Создание съёмочного обоснования. Съемочное обоснование Создание планового съемочного обоснования отчет в геодезии

Проведение планово-высотного обоснования

Для съемки местности в дополнение к пунктам государ­ственной геодезической сети создается плановое и высотное геодезическое обоснование. Плановым съемочным обосно­ванием крупномасштабных съемок (1:5 000 - 1:500) являют­ся, как правило, теодолитные ходы, проложенные между пун­ктами государственной геодезической сети. Теодолитные ходы могут быть замкнутыми и разомкнутыми, опирающи­мися на две точки с известными координатами. При съемке небольших участков допускается прокладка теодолитных ходов без привязки их к пунктам государственной геодези­ческой основы. Теодолитные ходы прокладываются также при обмерах архитектурных сооружений и служат плановым обоснованием для детальных обмеров фасадов и интерьеров. Существуют и другие способы создания планового геодези­ческого обоснования: микротриангуляция, прямые, обратные и комбинированные засечки.

Высотным съемочным обоснованием служит, как прави­ло, нивелирный ход, проложенный по пунктам теодолитного хода.

Задача: усвоить методику создания планового обоснования на строительном участке, закрепить навыки измерения горизонтальных углов и расстояний на местности, научиться самостоятельно выполнять обработку геодезических измерений и вычислять координаты точек обоснования. Приборы и принадлежности: теодолит, штатив, три вешки, мерный прибор, колышки для закрепления вершин хода, молоток, журналы измерений горизонтальных углов и длин линий, микрокалькулятор или таблицы приращений, координат, бланк ведомости вычисления координат, карандаши, ручки, чертежная бумага, рабочие тетради.

Рисунок 7 - Схемы планового обоснования:

а - полигон; б - ход, опирающийся на один исходный пункт

До начала работы составляют график распределения обязанностей. Образец графика для бригады из 5 студентов (А, Б, В, Г, Д) применительно к схеме ходов на рисунке 7, а приведен в таблице 2.

Плановое съемочное обоснование создается проложением основного и диагонального теодолитных ходов. Основной теодолитный ход опирается на два пункта опорной геодезической сети (см. рисунок 7, а) или прокладывается в виде замкнутого полигона (рисунок 7, б), точки которого

расположены примерно по границе участка.

Ход I-VI-V, проложенный внутри полигона для съемки ситуации, называют диагональным. Полевые геодезические работы при создании съемочного обоснования включают:

Рекогносцировку (изучение) участка местности;

Измерение горизонтальных углов;

Измерение длин сторон;

Вычисление координат пунктов съемочного обоснования.

Если теодолитный ход не опирается на исходные пункты старших классов, то производят

Привязку планового съемочного обоснования к опорной сети.

Таблица 3- График распределения обязанностей

Рекогносцировка участка

Рекогносцировка служит для окончательного выбора положения на местности вepшин теодолитного хода и привязки точек съемочного обоснования к пунктам геодезической сети.

Рекогносцировка выполняется при непосредственном руководстве преподавателя и участии всех членов бригады. Одна из вершин теодолитного хода принимается за начальную и закрепляется временным знаком (металлической трубкой диаметром 2 - 3 см, костылем, деревянным колышком и т.д.). Смежные с ней вершины выбирают с таким расчетом, чтобы было удобно выполнять угловые и линейные измерения, а также производить съемочные работы. Между смежными вершинами должны быть хорошая взаимная видимость и благоприятные условия для линейных измерений.

Для проверки видимости на смежных вершинах теодолитного хода устанавливают вешки.

Видимость между точками считается хорошей, если вешка видна на 3/4 высоты. После установления видимости начальную точку закрепляют окончательно (забивают вровень с землей), а процесс рекогносцировки продолжают, переходя на следующую точку. Для облегчения отыскания точки ее окапывают канавкой. При этом разные бригады применяют различные формы окопки. В конце практики, после приемки руководителем полевой части работ, колышки из земли удаляют.

Запрещается устанавливать (закреплять) пункты теодолитного хода на проезжей части дорог или на дорожках для пешеходов.

Измерение горизонтальных углов

Перед началом работ должны быть выполнены все поверки теодолита и проведено компарирование мерного прибора.

Обычно измеряют внутренние углы полигона. Если ход проложен по часовой стрелке, то измеряют правые по ходу углы. Отсчет по горизонтальному кругу берут сначала на предшествующую, а затем на последующую точки. Так, на точке II берут отсчет на точку I, а затем на точку III. Если ход проложен против часовой стрелки, то измеряют левые по ходу углы, то есть отсчеты сначала берут на предшествующую, а затем на последующую токи.

Точка, над которой устанавливают теодолит для выполнения измерений, называют станцией. На каждой станции теодолит приводят в рабочее положение: центрируют над вершиной угла; приводят вертикальную ось прибора в отвесное положение; подготавливают зрительную трубу теодолита к наблюдению.

Центрирование теодолита над вершиной угла осуществляют с помощью отвеса или оптического центрира. Прибор центрируют тем точнее, чем короче стороны теодолитного хода. Погрешность m ц в измерении угла за центрирование можно вычислить до начала измерений по формуле

,

глее где т β - погрешность измерения угла; D - длина наиболее короткой стороны угла.

Приняв погрешность m ц в два раза меньше погрешности m β и длину короткой стороны D = 100 м, получим

Из этого следует, что при работе теодолитом 30-секундной точности на сторонах угла D = 100 м ошибка центрирования не должна превышать 7 мм. При более коротких сторонах погрешность центрирования должна быть меньше. Приведение вертикальной оси в отвесное положение выполняют при помощи цилиндрического уровня и трех подъемных винтов.

После установки теодолита в рабочее положение приступают к измерению углов хода. При двух направлениях на станции углы измеряют способом полуприемов. Если число направлений больше двух, применяют способ круговых приемов.

Расхождения значений углов в полуприемах не должны превышать двойной точности прибора. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение угла из двух полуприемов. Для ориентирования линий теодолитного хода, а также для контроля измерения углов

целесообразно отсчитывать по буссоли магнитные азимуты сторон хода и записывать их в журнал.

Измерение сторон теодолитного хода

Измерения сторон теодолитного хода производят последовательным уложением мерной ленты вствор линии. Мерные ленты или рулетки не должны отклоняться от створа. Для указания створа линии длиной более 150 м устанавливают дополнительные вешки. Перед измерением необходимо расчистить створ от посторонних предметов (камней, завалов и т.д.).

Привязка планового обоснования к пунктам опорной геодезической сети

В тех случаях, когда участок съемки удален от пунктов опорной геодезической сети, для получения прямоугольных координат точек планового обоснования выполняют дополнительные геодезические измерения. Так, на рисунке 6 б, кроме внутренних углов и сторон основного теодолитного хода, измерены два дополнительных угла на точках VII и пз 7110, а также длина стороны пз 7110 - VII.

Обработка результатов измерений . Вычислительные работы начинают с проверки во «вторую руку» полевых журналов. Если не выполнить эту работу, то ошибки полевых вычислений обнаружатся только после полной обработки материалов, что повлечет за собой переделку всей работы.

Затем в журнале измерения горизонтальных углов составляют рабочую схему теодолитного хода. На схеме показывают пункты опорной геодезической сети, исходные направления, вершины и стороны теодолитных ходов. Исходные пункты и стороны показывают красным цветом. На схему выписывают названия пунктов, значения горизонтальных углов и длин сторон. Для ориентирования на схеме стрелкой показывают направление север - юг.

Вычисления координат вершин теодолитного хода производят в специальной ведомости (таблица 4) в следующей последовательности:

1. Со схемы теодолитного хода в графу 1 ведомости выписывают названия исходных пунктов и вершин основного теодолитного хода, начиная с ориентирного направления пз 7109-пз 7108 и до направления пз 7109-пз 7109, а из журнала измерения углов выписывают в графу 2 значения

измеренных углов и для контроля сверяют их со схемой хода.

Из журнала измерений линий выписывают в графу 6 значения горизонтальных проложений d i и сверяют их для контроля со схемой теодолитного хода.

2. В графу 4 выписывают значения исходных дирекционных углов α 7109-7108 , а в графы 11 и 12 - абсциссы и ординаты пунктов 7108 и 7109. Исходные данные вписывают красным цветом.

3. Подсчитывают в графе 2 сумму измеренных углов и вычисляют угловую невязку хода

, (5)

где Σβ т - теоретическая сумма углов хода, которую вычисляют по формулам:

Σβ т = α н - α к + 180° (n + 1) - для правых углов;

Σβ т = α к - α н + 180° (п + 1) - для левых углов;

Σβ т = 180° (п - 2) - для замкнутого полигона,

где α н и α к - ориентирные дирекционные углы начальной и конечной сторон хода; п - число сторон хода.

Таблица 4 - Ведомость вычислений координат вершин оси основного теодолитного хода

Невязку, полученную по формуле (5), сравнивают с допустимой

Если угловая невязка получилась больше допустимой, надо второй раз проверить вычисление углов в полевом журнале, затем проверить углы, пользуясь магнитными азимутами сторон хода, и выявить, какие углы надо измерить повторно на местности.

Необходимо помнить, что по магнитным азимутам можно обнаружить только грубые промахи в измерении углов. Если угловая невязка меньше допустимой, ее распределяют на все углы поровну. Поправку δ β , которую вычисляют по формуле

округляют до 0,1′.

