В чем заключается полярный способ горизонтальной съемки местности

Тема: Геодезические сети. Топографические съемки

_______ Для составления карт и планов, решения геодезических задач в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагают ряд точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки маркируют на поверхности Земли или в зданиях и сооружениях центрами (знаками).

_______ Геодезическая сеть – это система закрепленных точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат.

_______ Геодезические сети подразделяют на плановые и высотные : первые служат для определения координат X и Y геодезических центров, вторые — для определения их высот.

_______ Принцип построения плановых геодезических сетей заключается в следующем. На местности выбирают точки, взаимное положение которых представляется в виде геометрических фигур: треугольников, четырехугольников, ломаных линий и т.д. Причем точки выбирают с таким расчетом, чтобы некоторые элементы фигур (стороны, углы) можно было бы непосредственно измерить, а все другие элементы вычислить по данным измерений. Например, в треугольнике достаточно измерить одну сторону и три угла (один для контроля правильности измерений) или две стороны и два угла (один для контроля правильности измерений), а остальные стороны и углы вычислить. Для вычисления плановых координат вершин выбранных точек необходимо кроме элементов геометрических фигур знать еще дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин.

_______ Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т. е. от сетей с большими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями к сетям с меньшими расстояниями и менее точным.

_______ Геодезические сети подразделяют на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные. Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей. Началом единого отсчета плановых координат в Российской Федерации служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге.

2. Методы создания геодезических сетей

_______ Плановые геодезические сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации. При построении геодезической сети методом триангуляции на местности закрепляется ряд точек, которые в своей совокупности образуют систему треугольников. В треугольниках измеряются все углы и некоторые стороны, которые называются базисными. По длине базисной стороны и измеренным углам, вычисляют длины всех сторон, а затем координаты всех пунктов сети.

_______ Метод полигонометрии заключается в построении на местности системы ломанных линий, называемых полигонометрическими ходами. Эти ходы прокладывают обычно между пунктами триангуляции. В полигонометрических ходах измеряются все углы поворота и длины всех сторон.

_______ При построении сети методом трилатерации на местности также строится сеть треугольников, в которых при помощи высокоточных дальномеров измеряются все стороны.

_______ Сети сгущения строят для дальнейшего увеличения плотности (числа пунктов, приходящихся на единицу площади) государственных сетей. Плановые сети сгущения подразделяют на 1-й.и 2-й разряды.

_______ Съемочные сети — это тоже сети сгущения, но с еще большей плотностью. С точек съемочных сетей производят непосредственно съемку предметов местности и рельефа для составления карт и планов различных масштабов.

_______ Специальные геодезические сети создают для геодезического обеспечения строительства сооружений. Плотность пунктов, схема построения и точность этих сетей зависят от специфических особенностей строительства.

_______ Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в Российской Федерации и некоторых других странах принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 до 1840 г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.

_______ Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2-го, 3-го и т.д.). Несколько пересекающихся ходов называют сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точек. В целом точки (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределены на территории страны.

_______ На незастроенной территории расстояния между реперами составляют 5. 7 км, в го- родах сеть реперов в 10 раз плотнее

_______ Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.

_______ Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более высокого класса или узловые точки.

3. Закрепление на местности пунктов геодезических сетей

_______ Точки геодезических сетей закрепляют на местности знаками. По местоположению знаки бывают: грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде откраски и т.д.; по назначению — постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т.д.

_______ Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный),над подземными центрами устанавливают наружные знаки в виде металлических или деревянных трех- или четырехгранных пирамид или сигналов.

_______ Как правило, пункты плановых разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же как и пункты государственных сетей. Так как расстояния между этими пунктами сравнительно небольшие, оформления их наружными знаками не требуется. Знаки могут закладывать в зданиях и сооружениях, в этом случае их называют стенными.

