Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра геоинженерии и кадастра
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных работ по изучению топографической карты
для очной и заочной форм обучения направлений:
270100 – «Строительство», 270200 – «Транспортное строительство».
Специальностей: 270102 – «Промышленное и гражданское строительство»; 270106 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»; 270109 – «Теплогазоснабжение и вентиляция»; 270112 – «Водоснабжение и водоотведение»; 270105 – «Городское строительство и хозяйство».
ТУЛА 2011
СОДЕРЖАНИЕ
1 Общие характеристики карты 4
2 Географическое описание района строительства 5
3 Определение прямоугольных координат и высот 6
4 Определение ориентирных углов 8
5 Крутизна склона 8
6 Провести между двумя точками линию с максимально допустимым уклоном 9
7 Выделить водосборную площадь и определить ее планиметром 9
8 Построение продольного профиля местности по линии, заданной на карте 12
9 Построение блок-диаграммы рельефа 12
Литература 14
1 Общие характеристики карты
К общим характеристикам карты относятся номенклатура, масштаб (численный и именованный), точность масштаба карты, средние значения магнитного склонения и сближения меридианов, система координат и высот, значение высоты сечения рельефа. Эти данные приведены в оформлении карты за границами ее листа и при выполнении лабораторного задания могут быть выписаны в специальном бланке либо в произвольной форме.
Ниже приводится пример оформления общих характеристик карты.
1 Номенклатура карты обычно подписывается над северной рамкой карты с указанием наиболее крупного населенного пункта. Номенклатура соседних листов подписывается посередине внешней рамки карты. Например, номенклатура карты – У-34-37-В-в (Снов), для этой учебной карты Снов является крупнейшим населенным пунктом.
Номенклатуру карты можно определить по географическим координатам одного из углов карты.
2 Численный масштаб подписывается под южной рамкой карты. Он представляет собой дробь 1/M, в числителе которой единица, а знаменатель М указывает на степень уменьшения линий на карте по сравнению с горизонтальными проекциями тех же линий на местности, то есть
,
где Sк – расстояние по карте;
Sм расстояние на местности.
Вместе с численным масштабом карты дается его расшифровка в виде именованного масштаба, который указывает, сколько метров на местности содержится в 1 см карты. Например, если численный масштаб карты 1:25000, то есть 1 см карты соответствует 25000 см на местности, то именованный масштаб указывает, что в 1 см 250 м.
Масштаб можно определить так же по километровой сетке. Например, километровая сетка подписана через 1 км. На карте с номенклатурой (N-34-37-В-в) этот отрезок равен 4 см. Вычисляем масштаб: 1/М = DК / DМ = 4см/1км =4см/100000см = 1:25000. Аналогичное определение можно сделать по известному расстоянию. Подписанному на карте, например ширина реки равна 250 м. Измеряем этот отрезок, и определяем масштаб; известно, что минутное деление дуги меридиана равно одной морской миле или 1852 м. Это свойство тоже можно использовать для определения масштаба.
3 Точностью масштаба карты называют наименьший отрезок на местности, который можно изобразить и различить на карте соответствующего масштаба. Поскольку наименьший отрезок, различимый простым глазом, равен 0,01 см=0,1 мм, то соответствующее ему расстояние на местности равно Sо=0,01смМ – это и будет точностью масштаба карты. Например, при масштабе 1:25000 точность масштаба Sо=0,01см25000=250см = 2,5м.
4 Величины магнитного склонения и сближения меридианов указаны у южной рамки карты. Там же дается схематичный чертеж взаимного расположения основных ориентирных линий – истинного и магнитного меридианов и оси абсцисс (рис. 1).
Гауссово сближение меридианов – угол , на который отклоняется в данной точке линия, параллельная оси абсцисс, от направления истинного меридиана. Например, гауссово сближение меридианов γ = –0°37′ (см. рис. 1).
Склонение магнитной стрелки – отклонение северного конца магнитной стрелки от направления истинного меридиана. Например, склонение магнитной стрелки = 8°23′ (см. рис. 1).
Условно принято считать восточное сближение и склонение положительными, а западное – отрицательными.
Рис. 1. Сближение меридианов и склонение магнитной стрелки
5 Система координат 1942г может быть написана в верхнем левом углу карты.