Если f β не делится без остатка на n, то большую по абсолютной величине поправку вводят в углы с короткими сторонами.

В теодолитных ходах небольшой длины поправки в измеренные углы можно вводить так, чтобы углы оказались округленными до целых минут.

Для контроля подсчитывают сумму поправок, она должна точно равняться невязке, взятой с обратным знаком.

4. По формуле

вычисляют исправленные значения углов и выписывают их в графу 3 ведомости. Сумма исправленных углов должна точно равняться теоретической сумме углов хода.

5. По исправленным значениям углов вычисляют дирекционные углы сторон хода:

α i + 1 = α i ± 180° - β - для правых углов; (6)

α i + 1 = α i + β ± 180° - для левых углов, (7)

Таблица 5 - Перевод дирекционных углов в румбы

где α i и α i + 1 - дирекционные углы предшествующей и последующей сторон хода. Вычисления начинают с дирекционного угла α н исходной стороны. В табл. 5 это сторона пз 7109 - пз 7108.

В примере дан порядок записи при вычислении дирекционных углов по формуле (7) для таблицы 2.

Контролем правильности вычислений служит равенство вычисленного и исходного значений конечного дирекционного угла. В рассматриваемом примере это значение для стороны пз 7109 - пз 7108 равно α к = 339°03,2′. Дирекционные углы сторон выписывают в графу 4.

6. Если приращения координат, предполагается определять с помощью таблиц, то в графу 5 выписывают румбы сторон.

Для определения названия и вычисления румба используют данные, приведенные в таблице 3.

7. В графе 6 ведомости вычислений подсчитывают длину хода

8. Приращения координат вычисляют по формулам ∆х = dcosα и ∆y = dsinα.

Приращения вычисляют с помощью калькулятора или по таблице приращений.

Таблица 6 - Программа вычисления приращений координат

Последовательность вычисления приращений координат на микрокалькуляторах типа «Электроника Б3-18М» приведена в таблице 6 (на примере стороны теодолитного хода V-пз 7109 со значениями α = 238°24,5" и d = 58,74 м).

Вычисления ∆ x и ∆ у с помощью таблиц приращений координат начинают с оформления специальной таблицы в рабочей тетради. Образец оформления приведен в таблице 5. Значения ∆ x и ∆ у даны через 1′ для горизонтальных расстояний 10, 20, ..., 90 м. Поэтому значение d разбивают на сотни, десятки, единицы и доли метра и выбирают для них соответствующие приращения с округлением до сотых долей метра, окончательные величины

приращений координат находят как суммы полученных значений, кругленные до 0,01 м.

Знаки приращения координат зависят от значения угла α или названия румба. Так, ∆х имеет положительный знак при углах α от 0° до 90° (СВ) и от 270° до 360° (СЗ), a ∆y имеет положительный знак при углах а от 0 до 180°, т.е. (СВ и ЮВ). Во всех остальных случаях приращения ∆х и ∆у имеют знак минус.

Таблица 7 - Вычисление приращений координат по таблицам d = 58,74; r = ЮЗ: 58°24′

Вычисленные или найденные по таблицам приращения координат записывают в графы 7 и 8 таблицы 4 с точностью до 0,01 м.

Для контроля приращения вычисляют дважды. Целесообразно, чтобы вычисления сделали студенты с применением различных средств: таблиц (таблица 7) и микрокалькуляторов.

9. Вычисляют невязки в приращениях координат по каждой оси и сравнивают их с допустимыми значениями.

Теоретические суммы приращений координат по осям равны

где Х к, Y к и Х н, Y н - соответственно координаты конечной и начальной точек теодолитного хода. Для замкнутого теодолитного хода (когда Х к = X н и Y к = Y н)

В результате измерения углов и линий возникают погрешности в приращениях координат, под влиянием которых

Эти величины называются невязками, f x по оси X и f у по оси Y.

Таблица 8 - Ведомость вычислений координат вершин диагонального

теодолитного хода

В теодолитном ходе, опирающемся на два опорных пункта, невязки в приращениях координат по осям вычисляют по формулам

Невязка в периметре, которую определяют по формуле

считается допустимой, если она не превышает 1:2000 периметра Р.

10. Если невязка в периметре допустима, то невязки по осям f x и f у распределяют с обратным знаком на все приращения пропорционально длинам горизонтальных проложений. Поправки в приращения координат вычисляют по формулам

Контроль правильности распределения невязок осуществляют в соответствии с зависимостями

Поправки округляют до 0,01 м и полученные значения в сантиметрах записывают в графах 7 и 8 над приращениями координат.

11. Исправленные значения приращений ∆x′ i и ∆y′ i вычисляют по формулам

и выписывают в графах 9 и 10 ведомости вычислений.

Контроль вычислений осуществляют по формулам

12. Вычисляют координаты вершин теодолитного хода

где X i-1 , Y i-1 и Х i , Y i - координаты предшествующей и последующей вершин теодолитного хода.

Контролем правильности вычислений служит совпадение вычисленных координат конечной точки теодолитного хода. В нашем примере (см. таблицу 4) - это координаты пз 7109.

Аналогично вычисляют координаты точек диагонального теодолитного хода. Образец обработки приведен в таблице 8

Топографическая съемка - это комплекс геодезических работ, выполняемых на местности для составления топографических карт и планов. Различают съемки для составления топографических планов крупных масштабов (1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000) и мел­ких (1:10000, 1:25000 и мельче). В инженерной геодезии выпол­няют в основном съемки крупных масштабов.

Съемке и отображению на топографических планах подлежат все элементы ситуации местности, существующей застройки, бла­гоустройства, подземных и наземных коммуникаций, а также ре­льеф местности.

Точки, определяющие на плане положение контуров ситуации, условно делят на твердые и нетвердые. К твердым относят четко определяемые контуры сооружений, построенных из долговременных материалов (кирпича, бетона), например углы капитальных зданий. Контуры, не имеющие четких границ, например луга, леса, пашни, относят к нетвердым.

На топографические планы наносят пункты плановых и высот­ных геодезических сетей, а также все точки, с которых производят съемку, если они закреплены постоянными знаками. На специали­зированных планах допускается отображение не всей ситуации ме­стности, а только тех объектов, которые необходимы: применение нестандартных высот сечений рельефа, снижение или повышение точности изображения контуров и съемки рельефа.

Топографическая съёмка выполняются в три основных этапа:

Подготовительный этап. Получение технического задания от Заказчика и подготовка договорной документации. Сбор и анализ материалов ранее выполненных геодезических работ (съемочных сетей, топографических съемок и др.) на заданную территорию. Осуществление регистрации (получение разрешения) производства топографо-геодезических работ.

Полевой этап. Рекогносцировочные обследования территории и создание опорных геодезических сетей с использованием GPS, создание планово-высотных съемочных геодезических сетей. Топографическая съемка, включая съемку подземных и надземных сооружений.

Камеральный этап. Составление (обновление) топографического плана - окончательная обработка полевых материалов и данных с оценкой точности полученных результатов. Согласование (при наличии) нанесенных на топографические планы коммуникаций (линий электропередач, линий связи, магистральных трубопроводов и т.д.) с организациями, в ведении которых находятся данные объекты. Подготовка технического отчета.

Топографическую съемку выполняют с точек местности, по­ложение которых в принятой системе координат известно. Таки­ми точками служат пункты опорных государственных и инженер­но-геодезических сетей. Однако их количества, приходящегося на площадь снимаемого участка, большей частью бывает недоста­точно, поэтому геодезическая основа сгущается обоснованием, называемым съемочным.

Съемочное обоснование развивается от пунктов плановых и высотных опорных сетей. На участках съемки площадью до 1 км 2 съемочное обоснование может быть создано в виде самостоятель­ной геодезической опорной сети.

При построении съемочного обоснования одновременно оп­ределяют положение точек в плане и по высоте. Плановое поло­жение точек съемочного обоснования определяют: теодолитными и тахеометрическими ходами, построением аналитичес­ких сетей из треугольников и различного рода засечками. Высоты точек съемочного обоснования чаще всего определяют геометри­ческим и тригонометрическим нивелированием.

Самый распространенный вид съемочного планового обосно­вания - теодолитные ходы, опирающиеся на один или два ис­ходных пункта, или системы ходов, опирающихся не менее чем на два исходных пункта. В системе ходов в местах их пересечений образуются узловые точки, в которых могут сходиться несколько ходов.

Длины теодолитных ходов зависят от масштаба съемки и условий снимаемой местности. Например, для съемки застроенной территории в масштабе 1:5000 длина хода не должна превышать 4,0км; в масштабе 1:500-0,8 км; на незастроенной территории соответственно 6,0 и 1,2 км. Длины линий в съемочных теодолитных ходах должны быть не более 350м и не менее 20м. Относительные линейные невязки в ходах не должны превышать 1: 2000, а при неблагоприятных условиях измерений (заросли, болото) - 1:1000.

Углы поворота на точках ходов измеряют теодолитами со средней квадратической погрешностью 0,5" одним приемом. Расхож­дение значений углов в полуприемах допускают не более 0,8". Дли­ну линий в ходах измеряют оптическими или светодальномерами, мерными лентами и рулетками. Каждую сторону измеряют дважды - в прямом и обратном направлениях. Расхождение в из­меренных значениях допускается в пределах 1:2000 от измеряемой длины линии.