_______ Иногда для различных целей могут создаваться местные геодезические сети. Обязательным требованием при установлении местных систем координат является обеспечение возможности перехода от местной системы координат к государственной системе координат, который осуществляется с использованием параметров перехода (ключей).

_______ Каждая местная система координат может создаваться с одной или несколькими трех или шести градусными зонами. Параметры местных систем координат и ключи перехода к государственной системе координат (формулы и правила, по которым координаты точек в одной системе можно получить в другой системы) устанавливает Росреестр по согласованию с Минобороны РФ.

4. Топографические съемки, ее виды

_______ Существуют следующие виды топографических съемок:

_______ • теодолитная (горизонтальная),

_______ • мензульная и др.

4.1 Что такое теодолитная съемка

_______ Теодолитной съемкой называется горизонтальная или контурная съемка местности, которая выполняется с помощью теодолита.

_______ Для проектирования зданий, сооружений необходимо на район строительства иметь топографические материалы – планы, карты. При отсутствии таких материалов выполняют съемку данного участка местности.

4.2 Сущность теодолитной съемки

_______ Теодолитная съемка выполняется с помощью теодолита и рулетки (или дальномера соотвествующей точности). В результате теодолитной съемки получают контурный план местности.

_______ Съемку контуров выполняют на основе съемочных теодолитных ходов, которые прокладываются в виде :
а) замкнутых ходов,
б) разомкнутых ходов,
в) диагональных ходов.

_______ Теодолитная съемка складывается из следующих видов работ :
• прокладка теодолитных ходов и привязка их к пунктам геодезической сети,
• съемка ситуации,
• обработка результатов полевых измерений,
• построение плана.

5. Прокладка теодолитных ходов. Привязка к пунктам геодезической сети

_______ Привязка теодолитных ходов заключается в измерении привычных углов между сторонами теодолитного хода и геодезической сети, обязательно с контролем.

6. Съемка ситуации

_______ Съемка ситуации заключается в привязке контуров и предметов местности к сторонам и вершинам теодолитного хода.

6.1. Способ прямоугольных координат (способ перпендикуляров)

6.2. Способ полярных координат (полярный способ)

6.3. Способ линейных засечек

_______ Треугольники стараются делать близкими к равносторонним. Линейная засечка применяется часто при съемке строений. В этом случае расстояния измеряются лентой или рулеткой.

6.4. Способ угловых засечек

_______ Способ угловых засечек применяется в тех случаях, когда определить положение точки при помощи линейных измерений не удается.

6.5. Способ створов

_______ Абрис – это схематический чертеж, составленный в произвольном масштабе.

_______ На абрисе зарисовывается снимаемая ситуация и записываются результаты выполняемых при съемке угловых и линейных измерений. Абрис составляется отдельно на каждую сторону теодолитного хода. На основе абриса производится нанесение контуров местности на план.

Источник

Основы геодезии

О геодезии и разный полезный материал для геодезистов.

Горизонтальная съемка

Горизонтальная съемка местности в простейшем варианте выполняется с помощью теодолита и рулетки. Съемочное обоснование обычно создают проложением теодолитных ходов. Если участок съемки имеет вытянутую форму, то теодолитный ход прокладывают по его оси; при этом отдельные пункты съемочного обоснования можно определять из геодезических засечек. Если участок имеет овальную форму, то прокладывают замкнутый ход по его границе; внутри участка можно проложить диагональные ходы.

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.

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:

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 Мp.

В полярной системе координат ошибка положение точки выражается формулой:

где mβ – ошибка измерения угла β; ms – ошибка измерения полярного расстояния.

По принципу равных влияний имеем:

m2s = ( S * mβ/)2 = M2 /2, (7.2)

Пусть масштаб съемки 1:М=1:2 000, тогда Мp=0.5 мм * 2 000=1 м. При S=100 м вычисления по формулам (7.3) дают mβ=24′, ms =0.7м, ms/S = 1/150.