6 Система высот. Для определения высот точек Земли относительно некоторой отсчетной уровенной поверхности используется несколько систем высот.
В России за начало отсчета высот принят средний уровень Балтийского моря в районе Кронштадского футштока, и наша система высот называется Балтийской (нормальной).
7 Сечение рельефа h – расстояние между горизонталями по высоте, строго говоря – расстояние между секущими рельеф уровненными поверхностями. Оно указывается под линейным масштабом в виде утверждения через сколько метров проведены сплошные горизонтали. Сечение рельефа h, как правило, является постоянным для данного масштаба карты. Например, высота сечения рельефа h = 5 м для учебных карт масштаба 1:25000.
2 Географическое описание района строительства
Географическое описание района строительства включает в себя: административную принадлежность района, населённые пункты, промышленные предприятия, линии связи, дорожную сеть с её характеристиками, Для строительства необходимо иметь общие характеристики рельефа: формы, преобладающие высоты, крутизна склонов; гидрографии: реки, озера, болота и их характеристики. Приводятся виды растительности и её показатели.
Пример географического описания участка карты У-34-37-В-в (Снов), в связи с реконструкцией Демидовского кирпичного завода. Масштаб карты 1:25000.
Район предстоящих работ находится в Сновском районе Калужской области на северном склоне горы Дубровка в 1 км села Демидово.
Населенные пункты в районе работ представлены деревнями: Ивановка 88 дворов, самый большой населенный пункт, в котором имеется школа; Демидово (45 дв.), Дубровка (24 дв.) и Окуневка (22 дв.). На окраинах этих дворов имеются фруктовые сады и огороды.
Дорожная сеть представлена двухпутной железной дорогой на перегоне Ивановка – Бельцово. Дорога проложена в сложных рельефных условиях, перемежаются выемки (–3,5 м) и насыпи (+4,8 м). В непосредственной близости к участку работ проходит асфальтированное шоссе Мирцевск-Павлово шириной 17 метров с проезжей частью 13 метров.
На расстоянии в один километр к востоку от Демидова находятся кирпичный и черепичный заводы, которые используют строительные материалы глиняного карьера глубиной 2,7 м. Кирпичный завод и карьерное управление связаны с Демидово телефонной линией.
Для выполнения геодезических работ рядом с участком можно использовать четыре пункта триангуляции: квадрат 70–10, через шоссе от кирпичного завода - пункт с отметкой 194,9 м; квадрат 68-10, в километре южнее Дубровки – пункт с отметкой 216,9 м; квадрат 70–07, Рядом с железной дорогой - пункт с отметкой 164,7 м; квадрат 71–07, в километре от железной дороги – пункт с отметкой 167,7 м;
Рельеф местности здесь представлен склонами названной горы, изрезанной многочисленными лощинами и оврагами. Обрывистые склоны оврагов достигают величины 2,9 м.
Интервал изменения высот в районе строительства составляет 100 м (г. Дубровка имеет высоту 211,3 м, а на берегах реки Соть – 110 м.) Крутизна склонов колеблется от 1° до 5°.
Гидрография представлена судоходной рекой Соть, которая находится восточнее завода на расстоянии 2,5 км. Ее средняя ширина составляет 285 м, глубина 4,8 м, скорость течения 0,1м/сек. На реке в селе Быково находится пристань и паромная переправа грузоподъемностью 5 т. на северной окраине села находится безымянное озеро с заболоченными берегами, поросшими луговой растительностью. У северной излучины р. Соть имеет сильно заболоченный берег с зарослями травы и камыша. В квадратах 70-09 и 70-10 имеются искусственные водоемы пруды, а в районе села Окунева несколько родников питают безымянные ручьи.
Растительный покров на участке строительных работ существует в виде сельскохозяйственных угодий (полей) на пологих склонах горы. Имеются небольшие рощи смешанного леса высотой деревья 10 метров и средним диаметром ствола 0,16 м.
