Геодезическое испытание автомобильных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа №1 (2 часа) Работа с масштабами

Цель работы: Привить студентам знание масштабов, умение пользоваться численными, линейными и поперечными масштабами, а также транспортирами

Приборы и оборудование: линейный масштаб; поперечный масштаб; транспортир.

Измеряемые параметры: длины линий в различных масштабах и внутренние углы треугольника.

Краткие указания по выполнению работ

Степень уменьшения горизонтальных проекций линий местности при изображении их на карте или плане называют масштабом. Масштабы могут быть представлены численно или графически.

Численный масштаб записывают в виде дроби 1/М, в числителе которой стоит единица, а в знаменателе - степень уменьшения горизонтальных проекций линий местности. Например: 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000; 1:10000; 1:25000. Чем больше знаменатель числового масштаба, тем больше степень уменьшения, т.е. тем мельче масштаб. Из двух числовых масштабов более крупный тот, знаменатель которого меньше. Используя значение 1/М числового масштаба и зная длину S проложения линии на местности, можно по формуле

s = S/М (1.1)

определить ее длину на плане или по формуле

S = s М (1.2)

линии местности, зная длину s этого отрезка на плане.

Рис. 1.1 Линейный (а) и поперечный (б) графические масштабы

Первое основание делят на десять равных частей и на правом конце его пишут нуль, а на левом - то число метров или километров, которому на местности соответствует в данном масштабе основание. Вправо от нуля над каждым делением надписывают значения соответствующих расстояний на местности (на рис 1.1.а. изображен линейный масштаб для числового масштаба 1:2000).

Поперечный масштаб (рис.1.1.б.) строят следующим образом. На прямой линии откладывают несколько раз основание масштаба и первый отрезок делят на десять частей. Деления подписывают так же, как и при построении линейного масштаба. Из каждой точки подписанного деления восстанавливают перпендикуляры, на которых откладывают десять отрезков, равных десятой доле основания. Через точки, полученные на перпендикулярах, проводят прямые линии, параллельные основанию. Верхнюю линию первого основания делят также на десять равных частей. Полученные точки верхних и нижних делений на первом отрезке соединяют, как показано на рисунке. Полученные линии называют трансверсалями. Расстояние между смежными трансверсалями составляют десятую долю основания, а между нулевой вертикальной линией и смежной с ней трансверсалью - от одной сотой доли до десятой.

Прежде чем пользоваться поперечным масштабом, необходимо рассчитать его элементы применительно к заданному численному масштабу. Так, для масштаба 1:5000 основание поперечного масштаба равно 100 м, малое деление 10 м, а расстояние между трансверсалью и вертикалью, соответственно 1,2,3,…9,10 м. Расстояние, обозначенное измерителем по поперечному масштабу (рис.1.1.б.) соответствует 146 м.

Точность масштаба карты или плана характеризуется горизонтальным расстоянием на местности, соответствующим 0,1 мм в масштабе данной карты или плана.

Упражнение 1. Построить линейный масштаб. Пользуясь им отложить последовательно три отрезка, определив их длину в масштабах: 1:500; 1:3000; 1:5000.

1:500

1:3000

1:5000

Упражнение 2. Пользуясь линейным масштабом, отложить последовательно три отрезка l₁=19.4м; l₂=26,2м; l₃=38,4м в масштабах: 1:500; 1:1000; 1:2000.

1:500

1:1000

1:2000

Упражнение 3. Построить поперечный масштаб для числового масштаба 1:500. Отложить на нем три отрезка, определив их длину в масштабах: 1:500; 1:1000; 1:2000.

Масштаб	1	2	3
1:500
1:1000
1:2000

Упражнение 4. Построить произвольный треугольник. Измерить в нем внутренние углы; определить величину невязки; внести исправления.

Наименование угла	Измеренная величина угла	Поправки	Исправленная величина угла
А	51000/	-	51000/
В	68030/	- 30/	68000/
С	61000/	-	61000/

А аАА

Сумма внутренних углов треугольника

51⁰ + 68⁰30^/ + 61⁰ =180⁰30^/

180⁰(n-2)=180(3-2)=180⁰.

Невязка

f_в=-180⁰30^/ - 180⁰ = 0⁰30^/

Точность измерения углов транспортиром

t=15^/

Допустимая невязка

f_в.доп=± 2·t·=± 2·15^/·= ± 0⁰50^/

Так как f_в < f_в.доп, невязку с обратным знаком следует распределить между тремя измеренными углами.

Лабораторная работа №2 (4 часа). Обработка ведомости координат

Цель работы: Составление ведомости координат. Вычисление координат вершин полигона

Приборы и оборудование: микрокалькуляторы; таблицы тригонометрических функций; журнал лабораторных работ.

Вычисляемые параметры: дирекционные углы; румбы; приращения координат; координаты точек съемочного обоснования.