Способ перпендикуляров. Способ перпендикуляров является реализацией обычной прямоугольной системы координат. 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 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 c помощью транспортира, откладывания на стороне угла β длины второго перпендикуляра d1.

Съемка других точек и определение их положения на плане выполняются в таком же порядке.

Ошибка положения точки Мp в способе перпендикуляров складывается из ошибки измерения перпендикуляра l, ошибки построения (или измерения) угла β = 90 o и ошибки измерения перпендикуляра d:

М2p = m^2l + mβ ^2/^2 * d^2 + m^2d. (7.4)

По принципу равных влияний полагаем:

m^2l = m β^2/ ^2 * d^2 = m^2d = M^2p/3. (7.5)

При Мp = 0.5 мм на плане получим в масштабе плана. Приняв ошибку построения угла mβ= 30′, рассчитаем допустимую длину перпендикуляра d:

в масштабе плана при относительной ошибке его измерения:

md / d = 0.33 мм / 33 м = 1/110.

Для плана масштаба 1 : 2 000 расчетная длина перпендикуляра d получается 66 м, а для масштаба 1 : 500 – d = 16 м. В Инструкции эти величины заданы 60 м и 20 м соответственно.

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.

Теория и устройство эккера. Эккер – прибор для построения на местности прямых углов. Эккеры бывают зеркальные и призменные. Зеркальный эккер состоит из трехгранной коробки, одна из боковых граней которой открыта (рис.7.6). К двум другим граням с внутренней стороны прикреплены зеркала. Над зеркалами вырезаны окошки. Внизу эккера имеется крючок для отвеса.

Пусть эккер установлен на линии АВ (рис.7.7). Луч от вехи А попадает в зеркало Z1, отражается от него, падает на зеркало Z2, отражается от него и попадает в глаз наблюдателя, составляя со своим первоначальным направлением угол ε. Теория эккера заключается в выводе формулы ε = ε (γ), где γ – угол между зеркалами.

Обозначим : α – угол падения и угол отражения на зеркале Z1, β – угол падения и угол отражения на зеркале Z2.

Угол ε является внешним углом треугольника СЕК, поэтому:

ε = 2 * α + 2 * β = 2 * (α + β ). (7.6)

В треугольнике ЕОК:

Для того, чтобы луч составлял со своим прежним направлением угол β = 90, нужно, чтобы угол между зеркалами был равен 45.

Глаз видит изображение вехи А в зеркале Z2 в направлении СЕ, перпендикулярном направлению АВ, а в окошко над зеркалом видно веху D, которую помощник переставляет по команде наблюдателя. Как только веха D будет находиться на линии CE, ее закрепляют.

Если вехи закреплены, то с помощью эккера можно найти на линии АВ точку С, чтобы линия DC была перпендикулярна АВ; другими словами, можно найти основание перпендикуляра, опущенного из точки D на линию АВ. Взяв в руки эккер, перемещаются по линии АВ, пока изображение вехи А в зеркале Z2 не совпадает с направлением CD. Затем при помощи отвеса намечают на земле точку С.

Поверка эккера. Угол между зеркалами должен быть равен 45. Стоя в точке С, строят прямой угол, наблюдая веху А, закрепляют прямой угол первой вехой. Затем, стоя по-прежнему в точке С, строят прямой угол, наблюдая веху В, закрепляют прямой угол второй вехой. Если вехи оказались рядом, условие эккера выполняется. В противном случае намечают среднее положение, ставят веху в эту точку и юстировочными винтами зеркал изменяют угол между зеркалами до тех пор, пока изображение вехи А или В не совпадет с направлением CD. После этого поверку повторяют. Эккер считается исправным, если угол γ отличается от 45 не больше, чем на 2.5′, тогда ошибка построения угла β = 90 будет не больше 5′.

Источник

СУЩНОСТЬ МЕТОДА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЪЕМКИ

Топографическая съемка, выполняемая с целью определения взаимного расположения в плане ситуации контуров и предметов местности, называется горизонтальной.

