У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ Геодезия наука изучающая форму и размеры Земли геодезические

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 29.12.2024

1-2. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ

Геодезия - наука,  изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах,  профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике.  По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на  ряд  самостоятельных  дисциплин,  каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли,  занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек  земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков  земной  поверхности  и изображения их на плоскости в виде карт,  планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-,  аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная  (прикладная)  геодезия изучает методы геодезических работ,  выполняемых при изысканиях,  проектировании,  строительстве  и эксплуатации различных  зданий и сооружений,  а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

    1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок  и  трасс  с  целью составления планов и профилей;

    2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование  рельефа  местности  для инженерных целей,  подготовка геодезических данных для строительных работ;

    3) вынос проекта в натуру,  детальная разбивка осей зданий и сооружений;

    4) выверка  конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

    5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях  выполняют:

    а) измерение  углов  и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

    б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

    в) графические  построения  планов,  профилей,  цифровых  моделей местности (ЦММ)

3. ФОРМЫ И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

Фигура земли формируется под действием сил внутреннего тяготения и центробежной силы. Принято считать, что земля имеет две поверхности

Ф). физическую образованную твердой оболочкой земли и уровневую поверхность мирового океана мысленно продолженную под сущей.

Тело ограниченное уровненной поверхностью называется геоидом. Геоид имеет сложную форму и не вырежется математическим способом.

В связи с этим для математической обработки результатов геодезических измерений и  построений топокарт используют другую фигуру эллипсоид вращения.

Земной эллипсоид характеризуется размерами:

а – большой полуаси

б – малой полуаси

или полярным сжатием

Несмотря на то что поверхность геоида отклоняется или различается от поверности элипсоида на 105 м в практике инженерно геодезических работ принято считать одинаковыми.

Изоуровенную поверность принимаетсясредний многолетний уровень балтийского моря.

Для различных расчетов используется радиус шара равновеликого элипсойду и равный R=6371,1 км

4. МЕТОД ПРОЕКЦИИ В ГЕОДЕЗИИИ И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИЗМЕНЕНИЙ НА МЕСТНОСТИ.

Для графического изображения земной поверхности ее прецируют на уровенную поверхность или на горизонтальную плоскость в этой проекции назваемой ортогональной линии проецирования перпендикулярны плоскости на которую проецируют и совпадают с отвеными линиями

На рис.1.

АВ, АС, ВС – длинны линий на местности обозначаются DAB, DAC, DBC на плоскости dAB, dAC, dBC есть гоизонтальные проложения длин линий местности

- горизонтальный угол образованный проециями длинн линий месности dAB, dAC

Кроме горизонтальный измеряются и вертикальные углы, которые обозначаются буквой ню (см. угол в верхней части рис.1, далее ню будет обозначаться как)

ню – это вертикальный угол или угол наклона, может быть как отрицательный так и положительный dAB=DAB*cos АВ

при

Числовые размеры высот

Балтийская шкала сост. высот – объемные высоты.

Относительные сост. высоты в промышленном и гражданском строительстве принята при этом за исходную поверности  уровенная поверхности совпадющая с полом первого этажа или полом промышленного цеха и называестя ОЧП (отметка чистого пола)

обозначается

5. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ГЕОДЕЗИИ

Положение пунктов на физической поверхности Земли  определяется  в различных системах координат. Рассмотрим некоторые из них.

Географические координаты (долгота и широта ) являются обобщенным  понятием астрономических и геодезических координат и используются в случаях,  когда нет необходимости учитывать разницу между названными координатами. Астрономические  широту  и  долготу определяют с помощью специальных приборов относительно уровенной поверхности и  направления

силы  тяжести.  При проецировании астрономических координат на поверхность земного референц-эллипсоида получают геодезические широту и долготу.

Прямоугольные местные координаты являются производными от зональной системы координат Гаусса-Крюгера (см. п.7) и распространяются на небольшой по площади территории. Ось абсцисс совмещают с меридианом некоторой точки участка либо ориентируют параллельно основным осям инженерных сооружений. Координатные  четверти  нумеруют  по часовой стрелке и именуют по сторонам света: I-СВ, II-ЮВ, III-ЮЗ, IV-СВ.

Полярная система координат определяет положение точки на плоскости полярным горизонтальным углом,  отсчитываемым от некоторого начального направления, и горизонтальным проложением.

Спутниковые системы определения координат  (российская  Глонасс  и американская GPS),  в состав которых входят: комплекс наземных станций автоматического наблюдения за спутниками, искусственные спутники Земли с  радиусом  орбит около 26 000 км и приемная аппаратура потребителей.

При функционировании системы пространственное положение спутников  определяют  с  наземных станций наблюдений,  равномерно расположенных по всему миру и имеющих  определенные  пространственные  координаты.  Все станции связаны с головной станцией управления высокоскоростными линиями передачи данных и уточнения параметров орбит  спутников  в  единой системе координат.

Спутники передают периодически уточняемые эфемириды - набор  координат,  которые  определяют  положение спутников на орбите в различные моменты времени. Под влиянием гравитационного поля Земли и других факторов параметры исходных координат спутниковых систем изменяются и поэтому постоянно уточняются.  В настоящее время точность "бортовых эфемирид", которые получают путем экстраполяции уточненной орбиты на несколько дней вперед, составляет 20-100 м, а при использовании специальных методов обработки - около 1 м.

При эксплуатации системы GPS определение местоположения предусмотрено в  Мировой системе координат 1984 г (WGS-84).  Начало координат в этой системе находится в центре масс Земли,  ось Z параллельна направлению на условный земной полюс, ось X определяется плоскостями начального меридиана WGS-84 и экватора. Начальный меридиан WGS-84 параллелен нулевому меридиану, закрепленному координатами станций наблюдений. Ось Y дополняет систему координат до правой. Начало и положение осей координат системы WGS-84 совпадают с геометрическим центром и осями  общеземного эллипсоида WGS-84.

В России  создана геодезическая система координат ПЗ-90 (параметры Земли 1990 г).  Она закрепляется 30 опорными пунктами на территории бывшего СССР,  координаты которых получены методами космической геодезии.

6. ЗОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА КООРДИНАТ ГАУСА-КРЮГЕРА.

В основу  этой  системы положено поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция Гаусса-Крюгера  (названа  по  имени  немецких  ученых ее предложивших). В этой проекции поверхность земного эллипсоида меридианами делят на шестиградусные зоны и номеруют с 1-й по 60-ю от Гринвичского меридиана  на восток (рис.7).  Средний меридиан шестиугольной зоны принято называть осевым.  

 

Рис.7.Зональная система прямоугольных координат

Его совмещают с внутренней поверхностью цилиндра  и  принимают  за ось абсцисс.  Чтобы избежать отрицательного значения ординат (у), ординату осевого меридиана принимают не за нуль,

а за 500 км,  т.е. перемещают на запад на 500 км. Перед ординатой указывают номер зоны.

Например, запись координат XМн=6350 км, YМн=5500 км указывает, что  точка  расположена  в  5-й  зоне  на  осевом меридиане (Мн=27 СШ, Мн=54 ВД).  Для приближенных расчетов при переходе от географических к прямоугольным зональным координатам считают, что 1 соответствует 111 км (40000км/360 ).

7. НАЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ВЫСОТ В ГЕОДЕЗИИ — принятые в разных странах стандарты для определения высоты точек на местности. Используются в любой проектной документации по строительству. Цель этой статьи описать соответствие между разными системами, данные должны быть сведены в таблицу. Список национальных систем высот:

1.Балтийская система высот. Система высот используемая в России с 1977 года по сегодняшний день. Отсчет высот ведется от нуля Кронштадтского футштока. Используется в России и ряде других стран СНГ.

2. Normalhöhennull. Система высот используемая в Германии с 1992 года. Отсчет высот ведется от отметки на церкви святого Александра в Валленхорсте. И ДР.

Общая историческая справка. Необходимость замера уровня моря существовала очень давно. За нуль принимали уровень моря относительно суши за длительный период наблюдений. По Амстердамскому футштоку вычисляются высоты и глубины Западной Европы. По Марсельскому футштоку ведут замер уровня Средиземного моря. В России футшточную службу организовал Пётр I. Первый футшток появился в Петербурге в 1703 году. Замеры уровня моря были необходимы для молодого российского флота, — от уровня моря зависело плавание по мелководью Финского залива и устью Невы, а также строительство оборонительных сооружений на острове. На материке, на железнодорожной станции Ораниенбаум находится метка № 173. Результаты нивелировок, проводящиеся с 1880 года, показывают практическую неизменность высотного положения нуля Кронштадтского футштока. Недостатки использующихся систем высот.Балтийская система высот, зафиксировавшая в определенный год на нулевой отметке, положение Кронштатского фуштока не отражает изменение высоты этого Футштока в связи с опусканием или поднятием литосферной плиты под Кронштадтом. WGS 84, зафиксировала центр масс Земли с точностью в 2 см, что является довольно грубым измерением.

8. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ: ГОСУДАРСТВЕННАЯ, СГУЩЕНИЯ, СЪЕМОЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ ПУНКТ. ВЫСОТНЫЕ ЗНАКИ

Государственная геодезическая сеть (ГГС)  представляет  совокупность пунктов с известными координатами и высотами, равномерно расположенных на всей территории страны.  ГГС создается для распространения на территории республики единой системы координат и высот, которые определяются для геодезических пунктов (ГП),  закрепленных на местности. ГП состоит из  знака  и центра (рис.13).  Знак представляет собой устройство или сооружение,  обозначающее положение ГП на местности и  необходимое для взаимной видимости между смежными пунктами. Центр является носителем координат и высот (X,Y,H), определяемых с погрешностью до 1 мм.     

ГГС делится на плановую и высотную. Плановая ГГС создается астрономическими или геодезическими методами. Высотная ГГС создается методами геометрического нивелирования, т.е. горизонтальным лучом визирования.

С целью увеличения числа плановых и высотных пунктов на единицу площади строятся сети сгущения, на основе которых создается съемочное обоснование. На примере учебного комплексного задания 1 можно предположить: пунктом ГГС является пункт триангуляции «Грабово»; сети сгущения - пункты полигонометрии 511, 512, 513; съемочного обоснования – пункты 1,2,3,В1.     Пункты высотной  сети закрепляется на местности реперами.

Репером называется знак предназначенный для долговременного и  надежного  закрепления  на  местности высоты точки.  Реперы по конструкции различают грунтовые и стенные.

В зависимости  от  точности геометрическое нивелирование делится на четыре класса и техническое.  Для технического нивелирования предельно допустимая погрешность определяется по формуле

fhдоп.=30ммL,

где L - число километров.

В отдельных случаях, когда неизвестна длина нивелирного хода

fhдоп.=10ммn,

где n - число нивелирных станций.

9-11. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (ГС)

Конечной целью построения ГС является определение координат геодезических пунктов. Существуют следующие методы построения ГС:

1) Триангуляция  - метод построения на местности ГС в виде треугольников, у которых измерены все  углы и базисные выходные стороны (рис.14.1). Длины остальных сторон вычисляют по тригонометрическим формулам (например,  a=c.  sinA/sinC,  b=c . sinA/sinB), затем находят дирекционные углы (азимуты) сторон и определяют координаты.

2) Трилатерация - метод построения ГС в виде треугольников,  у которых измерены длины сторон (расстояния между геодезическими  пунктами), а углы  между  сторонами  вычисляют.  Например,  на  рис.14  имеем cosA=(b2+c2-a2) / 2bc.

Рис.14.1. Схема геодезической сети в виде триангуляции

(- пункты Лапласа, на которых определяют истинные азимуты)

3) Полигонометрия - метод построения ГС на местности в виде  ломаных линий, называемых ходами (рис.14.2), вершины которых закреплены геодезическими пунктами. Измеряются длины сторон хода и горизонтальные углы между ними.

Рис.14.2.Схема полигонометрического хода

Полигонометрические ходы опираются на пункты триагуляции, относительно которых вычисляются плановые координаты пунктов  хода,  а их  высотные  координаты определяются нивелированием.  Теодолитный ход (рис.10.2) является частным случаем  полигонометрии,  однако  является менее точным.

4). Линейно-угловые построения,  в которых сочетаются линейные и угловые измерения (наиболее

надежные).  Форма сети может быть различная, например четырехугольник, у которого измеряют все горизонтальные углы и две смежные стороны, а две другие стороны вычисляют.

5) Методы с использованием спутниковых технологий, в которых координаты пунктов определяются с помощью спутниковых систем -  российской Глонасс и американской GPS. Эти методы имеет революционное научно-техническое значение по достигнутым результатам в точности, оперативности получения результатов, всепогодности и относительно невысокой стоимости работ по сравнению с традиционными методами восстановления  и  поддержания государственной геодезической основы на должном уровне.

Применение спутниковой аппаратуры по сравнению с другими средствами измерений позволяет:  исключить необходимость в установлении прямой видимости между смежными пунктами, а следовательно, исключить постройку дорогостоящих наружных знаков для обеспечения такой видимости;  выполнять  измерения  при любых погодных условиях и в любое время суток;

значительно повысить точность определения координат  пунктов,  вследствие того,  что погрешности в плановом положении пунктов не накапливаются по мере удаления от исходных;  исключить необходимость в построении многоразрядных геодезических сетей для передачи координат в нужный район;  при этом нет надобности устанавливать  пункты  на  возвышенных местах; положение пункта в натуре выбирают в том месте, где он необходим из практических соображений.

12.Закрепление пунктов геодезических сетей на местности. Типы центров

Пункты геодезических сетей закрепляются на местности подземными центрами, которые должны обеспечивать неизменность положения и сохранность пункта в течение продолжительного времени. Типы подземных центров устанавливаются в зависимости от физико-географических условий региона, состава грунта и глубины сезонного промерзания грунта.

Пункты высотной геодезической сети закрепляются грунтовыми реперами,

стенными реперами и марками. Грунтовый репер в верхней части имеет

чугунную марку; отметка репера относится к верхней точке полусферического выступа марки. Высоту стенного репера определяют для верхней грани выступа, а высоты марок—для центра отверстия, сделанного в диске. В качестве внешнего оформления стенного репера служит охранная плита, отлитая из чугуна. Она закрепляется в стене здания или сооружения рядом со стенным

репером или над ним.

Для закрепления пунктов съемочного обоснования, сохранность которых должна быть обеспечена в течение нескольких лет, применяются центры в виде бетонных  и деревянных столбов и металлических труб с бетонным якорем, закладываемых на глубину 80 см. Большая часть пунктов съемочных сетей

закрепляется временными знаками, представляющими собой деревянные колья или

металлические трубки длиной не менее 40-50 см, которые забивают вровень с поверхностью земли; центром деревянного временного знака служит гвоздь, вбитый в верхний торец кола. Для облегчения отыскания такого знака рядом с ним забивают сторожок высотой 30 см; знак окапывают круглой канавкой диаметром 0,8 м.

Для обеспечения взаимной видимости между смежными геодезическими пунктами при производстве угловых и линейных измерений над центрами устанавливаются наземные геодезические знаки. Тип наружных знаков зависит от того, на какую высоту нужно поднять прибор для установления нормальной видимости между смежными пунктами. Основными требованиями к наружным геодезическим знакам являются: их прочность и долговременная сохранность, жесткость и устойчивость, удобство работы на знаках и безопасность подъема и спуска с них. Обычно

геодезические знаки имеют приспособление для установки прибора (инструментальный столбик), платформу для наблюдателя и визирное устройство (цилиндр).

13.ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ. АЗИМУТЫ, РУМБ, ДИРЕКЦИОННЫЙ УГОЛ

Ориентировать линию на местности - значит определить ее направление относительно  некоторого начального направления.  Для этого служат азимуты А,  дирекционные углы ,  румбы r. За начальные принимают направления истинного меридиана Nи, магнитного меридиана Nм и направление Nо, параллельное осевому меридиану или оси Х системы прямоугольных координат (рис.8.1).

