Геодезические опорные сети и теодолитные ходы

Топографо-геодезические работы в России выполняются по принципу “от общего к частному” при систематическом контроле их, который производят в период измерений, при вычислениях и по завершении всех работ.

Выполнение работ от общего к частному означает, что в начале определяют координаты (положение) сравнительно небольшого числа точек, но с относительно высокой точностью, а затем на основе их получают координаты большего числа точек, но с меньшей точностью. Поясним это на рис. 69.

Рис. 69

Здесь координаты пунктов I - V, определенные наиболее точно, служат опорными для вычисления координат точек 1 - 12, находящихся на более близких расстояниях одна от другой. А эти последние в свою очередь являются исходными для определения координат точек замкнутого хода А, В, С, 4, Д, 12, F, 2, А, между которыми по мере надобности прокладывают диагональные ходы, например, 12, а.в, В, между точками 12 и В. По такому принципу создается сеть точек (пунктов), составляющих геодезическую основу (опорную сеть).

На основе такой сети и производят съемку подробностей местности — ситуацию.

Рис. 70

Государственная геодезическая опорная сеть представляет собой совокупность пунктов (рис.70), прочно закрепленных на местности подземными центрами: бетонными мнолитами с металлическими марками (рис. 71 а,б) и надземными пирамидами (рис.71а,б) и сигналами (рис. 72в), положение которых определяется как в плане, так и по высоте.

Рис. 71

Рис. 72

Геодезическая опорная сеть подразделяется на государственную, сети сгущения (местного значения) и съемочную сеть.

Сеть опорных пунктов, последовательно создаваемая на всей территории страны, составляет государственную геодезическую сеть России (рис.70).

Государственная геодезическая сеть является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач.

Геодезические сети сгущения: I, II,... V (рис.70) являются обоснованием топографических съемок масштабов 1:5000 — 1:500 и инженерных работ, выполняемых в городах, рабочих поселках, на площадках промышленного и гидроэнергетического строительства, при строительстве подземных коммуникаций и т.п.

Съемочные сети (12, а, в, рис. 69) служат непосредственной основой для производства топографических съемок всех масштабов и других работ.

Опорные геодезические сети, в том числе и съемочные, позволяют снятые в разное время отдельные участки одинаково сориентировать и вычислить координаты точек их в единой системе координат.

Опорные геодезические сети для топографических съемок создаются разными способами. Рассмотрим способ теодолитных ходов.

Теодолитные ходы являются одним из видов съемочных сетей. Они бывают по форме: замкнутые А, а, в,..f, А (рис.73а); разомкнутые или проложенные между опорными точками С и Д (рис.73в); висячие, когда теодолитный ход только одним концом опирается на точку с известными координатами (q, m, e, z рис. 73а); свободные 1, 2,..7, 1 (рис. 73б), т.е. не имеющие ни одной твердой точки. Для съемки подробностей местности внутри замкнутых ходов прокладывают один, например ход 7-8-9-4 (рис.73б) или несколько диагональных теодолитных ходов. Точки, в которых пересекается не меньше трех теодолитных ходов, называются узловыми (рис.73а).

Рис. 73

Перед производством полевых работ составляют проект теодолитных ходов, пользуясь имеющимися на данную территорию топографическими планами и картами наиболее крупного масштаба.

Теодолитные ходы намечают по направлениям наилучшего использования их для съемки местности и по возможности по местам с малыми углами наклона и благоприятными для измерения сторон хода.

Поворотные точки теодолитных ходов выбирают так, чтобы они обеспечивали: видимость соседних вех, удобную постановку на них теодолитов, максимальную возможность использования их при съемке подробностей местности и позволяли бы определять с них переходные точки.

Рекогносцировка и закрепление точек хода. Имея на руках проект ходов производят детальную рекогносцировку (визуальный осмотр) местности в целях изучения ее для наиболее выгодного выбора точек запроектированных теодолитных ходов. Осматривают все имеющиеся на данной территории пункты государственной, местной съемочной сети и намечают местоположение всех поворотных точек хода; при этом отмечают такие постоянные предметы местности (различные столбы, трубы, вышки, шпили и пр.), координаты которых должны быть определены попутно с проложением теодолитного хода и уточняют границы участка, который должен быть снят с данного хода. При крупномасштабных съемках городских территорий, поселков и участков, отводимых для различных видов строительства, необходимо предусматривать надежное закрепление точек поворота теодолитного хода, что позволит использовать их не только для съемочных, но и для различных разбивочных работ (перенос проекта в натуру), а также и для съемок подземных коммуникаций.

