верхнюю правую вершину квадрата D. Для контроля совмещают конец штриха 0 с точкой С и смотрят, проходит ли дуга шестого окошка через точку D (рис. 4.3, д). Если проходит, то через все скошенные края окошек проводят дуги, а затем по ско­шенному краю линейки проводят все линии координатной сетки.

Построение координатной сетки линейкой Дробышева можно также начинать от диагонали, засекая углы квадрата его сторона­ми по 50 см.

Линейкой Дробышева по описанному способу можно строить координатную сетку размером 30x40 см с диагональю прямо­угольника 50 см (по свойству египетского треугольника).

 

При контроле проверяют все стороны квадратов сет­ки и все их диагонали. Если расхождение против точных размеров сторон квадратов и диагоналей превышает 0,2 мм, то координат­ная сетка должна быть построена заново.

При отсутствии контрольного метра применяют циркуль-изме­ритель и масштабную линейку.

Нанесение точек съемочной сети по координатам. Контроль. Построение ситуации по абрисам. Оформление плана.

Все пункты съемочного обоснования, с которых выполнялась съемка, и пункты опорных сетей, попадающие на данный лист плана, наносят на планы по их координатам.

коментарии

Нанесение ситуации на план. Ситуацию на план наносят после нанесения точек теодолитных полигонов (ходов)

В зависимости от способа съемки контуров ситуации применя­ют соответствующие способы их нанесения на план. Материалом для нанесения ситуации являются полевые журналы и абрисы.

Контуры, снятые по способу обхода (проложением теодолит­ного хода), наносят на план по координатам или по румбам.

В процессе нанесения точек на план каждую последующую точку данного контура соединяют прямой линией (сплошной или пунктирной в соответствии с условными знаками) с предыдущей согласно абрису, при этом внимательно изучают абрис, чтобы не пропустить точки. Если форма контура, получившаяся на плане, вызывает у исполнителя сомнение в правильности съемки (напри­мер, прямоугольные контуры получаются на плане косоугольны­ми), то необходимо на местности провести контрольные измере­ния, зачеркнуть неправильные результаты измерений, надписать правильные, указать дату исправления и фамилию исправившего абрис.

Составленный план выносят на участок местности и выполняют его контроль либо на глаз, либо инструментально. После проверки план вычерчивают в туши в один или несколько цветов, наносят все подписи, оформляют рамки и зарамочное пространство, заполняют формуляр.

Оформление плана. Построенный план оформляют тушью, а иногда и красками в соответствии с условными знаками снятых угодий и объектов ме­стности.

Подписывают координатную сетку. Против линий полигона в виде дроби подписывают дирекционные углы (или румбы) в чис­лителе и горизонтальные проложения линий — в знаменателе. Черта дроби должна быть параллельна оси ординат и находиться на расстоянии примерно 1 см от линии.

Границы смежных землепользова­ний окрашивают полосками разных цветов для каждого земле­пользователя.

В верхней части листа крупным шрифтом надписывают: «План землепользования», указывают название землепользователя (на­пример, АО «Путь новой жизни» Можайского района Московской области).

С правой стороны плана иногда приводят таблицу координат точек полигона.

Внизу под планом указывают масштаб, вычерчивают линейный или поперечный масштаб, справа подписывают фамилии испол­нителя съемки и составителя плана, а слева фамилии принимав­ших и проверявших все полевые и камеральные документы по съемке и составлению плана с личными подписями всех этих лиц.

 

24.4 Понятие об автоматизированных методах тахеометрической съемки. Метод связующих точек (свободной станции)

Рационализация и автоматизация тахеометрической съемки. При тахеометрической съемке много времени тратится на вычисление превышений и горизонтальных проложений. За один рабочий день обычно набирают 400 - 500 пикетов, а специалисты высокой квалификации - до 1000 пикетов; на обработку такого объема приходится тратить несколько часов, при этом неизбежны разного рода ошибки, для исключения которых превышения и горизонтальные проложения выбирают из таблиц во вторую руку. Существенную пользу может дать применение программируемого микрокалькулятора.

В инструкции по съемкам написано: "Тахеометрическая съемка производится, как правило, тахеометром-автоматом, и, как исключение, - теодолитом- тахеометром". Тахеометр-автомат отличается от теодолита-тахеометра тем, что превышение и горизонтальное проложение вычисляют в уме по дальномерным отсчетам, используя простые формулы:

S = C * l_S ,                     (7.13)

h' = K * l_h ,                     (7.14)

где C и K - постоянные коэффициенты (обычно C = 100 и K = 10 или K = 20),
l_S и l_h - дальномерные отсчеты по рейке.

Для сравнения напишем формулы для вычисления превышения и горизонтального проложения для обычного нитяного дальномера:

S = (C * l + c) * Cos²ν,                     (7.15)

h' = 0.5 * (C * l + c) Sin²ν.                     (7.16)

Чем отличаются формулы тахеометра-автомата от этих формул ? Во-первых, в них нет малой постоянной "c" нитяного дальномера; это достигается применением в трубе дополнительной линзы, которая смещает вершину диастимометрического угла на ось вращения прибора. Зрительная труба, у которой c=0, называется аналлатической. Во-вторых, нет функций угла наклона ν. В-третьих, для горизонтального проложения имеется своя постоянная C и свой дальномерный отсчет l_S, а для превышения - своя постоянная K и свой дальномерный отсчет l_h.

Тахеометр-автомат называют еще номограммным тахеометром, так как сетка нитей в его трубе имеет вид номограммы или диаграммы (рис.7.8-б); у обычного теодолита дальномерные нити - это два симметричных относительно центральной горизонтальной нити параллельных штриха (рис.7.8-а) на расстоянии p=f_об/C один от другого. Расстояние между линиями номограммы тахеометра-автомата переменное и зависит от угла наклона трубы.

Теория тахеометра-автомата заключается в выводе формул:

p_S = p_S(f_об,C, ν), p_h = p_h (f_об,K,n).

Нарисуем упрощенную схему измерения горизонтального проложения S и превышения h (рис.7.9). На рисунке: точка J - вершина диастимометрического угла φ, l - отсчет по рейке, соответствующий углу φ; ν - угол наклона визирной линии, наведенной на нуль рейки, i - высота прибора,V - высота нуля рейки.

Рис.7.9

Из треугольника JON выразим горизонтальное проложение S и превышение нуля рейки относительно горизонта инструмента h':

S = JN = JO * Cosν,                      (7.17)

h' = ON = JO * Sinν.                      (7.18)

Из треугольника JKO выразим отрезок JO, а из треугольника KOG - отрезок OG:

OG = l * Cos(ν + φ).

Подставим последовательно OG в формулу для JO и затем JO - в формулы (7.17) и (7.18):

                     (7.19)

                     (7.20)

Распишем косинус суммы двух углов

Cos(ν + φ) = Cosν * Cosφ - Sinν * Sinφ

и преобразуем дробь в формулах (7.19) и (7.20)

Тогда

S = l * Cosν * (Cosν * Ctgφ - Sinν) ,                     (7.21)

h' = l * Sinν * (Cosν * Ctgφ - Sinν) .                     (7.22)

Сравнивая эти формулы с формулами (7.13) и (7.14), замечаем, что:

C = Cosν * (Cosν * Ctgφ - Sinν),                     (7.23)

K = Sinν * (Cosν * Ctgφ - Sinν).                     (7.24)

Коэффициенты C и K - это постоянные величины, поэтому для выполнения равенств (7.23) и (7.24) при любых значениях угла наклона ν диастимометрический угол φ должен изменяться в зависимости от угла ν. Раскроем скобки и выразим Ctgφ через функции угла ν:

                     (7.25)

                     (7.26)

С другой стороны известно, что Ctgφ = f_об/p, где f_об - фокусное расстояние объектива, а p - расстояние между дальномерными нитями. Фокусное расстояние объектива - величина для данной трубы постоянная, поэтому для изменения φ или Ctgφ нужно изменять расстояние между дальномерными нитями по закону: - для горизонтальных проложений:

                     (7.27)

- для превышений:

                     (7.28)

Формулы (7.27) и (7.28) окончательные; они показывают, что в тахеометре-автомате расстояние между дальномерными нитями сетки должно автоматически изменяться с изменением угла наклона трубы, причем дальномерная нить горизонтальных проложений и дальномерная нить превышений не совпадают. Конструктивно это делается так: в поле зрения трубы передается та часть номограммы, которая соответствует данному углу наклона трубы.