Азимутом называют горизонтальный угол,  отсчитываемый от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки до  ориентируемого  направления. Азимуты изменяются в 0  до 360  и бывают истинными или  магнитными.  Истинный  азимут  А отсчитывается от истинного меридиана,  а магнитный Ам - от магнитного.

Дирекционный угол    - это горизонтальный угол,  отсчитываемый от северного направления осевого меридиана  или  линии  параллельной  ему (+Х) по ходу часовой стрелки до направления ориентируемой линии.

Рис.8.1. Ориентирование линии ОМ на местности

Угол , отсчитываемый от северного направления истинного меридиана N до магнитного меридиана Nм, называется склонением магнитной стрелки.Склонение северного конца магнитной стрелки к западу называют западным и считают отрицательным -, к востоку - восточным и положительным +.

Угол  между северными направлениями истинного N и параллелью осевого  Nо  меридианов называется зональным сближением меридианов.  Если параллель осевого меридиана расположена восточнее истинного меридиана, то  сближение  называется восточным и имеет знак плюс.  Если сближение меридианов западное,  то его принимают со знаком минус.  Если известны долготы меридианов, проходящих через точки А и В, то сближение меридианов можно найти по приближенной формуле:

=  sin ,   (8)

где - разность долгот меридианов, проходящих через точки А и В.

Из формулы (8) следует,  что на экваторе (=0 ) сближение меридианов = 0, а на полюсе (=90 )  = .

Рис.8.2. Зависимость между дирекционными углами и румбами

Румб - горизонтальный острый угол отсчитываемый от ближайшего  северного  или  южного направления меридиана до ориентируемого направления. Румбы имеют названия в соответствии с названием четверти, в которой находится линия,  т.е.:  северо-восточные СВ,  северо-западные СЗ, юго-западные ЮЗ,  юго-восточные ЮВ.  На рис.  8.2 показаны румбы линий О-СВ, О-ЮВ, О-ЮЗ, О-СЗ и зависимость между дирекционными углами и румбами этих линий.

14. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ АЗИМУТАМИ ИСТИННЫМ, МАГНИТНЫМ И ДИРЕКЦИОННЫМ УГЛОМ

Вследствие непараллельности между собой меридианов истинный азимут протяженной прямой АВ (рис.9) принимает различные значения в точках  А и В. В средних широтах истинный азимут изменяется на одну минуту через каждые один-два километра расстояния по параллели. Это осложняет применение азимутов и поэтому для построения планов используют дирекционные углы.

                    

Рис.9.1 Зависимость между прямым

Рис.9.2 Зависимость между прямым и обратным дирекционными углами и обратным истинными азимутами

АВ = ВА + 180

ААВ = АВА + 180 -.

Из рис. 8.1 следует

А =  + ,

А = Ам+ .

Приравняем правые части равенств

+  = Ам+  или  = Ам+  - .

Зональное сближение меридианов  и магнитное склонение  для  данной местности указывают на топографических картах местности.

16. ПРЯМАЯ И ОБРАТНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ЗАДАЧИ

а). Прямая

Дано: XA, YA, AB, dAВ. Определить: XB, YB

Рис.11. Прямая и обратная геодезические задачи

Решение:

XB=XA+dAB. cos AB=XA+X,

YB=YA+dAB. sin AB=YA+Y, где X и Y - приращения координат,  т.е.  проекции  горизонтального проложения на соответствующие оси координат.

Контроль вычислений координат выполняют по формуле

16. Обратная геодезическая задача

Дано: XA, YA, XB, YB. Определить: AB, dAB.

Решение:

AB - r = arctg (Y/X),

Контроль: d . cos  + XA = XB, d . sin  + YB = YB.

Примеры:

1. Определите  координаты  точки  В,  если  XA=YA=100м,  AB=315 , dAB=100м (sin 315 = -0,70711, cos 315 =0,70711).

Решение: XB=XA+dAB . cosAB=170,71 м, YB=YA+dAB . sin AB= 29,29 м.

2. Определите дирекционный угол направления  ВС  и  горизонтальное проложение ВС, если  XВ=YВ=1000м, XС=1100м, YС=900м.

Решение: ВС rВС=arctg{(YC-YB)/(XC-XB)}=45 СЗ,

ВС=360 -45 =315 ,

м

15. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ И ДИРЕКЦИОННЫМИ УГЛАМИ ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА. УРАВНИВАНИЕ (УВЯЗКА) ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ

Пусть имеем две стороны хода АВ и ВС (рис.10.1) Дирекционный угол стороны АВ будем считать известным.  Если обозначить через  правый по ходу горизонтальный угол, то

ВС = АВ + 180 - .

Дирекционный угол последующего направления  равен  дирекционному  углу предыдущего  направления  плюс 180  и минус горизонтальный угол справа по ходу.

Рис.10.1. Зависимость между дирекционными углами сторон хода

Предположим, что  на местности проложен теодолитный ход между пунктами 512 и 513 (рис.10.2),  начальный и конечный дирекционные  углы  в котором известны (511-512, 513-Граб.).

Рис.10.2.Схема теодолитного хода

Уравнять (увязать)  означает  выполнить четыре действия:

1.Найти невязку

f=П-Т,

где П - практическая сумма измеренных углов,

Т - теоретическое значение горизонтальных углов.

Для замкнутого теодолитного хода

Т = теор = 180 (n-2),

для разомкнутого используем полученную раннее формулу

ВС = АВ + 180 - ,

или перепишем ее в виде

кон=нач + 180 - теор.

Из рис.10.2 имеем

512-1= 511-512 + 180 - 512,

1-2  = 512-1+ 180 - 1,

2-513= 1-2  + 180- 2,

513-Гр=2-513+ 180- 513.

Откуда, теоретическая сумма горизонтальных углов

теор = 511-512 + 180. n - 513-Гр.

Тогда можно записать в общем виде

Т = теор = нач + 180. n - кон;

2.Оценить полученную невязку, т.е. сравнить с допустимым в соответствии с требованиями нормативных документов значением

f < fдоп= 2tn,

где n - число измеренных углов;

3. Распределить  невязку с обратным знаком пропорционально числу измеренных углов с округлениями до 0,1.  В углы с более короткими сторонами вводятся большие по величине поправки, так как они измеряются менее точно;

4.Выполнить контроль:

а)сумма поправок  должна равняться невязке с обратным знаком;

б)сумма исправленных углов равна теоретической сумме углов.

17.УРАВНИВАНИЕ (УВЯЗКА) ПРИРАЩЕНИЙ КООРДИНАТ ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА

Необходимость такого  уравнивания возникает в связи с погрешностями, возникающими, как правило, при выполнении линейных измерений. При уравнивании необходимо выполнить следующие действия:

- определить невязки по осям абсцисс и ординат,  абсолютную и  относительную линейные невязки, т.е.

fAX=П-Т,

fAY=П-Т,

fабс =

fотн= fабс /d

- оценить полученную невязку сравнением с допустимым значением;

fотн < 1/2000;

- ввести  поправки в уравниваемые величины с обратным знаком знаку невязки и прямо пропорционально горизонтальным проложениям с округлением до 0, 01м;

- выполнить контроль уравнивания:

а) сумма поправок должна быть равна величине невязки  с  обратным  знаком,  

б) сумма исправленных значений должна равняться теоретическому значению.

18. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ ПЛАНЫ, КАРТЫ И ПРОФИЛИ. МАСШТАБЫ ПЛАНОВ И КАРТ. ТОЧНОСТЬ МАСШТАБА.

Топографический план - это  уменьшенная  ортогональная проекция местности на горизонтальную плоскость.

Картой называется построенное в картографической проекции с  учетом кривизны Земли,  уменьшенное, обобщенное изображение Земли или отдельных ее частей.

Профиль представляет уменьшенное изображение вертикального  разреза земной поверхности  по  заданному направлению.  Профили используют для проектирования и строительства линейных инженерных сооружений.

Отличительные признаки  плана  и  карты:  

1) На планах изображается меньшая площадь,  нет  искажений  длин линий и углов.  

2) На планах не учитывается кривизна Земли.  

3) На  планах  используют  более  крупные масштабы: 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000;

на картах - 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000.

4) На планах нет параллелей и меридианов, а имеется только координатная сетка.

5) Различается номенклатура,  т.е. система разграфки и обозначений отдельных листов карт и   планов.

Масштаб - отношение длины отрезков на планах или картах к горизонтальному проложению этого отрезка на местности. Масштабы бывают: а) численный (в виде дроби), б) линейный (в виде линии), в) поперечный, позволяющий строить на чертежной бумаге с помощью измерителя и масштабной линейки отрезки с погрешностью равной 0,1 мм.

Под точностью масштаба понимают отрезок на местности соответствующий минимальному расстоянию на плане в 0,1 мм. Например, точность масштаба 1:500 соответствует 0.05м.

19. ВИДЫ УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Объекты местности  на  планах и картах изображаются условными топографическими знаками, которые бывают масштабными (контурными) и внемасштабными.

Масштабными условными знаками изображают объекты местности  (элементы  ситуации),  например контур леса или пашни,  в масштабе плана (карты).  Они позволяют определить размеры объекта в плане и его площадь.

Внемасштабные  условные знаки применяют для изображения предметов, которые из-за небольших размеров невозможно показать на плане или карте в масштабе, например пункты геодезической

сети, колодцы, столбы и др.

Неавтоматизированная ("ручная") технология  составления  планов включает:

1) Построение  с  помощью  линейки  Дробышева координатной сетки со сторонами 100х100мм с погрешностью 0.2 мм ;

2) Оформление внешней рамки;

3) Оцифровка координатной сетки в соответствии с координатами точек теодолитного хода  и с учетом последующего размещения результатов теодолитной, тахеометрической съемок и нивелирования  по  квадратам  (см. полевой журнал);

4) Нанесение по координатам точек съемочного обоснования с  контролем по результатам полевых измерений углов и длин линий;

5) Перенесение на план элементов ситуации с абрисов. Абрис - схематичный  чертеж  местности составленный по результатам натурных измерений.

6) Нанесение характерных точек местности на план, подписание их высот и вычерчивание границ (контуров участка);

7) Проведение горизонталей для изображения рельефа местности;

8) Окончательное  оформление плана в соответствии условными знаками.

22 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВ И ДЛИН. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. СВОЙСТВА СЛУЧАЙНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Измерение - процесс сравнения физической величины с единицей  меры,  другой однородной величиной. В инженерной геодезии за единицы измерений приняты метр, градус, минута, радиан. Один метр - длина пути, проходящего электромагнитной волной в вакууме за 1/С долю секунды, где С = 299792458.

Один градус - 1/90 часть прямого угла (1 = 60', 1'= 60"). Центральный угол, опирающийся на дугу окружности равную радиусу называется радианом (1 рад.= 57.3 = 3438'= 206265"). Измерения различают равноточные и неравноточные.  Равноточные – это результаты измерений однородных величин,  выполняемые с помощью приборов одного класса,  одним и тем же методом, одним исполнителем при одних и тех же условиях. Все остальные измерения относятся к неравноточным. Погрешности бывают систематические,  грубые,  случайные. Грубые -возникают в результате невнимательности (просчеты,  неверные  записи). Для их устранения измерения повторяют несколько раз.

Систематические - обусловлены неточностью измерительных приборов. Для уменьшения влияния вводят поправки. Случайные погрешности обусловлены несовершенством приборов, изменением условий измерений, личными ошибками, неточным наведением и другими. Случайные погрешности определяются по формуле

i= li - Х, где li - результат измерения,         Х - истинное значение определяемой величины.

Статистические свойства случайных погрешностей:

1.  Свойство ограниченности (при данных условиях измерений  случайные  погрешности  не могут превышать предела  i  < пред.  В качестве предельной погрешности с вероятностью р = 0.9973  принимают  утроенное значение стандарта iпред.= 3m;

2. Свойство  плотности  - малые по абсолютной величине погрешности появляются чаще больших.

3. Свойство компенсации - среднее арифметическое из случайных погрешностей стремится к нулю при неограниченном возрастании числа  измерений   lim i= 0;

4. Свойство симметрии - одинаковые по абсолютной величине  положительные и отрицательные погрешности равновозможны.

График нормального распределения случайных погрешностей.

20.ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА И ИХ ИЗОБРАЖЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЕЙ.

Под рельефом местности понимают совокупность неровностей земной поверхности.

На топографических планах рельеф изображается горизонталями (0,1-0,15мм) кривыми. Расстояние между соседними горизонталями по высоте называется сечением рельефа. В плане золожением для большей выразительности рельефа каждая 4-я четная по высоте 5м(сечения через 0,5) иля 5-я кратная высоте h=1м горизонталь утолщается и проводится t=0,25мм и в разрыве подписывается ее высота.

Основанием цифры в сторону понижения рельефа.

Направление ската склона обозначается берг-штрихами – черточками длина чрточки 0,5мм.

Для указания высот горизонталей их отметки подписывают в разрывах утолщенных 0,25мм горизонталей располагая основание цифр вниз по рельефу.

Различают следующие формы рельефа:

1). гора-куплообразная возвышенность (выше 200м)

2).Котловина (чашеобразное углубление)

3). Хребет – возвышенность вытянутой формы с постепенным понижением имеет водораздельную линию

4). Лощина – вытянутое углубление местности постепенно понижающиеся. Имеет водозборнную линию

5). Седловина – понижение местности между соседними возвышенностями

21. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ НА ПЛАНАХ И КАРТАХ. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ.

Определение географических координат точек.

Используя географические координаты углов трапеции,  образованной пересечением меридианов и параллелей,  а также внутреннюю (минутную) рамку карты находят географические  широты () и долготы () точек.  Например,  для точек А и В, заданных на учебной карте масштаба 1:10 000 соответственно на  пересечении улицы совхоза Беличи и дороги на восток и на ближайшем пересечении дорог, имеем

А = 54 49'42" CШ,  А = 18 04'56" ВД, В = 54 40'40" СШ,  В = 18 06'50" ВД.

Определение зональных прямоугольных координат точек. Для этого опускают перпендикуляры из заданной точки на линии координатной (километровой) сетки и измеряют их длины.  Затем, используя масштаб карты и оцифровку координатной сетки, получают координаты, которые можно сравнить с географическими. Для точек А и В, имеем

XА = 6 065.45 км,  YА = 4 311.85 км ( -188.15 км),

XВ = 6 065.20 км,  YВ = 4 313.82 км ( -186.18 км).

Откуда следует, что точки А и В расположены западнее осевого меридиана четвертой шестиградусной зоны на 188.15 и 186.18 км соответственно.

Определение дирекционного угла, истинного и магнитного азимутов заданного направления.  Для определения дирекционного угла линии АВ с помощью транспортира измеряют на карте по ходу часовой  стрелки  горизонтальный  угол  между  северным  направлением осевого меридиана зоны (линией координатной сетки) и заданным направлением.  В нашем  примере дирекционный угол направления АВ АВ = 94 45'.

Истинный азимут отличается от дирекционного угла на величину сближения  меридианов  (+),  а магнитный азимут отличается от истинного на величину склонения магнитной стрелки (+).

Из схемы взаимного расположения осевого, истинного и магнитного меридианов,  находящейся под южной рамкой карты, видно, что на этом листе карты истинный азимут Аи меньше дирекционного угла   на величину сближения меридианов  = 2 22',  а магнитный азимут Ам меньше истинного на величину склонения магнитной стрелки  = 6 12'.  Следовательно,

АиАВ = АВ -  = 94 45' - 2 22' = 92 23',

 АмАВ = АиАВ-  = 92 23' - 6 12' = 86 11'.

