Вертикальная съемка территории

Съемка территории

Рельеф - это совокупность всех неровностей поверхности земли, образованных эндогенными и экзогенными силами, а также человеком.

Все многообразие форм рельефа можно свести к следующим формам:

1) гора (холм). Гора выше 200м над окружающей местностью, холм – ниже 200м;

2) котловина, углубление конической или чашеобразной формы. Скаты котловины в верхней части называется бровкой;

3) хребет, вытянутая возвышенность, постепенно понижающаяся в каком-либо направлении. У хребта 2 ската, соединяющихся в верхней части в водораздел;

4) лощина, укглубление удлиненной формы. Два ската лощины внизу образуют тальвег. Широкие лощины с пологими скатами называются долинами, а с крутыми каменистыми – ущельями. Лощины в виде глубоких промоин называются оврагами, а заросшие обрывы - балками;

5) седловина образуется при слияние хребтов двух соседних гор. От седловины берут начало 2 лощины, расходящиеся в противоположные направления. В горной местности седловины называются перевалами.

Вершина горы, дно котловины и самая низкая точка седловины являются характерными точками, а водораздел и водоток – характерными линиями рельефа.

Для полного определения точки на физической поверхности Земли, кроме координат нужно знать ее высоту. Численное значение высоты называется отметкой. Высота одной точки относительно другой называется превышением.

Нивелирование – это геодезические измерения по определению превышений, т. е. отметок точек.

В Украине имеется государственная высотная геодезическая нивелирная сеть I, II, III и IV классов точности. Нивелирная сеть первого класса выполняется с наивысшей точностью (средняя квадратическая ошибка μ = ± 0,5 мм на 1км хода). Нивелирная сеть II класса соединяет точки нивелирного хода I класса и его точность ±1 мм на 1км хода. Нивелирные сети III и IV классов служит для обеспечения высотами топографических съемок и решений различных инженерных задач. Нивелирные сети III и IV классов прокладывается внутрии полигонов высшего класса, причем периметр полигона III класса, не должен превышать 150 км. Точность здесь составляет 4мм на 1 км хода. Средняя квадратическая ошибка хода IV класса должна быть не более 8мм на 1км хода, а длина не должна превышать 50км.

Дальнейшее сгущение государственной высотной геодезической сети производится ходами технического нивелирования. Для использования результатов нивелирования точки нивелированных ходов закрепляют на местности нивелирными знаками, разделяющиеся на постоянные и временные. К постоянным относятся фундаментальные реперы, грунтовые реперы, стенные реперы и марки, а к временным - деревянные столбы с якорями, межевые знаки, валуны и т. п.

 

Геометрическое нивелирование - съемка местности при которой превышение точек местности измеряется при помощи горизонтального визирного луча.

 

Известны два способа геометрического нивелирования: из середины, вперед.

 

При нивелировании «из середины» устанавливаются 2 рейки, а посредине расстояния между ними - нивелир, после установки которого визирная ось прибора занимает горизонтальное положение. Отметка первой (задней) точки известна. Разность отсчетов по задней и передней рейкам называется превышением:

H=A-B

При нивелировании «вперед» нивелир устанавливают над задней точкой, отметка которой известна, и измеряют горизонт инструмента. Превышение передней точки будет равняться разности между горизонтом инструмента и отсчетом по передней рейке:

H=I- B

Отметку передней точки можно вычислить через сумму отметок задней точки и превышения (Hb=Ha+H) и через сумму отметки задней точки и горизонта инструмента:

(Hb=Ha+ I= Ha+ а - B)

Так как горизонт инструмента на задней точке, А равняется сумме ее отметки и заднего отсчета (ГИ=НА+а), а отсчет по задней рейке равен горизонту инструмента над ней (а= i), получаем :

ГИ= НА+ i,

Нв=ГИ - b, где в b-отсчет по передней рейке.

Нивелирование с одной станцией называется простым, с несколькими - сложным.