Горизонтальная съемка чаще всего выполняется на застроенных территориях и подразделяется на съемку проездов и внутриквартальную съемку и может выполняться самостоятельно или в сочетании с вертикальной съемкой в зависимости от организации этих работ.

Горизонтальная съемка может быть выполнена различными методами: теодолитным или комбинированным.

Горизонтальная съемка на застроенных территориях выполняется обычно в масштабах 1:2000, 1:1000 и 1:500, чаще методом теодолитной съемки.

Съемка ситуации теодолитным методом производится со съемочных точек. Она заключается в измерениях, определяющих положение контуров и отдельных предметов ситуации на плане.

При съемке местных предметов производят определение положения точек разными способами. Применение того или иного способа зависит от конкретных условий местности, облегчая и ускоряя полевую измерительную работу. Наиболее часто применяются следующие способы:

— прямых угловых засечек;

Ниже приводится описание каждого способа съемки.

1. Способ обхода (рис. 30) осуществляют приложением съемочного теодолитного хода, линии которого примерно совпадают со снимаемым контуром местности, привязывая этот ход к точкам планового обоснования.

Способ обхода выполняется проложением замкнутых ходов при съемке площадных контуров (усадьбы, плантации культур и т. п.) и одиночных ходов при съемке вытянутых контуров дорог, границ и т.п.).

Наложив на план но координатам или графически точки теодолитного съемочного хода, получают при этом очертания снимаемого контура.

Рис. 30. Съемка способом обхода

Рис. 31. Съемка способом перпендикуляров

Достоинством этого способа является наличие избыточных измерений, что позволяет проверить правильность измерений как угловых, таки линейных.

а) опусканием перпендикуляра Аа (рис. 32) из точки ситуации А на линию хода MN с помощью ленты или рулетки.

В этом случае нуль рулетки устанавливается в снимаемой точке А и производится засечка кратчайшим расстоянием Аа до ленты, уложенной в створе линии MN. Таким образом, перпендикуляр на линию опускается с точностью около 1° [15];

б) восставлением перпендикуляра с ходовой линии на определяемую точку ситуации с помощью эккера.

в) восставлением перпендикуляра с ходовой линии на определяемую точку на глаз. Расстояния до основания перпендикуляра в этом случае определяются с помощью ленты и рулетки.

Во всех случаях длина перпендикуляра измеряется однократно. Допустимые расстояния от съемочных точек до точек ситуации при съемке различными способами могут быть вычислены, исходя из значений средних квадратических погрешностей т измерений, связанных со съемками.. Значения т помещены в табл. 18.

Рис. 32. Перпендикуляр со снимаемой точки

Для вычисления допустимых значении длин перпендикуляров можно использовать формулу оценки точности положений точки при съемке способом перпендикуляров [28]:

(39)

т_уx — средняя квадратическая погрешность определения основания перпендикуляра;

т_у — средняя квадратическая погрешность длины и построения перпендикуляра.

Если из значения т в табл. 18 исключить значения т_х, то получим значения т_у, приведенные в табл. 19.

На основании данных табл. 19 определяется длина перпендикуляров по формуле

(40)

m_v — средняя квадратическая погрешность длины и построения перпендикуляра;

— относительная погрешность измерения длины перпендикуляра.

получим допустимые значения перпендикуляров (табл. 20).

При съемке нужно помнить, что чрезмерно короткие перпендикуляры создают затруднения при накладке на план ситуации, поэтому минимальная длина их в масштабе плана не должна быть менее 4 мм.

При съемке криволинейных контуров перпендикуляры нужно брать настолько часто, чтобы между каждой парой снимаемых точек линия была близка к прямой или характеризовалась односторонней выпуклостью.

Примечание: Длины перпендикуляров, восставленных на глаз, уменьшаются в два раза по сравнению с длиной перпендикуляров со снимаемой точки.