Построение номограммы тахеометра - автомата. Сначала проводят дугу окружности радиусом R с центром в точке F (рис.7.10); пусть для конкретности R =55 мм. Эта дуга является основной кривой, точка "нуль" которой наводится на нуль или на Рис.7.10. отсчет V рейки. Затем рассчитывают расстояния p_S и p_h для разных углов наклона при заданных значениях C=100, K=10 (K=20) и f_об = 251 мм; например:

ν = 0^o p_S = 2.51 мм ,

ν = 30^o p_S = 2.27 мм и т.д.

Рис.7.10

Откладывают от радиуса FO углы, для которых вычислены расстояния p_S и p_h; на стороне каждого угла откладывают эти расстояния от основной кривой и полученные точки соединяют плавными линиями - получаются линии номограммы. Для горизонтальных проложений строят две линии: C = 100 и C = 200, для превышений строят три линии: K = 10, K = 20 и K = 100 для положительных и отрицательных углов наклона.

Номограмму строят либо на призме, либо на боковой поверхности либма вертикального круга; в поле зрения трубы изображение номограммы передается с помощью оптических деталей.

Из-за ошибок построения номограммы значения коэффициентов C и K могут отличаться от проектных. Фактические значения коэффициентов определяют, измеряя многократно известное расстояние S₀ и известное превышение h₀:

C = S₀/l_S , K = h₀/l_h .

Относительная ошибка измерения расстояния номограммным тахеометром - 1/500, ошибка измерения превышений - 1 см на 100 м при K = 10 и 2 см при K = 20.

Тахеометр-автомат часто применяют вместе со столиком Карти. В этом случае абрис составляют в процессе съемки на лавсановой пленке. Журнал съемки при этом не ведется, так как пикеты наносят на абрис в масштабе плана и сразу подписывают их отметки. При использовании столика Карти исключаются белые пятна - незаснятые участки местности в пределах станции.

В настоящее время для тахеометрической съемки применяются также электронные тахеометры, представляющие собой комбинацию точного теодолита и точного светодальномера. Результаты измерений можно кодировать на перфоленту или дискету; обработка таких измерений производится на ЭВМ.

 

 

ЛЕКЦИЯ 25

 

МЕНЗУЛЬНАЯ ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

 

1.Сущность мензульной съемки.

2.Комплект мензулы

3.Поверки комплекта мензулы:

3.1.Проверка внешнего состояния и комплектности

3.2.Проверка работоспособности приборов комплекта мензулы

3.3.Проверка и юстировка установочного уровня на кипрегеле

3.4.Проверка правильности установки вертикальной нити сетки зрительной трубы кипрегеля

4. Полевые работы при мензульной съемке.

5. Понятие о кипрегелях-автоматах.

6 Мензульные ходы. Переходные точки и способы их определения. Обратная графическая засечка на мензуле. Определение высот переходных точек.

 

1. Сущность мензульной съемки. При мензульной съемке план участка местности создается прямо в поле, т.е. результаты съемки ситуации и рельефа наносят на план на каждом пункте, где установлен прибор для съемки. Для выполнения мензульной съемки применяют мензулу, кипрегель и рейку; внешний вид комплекта приборов изображен на рис. 1.

 Рис. 1

 

1 - винт, 2 - линейка основная, 3 - линейка масштабная, 4 - линейка дополнительная, 5 - уровень, 6 - уровень зрительной трубы, 7 - зеркало уровня вертикального круга, 8 - маховичок трубки, 9 - штифт наколочный, 10 - буссоль, 11 - мензульная доска, 12 - диск, 13 - винт наводящий, 14 - винт, 15 - винт закрепительный.

При мензульной съемке горизонтальные углы не измеряют, а строят на планшете графически; для этого планшет должен быть ориентирован на местности. Над точкой А местности центрируют точку а планшета (2). Планшет устанавливают в горизонтальное положение и ориентируют по линии AB. Наводят трубу кипрегеля на точку C местности и проводят карандашом по линейке кипрегеля направление на точку C.

Угол bac на планшете - это горизонтальный угол B'A'C', т.е. искомый горизонтальный угол. Можно сказать, что плоскость планшета выполняет роль лимба с центром в точке a, а отсчет по лимбу заменяется прочерчиванием наблюдаемого направления. Мензульную съемку иногда называют углоначертательной.

Для определения планового положения точки C остается только измерить горизонтальное проложение линии AC и отложить его от точки a на прочерченном направлении в масштабе съемки. Затем измеряют превышение точки C относительно точки A, вычисляют отметку точки C и подписывают ее на плане; съемка точки C закончена.

Рис. 2

Мензульная съемка выполняется полярным способом, при этом направление полярной оси задается направлением, по которому ориентирован планшет.

 

2. Комплект мензулы

Мензульная съемка выполняется с использованием комплекта приборов и принадлежностей. В мензульный комплект (рис. 3) входят: мензула с центрировочной вилкой и отвесом, кипрегель, ориентир – буссоль, мензульная рейка и полевой зонт.

Мензула (рис. 3, а) (от лат. mensula – столик). Состоит из штатива, подставки и мензульной доски – планшета. На планшете закрепляется ватман, на котором вычерчивают план местности.

Кипрегель (рис. 3, б) (kippen – от нем. опрокидывать и regel – линейка) – прибор для съемки местности. Кипрегелем визируют на точки местности, прочерчивая направления на планшете, измеряют вертикальные углы и расстояния или их горизонтальные проложения.

В настоящее время выпускаются кипрегели КН и КНК. Оба кипрегеля авторедукционные. Они определяют превышения и редуцированные на горизонтальную плоскость расстояния.

Кипрегели имеют следующие части: зрительную трубу, колонку и линейку. Зрительная труба вращается относительно вертикального круга, что позволяет при её наклонах видеть в поле зрения различные участки круга с номограммами кривых (рис. 4).

а) б)

Рис. 3. Мензульный комплект:
а) мензула с центрировочной вилкой: 1 – мензульная доска-планшет; 2 – мензульная центрировочная вилка; 3 – подставка; 4 – штатив; 5 – нитяной отвес вилки; 6 – становой винт; 7 – подъемный винт; 8, 9 – наводящий и закрепительный винты подставки;
б) кипрегель КН: 1 – масштабная линейка; 2 – уровень при колонке; 3 – окуляр; 4 – закрепительный винт трубы; 5 – наводящий винт трубы; 6 – уровень вертикального круга; 7 – уровень зрительной трубы; 8 – зеркало для наблюдения уровня при трубе; 9 – наводящий винт уровня вертикального круга; 10 - вертикальный круг; 11 – зрительная труба; 12 – кремальера; 13 – колонка; 14 – основание; 15 – дополнительная линейка

 

Номограммы превышений и расстояний нанесены на поверхность стеклянного вертикального круга. Их изображение передается с помощью системы призм в поле зрения трубы и проектируется на изображение местности (рис. 4).

Рис. 4. Поле зрения зрительной трубы кипрегеля КН

 

Знак (–) перед коэффициентом кривых превышений показывает понижение местности, а (+) – повышение.

Начальную окружность номограммы обозначают буквой Н с оцифрованными делениями лимба вертикального круга через 1° и не оцифрованными через 5'.

 

3. Поверки комплекта мензулы

В комплекте мензулы должны соблюдаться соответствующие геометрические и оптико-механические условия. Поэтому перед работой с комплектом его проверяют, т.е. выполняют поверки. Если будут обнаружены нарушения этих условий, приборы комплекта мензулы исправляют.

Проверка внешнего состояния и комплектности

Проверку производят внешним осмотром. При этом устанавливают соответствие комплекта следующим требованиям:

- кипрегель, футляр, штатив, подставка и мензульная доска-планшет, ориентир-буссоль, центрировочная вилка с отвесом не долнжы иметь механических повреждений, следов коррозии, препятствующих или затрудняющих работу с комплектом;

- кипрегель должен иметь чистое поле зрения трубы и отсчетных устройств, четкое изображение отсчетных шкал, номограммных кривых и визирных целей;

- все винты и гайки на штативе должны быть подтянуты;

- верхняя поверхность доски-планшета не должна иметь трещин, выбоин, бугров и царапин, затрудняющих работу с мензулой и должна быть плоскостью. Если проверенная линейка, накладываемая в разных направлениях на планшет, прилегает к нему без просветов, условие выполнено;

- скошенное ребро линейки кипрегеля должно быть прямой линией, а нижняя поверхность ее - плоскостью. Для проверки ставят кипрегель на планшет и остро отточенным карандашом прочерчивают вдоль скошенного ребра линейки прямую. После этого переставляют кипрегель около этой прямой на 180° , прикладывают ребро линейки к ней и вновь прочерчивают прямую. Если обе прямые совпадут, то первая часть условия выполнена. Для проверки нижней поверхности линейки надо кипрегель поставить на выверенную мензульную доску и убедиться, что между линейкой кипрегеля и планшетом нет просветов. Необходимые исправления выполняют в мастерской;

- комплектность мензулы и кипрегеля должна соответствовать указанной в паспорте на приборы.

