Задание для группы МД-2 на 12.01.2019 г по МДК01.01
Законспектировать лекцию и подготовиться к проверочной работе по теме
Тема 2.9 Общие сведения о геодезических съемках
Виды съемок и их классификация
Совокупность действий, выполняемых на местности для получения плана, карты или профиля, называется съемкой.
Основными действиями при съемках являются геодезические измерения:
- линейные, в результате которых определяют расстояния между точками местности;
- угловые, позволяющие определять горизонтальные и вертикальные углы между направлениями на заданные точки;
- высотные, или нивелирование, в результате которых определяют превышения между точками местности.
Если съемка проводится для получения плана с изображением только ситуации, то ее называют горизонтальной (плановой), или контурной.
Съемка, в результате которой должен быть получен план или карта с изображением ситуации и рельефа, называется топографической. При топографической съемке наряду с другими действиями производят измерения с целью определения высот точек местности, т. е. нивелирование. В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды съемок.
Теодолитная съемка - это горизонтальная (плановая) съемка местности, выполняемая с помощью угломерного прибора - теодолита и стальной мерной ленты (или дальномеров различных типов). При выполнении этой съемки измеряют горизонтальные углы и расстояния.
В результате съемки получают ситуационный план местности с изображением контуров и местных предметов.
Тахеометрическая съемка выполняется тахеометрами, при этом на местности измеряют горизонтальные и вертикальные углы (или превышения) и расстояния до точек. По результатам измерений в камеральных условиях строится топографический план местности. Данный вид съемки получил широкое распространение в инженерной практике.
Мензульная съемка производится с помощью мензулы - горизонтального столика и кипрегеля - специального углоначертательного прибора, снабженного вертикальным кругом и дальномером. В процессе этой съемки топографический план местности составляется непосредственно в поле, что позволяет сопоставлять полученный план с изображаемой местностью, обеспечивая тем самым своевременный контроль измерений. В этом заключается достоинство мензульной съемки по сравнению с тахеометрической.
Наземная стереофотосъемка выполняется фототеодолитом, представляющим собой сочетание теодолита и фотокамеры. Путем фотографирования местности с двух точек линии (базиса) и последующей обработки фотоснимков на специальных фотограмметрических приборах получают топографический план снимаемого участка местности. Данная съемка применяется при дорожных, геологических и других изысканиях в горной местности, при съемках карьеров, оврагов и т. д.
Аэро- и космическая фотосъемки проводятся специальными аэрофотоаппаратами, устанавливаемыми на летательных аппаратах (самолетах, спутниках, дельтапланах и т.д.). Для обеспечения этой съемки на местности выполняют определенные геодезические измерения, необходимые для планово-высотной привязки аэроснимков к опорным точкам местности. Данный вид съемки является наиболее прогрессивным, допускающим широкую механизацию и автоматизацию производственных процессов; он позволяет в кратчайшие сроки получить топографические планы (карты) значительных территорий страны.
Перспективным направлением в области новых геодезических разработок являются съемки на базе системы спутникового позиционирования, обеспечивающие более эффективное решение задач земельного и городского кадастров.
Нивелирование (вертикальная или высотная съемка) производится с целью определения высот точек земной поверхности. Различают следующие виды нивелирования:
а) геометрическое, выполняемое с помощью приборов - нивелиров, обеспечивающих горизонтальное положение визирного луча в процессе измерений;
б) тригонометрическое, или геодезическое, выполняемое с помощью наклонного луча визирования;
в) барометрическое, основанное на физическом законе изменения атмосферного давления с изменением высот точек над уровнем моря;
г) гидростатическое, основанное на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одинаковом уровне; выполняется с помощью шланговых нивелиров и применяется при наблюдениях за осадками сооружений, для передачи отметок через водные преграды, при монтаже технологического оборудования в стесненных условиях и т. д.;
д) автоматическое, или механическое, выполняемое с помощью профилографов-автоматов; такое нивелирование дает возможность автоматически получать профиль нивелируемой местности и определять отметки отдельных точек.
Буссольная съемка производится с помощью буссоли и мерной ленты для получения ситуационного плана местности. В качестве самостоятельной буссольная съемка в настоящее время не применяется; иногда она используется для съемки небольших участков местности (например, в лесоустройстве и др.) как вспомогательная при других видах съемок.
Глазомерная съемка - контурная съемка местности, выполняемая на планшете с компасом с помощью визирной линейки. При сочетании глазомерной съемки с барометрическим нивелированием можно получить топографический план местности. Глазомерная съемка с самолета (вертолета) называется аэровизуальной. В инженерной практике данная съемка применяется при предварительном ознакомлении с местностью (рекогносцировке), а также при изысканиях в неисследованных районах.
Плановые и высотные геодезические сети
Общие понятия. Все геодезические измерения, как бы тщательно они ни выполнялись, сопровождаются неизбежными случайными погрешностями. Как уже отмечалось ранее в лекциях, о точности измерений можно судить по величине абсолютной (средней квадратической) либо относительной погрешности. Для правильной организации геодезических работ перед съемкой заранее задаются требуемой точностью измерений и с ее учетом выбирают методику производства работ и соответствующие приборы.
По мере удаления съемки от начальной точки погрешности накапливаются, что ведет к снижению точности результатов самой съемки. Чтобы предотвратить накопление в какой-либо части снимаемой территории погрешностей, превосходящих заданную точность, съемка должна базироваться на опорных пунктах.