Краткие указания по выполнению работ

Исходными данными для вычислений являются горизонтальные углы в вершинах полигона (графа 2 табл.1) и горизонтальные проложения длин его сторон (графа 6 табл.1) [1]. Индивидуально, для каждого студента задана величина дирекционного угла б стороны 1-2 (графа 4 табл.1) и координаты первой вершины полигона (графы 11 и 12 табл.1) [1]. Вычисления производят в специальной ведомости (табл.2.1) в следующем порядке:

1. Определяют сумму измеренных внутренних углов полигона , приведенных в графе 2 таблицы 2.1;

2. Определяют теоретическую сумму внутренних углов полигона по формуле

= 180⁰(n-2), (2.1)

где n - число углов полигона.

3. Определяют невязку в углах полигона из выражения

= - , (2.2)

4. Сравнивают полученную величину с допустимой _доп угловой невязкой, вычисляемой по формуле [2]

_доп = , (2.3)

Результаты вычислений, указанные в п.п. 1…4 приведены под итоговой чертой ведомости (таблица 2.1).

5. Если невязка ? _доп, то ее распределяют поровну на все углы с обратным знаком. Среднюю величину поправки во все измеренные углы определяют по формуле

, (2.4)

Поправку вводят с округлением до десятых долей минуты (0,1^/).

Распределить невязку поровну между всеми углами не всегда представляется возможным, поэтому допускается следующее:

*в первую очередь введение поправок в углы, имеющие дробные значения минут с целью их округления до целых минут;

**вводить меньшую поправку в углы, составленные более длинными сторонами;

***если невязка значительно меньше допустимой, то ее распределяют только на углы с короткими сторонами.

Таблица 2.1

Ведомость вычисления координат вершин полигона

№ точек	Внутренние углы	Дирекцион- ные углы, б	Румбы, r	Горизонта-льное проложе- ние, d	Приращения вычисленные	Приращения исправленные	Координаты
	Измерен ные	Исправлен ные				Дx	Дy	Дx	Дy	x	y
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	76028,/0	76028/				- 0,05	+0,02			58,04	58,04
	+0,5		58004/	СВ: 58004/	146,32	77,39	124,17	77,34	124,19
2	137004,/5	137005/				- 0,03	+0,01			135,38	182,23
	+0,5		100059/	ЮВ: 79001/	70,28	- 13,39	68,97	- 13,42	68,98
3	61035,/5	61036/				- 0,06	+0,02			121,96	251,21
	+0,5		219023/	ЮЗ: 39023/	181,73	- 140,46	- 115,31	- 140,52	- 115,29
4	84050,/5	84051/				- 0,04	+0,01			- 18,56	135,92
			314032/	СЗ: 45028/	109,27	76,64	- 77,89	76,60	- 77,88
1										58,04	58,04
			58004/		P=507,6

+154,03 +193,14

-153,85 -193,20

= ± = 2^/ ДP== = 0.19

6. После введения поправки в измеренные углы (графа 2 таблицы 2.1), вычисляют величины исправленных углов и их сумму (графа 3, таблица 2.1). Контролируют правильность увязки углов, при этом должно быть выполнено условие

=, (2.5)

7. По исходной величине дирекционного угла (графа 4 табл.2.1) и увязанным углам (графа 3 табл.2.1) вычисляют дирекционные углы всех остальных сторон по формуле [3]

б_n = б_n-1 + 180⁰ - в_n, (2.6)

Выражение (2.6) читается так: дирекционный угол каждой последующей линии б_n равен дирекционному углу предыдущей б_n-1 плюс 180⁰, минус вправо по ходу лежащий угол в_n (заключенный между предыдущей и последующей сторонами полигона).

8. Производят контроль правильности вычисления дирекционных углов. В замкнутом теодолитном ходе (полигоне) контролем вычислений является получение дирекционного угла исходной линии (1-2).

9. Для определения знака приращений координат Дx и Дy целесообразно дирекционные углы перевести в румбы. Зависимость между дирекционными углами и румбами приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Пределы значений дирекционных углов	Название румбов	Зависимость между дирекционными углами б и румбами “r”	Знаки приращений координат
			Дx	Дy
0-90	CВ	r = б	+	+
90-180	ЮВ	r = 1800 - б	-	+
180-270	ЮЗ	r = б - 1800	-	-
270-360	СЗ	r = 3600 - б	+	-

Значения вычисленных румбов записаны в столбце 5 (табл.2.1) против соответствующих величин дирекционных углов.

10. Записывают в графы 7 и 8 (табл.2.1) приращения координат Дx и Дy, вычисленные по значениям румбов r и горизонтальных приращений d (графа 5 табл.2.1) сторон полигона согласно формулам.

(2.7)

Знаки приращений координат определяют в зависимости от названий румбов (табл.2.2).

При вычислении приращений координат следует пользоваться таблицами натуральных значений тригонометрических функций, таблицами приращения координат и микрокалькуляторами. Расчет приращений координат производят с точностью до сотых долей метра и записывают в графы 7 и 8 таблицы 2.1.