В процессе сложного нивелирования точки, общие для двух смежных станций, называют связующими, а остальные - промежуточными. Превышение на каждой станции равно разности отсчетов по рейкам на связующих точках этой станции:

H1=A1-B1, H2=A2-B2,… HN=AN-BN

Сложив правые и левые стороны этих равенств, получим:

Через сумму превышений по ходу получаем отметку конечной точки:

HК=HN+Σh,

где HN - отметка начальной точки, Σh - сумма превышений.

Преимущество нивелирования «из середины» перед нивелированием «вперед» состоит в том, что при этом влияние кривизны Земли и рефракция исключаются.

3.

Вычислительная обработка журнала нивелирования начинается с тщательной проверки полевых записей постранично. Контроль ведется по формуле:

.

Для этого сначала находят итоговые суммы задних сумм Σа и передних Σb отсчетов, затем вычисленных Σh выч и средних Σh ср превышений.

Так, если на странице журнала получается: Σа=19850, Σb=35663, Σh выч= -15813, Σh изм= -7906,5, то:

= Σh изм=, т. е. контроль выполняется.

Если постраничные контроли выполняются, вычисляют итоговую сумму средних превышений по всему ходу как сумму постраничных сумм средних превышений Σh изм и записывают в конце журнала. Теоретическую сумму получают по формуле HК=HN+Σh как разность заданных отметок конечного и начального реперов:

Σh теор= HК-HN,

В нашем примере Σh теор= HРп 308 - HРп 419= 166,13-168,855= -2,242

В случае замкнутого хода сумма превышений должна равняться нулю. Показателем точности работ является невязка Fh, равная Fh= Σh изм - Σh теор, которая не должна превышать предельную невязку, определенную по формуле:

Fh доп=50,

где 50мм-допустимая ошибка на 1км хода при техническом нивелировании, L- длина хода в км.

В нашем примере L=0,8 км и полученная невязка Fh= Σh изм - Σh теор=2225,5-2242,0 = +16,5.Это меньше допустимой невязки Fh доп=50=±45мм.

Если же невязка недопустима и ошибок в вычислениях нет, то нивелирование связующих точек, повторяют,

Невязку распределяют с обратным знаком на все превышения поровну.

С введением поправки сумма среднего превышения даст значение увязанного превышения. Сумма увязанных превышений должна быть равна теоретической сумме превышений. Затем последовательно вычисляют отметки связующих точек, начиная с отметки начального репера. Отметка последующей точки равна отметке предыдущей плюс превышение: Нгк2 = НРп hув= 168,855+(-0,830)=168,025. Ее записывают против пикета 2; затем вычисляют отметку третьего пикета (168,025+(-3,626)=164,399, которую записывают в ГК3 и т. д. В заключение должна получиться отметка конечного репера НРп 308=166,613 что и является контролем правильности вычислений.

Отметки промежуточных точек вычисляют через горизонт инструмента, который на первой станции равняется:

ГИ1= НРп 419+ аченр=168,855+2,723=171,578;

на второй станции ГИ2=Нгк2+ аченр=168,025+0,048=168,073.

Если нет промежуточных отсчетов вычислять ГИ5 ,ГИ6 ,ГИ7 – не нужно.

Отметка ГКО=ГИ1-BПко=171,578-0,107=171,471.

Вычислением отметок точек обработка нивелированного журнала заканчивается.

 

Составление профиля трассы.

Для проектирования и строительства любого линейного сооружения составляется профиль трассы. Вертикальный масштаб профиля принимается в 10 раз крупнее горизонтального. Необходимые данные профиля помещаются в профильной сетке.

Строительство любого линейного сооружения связано с необходимостью изменения существующей трассы, поэтому все проектируемое показывается на профиле красным цветом.

Если необходимы перегибы проектной линии, их совмещают с точками имеющими черные отметки. На участке между двумя смежными точками перегибов находят уклон проектной линии по формуле: I = ,

где Нк и Нн – проектные отметки конца и начала участка одного уклона, d - горизонтальное проложение участка.

На участке проводится диагональ, над которой пишется полученный уклон в тысячных (например 0,048 пишется 48), а под диагональю - протяженность этого участка.

Красные отметки пикетов и плюсовых точек, лежащих между началом и концом линии одного уклона, вычисляют из предыдущей формулы:

HP = HH + iαP1,

где αP1 получают, руководствуясь графой расстояний.