Рисунок 2. Схема теодолитного хода

При определении высот точек съемочного обоснования гео­метрическим нивелированием невязка в ходе не должна превы­шать 5√Lсм, тригонометрическим нивелированием - 20√Lсм, где L - длина хода, км.

Точки съемочного обоснования, как правило, закрепляют на местности временными знаками: деревянными кольями, столбами, металлическими штырями, трубами. Если эти точки предполагается использовать в дальнейшем для других целей, их закрепляют постоянными знаками.

Для составления топографических планов применяют: аналитический, мензульный, тахеометрический, аэрофототопографический фототеодолитный методы съемок, съемку нивелированием поверхности и с помощью спутниковых приемников. Применение или иного метода зависит от условий и масштаба съемки.

При развитии съемочной геодезической сети полярным способом с применением электронных тахеометров длины полярных направлений допускается увеличивать до 1000 м. Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных углов не должна превышать 15"". Отдельный теодолитный ход должен опираться на два исходных пункта и два исходных дирекционных угла.

При создании съемочной сети допускаются: проложение теодолитного хода, опирающегося на два исходных пункта, без угловой привязки на одной из них. При этом для контроля угловых измерений должны использоваться дирекционные углы на ориентирные пункты опорных геодезических сетей или дирекционные углы примыкающих сторон, полученные из астрономических или других измерений (со средней квадратической погрешностью не более 15""), координатная привязка (без измерения примычных углов) к пунктам опорной геодезической сети, при условии выполнения угловых измерений, двумя приемами.

Виды теодолитных ходов показаны на рисунке …

Рисунок 3. Виды теодолитных ходов

Развитие планово-высотной съемочной сети с использованием электронных тахеометров с регистрацией и накоплением результатов измерений (горизонтальных проложений, дирекционных углов, координат и высот пунктов и точек) допускается выполнять одновременно с производством топографической съемки.

При создании (развитии) съемочной геодезической сети предельные длины теодолитных ходов и их предельные абсолютные невязки следует принимать в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3

Допуски в теодолитных ходах

При использовании для измерения сторон теодолитного хода светодальномеров и электронных тахеометров предельная длина хода может быть увеличена в 1,3 раза, при этом предельные длины сторон хода не устанавливаются, а количество сторон в ходе не должно превышать: при съемке в масштабах 1:5000 и 1:2000 в открытой местности - 50 и в закрытой - 100; при съемке в масштабе 1:1000 - 40 и 80 соответственно характеристике местности, а при съемке в масштабе 1:500 - 20. Предельные длины теодолитных ходов и их предельные абсолютные невязки для съемки в масштабе 1:200 устанавливаются в программе изысканий.

Плановое съемочное обоснование может быть создано создано также следующим образом:

1)Прямые засечки следует выполнять не менее чем с трех пунктов опорной геодезической сети так, чтобы углы между смежными направлениями на определяемой точке были не менее 30° и не более 150°.

2)Обратные засечки должны выполняться не менее чем по четырем пунктам опорной геодезической сети при условии, чтобы определяемая точка не находилась вблизи окружности, проходящей через три исходных пункта. 3)Комбинированные засечки должны строиться сочетанием прямых и обратных засечек с использованием не менее трех исходных пунктов.

Высоты точек съемочной сети определяются техническим (тригонометрическим) нивелированием. Ходы технического нивелирования должны прокладываться, как правило, между реперами (марками) нивелирования II-IV классов в виде отдельных ходов или систем ходов (полигонов). Допускаются замкнутые ходы технического нивелирования, опирающиеся на один исходный репер (ходы, прокладываемые в прямом и обратном направлениях). При построении высотной съемочной сети, в случае отсутствия на участке инженерных изысканий реперов и марок государственной нивелирной сети, ходы технического нивелирования должны закрепляться нивелирными знаками из расчета не менее двух на участок работ и не реже чем через 3 км один от другого. Допустимые длины ходов технического нивелирования в зависимости от высоты сечения рельефа топографической съемки должны приниматься по таблице 4.

Таблица 4

Допустимые длины ходов технического нивелирования

Техническое нивелирование (рисунок 8) следует выполнять нивелирами (типа 3Н-5Л, 2Н-10КЛ или им равноточными), а также теодолитами с компенсаторами (типа Т15МКП и др.) или уровнем при трубе, с отсчетом по средней нити по двум сторонам рейки.

Рисунок 4. Техническое нивелирование

Расхождения между значениями превышений, полученными на станции по двум сторонам реек, не должен быть более 5 мм. Расстояние от инструмента до мест установки реек должны быть по возможности равными и не превышать 150 м. Невязка хода технического нивелирования или полигона не должна превышать величины мм, где L - длина хода, км. При числе станций на 1 км хода более 25 невязка хода нивелирования или полигона не должна превышать величинымм, где n - число станций в ходе.

Тригонометрическое нивелирование следует применять для определения высот точек съемочной геодезической сети при топографических съемках с высотой сечения рельефа через 2 и 5 м, а на всхолмленной и пересеченной местности - через 1м. В качестве исходных для тригонометрического нивелирования должны использоваться пункты, высоты которых определены методом геометрического нивелирования. В горных районах допускается использовать в качестве исходных пункты государственной или опорной геодезической сети, высоты которых определены тригонометрическим нивелированием в соответствии с требованиями. Длина ходов тригонометрического нивелирования не должна превышать при топографических съемках с высотой сечения рельефа через 1, 2 и 5 м соответственно 2, 6 и 12 км.

Тригонометрическое нивелирование точек съемочной сети должно производиться в прямом или обратном направлениях с измерением вертикальных углов теодолитом по средней нити одним приемом при двух положениях вертикального круга. Допускается приложение висячих ходов тригонометрического нивелирования длиной, с измерением вертикальных углов в одном направлении по трем нитям при двух положениях вертикального круга. Колебание «места нуля» на станции не должно превышать 1. Высоты инструмента и визирных целей следует измерять с точностью до 1 см.

Расхождение между прямым и обратным превышениями для одной и той же линии при тригонометрическом нивелировании не должно быть долее 0,04S, м, где S - длина линии, выраженная в сотнях метров. Допустимые невязки в ходах и замкнутых полигонах тригонометрического нивелирования не должны превышать величины

где S - длина хода в метрах, а n - число линий в ходе или полигоне.

1.3 Развитие съемочного обоснования и съемка ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем

3.4. Съемочное обоснование

Как и любой вид топографической съемки, корректировка спортивной карты нуждается в плановой и высотной опорной сети, состоящей из опорных точек, плановое и высотное положение которых известно с высокой степенью точности. Большинство таких точек можно взять из топоосновы - это те самые тверды точки, о которых мы говорили в предыдущем разделе.

Однако в некоторых случаях точек, имеющихся на топооснове, бывает недостаточно для корректировки. Тогда прибегают к созданию дополнительных опорных точек для корректировки или, как говорят топографы, сгущению съемочной сети. Этот процесс мы назовем созданием съемочного обоснования, а опорную сеть, получившуюся в результате, - съемочным обоснованием. Опорные точки съемочного обоснования, в отличие от твердых точек топоосновы, будем называть базовыми. Базовые точки съемочного обоснования могут быть плановыми (когда точно известно их плановое положение) или высотными (известна высота). Соответственно различают плановое и высотное съемочное обоснование. На практике чаще строят систему базовых точек с точно известным плановым и высотным положением. В этом случае обоснование называют планово-высотным или просто обоснованием.

Необходимость создания съемочного обоснования зависит от характера местности, вида топоосновы, метода работы. Рекомендации по выбору того или иного вида обоснования и условия, при которых в нем нет необходимости, приведены в табл. 7.

Таблица 7

Выбор вида съемочного обоснования в зависимости от характера местности и используемой топоосновы

Принятые обозначения: в числителе - индивидуальный метод работы, в знаменателе - бригадный; П - требуется плановое съемочное обоснование; В - требуется высотное съемочное обоснование; Х - топооснова не пригодна к данной местности или не составляется на нее; *- обоснование требуется только для поймы; - - обоснования не требуется.

Анализ таблицы показывает, что необходимость в съемочном обосновании возрастает при плохих топоосновах и на более сложной местности. При бригадном методе работы обоснование упрощает организационные вопросы и позволяет качественно произвести сведение стыков участков разных составителей. Следует отметить, что и для индивидуальной работы съемочное обоснование бывает полезным.

Съемочное обоснование можно создавать глазомерной съемкой с нивелированием скломером повышенной точности, измерением длин мерной лентой, а магнитных азимутов - буссолью или визирной линейкой с зеркалом. Этот способ доступен любому составителю и при соблюдении определенных условий дает неплохую точность.

Средние погрешности плановых построений составляют 1-2%, а определения высот - до 5% (относительно твердых точек топоосновы). Производительность зависит от квалификации составителей и характера местности и составляет при высотно-плановых определениях от 0,3 до 1 км хода в час (при работе двух составителей).

Рассмотрим пример создания высотно-планового обоснования, как более общего случая этой работы для топоосновы в виде топографической карты 1: 10000.