Опорным пунктом называется закрепленная на местности точка, координаты которой известны из геодезических измерений с достаточной точностью.
Совокупность опорных пунктов, равномерно расположенных по всей территории и служащих основой для съемок, называется опорной сетью.
Научная организация геодезических работ требует обязательного соблюдения двух основных принципов.
1. Принцип развития работ «от общего к частному»; данный принцип является главным при развитии геодезических опорных сетей, на основе которых выполняются съемки и решаются инженерные задачи на местности.
2. Обязательный контроль всех этапов измерительного и вычислительного процессов; без контроля предыдущих измерений и вычислений нельзя приступать к выполнению последующих этапов полевых либо камеральных работ.
Опорные геодезические сети имеют важное значение для правильной организации съемочных работ, так как обеспечивают возможность их выполнения на различных участках и последующего обобщения результатов съемок в единое целое.
Различают плановые геодезические сети, в которых для каждого пункта определяют прямоугольные координаты х, у в общегосударственной системе координат, и высотные, в которых высоты пунктов Н определяются в Балтийской системе высот.
Сущность построения геодезической сети состоит в следующем. На местности выбираются точки, являющиеся вершинами связанных между собой геометрических фигур (треугольников, четырехугольников и др.). В этих фигурах измеряют некоторые элементы (углы, стороны), а остальные элементы вычисляют. Исходные данные получают из астрономических наблюдений.
Плановые геодезические сети создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии и их комбинациями.
Триангуляция заключается в построении на местности систем треугольников, в которых измеряются все углы и длины некоторых базисных сторон (рис. 59, а). Длины других сторон рассчитываются по известным формулам тригонометрии.
Рис. 59. Сущность методов триангуляции (а) и полигонометрии (б)
Если непосредственное измерение базисной стороны затруднительно, то на одной из сторон (например, АВ) разбивают базисную сеть ABCD, в которой с высокой точностью измеряют короткий базис CD и все горизонтальные утлы. Путем вычислений переходят от длины базиса к длине стороны АВ, которая в данном случае называется выходной стороной триангуляционной сети. Если известны координаты исходного пункта Л, дирекционный угол и длина исходной стороны (аАБ, dАБ), то, последовательно решая прямую геодезическую задачу, можно рассчитать координаты всех пунктов сети.
Трилатерация, подобно триангуляции, представляет собой систему треугольников, в которых измерены длины всех сторон. Из решения треугольников определяют горизонтальные углы, а через них - дирекционные углы сторон. Дальнейшие вычисления координат пунктов производят так же, как и в триангуляции.
Метод трилатерации может применяться для построения геодезических сетей в сочетании с триангуляцией (линейно-угловая триангуляция); при этом в сети измеряют все стороны и утлы треугольников.
Полигонометрии заключается в прокладывании на местности систем ходов, в которых измеряют все углы и стороны (рис. 59, б). Если известны координаты одного из пунктов и дирекционный угол одной из сторон, то можно вычислить координаты всех пунктов полигонометрического хода.
Высотные сети строят методами геометрического и тригонометрического нивелирования.
Построение геодезических сетей проводится по принципу «от общего к частному», от более крупных и точных построений к более мелким и менее точным. Соответственно этому геодезические сети подразделяются на государственную геодезическую сеть 1 - 4-го классов, геодезические сети сгущения 1-го и 2-го разрядов и съемочные геодезические сети.
Государственные геодезические сети 1-го класса являются наиболее точными. Пункты 1-го класса располагаются на значительных (20 км и более) расстояниях друг от друга; углы между направлениями на пункты и длины линий измеряют с наивысшей точностью. Координаты точек вычисляют от одного начала, создавая тем самым единую систему координат, которая позволяет проводить геодезические измерения на различных участках территории. На основе сети пунктов 1-го класса строят систему пунктов более низкого по точности 2-го класса. Затем последовательно развивают сети пунктов 3-го и 4-го классов, вычисляя их координаты от пунктов более высокого класса точности.
Государственные геодезические сети дополняются сетями сгущения 1-го и 2-го разрядов и съемочными сетями до тех пор, пока их густота не станет достаточной для выполнения съемок ситуации и рельефа местности.
Геодезическая сеть, используемая для обеспечения топографических съемок, называется съемочным обоснованием; в это понятие включаются съемочные сети и сети более высокого порядка, расположенные на участке съемки.
Закрепление опорных пунктов на местности. Все пункты плановых геодезических сетей закрепляют на местности подземными центрами, являющимися носителями координат пунктов.
Конструкция центров должна обеспечивать их сохранность и неизменность положения в течение продолжительного времени. Над центрами пунктов возводят наружные знаки в виде пирамид, сигналов и т. п., служащих для обеспечения взаимной видимости между смежными пунктами при наблюдениях.
Пункты высотной геодезической сети закрепляются грунтовыми реперами, а также стенными реперами и марками, закладываемыми в стенах и фундаментах зданий и сооружений.
Для закрепления пунктов съемочного обоснования, сохранность которых должна быть обеспечена в течение нескольких лет, применяются центры в виде бетонных (а) и деревянных (б) столбов и металлических труб (в) с бетонным якорем, закладываемых на глубину 80 см (рис. 60).
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, забитый 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.
Рис. 60. Центры долговременных пунктов съемочного
обоснования
Геодезические пункты, предназначенные для выполнения съемочных и инженерно-геодезических работ, обычно являются одновременно пунктами планового и высотного обоснования.