Определение высоты точек и уклона линии. Высоты точек на карте определяют графически,  интерполированием между соседними горизонталями. В нашем примере высоты точек НА = 155.2 м,  НВ = 143.2 м.  Тогда уклон линии  АВ  iАВ = (НВ - НА) / dАВ = -12.0 / 2000 = -0.006 = -60/00 ,  где dАВ - горизонтальное проложение линии АВ, равное 2000 м. На строительных чертежах направление уклона обычно показывают стрелкой,  над которой записывают его величину в промиллях (тысячных долях), а под стрелкой - горизонтальное проложение.

Построение профиля местности по линии АВ. На миллиметровой бумаге строят графы профиля,  в которые записывают номера  характерных  точек рельефа местности по линии АВ,  расстояния между ними и их высоты. Горизонтальный масштаб профиля принимают равным масштабу  карты.  Вертикальный масштаб, по которому откладывают высоты от выбранного условного горизонта, обычно принимают в 10 раз крупнее горизонтального, т. е. 1:1000. Полученные точки на профиле соединяют ломаной линией.

Проведение на карте между точками А и В кратчайшей линии с заданным уклоном. Вычисляют величину заложения (расстояния между горизонталями) d по формуле d = h /i, где h - высота сечения рельефа горизонталями. В нашем примере d = 2.5 / 0.006 = 402 м. Это заложение в масштабе карты берут в раствор измерителя и из точки А этим расстоянием  засекают на соседней горизонтали точку,  от которой тем же раствором засекают следующую точку на соседней горизонтали и т. д. Соединив последовательно все точки,  получают ломаную линию с уклоном, равным заданному.

На планах масштаба 1:1000 удобно при  построении  линии  заданного уклона  пользоваться  графиком заложений по уклонам,  который строят по табличным данным,  вычисленным по формуле d = hc/i.

При построении графика на горизонтальной прямой откладывают произвольной величины равные отрезки и надписывают величины уклонов. Из полученных точек вверх по вертикали откладывают соответствующие  уклонам величины заложений в  масштабе плана. Соединив точки плавной линией, получают график заложений по уклонам.

Определение площади аналитическим, графическим (геометрическим) и механическим способами. При аналитическом способе площадь любого  многоугольника,  заданного координатами вершин вычисляется по следующим формулам:

Р = 1/2 Хi (Уi+1 - Уi-1),

Р = 1/2 Уi (Хi-1 - Хi+1),

где i - порядковый номер вершин многоугольника,  изменяющийся от 1  до N (числа вершин). Относительная погрешность вычисления площади зависит в основном от погрешностей координат точек и составляет около 1/2000.

Графический способ определения площади предусматривает разбивку контура на элементарные геометрические фигуры (треугольники, четырехугольники и трапеции), площади которых вычисляют по измеренным на карте с учетом масштаба длинам сторон и высот. Относительная погрешность суммарной площади, полученной графически, обычно составляет более 0.5-1.0% (1/100).

Механический способ  основан на применении специального прибора -полярного планиметра, который состоит из полюсного и обводного рычагов и счетного механизма.  Перед измерением площади контура вычисляют цену деления планиметра с - площадь,  соответствующую одному делению планиметра.  Для этого на карте обводят планиметром один квадрат километровой сетки с известной площадью Ризв.= 100 га.  Отсчеты по счетному механизму берут до обводки n1 и после обводки n2,  вычисляют их разность U,  которую уточняют несколько раз.   Например, n1 = 3546, n2 = 4547. Тогда цена деления планиметра с = Ризв./U = 100/1001=0.09990 га.

Площадь заданного контура сначала получают в результате обводки в делениях планиметра МU, а затем, используя цену деления с, - в гектарах Р = с . U. Контроль полученных результатов выполнятся повторными измерениями и вычислениями цены деления планиметра и определяемой площади. Относительная погрешность измерений площади планиметром составляет порядка 1/300

26.  ВЕСА ИЗМЕРЕНИЙ
Вес измерения – это отвлеченное число, обратно пропорциональное квадрату СКП результата измерения.
Формула веса:
P = К / m2, где P – вес результата измерения,
К – произвольное постоянное число для данного ряда измерений,
m – СКП результата измерения.
Из формулы видно, что чем меньше СКП измерения, тем оно точнее и его вес больше.
Отношение весов двух измерений обратнопропорционально квадратам СКП этих измерений, т.е.:   P1 / P2 = m22 / m12
Если имеется ряд измерений l1, l2, …, ln, то очевидно, что вес одного измерения будет меньше веса среднего арифметического этих значений, т.е.:
Pm < PM, где m – погрешность одного измерения,
M – погрешность среднего арифметического значения.
Тогда отношение весов обратнопропорционально отношению квадратов СКП:
PM/Pm = m2/M2;M = m/√n;  PM/Pm = m2/ (m/√n) 2 = m2/ (m2/n) = m2×n/m2 = n.
Таким образом, вес среднего арифметического значения больше отдельно взятого значения в n раз. Следовательно, вес арифметической середины равен числу измерений, из которых она составлена.
Общая арифметическая середина из неравноточных измерений равна дроби, в числителе которой – сумма произведений средних арифметических значений из результатов измерений на их веса, а знаменатель – сумма всех весов измерений. Следовательно, вес общей арифметической середины равен сумме весов неравноточных измерений:
A0 = (a1P1 + a2P2 + … + anPn) / (P1 + P2 + … +Pn),
где A0 – общая арифметическая середина,
ai – результат отдельно взятого измерения,
Pi – вес отдельно взятого измерения.
СКП любого результата измерения равна погрешности измерения с весом 1, делимой на корень квадратный из веса этого результата, т.е.:
m = M/√P,
где m – СКП любого результата измерения;
M – погрешность измерения с весом 1;
P – вес данного результата измерения.
СКП измерения с весом 1 равна корню квадратному из дроби, в числителе которой – сумма произведений квадратов абсолютных погрешностей неравноточных измерений на их веса, а в знаменателе – число неравноточных измерений.
M = √ (∑∆2P/n),
где ∆ - абсолютная погрешность неравноточного измерения;
P –его вес;
n – число измерений.

23. ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ ПО ХАРАКТЕРУ ФОРМИРОВАНИЯ. ПРЕДЕЛЬНАЯ АБСОЛЮТНАЯ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТИ.

Наилучшим критерием  оценки  точности  измерений  принято  считать среднюю квадратическую  погрешность  (СКП) измерения,  определяемую по формуле Гаусса:    

где i=li-X  (Х - истинное значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

Так как,  в большинстве случаях истинное значение  неизвестно,  то СКП определяют по формуле Бесселя:

где i=li-х (х - средняя арифметическое значение или  вероятнейшее значение измеряемой величины, а li - результат измерения).

СКП арифметической середины:

Эта формула показывает, что СКП арифметической середины в n раз меньше СКП отдельного измерения.

На практике различают предельные и относительные погрешности. Теорией доказывается, а практикой подтверждается, что абсолютное большинство случайных погрешностей находится в интервале от 0 до m - 68% , от 0 до 2m - 95% , от 0 до 3m - 99.7%.

На практике за предельную погрешность принимают 2m, т.е. с вероятностью 95% можно утверждать, что случайные погрешности  не  превысят  величины  равной  2m.  Если  n<10 то i(пред)=tB .  M, где tB - коэффициент Стьюдента (таблица)

Таблица коэффициентов Стьюдента

Рассмотрим на примере как выполняется математическая обработка результатов ряда равноточных измерений. Пусть длина линии измерена шесть раз (см.  таблицу).  Необходимо найти вероятнейшее значение измеренной величины и оценить результаты измерений.

l'=75.10 м,

x =75.10+0.37/6=75.16 м,

m =91 / 5=4.2 см,

М = 4.2 / 6=1.7 см,

i(пред)=tB . M = 2.52 . 1.7 = 4.4 см,

L = 75.16 + 0.04 м (P=95%),

Отн.погр.L/L=4.4/7510=1/1700

Матобработка ряда  измерений одной и той же величины выполняется в следующей последовательности:

- определение вероятнейшего значения измеренной величины x=li/n;

- оценка точности отдельного измерения

- оценка точности арифметической середины (вероятнейшего значения)

- определение окончательного результата   L = x  tBM.

22b. Средняя квадратическая погрешность функции измеренных величин.

Пусть известна функция общего вида

z = f (x,y,...,t),

где x,y,...,t - независимые измеренные величины,  полученные с известными средними квадратическими погрешностями (СКП).

Тогда СКП функции независимых аргументов равна z корню квадратному из суммы квадратов произведений частных производных функций по каждому из аргументов на СКП соответствующих аргументов, т.е.

(*)

Если функция имеет вид

z = x + y + ...+ t,

то

Для функции

z = k1x + k2y + ...+knt,

где k1,k2,kn - постоянные величины,

Пример 1.Определить  СКП  превышения,   полученного   по   формуле h=d. tg,  если горизонтальное проложение d=100.0 м, =4 30', md=0.5 м, m=1'.

Решение.

1.Находим частные производные

dh/dd = tg,   dh/dv=d/cos2.

2.По формуле (*) получаем

м

Пример 2.  Определите  с какой СКП получена площадь здания прямоугольной формы, если его длина и ширина соответственно равные 36 и 12 м  измерены с СКП 1 см.

Решение.

   Площадь здания  P = a . b.

   Так как (dP/da)=b,

dP/db=a,  ma=mb=ma,b, то

м2

25. Вероятнейшие поправки к измерениям

Уравнивание геодезических измерений – совокупность математических операций, выполняемых для получения вероятнейшего значения геодезических координат точек земной поверхности и для оценки точности результатов измерений.

Уравнивание проводится для устранения невязок, обусловленных наличием ошибок в избыточно измеренных величинах, и для определения вероятнейших значений искомых неизвестных или их значений, близких к вероятнейшим. В процессе уравнвиания это достигается путём определения поправок к измеренным величинам (углам, направлениям, длинам линий или превышениям).

Уравнивание геодезических измерений бывает строгое и упрощенным (нестрогое). В случае строгого уравнивания поправки обычно определяют с помощью метода наименьших квадратов так, чтобы сумма квадратов всех поправок была наименьшей. Определяемые и такого уравнивания поправки имеют вероятнейшие (оптимальные) значения. Применение метода наименьших квадратов к уравниванию измеренных величин вполне законно только в том случае, когда ошибки их имеют случайный характер.

Так, в простейшем примере плоского треугольника сумма углов должна строго равняться 180°. Измеренные углы вследствие ошибок измерения этому условию, вообще говоря, не удовлетворяют и должны быть исправлены прибавлением соответствующих поправок. Из всего бесконечного множества поправок, которые приводят сумму измеренных углов к 180°, лишь одна система поправок обладает тем свойством, что сумма квадратов их есть минимум; такая система считается вероятнейшей. В приведённом примере это имеет место, если невязку разложить поровну на все три угла.

Строгое уравнивание геодезических сетей, особенно больших по размерам, сопряжено с рядом трудностей технического и организационного характера. Поэтому на практике часто применяются упрощенное (нестрогое) уравнивание, при котором все геометрические условия выполняются, а вероятнейшие значения величин и оценка точности получаются приближенно.

В геодезической практике как при строгом, так и при упрощённом уравнивании широко используются главным образом два способа уравнивания: способ условных измерений и способ посредственных измерений. При первом способе поправки отыскивают непосредственно к измеренным величинам, при втором – к их функциям (как правило, координатам).

Всякий способ уравнивания состоит из следующих основных процессов: предварительных вычислений, составления условных уравнений или уравнений погрешностей, составления нормальных уравнений, решения нормальных уравнений и оценки точности измеренных и уравненных величин. При большом числе нормальных уравнений наиболее трудоёмкой частью уравнительных вычислений является их решение, поэтому оно обычно осуществляется на ЭВМ. Уравнения могут решаться методом последовательного исключения неизвестных (схема Гаусса) или методом итерации (приближений). Иногда нормальные уравнения не составляют, в этом случае неизвестные определяют непосредственно из решения или условных уравнений, или уравнений погрешностей. В некоторых случаях при обработке материалов геодезических измерений невысокой точности уравнивание результатов выполняют графическим способом.

27. АРИФМЕТИЧЕСКАЯ СРЕДИНА.

 Пусть имеется n измерений одной величины X, то-есть,

              (1.34)

Сложим эти равенства, суммарное уравнение разделим на n и получим:

                (1.35)

Величина                                      (1.36)

называется средним арифметическим или простой арифметической серединой. Запишем (1.35) в виде

по третьему свойству ошибок (1.26) можно написать:

что означает, что при неограниченном возрастании количества измерений простая арифметическая середина стремится к истинному значению измеряемой величины. При ограниченном количестве измерений арифметическая середина является наиболее надежным и достоверным значением измеряемой величины.

Запишем формулу (1.36) в виде

и подсчитаем среднюю квадратическую ошибку арифметической середины, которая обозначается буквой M. Согласно формуле (1.32) напишем:

или

Но ml1 = ml2 = ... = mln= m по условию задачи, так как величина X измеряется при одних и тех же условиях. Тогда в квадратных скобках будет n * m2, одно n сократится и в итоге получим:

M2 = m2/n

или

                (1.37)

то-есть, средняя квадратическая ошибка арифметической середины в корень из n раз меньше ошибки одного измерения.


28. Среднее весовое

Среднее весовое (значение результата геодезических измерений) – оценка значения измеренной геодезической величины из многократных неравноточных независимых измерений.

Пусть имеем ряд равноточных измерений одной и той же величины, из которых образовано 3 группы:



Для каждой группы измерений можно получить среднее значение:



Результаты L1, L2, L3 – неравноточные, так как получены из разного числа измерений и имеют разные веса Р1, Р2, Р3.
Из первоначального ряда равноточных измерений можно найти арифметическую средину:





Эта формула представляет общую арифметическую средину или весовое среднее, получаемую из неравноточных измерений L1, L2, L3 с весами P1, P2, P3. Вес общей арифметической средины равен сумме весов.

29. Метод наименьших квадратов

Метод наименьших квадратов – один из методов теории ошибок для оценки неизвестных величин по результатам измерений, содержащим случайные ошибки.

Метод наименьших квадратов применяется также для приближённого представления заданной функции другими (более простыми) функциями и часто оказывается полезным при обработке геодезических измерени.

Метод наименьших квадратов содержит в себе 2 основных способа: коррелатный и параметрический, которые при строгом уравнивании дают одинаковые результаты. Выбор способа обычно зависит от объема вычислений, определяемого в основном количеством совместно решаемых уравнений, т.е. конфигурацией сети. Коррелатный способ более оптимален для свободных сетей и сетей с небольшим числом исходных пунктов и большим числом определяемых – по-скольку количество уравнений равно числу избыточных измерений. Параметрический способ, наоборот, выгоден для сетей с большим числом исходных и малым числом определяемых, по-скольку количество уравнений будет равно числу необходимых измерений.

Идея коррелатного способа заключается в отыскании поправок к измеренным величинам через вспомогательные неопределенные множители, называемые коррелатами. Сущность уравнивания коррелатным способом состоит в том, что задачу нахождения минимума функции уравнения разложенного по ряду Тейлора решают по способу Лагранжа с определенными коррелатами, в результате чего получают коррелатные уравнения поправок (векторы поправок). Преобразовав уравнения поправок получают нормальные уравнения коррелат, через которые находят вероятнейшие значения поправок.

Параметрический способ подразумевает вычисление поправок не к измеренным величинам, а к каким-то приближенным значениям (параметрам), т.е. к конечным результатам уравнения, которыми в геодезических сетях являются координаты или высоты пунктов, и непосредственное получение вероятнейших значений параметров, минуя вероятнейшее значение измеренных элементов сети. 

Метод наименьших квадратов был предложен К. Ф. Гауссом (1794-95) и А. Лежандром (1805-06). Первоначально этот метод использовался для обработки результатов астрономических и геодезических наблюдений. Строгое математическое обоснование и установление границ содержательной применимости метода наименьших квадратов даны А. А. Марковым и А. Н. Колмогоровым. Ныне способ представляет собой один из важнейших разделов математической статистики и широко используется для статистических выводов в различных областях науки и техники.