3 Определение прямоугольных координат и высот
Для определения прямоугольных координат используем рис. 2, представляющий фрагмент топографической карты. На нем показана координатная километровая сетка. Как видно на рисунке, на выходах этой сетки за рамку карты подписаны значения координат линий сетки, выраженные в километрах. Так по вертикальной оси абсцисс X они начинаются с 6073 км..., ...74 км, а по оси ординат Y c 4307,... 08 км (первые две цифры, обозначающие сотни километров, на карте в дальнейшем не подписываются).
При определении координат из заданной точки опускаются перпендикуляры на ближайшие линии сетки и оцениваются их длины с помощью графика поперечного масштаба. Найденные таким образом отрезки будут приращениями координат ∆Х и ∆У относительно оцифрованных линий сетки. Эти значения и прибавляют к подписанным координатам линий.
Для точки В: ∆ХВ = – 130 м; ∆УВ = – 100 м, знак «–» ставят потому, что точка В находится к юго-западу от перекрестия координат. В результате получим:
Хв = 6074000 + (–130) = 6073870 м; Ув = 4308000 + (–100) = 4307900 м.
Для точки А: ∆ХA = +95 м; ∆УА = -120 м, знак «+» для ∆Х, а «–» для ∆УА ставят потому, что точка А находится к северо–западу от перекрестия координат. Окончательно получим:
ХА = 6073000 + 95 = 6073095 м; УА = 4307000 + (–120) = 4306880 м.
Для определения высот нужно учитывать ввиду, что горизонтали на карте проведены заданную высоту h сечения рельефа. Отметки некоторых горизонталей подписаны, причём так, что верх цифры всегда обращен к вершине склона. На некоторых горизонталях показаны бергштрихи, указывающие на понижение ската. На карте подписаны также отметки характерных точек рельефа.
Для определения высоты Н горизонтали по отметке ближайшей к ней точки нужно учитывать направление склона и то обстоятельство, что отметки горизонтали всегда кратны высоте сечения h.
На рис. 2 показано, что высота горы Н = 191,5 м, а высота сечения рельефа h = 5 м. Поэтому отметка ближайшей к ней горизонтали будет равна Н = 190 м, так как это число кратно высоте сечения h и является ближайшим числом, меньшим отметки вершины НС = 191,5 м.
|
Склонение магнитной стрелки восточное 6°12′. Сближение меридианов западное 2°22′. |
1:25000 Система высот Балтийская. Сплошные горизонтали проведены через 5 метров |
Рис. 2. Измерения на топографической карте
Если одна из горизонталей имеет подписанную отметку, то высота соседней горизонтали будет больше или меньшее (судя по направлению склона) на величину сечения h. Если же у соседних горизонталей бергштрихи направлены навстречу друг другу или в противоположные стороны, то их отметки равны между собой (бергштрихи можно мысленно переносить по линии горизонталей).
Наконец, чтобы найти отметки точек, лежащих между горизонталями, поступают так: сначала находят высоты горизонталей, между которыми расположена искомая точка.
На рис. 2 точка В лежит между горизонталями:
Н1=175м; Н2=180м.
Затем через эту точку В проводят кратчайшую линию сd и измеряют отрезки bd и cd (в мм). Превышение ∆h точки В над младшей горизонталью Н, будет равно:
Нb = Н1 + ∆hB, а ∆hB = h×bd/cd.
На рис. Вd = 13,2 мм; cd =19,2 мм ; h = 5м.
Поэтому Нв = 175,00 + 5×13,2/19,2 = 175,00 + 3,44 = 178,44 м.
Или, если cb = 6,0 мм, то определяя относительно старшей горизонтали, найдём:
Нв = Н2 – h×bd/cd =180,00 – 5×6,0/19,2 = 180,00 – 1,56 = 178,44 м.
По топографической карте можно определить положение точки в геодезической системе координат, вычислив геодезическую широту В и долготу L. Для это следует спроектировать точки на рамку карты, как это показано на рис. 2 для точки А и полученные проекции N и К оценить относительно минутной сетки геодезической системы координат. Получим
ВА = 54˚40'+60" × 33,З/75,4=54˚40'26";LA=18˚00'+60"×13,8/51,4 = 18˚00'16".
4 Определение ориентирных углов
По топографической карте можно определить дирекционный угол, магнитный и истинный азимуты. Обычно непосредственно измеряется дирекционный угол, а два других ориентирных углов вычисляются.
Находят пересечение ориентируемой линии с осью X или проводят линию параллельную этой оси . В нашем примере на рис. 2 пересечение обозначено точкой А'. В этой точке измеряют транспортиром дирекционный угол α, то есть угол, отсчитанный от положительного направления оси абсцисс X (в другом случае линии ей параллельной) по движению часовой стрелки до направления на конечную точку αАВ = 54°30'.
Дирекционный угол обратного направления отличается от прямого угла на 180°, то есть, αВА = 54°30' + 180° – 233°30'.
Дирекционный угол второй линии АС αАС = 115◦45′, αСА = 295°45'. Угол βА = αСА – αАВ =111°45' – 54°30'= 57° 15', можно проверить непосредственным измерением на карте βА= 57°.
Измерив дирекционные углы линий АВ и АС, вычисляются их истинные А и магнитные АМ азимуты по формулам связи ориентирных углов:
А = α + γ и АМ = α + γ – δ,
где γ – Гауссово сближение меридианов; δ – магнитное склонение.
ААВ = 54°30' + (-2°22') = 52°08'; ААС = 111˚45' + (–2°22') = 109°23'.
АмАВ = 54˚30' – 2˚22' – 6˚12' = 45˚56'; АмВС = 111°23' – 2°22' – 6°12' = 103°11'.
Все данные можно оформить в таблице 1. Для нашего примера γ = – 2°22';δ=+6°12'.
Таблица 1
Определение ориентирных углов двух линий
|
Название стороны |
Дирекционный угол α |
Истинный азимут А |
Магнитный азимут Ам |
|
АВ |
54°30' |
52°08' |
45°56' |
|
АС |
111°45' |
109°23' |
103°110' |
|
Вычисленный угол ВАС |
67°15' |
||
|
Измеренный угол ВАС |
67°00' |
5. Определение крутизны склона
Крутизна склонов характеризуется либо уклоном i, либо углом наклона ν линии склона по отношению к горизонту. Для определения крутизны склона по заданной линии, например, АD на рис. 2, необходимо определить высоты точек и расстояние между ними. Точка D имеет высоту – НD = 195,40 м, высота точки А – НА = 172,00 м, расстояния между горизонталями на этом отрезке примерно одинаковы. Расстояние между этими точками равно 519 м.
tgν = h/d = (195,40 – 172,00)/519 = 0,045 = 4,5% = 45‰.
В строительной практике уклоны обычно выражают в сотых долях (процентах, %) от линии склона либо в тысячных долях – промиллях, ‰. Например, если tg=0,045, то это составляет для уклона i=4,5% =45‰.
Для определения крутизны склона по линии, проведённой между двумя соседними разноимёнными горизонталями, измеряют длину этого отрезка «а» (заложение ската) и, зная высоту сечения h, находят уклон:
tgν = h/a = i.
Для облегчения решения этой задачи под южной рамкой топографической карты построен график заложений, отражающий изменение заложения a от крутизны склона (при постоянном значении высоты сечения h). Так как , то для каждого заданного угла наклона было вычислено соответствующее заложение a и построен график в масштабе карты (рис. 3).
Для определения крутизны склона на заданном участке берут в раствор измерителя расстояние между соседними разноименными горизонталями и переносят его на график. На рис. 3 =2,8.
6. Построение линии с максимально допустимым уклоном
Задачу построения линии с проектным уклоном решают при камеральном трассировании линейных сооружений: трасс автомобильных дорог, каналов и т.п. Для этого подсчитывают минимальную величину заложения α, отвечающую проектному уклону iпр.
а = h/iпр.
Затем берут этот отрезок в масштабе карты в раствор измерителя и, следуя от начальной точки к конечной, прокладывают трассу, по которой расстояния между соседними горизонталями были бы равными, или большими чем α. На рис. 2 проведена линия заданного уклона iпрд = 0,056 = 56‰; а = 89,3 м; h = 5м.
7. Выделение водосборной площади и определение ее с помощью планиметра
При проектировании насыпей инженерных сооружений, перекрывающих ручьи и водотоки, определяют границу водосборной площади, с которой дождевая или талая вода будет собираться у плотины. Эта границе проходит по водораздельным линиям, ограничивающим данную лощину и от этих линий, перпендикулярно горизонталям, опускается до плотины (рис. 4).
Рис. 4 Водосборная площадь
Зная водосборную площадь, среднегодовое количество осадков, условия испарения и впитывания почвы, можно рассчитать и объём водохранилища при заданной высоте плотины.
Так как водосборная площадь ограниченна кривой линией, то для ее определения рациональней будет использовать механический способ. В этом способе предполагается использование специального прибора для измерения площадей - планиметра. Полярный планиметр (рис. 5.3, а) состоит из двух рычагов: обводного 2 и полюсного 3, соединенных шарниром в точке 1.
Рис. 5 Полярный планиметр (а) и схема его отсчетного механизма (б):
1 – шарнирное соединение рычагов; 2 – обводной рычаг; 3 – полюсный рычаг; 4 – полюс; 5 – обводной индекс; 6 – опорный винт (штифт); 7 – счетный ролик; 8 – верньер (нониус); 9 – циферблат отсчетного механизма (отсчет по отсчетному механизму – 2783)
Обводят фигуру обводным индексом 5, расположенным на конце обводного рычага. Обводным индексом служит либо конец шпиля (см. рис. 5, а), либо точка на нижней поверхности стекла. Чтобы конец шпиля во время обвода не задевал за бумагу, его высоту над бумагой регулируют опорным винтом 6. На конце полюсного рычага 3 планиметра расположен полюс (точка О), который во время обвода укреплен на бумаге обводимой фигуры (иглой или грузом) и неподвижен. Результаты обвода (измерения площади) фигуры определяются вращением счетного ролика 7, который при обводе фигуры соприкасается с поверхностью бумаги. Для отсчетов результатов обводов на цилиндрической поверхности счетного ролика нанесены деления планиметра (рис. 5.3, б).
Обычно при измерении небольших площадей полюс крепится вне фигуры, с таким расчётом, чтобы при её обводе углы между полюсами и обводным рычагом были не менее 30° и не более 150°.
Для измерения площади фигуры точка обвода (обводной шпиль) устанавливается на контуре границы и берется начальный отсчёт n1, (рис. 5, б). Этот отчёт состоит из числа полных оборотов диска – 2 (снимается по циферблату прибора), числа целых делений барабана, прошедших до нуля малой шкалы верньера – 78 (две цифры) и долей деления, снимаемых по номеру совпадающего штриха нониуса – 3 (верньера) с каким–либо деле нием барабана. Так, отсчёт на рис. 5. равен n1 = 2783.
После обвода фигуры снимается второй отсчёт n2 и её площадь в делениях планиметра будет равна
Р' = (n2 – n1).
Если известна цена деления и планиметра в квадратных метрах или гектарах, то искомая площадь составит
Р = Р' × μ = (n2 – n1) × μ.
Для определения цены деления планиметра нужно измерить этим прибором площадь какой-либо фигуры с известными размерами и площадью Ро (например, один или несколько квадратов координатной сетки). Тогда
μ = Ро / (n΄2 – n΄1).
В целях контроля и повышения четности площадь фигуры обычно измеряется несколько раз.
Результаты измерения водосборной площади оформлены в таблице 2 и 3.
Таблица 2
Определение цены деления полярного планиметра
|
№ отсчета |
Отсчет |
Разность |
Среднее |
Ро, м2 |
Цена деления, м2 /дел |
|
1 |
8727 |
||||
|
971 |
|||||
|
2 |
9698 |
973,5 |
6400 |
6,57 |
|
|
976 |
|||||
|
3 |
0674 |
При двойном обводе квадрата, образованного линиями координатной сетки, на карте масштаба 1:1000 (площадь квадрата со стороной 8 см – 80 м равна 6400 м2), получены три отсчета. Эти отсчеты записаны в таблицу 2 и в этой таблице вычислена дважды площадь квадрата в делениях планиметра: Р'2-1= (n2 – n1) = 971 и Р'3-2= (n3 – n2)= 976 дел. Цена деления будет равна
μ = Ро/ Р'ср =6400/973,5 = 6,57 м2/дел.