11. Вычисляют невязки и в приращениях координат соответственно по осям x и y, пользуясь формулами

(2.8)

Для этой цели раздельно по графам 7 и 8 (табл.2.1) суммируют положительные, затем отрицательные приращения, вычисляют алгебраическую сумму и результаты записывают под итоговой чертой.

12. Определяют абсолютную невязку в периметре из выражения

=, (2.9)

13. Вычисляют относительную невязку в периметре как частное от деления абсолютной невязки на периметр Р (графа 6 табл. 2.1) полигона. Относительная невязка не должна превышать доли периметра.

(2.10)

В случае невыполнения условия (2.10) проверяют записи в журналах и правильность вычислений. Если при этом ошибка не будет обнаружена, то выполняют полевые контрольные измерения.

14. Если относительная невязка допустима, то производят уравнивание приращений координат, т.е. распределяют невязку между соответствующими приращениями пропорционально длинам сторон со знаком, обратным знаку невязки по формулам

(2.11)

где и - поправки в приращения координат соответственно по оси х и у.

Полученные поправки вычисляют с точностью до сотых долей метра и записывают в графах 7 и 8 (табл.2.1) под соответствующими значениями приращений. В графы 9 и 10 (табл.2.1) записывают вычисленные приращения с учетом поправок.

Алгебраическая сумма исправленных (увязанных) приращений координат по каждой оси должна быть равна нулю, т.е.

(2.12)

15. По исправленным приращениям вычисляют координаты вершин полигона по формулам

(2.13)

где х_к+1, у_к+1 - координаты последующей точки соответственно по оси х и у; х_к и у_к - координаты предыдущей точки соответственно по осям х и у; Дх_испр и Ду_испр - исправленные приращения координат, взятые со своими знаками. Вычисленные координаты записывают в графы 11 и 12 таблицы 2.1.

Контролем правильности вычисления координат является получение координат исходной точки. Все вычисления располагают в ведомости координат, согласно примеру, приведенному в таблице 2.1.

Лабораторная работа №3 (4 часа). Составление плана теодолитной съемки

Цель работы: Составление плана полигона по координатам, приведенным в таблице №1. Нанесение ситуации на план (полигон) по данным абриса.

Приборы и оборудование: линейка Дробышева Ф.В; металлический транспортир с поперечным масштабом; линейка; угольник; циркуль; журнал лабораторных работ.

Измеряемые параметры: координаты опорных точек полигона; длины сторон полигона; определение местоположения ситуационных точек абриса.

Краткие указания по выполнению работ

Составлению плана полигона по координатам предшествуют работы по определению требуемого размера бумаги и построение координатной сетки при помощи линейки Дробышева (ЛТ-1)

Рис. 3.1 Линейка Дробышева (ЛТ-1)

Определение требуемого размера бумаги

При накладке полигона по координатам нужно определить требуемый размер бумаги. Для этого, пользуясь ведомостью координат, определяют размеры полигона, т.е. находят наибольшее его протяжение по оси абсцисс и по оси ординат. Сумма абсолютных величин по оси абсцисс и по оси ординат дадут протяжение полигона по оси абсцисс и оси ординат.

В нашем примере (см. ведомость координат, табл.1):

+Х_max=135,38 и -Х_max= -18,56

+Y_max=251,21 и -Y_mах=0,00

Размеры полигона будут равны по оси абсцисс 153,94 м и по оси ординат +251,21 м.

При масштабе плана 1:500, в 1 см -5 м, по оси абсцисс - 153,94:5=30,8 см; по оси ординат - 251,21:5=50,3 см. Разделив размеры полигона по оси Х и Y на длину стороны квадрата, выраженную в масштабе плана (10 см), получим число квадратов сетки по осям Х и Y (остаток округляют до ближайшего большего целого значения).

Число квадратов по оси Х: 153,94:50=3,08 ?3,0; по оси Y: 251,25:50=5,03 ?5,0

Число квадратов координатной сетки составит 3х5=15. Для построения такой сетки с учетом полей для надписи и подписи потребуется лист чертежной бумаги формата А-3 (420х594 мм).

Построение координатной сетки

Линейка Дробышева имеет 6 окошек. Середина прямого скошенного края в первом окошке означает начало отсчета - 0. Скошенные края остальных окошек являются дугами окружностей с размерами радиусов 10, 20, 30, 40 и 50 см. считая от нуля первого окошка. Скошенный край конца линейки является дугой окружности радиуса 70,711 см. При помощи такой линейки можно строить сетку из 12,15,20 или 25 квадратов.

Порядок построения координатной сетки из 15 квадратов

^*отступают от нижнего края листа бумаги на 5 см и проводят по скошенному краю линейки тонкую линию (рис.3.2, положение I);

^*кладут на эту линию линейку Дробышева так, чтобы нулевой штрих первого окошка совпал с линией, а в остальных была видна прочерченная линия, и проводят по скошенным краям шести окошек короткие черточки. В результате получится на нижней линии шесть точек (0,1,2,3,4 и 5) и пять (5 интервалов) по 10 см каждый. Эту линию, состоящую из пяти интервалов, принимаем за базис. Его положение при дальнейших построениях остается неизменным.