Проверка работоспособности приборов комплекта мензулы

Проверяют:

- качество изображения номограмм у кипрегеля;

- плавность и легкость вращения всех подвижных узлов и частей у кипрегеля, штатива и подставки;

- правильность сборки мензулы.

Проверка и юстировка установочного уровня на кипрегеле

Ось цилиндрического уровня на линейке кипрегеля должна быть параллельна ее нижней плоскости. Ставят кипрегель по направлению двух подъемных винтов подставки мензулы и приводят ими пузырек уровня в нуль-пункт. Отметив положение линейки черточками у ее концов, переставляют кипрегель на 180° . Если пузырёк сойдет с нуль-пункта более чем на одно деление, то исправительными винтами уровня перемещают его к нуль-пункту на половину дуги отклонения от него, а подъемными винтами мензулы приводят его в нуль-пункт. Проверку повторяют до выполнения условия.

Проверка правильности установки вертикальной нити сетки зрительной трубы кипрегеля

Для проверки условия ставят кипрегель на приведенный в горизонтальное положение планшет и совмещают один край вертикальной нити с какой-либо хорошо видимой точкой предмета. Наводящим устройством трубы кипрегеля медленно вращают ее вокруг горизонтальной оси, чтобы изображение точки переместилось на другой край вертикальной нити. Если вертикальная нить сетки сместилась с изображения точки более 1 мм, то поворотом оправы сетки нитей кипрегеля совмещают нить с точкой и проверку повторяют.

Проверку можно проводить при помощи отвеса, совмещая изображения вертикальной нити сетки с нитью отвеса.

 

Значение место нуля вертикального круга определяют по формуле

.

Угол наклона вычисляют по формуле

.

Точность измерений кипрегелем КН характеризуется следующими данными: средняя квадратическая ошибка измерения расстояний на 100 м – 20 см; средняя квадратическая ошибка измерения превышений на 100 м от 3 до 15 см в зависимости от величины угла наклона; средняя квадратическая ошибка измерения угла наклона одним приемом – 45".

 

 

 

Перечислим поверки мензулы.

1.     Мензула должна быть устойчивой, без зазоров в винтах, в наконечниках ножек штатива и в других местах.

2.     Верхняя поверхность планшета должна быть плоской. Это условие проверяется линейкой; просвет между линейкой и планшетом допускается 0.5 - 1.0 мм.

3.     Плоскость планшета должна быть перпендикулярна оси вращения подставки. Подъемными винтами планшет приводят в горизонтальное положение и затем, освободив закрепительный винт, медленно вращают мензулу вокруг оси. Если условие выполняется, то пузырек уровня на линейке кипрегеля остается в нульпункте. Если пузырек уровня уклоняется от нульпункта более трех делениий, то мензулу нужно сдать в ремонт.

Перечислим поверки кипрегеля.

1.     Нижняя поверхность линейки должна быть плоской, а ее скошенное ребро - прямой линией. Для проверки прямолинейности скошенного ребра проводят по линейке линию, затем поворачивают кипрегель на 180^o и проводят еще одну линию; эти линии должны совпадать или быть строго параллельны.

2.     Ось цилиндрического уровня на линейке должна быть параллельна нижней плоскости линейки. Прочерчивают по линейке линию и приводят пузырек уровня в нульпункт; затем поворачивают кипрегель на 180^o и ставят на планшет, прикладывая линейку к проведенной линии. Если пузырек сместился, то половину смещения устраняют подъемными винтами подставки, а вторую половину - исправительными винтами уровня.

3.     Визирная линия трубы должна быть перпендикулярна оси вращения трубы (поверка коллимационной ошибки). Наводят трубу на удаленную точку при КЛ и прочерчивают направление по линейке. Затем поворачивают кипрегель на 180^o, переводят трубу через зенит, наводят ее на точку при КП и опять прочерчивают напрвление по линейке. Если обе линии совпадают, условие соблюдается. В противном случае проводят среднее направление, совмещают с ним линейку кипрегеля и исправительными винтами сетки нитей смещают вертикальную нить так, чтобы она проходила через изображение точки в поле зрения трубы.

4.     Ось вращения трубы должна быть параллельна нижней плоскости линейки. Эта поверка соответствует поверке равенства подставок теодолита. Завод гарантирует выполнение этого условия, поэтому при его нарушении кипрегель нужно сдать в ремонт.

5.     Вертикальная нить сетки нитей должна совпадать с коллимационной плоскостью кипрегеля, т.е. занимать вертикальное положение (это условие проверяется так же, как у теодолита).

6.     Место нуля вертикального круга должно быть малым по величине (желательно 0^o 0') и постоянным.

Кроме выполнения поверок, нужно определить фактическое значение коэффициента нитяного дальномера.

 

4. Полевые работы при мензульной съемке

Создание съемочного обоснования для мензульной съемки. Съемочное обоснование для мензульной съемки создают на основе пунктов опорной геодезической сети, т.е. пунктов ГГС и сетей сгущения. Для построения съемочного обоснования разрешается применять теодолитные и тахеометрические ходы, триангуляционные построения, различные засечки и, кроме того, мензульные ходы и геометрическую сеть. Первые четыре вида образуют так называемое аналитическое съемочное обоснование, так как координаты его пунктов получают из уравнивания конкретного геодезического построения. Последние два вида относятся к графическому съемочному обоснованию. Применение графического съемочного обоснование позволяет уменьшить плотность аналитического обоснования.

Мензульный ход. Мензульный ход прокладывается между пунктами аналитического обоснования и имеет ограниченную длину, зависящую от масштаба съемки (например, 500 м при масштабе 1:2000 [14]). Положение пунктов мензульного хода определяют графически с помощью кипрегеля. Расстояние между пунктами измеряют нитяным дальномером в прямом и обратном направлениях; допустимое расхождение между S_пр и S_обр не должно превышать 1/200 от измеряемого расстояния; при съемке в масштабе 1:500 расстояния следует измерять мерной лентой или рулеткой. Направления на пункты прочерчивают по линейке кипрегеля.

Поскольку мензульный ход прокладывают между известными пунктами, положение которых на планшете уже зафиксировано, может появиться невязка хода (рис.7.14).

Рис.7.14

Допустимая линейная невязка мензульного хода на планшете равна 0.8 мм; она распределяется на все пункты хода методом параллельных линий. Суть этого метода состоит в следующем: параллельно линии невязки хода прочерчивают линии в пунктах мензульного хода 1' 2' и т.д. Затем на этих линиях откладывают отрезки

v₁ = - S₁ * f_S / ∑S , v₂ = - (S₁ + S₂) * f_S / ∑S , и т.д.,

где: S₁, S₂ - длины сторон мензульного хода в м,

f_S - линейная невязка хода на планшете в мм,

∑S - длина мензульного хода в м,

v₁, v₂ - поправки к положению пунктов хода на планшете в мм.

На концах отложенных отрезков накалывают точки, которые и будут являться уравненными положениями пунктов мензульного хода.

Превышения между пунктами мензульного хода определяют кипрегелем в прямом и обратном направлениях; расхождение допускается в пределах 4 см на 100 м расстояния. Допустимая высотная невязка мензульного хода подсчитывается по формуле (n - количество сторон в ходе):

(7.32)

Невязка распределяется в превышения между пунктами хода с обратным знаком пропорционально длинам сторон.

Геометрическая сеть. Если на местности имеются три пункта с известными координатами, то при мензульной съемке в масштабе 1:5000 и мельче графическое съемочное обоснование разрешается создавать в виде геометрической сети. Применяя прямую угловую засечку с трех известных пунктов A, B, C, определяют графически положение одного пункта, например, пункта 1 (рис.7.15).Затем с любых трех имеющихся на планшете пунктов прямой угловой засечкой определяют положение пункта 2 и так далее, пока не будет определено положение всех пунктов сети.