30.Угловые измерения. Устройство теодолита. Типы теодолитов

Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек  в пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений полигометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок, решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов. Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты. 

Основным угломерным прибором на местности является теодолит - оптико-механический прибор,  с помощью которого измеряют горизонтальные и  вертикальные  углы,  расстояния  и магнитные азимуты.

По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные - ТО5,Т1; точные -Т2, Т5 и технические - Т15, Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения горизонтального угла одним приемом в секундах.

Основные узлы и принадлежности технического теодолита

1) горизонтальный круг, состоящий из лимба - оцифрованной по ходу часовой стрелки круговой полосы с градусными делениями;

2) алидада - часть,  расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства;

3) цилиндрический уровень - предназначен для приведения плоскости лимба горизонтального  круга в положение перпендикулярное относительно отвесной линии (горизонтальное положение);

4) зрительная труба - состоит из объектива,  окуляра, сетки нитей и фокусирующего устройства с кремальерой;

5) вертикальный круг - устроен аналогично горизонтальному и предназначен для измерения углов наклона;

6) подъемные винты - служат для приведения пузырька  цилиндрического уровня на середину;

7) становой (закрепительный) винт - закрепляет теодолит на штативе и позволяет подвесить нитяной отвес.

31. ОСНОВНЫЕ ОСИ ТЕОДОЛИТА… (УСТРОЙСТВО ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ, УСТАНОВКА ЕЕ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЙ).

Основные геометрические оси теодолита:

1. ОО1 - ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита), 

2. UU1 - ось цилиндрического уровня (касасельная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте),

3. WW1 – визирная ось зрительной трубы (прямая, соединяющая оптический центр объектива и крест сетки нитей),

4.VV1 - ось вращения зрительной трубы.

Геометрические требования, предъявляемые к осям: 1)UU1 ⊥ OO1, 2)WW1 ⊥ VV1, 3)VV1 ⊥ОО1.

Зрительная труба предназначена для высокоточного наведения на удаленные предметы и точки (визирные цели) при работе с теодолитом.  Состоит из следующих основных частей:  объектива,  окуляра,  фокусирующей линзы, сетки нитей, кремальеры (винта, перемещающего фокусирующую линзу внутри трубы). В зрительной трубе различают две оси: визирную и оптическую. Прямая соединяющая оптический центр объектива с центром сетки нитей называется визирной осью. Прямая соединяющая оптический центр объектива и окуляр - оптической осью трубы.

Подготовка зрительной трубы для наблюдений выполняется в следующей последовательности:

а) установка зрительной трубы "по глазу" - вращением окуляра (от –5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей;

б) установка  зрительной трубы по предмету (визирной цели) - вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели;

в) устранение параллакса, возникающего в тех случаях, когда изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей и при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого  предмета.  Параллакс  сетки  нитей устраняется небольшим поворотом кремальеры.

Зрительные трубы в геодезических приборах характеризуются  увеличением, полем зрения и точностью визирования. Под увеличением   понимают отношение угла ,  под которым предмет виден в трубу, к углу , под которым этот же предмет виден невооруженным глазом рис.21:

= / .

Полем зрения  называется пространство,  видимое в трубу при неподвижном ее положении. Его определяют углом зрения f по формуле

= 38.2 /,

где  - увеличение трубы.

Точность визирования  выражается  средней  квадратической  погрешностью

mв = 60"/,

где 60" - средняя  погрешность  визирования  невооруженным  глазом (разрешающая  способность  глаза человека - предельно малый угол,  при котором две точки еще воспринимаются раздельно).

32. УРОВНИ, ИХ УСТРОЙСТВО И НАЗНАЧЕНИЕ. ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ.

В геодезических  приборах  используются  цилиндрические  и круглые уровни,  различающиеся между собой ценой деления,  чувствительностью и конструктивными особенностями.

Цилиндрический уровень  представляет  стеклянную  трубку,  верхняя внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге определенного радиуса (от 3,5 до 80 м).  Трубка помещается в металлическую  оправу.  Для регулировки уровень снабжен исправительным винтом. На наружной поверхности трубки нанесены штрихи.  Расстояние между штрихами должно быть 2 мм.  Точка в средней части ампулы называется нульпунктом уровня.

Линия касательная к внутренней поверхности уровня в его нультпункте  называется осью уровня.Круглый уровень представляет собой стеклянную ампулу,  отшлифованную  по  внутренней сферической поверхности определенного радиуса.  За нуль-пункт круглого уровня принимается центр окружности. Осью кругового уровня является нормаль проходящая через нульпункт, перпендикулярно к плоскости, касательной к внутренней поверхности уровня в его центре.Для более  точного  приведения  пузырька  в нуль-пункт применяются контактные уровни.  В них над цилиндрическим  уровнем  устанавливается призменное оптическое устройство,  которое передает изображение концов пузырька в поле зрения трубы.  Пузырек находиться в нуль-пункте,  если его концы видны совмещенными.

Ценой деления уровня  называется угол,  на  который  наклониться ось уровня, если пузырек сместиться на одно деление ампулы, т.е.  = l / R  или  "=(l/R) ",

где "=206265". В геодезических приборах применяют цилиндрические уровни  с  ценой деления от 5 до 60", круглые - от 5 до 20'.

Под чувствительностью уровня понимают минимальное линейное перемещение  пузырька,  которое можно заметить невооруженным глазом,  обычно принимаемое в 0.1 деления, т.е. 0.2 мм.

35. ПРИВЕДЕНИЕ ТЕОДОЛИТА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ (ЦЕНТРИРОВАНИЕ, ГОРИЗОНТИРОВАНИЕ, УСТАНОВКА ТРУБЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЙ)

Приведение теодолита в рабочее положение предусматривает:

1) центрирование - установка центра горизонтального круга над  вершиной измеряемого угла.  Выполняется с помощью нитяного отвеса или оптического центрира,  перемещением ножек штатива и с последующим передвижением прибора на головке штатива. Погрешность центрирования зависит от требуемой точности выполняемых работ и не должна превышать 3 мм при измерении горизонтальных углов для решения большинства инженерных задач;

2) горизонтирование - приведение  плоскости  лимба  горизонтального круга в горизонтальное положение, т.е. установка вертикальной оси вращения теодолита (ОО1) в отвесное положение.  Для  этого  устанавливают цилиндрический  уровень  параллельно двум подъемным винтам и вращая их

одновременно в противоположные стороны выводят пузырек уровня на середину ампулы.  Затем поворачивают цилиндрический уровень на 90  по направлению третьего подъемного винта и,  вращая его, опять выводят пузырек в нульпункт. Эти действия повторяют до тех пор пока пузырек не будет отклоняться от центра ампулы более чем на одно деление.  При измерении вертикальных  углов  отклонение  пузырька  от середины не должно превышать полделения;

3) подготовку  зрительной трубы для наблюдений по глазу – вращением окуляра (от -5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения  сетки нитей на светлом фоне - и по предмету - вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели. Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей,  то при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Возникает параллакс,  который устраняется небольшим поворотом кремальеры.


34. Коллимационная ошибка теодолита и методы ее минимизации

Рис. 1.84.

При взаимно-перпендикулярном положении осей zz и hh при вращени трубы ось zz образует плоскость, которую называют коллимационной. Если угол β между этими осями отличается от 90° на угол с, называемый коллимационной ошибкой, то при вращении трубы ось zz образует две конические поверхности, и при наведении на точку А вместо отсчета М (рис. 1.84) получим отсчет

M1 = M + c.                       (1.65)

После перевода трубы через зенит угол β между визирной осью и осью вращения трубы сохраняется, при наведении перекрестия нитей на точку А по горизонтальному кругу получим отсчет

M2 = M - с ±180°.                (1.66)

Складывая левые и правые части формул (1.65) и (1.66), находим

                  (1.67)

Следовательно, среднее из отсчетов по горизонтальному лимбу при круге право (П) и круге лево (Л), после изменения суммы на 180°, свободно от влияния коллимационной ошибки. Вычитая из формулы (1.65) соответствующие части формулы (1.66), имеем

                                  (1.68)

При более строгом выводе

                        (1.69)

где Z — зенитное расстояние (Z = 90° — v, v — угол наклона). Если коллимационная ошибка с превышает 2t, где t — точность отсчитывания по горизонтальному кругу, то выполняют юстировку, для чего на горизонтальном круге наводящим винтом алидады устанавливают отсчет М =М2 + с. При этом перекрестие сетки нитей сойдет с точки А (см. рис. 1.84).

33. ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА: ШТРИХОВОЙ И ШКАЛОВОЙ МИКРОСКОПЫ. ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КРУГА.

С помощью отсчетных устройств в теодолитах считывают показания  с лимбов.  В  современных  точных  и  технических теодолитах применяются штриховые микроскопы (отсчет по штриху-индексу) и шкаловые  микроскопы (отсчет по шкале), а высокоточных теодолитах используют микрометры.

Отсчетный микроскоп через систему призм и линз  выводит  в  окуляр изображения  градусных делений горизонтального и вертикального кругов. На рис.23а показано поле зрение штрихового микроскопа  с  изображением штриха и лимбов с ценой деления в 10':  вертикального В и горизонтального Г.  Визуально оценивая десятые доли делений лимбов с точностью до 1', отсчеты на рисунке В=7 45' и Г=345 54'.

Рис.23.Поле зрения штрихового (а) и шкалового (б) микроскопов

В поле зрения шкалового микроскопа  теодолита  2Т30  (рис.23б) цена деления лимба составляет 1 ,  отсчетная шкала разделена через 5', отсчеты на рисунке В = -9 37', Г = 293 42'.

В теодолитах  со штриховыми и шкаловыми микроскопами отсчеты производят по одному концу диаметра лимба.  Для уменьшения влияния эксцентриситета горизонтального круга (рис.23.2)- несовпадения оси вращения прибора С' с центром кольца делений лимба C  -  измерение горизонтального  угла производят дважды:  при круге лево (отсчет М') и при круге право (отсчет N').  

Рис.23.2 Схема влияния эксцентриситета

Так как при этом отсчеты берутся по диаметрально  противоположным концам лимба,  то среднее из полученных результатов не содержит погрешности от влияния эксцетриситета (M+N)/2  =(M'+N')/2.

35. ПРИВЕДЕНИЕ ТЕОДОЛИТА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ (ЦЕНТРИРОВАНИЕ, ГОРИЗОНТИРОВАНИЕ, УСТАНОВКА ТРУБЫ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЙ)

Приведение теодолита в рабочее положение предусматривает:

1) центрирование - установка центра горизонтального круга над  вершиной измеряемого угла.  Выполняется с помощью нитяного отвеса или оптического центрира,  перемещением ножек штатива и с последующим передвижением прибора на головке штатива. Погрешность центрирования зависит от требуемой точности выполняемых работ и не должна превышать 3 мм при измерении горизонтальных углов для решения большинства инженерных задач;

2) горизонтирование - приведение  плоскости  лимба  горизонтального круга в горизонтальное положение, т.е. установка вертикальной оси вращения теодолита (ОО1) в отвесное положение.  Для  этого  устанавливают цилиндрический  уровень  параллельно двум подъемным винтам и вращая их

одновременно в противоположные стороны выводят пузырек уровня на середину ампулы.  Затем поворачивают цилиндрический уровень на 90  по направлению третьего подъемного винта и,  вращая его, опять выводят пузырек в нульпункт. Эти действия повторяют до тех пор пока пузырек не будет отклоняться от центра ампулы более чем на одно деление.  При измерении вертикальных  углов  отклонение  пузырька  от середины не должно превышать полделения;

3) подготовку  зрительной трубы для наблюдений по глазу – вращением окуляра (от -5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения  сетки нитей на светлом фоне - и по предмету - вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели. Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей,  то при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Возникает параллакс,  который устраняется небольшим поворотом кремальеры.

36. ПОЛЕВЫЕ ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ ТЕОДОЛИТА.

1.Ось цилиндрического  уровня (касательная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте) должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита.  Для поверки этого условия устанавливают цилиндрический уровень параллельно двум подъемным винтам и,  вращая их,  приводят пузырек на середину. Затем поворачивают цилиндрический уровень на 180 и, если пузырек отклонился более чем на одно деление, с помощью исправительных винтов смещают пузырек к центру на половину отклонения.

2.Визирная ось трубы (ось, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей) должна быть перпендикулярна оси вращения трубы.  Эта поверка сводится к определению коллимационной  погрешности - горизонтального угла между фактическим положением визирной оси и требуемым. Для выполнения поверки наводят визирную ось трубы на удаленную, четко видимую на горизонте точку и снимают отсчеты по горизонтальному кругу при КП и КЛ.  Отсчеты должны отличаться на  180 00',  в противном случае имеет место коллимационная погрешность.

Если коллимационная погрешность,  определяемая по формуле С=(КЛ - КП)/2, превышает 2t,  где t - точность отсчетного устройства,  выполняют юстировку: вычисляют средний отсчет и устанавливают его на горизонтальном круге.  В этом  случае наблюдаемая точка не будет совпадать с перекрестием сетки нитей.  Предварительно ослабив один вертикальный исправительный  винт, двумя  горизонтальными  совмещают перекрестие сетки с наблюдаемой точкой.  Результаты измерений и вычислений записывают в журнале определения коллимационной погрешности.

3.Место нуля вертикального круга (отсчет по ВК,  когда визирная ось и ось цилиндрического уровня горизонтальны) должно быть близким к нулю или отличаться от нуля не более чем на 2t.  Для поверки не менее  двух раз определяют место нуля по формуле МО=(КЛ+КП)/2,  где КЛ и КП - отсчеты по вертикальному кругу при наведении средней горизонтальной  нити на точку. Если вычисленное значение место нуля недопустимо, устанавливают наводящим винтом трубы отсчет по вертикальному кругу  равный  вычисленному  углу  наклона на точку (n = КЛ - МО).  Вращая вертикальные исправительные винты сетки нитей (рис.25), предварительно ослабив один горизонтальный винт, совмещают среднюю горизонтальную нить с наблюдаемой  точкой.  Образцы записей отсчетов и вычислений С и МО приведены в журнале.

Рис.25. Сетка нитей теодолита


37 ПОГРЕШНОСТИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ.

На точность измерения горизонтальных углов влияют следующие основные погрешности:

1. центрирования  (установка оси вращения теодолита над вершиной измеряемого угла, максимальное значение которой равняется Δс. p/d),  

2. редуцирования (внецентренное положение визирной цели, вычисляемой по формуле аналогичной погрешности центрирования),  

3. визирования  (зависит от увеличения зрительной трубы и составляет величину 60"/v),

4. отсчетов на лимбе,  принимаемой равной  половине  точности отсчетного устройства, т.е. mo= t/2.

При соблюдении методики угловых измерений техническими теодолитами влияние  погрешностей за центрирование и редуцирование можно свести к пренебрегаемо малым величинам.  Тогда,  главное влияние на  точность измерения оказывают погрешности отсчетов по лимбу. Учитывая это, определим среднюю квадратичную погрешность измерения угла.  При  измерении угла  после  наведения  на  точки делаются отсчеты по лимбу со средней квадратичной погрешностью mo = t/2.  Эту погрешность можно принять  за погрешность направления измеряемого угла, т.к. другие виды погрешности не оказывают существенного влияния.

Погрешность угла как разности двух направлений

m' = mo2 = (t/2) . 2.

Средняя квадратическая  погрешность угла,  измеренного дважды при КЛ и КП,

m = (t/2) . 2 / 2 = t/2.