3. Полярный способ (рис. 33) применяется преимущественно на открытой местности при съемке внутриквартальной застройки.

Положение точки при съемке полярным способом определяется углом b_i, измеренным от твердой линии MN до снимаемой точки i и расстоянием S_i,измеренным oт твердой до снимаемой точки.

Рис. 33. Съемка полярным способом

Допустимые значения расстояний могут быть вычислены исходя из средних квадратических погрешностей измерений т (см. табл. 19) по формуле [28]

(41)

m_b — точность измерения полярного угла;

-относительная погрешность линейных измерении;

Допустимые значения расстояний при съемке полярным способом, с учетом длины стороны теодолитного хода, приводятся в табл. 21.

Примечание. При измерении линий оптическими дальномерами расстояния увеличиваются соответственно увеличению точности дальномера.

Достоинством полярного способа съемки является определение местоположения каждой контурной точки независимо от других, благодаря чему не происходит накопления погрешностей.

4. Способ засечек применяется в зависимости от используемых инструментов в виде угловых или линейных засечек.

а. Способ прямых угловых засечек применяется на открытых участках, там, где невозможно производить непосредственное измерение расстояний (рис.34).

Базисом могут быть сторона или часть теодолитного хода или любые два пункта планового обоснования, между которыми существует видимость.

Примычные углы b измеряются одним полуприемом с точностью до 1′. Основное требование, предъявляемое к угловой засечке, состоит в том, что угол γ при определяемой точке должен лежать в пределах 30-150°.

Расстояние от исходных до определяемой точки можно вычислить по формуле оценки точности при съемке способом угловой засечки [28]

(42)

Рис. 34. Способ прямых угловых засечек

Рис. 35. Способ линейной засечки

Принимая γ = 30°, m_β = ±1′, получим значения допустимых расстояний при съемке способом угловых засечек (табл. 22).

б. Способ линейных засечек применяется, если условия местности позволяют легко производить линейные измерения.

Положение точки при съемке способом линейных засечек определяется как вершина треугольника аАb, в котором известны три стороны аА, ab, АВ (рис. 35).

Линии засечек измеряются непосредственно рулеткой однократно.

Допустимые длины линейных засечек можно вычислить по формуле оценки точности при съемке ситуации этим способом, исходя из среднеквадратической погрешности измерений [28]

(43)

Принимая γ = 30° и , получим допустимые значения расстояний при съемке способом линейных засечек (табл.23).

Примечание. При измерении линий дальномерами допустимые расстояния изменяются в зависимости от точности применяемого дальномера.

5. Способ створов (рис. 36). Суть способа заключается в том, что в створе двух известных точек М и N при помощи теодолита и мерного прибора определяется положение контуров.

Обычно при производстве горизонтальной съемки применяют все указанные способы. Это делает теодолитный метод съемки достаточно гибким и является одним из его достоинств.

Измеренные линии во всех способах приводятся к горизонту по формуле [17]

Рис. 36. Способ створов

Так как линейные измерения при горизонтальной съемке производятся с точностью, не превышающей 1/1000, то более малыми погрешностями можно пренебречь. Тогда значение наименьшего угла наклона v, с которого нужно вводить поправки за приведение к горизонту, можно вычислить следующим образом:

Следовательно, при производстве горизонтальной съемки на местности с углами наклона 2° и более для вычисления горизонтальных приложений следует измерять вертикальные углы.

Чтобы погрешность определения горизонтального проложения, обусловленная погрешностью измерения угла наклона, не превышала 1/1000, погрешность измерения угла наклона не должна превышать величины, указанной в табл. 24.

Основными полевыми материалами, получаемыми в результате теодолитной съемки, являются и журналы измерений.

Журнал при горизонтальной съемке заполняется по мере необходимости, так как в основном все записи производятся на абрисе.

Так, например, журнал ведется при съемке способом обхода, полярным способом. В журнал записываются углы наклона местности, если они превышают 2°.

Источник