Значение цены деления записывается в таблицу 3
Таблица 3
Определение водосборной площади
|
№ отсчета |
Отсчет |
Разность |
Среднее |
Цена деления, м 2/дел |
Р, м2 |
|
1 |
1628 |
||||
|
243 |
|||||
|
2 |
1871 |
243,5 |
6,57 |
1599,8 |
|
|
244 |
|||||
|
3 |
2115 |
На обводимом контуре водосборной площади выбирают точку, с которой совмещается точка обвода планиметра и фиксируется первый отсчет, записываемый в таблицу. Последующие два последовательных обвода принесут еще два отсчета. Последовательно получаем разности и как среднее из них водосборную площадь в делениях планиметра. Цена планиметра нам известна и результат будет
Р = 243,5×6,57 = 1599,8 м2, заносим в таблицу 3.
8. Построение продольного профиля местности по линии, заданной на карте
Построение профиля (разреза) местности является обязательным условием при проектировании трасс линейных сооружений, кроме этого профили местности строят для определения условий специального обзора при детальном изучении местности для целей проектирования строительных объектов.
С этой целью на карте по заданному направлению проводится прямая и на ней отмечают точки пересечения трассы с горизонталями, и характерные точки, расположенные на перегибах местности. Затем к этой прямой прикладывают полоску бумаги, на которую перенося все отмеченные точки. Эту полоску совмещают с верхней линией пояснительной сетки профиля для переноса отмеченных точек, в графу «горизонтальные расстояния» вписывают их значения (рис. 6). Над каждой точкой подписывается её отметка, взятая по горизонталям.
Построение профиля делают с помощью линии условного горизонта, которому придают отметку на несколько метров ниже самых низких точек профиля (так, чтобы точки с минимальными отметками остались выше условного горизонта на 5 – 7 см), обычно вертикальный масштаб профиля для наглядности делают в 10 раз крупнее горизонтального масштаба. Но соотношение масштабов может быть иным, многое зависит от масштаба карты и ли плана и сложности рельефа.
Рис. 6 Продольный профиль по линии АВ
От линии условного горизонта в отмеченных точках строят перпендикуляры и на них в выбранном вертикальном масштабе откладывают отрезки, равные разности отметок точек профиля и условного горизонта. Концы отрезков соединяют прямыми, и в итоге получают изображение вертикального разреза земной поверхности в заданном направлении.
9. Построение блок-диаграммы рельефа
Для наглядного представления о характере рельефа в районе предполагаемого строительства по карте может быть построена перспективная модель рельефа – его блок-диаграмма (Рис. 7).
Для её построения на заданном участке карты строят сетку квадратов со стороной 1–2 см, а на отдельном листе бумаги – в нижней его части проективную сетку с горизонтальными и вертикальными осями X, У, Z, проведёнными через 120°. На горизонтальных осях откладывают отметки, равные сторонам и по ним строят проективную сетку. На эту сетку переносят по клеткам горизонтали рельефа и подписывают их высоты. Дополнительно подписывают высоты условных точек сетки и характерных точек местности.
После этого приступают к построению блок-диаграммы.
Выбирают условный горизонт Но, на котором как бы лежит проективная сетка. Условный горизонт и вертикальный масштаб должны позволить построить над проективной сеткой пространственный чертёж рельефа.
В нашем случае, можно взять
Но= Н топ – 10h,
где h – высота сечения рельефа.
Рис. 7 Блок-диаграмма рельефа
Затем из каждой вершины проективной сетки восстанавливают отрезки, равные разности высот точек к условию горизонта,
hi = Нi–Но.
Верхние точки отрезков соединяют в последовательности, которая соответствует рисунку проективной сетки. Отдельно вынося характерные точки, не вписывающиеся в проективную сетку. Так как господствующие формы рельефа могут заслонить собой в перспективе более низкие места, которые не попадут на блок-диаграмму (горизонтали блок-диаграммы не должны пересекаться).
Литература
1. Инженерная геодезия / Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.III. Михелев, В.Д. Фельдман; под ред. Михелева. - 2-е изд. испр. М: Высшая шк. 2001. - 464 с: ил.
2. Лекции по инженерной геодезии (с фрагментами методического комплекса). Учебное пособие/ В.П. Абрамов; под редакцией О.С. Разумова. – Тула, 2005.
EMBED CorelDraw.Graphic.8
ис. 3. График заложений