Средняя квадратичная погрешность разности двух значений угла в полуприемах:

md = m' 2 =(t/2) . 2 . 2 = t,

а предельная погрешность с вероятностью 95% принимается равной удвоенной, т.е.

md(пред) = 2md = 2t.

Таким образом,  разность  между  значениями  угла в полуприемах не должна превышать двойной точности отсчетного устройства.

38 ИЗМЕРЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ.

Измерение углов  наклона   производится при помощи вертикального круга после приведения теодолита в рабочее положение. Наведение на визирную цель  выполняют средним горизонтальным штрихом сетки зрительной трубы, при этом следят, чтобы пузырек цилиндрического уровня находился в нуль-пункте.

Чтобы получить  (рис.28),  необходимо определить место нуля (МО) вертикального круга (ВК) - отсчет по ВК, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а пузырек цилиндрического уровня находится на середине - необходимо навести среднюю нить  на  четко  видимую  точку  и снять отсчеты П и Л по вертикальному кругу соответственно при КП и КЛ.

Рис.28. Измерение вертикального угла

МО и  применительно к различным теодолитам вычисляются  по  следующим формулам:

МО= (Л+П) / 2 – для 2Т30

МО=(Л+П180) / 2 – для ТОМ, Т30

=Л –МО, =МО –П (2Т30),   =МО – П 180 (ТОМ,Т30)

Пример. Отсчеты по вертикальному кругу теодолита Т30 при наведении зрительной трубы на одну и ту же точку Л = 7 11', П = 172 53'. Тогда,

7 11'+ 172 53'- 180

МО = ----------------------- = + 0 02';

2

= 7 11' - (+0 02') = 7 09'.

При измерениях вертикальных углов величина МО не должна  превышать двойной точности отсчетного устройства.  На заводе при сборке теодолитов величину МО устанавливают близкой 0 00' при этом  стремятся  чтобы визирная ось  совпадала  с  оптической.  Поэтому  изменять величину МО больше чем на 2' не рекомендуется,  так как отклонение визирной оси от оптической будет значительным при перефокусировке трубы.

39.Место нуля вертикального круга и методы его минимизации

место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной оси и положению уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте, или горизонтальности отсчетного  индекса у теодолитов с компенсатором при вертикальном круге. Место нуля опред так- устанавливают теодолит, приводят его в рабочееположение, находят хорошо видимую точку и наводят на неё трубу при круге лево. При наличии уровня при вертикальном круге приводят пузырек его в нуль пункт и берут отсчет по вертикальному кругу. Трубу переварачивают через зенит, теодолит на 180 град  и при круге право наводят крест сетки нитей на ту же точку. Вновь приводят пузырек в нуль пункт. И берут второй отсчет по вертикальному кругу. При работе с теодолитом 3Т30 М0 вычисляют по формуле   М0= (П+Л+180 ГРАД) /2. место нуля может иметь любое занчение важно чтобы при измерении вертикальных углов оно оставалось постоянным. Для удобства вычислений желательно чтобы М0 было близким , а ещё лучше равным нулю.

40. НИВЕЛИРНЫЕ РЕЙКИ. ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОВЕРКИ.

Типы реек по ГОСТу соответствуют типам нивелиров. Рейка нивелирная РН-05 односторонняя, штриховая с инварной полосой применяется для измерения превышений с точностью 0.5 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-3 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 3 мм на 1 км хода. Рейка нивелирная РН-10 деревянная, двухсторонняя, шашечная применяется для измерения превышений с точностью 10 мм на 1 км хода (рис. 4.36). Длина реек бывает различной: 1200, 1500, 3000 и 4000 мм.

Шашечные рейки изготовляются из высушенной первосортной ели; допускается изготовление реек из пластмасс, металлов и сплавов.

На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. На черной стороне пятки соответствует нулевое деление рейки; на красной - отсчет, больший 4000 мм; поэтому отсчеты по красной и черной сторонам рейки не могут быть одинаковыми. Разность пяток для данной рейки является постоянной величиной, что позволяет контролировать правильность отсчетов.

Для установки рейки в отвесное положение на ней имеется круглый уровень или отвес.

На штриховых односторонних рейках деления наносят на инварную ленточную полосу, которая натягивается вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов наносят через 5 мм.

Исследования реек:

1)Поверхность рейки должна быть плоской. Уклонение от плоскости по ГОСТу допускается 3 мм для РН-05, 6 мм для РН-3 и 10 мм для РН-10. Вдоль рейки натягивают нитку и просвет между ниткой и рейкой измеряют в самом широком месте.

2)Случайные ошибки в положении дециметровых интервалов реек для нив-ия 3кл не должны превышать 0,5мм , для 4класса – 1мм. Это исследование выполняют с помощью контрольной линейки.

3)Определение разности пяток.

4)Поверка круглого уровня рейки выполняется либо по отвесу, либо по вертикальной нити сетки нитей нивелира. Отвес укрепляют прямо на рейку и устанавливают ее отвесно, при этом пузырек уровня должен находиться в нуль-пункте. В противном случае исправительными винтами уровня пузырек приводят в нуль-пункт.

41 Методы нивелирования и их точность.

Нивелированием называются геодезические работы по измерению превышений, разности высот точек. Различают следующие методы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое, барометрическое, механическое,  стереофотограмметрическое.

Геометрическое нивелирование производится горизонтальным визирным лучом, который получают чаще всего при помощи приборов, называемых нивелирами. Точность геометрического нивелирования характеризуется средней  квадратической  погрешностью  нивелирования на 1 км двойного хода равной от 0.5 до 10.0 мм в зависимости от типа используемых приборов.

Тригонометрическое нивелирование предусматривает измерение расстояния и угла наклона,  которые необходимы для вычисления превышения  по тригонометрическим формулам.  Точность определения превышения на станции зависит от погрешностей измерений угла и расстояния  и  обычно  на один порядок (в 10 раз) меньше чем при геометрическом нивелировании.

Гидростатическое нивелирование основано  на  свойстве  поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одной высоте.  Этот метод применяют для выверки строительных конструкций по высоте в стесненных условиях,  а  также  при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений. Точность определения превышений достигает 0.1 - 1.0 мм.

Барометрическое нивелирование  использует  зависимость высот точек местности от величины атмосферного давления в  этих  точках.  Наиболее точные  барометры позволяют определять превышения с погрешностью 0.3 -0.5 м.Радиолокационное нивелирование  производят с летательных аппаратов посредством определения длины пути прохождения  электромагнитных  волн отраженных от земной поверхности.Механическое нивелирование производят при помощи специального прибора, содержащего датчик углов наклона  продольной  оси  транспортного средства  относительно  маятника,  сохраняющего отвесное положение,  и датчик пути.  Погрешность такого нивелирования со скоростью 30 км/ч от 0.3 до 0.6 м на 1 км хода.

42 Способы геометрического нивелирования.

Геометрическое нивелирование выполняется горизонтальным лучом визирования. Перед нивелированием точки на местности закрепляют колышками, костылями,  башмаками,  на которые устанавливают вертикально нивелирные рейки. Место установки нивелира для работы называют станцией, а расстояние от нивелира до рейки - плечом нивелирования.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед. При нивелировании из середины (рис.30а) нивелир устанавливается примерно на равных расстояниях от реек,  поставленных на точки А  и В, а превышение вычисляют по формуле:

      

Рис.30. Способы геометрического нивелирования:

а - из середины;  б – вперед

h = a - b, где а  и b - отсчеты в мм по рейкам,  установленным соответственно на задней по ходу движения при нивелировании и передней точках. Знак превышения h получится положительным,  если а больше b, и отрицательным, если а меньше b. Если известна высота НА задней точки А, то высота передней точки В        НВ = НА + h.

При нивелировании вперед нивелир ставят так,  чтобы его окуляр находился над точкой А, измеряют высоту прибора i, затем визируя на рейку, отвесно поставленную в точке В, берут отсчет b. В этом случае:

h = i - b.  При нивелировании нескольких точек для вычисления их высот используют горизонт прибора,  которым называют высоту  горизонтальной  линии визирования, т.е.  горизонт прибора равен высоте точки, на которой установлена рейка, плюс отсчет по рейке. Из рис. 30 б следует:

ГП = HA + i;  НB = ГП - b. Последовательное нивелирование применяется для измерения  превышений  между  точками  А и D,  разделенными значительным расстоянием или превышениями.

43 Классификация нивелиров. Устройство технических нивелиров.

В зависимости от устройств,  применяемых для приведения  визирной оси трубы в горизонтальное положение,  нивелиры изготавливают двух видов - с цилиндрическим уровнем на зрительной трубе (рис.31) и с  компенсатором углов наклона, т.е. беэ цилиндрического уровня.

Рис.31. Общая схема нивелира, название его частей и осей, поле зрения трубы

Нивелиры бывают трех классов точности:

1. Н-05, Н-1, Н-2 - высокоточные  для нивелирования I и II классов;

2. Н-3 - точные для нивелирования III и IV классов;

3. Н-10 - технические для топографических съемок и других видов инженерных работ.

Число в названии нивелира означает среднюю квадратическую погрешность в мм нивелирования на 1 км  двойного  хода. Для обозначения нивелиров с компенсатором к цифре добавляется буква К,

а для нивелиров с горизонтальным лимбом - буква Л, например Н-10КЛ.  

Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе становым винтом и вращением сначала двух,  а затем третьего подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня на середину.  Отклонение пузырька от середины допускается в пределах второй окружности.  В этом случае диапазон работы элевационного винта позволит установить пузырек цилиндрического уровня в нульпункт и установить визирную ось  зрительной трубы  в  горизонтальное положение при соблюдении главного условия (для нивелира с цилиндрическим уровнем UU1 WW1). Приближенное наведение на нивелирную рейку выполняют с помощью мушки, расположенной сверху зрительной трубы. Более точное наведение осуществляют вращением наводящего винта зрительной трубы, которую перед отсчетом по рейке предварительно устанавливают по глазу (вращением окуляра)  и  по  предмету (вращением кремальеры) для четкого совместного изображения сетки нитей и делений на нивелирной рейке. Перед отсчетом по средней нити тщательно  совмещают концы пузырька цилиндрического уровня в поле зрения трубы, медленно вращая элевационный винт.

44 Работа и контроль на станции при техническом нивелировании.

Для технического нивелирования используют  нивелиры  Н-10,  Н-3  и рейки РН-3,  РН-10. Работу на станции выполняют в следующей последовательности:

1. На  крайние точки A и В нивелируемой линии устанавливают рейки, и примерно на равном удалении от них - нивелир.  Неравенство плеч на станции не должно превышать 10 м;

2. Нивелир приводят в рабочее положение,  наводят трубу на  заднюю рейку и берут отсчет по черной ее стороне ач;

3. Наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчеты сначала по черной, а затем по красной стороне bч и bк;

4. Наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне ак;

5. Если кроме крайних точек A и B необходимо определить высоты точек C1, C2,..., Cn промежуточных точек, то заднюю рейку последовательно устанавливают на эти точки и берут отсчеты C1, C2,..., Cn по черной стороне. При  выполнении  ответственных работ отсчеты на промежуточных точках производят по обеим сторонам рейки. При использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом пузырек приводят в нуль-пункт;

6. Для контроля вычисляют разность нулей передней РОп=ак-ач и задней РОз=bк-bч.  Расхождение  разности  нулей по абсолютной величине не должно превышать 5 мм;

7. На  каждой станции вычисляют значения превышений, определяемых по черным и красным сторонам реек:  hч=ач-bч, hк=ак-bк. Измерения считают выполненными правильно, если hч-hк<5 мм;

В техническом нивелировании расстояние  от  нивелира д  реек не должно превышать  120  м. Высоту передней точки вычисляют по формуле НB=НA+h. Высоты промежуточных точек удобно  вычислять  через  горизонт прибора (ГП). ГП - высота визирного луча над исходной уровенной поверхностью. ГП=НA+а=НB+b. Высоты промежуточных точек НCi=ГП-Ci.

45 Вычислительная обработка журнала технического нивелирования.

Камеральные работы  при обработке результатов технического нивелирования выполняются обычно в следующей последовательности.

1. Проверка  записей  полевых отсчетов в журнале.  Отсчеты должны быть записаны в виде четырехзначных цифр и соответствовать  наименованию точки и ее положению на местности.  Разность отсчетов по красной и черной сторонам рейки на связующих  точках  не  должна  отличаться  от стандартной разности пяток рейки (4783 или 4683) не более +3 мм.

2. Вычисление превышений между связующими  точками

hч = Зч - Пч,

hк = Зк - Пк.

Контролем работы на станции является hч - hк , +4 мм. Тогда, hср = (hч + hк)/2 с округлением по Гауссу до целых мм.

Например, 0546.5 округляют до 0546, а 0547.5 округляют до 0547мм.

3. Выполняют постраничный контроль

(З - П) / 2 = hср,

где З и П - суммы задних и передних отсчетов по рейке.

4. Уравнивают превышение в нивелирном журнале:

а) находят невязку fh = hср - (Нк - Нн);

б) оценивают невязку fh < fh доп.(30 мм L);

в) вводят поправки бh =-fh/n;

г) выполняют контроль  бh = -fh и hиспр.= Нк - Нн;

5. Вычисляют высоты связующих точек

Hi+1 = Hi + hиспр.

6. Для тех станций, где имеются промежуточные точки, определяют горизонт прибора,  от которого вычисляют отсчет по рейке и  получают ее высоту.

Нпр = ГП - ач,

ГП = Нпк1 + Зч,

ГП = Нпк2 + Пч.

46. Источники погрешностей при нивелировании

Случайные и систематические погрешности при нивелировании возникают вследствие недостаточной точности нивелира и реек,  неполной  юстировки нивелира, влияния внешней среды и нарушении методики измерений.

Для уменьшения приборных погрешностей превышения рекомендуется измерять способом из середины по двум сторонам реек,  а рейки удерживать отвесно на устойчивых предметах.  Предельные расстояния от нивелира до реек ограничивают 100-120 м, погрешности измерений превышений на станции в этом случае не превысят 5 мм.

47 Отличительные особенности проверки и юстировки главного условия нивелиров Н3  и Н3К.

Главное условие нивелира НЗК: линия визирования должна быть горизонтальна при наклонах оси прибора в диапазоне работы компенсатора.

Главное условие нивелира НЗ:  визирная ось и ось  цилиндрического уровня должны быть параллельны.

Проверка этих условий выполняется двойным нивелированием пары точек  способом  "из середины" и "вперед"(рис.33).  Для этого закрепляют неподвижно две нивелирные рейки на расстоянии 60-90 м, а нивелир устанавливают между ними на середину с погрешностью 1 м. Расстояния до реек  измеряют нитяным дальномером. Определяют превышение между рейками при двух горизонтах прибора,  как разность отсчетов на заднюю и переднюю  рейки.

Превышение,  полученное  при одном горизонте прибора,  не должно отличаться от превышения, полученного при втором горизонте прибора,  не более 3 мм. Затем выбирают вторую станцию на расстоянии предела фокусирования (2...3 м) от одной из реек и берут по  ней  отсчет.

Используя этот  отсчет и превышение,  полученное на первой станции вычисляют отсчет по дальней рейке. Если вычисленный отсчет отличается от наблюдаемого более чем на 3 мм, то:

- для  нивелира с цилиндрическим уровнем - устанавливают вычисленный отсчет на рейке элевационным винтом, а исправительными винтами цилиндрического уровня (двумя вертикальными, предварительно ослабив один горизонтальный) приводят пузырек на середину;

- для нивелира с компенсатором - наклон визирного луча устраняют перемещением диафрагмы с сеткой ее вертикальным юстировочным винтом, устанавливают среднюю нить на вычисленный отсчет по рейке, который соответствует горизонтальному положению визирного луча.

Рис.33. Поверка главного условия нивелира

48. Линейные измерения. Средства измерений и их точность.