Рис.7.15

Отметки пунктов геометрической сети получают из ходов технического нивелирования или из высотных ходов.

Подготовка планшета и мензулы к работе. До начала съемки на планшет нужно нанести все пункты опорной сети и пункты съемочного обоснования. На рубашке планшета строят координатную сетку и наносят все пункты с известными координатами, попадающие на данный планшет. Затем выходят в поле и строят графическое съемочное обоснование. После этого вершины квадратов координатной сетки и все пункты перекалывают на планшет. За границей плана проводят ориентирные линии. Рубашка планшета становится ненужной, но ее не убирают, а используют как защитный чехол планшета. Иногда все построения выполняют сразу на планшете, не используя рубашку.

Установка мензулы на станции включает три операции: центрирование, горизонтирование и ориентирование.

Центрирование мензулы выполняют с помощью центрировочной вилки. Один конец ее прикладывают к точке на планшете, и отвес, висящий на другом конце вилки, должен находиться над точкой местности. Точка, изображенная на плане и имеющая размер 0.1 мм, соответствует на местности кругу диаметром 0.1 мм . M (M - знаменатель масштаба съемки). Поэтому центрировать мензулу достаточно с точностью 0.05 мм . M. В Инструкции [14] даются следующие допуски на ошибку центрирования:

·                     для масштабов 1:1000 и 1:500 - 5 см,

·                     для масштаба 1:2000 - 10 см,

·                     для масштаба 1:5000 - 25 см.

Планшеты масштаба 1:5000 и мельче можно центрировать на глаз.

Горизонтирование планшета - приведение его верхней плоскости в горизонтальное положение. Оно выполняется с помощью уровня на линейке кипрегеля и подъемных винтов подставки мензулы. Сначала кипрегель ставят линейкой по направлению двух подъемных винтов и с их помощью приводят пузырек уровня в нульпункт. Затем переставляют кипрегель на 90^o - линейкой по третьему подъемному винту - и приводят пузырек уровня в нульпункт этим винтом. Перед горизонтированием планшета нужно обязательно выполнить поверку уровня на линейке кипрегеля и поверку перпендикулярности плоскости планшета оси вращения подставки.

Ошибка направления линии вследствие наклона планшета выражается той же формулой, что и ошибка направления вследствие наклона оси вращения алидады в теодолите, т.е.

ε = i * tgν ,

где: i - угол наклона планшета,

ν - угол наклона визирной линии трубы.

Поставим условие, чтобы ошибка направления ε не превышала 1', тогда при ν=1^o i=60', при ν =5^o i=11'.

Таким образом, точность горизонтирования планшета зависит от характера рельефа местности: если рельеф пересеченный и пикеты приходится брать при больших углах наклона трубы кипрегеля, горизонтирование планшета нужно выполнять более тщательно. Практически планшет горизонтируют так, чтобы отклонение пузырька уровня от нульпункта не превышало трех делений при произвольной установке кипрегеля на планшете.

Ориентировать планшет - значит установить его так, чтобы имеющиеся на нем линии были параллельны горизонтальным проложениям соответствующих линий местности. Ориентирование планшета выполняют с помощью кипрегеля по линиям, соединяющим пункты съемочного обоснования.

Выбирают на планшете линию наибольшей длины; лучше пользоваться продолжениями линий за рамкой плана - так называемыми ориентирными линиями. Прикладывают линейку кипрегеля к выбранной линии и поворачивают мензулу вокруг оси подставки до тех пор, пока труба кипрегеля не окажется наведенной на нужную точку. Затем проверяют правильность ориентирования по другой линии.

Вся трудность установки мензулы на пункте заключается в том, что при выполнении одной операции нарушаются условия других, в связи с чем приходится применять метод последовательных приближений.

Производство мензульной съемки. Мензульная съемка выполняется с пунктов съемочного обоснования; способы съемки - полярный и засечек.

Перед съемкой пикетов измеряют высоту инструмента i и отмечают ее на рейке. Затем исполнитель намечает места пикетов и дает задание реечнику в каком порядке их обходить. Плановые пикеты располагают на изгибах контуров, дорог, пересечениях и ответвлениях дорог, у канав, углов изгородей и строений, у отдельных объектов и т.п.

Высотные пикеты располагают на характерных точках и линиях рельефа, на перегибах скатов. Расстояние между высотными пикетами на ровных участках не должно превышать 20 мм на плане; на один квадратный дециметр плана обычно набирают не менее 25 высотных пикетов.

На каждой станции после полного набора пикетов проводят контурные линии, наносят условные знаки объектов местности, проводят горизонтали и только после этого переходят на другой пункт съемочного обоснования.

Ежедневно составляют кальку высот, на которую копируют все высотные пикеты, а также кальку контуров.

Сводка планшетов по рамкам. Если участок съемки располагается на нескольких планшетах, то выполняют их сводку по рамкам. Если приложить один планшет к другому по общей рамке, то горизонтали и контуры должны совпадать; однако, вследствие ошибок измерений при съемке полного совпадения может и не быть. Для устранения возможных разногласий съемка выполняется за границей планшета на ширину 4 мм в масштабе плана.

Процесс сводки планшетов заключается в следующем. На полоску кальки копируют с планшета углы рамок трапеции, координатную сетку, ситуацию и рельеф в зоне шириной 24 мм: 20 мм внутри рамки и 4 мм за рамкой. Кальки двух соседних планшетов накладывают одна на другую и сличают. При допустимых расхождениях устанавливают окончательное положение контуров и горизонталей и переносят его на планшеты. При недопустимом расхождении все разногласия устраняются прямо на местности при повторной съемке.

 

5. Понятие о кипрегелях-автоматах

Кипрегель-автомат. Кипрегель-автомат в отличие от простого кипрегеля позволяет определять по дальномерному отсчеты l_S горизонтальное проложение линии, а по отсчету l_h - превышение пикета относительно горизонта инструмента. Теория кипрегеля-автомата такая же, как и теория тахеометра-автомата.

У кипрегеля-автомата КН труба дает прямое изображение, номограммные кривые проходят по всему полю зрения трубы и основная кривая находится внизу поля зрения (рис.7.8-б).

На трубе кипрегеля-автомата крепится цилиндрический уровень, который дает возможность использовать кипрегель в качестве нивелира. Если местность вокруг точки установки мензулы не имеет больших перепадов высот, то превышения высотных пикетов можно определять через горизонт прибора. Для этого устанвливают пузырек уровня на трубе в нульпункт и берут отсчеты по рейке. Отметки пикетов вычисляют по формулам:

H_г = H_ст + i ,                      (7.29)
H_пк = H_г - b ,                     (7.30)

где: H_ст - отметка пункта установки мензулы (станции),
i - высота прибора (расстояние по вертикали от центра пункта до оси вращения трубы кипрегеля),
H_г - горизонт прибора,
H_пк - отметка пикета,
b - отсчет по рейке, установленной на пикете.

Использование кипрегеля в качестве нивелира требует, чтобы выполнялось главное условие нивелира: ось уровня при трубе должна быть параллельна визирной линии трубы. Это условие проверяется двойным нивелированием вперед на расстоянии 80 - 100 м. Если величина x окажется больше 1 см, то исправительными винтами уровня смещают его относительно трубы.

Ошибки графических построений. Положение точки на планшете обычно фиксируют наколом иглы циркуля-измерителя. Диаметр накола имеет размеры 0.1 - 0.2 мм; чтобы накол не потерять, его обводят кружком диаметром 2 - 3 мм. Не следует ставить ножки циркуля наклонно, чтобы накол не разрабатывался.

Толщина линии, прочерченной твердым остро отточенным карандашом, в лучшем случае равна 0.1 мм. Ошибка накола точки на пересечении двух линий зависит от угла, под которым пересекаются эти линии. Наименьшая ошибка в положении точки получается при угле пересечения 90^o; она оценивается величиной 0.08 мм. При угле пересечения 45^o ошибка увеличивается до 0.2 мм. Отсюда вытекает важное правило: при определении положения точек угловой засечкой следует добиваиться, чтобы угол засечки был близок к 90^o (практически от 30^o до 150^o).

Рассмотрим задачу проведения прямой линии через две точки.

Обозначим через r радиус точек и через S - расстояние между ними ними (рис.7.13). На этом рисунке AB - правильное положение оси линии, CD - максимально ошибочное положение оси линии, на глаз неотличимое от правильного. Обозначим через ε угол, равный ошибке направления линии, тогда:

Рис.7.13

Sinε = ε _рад = 2 * r / S

и

ε ' = 2 * r * ρ' / S .