Все проектные отметки записываются в графу «красные отметки».

Разность между красной и черной отметками в одной и той же точке называется рабочей отметкой (насыпь – плюс и пишется над проектной линией, выемка – минус и пишется под проектной линией красным цветом)

Точка пересечения проектной линии с линией профиля называется точкой нулевых работ.

Горизонтальное проложение х от точки А до точки нулевых работ С определяется по формуле:

,

Отметку точки нулевых работ называют синей отметкой и определяют по формуле:

HС = HА – i х.

Синюю отметку записывают вдоль ординаты точки нулевых работ. Все данные, относящиеся к точкам нулевых работ, оформляются синим цветом.

 

Для получения плана небольшого участка равнинной местности необходимо провести рекогносцировку местности, построить на участке сеть квадратов, определить плановое положение вершины квадратов и характерных точек, провести съемку ситуации, выполнить геометрическое нивелирование участка и привязку его к реперу, произвести обработку результатов нивелирования и составить план нивелирования.

Передачу отметки осуществляют нивелированием «от середины» от репера для контроля рекомендуется проложить привязочный ход в двух направлениях. При нивелировании с одной станции отметки точек вычисляют через горизонт инструмента ( отметка точки равняется горизонту инструмента минус отсчет на данную точку).

На плане с горизонталями можно решать следующие задачи :

1)определение абсолютных высот и взаимного превышения точек местности;

2) проведение линии заданного уклона;

3) построение продольного профиля местности;

4) определение водосборной площади, площади пруда и пр.

Если определенная точка находится между двумя горизонталями, то к нижней от нее горизонтали добавить превышение данной точки над этой горизонталью:

HС = HА +∆h, ∆h = H

Крутизна ската определяется по степени сближения между собой горизонталей.

Формула i = tgν = h/d лежит в основе всех способов определения крутизны скатов по горизонталям. Чем ближе горизонтали одна от другой, т. е. чем меньше в формуле d (горизонтальное проложение линии между горизонтами), тем больше крутизна ската.

Известно три способа определения крутизны ската:

1) оценка на глаз;

2) вычисления по приближенной формуле;

3) по масштабу крутостей.

По первому способу используется правило: во сколько раз заложение между двумя смежными горизонталями > < 1см, во столько раз крутизна ската > < крутизны соответствующей заложению в 1см. Для этого по приближенной формуле предварительно вычисляют крутизну ската соответствующую на данном плане заложению в 1см.

По второму способу для углов меньше 250 формула i = tgν = h/d представляется виде

ν◦ = , а высота h по плану ( в м) вычисляется как произведение высоты сечения на число интервалов между горизонталями, а заложение d измеряется на плане.

По третьему способу масштабом заложений для углов наклона считается специальный график, помещенный рядом с линейным масштабом. С его помощью определяют углы наклона в градусах. С помощью масштаба заложений для уклонов определяют уклоны линий в тысячных.

Проведение линии заданного уклона сводится прежде всего к определению заложений d по формуле d = h сtgν = h / i.

Уклон линии i задан. Это заложение с помощью измерителя последовательно, начиная с исходной точки укладывается между двумя смежными горизонталями. В результате построение образуется ломанная линия с заданным уклоном i.

Определение профиля местности по заданному направлению начинается с проведения простой линии АВ и переноса на нее с плана лини аb с указанием всех точек (c, d, e, f) перенесение этой линии с горизонталями и характерных точек. В этих точках выставляют перпендикуляры и на них в выбранном масштабе откладывают отметки соответствующих точек, выбранных по плану. Соединив найденные точки прямыми линиями получают профиль местности с заданным направлением аb.

Определение водосборной площади имеет место при строительстве прудов и водоемов. Бассейн или водосборная площадь – это часть территории с которой поступающая с осадками вода по условиям рельефа должна собраться водоем. Для получения границ бассейна нужно в верховье лощины найти седловину примыкающей к ней вершины линии водораздела с обеих сторон лощины и провести линии водораздела между ними. Полученная таким образом непрерывная линия перпендикулярна во всех своих точках к горизонталям и ограничивает водосборную площадь.