Рис. 3.2 Схема построения координатной сетки с помощью металлической топографической линейки Дробышева. I, II, III, IV, V, VI - последовательность применения линейки Дробышева

^*прикладывают на глаз перпендикулярно линейку нулевым штрихом первого окошка к точке 0 на нижней линии и по скошенным краям прорезей прочерчивают еще три дуги (1,2,3 - положение линейки II, рис.3.2.);

^*прикладывают линейку так, как показано на рис.3.2 (положение III), совмещая середину первого выреза с точкой 4. По скошенному краю выреза 5 прочерчиваем дугу так, чтобы она пересеклась с дугой 3 (положение линейки II). Точка пересечения этих дуг будет вершиной прямоугольного треугольника, один катет которого равен 30 см, второй 40 см и гипотенуза 50 см;

^*прикладывают линейку перпендикулярно первому положению так, чтобы нулевой штрих первого окошка совпал с точкой 5 (положение IV, рис.3.2.), и прочерчиваем по краям вырезов еще три дуги (1,2,3 - положение IV). Приложив линейку нулевым штрихом первого окошка к точке 1 а нулевым штрихом шестого окошка к точке 3 второго перпендикуляра (положение V, рис.3.2.), находим вершину второго прямоугольного треугольника;

^*соединяют вершины первого и второго треугольников прямой линией и разделив ее на отрезки по 10 см, получим правильный прямоугольник. Затем соединив прямыми линиями одноименные точки противолежащих сторон этого прямоугольника, получим нужную нам сетку координат 3х5=15 квадратов (положение VI).

Для контроля построенной сетки сравнивают стороны или диагонали квадратов. Допустимая погрешность построения ±0,2 мм.

Составление плана по координатам

После построения сетки устанавливают начало координат и надписывают координаты с таким расчетом, чтобы весь полигон поместился симметрично относительно краев листа бумаги. Затем пользуясь ведомостью координат, приступают к нанесению на план точек вершин полигона. (рис3.3).

Для примера рассмотрим нанесение на план 1 и 2 точек вершин полигона. Из ведомости (№1) находим, что координаты точки 1 равны: х = +58,04 м; у = +58,04 м. От начала координат (в данном случае Х=0 и Y=50) откладываем в установленном масштабе по оси абсцисс (вертикальная ось) + 58,04 м (вверх) и по оси ординат (горизонтальная ось) +58,04 м (вправо). Через полученные точки проводим линии параллельно осям координат, пересечение этих линий дает положение искомой точки 1.

Для построения точки 2 от начала координат по оси иксов откладывают +135,38 м, а по оси игреков +182,23 м. Пересечение линий, проведенных через полученные точки параллельно осям координат, даст положение точки 2. Правильность нанесения точек на план проверяем измерением расстояния между точками 1-2. Оно должно соответствовать расстоянию между этими точками по ведомости координат. Точно так же наносим все остальные точки и проверяем правильность их нанесения. Вершины углов полигона (точки съемочного обоснования) закрепляют тушью.

Нанесение ситуации на план по данным абриса

После нанесения на план точек съемочного обоснования (I, II, III и IV, рис.3.3.), с которых на местности производилась съемка, приступают к нанесению ситуации. Для этого при помощи циркуля, транспортира, угольника и линейки все подробности съемки переносятся в установленном масштабе (1:500) с абриса (рис.3.4.) на план. (рис.3.3.). При съемке подробностей использованы методы: прямоугольных и полярных координат, прямых угловых и линейных засечек, метод створов.

Оформление плана

На плане вершины квадратов сетки закрепляют зеленой тушью крестообразными черточками длиной по 6 мм. Полученную таким образом координатную сетку оцифровывают в абсолютной зональной или произвольной системе прямоугольных координат.

Оформление плана производят после проверки правильности построения контуров местности. На план наносят в карандаше условные знаки с соблюдением их размеров и начертания согласно действующим условным знакам для планов масштаба 1:500.

Все линии на плане вычерчивают толщиной 0,15 мм. Исключения составляют линии, толщина которых предусмотрена “Условными знаками”. Сетку квадратов полностью не вычерчивают, обозначают лишь крестиками 6х6 мм их вершины. Полностью оформленный план в карандаше обводят тушью, соблюдая требования “Условных знаков”. См. оформление плана.

М1:500

В 1 см 5 метров

Сплошные горизонтали проведены через 0,5 м

Система высот Балтийская

Библиографический список

1. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000; 1:2000; 1:1000; 1:500. Утверждены ГУГК при Совете Министров СССР 25 ноября 1986г. М.

2. Панкин И.А., Седун А.В. Практические работы по геодезии. М.: “Геодезиздат”, 1960. 232 с.

3. Хейфец Б.С., Данилевич Б.Б. Практикум по инженерной геодезии. М.: “Недра”, 1979. 332 с.

4. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: “Высшая школа”, 2002. 464 с.