Чтобы обеспечить высокую точность съемочного обоснования, надо продуманно и правильно составить план его прокладки. Все съемочные ходы должны быть опертыми на твердые точки. Надо спланировать расположение опертых ходов так, чтобы длина их была минимальной. Не следует прокладывать плановый ход длиннее 2 км и высотный ход с суммой абсолютных величин превышений более 20 высот сечений. Пример планирования прокладки обоснования приведен на карте XII.

При планировании целесообразно учитывать свойства полей сопряженных точек и пространств между ними. Нецелесообразно планировать ходы по границам полей. А при наличии узких полей (ширина до 300 м) можно отснять линию, делящую поле примерно на равные части вдоль его длинной стороны, вместо съемки его периметра.

Рекомендуется планировать узкие и вытянутые участки, образованные съемочными ходами. В них удобнее работать составителям. Чем участки меньше по площади, тем короче опертые ходы корректировки и меньше их погрешности. В то же время увеличится трудоемкость работ на съемочное обоснование. Видимо, разумным компромиссом будут следующие величины: площадь участка около 0,4 км 2 , максимальная длина опертого хода корректировки 400 м. При этом в районе площадью 10 км 2 придется сделать около 40 км ходов обоснования.

Хода съемочного обоснования надо прокладывать по дорогам, тропам, просекам, открытым пространствам, в исключительных случаях - по лесу. Начало прокладки рекомендуется выбирать в твердой точке, расположенной близко к центру района.

Базовые точки съемочного обоснования закрепляются на местности одним из следующих способов:

1) колышками высотой 0,5-1 м с затесом, на котором пишется номер точки. Для улучшения видимости колышка на ее верхнем конце можно поместить белую разметку, приклеенную красной липкой полиэтиленовой лентой;
2) белой разметкой (в виде ленточки) с номером точки, приклеенной красной липкой лентой к веткам кустов или деревьев. Липкая лента должна охватывать ветку, клеиться сама на себя и двумя липкими сторонами к бумаге. Пригодно для короткого срока работ;
3) номер точки можно записать на небольшой зарубке, сделанной на сухом дереве или молодой поросли с диаметром ствола 2-3 см. Такие точки сохраняются долго. Зарубки на молодых деревьях зарастают через 1-2 года и не приносят вреда.

При прокладке хода через лес можно вдоль него на уровне плеч протянуть белую нить (суровую или № 10) и номера точек расположить на ней.

Обычно измерения ведутся мерной лентой длиной 45 м (6 мм. в масштабе 1: 7500). В этом случае базовые точки, соответствующие каждому целому замеру лентой, нумеруются арабскими цифрами, возрастающими вдоль хода от его начала. Если нет непосредственной видимости с одной базовой точки на другую и приходится выбирать промежуточную точку. То же, как правило, приходится делать и на последнем отрезке, замыкающем ход.

Промежуточной точке дается дробный номер, целая часть которого составляет номер предыдущей базовой точки, а дробная - расстояние от нее до промежуточной точки в метрах. Например, номер 18,35 носит точка, расположенная между базовыми точками 18 и 19 и в 35 м от точки 18. Расстояние до промежуточных точек определяется по отметкам на мерной ленте или шагами. На местности промежуточные точки не закрепляются.

Точке, в которой сходятся два или три съемочных хода обоснования, дается двойной или соответственно тройной номер. Например, номер 1/25, 15/131, 40 означает, что точка принадлежит трем ходам. В пределах картографируемого района номера точек не должны повторяться.

Работу, как правило, проводят два составителя, наиболее квалифицированные в бригаде. Первый (назовем его "плановиком") идет с передним концом ленты. В его обязанности входят определение направления съемки в соответствии с принятым планом, построение планового положения базовых и промежуточных точек и всех объектов вдоль съемочного хода. У него находится набор перфокарт с номерами точек, которые он выкладывает по мерному узлу ленты.

Второй (назовем его "высотником") идет с задним концом ленты. В его обязанности входят: фиксация мерного узла ленты у выложенной перфокарты, закрепление - базовой точки на местности, проведение нивелирования, заполнение таблицы высот, построение профиля и проекции профиля (см. стр. 74), сбор выложенных "плановиком" перфокарт.

Рекомендуемый порядок работы: на исходной точке "плановик" сообщает "высотнику" номер точки, выкладывает первую перфокарту и начинает движение. Когда мерный узел поравняется с перфокартой, "высотник" подает команду "Стой!" и фиксирует мерный узел на середине перфокарты. "Плановик" натягивает ленту и выкладывает следующую перфокарту у переднего мерного узла. После этого "плановик" берет на "высотника" азимут, а "высотник" определяет по голове "плановика" превышение. После выполнения своих обязанностей "высотник" подает команду "Пошли!", и операции повторяются.

Результаты полевых работ оформляются в виде листа съемочного обоснования. Пример оформления показан на карте XIII. Если в результате работ получились плановые и высотные невязки, то построения и записи тщательно проверяются для выявления и устранения грубых и систематических ошибок. Если после их устранения невязки не превышают допустимых пределов, производят разгонку невязок, базируясь на твердые точки топоосновы, выбранные в качестве опорных при планировании работ.

Порядок разгонки описан на стр. 80. Разгонку плановых невязок лучше осуществлять поворотом отдельных участков хода без изменения длины 6-миллиметровых отрезков.

Твердым точкам топоосновы, являющимся опорными для съемочного обоснования, присваиваются соответствующие номера, которые они получили при закреплении съемочного обоснования. Эти номера целесообразно надписать на топооснове. На лист съемочного обоснования наносят:

1) все ходы съемочного обоснования (их можно нанести либо прямыми линиями, соединяющими базовые точки, либо точным построением линейного ориентира, по которому проходит съемка, и ситуации вдоль него в виде полосы шириной 3-4 мм с каждой стороны);
2) фрагменты горизонталей, взятые с проекции профиля, с номерами (после разгонки невязки);
3) базовые точки с номерами и высотами;
4) промежуточные точки, соответствующие изменению направления склона (дно, вершина), с высотами;
5) линии магнитного меридиана и сетку с топоосновы.

Элементы съемочных ходов и цифровые данные удобно наносить на лист разными цветами, как показано на карте XIII.

Изображение съемочного хода по второму варианту (см. пункт 1), естественно, более трудоемко, но имеет ряд преимуществ: облегчает работу на съемочных участках, упрощает отыскание базовой точки на местности, дает достоверное изображение граничной линии участков, обеспечивает надежное сведение стыков, позволяет руководителю работ дать составителям эталоны градаций компонентов ландшафта (дороги, болота, труднопроходимость).

нктроЕ И нЕ г м р ш и е иш ш и и у и щ

И 11.2. Геодезическое съемочное обоснование

Геодезическое съемочное обоснование создается с целью сгу­ щения (т. е. для дальнейшего увеличения числа геодезических пун­ ктов, приходящихся на единицу площади) геодезической плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение крупномасштабной топографической съемки (1:5000-1:500). Съе­ мочное обоснование развивается от пунктов главной геодезиче­ ской сети и сетей сгущения в виде теодолитных, тахеометрических ходов и микротриангуляции. Высоты точек съемочных сетей опре­ деляются геометрическим или тригонометрическим нивелирова­ нием.

Теодолитным ходом называют замкнутый или разомкнутый многоугольник, в котором измерены все стороны dv d2, d n и углы Pj, Р2г ---г РЛ. Стороны теодолитного хода измеряют светодальномером, мерной лентой (рулеткой) или дальномером двойного изобра­ жения. Горизонтальные углы - шкаловыми теодолитами типов 4Т30Пидр. (рис. 11.1)

По измеренным сторонам и углам после их соответствующей обработки получают координаты точек хода. т. е. теодолитный ход создает дополнительные пункты с известными координатами X. Y .

Тахеометрический ход - это также замкнутый или разомкну­ тый многоугольник, в котором измерены все стороны, горизон­ тальные и вертикальные углы. Стороны тахеометрического хода измеряются любым дальномером (в том числе и нитяным), верти­ кальные и горизонтальные углы - любым техническим теодоли­ том или тахеометром. В результате проложения тахеометрического хода получают дополнительные точки с известными координатами

и высотами Xг , Y /" , Н I .

Таким образом, теодолитный ход определяет положение точек только в плане, а тахеометрический ход - ив плане, и по высоте.

d3 Р ис. 11.1. Р а зо м к н у т ы й

и за м к н у т ы й т е о д о л и т н ы е х о д ы

Стороны ходов желательно делать примерно равными. Сред­ няя длина сторон тахеометрического и теодолитного хода 200 - 250 м, минимальная - не менее 40 м. При измерении длин светодальномером стороны могут быть увеличены до 500 м.

Теодолитные и тахеометрические ходы служат геодезической основой теодолитной и топографических съемок и используются также при выполнении обмеров объектов недвижимости и реше­ нии инженерных задач.

Координаты пунктов теодолитных и тахеометрических ходов и высоты пунктов тахеометрических ходов вычисляются в общегосу­ дарственной системе координат и высот. С этой целью теодолит­ ные и тахеометрические ходы привязывают к пунктам государ­ ственной сети.

■ 11.3. Выбор масштаба топографической съемки и высоты сечения рельефа _ _ _ _ _ _

Масштаб съемки и высота сечения рельефа определяют содер­ жание и точность нанесения ситуации и рельефа на топографиче­ ском плане или карте.