Точки теодолитных ходов закрепляют как показано на рис.55. Для облегчения нахождения закрепленных точек теодолитного хода рядом с ними ставят сторожки (деревянные колышки длиной 60 - 70 см), выступающие над поверхностью земли на 30 - 35 см. На сторожках пишут номера точек; закрепленные точки окапывают канавками (шириной до 0,1 м) треугольной формы со стороной 0,5 - 0,6 м.

Измерение сторон и углов теодолитного хода. В теодолитных ходах измеряют углы (правые по ходу) теодолитом, а стороны мерной лентой с точностью 1:3000 при измерениях по асфальту, 1:2000 по твердому грунту и с точностью 1:1000 — при неблагоприятных условиях (пашня, заболоченное место, песок и т.п.). Порядок измерения горизонтальных углов (v) и наклонных расстояний (Д) описан (§ 28, 29.3).

Плановая привязка к опорным пунктам. Для вычисления (привязки) дирекционных углов сторон и координат точек теодолитного хода производят плановую привязку его к опорным (твердым) точкам, координаты которых известны.

Существует несколько способов привязки теодолитного хода к опорным пунктам. Нами рассматривается пример, когда разомкнутый теодолитный ход своим началом и концом опирается на твердые пункты С и Д (рис. 73б). В этом случае на точках С и Д измеряются углы bс и bд, которые свяжут теодолитный ход и углы b1, b2... bn в единое целое и позволят не только вычислить дирекционные углы сторон (С-1, 1-2 и т.д.), но и проконтролировать правильность измерения самих углов.

Теодолитная съемка

После проложения теодолитных ходов снимают контуры ситуации. Очень часто съемку контуров ситуации выполняют одновременно с проложением теодолитных ходов, производя таким образом теодолитную съемку.

Теодолитная съемка относится к горизонтальным (контурным) съемкам; ее производят для получения плана местности с изображением на нем только предметов местности — ситуации, без рельефа. При этом съемку всех подробностей местности производят различными способами на базе сети опорных точек.

Рассмотрим способы съемки ситуации на основе замкнутого теодолитного хода I — II — III — IV — V (рис.74).

1. Способ перпендикуляров применяется при съемке контуров точек ситуации, удаленных от сторон теодолитного хода не более 10 — 20 м. С помощью этого способа положение точек А и Д (углов здания) определяется следующим образом: проектируют с помощью эккера углы здания (А и Д) на сторону теодолитного хода (I — II) и фиксируют точки 1, 2 (проекции углов); измеряют расстояния от точки I до точки 1 (Х1) и 2 (Х2) и ординаты У1 и У2 (соответственно 1А, 2Д). Производят обмер здания, а результаты всей съемки этим способом заносят на абрис.

1. Полярный способ. Применяется при съемке сложных контуров. Положение точек а, в, с — границы лесного массива и луговой растительности (рис.74), определяется следующим образом. Теодолит устанавливают в точке II, совмещают ноль лимба и ноль алидады, визируют на точку I, закрепляют винт лимба, открепляют винт алидады и последовательно визируют на т. т. а, b, c;

берут отсчеты по горизонтальному кругу (j1j2j3), затем замеряют расстояния (l1,l2,l3) лентой (или по нитяному дальномеру). Составляют абрис, а угловые и линейные измерения заносят в таблицу (табл. 11).

Станция II

Таблица 11

Рис.74

3. Способ угловых засечек (рис.74) применяется в тех случаях, когда линейные измерения до снимаемой точки (Z) не возможны (имеется препятствие — река) или есть затруднение (овраг, оползень и др.). В этом случае измеряются углы j4 и j5 одним полным приемом.