Рис. 3.3 Полигон с вершинами I, II, III и IV

Лабораторная работа № 4 (2 часа). Измерение горизонтальных углов методом приемов (Работа с теодолитом)

Цель работы: Получение навыков работы с теодолитами. Освоить измерение горизонтальных углов теодолитом методом приемов.

Приборы и оборудование на одну бригаду студентов: оптический теодолит 2Т30П; стойки или кронштейны для крепления теодолита (станции); точки на стене, между центрами которых и станцией следует определить горизонтальный угол; журнал лабораторных работ.

Измеряемые параметры: измерение горизонтального угла при двух положениях вертикального круга теодолита.

Краткие указания по выполнению работ

Установка теодолита в рабочее положение включает в себя выполнение следующих операций: центрирование; приведение оси вращения прибора в отвесное положение; установка зрительной трубы и отсчетного микроскопа по глазу; ориентирование для наблюдения.

Центрирование - процесс установки вертикальной оси теодолита на одной отвесной линии с вершиной угла - в данной лабораторной работе не выполняется, т.к. положение теодолита над вершиной угла жестко установлено (зафиксировано, регламентировано).

Приведение оси вращения прибора в отвесное положение осуществляют по выверенному цилиндрическому уровню горизонтального круга. Для этого поворотом алидады размещают цилиндрический уровень приблизительно параллельно двум подъемным винтам и, одновременно вращая их в противоположных направлениях, выводят пузырек уровня на середину. Повернув алидаду ориентировочно на 90⁰ по направлению третьего подъемного винта и действуя им, вновь выводят пузырек уровня на середину. Эту операцию повторяют до тех пор, пока пузырек уровня не будет сходить с ноль пункта при всех положениях алидады вертикального круга.

Установка зрительной трубы и микроскопа отсчетного устройства по глазу. Для установки трубы по глазу, наводят ее на светлый фон и, вращая диоптрийное кольцо окуляра, добиваются резкого изображения сетки нитей в поле зрения трубы. Аналогичным образом вращением диоптрийного кольца отсчетного микроскопа добиваются четкого изображения делений и оцифровки на лимбах вертикального и горизонтального кругов. Необходимую яркость изображения отсчетного микроскопа обеспечивают соответствующим разворотом зеркала подсветки.

Ориентирование для наблюдения заключается сначала в приближенном наведении зрительной трубы на предмет с помощью оптического визира при открепленной алидаде (или лимбе). После того как наблюдаемый предмет попал в поле зрения трубы, зажимают закрепительные винты алидады (или лимба) и зрительной трубы. Вращением кольца кремальеры добиваются четкого изображения наблюдаемого предмета.

Измерение горизонтальных углов

Способ приемов состоит в измерении справа по ходу лежащего угла (рис.4.1.).

В целях исключения ошибки от эксцентриситета алидады и наклона оси вращения зрительной трубы измерения выполняют при двух положениях вертикального круга - при круге “лево” (КЛ) и круге “право” (КП). Для измерения угла АСВ (рис.4.1,а) закрепляют лимб и визируют трубу на заднюю (правую) точку А. Чтобы определить, какая точка правая, какая левая, надо стать в вершине угла, лицом внутрь его. Справа будет правая (задняя), слева - левая (передняя).

Рис. 4.1. Схема измерения угла способом приемов:

а - при размещении нуля лимба вне измеряемого угла; б - при размещении нуля лимба внутри измеряемого угла.

Затем, закрепив алидаду, считывают по горизонтальному кругу отсчет а. Открепляют алидаду и визируют трубу на переднюю (левую) точку В и, закрепив алидаду, считывают передний отсчет b. Одно такое измерение называют полуприемом Искомый справа по ходу лежащий угол в определяют по правилу: отсчет назад а минус отсчет вперед b:

в = а - b. (4.1)

Если ноль лимба расположен внутри измеряемого угла (рис.4.1,б), то к меньшему заднему отсчету следует прибавить 3600, тогдаменьшему заднему отсчету следует прибавить 360⁰, тогда

в = (а+360⁰) - b. (4.2)

Второй полуприем выполняют, переведя трубу через зенит, при положении “круг право” (КП) и при новом положении лимба, который смещают приблизительно на 90⁰.

Два полуприема составляют полный прием. Расхождение результатов между двумя полуприемами не должно превышать удвоенной точности теодолита ±2t. При большем расхождении угол измеряют вновь. Если расхождение допустимо, то в качестве окончательного результата берут среднее значение из результатов двух измерений.

Для выполнения данной лабораторной работы учебная группа разбивается на бригады - по 3-4 человека. Бригада устанавливают теодолит в точке С (№ станции - стойки или кронштейна), выполняет его горизонтирование, ориентирует зрительную трубу по глазу и по предмету. Определяет положение вертикального круга, например “круг лево” (КЛ). Наводит трубу на правую (заднюю) заданную преподавателем точку (точки А и В обозначены на стене кружками и подписаны арабскими цифрами) и берут отсчет по горизонтальному кругу. Отсчет записывают в ведомость “Работа с теодолитом” журнала лабораторных работ [1].

В ведомости следует указать - номер станции (бригады, римскими цифрами), положение вертикального круга - КЛ, номер точки визирования (18…28), отсчет по горизонталному кругу. Затем наводят трубу на переднюю (левую) точку. Берут отсчет по горизонталному кругу и записывают в ведомость. Разность отсчетов на правую (заднюю) точку и левую (переднюю) дает величину угла между направлениями - станция - задняя точки и станция передняя точка. На этом работы первого полуприема заканчиваются. Второй полуприем выполняют при положении “круг право” (КП). Результаты измерений также записывают в ведомость журнала лабораторных работ. Зная величины углов, измеренных при КЛ и КП, определяют среднее значение угла.

Библиографический список

1. Кузьмин Г.И., Григорашенко И.А. Журнал к лабораторным и расчетно-графическим работам по инженерной геодезии. СГАСУ, Самара, 2006. 26 с.

2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: “Высшая школа”, 2002. 464 с.

Лабораторная работа № 5 (1 час). Измерение вертикальных углов

Цель работы: Получение навыков работы с теодолитами. Освоить способы измерения вертикальных углов теодолитом

Приборы и оборудование на одну бригаду студентов: оптический теодолит 2Т30П; стойки или кронштейны для крепления теодолита (станции); точка на стене, между линией визирования на которую и горизонталью следует определить вертикальный угол; журнал лабораторных работ.

угла при двух положениях вертикального круга теодолита.

Краткие указания по выполнению работ

Так же как и в предыдущей работе, выполняется установка теодолита в рабочее положение, центрирование, приведение оси вращения прибора в отвесное положение, установка зрительной трубы и микроскопа отсчетного устройства по глазу и ориентирование для наблюдения. Устанавливают основного положения вертикального круга - для теодолита 2Т30П - основное положение - “лево”.

Для измерения угла наклона н в вертикальной плоскости необходимо при основном положении вертикального круга теодолита навести центр сетки нитей на заданную преподавателем точку (обозначенную на стене кружками и подписанную арабскими цифрами) и взять отсчет по вертикальному кругу. Отсчет записывают в ведомость “Измерение вертикальных углов” журнала лабораторных работ [1].

В ведомости следует указать - номер станции (бригады, римскими цифрами), положение вертикального круга - КЛ, номер точки визирования, отсчет по вертикальному кругу. Затем, переводят трубу через зенит, и снова уже при положении “круг право” (КП) измеряют величину вертикального угла. Результаты измерения также заносят в журнал. Для получения величины угла наклона визирной оси необходимо знать место нуля вертикального круга, обозначаемое символом МО Местом нуля называют отсчет по вертикальному кругу теодолита при горизонтальном положении визирной оси трубы и исходном положении отсчетного устройства. Для определения места нуля МО и углов наклона н следует использовать следующие расчетные формулы:

МО=; (1)

н = ; н = КЛ - МО; н = МО - КП. (2)

Результаты вычислений по формулам (1) и (2) следует поместить в ведомость журнала для лабораторных работ[1].

Библиографический список

1. Кузьмин Г.И., Григорашенко И.А. Журнал к лабораторным и расчетно-графическим работам по инженерной геодезии. СГАСУ, Самара, 2006. 26 с.

2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: “Высшая школа”, 2002. 464 с.

Лабораторная работа № 6 (3 часа). Обработка журнала тахеометрической съемки. Проектирование (рисовка) горизонталей

Цель работы: Камеральная обработка журнала тахеометрической съемки. Рисовка горизонталей.

Приборы и оборудование: металлический транспортир с поперечным масштабом; таблицы тригонометрических функций или микрокалькуляторы; журнал лабораторных работ.

Вычисляемые параметры: место нуля; горизонтальное проложение; угол наклона; превышения и абсолютные отметки точек.

Краткие указания по выполнению работы

Полученные в полевых условиях исходные данные для обработки журнала тахеометрической съемки [1]: номер станции, с которой производится съемка (столбец -1) - V; станция ориентирования -I; реечные точки (столбец -2) - 19 шт; горизонтальные углы отсчета в от направления V-I до наблюдаемой (реечной) точки (столбец 3); отсчет по рейке(столбец 4) - n, см; дальномерное расстояние (столбец 5) - Сn+к, или D, м; отсчеты по вертикальному кругу (КЛ) (столбец 6) при наведении зрительной трубы на реечную точку, а также отсчет по горизонтальному кругу (0⁰00^/) при установке трубы по направлению V-I; высота инструмента и высота визирования, м; высотная отметка станции V, Н_ст; коэффициент нитяного дальномера С=100 и постоянная нитяного дальномера к = 0.

Обработку журнала тахеометрической съемки выполняем в следующей последовательности (таблица 6.1):

^*определяем место нуля

=;

^*вычисляем угол наклона н=КЛ-МО. Результаты расчетов записываем в столбец 7 (табл.6.1.);

^*рассчитываем горизонтальное проложение d = D·cos²н. Величиной н <2⁰ пренебрегаем и считаем, что d = D. Результаты расчетов записываем в столбец 8 (табл.6.1.);

^*определяем табличное превышение h = d·tgн, (столбец 9, табл.6.1.);

^*вычисляем полное превышение h_п с учетом высоты инструмента i и высоты точки визирования l h_п = d·tgн + i - l. Результаты расчетов вносим в столбец 12 (табл.6.1.);

^*рассчитываем Н_набл = Н_ст+ h_п. Знак полного превышения принимаем с учетом знака угла наклона. Результаты расчетов записываем в столбец 14 (табл.6.1.).

Для нанесения (рисовки) горизонталей необходимо на план полигона нанести реечные точки с соответствующими им высотными отметками. Для чего: совмещаем основание транспортира с направлением линии ориентирования V-I и по часовой стрелке откладываем величины горизонтальных углов реечных точек 1…19, отмечаем их карандашом. Через точку V (съемочная точка) и отмеченные карандашом точки 1…19 проводим лучи, по направлению которых откладываем в масштабе плана (М1:500) горизонтальное проложение d (столбец 8, табл.6.1.). Положение полученных точек обычно закрепляют с надписью дробью: в числителе - номер реечной точки арабскими цифрами, в знаменателе - высота точки (из столбца 14. табл.6.1.). Съемочную точку V закрепляют с выписыванием справа дробного обозначения: в числителе - порядковый номер съемочной точки римской цифрой, в знаменателе -

Таблица 6.1

Журнал тахеометрической съемки

№ точки отстоя ния	Наблю даемые точки	Горизон тальный угол, в	Отсчет по рейке n, см	Сn+к, D м	Вертика льный круг, 0	Угол наклона н	Горизон тальное проложе ние d, м	Превы шение таблич ное hт,	Высота инстру мента, i, м	Высота визирова ния, l.. м	Превыше ние полное, hп	Нст м	Ннабл, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
V	I	0000/					42.8		1.42			58.04
	1	78012/	42,1	42,1	КЛ179028/ КП 0034/	- 0033/	42,10	- 0,40	1,42	1,42	- 0,40		57,64
	2	95007/	31,9	31,9	178025/	- 1036/	31,90	- 0,89	1,42	1,42	- 0,89		57,15
	3	122058/	28,2	28,2	177003/	- 2058/	28,12	- 1,46	1,42	1,42	- 1,46		56,58
	4	152012/	30,9	30,9	176021/	- 3040/	30,77	- 1,97	1,42	1,42	- 1,97		56,07
	5	169031/	40,2	40,2	176030/	- 3031/	40,05	- 2,46	1,42	1,42	- 2,46		55,58
	6	185004/	34,6	34,6	175034/	- 4027/	34,40	- 2,66	1,42	1,42	- 2,66		55,38
	7	166048/	22,6	22,6	173056/	- 6005/	22,34	- 2,38	1,42	1,42	- 2,38		55,66
	8	122011/	13,6	13,6	171045/	- 8016/	13,32	- 1,94	1,42	1,42	- 1,94		56,10
	9	77053/	21,3	21,3	176022/	- 3039/	21,21	- 1,35	1,42	1,42	- 1,35		56,69
	10	60029/	36,0	36,0	178059/	- 1002/	36,00	- 0,65	1,42	1,42	- 0,65		57,39
	11	42009/	32,8	32,8	000/	- 0001/	32,80	0,00	1,42	1,42	0,00		58,04
	12	39050/	15,0	15,0	6009/	6008/	14,83	1,59	1,42	3,00	0,01		58,05
	13	200015/	16,8	16,8	177003/	- 2058/	16,75	- 0,87	1,42	1,42	- 0,87		57,17
	14	203032/	29,2	29,2	177048/	- 2013/	29,16	- 1,13	1,42	1,42	- 1,13		56,91
	15	226029/	29,1	29,1	0054/	0053/	29,10	0,45	1,42	1,42	0,45		58,49
	16	246056/	18,4	18,4	2021/	2020/	18,39	0,75	1,42	1,42	0,75		58,79
	17	302031/	15,3	15,3	7000/	6052/	15,07	1,85	1,42	2,42	0,85		58,89
	18	354016/	21,6	21,6	5012/	5011/	21,42	1,94	1,42	2,42	0,94		58,98
	19	17026/	34,7	34,7	5035/	5034/	34,37	3,35	1,42	3,00	1,77		59,81

Примечание. к=0; С=100; МО= н =КЛ - МО; V, I - станция и точка полигона (см. рис.6.3 )

высота точки. Для того чтобы не загромождать план полигона, в данной лабораторной работе можно номера реечных точек не проставлять, ограничившись указанием их высот.