С увеличением масштаба топографической съемки и умень­ шением высоты сечения рельефа повышается точность планов и карт и подробность изображения на них ситуации и рельефа местности. Точность полевых измерений при съемке должна со­ ответствовать точности масштаба, в котором будет составляться план. Поэтому чем точнее и детальнее требуется получить данные с плана при проектных и других расчетах, тем точнее следует про­ изводить съемочные работы и тем крупнее должен быть масштаб плана.

Однако повышение точности и подробности съемки ведет к усложнению методов ее производства и увеличивает затраты тру­ да и средств на единицу снимаемой площади. Поэтому при топог­ рафической съемке следует выбирать такие ее масштаб и сечение рельефа, которые обеспечивали бы необходимую точность, де­ тальность и полноту изображения элементов местности при ми­ нимальной стоимости работ. Следовательно, основным услови­ ем правильного выбора масштаба съемки и высоты сечения рель­ ефа является соответствие между точностью плана или карты и требуемой точностью проектирования и перенесения проекта в натуру.

Под точностью топографического плана (карты) понима­ ют допустимые средние либо предельные погрешности в положе­ нии контуров, предметов местности и высот точек по отноше-

312 нию к плановому и высотному обоснованию.

Средние погрешности в положении на плане точек ситуации

относительно ближайших точек съемочного обоснования не долж­ ны превышать»:

Предметов и контуров с четкими очертаниями - 0,5 мм; в гор­ ных и залесенных районах - 0,7 мм;

На территориях с капитальной и многоэтажной застройкой предельные погрешности во взаимном положении на плане то­ чек ближайших контуров (капитальных сооружений, зданий и т. п.) не должны превышать 0,4 мм.

Средние погрешности съемки рельефа относительно ближай­ ших точек геодезического обоснования не должны превышать по высоте:

1/4 принятой высоты сечения рельефа h при углах наклона до 2°;

1/3h при углах наклона от 2 до 6° для планов масштабов 1:5000, 1:2000 и до 10° для планов масштабов 1:1000 и 1:500;

1/2h при сечении рельефа через 0,5 м на планах масштабов 1:5000 и 1:2000.

В залесенной местности эти допуски увеличиваются в 1,5 раза. Число горизонталей на картах и планах в районах с углами на­ клона свыше 6° для планов масштабов 1:5000 и свыше 10° для пла­ нов масштабов 1:1000 и 1:500 должно соответствовать разности вы­ сот, определенных на перегибах скатов, а средние погрешности высот характерных точек рельефа не должны превышать 1/3 при­

нятой высоты сечения рельефа.

Факторы, влияющие на выбор масштаба съемки, делятся на производственные, природные, технические и экономические.

В настоящее время для удовлетворения нужд промышленного

и гражданского строительства выбор масштаба съемки и планов регламентируется многочисленными нормативными документами, учитывающими специфику отдельных видов строительства. Для отдельных стадий проектирования устанавливают, как правило, два или три масштаба съемки и плана.

Для предрасчета масштаба съемки с учетом требований проек­ тирования к размещению зданий и сооружений в натуре при гра­ фическом способе подготовки проектных данных можно использо­ вать формулу:

где Дстр - строительный допуск на размещение объектов в натуре; £рраф - графическая точность масштаба плана; М - знаменатель масштаба съемки.

Для обоснования выбора масштаба топографической съемки при составлении кадастрового плана и др. и отражения в нем досто­ верных данных количественного учета земель используется крите-

рий допустимой погрешности определения площади участка; при этом расчетный знаменатель масштаба съемки определяется как

где S - средняя площадь оцениваемого участка, га; ms - допусти­ мая погрешность определения площади (в процентах), зависящая от таких факторов, как балльная оценка сельскохозяйственных зе­ мель, стоимость городских земель и др.

Высота сечения рельефа определяет точность изображения ре­ льефа и влияет на качество работ, особенно проектов вертикальной планировки. Высоту сечения рельефа устанавливают в зависимо­ сти от масштаба плана и характера рельефа местности с таким рас­ четом, чтобы горизонтали на плане не сливались между собой, ре­ льеф изображался с достаточной точностью и легко читался.

Для топографических планов и карт масштабов 1:5000- 1:25 ООО высоту сечения рельефа можно рассчитать по формуле:

где М - знаменатель численного масштаба плана.

Так, для масштаба 1:10 ООО величина h , рассчитанная по этой формуле, составит 2 м, для масштаба 1:5000 - 1 м.

Высоту сечения рельефа можно также определить из соотно­ шений:

h = 5mh или h = 5т , h н"

где mh - средняя квадратическая погрешность определения пре­ вышений при съемке; тн - средняя квадратическая погрешность определения отметок точек по горизонталям на плане.

В зависимости от характера рельефа местности (равнинный, всхолмленный, пересеченный, горный и предгорный) для каждого масштаба съемки приняты 2-4 значения высоты сечения рельефа: для масштаба 1:5000 -0,5 - 5,0 м; 1:2000 - 0,5 -2,0 м; 1:1000 и 1:500 - 0 ,5 - 1,0 м

В исключительных случаях, при съемках подготовленных и спланированных площадей с максимальными преобладающими уг­ лами менее 2° допускается принимать высоту сечения рельефа 0,25 м. На значительных по площади участках съемочного планше­ та, где преобладающие углы наклона местности различаются на 2° и более, разрешается применять две высоты сечения рельефа. На участках, где расстояния между основными горизонталями превы­ шают на плане 2,5 см, для изображения характерных деталей рель­ ефа следует обязательно использовать полугоризонтали*.

* Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 314 1:500. М.: Недра, 1985.

И 11.4. Теодолитная съемка_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Теодолитную съемку выполняют для составления горизонталь­ ного (контурного) плана объектов недвижимости со сложной ситу­ ацией и др. в крупных масштабах (1:500-1:200).

Горизонтальные углы при съемке измеряют теодолитом, а дли­ ны линий - мерной лентой, лазерной рулеткой или дальномером с относительной погрешностью не более 1/2000.

Теодолитную съемку осуществляют с пунктов и сторон теодо­ литного хода различными способами (способ полярных координат, способ створа перпендикуляров, линейных и угловых засечек) в за­ висимости от характера местности и др. (рис. 11.2).

Р и с. 11.2. С п о с о б ы с ъ е м к и си т у а ц и и:

а, б - сп о со б п ер п ен ди к ул я р о в; в - сп о с о б п олярн ы х коорди н ат; г - сп о со б угл о вы х за сеч ек; д - с п о с о б ли н ей н ы х за сеч ек;

е - сп о со б ст во р а

При съемке одновременно с измерениями ведут абрис (рис. 11.3), в котором указывают результаты измерений и ситуацию. Эта ин­ формация необходима при составлении топографического плана.

г л а в а и

Рис. 11.3. Абрис участка съемки

Способ полярных координат. Он состоит в измерении теодо­ литом горизонтального угла от стороны теодолитного хода до на­ правления на точку и расстояния от вершины измеряемого утла до снимаемой точки стальной лентой или лазерной рулеткой, оптиче­ ским или нитяным дальномером.

Способ перпендикуляров. Положение контурной точки опре­ деляется путем измерения стальной рулеткой длины перпендику­ ляра, опущенного из точки на сторону теодолитного хода, и рассто­ яния от начала стороны до основания перпендикуляра.

Короткие перпендикуляры строят на глаз или при помощи ру­ летки, более длинные - лазерной рулеткой.

Метод угловых засечек. Этот метод используется в тех случа­ ях, когда трудно измерить расстояние до определяемой точки. Из двух точек теодолитного хода измеряют углы между стороной

316 хода и направлениями на определяемую точку одним полупри-

емом с точностью 30". Угол засечки не должен быть менее 30° и более 150°.

При окончании полевых работ с помощью координатографа или линейки Ф.В. Дробышева и др. строят координатную сетку в виде сетки квадратов со сторонами 10 см. По вычисленным коорди­ натам наносят точки теодолитного хода. Точки контуров на плане строят от точек сторон теодолитного хода в соответствии с абрисом (рис. 11.3).

Этот метод топографической съемки применяют на небольших открытых участках местности со спокойным рельефом.

Способ линейных засечек используется при съемке объектов с четкими очертаниями. От двух точек теодолитного хода лентой или лазерной рулеткой измеряют расстояния до определяемой точки, причем длина засечек не должна превышать длины мерного прибо­ ра (20-50 м). Углы опорных зданий определяют с контролем тремя засечками.

Способ створа состоит в определении положения объектов от­ носительно створной линии, которой является одна из сторон тео­ долитного хода. Способ створа сочетают с методами перпендикуля­ ров и линейных засечек. Его широко используют при внутриквар­ тальной съемке.

Длины сторон теодолитного хода измеряются мерными лента­ ми (рулетками) или дальномерами. При измерении длин линий лен­ той относительная погрешность не должна быть более 1 / 2000. Сто­ роны ходов желательно иметь примерно равными, минимальная длина стороны хода 40 м, максимальная - 350 м, средняя - 200 - 250 м. При измерении сторон хода светодальномерами длина линии может быть увеличена до 500 м.

Длины теодолитных ходов зависят от масштаба съемки (табл. 11.1). Например, при съемке в масштабе 1:500 длина хода не должна быть более 0,8 км на застроенной территории и 1,2 км на незастро­ енной территории. Горизонтальные углы в теодолитных ходах из­ меряют теодолитами технической точности полным приемом. Рас­ хождение значений угла из полуприемов не должно быть более 1 Вершины теодолитных ходов закрепляют деревянными кольями, металлическими штырями.