4. Способ линейных засечек. Способ использован при съемке колодца (рис.74), положение которого определено промерами расстояний l4 и l5 от точек S и I. Точка S закрепляется в створе линии V — I, а затем измеряют расстояние до нее от точки I.

5. Способом створа снята точка Р (поворот проселочной дороги –рис.74). Порядок работы при этом способе таков: устанавливают вехи в точках Р и II, в точках IV и V. Один исполнитель идет с вехой по створу линии IV — V до тех пор пока не попадет в створ линии Р — II, после чего фиксируют т.— 7 вехой. Измеряют расстояния II — P и IV — 7.

Положение других точек (3, 4, 5, 6) проселочной дороги определяют при измерении расстояний между точками теодолитного хода (записывают расстояния II — 3, V — 5 и ширину дороги по этим сторонам).

В процессе съемки ситуации составляется схематический чертеж участка местности — абрис. На абрисе показывают взаимное расположение точек теодолитного хода, а также снимаемые объекты со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными надписями.

Мензульная съемка

Мензульная съемка производится для получения топографических планов, как правило небольших участков местности, когда отсутствуют материалы аэрофотосъемки, или когда использование аэрофотосъемки экономически нецелесообразно. Она применяется при съемках в масштабах, начиная с 1:5000 и мельче. Вместе с тем не исключаются случаи ее применения при съемках масштабов 1:2000 и 1:1000.

Мензульная съемка производится при помощи мензулы I-рис.75 (столика) и кипрегеля (рис.75).

Рис. 75

Ее отличительная особенность — получение топографического плана непосредственно на местности. При этом горизонтальные углы не измеряют, а получают путем графических построений. Поэтому мензульную съемку называют углоначертательной. Все построения производят на листе чертежной бумаги, наклеенной на планшет (рис. 75). Кипрегель по существу представляет собой верхнюю часть тахеометра. Основными частями его являются длинная линейка (алидада) (13), на которой с помощью колонки (11) укреплена зрительная труба (1) и вертикальный угломерный круг (6). На линейке имеется круглый уровень (14).

Для построения на планшете горизонтальной проекции угла (рис. 76) мензулу устанавливают в точке В с помощью мензульной вилки (IV рис. 75) так, чтобы точка “в” на планшете находилась на одной вертикали с точкой В на местности (предварительно приводят плоскость планшета в горизонтальное положение).

Рис. 76

Далее прикладывают скошенный край линейки кипрегеля к точке “в” планшета и поворачивая кипрегель вокруг нее, наводят трубу на точку А местности, после чего прочерчивают остро отточенным карандашом вдоль края линейки линию ba’. Аналогичным путем (с помощью кипрегеля) получают на планшете сторону bc’ угла АВС. Прочерченные на планшете направления ba’ и bc’ параллельны горизонтальным проложениям линий ВА и ВС местности, а угол авс является горизонтальной проекцией угла АВС.

Сравнивая процесс построения угла на планшете с процессом измерения его теодолитом, видим, что роль горизонтального круга в данном случае выполняет приведенный в горизонтальное положение планшет, а отсчет по горизонтальному кругу заменяется прочерчиванием направления вдоль края линейки кипрегеля.

Получив на планшете направления на точки А и С (рис. 76), не трудно далее изобразить эти точки на планшете. Для этого достаточно измерить наклонные расстояния Д1 и Д2 до них от точки стояния мензулы. Указанные расстояния обычно измеряются имеющимся в трубе кипрегеля нитяным дальномером. По измеренным наклонным расстояниям вычисляют их горизонтальные проекции (d1, d2); отложив их в масштабе от точки в, получают точки а и с, соответствующие точкам А и С местности. Превышения (h1 и h2) между станцией (В) и точками (А и С) находят тригонометрическим нивелированием. Вычисленные отметки точек А и С записывают около их проекций (а, с) на планшете (рис.76).

Указанным выше путем на станции проводят съемку всех непосредственно видимых с нее характерных точек рельефа, предметов местности и контуров. Затем по отметкам точек, контролируя глазомерно положение их на местности, изображают рельеф горизонталями; одновременно на планшете изображают топографическими условными знаками ситуацию (контуры и местные предметы).

Подробнее о мензульной съемке в литературе [14].