Линейные измерения на местности производят  непосредственным или косвенным методами. Для непосредственного измерения расстояний используют землемерные ленты,  измерительные рулетки или инварные проволоки, которые последовательно укладывают в створе измеряемой линии.  При вычислении длины линии учитывают поправки,  связанные с  компарированием мерного прибора, его температурой и углом наклона линии к горизонту. С помощью стальных лент и рулеток длины линий измеряют  с  относительной погрешностью 1:1000 - 1:5000 в зависимости от методики и условий измерений.

При косвенном методе измерений используют оптические или электронные дальномеры,  позволяющие  получать расстояния по измеренным углам, базисам, времени и другим параметрам.  Принцип работы оптических дальномеров основан  на решении прямоугольного треугольника (рис.  36),  в котором по малому (параллактическому) углу  и противолежащему  катету b (базису) вычисляют длину другого катета D = b . ctg. Для удобства измерений одну из величин (b или ) принимают постоянной, а другую измеряют.  Поэтому оптические дальномеры бывают с постоянным углом и переменным базисом  (например,  нитяный  дальномер) и постоянным базисом и переменным углом.  Точность измерения расстояний оптическими дальномерами характеризуется относительной погрешностью от 1:200 до 1:2000.

Рис.36 Параллактический треугольник

Электронные дальномеры,  к которым относят светодальномеры, лазеные рулетки,  электронные дальномерные насадки,  измеряют расстояния с использованием электромагнитных волн. Погрешность измерения составляет от 3 мм  до (10 мм + 5 мм/км).


49. Источники погрешностей при измерении расстояний лентой и  способы уменьшения их влияния.

Измерение расстояний лентой выполняется двумя мерщиками.  Передний берет 5 шпилек,  задний совмещает конец ленты в начальной точке,  убедившись в том, что подписи метровых делений возрастают от заднего конца ленты к переднему.  Затем задний мерщик направляет переднего, который, встряхивая и натягивая ленту,  помещает ее в створ линии, обозначенный вехами,  закрепляет  передний  конец  натянутой ленты шпилькой, поставленной вертикально.  Для исключения сдвижки ленты и удобства  ее ориентации задний конец ленты прижимают ногой к земле.

Перед перемещением (протягиванием) ленты вперед на ее длину  сначала  задний  мерщик вынимает свою шпильку,  а затем передний снимает ленту со своей шпильки, которая остается в земле и от которой измерение продолжается.

На точность измерения линий влияют следующие погрешности и условия измерений:

1. Укладка ленты не в створе измеряемой линии вызывает одностороннюю систематическую погрешность, которая может быть уменьшена установкой вешек через каждые 80 - 120 м;

2. Прогиб ленты, для устранения которого ленту встряхивают и натягивают с силой 98 Н;

3. Погрешности в длине самой ленты,  определяемые при компарировании (сравнении с эталоном)  и учитываемые при измерении;

4. Углы наклона линии к горизонту превышающие 2 , которые учитываются при вычислении горизонтального проложения (d =  Dcos)  и  должны быть измерены эклиметром;

5. Разность температур при измерении t и компарировании tк  превышает 8 , и поэтому в длину линии D вводят поправку за температуру

Dt= (t - tк)D,

где  - коэффициент линейного расширения материала мерного прибора (для стали  = 12.5 . 10-6);

Кроме перечисленных систематических,  на точность линейных измерений влияют и случайные погрешности,  связанные с отсчитыванием по шкале ленты,  фиксацией концов ленты, ее сдвижка при натяжении, неровностями поверхности вдоль измеряемой линии и другие факторы.

К грубым  погрешностям  на  учебной геодезической практике следует отнести следующие:

а) при  вычислении  длины  линии D = nl+r,  неправильно определено число целых отложений ленты длиной l в измеряемой линии. Число отложений n должно соответствовать количеству шпилек у заднего мерщика. Неправильно измерен остаток r - расстояние от заднего нулевого штриха  до

центра знака конечной точки;

б) не выполнен контроль измеренного расстояния D,  который предусматривает повторное измерение линии в обратном направлении.  Расхождение  D  прямого  и  обратного  результатов   допускается   не   более (1:2000). D.

50. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕПРИСТУПНЫХ РАССТОЯНИЙ.

В практике инженерно геодезических работ часто оказывается невозможным непосредственное измерение расстояния между двумя точками местности. В этих случаях искомое расстояние называемое непреступным определяют косвенным путем

В пункт – недоступен для установки на нем теодолита.

От пункта А, измеряют 2, берштриха В1 и В2 и углы

       

Из ⌂АВС и ⌂АВD с общей стороной а

Оценка точности

Логарифмируем

Дифференцируем по В1,

Средняя квадратичная погрешность

Точность определения непреступного расстояния R зависит от погрешности измерения базиса В1 и от формы ⌂АВС. На практике длинны базисов (В1 и В2) выбирают так, чтобы оба треугольника были близки к равносторонним.

Если в точке В линии АВ можно установить теодолит, измеряют только 1 базис В1 и третий угол ⌂АВС. Если разность между суммой измеренных углов 180°. Первая невязка треугольника не превышает величины

 , ее распределяют с обратным знаком поровну между углами и по исправленным углам вычисляют расстояния из двух соотношений

Для контроля вычислений определяют расстояние е по диагоналям

          

Средняя квадратичная погрешность определения расстояния, определяется по диагоналям

51. НИТЯНОЙ ДАЛЬНОМЕР - разновидность оптического дальномера; зрительная труба, в поле зрения которой нанесена метка, напр. в виде 2 параллельных нитей. База нитяного дальномера - переносная рейка с делениями. Нитяной дальномер наводят на рейку (визируют); расстояние до базы пропорционально числу делений, видимых между нитями.

Нитяные дальномеры используют в большинстве современных оптических приборов, имеющ сетку нитей. Он сост из 2 дальномерных штрихов (нитей) сетки нитей (aa, bb) и вертикальной рейки с сантиметровыми делениями, устанавливаемой в точки местности, до которой измеряют расстояния. Перекрестье нитей m служит точкой визирования. При изучении принципов измерения расстояний нитяным дальномером целесообразно рассмотреть 2 случая, когда: визирная ось горизонтальна и перпенд вертикальной оси рейки; визирная ось наклонна и на перпенд вертик оси рейки. Первый случай яв-ся частным а второй общим. Р- это расстояние между верхним и нижним штрихами нитяного дальномера, f- фокусное расстояние объектива, F- передний фокус объектива, ММ ось вращения прибора, от которой измеряют горизонтальное расстояние d до вертикальной рейки R. При горизонтальном положении визирной оси лучи от дальномерных штрихов определяют соответствующие отсчеты по рейке a и b. Из подобия треугольников ABF и abF следует, что L = nf/р. У современных приборов, имеющ внутреннюю фокусировку трубы, постоянная нитяного дальномера k пренебрежительно мала, поэтому для случая горизонтального положения визирной оси можно окончательно записать d= kn

52. ДАЛЬНОМЕРЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ.
В основе электронных средств измерений лежит известное из физики соотношение между измеряемым расстоянием, скоростью распространения электромагнитных колебаний и времени их прохождения вдоль линии и обратно.
Дальномеры это геодезические приборы, с помощью которых измеряют расстояние между двумя точками.
Они делятся на два основных типа:
1) Оптические (с постоянным параллактическим углом, постоянным базисом)
2) Электронные (электронно-оптические, радиоэлектронные)
Простейший оптический дальномер с постоянным углом, это, так называемый, нитяной дальномер. Он присутствует в зрительных трубах практически всех геодезических приборов. В поле зрения зрительной трубы видны 3 горизонтальные “нити”. Две их них расположены симметрично относительно третьей, находящейся посередине. Они называются дальномерными линиями. Нитяной дальномер используется в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной сантиметровыми делениями. Чтобы измерить расстояние от прибора до нивелирной рейки необходимо подсчитать количество делений между дальномерными линиями. Это значение, в метрах, будет равно искомому расстоянию. С помощью нитевого дальномера можно измерять расстояния до 300метров.
При измерении расстояний дальномером с постоянным базисом используют прибор называемый теодолитом. Устанавливая теодолит в одной точке(A), а отрезок известного размера(L) (базис) в другой(B), измеряют угол(a) пересечения вершин базиса с теодолитом. Далее, расстояние высчитывают по формуле: AB=tga*L.
В основе электронных средств измерений лежит известное из физики соотношение между измеряемым расстоянием, скоростью распространения электромагнитных колебаний и времени их прохождения вдоль линии и обратно.
Радиодальномеры из-за особенностей излучения/приема/распространения радиоволны главным образом используются при измерении значительных расстояний и в навигации.
Светодальномеры используют электромагнитные колебания светового диапазона и широко используются в инженерно – геодезических измерениях. Для этого в одной точке устанавливают светодальномер, а в другой отражатель. Световой поток посылается из передатчика на отражатель и принимается обратно на тот же прибор. По времени прохождения светового потока измеряется расстояние.
В последнее время широкое распространение получили лазерные дальномеры, которые не требуют специальных отражателей.

53. ИМПУЛЬСНЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Принципиальная структурная схема импульсного дальномера. Приемопередатчик устанавливают на начальной, а отражатель на конечной точках линии и взаимно ориентируют. Импульсные дальномеры обладают невысокой точностью, с точки зрения инженерной геодезии, но имеют большую оперативность, что делает их очень удобными при измерениях расстояний до движущихся объектов. В зависимости от вида колебаний импульсные дальномеры называют радиолокаторами или оптическими локаторами. Приемопередатчик представляет собой источник электромагнитных колебаний (генератор) с устройством для формирования импульсов, и посылки энергии в заданном направлении. Приемник — это чувствительный элемент с устройством для приема электромагнитных колебаний и преобразования их в вид, удобный для измерений. Отражатель может быть пассивным (зеркально-линзовый, и т. д.) или активным (ретранслятор-усилитель). При использовании мощных источников излучения (лазеров) возможна работа дальномера без установки специального отражателя на точке, если отражающая способность объекта составляет 15—20% (стена побеленного здания, металлическая обшивка самолета и т. д.). В качестве измерителя времени часто используется электроннолучевая трубка, на электроды которой подается напряжение опорного генератора с частотой. В результате на экране трубки создается круговая или линейная развертка электронного луча с заданной частотой опорного генератора. Дальномер работает следующим образом. С помощью передатчика излучается импульс энергии. Часть энергии импульса кратчайшим путем (опорный сигнал) направляется в приемник и после соответствующей переработки поступает в виде дополнительного напряжения на пару электродов электроннолучевой трубки. В результате на развертке образуется так называемый опорный выброс. Остальная энергия импульса, достигнув отражателя и возвратившись к приемнику (т. е. пройдя расстояние), через время т создает на развертке отраженный выброс. Импульсы излучаются через равные промежутки времени со скважностью (промежутком времени между двумя импульсами) большей, чем период развертки, но меньшей, чем время послесвечения экрана. Вследствие этого изображения опорного и отраженного выбросов остаются на экране видимыми в течение всего времени работы дальномера.


54. ФАЗОВЫЙ ДАЛЬНОМЕР

При фазовом методе дальнометрирования излучение, применяемое для измерений расстояний, моделируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в зависимости от фазы в значительных пределах. При непрерывном модулированном зондирующем сигнале оптическое излучение используется в качестве несущей, которая преобразуется более низкой частотой. В зависимости от дальности до цели изменяется фаза отраженного сигнала. По величине сдвига фазы определяется дальность до цели.
Сущность фазового метода дальнометрирования состоит в следующем. Представьте себе, что излучение газового лазера промодулировано таким образом по амплитуде, что на каждый километр до цели укладывается один период волны, т. е. что сначала амплитуда возрастет до максимума, затем упадет до нуля, изменит знак, возрастет до максимума и снова упадет до нуля. Очевидно, что и в обратном направлении волна пойдет аналогичным образом и придет на приемное устройство в той же фазе, что и была послана. Если мы теперь переместим цель в направлении дальномера на четверть километра, то в районе цели амплитуда света будет иметь максимум, так как она пришла со сдвигом в четверть волны. По величине сдвига фазы можно судить о том, на какое расстояние переместилась цель. Отраженное целью излучение придет на приемник также со сдви¬гом фазы. Величина сдвига фазы говорит о расстоянии до цели.
Оценим погрешность фазового метода измерения дальности. Считается, что фаза без чрезмерно больших затруднений может быть измерена с ошибкой в один градус. Если замодулировать непрерывное излучение газового лазера с частотой 10 Мгц, то можно получить погрешность измерений порядка 5 см.
Таким образом, можно сказать, что фазовый метод измерения дальности отличается большей точностью, чем импульсный.

Рис. 1. Принципиальная схема фазового дальномера,
где генератор - газовый лазер

На рис. 1 показана принципиальная схема фазового дальномера. Принцип его работы состоит в следующем. Излучение лазера модулируется частотой 5 Мгц и с помощью оптической системы, состоящей из двух линз, направляется на цель. Отраженное целью излучение принимается той же оптической системой и с помощью зеркала направляется на приемник (ФЭУ), усиливается и направляется на блок измерения разности фаз. На пот блок еще раньше пришел сигнал от генерагора, управляющего модулятором. Происходит измерение разности фаз, и информация поступает на индикаторы.

55 Общие сведения о топографических съемках местности.

Топосъемка - это комплекс работ,  выполняемых с  целью  получения топографического  плана,  карты  или  цифровой модели местности (ЦММ). Планы и карты создаются в основном методами аэрофотосъемки,  но на небольших участках их получают наземными съемками,  которые различают по видам используемых основных приборов:

1) теодолитная - теодолит и лента;

2) мензульная - мензула и  кипрегель;

3) тахеометрическая - тахеометр;

4) нивелирование по квадратам - нивелир;

5) фототопографическая съемка - фототеодолит.

Для различных видов строительства и в зависимости от стадии  проектирования (техническое проектирование и  рабочие  чертежи)  выбирают масштаб съемки.  От масштаба зависит точность планов и карт. Так, максимальная точность  масштаба  1:1000  характеризуется  величиной  t=0.1.1000 = 0.10 м. В соответствии с действующими нормативными документами (СНБ 1.02.01-96.  Инженерные изыскания для строительства) средняя погрешность в изображении на планах предметов с четкими очертаниями не должна превышать 0.5 мм относительно ближайших точек съемочного  обоснования,  погрешность в изображении рельефа - 1/3 высоты сечения рельефа горизонталями.

Топосъемка производится относительно пунктов съемочного обоснования,  созданного теодолитно-нивелирными ходами, и состоит из полевых и камеральных работ.

Полевые работы включают:

- рекогносцировку  - предварительный осмотр местности;

- закрепление точек съемочного обоснования и привязка их к  местным предметам линейными промерами;

- измерение горизонтальных углов и длин сторон;

- съемку элементов ситуации и рельефа местности.

К камеральным  работам относят:

- вычисление координат и высот пунктов теодолитно-нивелирных ходов;

- нанесение на план этих пунктов;

- построение  на  плане  элементов ситуации и характерных высотных точек с полевых журналов и абрисов;

- проведение  горизонталей  и  вычерчивание плана в соответствии с условными топографическими знаками.

56 Тахеометрическая съемка, используемые приборы и формулы.

Сущность тахеометрической съемки заключается в том, что плановое положение характерных (реечных) точек местности определяется полярным способом от линии теодолитного хода, а их высотное положение определяется одним из двух методов:  геометрическим или тригонометрическим нивелированием.  Расстояние от прибора до реек зависит от масштаба  составляемого  топоплана и для масштаба 1:1000 - допускается до 150 м,  а между соседними реечными точками менее 35 м.