Состав полевых и камеральных работ при проложении замкну­ того теодолитного хода 1-2-3-4-5-1 показан на рис. 11.1. Точка 1 хода является пунктом полигонометрии. С помощью теодолита из­ меряют горизонтальные углы Р}, Р2, Р3, Р4. Длины сторон хода dx2, d23, d3 4, d4_j измеряют мерной лентой. Каждую сторону измеряют дважды: в прямом и обратном направлениях. Точность измерения углов Г, длин сторон - Ad / d = 1 / 2000.

Данные измерений теодолитного хода записывают в журнал (табл. 11.2).

Таблица 11.2

Журнал измерения горизонтальных углов и углов наклона

№ №№ Положения Отсчеты по Разность Среднее Отсчеты по Место Значе­

Данные измерений горизонтальных углов при двух положени­ ях вертикального круга теодолита (КА и КП) внесены в соответ­ ствующую графу журнала.Исходными данными для вычисления координат точек теодолитного хода являются:

Координаты точки 1 х{, ух (например, пункта полигонометрии); -горизонтальные проложения сторон хода; -горизонтальные углы;

Дирекционный угол исходной стороны а12; а2 3 = ах2 + 180° - Р2.

И 11.5. Тахеометрическая съемка _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

«Тахео» означает быстро. При тахеометрической съемке в ка­ честве съемочного обоснования прокладывается тахеометриче­ ский ход или теодолитный ход с последующим нивелированием его точек. Для ускорения работы тахеометрическая съемка может выполняться одновременно с проложением тахеометрического хода.

Тахеометрический ход - это ломаная линия на местности, все вершины которой соответственно закреплены. Точки хода на мест- 318 ности выбирают так, чтобы обеспечивалась взаимная видимость,

обзор вокруг точки для удобства последующей съемки в радиусе 150-200 м.

Длина тахеометрического хода определяется (на основе мас­ штаба съемки и точности измерении) по формуле предельной отно­ сительной невязки тахеометрического хода.

Тахеометрическую съемку выполняют тахеометром или теодо­ литом при создании планов земельных участков в крупных масшта­ бах на пересеченной, а также застроенных территорий. С приме­ нением электронных тахеометров появилась возможность при ре­ шении архитектурных задач создавать цифровую модель местности и объектов недвижимости. Плановое обоснование создают обычно путем проложения теодолитных ходов. Отметки точек теодолит­ ных ходов определяют геометрическим нивелированием (высо­ тное обоснование). Съемку предметов, контуров и рельефа мест­ ности производят полярным способом, отметки точек определяют тригонометрическим нивелированием.

При съемке в масштабе 1:2000 с сечением рельефа горизон­ талями через 1 м допускаются S < 100 м при съемке границ конту­ ров и 5 < 250 м - при съемке рельефа. Расстояние между пикета­ ми на равнинной местности не должно превышать 40 м (2 см на плане).

При съемке ситуации, рельефа местности вертикальные и го­ ризонтальные углы измеряют при одном положении вертикально­ го круга тахеометра, а расстояния до реечных точек (пикетов) - дальномером.

Реечные точки выбирают в характерных для вертикальной структуры рельефа местах - на вершинах холмов, линиях водораз­ дела, берегах водоемов и на характерных точках ситуации.

Порядок работы на станции следующий:

1) устанавливают тахеометр в рабочее положение над точкой те­ одолитного хода. В процессе съемки на каждой станции состав­ ляют абрис - схематический чертеж ситуации и рельефа мест­ ности, на котором показывают положение и номера точек. Это облегчает последующую обработку результатов тахеометри­ ческой съемки. Работы завершают проверкой неподвижности лимба и постоянства МО. Измеряют высоту прибора, отмечают

ее на рейке и записывают в журнал;

2) выполняют ориентирование лимба на ближайшую точку тео­ долитного хода;

3) последовательно устанавливают рейку на характерных точках местности и визируют на нее так, чтобы вертикальная нить сет­ ки совмещалась с осью рейки, а горизонтальная - с меткой высоты прибора i на рейке. Измеряют горизонтальные и верти­ кальные углы и определяют расстояние до рейки с помощью дальномера.

Камеральные работы при тахеометрической съемке состоят из вычислений углов наклона, горизонтальных проложений изме­ ренных расстояний, превышений, отметок точек, составления и оформления плана участка местности.

Составление и вычерчивание тахеометрического плана вклю­ чает: построение сетки координат, накладку точек по координатам, нанесение реечных точек, рисовку рельефа с учетом направления понижения местности, рисовку контуров, вычерчивание и оформ­ ление плана по условных знакам масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500.

Составлению абриса уделяется особое внимание. Он вычерчи­ вается от руки в произвольном масштабе, примерно равном масш­ табу плана. Станция, с которой ведется съемка, наносится в середи­ не снимаемого участка. По линейке прочерчивают предыдущую и последующую линии хода. Обязательно указывают отсчет по гори­ зонтальному кругу, равный нулю по той линии хода, по которой ориентирован лимб.

Наносят характерные точки и скелетные линии рельефа, на­ правления падения скатов.

При картографировании территорий применяется цифровая топографическая съемка с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС / GPS.

щ 11.6. Современная топография_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Цифровая топография представляет собой современный этап развития топографии - географического и геометрического изу­ чения местности путем приведения съемочных работ (на земле, с воздуха, из космоса) и создания на основе полученных материа­ лов топографических карт. Основной формой результатов съе­ мочных работ в цифровой топографии является цифровая инфор­ мация.

Автоматизация процесса наземных топографических съемок обеспечивается внедрением в геодезическую практику новых спо­ собов, систем сбора и первичной обработки топографогеодезичес­ кой информации, из которых можно выделить электронную тахометрию.

Эффективность применения электронной тахеометрической съемки (ЭТС) по сравнению с традиционными методами достигается в первую очередь за счет увеличения площади съемки с одной стан­ ции.

Современные электронные тахеометры объединяют в себе электронный теодолит, светодальнометр, микроЭВМ с пакетом

прикладных программ и регистратор информации (модуль памя- 320 ти).

Для управления работой прибора служат пульты управления с клавиатурой ввода данных и управляющих сигналов. Результаты измерений высвечиваются на экране дисплея (цифровом табло) и автоматически заносятся в карту памяти. Передача накопленной информации в компьютер может выполняться непосредственно из карты памяти либо путем подсоединения тахеометра к компьютеру

с помощью интерфейсного кабеля.

В принципе порядок производства электронной тахеометри­ ческой съемки аналогичен съемке, выполняемой оптическими та­ хеометрами. Электронный тахеометр устанавливают в рабочее по­ ложение на съемочной станции; на пикетных точках последова­ тельно устанавливают специальные вешки с отражателями, при наведении на которые автоматически определяют расстояние, го­ ризонтальный и вертикальный углы. МикроЭВМ тахеометра по ре­ зультатам измерений вычисляет приращения координат Ах, Ау с учетом поправок. Результаты измерений вводятся в накопитель ин­ формации, из которого информация поступает на ЭВМ. По специ­ альной программе выполняется окончательная обработка с получе­ нием данных, необходимых для построения цифровой модели местности или топографического плана.

И 11.7. Нивелирование поверхности по квадратам_ _ _ _ _ _ _

Размеры сторон квадратов принимают в зависимости от слож­ ности рельефа равными 10 или 20 м. Сетку квадратов разбивают с помощью теодолита и стальной ленты. Вершины квадратов за­ крепляют колышками. Плановое положение опорных точек опре­ деляется путем проложения теодолитных ходов, а высотное - техническим нивелированием. Стороны и вершины квадратов используют для съемки ситуации способом перпендикуляров. От­ метки вершин квадратов, а также характерных точек рельефа внутри квадратов определяют нивелированием с одной станции нивелира, выбранной с таким расчетом, чтобы с нее можно было взять отсчеты по рейкам, устанавливаемым на каждой из этих то­ чек. Отсчеты берут только по черной стороне рейки. Отметки то­ чек вычисляют через горизонт прибора Ягп, округляя их до сотых долей метра и выписывают на заранее заготовленную схему, за­ меняющую журнал.

Для построения топографического плана по результатам ниве­ лирования по квадратам наносят на план в заданном масштабе сет­ ку квадратов и против вершин подписывают их высоты. По данным абриса строят контуры местности, после чего методом интерполи­ рования с учетом направления понижения местности проводят го­ ризонтали (рис. 11.4). План оформляют в условных знаках.

нл -

пм

Рис. 11.4. Образец составления плана нивелирования поверхности по квадратам

■ 11.8. Сведения о спутниковых системах позиционирования ГЛОНАСС / GPS

В настоящее время действуют две спутниковые системы опре­ деления координат: российская система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) и американская система NAVSTAR GPS (Навигационная система определения расстояний и времени, глобальная система позиционирования).

Галилео (Galileo) - европейский проект спутниковой системы навигации. Вотличие от американской и российской систем, систе­ ма Галилео не контролируется ни государственными, ни военными учреждениями. Разработку осуществляет Европейское космичес­ кое агентство.