При r = 0.05 мм = 0.005 см получим

                     (7.31)

Ошибка направления линии обратно пропорциональна расстоянию между точками, и при ε 1' должно соблюдаться условие S 34 см.

Сформулируем практические правила, которым надо следовать при графическом оформлении результатов мензульной съемки:

• диаметр накалываемых точек должен быть как можно меньше,
• линии нужно проводить твердым остро отточенным карандашом по далеко разнесенным точкам,
• углы засечек и вообще всех пересекающихся линий должны быть близки к 90^o.

 

ЛЕКЦИЯ 26

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ АЭРОФОТОСЪЕМКЕ И НАЗЕМНОЙ ФОТОСЪЕМКЕ

 

26.1.Свойства аэроснимка

26.2. Материалы, получаемые при аэрофотосъемке

26.3. Понятие о наземной фотосъемке.

 

26.1.Свойства аэроснимка

В настоящее время топографические карды, начиная с масштаба 1:10000 и мельче создаются методом аэрофотосъемки. Съемка местности выполняется с самолета, на котором устанавливается аэрофотоаппарат с широкой пленкой.

Во время полета самолета, следующего по заданному маршруту и на определенной высоте автоматически производится фотографирование местности, причем снимки маршрута (для избежания пропусков и установления связи между ними) делаются с 60% перекрытием, а соседние маршруты имеют перекрытие 20-30%.

По материалам выполненной съемки можно получить следующие документы: 1) отдельно взятые фотоснимки, 2) накидной монтаж из снимков юта, 3) фотосхему и 4) фотоплан.

Каждый отдельный снимок представляет собой центральную проекцию точек местности. Центром проекции служит оптический центр объектива камеры. Если местность идеально плоская, а оптическая ось камеры направлена отвесно, то на снимке получается уменьшенное и подобное изображение местности, т.е. ее план (рис. 97).

Масштаб этого плана равен

 

т.е. масштаб зависит от высоты полета Н и фокусного расстояния объектива.

При плановой фотосъемке допускается отклонение оптической оси камеры от вертикала не более 2-3°, а изменение высоты полета - 2-3%.

В связи с тем, что снимаемая местность не является плоскостью, а оптическая ось камеры не всегда бывает отвесной, изображение местности на снимке получает искажения, которые возрастают по мере удаления от центра снимка. На рис. 98 доказано возможное искажение изображения за счет влияния рельефа. Аналогичные искажения возможны и за счет наклона оптической оси камеры. Поэтому рабочей плоскостью снимка считается только его центральная часть

Рис. 98

 

26.2. Материалы, получаемые при аэрофотосъемке

Накидной монтаж представляет собой комплект всех снимков залета, наложенных один на другой по маршрутам съемки. Этот монтаж позволяет оценить качество залета и исключить возможность пропусков при съемке.

Фотосхемой называют монтаж на жесткой основе из центральных частей снимков, подобранных друг к другу по одноименным контурам. Фотосхема является первичным материалом аэрофотосъемки.

Так как в процессе съемки высоту полета строго выдерживать нельзя и оптическая ось камеры не всегда остается отвесной, то получен­ие снимки бывают разного масштаба и чтобы исключить возникающие за этот счет искажения и привести снимки к одному заданному масштабу их трансформируют. Для этого на местности создают разряженную опорную сеть "опознаков", для которых наземными методами определяют координаты и высоты. Чтобы эти опознаки были зафиксированы на снимках их должным образом перед съемкой маркируют. Сеть опорных пунктов в дальнейшем сгущается по материалам съемки специальными методами фототриангуляции или фотополигонометрии. В итоге на каждом снимке будет ряд точек с известными координатами. Если эти точки нанесены нa план в заданном масштабе, то при печати снимков с негатива на специальных приборах - фототрансформаторах (типа фотоувеличителя) можно совместить изображения точек негатива на столике фототрансформатора с точками плана в заданном масштабе и после этого возвести печать снимков.

Фотопланом называют монтаж на жесткой основе из центральных частей трансформированных снимков, наложенных на план по координатам опознаков. Фотоплан являемся основным документом для составления карт и планов земной поверхности. Контуры местности на плане дешифрируют и вычерчивают по условным знакам, а рельеф либо снимают наземным способом мензульной съемка (тогда съемка называется контурно-комбинированной) либо рисуют в камеральных условиях на специальных стереофотограмметрических приборах, использующих стереоэффект и исходные данные - высоты опознаков.

Фотоплан, на котором изображены контуры и рельеф служат оригиналом, с которого делается печать карт и планов земной поверхности.

 

26.3. Понятие о наземной фотосъемке

В условиях сильно пересеченной местности трудно применять аэрофотосъемку для составления крупномасштабных планов, из-за больших искажений, возникающих на снимках. Поэтому здесь более выгодно применять метод наземной фотосъемки. В этом методе съемка производится с помощью фототеодолита, который представляет собой соединение теодолита с фотографической камерой. Фотографирование производится с двух точек местности, расстояние между которыми называется базисом фотографирования и которое должно быть заранее измерено. Координаты и высоты концевых точек базиса также определяются заранее. В нормальном способе съемки оптические оси камер располагаются перпендикулярно базису фотографирования и на снимках для каждой точки измеряются ко­ординаты X, У (рис. 99).

Рис. 99

Пространственные прямоугольные координаты точки местности - Х, У, Z   относительно оптического центра камеры левого снимка определяются по формулам (полученным из подобия треугольников схемы (рис. 99).

где f_об - фокусное расстояние камеры,

р = (х₂ – х₁) - горизонтальный параллакс.

На основе этих формул определяются пространственные прямоугольные координаты точек местности, а затем строятся план. Кроме такого способа существуют и автоматизированные способы обработка материалов темной фотосъемки на специальных приборах стереоавтографах.

Методы наземной фотосъемки находят применение в инженерном деле при обмерных работах памятников архитектуры или при испытаниях соору­жений под нагрузкой, когда нужно измерить прогибы и сдвиги строительных конструкций (мостов, кранов и т.п.).

 

ЛЕКЦИЯ 27

 

ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ (ЦММ) И ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ МЕСТНОСТИ НА ЭВМ.

 

27.1. Спутниковая система межевания земель в России

27.2. Автоматизация полевых измерений для создания банка данных.

27.3 Структура и состав спутниковых систем

 

27.1. Спутниковая система межевания земель в России.

Современные технологии в нашей стране для межевания земель реализуются в настоящее время с помощью спутниковых дифференциальных систем (рис.55). Обслуживаемая территория покрывается сетью референцных станций. Если известно число станций n и расстояния d между ними, то можно определить площадь этой территории, как S=nd².

 

 

Рис.55 Общая структура спутниковой системы:  КНС, GPS, ГЛОНАСС – наблюдаемые спутники.

 

Референцные станции связаны с вычислительным центром (ВЦ) с по­мощью быстродействующих выделенных каналов связи, в том числе волоконно-оптических, радиорелейных, телефонных беспроводных и проводных линий. Основной режим функционирования спутниковых систем для межевания земель (СМЗ) — RT-режим, предусмотрен также режим постобработки [3]. При расстояниях между референцными станциями около 50-70 км точность определения координат в этом режиме составляет примерно 1 см.

 

27.2. Автоматизация полевых измерений для создания банка данных.

Для вычисления координат в режиме постобработки POST (с некоторой задержкой) расстояние d не должно превосходить более 200 км. Для реализации обоих режимов референцные станции осуществляют непрерывный сбор спутниковой информации (фазовой, кодовой, служебной) и с помощью скоростных каналов связи передают ее в вычислительный центр (ВЦ). Стандартный интервал фиксации спутниковой информации 1 с. С таким же интервалом в RT-режиме идет и передача ее в ВЦ. В POST-режиме интервал может быть увеличен и стандартными будут интервалы 1, 2, 5, 15, 20, 30, 60 с. При этом передача информации в ВЦ осуществляется в пакетном режиме, для чего формируются файлы определенной продолжительности, например 1 ч.

ВЦ готовит информацию для пользователей и поддерживает с ни­ми связь, осуществляет управление референцными станциями.

В первое время КНС применяли для координирования исключительно воен­ных пользователей. Практика применения дифференциального метода показала возможность снятия основного ограничения новой технологии — невысокой точности, что положило начало гражданскому применению спутниковых технологий в геодезии, строительстве, земельном кадастре и т. д.