Результаты съемки  наносятся  на  план  при помощи транспортира с погрешностью превышающей 8 минут, а полярные расстояния до реечных точек  определяются на местности по нитяному дальномеру со средней относительной погрешностью D/D = 1/200.  Для сравнения отметим, что относительные  погрешности  измерений  расстояний  землемерной  лентой или 20-метровой рулеткой составляют порядка 1/2000, шагами - 1/20. При определении  расстояний  одну  из дальномерных нитей совмещают с началом дециметрового деления на рейке (обычно с 1000 мм), а по второй дальномерной нити берут отсчет. Разность отсчетов на рейке по верхней и нижней дальномерным нитям умноженная на  коэффициент  дальномера,  равный 100, и будет соответствовать расстоянию от прибора до рейки.

Рис.41.1.Определение расстояния по нитяному дальномеру

При тахеометрической съемке высоты реечных точек в зависимости  от условий  местности  получают при горизонтальном визировании (геометрическое нивелирование способом "вперед") или наклоном (тригонометрическое нивелирование).  Используемые при этом формулы могут быть получены из рис. 41.2.

При геометрическом нивелировании способом "вперед" сначала определяют горизонт прибора ГП = Нст+I.  Затем устанавливают на вертикальном круге теодолита отсчет равный МО.  Высоты реечных точек  вычисляют  по формуле

Нi= ГП - аi, где аi - отсчеты по рейке при горизонтальном визировании.

При тригонометрическом нивелировании реечных точек при КЛ  наводят среднюю нить  сетки на отсчет Vj (для упрощения последующих вычислений по возможности отсчет Vj должен быть равен высоте прибора I),  снимают отсчет Л по ВК и вычисляют угол наклона

= Л - МО.

Наклонное расстояние  D  от прибора до реечной точки определяют по штриховому (нитяному) дальномеру.  Так как вертикально (отвесно) установленная рейка  не  перпендикулярна  визирному  лучу на величину угла наклона , то

D = D' cos,

d = D' cos2,

где D' - расстояние,  определяемое по штриховому дальномеру и  отвесно установленной рейке.

Тогда из прямоугольного треугольника (рис.41.2),  у которого определены D и , так называемое "неполное" превышение

h'= D sin = D' cos sin = (1/2)D' sin2

или

h'= d tg = D' cos2 sin/cos = (1/2)D'sin2.

На равнинной  местности при углах наклона  < 5  "неполное" превышения можно вычислять по приближенной формуле:

h'= D' sin.

Высоты реечных точек,  определяемых тригонометрическим нивелированием, вычисляются по формуле:

Hj= Hст+ h' + I - Vj.

Если высота наведения Vj равна высоте прибора I, то формула вычисления высот упрощается

Hj= Hст+ h'.

57  Порядок работы на станции при тахеометрической съемке. Вычислительная и графическая обработка результатов съемки.

Полевые работы при тахеометрической  съемке  на  станции  включают следующие действия:

- установку  прибора над точкой с известными координатами и приведение его в рабочее положение  (допускается  выполнять  центрирование  с погрешностью до 3 см,  т.е. на порядок грубее, чем при измерении горизонтальных углов);

- определение место нуля вертикального круга (п.28);

- составление абриса на станции с указание на нем положения реечных точек;

- измерение высоты прибора с погрешностью 1-2 см;

- ориентирование нуля лимба  горизонтального  круга  на  соседнюю точку съемочного обоснования, координаты которой известны;

- наблюдение реечных точек при КЛ: определение расстояния от прибора до рейки по дальномеру, снятие отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам при наведении средней горизонтальной нити на определенный отсчет, например Vj = I;

- вычисление  углов наклона,  неполных превышений и высот реечных точек по формулам

= Л - М0,

h'= 0.5 D' sin2,

Hj= Hст+ h' + I - Vj.

Если рельеф местности позволяет брать отсчет  по  рейке  горизонтальным  лучом визирования (в этом случае отсчет по ВК должен быть равен М0), то высоты реечных точек

Нi= ГП - аi,

где ГП - горизонт прибора   ГП = Нст+ I;  аi - отсчет по рейке горизонтальным лучом визирования.

Результаты измерений  и вычислений записывают в журнал тахеометрической съемки (табл.41).

При камеральной обработке проверяют журналы тахеометрической съемки и исправляют ошибки вычислений.  Затем с помощью тахеографа наносят на план пикетные (реечные) точки по значениям полярных углов и расстояний.  Около пикетных точек выписывают их номера и высоты. В соответствии с абрисами рисуют на плане контуры угодий,  элементы  ситуации  и обозначают их условными знаками.  Для отображения рельефа проводят горизонтали.

60. Общие сведения по мензульной и фотографической съемкам.

Мензульной – называется топосъемка выполняемая с помощью мензулы и кипрегеля.

Мензула – обозначает столик размером 60*60 см на которой закрепляют чертежную бумагу и вычерчивают план

Кипрегель – это геодезический прибор состоящий из зрительной трубы вертикального круга и линейки установленной параллельно зрительной трубе.

Мензульная съемка – это начертательная съемка при которой горизонтальные углы не измеряют, а получают графическими построениями.

Преимущество съемки – по сравнению с другими видами топографических съемок заключается в том, что план в местности выполняется непосредственно в поле и имеется возможность сравнивать получаемое на плане изображение с натурой.

К недостаткам съемки следует отнеси громоздкость мензульного комплекта и более повышенные требования к походным условиям.

Фотопографическая съемка позволяет по фотоснимкам местности создать топопланы или ЦММ

В зависимости от решаемых задач используют наземную и воздушную съемки.

наземную съемку применяют при составлении планов горных участков и карьеров.

Фотографирование выполняется специальными приборами.

а). фототеодолиты

б).фотокамеры

в).стереофотокамеры


58.Основные достоинства и принцип работы электронных тахеометров

В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), а иногда (в некоторых современных моделях) — по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры, давления, влажности и т. п.

Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т. д.

59.Нивелирование поверхности участка по квадратам.

Представляет собой наиболее простой вид топосъемки.  Используется на открытой местности со слабо выраженным рельефом. Получаемый нивелированием по квадратам топографический план наиболее удобны для определения объемов  земляных масс при проектировании искусственного рельефа местности.Построение сетки  квадратов на местности выполняется теодолитом и лентой. Стороны квадратов в зависимости от масштаба съемки  и  рельефа местности принимают равными 10,  20, 40 и более метров. Рассмотрим вариант разбивки шести квадратов со сторонами 40 м (рис.42).  За начальное направление выбирают наиболее длинную линию А1-А4.  В створе  этой линии забивают через 40 м колышки соответствующие точкам А1,  А2,  А3, А4.  В угловых точках А1 и А4 строят прямые углы и откладывают отрезки А1-В1 и А4-В4, фиксируют колышками угловые точки В1 и В4. Для контроля измеряют сторону В1-В4 и, если ее длина не отличается от проектной более чем на 1:2000 (<5см на 100 м),  то выполняют разбивку точек Б1, Б4 и,  вешением в соответствующих створах, - точек Б2 и Б3. Колышки забивают  вровень  с поверхностью земли рядом забивают колышки-"сторожки", на которых подписывают их обозначения.Плановое положение элементов ситуаций определяют линейными  промерами от  вершин  и сторон квадратов способами прямоугольных координат, линейных засечек и створов.  Высоты вершин квадратов получают из  геометрического нивелирования

Нi = ГП- bi, где ГП - горизонт прибора   ГП = Нрп + bрп; bi - отсчет по рейке горизонтальным лучом визирования.

В журнале-схеме  (рис.42)  записывают  отсчеты по черной и красной сторонам рейки,  поставленной на землю,  поочередно у  каждой  вершины квадратов. Контроль  правильности отсчетов выполняют по разности нулей (РО), которая не должна отличаться от стандартного значения РО равного 4683 или 4783 мм не более 3 мм. Высоты целесообразно выражать в метрах с округлением до 0.01 м. Привязка сетки квадратов к  пунктам  геодезической  сети  с  целью построения топоплана в принятой системе координат выполняется прокладкой теодолитно-нивелирного хода. В учебном задании таким ходом является обратный ход от пункта 513 до пункта 512 через точки 3 и В1. Высотная привязка точки В1 выполнена замкнутым нивелирным ходом  от  пункта 512 до  точки  В1  и  обратно без дополнительного контроля высот,  что обычно не рекомендуется нормативными документами.

Рис.42.Схема нивелирования по квадратам

61.Понятие об аэросъёмке, полевом и камеральном дешифровании.

Воздушная (аэрофотосъемка) или космическая съемка используется на обширных территориях, с помощью самолетов (АН-2, АН-26, АН-30) имеющих специальную гироплатформу (позволяющая приводить плоскость снимка в горизонтальное положение) съемка одного и того же участка производится с 2-х пространственных точек разделенных базисом фотографирования.

Продольные перекрытие снимков составляет 60=-80%. Поперечное 30-50%.

Аэрофотоапараы (АФА) имеют квадратный размер снимков и получают квадратные формы со сторонами от 80-300мм, а фокусное расстояние объективов от 50-500мм.

В последнее время используется фотокамера DC-30 с разрешением 1м на местности.

Для проведения снимков к одному заданному масштабу и для исправления искажений за угол наклона снимков фотоснимки преобразуют (то есть трансформируют).

Устанавливают их негативы, проектирующие камеры фототрансформатора и проектируют их изображение на плоскость экрана на котором в заданном масштабе по известным координатам нанесены как минимум 4 точки изображенные на данном снимке перемещая и наклоняя экран добиваются совмещения проектируемых точек и тем самым получают на экране изображение соответствующее горизонтальному снимку местности в принятом масштабе.

Создание топоплана выполняется на фотограметрических приборах которые называется стереокомпараторы, стереоавтографы, технокар, CD-3000

62.Понятие о фотоплане и его использовании при создании топографических планов.

Фотоплан, точный фотографический план местности, изготавливаемый преимущественно для картографических целей. Фотоплан монтируют по геодезическим точкам на недеформирующейся основе, используя т. н. «трансформированные снимки», т. е. приведённые к заданному масштабу и горизонтальному положению путём устранения на особом приборе искажений за наклоны оси фотоаппарата при съёмке и за неровность заснятой поверхности. Для составления Фотоплан с высокими измерительными и изобразительными качествами в основном используются центральные части перекрывающихся смежных снимков, полученных при аэро- или космической фотосъёмке Изготовлять Фотоплан на горные районы значительно сложнее, чем на равнинные, из-за большой амплитуды высот местности. В связи с этим дополнительно разработан метод дифференциального трансформирования снимков с получением особого Фотоплана, называемого ортофотопланом. Фотоплан изготовляются строго в рамках трапеций топографических карт и являются исходным материалом при их создании. Нередко Фотоплан непосредственно применяются при проектно-изыскательских работах; они необходимы и для составления фотокарт.

63.Состав сооружений в гидроузле.

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположением.

По своему назначению гидроузлы могут быть воднотранспортными, энергетическими, водозаборными, ирригационными, регу­лирующими, комплексными. В состав гидроузла входят основные и вспомогательные со­оружения; их типы определяются назначением гидроузла.

К основным сооружениям относятся плотины, водозаборные, водоспускные и водопроводящие сооружения, здания ГЭС и на­сосные станции (НС), судоходные шлюзы и судоподъемники, лесо- и рыбопропускные сооружения.

К вспомогательным сооружениям относятся ремонтно-механические мастерские, дороги, линии связи и различные постройки — все то, что обеспечивает нормальную эксплуатацию гидроузла.

Все многообразие компоновок гидротехнических сооружений в гидроузлах можно свести к трем типам:

тип 1 — речные низконапорные гидроузлы.

тип 2 —гидроузлы с приплотинной ГЭС .

тип 3 — деривационные узлы , состоящие из плотины, водозабора, деривационного канала или трубопровода.

64.Стадии проектирования гидросооружеий

По возможности гидроузел используют как мостовой переход, проектируя по нему железную и автомобильную дороги.

Плотина делит реку на две части - верхний и нижний бьефы, образует в верхнем бьефе водохранилище и создает напор Н как разность уровней верхнего и нижнего бьефа. На равнинных реках обычно строят массивные гравитационные плотины прямолинейного типа. На горных реках возводят арочные криволинейные плотины, работающие как система упругих арок, опирающихся на скальные берега.

Как и все сложные сооружения, крупные гидротехнические объекты проектируются в две стадии: технический проект и рабочие чертежи, при этом важнейшая роль принадлежит вне стадийному этапу - технико-экономическому обоснованию проекта.

Крупные гидротехнические сооружения в значительной степени изменяют сложившийся водный баланс в природе. Так, строительство каскадов гидроузлов на реках и образование небольших водохранилищ нарушают режим речного стока и приводят к обмелению внутренних морей и озер, а также к нарушению естественного нереста рыбы. Затопление водохранилищами сельскохозяйственных и лесных угодий, необходимость строительства берегоукрепительных и защитных сооружений весьма дороги для народного хозяйства и должны быть тщательно и всесторонне исследованы в технико-экономическом обосновании и выбраны такие варианты проекта, которые вносили бы минимальные изменения в сложившееся равновесие в природе.

Проекты по гидромелиорации, как правило, охватывают большие территории и также требуют всестороннего и весьма тщательного изучения. Так, например, осушение значительных площадей в верховьях Днепра и Десны привели к резкому уменьшению их водного расхода, что наносит большой ущерб хозяйству и природе Украины.

Проектирование гидротехнических сооружений требует детального изображения рельефа местности с повышенной точностью. Поэтому используемые для этих целей крупномасштабные топографические карты снимаются с сечением рельефа через 0,5 - 1 м. При составлении продольного профиля больших рек, падение на 1 км которых часто достигает 5 - 10 см, требуется проложение вдоль них ходов нивелирования 1 - II классов.

При вынесении проектов гидротехнических сооружений в натуру требуется строгое соблюдение проектных высот и уклонов объектов, расположенных на значительной территории и связанных между собой и с водотоками гидрологическими расчетами. Это вызывает необходимость построения на местности высокого класса нивелирной основы, уравненной в единой абсолютной системе высот.

65.Геодезические работы на водохранилищах. Определение контура водохранилища по карте.

При возведении на реке плотины бытовой уровень воды поднимается до отметки нормального подпорного уровня (НПУ), образуя в верхнем бьефе водохранилище. Длина водохранилища от плотины до хвостовой части, где выклинивается подпор, может быть подсчитана по приближенной формуле

L=KH/J

где H- высота напора;

J - средний продольный уклон бытового потока;

K - коэффициент, принимаемый для плотины с затворами равным.

При проектировании водохранилища решаются следующие задачи:

  1.  установление контура водохранилища при заданном НПУ и отбивка при необходимости этого контура в натуре;
  2.  определение площади затопления и объема воды в водохранилище;
  3.  установление подлежащих затоплению населенных пунктов, путей сообщения , ЛЭП и других объектов; подсчет стоимости убытков от затопления; разработка проектов новых населенных пунктов, путей сообщения , ЛЭП и т.д.;
  4.  разработка проектов инженерной защиты от затопления и подтопления городов и других населенных пунктов , предприятий, ценных угодий и др., а также проектов берегоукрепительных работ;
  5.  подсчет площадей лесосводки; выявление мест, требующих проведение санитарных и противомалярийных мероприятий, разработка проектов организации рыбного хозяйства;
  6.  Трассирование в чаше водохранилища судовых ходов , выбор мест расположения портов , пристаней, убежищ для судов.


66.Особенности создания геодезической основы гидросооружений

Содержание и объем геодезических работ зависят от вида гидротехнического сооружения, стадии его проектирования и строительства. При проектировании большинства гидротехнических сооружений геодезические работы выполняют для составления топографических и гидрографических планов, продольных профилей рек, а также для обслуживания геологических, гидрологических и других специальных работ.

Для этих целей развивают исходное и съемочное планово-высотные геодезические обоснования, создающие единую систему плановых координат и высот на всю территорию строительства. Съемки,в том числе и русловые, выполняют в различных масштабах в зависимости от стадии проектирования.