Мензуальная съемка

 Мензульная съемка производится при помощи мензулы и кипрегеля. Она позволяет не только производить съемку местности но и вычерчивать план карандашом непосредственно на местности. Горизонтальные углы при этом не измеряются а получаются графическим построением от чего сама съемка называется углоначертательной. Мензульная доска вместе с бумагой называется планшетом.

Состав мензульного комплекта входят мензула, кипрегель, ориентир-буссоль, мензульная вилка и топографический зонт. Сама мензула состоит из штатива, подставки планшета.

Главными частями кипрегеля являются линейка со скошенным краем, зрительная труба с дальномерными нитями и вертикальный круг. Для построения на планшете горизонтального угла точка а на планшете устанавливается по отвесу над точкой А, а планшет приводится в горизонтальное положение.

Следы аb и ас на планшете образуют угол bас, представляющий горизонтальную проекцию угла ВАС.

Если на местности даны две точки А и В расстояние между которыми или известно или замерено, применяется способ прямой мензульной засечки. При условии что точка а и b на планшете соответствуют точкам А и В на местности, то центрируют мензулу над точкой А, нивелируют планшет и ориентируют его по линии аb. Закрепив планшет визируют на искомую точку С проложив скошенный край линейки кипрегеля к точке а, и проводят по линейке прямую асٰ в направлении на веху С. После этого переходят с мензулой в точку В, где ее устанавливают, ориентируют планшет по прямой bа. Закрепив планшет, прикладывают кипрегель к точке b, визируют на веху С и прочерчивают прямую bс// . Точка с пересечения прямых ас/ и ас// будет искомой точкой засечки, называемой прямой.

Съемка контуров угодий и предметов местности производится как правило, полярным способом с определением расстояний от станций до расчетных точек при помощи дальномера кипрегеля.

Съемка рельефа производится одновременно со съемкой ситуации.

Достоинство мензульной съемки в том, что можно контролировать ее результаты, сопоставляя их с местностью, а недостаток – в громоздкости приборов, зависимость от погоды и затрудненное разделение труда.

Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съемка – это одновременно горизонтальная и вертикальная съемка по результатам которой составляется план местности с изображением рельефа. Сущность тахеометрической съемки в том что положение каждой точки определяется на местности тремя координатами. По двум из них (линии и горизонтальному углу) составляют план местности а по третьей (высоте) изображают на плане рельеф с помощью горизонталей.

Точки, в которых устанавливают инструмент при съемке называются станциями, а остальные – расчетными точками или пикетами.

Для тахеометрических съемок применяют круговые тахеометры (с вертикальным кругом при алидаде, дальномером и буссолью) и тахеометры-автоматы (автоматически дают горизонтальные проложения линий и превышения между точками).

Масштабы планов обычно 1:1000, 1:2000, 1:5000.

Производство тахеометрической съемки дает одновременно и ситуацию, и рельеф. Горизонтальная съема и контурных и высотных точек ведется полярным способом, а отметки высотных точек определяют методом тригонометрического нивелирования.

Опорную сеть при тахеометрической съемке составляют пункты триангуляции и полигонометрии, но так как расстояние между тахеометрическими станциями невелики (150-200м) для сгущения наличной опорной сети прокладывают тахеометрические ходы.

Проложение таких ходов состоит в выборе и закреплении точек поворота, в измерении линий, горизонтальных углов и в определении превышений. Длина линий определяется дальномером в прямом и обратном направлении а вертикальные углы измеряют полным приемом при круге право и при круге лево тоже в двух направлениях.

Тахеометрическая съемка подробностей.

Перед съемкой на каждой станции выверенный инструмент центруют, нивелируют лимб, измеряют высоту инструмента, записывают результаты измерения в журнал, откладывают высоту инструмента на рейке и ориентируют лимб.

 

Если с первой точки I виден опорный пункт то измеряют горизонтальный угол φ и передают азимут на линию I-II, а если видимости на опорный пункт нет, измеряют магнитный азимут, после ориентирования закрепления лимба вращением алидады визируют последовательно все пикеты, расположенные вокруг станции I. Одновременно с выбором реечных точек делается глазомерная зарисовка ситуации и рельефа – кроки (на абрисе показывается только ситуация).