При автономном методе относительно базовой станции с известными координатами в радиусе 15-20 км определяются координаты различных объектов. Однако выгодней обустроить территорию сетью постоянно действующих базовых (референцных) станций. В этом случае появляется возможность использовать новую техно­логию широким кругом пользователей.

Спутниковые дифференциальные системы высокой точности используются в случаях, когда требуется точность получения координат, соответствующая средней квадратической ошибке 1 см.

Спутниковые системы в области создания земельного кадастра позволяют определить  на местности границы земельных участков для отображения их на кадастровых картах (планах). Эти технологии позволяет упорядочить границы существующих и установить границы новых земельных участков, определить их размер (площадь) и закрепить границы на местности. В соответствии с Земельным кодексом Российской Федерации и федеральными законами «О государственном земельном кадастре», «О разграничении государственной собственности на землю» установление и закрепление границ административно-территориальных образований (АТО) является важной государственной задачей, имеющей политическое значение[19,20]. Сведения о местоположении и размере земельных участков, отображенных на кадастровых картах (планах), составляют основу информационного обеспечения государственного земельного кадастра, государственного учета объектов недвижимости, мониторинга земель и землеустройства. Информационная база позволяет формировать Единый государственный реестр земель, выполнять регистрацию прав на земельные участки и прочно связанные с ними объекты недвижимого имущества, сделки с ними, обоснованно и в полном объеме начислять земельный налог и арендную плату за пользование землей, осуществлять земельный контроль, выполнять иные функции государственного управления земельными ресурсами.

 

27.3 Структура и состав спутниковых систем

Такие системы получили название «Спутниковая система межевания земель» (СМЗ). Такое название отражает ведомственную принадлежность, а не особую технологию координатных определений.

Первая спутниковая дифференциальная система для межевания земель создана в г. Москве и в Московской области в соответствии с Соглашением между Правительством Российской Федерации и Правительством Швейцарской Конфедерации, одобренным Постановлением Правительства Российской Федерации от 9 июля 2001 г. № 525.

Основными задачами СМЗ являются определение коор­динат пунктов опорных межевых сетей, поворотных точек границ АТО и земельных участков, объектов недвижимости, центров фотографирования при аэрофотосъемке местности, инвентаризация земель, создание кадастровых карт (планов) и формирование земельно-информационных систем (ЗИС) в полевых условиях.

Внедряемая в России система спутникового межевания имеет важную отличительную особенность от систем, применяемых в мире, и отражающую современное социально-экономическое положение страны. Она заключается в наличии приборного центра в составе 40 спутниковых приемников, 10 тахеометров и 20 полевых компьютеров. Приборный центр сдается пользователям в аренду. В режиме постобработки через канал связи  с ВЦ в районном или городском офисе может быть организован вычис­лительный процесс, например, по определению координат объектов.

Сегодня развивается и другая технология, включающая в себя создание в полевых условиях кадастровых карт (планов), формирование ЗИС или ГИС, инвентаризацию земель, решение других задач по обустройству территорий, например, вынос проектов в натуру. Для этого используется полевой компьютер (PEN-компьютер) с программным обеспечением типа MAP-500 фирмы GEO++ (Германия). В компьютер загружается имеющаяся информация о местности (например, ортофотоплан), в полевых условиях выполняется дешифрирование ситуации с нанесением ее на исходный материал. Работа осуществляется в RT-режиме. В качестве измерительных средств используются спутниковый приемник, тахеометр, цифровая камера, лазерная рулетка и т. д. В ГИС-технологии возможно формирование тысяч слоев информации. При оформлении документов подписи владельцев земельных участков и должностных лиц проставляются в электронном виде. При необходимости документы и составленные картографические материалы передаются в цифровом виде по каналам связи заказчику работы. Функционирующий проект референцных станций показан на рис.66.

Проект СМЗ в своем составе имеет ВЦ и 27 референцных станций, расположенных в городах: Москве, Сергиевом Посаде, Ногинске, Бронницах, Климовске, Звенигороде, Солнечногорске, Петушки, Черусти, Егорьевске, Луховицах, Серебряных прудах, Кашире, Серпухове, Обнинске, Можайске, Гжатске, Волоколамске, Конаково, Талдоме (рис.56).

 

Рис. 56 Схема расположения референцных станций в Москве и Подмосковье.

 

ВЦ по совокупности измерений всех референцных станций на фиксированный момент времени выполняет сетевое решение. Определяемыми параметрами в нем яв­ляются коэффициенты полиномов (корректирующие модели), аппроксимирующие на обслуживаемой территории влияние различного рода ошибок.

В число последних входят неучтенные влияния на измерения ионосферной и тропосферной рефракции, ошибки координат спутников, передаваемых в составе служебной информации и др. Корректирующие модели, а также другая информация в установленном формате (RTCM) передаются пользователям по каналам связи. Пользователи, работающие в RT-режиме, получив из ВЦ измерительную информацию соседней референцией (или виртуальной) станции, исправив полученными поправками собственные данные, вычисляют точные координаты приемника. В POST- peжиме задача определения координат пользователя может решаться в ВЦ или самим пользователем.

Для контроля работы референцных станций в ВЦ выполняется также сетевое решение, но определяемыми параметрами в нем являются координаты фазовых центров антенн приемников референцных станций. Кроме того, по специальной программе ВЦ отслеживает аварийные ситуации (отказ аппаратуры, отключение электропитания, недопустимые колебания температурного режима и т. д.) на референцных станциях.

Технологическая схема функционирования СМЗ  (рис. 67) позволяет корпоративным пользователям не только подключиться к серверу ВЦ, но и записать на свой сервер необходимую ему информацию и распорядиться ее по своему усмотрению.

 

 

Рис. 67 Технологическая схема функционирования СМЗ

 

 

Лекция 28

28. Определение координат отдельных пунктов

28.1. Привязочные работы в полигонометрии

28.2. Передача координат с вершины знака на землю.

28.3. Прямая и обратная засечки.

28.4. Линейная засечка. Линейно-угловая засечка. Лучевой метод определения координат.

 

 

 

28.1. Привязочные работы в полигонометрии

Привязка полигонометрии к пунктам ГГС производится для определения координат пунктов полигонометрического хода и для передачи направления на стороны хода.

Для привязки необходимо иметь координаты начала и конца хода и дирекционные углы начальной и конечной сторон хода. Самый простой способ привязки – непосредственное примыкание хода к пунктам триангуляции или полигонометрии высшего класса. В этом случае привязка осуществляется измерением примычных углов. Вычислив по координатам пунктов дирекционные углы a_н и a_к, a_к^/ можно передать дирекционные углы на стороны полигонометрического хода S₁...S_n (рис.3.16)

Рис.3.16 Непосредственное примыкание хода к пунктам старших классов

В ряде случаев не удается один из концов или оба конца привязать к исходным направлениям (отсутствие видимости). Тогда применяют особые случаи привязки: привязка к близлежащему пункту; привязка к отдаленному пункту.

28.2 Передача координат с вершины знака на землю

Этот вид привязки применяется тогда, когда пункт геодезической сети недоступен для непосредственных измерений, но имеется возможность подойти к нему на расстояние порядка 100-300 м. На практике могут иметь место следующие случаи:

*                 пункт недоступен ни для угловых, ни для линейных измерений;

*                 пункт доступен для угловых измерений, но недоступен для линейных.

В первом случае (обычно это шпиль какого-либо здания) необходимо определить координаты пункта Р, из которого видны пункты обоснования: близко расположенный пункт Т₁ и пункт Т₂(может быть расположен вдалеке от пункта Р)(рис.3.16).

Рис.3.16 Передача координат с вершины знака на землю

Более надежный контроль решения задачи будет обеспечен в том случае, если кроме пункта Т₂ будет виден пункт Т₂^/. Расстояние РТ₁=S можно определить как неприступное. Для этого строят два треугольника АРТ₁ ВРТ₁. Базисы b₁ , b₂ измеряют непосредственно. Кроме того, измеряют по два угла: a₁,b₁   и  a₂,b₂.

Расстояние S_i вычисляется по теореме синусов:

S_i=b_isina_i:sine_i,   e_i=180⁰-(a_i+b_i).

Для определения примычного угла l₁   на местности измеряют угол g₁, затем находят углы   m₁ и  l₁. В треугольнике РТ₁Т₂     a_Т1Т2   и  Т₁Т₂=L вычисляют из решения обратной геодезической задачи:

tga_T1T2=(Y₂-Y₁):(X₂-X₁),T₁T₂=(Y₂-Y₁):sina_T1T2=(X₂-X₁):cosa_T1T2.

Контроль осуществляется по формуле

tg(a_T1T2+45⁰)=(X₂+Y₂-X₁-Y₁):(X₂+Y₁-X₁-Y₂). 

Из треугольника РТ₁Т₂ следует  sinm₁= S sing₁:L, m₁=arcsin[(S sing₁):L], l₁=180⁰-(g₁+m₁).

Дирекционный угол a направления Т₁Р определяют как  a_Т1Р=a_Т1Т2±l₁. Знак l₁ выбирается с учетом графических построений. При полученным длине линии РТ₁ и дирекционному углу  a_Т1Р  находят приращения координат и координаты пункта Р

DX_p = S_ср сosa_T1P, DY_P = S_ср sina_T1P, X_P=X₁+DX, Y_P=Y₁+DY_P.   

Заключительный контроль решения задачи состоит в вычислении дирекционного угла a_РТ2 и вторичном получении угла m₁:

tga_PT2=(Y₂-Y₁): (X₂-X₁), m₁=a_Т1Т2-a_РТ2 .

Если из пункта Р виден пункт Т₂^/, то для вторичного получения координат пункта Р необходимо измерить угол g₂, а далее повторить решение задачи с получением a_Т1Т2, L^/ и т.д.

Точность определения положения пункта Р характеризуется ошибкой

М_Р²=М_S²+S²M_a²:r²,              (3.16)

 где М_a и  М_S - точность дирекционного угла и линии S.

Анализ  (3.16) показывает, что для обеспечения большей точности передачи координат с пункта Т₁ на пункт Р необходимо:

-          строить по возможности равносторонние треугольники DАРТ₁ и DВРТ₂, что обеспечит большую точность вычисления S;

-          выбирать положение пункта Р так, чтобы угол g  был близок к прямому(Т₁Р^РТ₂), тогда угол m будет получен с максимальной точностью.

Во втором случае угол l₁ измеряется и задача сводится к вычислению неприступного расстояния Т₁Р=S. Углы e₁ и e₂ измеряются непосредственно.

Координаты пункта Р могут быть определены прямой и комбинированной засечками с двух исходных пунктов или обратной засечкой по трем исходным пунктам. Засечки, в которых используется необходимое число пунктов и измерений, называются однократными. Для того, чтобы иметь контроль правильности определения координат, необходимо использовать избыточные пункты и произвести избыточные измерения. Такие засечки называются многократными.

28.3. Прямые и обратные засечки

 

Прямой многократной засечкой называется определение положения пункта путем измерения углов или направлений на определяемый пункт не менее чем с трех пунктов с известными  координатами.

Обратной многократной засечкой называется определение положения пункта путем измерения углов или направлений на определяемом пункте, не менее, чем на четыре пункта, координаты которых известны.

Наличие избыточных измерений приводит к уравнительным вычислениям.

При уравнивании результатов измерений в многократных засечках предпочтение отдают параметрическому методу. В этом способе каждое неизвестное (X,Y) представляют в виде приближенного значения и поправки к нему      X=X₀+dx,Y=Y₀+dy.

Приближенные значения получают из решения однократных засечек, а поправки dx и dy- из уравнивания результатов измерений по методу наименьших квадратов с использованием дифференциальных формул дирекционного угла.

В прямой однократной засечке координаты пункта Р определяются по координатам точек А и В, между которыми имеется видимость и по горизонтальным углам, измеренных в этих точках (рис.3.17)

                                   Рис.3.17 Прямая однократная засечка

                             X_P=X_A+[(X_B-X_A)ctgA+Y_B-Y_A]: (ctgA+ctgB);

 Y_P=Y_A+[(Y_B-Y_A)ctgA+X_A-XB]: (ctgA+ctgB].         (3.17)

При вычислении по (3.17) следует соблюдать определенный порядок: Р- определяемый пункт, А- обозначается первый исходный пункт, В- правый, если стоять на стороне АВ лицом к пункту Р.

Точность определения положения пункта Р по формулам Юнга определяется формулой                           M_P=[m_bÖ`(S₁²+S₂²)]: (psinp)=[m_brÖ(sin²A+sin²B)]: psin²p.

Ошибка положения пункта Р увеличивается с удалением его от исходных пунктов и увеличением базиса АВ.

В обратной однократной засечке (задача Патенота)- координаты пункта Р определяются координатам точек Т₁, Т₂, Т₃ и измеренным углам b₁ и b₂ (рис.3.18).

Рис.3.18 Обратная однократная засечка

Сначала по формуле Деламбра определяют значение дирекционного угла a₁

tga=[(Y₂-Y₁)ctgb₁+(Y₁-Y₃)ctgb₂+X₃-X₂]: ((X₂-X₁)ctgb₁+(X₁-X₂)ctgb₂-Y₃+Y₂ ,

а затем a₂=a₁+b₁ , a₃=a₁+b₂ и далее по формулам Гаусса прямой засечки определяют координаты пункта Р

X-X₃=[(X₁-X₃)tga₁-Y₁+Y₃]: (tga₁ -tga₃);

X-X₁=[(X₁-X₃)tga₃-Y₁+Y₃]: (tga₁-tga₃);

Y-Y₃=(X-X₃)tga₃, Y-Y₁=(X-X₁)tga₁.

Заключительным контролем является получение угла a₂

tga₂=(Y₂-Y): (X₂-X).

Если искомая точка Р лежит на окружности (опасный круг), проходящий через точки Т₁, Т₂, Т₃, то определить ее положение по углам b₁ и b₂ нельзя (рис.3.19)

 

                                    

                     Рис.3.19 Положение искомой точки на опасном круге

28.4. Линейная засечка. Линейно-угловая засечка. Лучевой метод определения координат.

Задача о четвертой точке решается с наибольшей точностью, когда определяемая точка лежит внутри треугольника, образованного исходными пунктами, или эта точка лежит вне треугольника, образованного исходными пунктами, но против вершины между продолжениями двух сторон, или, наконец, когда определяемая точка лежит вне треугольника, образованного исходными пунктами, но против вершины между продолжениями двух сторон.

 

Обратная засечка состоит в определении положения четвертой по трем исходным с одной станции в определяемой точке.

Обратная засечка состоит в определении положения четвертой по трем исходным с одной станции в определяемой точке.

Для определения положения точки М (рис. 7.9, а) по трем ис­ходным L, S и Р (левой, средней и правой) надо измерить на мест­ности в точке М при помощи какого-либо прибора (теодолита, мензулы) углы а и (3. Если известны координаты пунктов L, S и P и углы а и 3, то задачу по вычислению координат точки М можно решить аналитическим способом. Таких способов существует очень много и некоторые из них описаны в главе 15.

Если пункты L, S и Р нанесены на план (планшет) по коорди­натам или получены на планшете при построении съемочного обоснования, то, зная значения углов а и 3, положение точки М на плане (планшете), можно определить графическими построениями.

Таково графическое решение задачи по определению точки по трем исходным. Его можно проделать в камеральной обстановке на плане, если измерены углы а и (3 на местности.

При решении этой задачи на мензульном планшете в поле при­меняют различные способы (приемы), которые описаны ниже. При этом обратим внимание на случаи, когда решение задачи по определению точки по трем исходным дает надежный результат и когда этот результат получается надежным.

Наиболее благоприятным случаем решения задачи Потенота будет тот, когда определяемая точка М будет находиться внутри треугольника LSP, потому что в этом случае линия ориентирова­ния sz всегда длиннее линии засечек 1т и рт.

Задача решается одним поворотом, если определяемая точка т находится на стороне треугольника lsp, например на стороне lр (рис. 7.10, а). В этом случае сумма углов а + (3 = 180°, точка z ока­жется вне планшета, так как lS и pS параллельны. Поэтому, встав с мензулой в створ линии LP, ориентируют планшет по линии pl, после чего, приложив ребро линейки кипрегеля к точке $ и визи­руя на пункт S местности, боковой засечкой получают положение точки т. Этот случай будет благоприятным, если линия ориенти­рования lр длиннее линии засечки sm.

Одним поворотом решается задача и в случае, если определяе­мая точка находится на продолжении стороны треугольника lsp (рис. 7.10, б). Планшет ориентируют по линии lр, засекают визированием на пункт S и для контроля на пункт N. Такой контроль нужен и в других случаях определения положения точки обратной засечкой.