При проектировании искусственных водохранилищ. Помимо топографических съемок на территории будущего водохранилища производят работы по выносу в натуру его контура, т. е. определению границы затопления.

При возведении гидротехнических сооружений выполняют разнообразные по составу и большие по объему геодезические измерения, связанные с выносом в натуру проекта сооружения. Исходными данными для них служат рабочие чертежи проекта. Для выполнения разбивочных работ в качестве основы частично используют пункты осей обоснования, созданных для целей изысканий, а также строят специальные разбивочные сети.

Разбивочные работы выполняют на всех стадиях строительства: при выносе осей сооружений, при выполнении земляных и бетонных работ, при монтаже металлоконструкций и гидроагрегатов и т. д. Кроме того, при выполнении монтажных работ выполняют геодезические измерения, связанные с установкой технологического оборудования в проектное положение.

В процессе строительства гидросооружений ведут наблюдения за их деформациями.

67.Штольневый репер на гидроузлах. Принцип устройства

Штольный репер-нивелирный репер специальной конструкции (основание которого устанавливается на плотные, динамически устойчивые грунты), служащий высотной геодезической основой для выполнения геодезических наблюдений за деформациями зданий, сооружений и земной поверхности. Бывают:незаиляемые трубчатые, свайные и др. Измерение осадок зданий и сооружений производится путем периодического нивелирования высотных знаков, закладываемых согласно проекту, составляемому при организации наблюдений.При измерении осадок сооружений к исходным высотным знакам предъявляются следующие требования:

1) длительное сохранение неподвижности;

2) надежный контроль за устойчивостью;

3) возможность передачи с них отметок на марки, заложенные м сооружения (при помощи одной или двух установок инструмента).

Исходными высотными знаками для наблюдений за осадками наиболее ответственных сооружений могут служить глубинные реперы той или иной конструкции. При этом количество реперов на строительной площадке должно быть достаточным для того, чтобы можно было взаимно контролировать их устойчивость и чтобы возможная ошибка измерения высотного положения осадочных марок не выходила за пределы +-1.0 мм.

Периодическая проверка высотного положения реперов, установленных для измерений осадок сооружений, выполняется в каждом цикле наблюдений сравнением взаимных превышений.

68.Принцип устройства обратного отвеса

Обратный отвес также представляет собой проволоку, но закрепленную якорем в нижней части наблюдаемого сооружения. К верхнему концу проволоки с помощью мягкой вставки, прикреплен оголовок, включающий кольцевой поплавок, плавающий в кольцевой ванне, наполненной жидкостью, и штифт, соосный с проволокой. Под действием подъемной силы поплавка (порядка 50-60 кг) проволока натягивается, занимая отвесное положение, и служит той базовой линией, относительно которой производятся все измерения. Над оголовком расположен координатный столик, скрепленный с исследуемым сооружением. Определение координат штифта относительно координатного столика осуществляется с помощью видеокоординатографа. Изменение его положения свидетельствует о деформации верхней части сооружения. Для определения крена измеряют расстояния ∆1в вверху, ∆1и внизу между нитью отвеса и поверяемым сооружением. Изменение разности (∆1в — ∆1и) с течением времени свидетельствует о продолжающемся крене сооружения. Величина крена ε может быть определена из соотношения:    ε = (∆1в — ∆1и)/h,

где h — расстояние по вертикали между контролируемыми верхней и нижней точками. Для определения сдвига основания  нужно определить координаты точки подвеса проволоки, а также координаты в нижней и верхних точках.

69. Геодезические изыскания трубопроводов.

Проект трассы должен быть оптимальным с технической и экономической точек зрения: объем извлеченного из выемок грунта должен равняться его объему, уложенному в насыпи, глубина закладки трубопровода должна быть минимально допустимой, при этом необходимо учитывать условия эксплуатации сооружения.

Трассу трубопровода проектируют с учетом продольного профиля местности. Особое внимание уделяют размещению смотровых колодцев, их размещают в места присоединения новых труб, в точках изменения уклона и направления трассы, между колодцами трубопровод должен быть строго прямолинейным. Построение профиля трубопровода начинают с нанесения смотровых колодцев, горизонтальных расстояний. Отметку лотка первого колодца определяют с учетом подключения к проектируемой магистрали обслуживаемых ею объектов. Уклоны должны соответствовать нормальной работе системы и минимуму затрат на ее сооружение. На равнинной местности достаточно иметь минимально допустимый уклон, чтобы не заглублять магистраль и не увеличивать глубину смотровых колодцев. На рельефных участках назначают максимальные уклоны и сооружают перепадные колодцы.

Отметку Hj+1 лотка следующего колодца определяют по формуле

Hj+1 = Hj + ind

где Hj — отметка лотка предыдущего соседнего колодца, in — проектный уклон трубы, d — горизонтальное расстояние между колодцами.

При строительстве напорных трубопроводов их размещают обычно параллельно земной поверхности, при этом пикетаж на продольном профиле рассчитывают не по горизонтали, а по поверхности земли. Напорные трубопроводы большого диаметра из-за технической сложности изгиба труб прокладывают без соблюдения параллельности земной поверхности, пикетаж в этом случае считают по горизонтали.

70. Технические изыскания трубопроводов.

Технические изыскания ведут для того, чтобы дать исчерпывающие сведения о природных условиях участка для наилучшего учета и испоьзования их при проектировании и строительстве.

При выборе технических решений при проектировании трубопроводов должен быть обеспечен высокий уровень индустриализации строительства, широко использованы унифицированные и типовые проекты, компрессорные и насосные станции целесообразно проектировать в комплектно-блочном исполнении. При проектировании морских трубопроводов учитываются гидрологические и гидробиологические условия акватории, широкий диапазон внешних воздействий, сложные условия работы, особенности их конструкций и технологии сооружения, жёсткие требования к охране окружающей среды. Строительство подводных трубопроводных переходов как сложных гидротехнических сооружений осуществляется по индивидуальным проектам.

В проекте организации строительства составляется схема движения комплексных технологических строительных потоков по объектам, распределяются объёмы работ строительные организациям, строятся графики оптимального обеспечения строительства материально-техническими ресурсами.

71.Полевое трассирование трубопроводов

Полевое трассирование производится на окончательной стадии проектирования линейных сооружений и включает в себя следующие виды работ:

1. Вынесение проекта трассы в натуру. Вешение линий.

2. Определение углов поворота.

3. Линейные измерения и разбивка пикетажа с ведением пикетажного журнала.

4. Разбивка кривых (круговых, переходных, вертикальных).

5. Нивелирование трассы.

6. Закрепление трассы.

7. Привязка трассы к пунктам геодезической основы.

8. Съемочные работы.

9. Обработка полевого материала. Составление плана трассы, продольного и поперечных профилей.

Вынесение проекта трассы в натуру, вешение линий. Проект трассы, разработанный в камеральных условиях, выносится на местность, по данным привязки углов поворота к пунктам геодезической основы или к ближайшим четким контурам местности.

На данном этапе работу начинают с тщательной рекогносцировки местности и выявления вблизи трассы геодезических пунктов или точек четких контуров.

Сначала определяется местоположение соседних углов поворота по данным их привязки, а затем в створе этого направления устанавливается ряд вех и обследуется намеченное направление.

В зависимости от того, как трасса пересекает водотоки, овраги, существующие магистрали и другие препятствия иногда приходится смещать провешенную линию или передвигать углы поворота. Так поступают для того, чтобы более удобно разместить элементы плана и профиля трассы и обеспечить минимальный объем земляных работ.Окончательное положение углов поворота закрепляют.

72. Основные элементы круговых кривых на трассах линейных сооружений.

Расчет основных элементов круговой кривой.

При разбивке пикетажа в вершинах углов  поворота  трассы  измеряют горизонтальные углы β1,  β2 (рис.45.1) и вычисляют углы поворота (отклонения от прямой) трассы Qлев, Qправ

Рис.45.1. Углы поворота трассы

Qлев= β1 - 180?

Qправ= 180?  - β2.

Имея углы поворота трассы и,  принимая радиусы круговой  кривой  R согласно технических условий проектируемой дороги, вычисляют следующие основные элементы круговой кривой:  тангенс (Т), биссектрису (Б), кривую (К) и домер (Д)   (рис.45.2)

Рис.45.2. Элементы круговой кривой

Для вставки  кривой  в  пикетаж определяют пикетажные наименования начала и конца круговой кривой по формулам

НК = ВУ - Т,  КК = НК + К.

Результаты вычислений  контролируют  повторным вычисление КК

КК = ВУ + Т - Д.


73.Методы детальной разбивки круговых кривых.

В строительной практике в зависимости от условий местности используют следующие способы детальной разбивки круговых кривых: прямоугольных координат, продолженных хорд, углов и др.

Наиболее точным и распространенным является способ прямоугольных координат, предусматривающий закрепление точек через за­данное расстояние k на кривой посредством вычисления и отложения прямоугольных координат этих точек от начала или конца кривой (рис.64) по формулам:

Рис.64.Схема разбивки кривой

где φ = k180/πR - центральный угол кривой, соответствующий интервалу разбивки. При радиусе закругления до 200 м кривую обычно разбивают через 5 м, при больших радиусах - через 10 или 20 м.

Tags: вычислений  прямой  конца  наиболее  круга  точные  расстоянии  вычисления  разбивку  

74.Геодезические работы при проектировании трасс ЛЭП.

Специфические особенности имеет геодезия для газификации, электрификации и остальных линейных объектов, здесь следует учитывать такие характеристики, как множество пересекаемых коммуникаций, ширина съемки трассы и т.д. Приступая к геодезическим работам следует изначально произвести полевое и камеральное трассирование, а также наметить предполагаемую трассу линейного объекта (ЛЭП, газопровода, водопровода) на ситуационном плане. В результате геодезических изысканий необходимо составить технический отчет с приложенным соответствующим топографическим планом нужного участка в масштабе 1:500. План должен отображать: все имеющиеся на участке сооружения и постройки, наземные и подземные коммуникации, дорожную сеть, гидрографию, растительность, особенности рельефа местности и т.п. На этапе проектирования полноту и точность внесенных в план инженерных коммуникаций следует в обязательном порядке согласовать с эксплуатирующими их службами

75. Изыскания воздушных линий электропередач. Технические условия выбора трассы ЛЭП.

Линии электропередач (ЛЭП) делят на кабельные (подземные) и воздушные.

Передача тока высокого напряжения на значительные расстояния производится по воздушным линиям.

При изысканиях ЛЭП необходимо соблюдать требование габаритного приближения проводов.

На стадии технико-экономического обоснования осуществляется выбор трассы по топографическим картам.

Начальным пунктом ЛЭП является гидроэлектростанция, тепло вам или атомная станция, Конечным пунктом - территориально промышленный комплекс.

Для небольших трасс на слабопересеченной местности инженерные изыскания обычно выполняют наземными методами. При изысканиях больших трасс или трасс со сложными условиями применяют аэрометоды.

В равнинной местности, а также на больших переходах через водотоки, на пересечении дорог, в застроенных местах производят техническое нивелирование по пикетажу трассы.

В горных районах и в сильно пересеченной местности по трассе прокладывают тахеометрические ходы. Через 8 - 10 км устанавливают на трассе железобетонные или деревянные реперы.

На участках трассы производится съемка полосы, шириной 150 - 300м в каждую сторону от оси, и составляется план в масштабе 1:2000, 1:5000. Продольный профиль составляют в масштабе 1:5000, а план трассы в масштабе 1:25000.

При исполнительной съемке построенной линии измеряют расстояния между отдельными опорами и проверяют соблюдение габарита приближения проводов и вертикальности установки опор.

76.Исполнительные съёмки. Методы выноса мотажно-технологических сетей.

Главная цель исполнительной съёмки - установить точность вынесения проекта сооружения в натуру и выявить все отклонения от проекта, которые были допущены в процессе строительства. При исполнительной съемке это достигается путем определения фактических координат характерных точек построенных сооружений. Одновременно определяются размеры их отдельных элементов и частей, а также расстояния между ними и другие данные.

Исходной геодезической основой для текущей исполнительной съемки служат пункты разбивочной сети, знаки и створы закрепления осей или их параллелей, а также установочные риски на конструкциях. Высотной основой служат реперы строительной площадки и отметки, фиксированные на строительных конструкциях. Геодезическим обоснованием съемки для составления исполнительного генерального плана служат пункты и реперы государственных и разбивочных сетей.

77.Исполнительные съёмки промышленных предприятий.

Основное назначение исполнительных съемок

Установить точность вынесения проекта сооружения в натуру и выявить все отклонения от проекта, допущенные в процессе строительства. Это достигается путем определения фактических координат характерных точек построенных сооружений, размеров их отдельных элементов и частей, расстояний между ними и других данных. Исполнительные съемки ведутся в процессе строительства по мере окончания его отдельных этапов и завершаются окончательной съемкой готового сооружения. В первом случае выполняют текущие исполнительные съемки, во втором - съемки для составления исполнительного генерального плана.

Текущие исполнительные съемки

отражают результаты последовательного процесса возведения отдельного здания или сооружения, начиная с котлована и заканчивая этажами гражданских и технологическим оборудованием промышленных зданий. Результаты этих съемок содержат данные для корректирования выполненных на каждом этапе работ и обеспечения качественного монтажа сборных конструкций. При этом особое внимание обращается на элементы сооружения, которые после завершения строительства будут недоступны для измерений (забетонированы, засыпаны грунтом и т.п.).

Окончательная исполнительная съемка

выполняется для всего объекта в целом и используется при решении задач, связанных с его эксплуатацией, реконструкцией и расширением. При окончательной съемке используются материалы текущих съемок, а также съемок подземных и надземных коммуникаций, транспортных сетей, элементов благоустройства и вертикальной планировки.

Геодезические исполнительные съемки входят в состав технологического процесса строительства, поэтому очередность и способ их выполнения, технические средства и требуемая точность измерений зависят от этапов строительно-монтажного производства. Исполнительной съемке подлежат части зданий и конструктивные элементы, от точности положения которых зависит точность выполнения работ на последующих этапах, а также прочность и устойчивость здания в целом. Исходной геодезической основой для текущей исполнительной съемки служат пункты разбивочной сети, знаки и створы закрепления осей или их параллелей, а также установочные риски на конструкциях. Высотной основой служат реперы строительной площадки и отметки, фиксированные на строительных конструкциях. Геодезическим обоснованием съемки для составления исполнительного генерального плана служат пункты и реперы государственных и разбивочных сетей.

Результаты контрольных измерений исполнительных съемок отображают на схемах специальной исполнительной геодезической документации.




1.  Затвердити Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти що додається
2. Реферат- Перитонит
3. Вариант 13 Вопрос 1
4. Открытие Америки
5. Глагол Проблема времени в современном английском языке
6. Методика проведения мониторингового исследования эффективности профильного обучения в учебных заведениях сельских регионов Автономной Республики Крым
7. Лабораторная работа 7
8. на тему- Разработка базы данных для менеджера автосалона Выполнил- студент 3 курса 307 группы оч
9. тема ирригации и водоснабжения
10. Тема- 42 Ортодонтичні та ортопедичні конструкції в дитячому віці
11. При наложении повязок необходимо придерживаться следующих правил- бинтовать в наиболее удобном дл
12. Невольник чести о графе Михаиле Воронцове
13. Оперативно-производственное планирование
14. Введение РАЗВИТИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА ~ РАЗВИТИЕ СВЯЗИ Потребность в общении в передаче и хранении инфор.
15. Методические рекомендации для самоподготовки студентам лечебного и стоматологического факультетов по клин
16. Нет не то чтобы вместе ходили но учились в одной школе
17. анестезиологов в протоколах действий фельдшерских бригад под ред
18. Организационные структуры
19. Десятку капитала бренда т
20. 14 13 дней-12 ночей Стоимость наземного обслуживания- 24

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе