ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ Топографическая съемка—это комплекс геодезических работ, выполняемых на местности для составления топографических карт и планов. Основными параметрами любой съемки являются масштаб и высота сечения рельефа. М а с ш т а б съемки выбирают в зависимости от конечной цели выполняемых работ. Если необходимы подробные сведения о местности, то для съемки выбирают крупные масштабы (1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000), а если требуются общие сведения о местности, то используют мелкие масштабы, например 1:10000, 1:25000 и мельче. В инженерной геодезии выполняют в основном съемки крупных масштабов. Топосъемка производится относительно пунктов съемочного обоснования (съемочные геодезические сети), создаваемого, как правило, в виде теодолитно-нивелирных ходов. Съемка производится путем привязки объектов местности к точкам и сторонам съемочного обоснования, При съемке используют различные местные системы координат; планы и карты издаются в зональной прямоугольной системе координат Гаусса. Съемки бывают горизонтальные, при которых получают положение контуров и предметов местности (ситуации) без рельефа. Если при съемке получают рельеф местности, то такие съемки называют вертикальными. Съемки, в результате которых получают ситуацию местности и рельеф называют т о п о г р а ф и ч е с к и м и. Cитуация - cовокупность объектов местности. Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности. Если посмотреть на карту или план, то можно обобщая заметить, что вся ситуация - это набор линий и точек. Но и любая линия - это совокупность точек; таким образом, можно сказать, что вся ситуация на плане или карте это набор точек. Точка является элементарным объектом съемки; другими словами, съемка местности сводится к определению координат и отметок отдельных точек, характеризующих местоположение объектов местности и ее рельеф. Точка - элементарный объект съемки. Точки местности и образуемые ими контуры условно делят на твердые и нетвердые. Твердые точки (контуры) – капитальные объекты с четкими границами (искусственные сооружения). Нетвердые точки (контуры) – объекты с нечеткими границами (границы естественных площадных объектов). От масштаба зависит точность планов и карт. Точность плана: mСР = (0.5 мм - 0.7 мм)∙M - средняя ошибка положения точки или четкого контура на плане относительно пунктов CO; mн = 1/3 высоты сечения рельефа h – ошибка изображения рельефа. 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. При выполнении съемок местности различают следующие э т а п ы: подготовительный, полевой и камеральный. Во время подготовительного этапа изучают имеющийся топографический материал на данную местность, составляют проект выполнения работ, производят рекогносцировку участка и закрепляют точки съемочной сети. В процессе полевого этапа при помощи геодезических приборов выполняют измерения углов, расстояний и превышений, необходимых для определения взаимного положения точек местности в плане и по высоте. Камеральный этап работ состоит из вычислительной и графической частей, в процессе выполнения которых определяют координаты и высоты точек и составляют планы и профили местности ВИДЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СЪЕМОК Различают аэрофотосъемку, наземную и комбинированную съемки. Аэрофотосъемка обычно выполняется стереотопографическим методом, когда снимки местности получают с помощью фотоаппаратов, установленных на самолете, а обработку снимков и рисовку плана выполняют в камеральных условиях на стереоприборах. Наземная съемка выполняется с поверхности земли. В зависимости от методики съемки и применяемых приборов наземная съемка может быть нескольких видов: – теодолитная (горизонтальная), которую производят с помощью теодолита и мерной ленты или рулетки; – тахеометрическая, которую выполняют геодезическими приборами называемыми тахеометрами или теодолитами; – мензульная, основными приборами для выполнения которой являются мензула и кипрегель; – нивелирование поверхности (вертикальная), которое выполняют при помощи нивелира и рулетки; – фототеодолитную съемку, выполняемую теодолитом имеющим фотоаппарат вместо зрительной трубы; фототеодолитная (ФС) - фотографирование местности выполняют с помощью фототеодолита, обработку снимков и рисовку плана выполняют на стереоприборах. ФС – метод создания топографических карт по стереоскопическим парам фотоснимков, полученным с точек земной поверхности. – специальные, к которым относят современные методы съемки с помощью трехмерных лазерных сканеров, а также съемки спутниковыми приемниками. Комбинированная съемка является комбинацией аэрофотосъемки и наземной съемки; плановая ситуация рисуется по аэроснимкам, а рельеф снимают на фотоплан в полевых условиях. Аэрофотосъемка и комбинированная съемка являются основными методами создания карт и планов на большие территории. Наземную съемку применяют при создании крупномасштабных планов небольших участков, когда применение аэрофотосъемки либо невозможно, либо экономически невыгодно. Горизонтальная съемка Горизонтальная съемка местности в простейшем варианте выполняется с помощью теодолита и рулетки. Съемочное обоснование обычно создают проложением теодолитных ходов. Если участок съемки имеет вытянутую форму, то теодолитный ход прокладывают по его оси; при этом отдельные пункты съемочного обоснования можно определять из геодезических засечек. Если участок имеет овальную форму, то прокладывают замкнутый ход по его границе; внутри участка можно проложить диагональные ходы. Весь комплекс работ по теодолитной съемке можно разделить на полевые и камеральные работы. Полевые работы: 1. Рекогносцировка участка: делается осмотр местности, отыскиваются существующие пункты плановых геодезических сетей, намечаются и закрепляются точки съемочного обоснования, уточняются схемы теодолитных ходов. Определяются способы съемки ситуации. Подготавливаются линии к непосредственному измерению. Подготовка измерительных инструментов и приборов к работе, их поверки и юстировка, определение коэффициента дальномеров, компарирование мерных лент и рулеток. 2. Создание съемочного обоснования. Угловые и линейные измерения в теодолитных ходах съемочного обоснования. Результаты измерений заносятся в журнал, средние значение углов и длин выписываются на схему теодолитных ходов. Плановая привязка съемочного обоснования к пунктам опорных плановых геодезических сетей. 3. Съемка ситуации. Результаты съемки заносятся в журнал теодолитной съемки – в абрис. Абрис – схематический чертеж, на котором в произвольном масштабе от руки делается зарисовка съемочного обоснования, контуров и предметов местности, подлежащих съемке, показываются результаты промеров. Абрис составляется, как правило, на каждую станцию. Камеральные работы: - математическая обработка измерений: 1. Проверка журналов полевых измерений. 2. Уравнивание угловых и линейных измерений в теодолитных ходах, оценка точности измерений и вычисление координат точек съемочного обоснования. - построение ситуационного плана: 1. Построение координатной сетки, нанесение точек съемочного обоснования по координатам на план в заданном масштабе. 2. Нанесение ситуации на план в соответствии с абрисом и в заданном масштабе. 3. Вычерчивание и оформление контурного плана тушью и в условных знаках. При горизонтальной съемке положение отдельных точек определяют относительно пунктов съемочного обоснования и линий, соединяющих их, применяя: способ засечек ( угловых, линейных, комбинированных ); полярный способ; способ перпендикуляров (прямоугольных координат); способ створов. Широко также применяется способ обмеров зданий и сооружений и расстояний между ними с помощью рулетки. У местных предметов на границах контуров, намечаются съемочные точки (пикеты) – точки на изгибах контуров, пересечениях и ответвлениях дорог, углов зданий, изгородей, отдельных объектов и т. п. До съемочных точек делаются угловые или линейные промеры от точек и линий съемочного обоснования, т. е. применяется тот или иной способ съемки. Способ засечек. При угловой засечке положение точки 1 определяют относительно двух пунктов съемочного обоснования А и В с помощью двух измеренных горизонтальных углов α1 и β1. Положение другой точки - точки 2 определяют, измеряя два других угла α2 и β2. Результаты измерений записывают в журнал. Если расстояние до точки 1 не превышает длины рулетки, положение точки 1 определяют линейной засечкой, при которой измеряют расстояния А - 1 и В – 1. Точность измерения горизонтальных углов при угловой засечке определяется точностью их построения на плане транспортиром, т.е. порядка 10' - 15'. Допустимую ошибку измерения расстояний при линейной засечке рассчитывают по формуле: ms = 0,3 мм * М, где М - знаменатель масштаба съемки. Способ перпендикуляров. Способ перпендикуляров является реализацией обычной прямоугольной системы координат. Пусть линия АВ одна из сторон теодолитного хода. Примем ее за ось l, начало координат совместим с пунктом А; ось d расположим перпендикулярно линии АВ. Положение точки 1 определяется двумя перпендикулярами l1 и d1, длины которых измеряют мерной лентой или рулеткой. Перпендикуляры длиной до 4...8 в зависимости от масштаба съемки восстанавливаются визуально, а при использовании эккера могут быть увеличены примерно в пять раз. Эккер - прибор для построения на местности прямых углов. Для построения прямого угла β можно применить теодолит. Полярный способ. Полярный способ съемки - это реализация полярной системы координат. Теодолит устанавливают на пункте съемочного обоснования А, принимая его за начало (полюс) местной полярной системы координат. Полярная ось совмещается с направлением на другой пункт съемочного обоснования