Китайская народная республика развивает независимую сис­ тему спутникового позиционирования Beidou (буквально - Север­ ный Ковш, китайское название созвездия Большой Медведицы), которая в будущем должна преобразоваться в систему COMPASS. Beidou обеспечивает сегодня определение географических коорди­ нат в Китае и на соседних территориях.

Также принято решение о создании собственной аналогичной 322 системы в Индии. IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System)

будет с помощью 7 спутников обеспечивать региональное покры­ тие самой Индии и частей сопредельных государств.

В настоящее время в околоземном космическом пространстве находится около 30 спутников NAVSTAR, около 20 ГЛОНАСС и 3 спутника COMPASS.

Таблица 11.3

Основные характеристики спутниковых навигационных систем

Система спутникового позиционирования включает три сег­ мента: созвездия космических аппаратов (спутников), наземного контроля и управления, приемных устройств (аппаратуры пользо­ вателей).

Сегмент космических аппаратов. Каждая из современных систем GPS и ГЛОНАСС состоит из 24 спутников (21 действующе­ го и 3 резервных), которые обращаются вокруг Земли по практи­ чески круговым орбитам. Орбиты спутников GPS расположены в шести плоскостях по 4 спутника в каждой (рис. 11.5, а); средняя высота орбиты - около 20 180 км, период обращения спутников вокруг Земли составляет 11 ч 58 мин. Такое количество спутников и их расположение обеспечивают одновременный прием сигналов как минимум от четырех спутников в любой точке Земли в любое время.

Спутники ГЛОНАСС вращаются вокруг Земли в трех орби­ тальных плоскостях по 8 спутников в каждой (рис. 11.5,6) на высоте около 19 150 км, период обращения - 11ч 16 мин.

На каждом спутнике GPS и ГЛОНАСС установлены солнечные батареи питания, приемно-передающая аппаратура, эталоны час­ тоты и времени, бортовые компьютеры и отражатели для лазерной дальнометрии.

Сегмент наземного контроля и управления состоит из сети станций слежения за спутниками, равномерно размещенных по территории страны, службы точного времени, главной станции с вычислительным центром и станцией загрузки данных на борт спут­ ников. С пунктов слежения дважды в сутки лазерным дальномером измеряются расстояния до каждого из спутников. Собранную ин­ формацию о положении спутников на орбитах (эфемеридах) пере-

дают на бортовой компьютер каждого спутника. Спутники непре­ рывно излучают для пользователей измерительные радиосигналы, данные о системном времени, свои координаты и др.

Р ис. 11.5. С о з в е з д и я и с к у с с т в е н н ы х с п у т н и к о в: а - N AV STA R CPS; б - Г Л О Н А С С

Сегмент приемных устройств включает спутниковый прием­ ник, антенну, управляющий орган-контроллер, источник питания

Определение координат точек земной поверхности с помощью спутников основано на радиодальномерных измерениях дально­ стей от спутников до приемника, установленного на определяе­ мой точке. Если измерить дальности до трех спутников (рис. 11.6), координаты которых на данный момент времени известны, то методом линейной пространственной засечки можно определить координаты точки стояния приемника Р. Из-за несинхронности хода часов на спутнике и в приемнике определенные до спутников расстояния будут отличаться от истинных. Такие ошибочные рас­ стояния получили название «псевдодальностей». Для исключения этих погрешностей определение координат точек с достаточной точностью возможно при одновременном наблюдении не менее 4 спутников.

Системы спутникового позиционирования работают в грин­ вичской пространственной прямоугольной системе координат с началом, совпадающим с центром масс Земли. При этом система GPS использует координаты мировой геодезической системы WGS-84 (World Geodetic System, 1984), а ГЛОНАСС - систему ко­ ординат ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990). Обе координатные систе­ мы установлены независимо друг от друга по результатам высоко­ точных геодезических и астрономических наблюдений.

Большинство современных приемников работают со спутни­ ками GPS, поэтому координаты измеренных точек получают чаще всего в системе WGS-84. Для перехода к государственной или мест­ ной системе координат используют предусмотренную программа-

324 ми обработки функцию трансформирования.

m CTPBEHM E К Й РТ1ГРД > И Ч ЕС Ши 1н ю р м а щ

Рис. 11.6. Принципиальная схема спутниковой системы позиционирования

■ 11.9. Цифровая тонографическая съемка с применением систем ГЛОНАСС / GPS

Методы определения координат пунктов. Как отмечалось ра­ нее, определение расстояний от спутникового приемника до спут­ ника есть не что иное, как радиодальномерные измерения: прием­ ник принимает электромагнитные колебания со спутника, сравни­ вает их со своими, выработанными собственным генератором и в результате определяет дальность до космического аппарата. Даль­ ности измеряют двумя способами - кодовым и фазовым. В первом случае сравнивают коды полученного со спутника сигнала и генери­ рованного в самом приемнике, а во втором - фазы. Наиболее точ­ ными являются фазовые измерения. В GPS все спутники работают на одних и тех же частотах, но каждый имеет свой код. В ГЛОНАСС, наоборот, каждый спутник имеет свою частоту, но коды у всех оди­ наковые.

Перенос от спутника к приемнику всей информации осущест­ вляется с помощью так называемых несущих электромагнитных колебаний, излучаемых на двух частотах L1 и L2.

Радиосигнал проходит от спутника до приемника расстояние около 20 ООО км и претерпевает возмущения в ионосфере, нижних слоях атмосферы и вблизи поверхности Земли. В ионосфере, рас­ положенной на высоте 50-100 км над землей, содержатся свобод-

ные электроны и ионы, изменяющие путь и скорость радиоволн со спутника. Погрешности, вызванные воздействием главным обра­ зом электронов, зависят от их концентрации, а значит, от угла воз­ вышения спутника, географического положения измеряемых то­ чек, времени суток и года, солнечной активности и могут достигать десятков метров. Исключить эти искажения из результатов наблю­ дений можно измерениями на двух частотах.

Кроме радиосигнала со спутника в приемную антенну поступа­ ют еще и сигналы, отраженные от земли и различных объектов - зданий, деревьев и т. п. Возникающая многолучевость ведет к иска­ жению результатов измерений при использовании фазового спо­ соба до нескольких сантиметров, в кодовых измерениях - до метров. В современных приемниках для борьбы с этим источником погрешностей используют специальные встроенные программы подавления многолучевости.

Одним из факторов, ухудшающих результаты спутниковых из­ мерений, могут также стать помехи от близко расположенных мощных источников радиоизлучений: локаторов, теле- и радиопе­ редающих станций и т. п.

Способы позиционирования можно разделить на две груп­ пы - абсолютные определения координат кодовым методом и от­ носительные фазовые измерения (см. рис. 11.7).

Рис. 11.7. Способы спутникового позиционирования

При выполнении абсолютных измерений определяются пол­ ные координаты точек земной поверхности. Наблюдения, выпол­ няемые на одном пункте независимо от измерений на других стан­ циях, называются автономными. Автономные наблюдения очень 326 чувствительны ко всем источникам погрешностей, обеспечивают

точность определения координат 15 -30 м и используются для на­ хождения приближенных координат в точных измерениях.

Для повышения точности абсолютные измерения можно вы­ полнять одновременно на двух пунктах: базовой станции Pv рас­ положенной на точке с известными координатами (обычно пункте государственной геодезической сети), и подвижной станции Р2, ус­ тановленной над определяемой точкой (рис. 11.8). На базовой стан­ ции измеренные расстояния до спутников сравнивают с вычис­ ленными по координатам и определяют их разности. Эти разности называют дифференциальными поправками, а способ измерения -

дифференциальным. Дифференциальные поправки учитываются в ходе вычислений координат подвижной станции после измерений либо при использовании радиомодемов уже в процессе измерений. Дифференциальный способ основан на том соображении, что при относительно небольших расстояниях между станциями PJf и Р2 (обычно не более 10 км) погрешности измерений на них практи­ чески одинаковы. При увеличении расстояния между станциями точность падает. Для повышения точности измерений увеличивают время наблюдений, которое может колебаться от нескольких ми­ нут до нескольких часов. Точность дифференциального позицио­ нирования составляет 1 -5 м.

Рис. 11.8. Сущность дифференциального способа позиционирования

Для решения геодезических задач, когда необходимо получать координаты точек с высокой точностью, используют относитель­ ные измерения, при которых дальности до спутников определяют фазовым методом, и по ним вычисляют приращения координат или

вектора между станциями, на которых установлены спутниковые приемники.

Различают два основных способа относительных измерений: статический и кинематический.

При статическом позиционировании, как и при дифференци­ альных измерениях, приемники работают одновременно на двух станциях - базовой с известными координатами и определяемой.

После окончания измерений выполняется совместная обра­ ботка информации, собранной двумя приемниками. Точность спо­ соба зависит от продолжительности измерений, которая выбирает­ ся в соответствии с расстоянием между точками. Современные приемники позволяют достичь точности определения плановых ко­ ординат (5-10 мм) + 1-2 мм / км, высотных - в 2 -3 раза ниже.

Кинематические измерения позволяют получать координаты точек земной поверхности за короткие промежутки времени. При этом вначале статическим способом определяют координаты пер­ вой точки, т. е. выполняют привязку подвижной станции к базовой, называемую инициализацией, а затем, не прерывая измерений, пе­ редвижной приемник устанавливают поочередно на вторую, тре­ тью и т. д. точки. Для контроля измерения завершают на первой точке либо на пункте с известными координатами, где выполняют статические наблюдения. Точность кинематического способа со­ ставляет 2 -3 см в плане и 6 -8 см по высоте.