Решение задачи невозможно, если определяемая точка т лежит на окружности, проходящей через точки l,s и p (рис. 7.10, в), пото­му что в этом случае точка z совпадает с точкой s, значит, длина линии ориентирования sz = 0, углы  и  в любой точке на окруж­ности как опирающиеся на одни и те же дуги оказываются равны­ми, поэтому положение точки т становится неопределенным. Эту окружность называют опасным кругом и решают задачу по другим пунктам, благоприятно располагающимся относительно опреде­ляемой точки.

Если определяемая точка т находится вне треугольника lsp, но внутри окружности, проходящей через точки l, s и р (рис. 7.10, г), то этот случай будет благоприятным, при этом линия ориенти­рования sz длиннее sm. Аналогично и в случае, когда точка т лежит за окружностью lsp против угла у точки s (или l, или р, рис. 7.10, д).

Случай всегда неблагоприятный, когда точка т лежит за ок­ружностью lsp против стороны lp (или ls, или ps, рис. 7.10, е). В этом случае sz всегда короче sm.

Задачу также можно решить способом приближений: после при­ближенного (на глаз) или по буссоли ориентирования планшета прикладывают ребро линейки кипрегеля к точке s, визируют на пункт S местности и прочерчивают линию. Затем делают то же, визируя на пункты L и Р местности. Если планшет был ориен­тирован точно, то все три линии пересекутся в одной точке т (рис. 7.11, а), которая и будет определяемой точкой, в противном случае получится треугольник погрешностей. При неточной ориен­тировке треугольника погрешностей может не получиться, если определяемая точка лежит на опасном круге или в непосредствен­ной от него близости.

Получение первого треугольника погрешностей означает опре­деление положения точки в первом приближении. Задача состоит и в том, чтобы, уточняя ориентировку небольшими поворотами планшета и проводя каждый раз направления с трех точек, умень­шать треугольник погрешностей до тех пор, пока направления пе­ресекутся в одной точке.

При уточнении ориентировки надо знать, в какую сторону по­ворачивать планшет. При повороте планшета в нужную сторону следующий треугольник погрешностей уменьшится, а в противо­положную сторону — треугольник увеличится. Для определения направления поворота планшета будем рассуждать так. Получив треугольник погрешностей внутри фигуры lsp (рис. 7.11, б), видим, что для его уменьшения планшет следует вращать против хода ча­совой стрелки, т. е. искомую точку т₁ намечаем внутри получен­ного треугольника погрешностей.  После этого ребро линейки кипрегеля прикладывают к точкам m₁ и s. Возле точки т₁ по ребру линейки кипрегеля проводят короткую линию, вращая планшет, визируют на пункт S местности и закрепляют его. Затем, визируя через точку l на пункт L, через точку р на пункт Р, проводят ли­нии. Если они все пересекутся в одной точке, то задача решена, в противном случае намечают снова точку внутри полученного тре­угольника погрешностей и т. д.

Если определяемая точка находится на стороне треугольника lsp или вблизи нее, то при неточной ориентировке планшета вместо треугольника погрешностей получаются две параллельные линии, проходящие через точки l и р. По расположению этих линий тоже легко судить, в какую сторону надо поворачивать планшет, чтобы эти линии слились. Например, глядя на рисунок 7.11, в, можно со­образить, что планшет надо вращать против хода часовой стрелки.

Если определяемая точка находится вне треугольника lsp, но внутри окружности lsp (рис. 7.11, г), то планшет надо вращать про­тив хода часовой стрелки. Практически в этом случае после полу­чения треугольника погрешностей точку т₁ намечают по другую сторону линии ориентирования. Так же поступают и в случае, по­казанном на рисунке 7.11, б.

При положении определяемой точки на опасном круге реше­ние задачи невозможно.

Если определяемая точка лежит за окружностью lsp, но против стороны треугольника lsp, то точку намечают по ту же сторону линии ориентирования, по какую получился треугольник погрешностей.

Менее распространенные способы:

пары треугольников от предыдущего отличается тем, что после получения первого треугольника погрешностей немного повора­чивают планшет и получают второй треугольник погрешностей. Соединяя соответствующие вершины этих треугольников пря­мыми линиями, в пересечении получают положение искомой точки т;

Болотова от предыдущих отличается тем, что положение точки определяют по любому числу исходных пунктов, но не меньше трех. Для определения положения точки на мензульном планшете прикрепляют лист восковки, на котором приближенно относи­тельно исходных пунктов, видимых сквозь восковку, намечают точку т. Прикладывая к этой точке ребро линейки кипрегеля, визируют на все исходные пункты и прочерчивают направления (рис. 7.12, а). После этого передвигают восковку на планшете так, чтобы совместились направления с соответствующими или исходными пунктами (рис. 7.12, б), изображенными на планше­те. Когда это совмещение достигнуто, точку т с восковки пере­кладывают на планшет. Наиболее точно точку определяют по наибольшему числу ближайших пунктов, расположенных вокруг определяемой точки.

Все случаи благоприятного и неблагоприятного решения зада­чи, рассмотренные для способа поворотов планшета, справедливы и для всех остальных способов графического и аналитического ре­шения этой задачи.

После определения положения точки ее высоту определяют передачей «на себя» по формуле (7.16) не менее чем с двух бли­жайших пунктов и из полученных значений высоты, если рас­хождения между ними допустимы, выводят среднее арифмети­ческое.

Обратную засечку обычно применяют для определения поло­жения переходной точки для съемки ситуации и рельефа, при по­левом контроле и приемке работы от исполнителя.

17.4. ЛИНЕЙНАЯ ЗАСЕЧКА

 

Сущность линейной засечки состоит в определении координат пункта по координатам двух исходных пунктов и по двум расстоя­ниям от определяемого пункта до исходных.

Выведем формулы для определения координат пункта Р по ко­ординатам пунктов А и В и расстояниям  (рис. 17.5). Для контроля определения положения пункта Р долж­ны быть известны координаты третьего пункта С и расстояние CP=S₃.

Для треугольника АВР имеет место соотношение

Из прямоугольного треугольника APD

или

При численном решении удобнее использовать формулы

Тогда

Аналогично найдем

После этого получим координаты пункта

Контроль определения. Правильность определения по­ложения пункта Р проверяют с помощью расстояния S₃, от опреде­ляемого пункта до третьего пункта С с известными координатами. Этот контроль может быть осуществлен: путем вычисления длины отрезка S₃ по координатам его концов и сравнения полученного значения с измеренным; путем решения задачи по расстояниям от пункта Р до другой пары исходных пунктов, например В и С, и сравнения полученных результатов с результатами первого реше­ния.

Расхождения при этом контроле считают допустимыми, если при первом способе

При втором способе должны выполняться условия

За окончательные значения координат принимают средние арифметические из значений, полученных по двум вариантам ре­шения. Средняя квадратическая погрешность М среднего положе­ния пункта Р приближенно будет

Пример вычисления координат пункта Р приведен в таблице 17.5. Использованы формулы (17.25)...(17.29).

 

17.5. ЛУЧЕВОЙ МЕТОД

 

Лучевой метод определения положения точек с применением электромагнитных дальномеров разработан Ю. Г. Батраковым.

Сущность этого метода заключается в определении положения точек полярным способом с двух пунктов (рис. 17.6): основного (исходного) А₁ и дополнительного А₂, выбираемого рядом с основ­ным (на расстоянии 5...20 м от него). Координаты дополнительно­го пункта получают путем передачи их с основного пункта поляр­ным способом.

Этим методом рекомендуют определять координаты точек в от­крытой всхолмленной местности, когда непосредственно с цент­ров пунктов триангуляции, расположенных на вершинах холмов, имеется видимость по многим направлениям.

Для планового определения выбранных точек с обоих исход­ных пунктов (основного и дополнительного) наблюдают направ­ления оптическим теодолитом и измеряют расстояния свето- или радиодальномерами. Таким образом, каждую точку определяют дважды. Контролем измерений служит сходимость координат то­чек. В качестве окончательных принимают их средние значения.

Например, координаты пункта 1, определенные с основного пункта, будут

Аналогично находят координаты х’', у" пункта 1 с дополни­тельного пункта А₂.

Средние значения координат пункта 1 будут

Пример вычисления координат пунктов приведен в таблице 17.6.

Средняя квадратическая погрешность положения пункта из од­ного определения может быть получена по формуле

а среднего значения из двух определений — по формуле