В. Затем измеряют горизонтальный угол β1, образованный направлением АВ и направлением на снимаемую точку 1, и расстояние S1 от точки А до точки 1. Способ створа (створ - вертикальная плоскость через две точки) использован при съемке точки пересечения контура или линейного объекта стороны теодолитного хода. Способ обмера элементов ситуации применяют для контроля полевых измерений и графических построений на плане. Обмеры производят по фасадам всех строений с архитектурными выступами, крыльцами. ступеньками. На перекрестках проездов измеряют диагональные расстояния между углами кварталов и ширину проездов. Контрольные промеры делаются также между снятыми смотровыми колодцами подземных коммуникаций, мачтами, столбами воздушных линий связи и др. точками ситуации. Тахеометрическая съемка Тахеометрическая съемка является основным видом съемки для получения топографического плана местности в крупных масштабах (1:500 – 1:5000). Применяют ее для съемки небольших незастроенных участков местности, а также при изысканиях и проектировании дорог и искусственных сооружений. В переводе с греческого языка тахеометрия означает „быстрое измерение“. Быстрота тахеометрической съемки достигается тем, что при одном только визировании на точку местности с исходного пункта сразу определяют расстояние до этой точки, направление на нее и превышение, что позволяет определить положение точки относительно исходного пункта в плане и по высоте. Выполняют тахеометрическую съемку с помощью геодезических приборов, называемых тахеометрами. При этом расстояния до точек определяют по дальномеру тахеометра, направление линии – по горизонтальным углам, а превышения – способом тригонометрического нивелирования. Для определения планового положения точки используется полярный способ съемки, при котором положение точки 1 определятся с помощью измерения горизонтального угла Рис 1.1 (β) и полярного расстояния (d) (рисунок 1.1). Высотное положение точки определяется путем измерения тахеометром превышения способом тригонометрического нивелирования. Сущность тригонометрического нивелирования показана на рисунке 1.2. Для определения превышения (h) в точке А устанавливают тахеометр, а в точке B – рейку. Измеряют с помощью рулетки или рейки высоту прибора (i). Затем наводят зрительную трубу тахеометра на рейку и определяют по вертикальному кругу угол наклона (υ) линии визирования. С помощью дальномера тахеометра измеряют наклонное расстояние (D) или горизонтальное проложение (d). Из рисунка 1.2 превышение (h) можно определить по формуле h = h' + i – V , (1.1) где h' – превышение над горизонтальным лучом визирования; V – высота наведения на рейке (высота визирования). Из прямоугольного треугольника OMN, видно, что h' = d ∙ tgυ, (1.2) Рисунок 1.2 – Тригонометрическое нивелирование или, учитывая, что d = D ∙ cos2υ, (1.3) получим h' = D ∙ cos2υ ∙ sinυ / cosυ = 0,5D ∙ sin2υ. (1.4) Окончательно с учетом формулы (1.1) превышение h = 0,5D ∙ sin2υ + i – V. (1.5) Если расстояние (D) измерено нитяным дальномером, то D = kn + C, (1.6) где k – коэффициент нитяного дальномера (k = 100); n – число сантиметровых делений между дальномерными штрихами; С – постоянная нитяного дальномера. Подставив формулу (1.6) в (1.5), получим h = 0,5(kn + C) ∙ sin2υ + i – V. (1.7) Если при измерении углов наклона средний штрих сетки нитей тахеометра наводят на высоту прибора, то есть V = i, формулы (1.1), (1.5) и (1.7) примут более простой вид: h = h' = d tgυ; (1.8) h = 0,5 D sin2υ; h = 0,5 (kn + C) sin2υ. (1.9) (1.10) Вычисления по формулам (1.3) и (1.4) можно выполнять с помощью специальных тахеометрических таблиц, в которых по аргументам (D) и (υ) определяются горизонтальное проложение (d) и величина превышения над горизонтальным лучом (h'). При расстояниях d более 300 м в полученные формулы вводят поправку за кривизну Земли и рефракцию, которую вычисляют по формуле f = 0,42 d2 / R , (1.11) где d – горизонтальное проложение; R – радиус Земли (R ≈ 6400 км). С учетом этой поправки полная формула вычисления превышения способом тригонометрического нивелирования примет вид h = h' + i – V + f. (1.12) Если расстояние до определяемой точки менее 300 м, то поправка за кривизну Земли и рефракцию будет f < 0,01 м, и ее не учитывают. Точность тригонометрического нивелирования зависит в основном от точности измерения угла наклона и величины расстояния от тахеометра до точки. В среднем при ошибке измерения угла наклона mυ = 1' погрешность определения превышения будет составлять 4 см на каждые 100 м расстояния, то есть на 200 м mh = 8 см. При расстояниях свыше 1–2 км на ошибку в определении превышения начинают оказывать значительное влияние непостоянство земной рефракции и условия видимости. Поэтому тригонометрическое нивелирование следует производить в полуденное время с 9 до 16 часов, когда земная рефракция принимает более устойчивое значение.