Если имеется цифровой радиоканал и данные с базового при­ емника в процессе измерений можно передавать на подвижную станцию, координаты получают в режиме реального времени, т. е. непосредственно на определяемой точке.

Основные методы съемки с применением спутниковых геоде­ зических приборов приведены в табл. 11.4.

Приемная спутниковая аппаратура

Спутниковое оборудование для геодезии в настоящее время 328 выпускают более 50 производителей различных стран мира, основ­

ствительна к ударам. Высокая точность определения координат позволяет с успехом использовать спутниковые методы для реше­ ния широкого спектра геодезических задач.

Производство топографических съемок с применением систем спутникового позиционирования

Топографическая съемка с использованием геодезических спутниковых приемников выполняется в три этапа: подготовитель­ ные работы, создание геодезического съемочного обоснования, собственно съемка.

В ходе подготовительных работ выбирают места для закреп­ ления точек съемочного обоснования с таким расчетом, чтобы не было помех от расположенных вблизи сооружений, крон высоких деревьев, источников мощного радиоизлучения. Кроме того, осо­ бое внимание уделяется планированию наблюдений, для чего ис­ пользуют специальный модуль в программном обеспечении спут­ никового приемника. Этот модуль позволяет получить характери­ стику процесса позиционирования на любой момент времени и, таким образом, выбрать наиболее благоприятный период для вы­ полнения измерений.

Определение координат пунктов геодезического съемочного обоснования производится методом статических спутниковых на­ блюдений. Статический метод является наиболее надежным и точ­ ным методом, позволяющим получить разность координат смеж­ ных пунктов с миллиметровой точностью. Один из приемников, называемый базовым (рис. 11.10, а), устанавливают на штативе над исходной точкой с известными координатами (пункт государствен­ ной геодезической сети, геодезической сети сгущения), а второй, называемый мобильным, - поочередно на пункты съемочной сети. При этом должно быть обеспечено условие синхронных измере­ ний базовым и мобильным приемниками. Время наблюдений выби­ рается в зависимости от длин базовых линий, количества одновре­ менно наблюдаемых спутников, класса используемой спутниковой аппаратуры и условий наблюдений. С учетом всех перечисленных факторов время измерения каждой базовой линии может состав­ лять от 15-20 минут до 2,5 -3 часов. Работа с каждым приемником на станции включает: центрирование приемника над пунктом с по­ мощью нитяного или оптического отвеса, измерение высоты ан­ тенны с помощью секционной рейки, включение приемника. При измерении в статическом режиме во время работы не требуется производить каких-либо действий. Приемник автоматически тести­ руется, отыскивает и захватывает все доступные спутники, произ­ водит GPS-измерения и заносит в память всю информацию. По ис­ течении необходимого времени наблюдений мобильный приемник

ззо переносят на следующую определяемую точку. После окончания

измерений производят обработку полученных результатов, кото­ рая включает вычисление длин базовых линий и координат пунк­ тов обоснования в системе координат WGS-84, и др. Точность опре­ деления планового местоположения точек статическим способом достигает (5-10 мм) - I - 1-2 мм / кмгвысотного - в 2 -3 раза ниже.

а - ст ат и ческ и е сп ут н и к о вы е н а б лю ден и я н а пун кт е; б - к и н ем ат и ч еск и е сп ут н и к о вы е и зм ерен и я н а п и кет н ой т очке

Топографическая съемка местности выполняется посредством проведения кинематических спутниковых измерений, позволяю­ щих получать координаты и высоты точек за короткие промежутки времени. Для этого базовый приемник на штативе устанавливается на пункте съемочного обоснования, а мобильный - поочередно на снимаемые точки, причем приемник вместе с источником питания располагаются в специальном рюкзаке, а приемная антенна и кон­ троллер, с помощью которого осуществляется управление процес­ сом съемки, крепятся на вехе (рис. 11.10, б). Вначале выполняется инициализация - привязка мобильной станции к базовой, для чего измерения на первой точке проводят несколько дольше (20 -30 с), чем на последующих точках. Установив веху с антенной на точку и задав в контроллере все необходимые параметры (высоту установ­ ки антенны на вехе, номер пикета, его признак, например: угол за­ бора, смотровой колодец и т. п.), начинают съемку, контролируя вертикальность вехи по пузырьку круглого уровня. Время наблю­ дения на точке обычно не превышает 5 -10 с, после чего измерения останавливают и, не выключая приемника, переходят на следую­ щую точку. В случае, если снимаемая точка располагается в непо­

средственной близости от строения, высоких деревьев, других объ­ ектов, закрывающих видимость на спутники, время измерений должно быть увеличено. Кроме того, измерения на такие точки можно повторить, вернувшись на них еще раз. Завершают съемку участка наблюдениями на первой точке либо на пункте с известны­ ми координатами. После завершения съемки производят обработ­ ку результатов так же, как и в случае статических измерений. Точ­ ность способа кинематических измерений составляет 2 -3 см в плане и 6 -8 см по высоте. Результаты измерений могут быть пред­ ставлены как в цифровом виде, так и в графической форме.

Геодезическое съемочное обоснование создается в соответствии с требованиями СП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства» . Геодезическое съемочное обоснование подразделяется на плановое и высотное. Плановое съемочное обоснование создают теодолитными ходами, способом микротриангуляция, сетями четырехугольников без диагоналей, прямыми, обратными и комбинированными засечками, мензульными ходами. Высотное съемочное обоснование совмещается с пунктами планового обоснования. Высоты пунктов определяются методами геометрического (технического) и тригонометрического нивелирования.

Геодезическое съемочное обоснование создается для производства топографических съемок (теодолитных, тахеометрических, нивелирных, фототеодолитных, аэросъемок и наземно-космических съемок) и привязки отдельных объектов. Оно может служить основой при выносе в натуру отдельных инженерных сооружений.

В качестве планового обоснования съемок могут быть использованы государственные геодезические сети 1, 2, 3 и 4 классов, а в качестве высотного – государственные нивелирные сети I, II, III и IV классов.

Однако государственные плановые сети имеют плотность в среднем 1 пункт на 5 – 15 км 2 , высотные – 1 пункт на 5 – 7 км 2 и эта плотность в большинстве случаев оказывается недостаточной для производства топографических съемок и геодезического сопровождения инженерных работ. Поэтому осуществляют дальнейшее сгущение геодезических сетей путем создания сетей местного значения – сетей сгущения и съемочных сетей. Все работы по созданию геодезического обоснования выполняют после-довательно в следующем порядке.

Проектирование съемочных сетей. Проектирование геодезического обоснования топографических съемок производят по имеющимся топографическим картам на район производства работ с учетом назначения и масштаба предстоящих съемок. При выборе того или иного метода создания обоснования исходят из директивных сроков производства работ, наличного парка геодезического оборудования, физико-географических условий района, требуемой точности и плотности пунктов обоснования, долговременности сохранности пунктов вновь создаваемой сети, удобства линейных измерений (по дорогам, просекам, вдоль рек и т.д.). Самое главное, необходимо стремиться к наибольшему охвату местности в ходе съемки с одного пункта.

Рекогносцировка. В результате рекогносцировки на местности уточняют проект обоснования и, если необходимо, корректируют его.

Закрепление пунктов обоснования. Все пункты геодезического обоснования, в зависимости от назначения, закрепляют на местности капитальными или временными знаками.

Полевые геодезические работы. В результате выполнения полевых работ измеряют величины, необходимые для определения планового или планово-высотного положения всех пунктов обоснования.

Камеральные работы. Заключительным этапом создания съемочного обоснования является камеральное вычисление координат пунктов X, Y и высот H, определяющих положение пунктов съемочного обоснования в принятой системе координат и высот.

При проектировании съемочного обоснования должны рассматриваться следующие вопросы:

1. Выбор методов и средств создания съемочного обоснования.
2. Составление схемы съемочного обоснования.
3. Описание технологии измерений при создании съемочного обоснования.

При составлении проекта съемочного обоснования должны соблюдаться следующие требования:

1. точки съемочного обоснования должны располагаться с необходимой плотностью;
2. при выборе точек съемочного обоснования необходимо учитывать:

Обеспечение прямой видимости между смежными точками;

Сохранность на время измерений и составления плана;

Исключение неудобств для движения транспорта и пешеходов.

Съемочное обоснование создается в виде теодолитного хода. Для измерений в ходе выбирают электронный тахеометр или теодолит и светодальномер. При выборе метода определения координат с использованием геодезических спутниковых приемников следует обратит внимание на пригодность точек для наблюдений этими приемниками.

Теодолитный ход проектируют с учетом ряда требований:

Максимальная длина хода на незастроенной территории - 5 км,

Минимальное число пунктов съемочного обоснования для незастроенной территории 12 шт. на 1 км 2 .

При применении электронного тахеометра длины сторон хода принимают 500-700 метров (максимальное расстояние при работе с малым отражателем). Пункты хода по возможности совмещаю с поворотными пунктами землепользования. Поворотные точки, несовпадающие с пунктами теодолитного хода измеряют полярным способом с этих пунктов.

Съемочное обоснование создают электронным тахеометром (марка выбирается студентом) и составляется разбивочный чертеж.