При рисовке горизонталей должны быть проанализированы отметки всех реечных точек, особенности рельефа, выявлены вершины, седловины, направление склонов, хребты и водоразделы. Анализ данных журнала тахеометрической съемки (столбец 14, табл16.1.) показывает, что наименьшую отметку имеет реечная точка 6 (55,28 м), а наибольшую - 19 (59,81 м). Таким образом, на плане полигона следует искать местоположение горизонталей, имеющих отметки, кратные 0,5 м. Это 55,5; 56,0…59,5. Каждую горизонталь, кратную 5,0 м (50,0; 55,0 и т.д.) проводят линией удвоенной толщины и выписывают ее высоту в целых метрах. Интерполирование следует проводить между съемочной точкой и реечными, а также между соседними реечными точками, если будет установлено, что там будут располагаться горизонтали. Смысл интерполяции состоит в том, что линию, соединяющую съемочную или смежные реечные точки, между которыми можно вести линейную интерполяцию высот, разбивают на интервалы с заданной высотой сечения с нахождением планового положения точек соответствующих горизонталей.

Интерполирование горизонталей осуществляют аналитическим или графическим способами. Графическое интерполирование горизонталей осуществляют с помощью палетки следующим образом:

^*лист кальки расчерчивают параллельными линиями с равным интервалом по высоте (обычно 5 мм), при этом каждую линию нумеруют как горизонталь, т.е. создают палетку (рис. 6.1,б);

^*палетку накладывают на чертеж таким образом, чтобы одна из точек совмещалась с соответствующей высотой палетки;

^*палетку поворачивают вокруг этой точки до совмещения второй точки с соответствующей высотой палетки, как показано на рис. 6.1,в;

^*пересечение линий палетки с прямой, соединяющей рассматриваемые точки, даст положение точек прохождения соответствующих горизонталей. Затем переходят к интерполированию между следующими смежными точками и т.д. Точки равных высот соединяют плавными линиями.

Рис. 6.1 Графическое интерполирование горизонталей: а - две соседние реечные точки в плане; б - палетка на листе прозрачной кальки; в - интерполяция высот с помощью палетки

Аналитический способ. Пример. Отметка съемочной точки, станции V- 58,04 м; реечной точки 16 -58,79 м. Между этими точками, с горизонтальным проложением 18,39 м, (столбец 8, табл.6.1.), располагается горизонталь - 58,5 м. Превышение между точками V и 16 составляет 58,79 - 58,04 = 0,75 м. Превышение между горизонталью с отметкой 58,5 м и точкой т.V составляет 58,5 - 58,04 = 0,46м. Требуется определить точное местоположение горизонтали 58,5 м.

0.46 0.75

т.V т16

х

18,39

Рис. 6.2

Из рис.6.2 следует, что горизонталь с отметкой 58,5 м находится между точками т.V и т.16 на расстоянии 11,28 м от точки т.V.

Результаты интерполяции между съемочной и реечными точками, а также между смежными реечными точками приведены на рис.6.3.

Рис. 6.3 Интерполирование горизонталей между точками

Библиографический список

1. Кузьмин Г.И., Григорашенко И.А. Журнал к лабораторным и расчетно-графическим работам по инженерной геодезии. СГАСУ, Самара, 2006. 26 с.

2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: “Высшая школа”, 2002. 464 с.

Лабораторная работа № 7. Составление плана по результатам нивелирования поверхности (4ч)

масштаб координата теодолитный нивелирование

Цель работы: Камеральная обработка журнала нивелирования поверхности по квадратам. Разбивка полигона на сетку квадратов. Определение отметок вершин квадратов. Интерполяция отметок и рисовка горизонталей.

Приборы и оборудование: нивелир Н-3, цельные рейки, микрокалькуляторы; журнал лабораторных работ.

Вычисляемые параметры: условные отметки точек вершин квадратов для составления топографического плана.

Краткие указания по выполнению работы

Полученные в полевых условиях исходные данные для обработки журнала нивелирования поверхности [1, стр.20…23]: номер станции, с которой производится съемка (столбец -1); нивелируемые точки - репер Рп 270 и вершины квадратов (столбец 2); отсчеты по рейке - задний, передний, промежуточный (столбцы 3…5); превышения (столбцы 6…7); средние превышения (столбцы 8…9); горизонт инструмента (столбец 10); отметки - абсолютные или относительные (столбцы 11…12); отметка репера Рп 270 - 58,040 м. Необходимо определить условные отметки вершин квадратов. Выполнить интерполяцию (рисовку) горизонталей.

Последовательность выполнения работы

* от точки II полигона (рис.3.3.) следует отложить в направлении II - I и в перпендикулярном ему направлении отрезки по 20 м. По оси абсцисс полученные точки обозначить прописными буквами русского алфавита (а,б,в и г), а по оси ординат - арабскими цифрами - 1,2,3,4 и 5.(рис.7.1.).

* к полученным точкам следует провести взаимно перпендикулярные линии. Получим сетку квадратов (рис.7.1.) с координатами а1, а2, в3 и.т.д.

* для каждого угла квадрата (связующих и промежуточных точек) следует определить высотные отметки, выполнив обработку журнала нивелирования поверхности (таблица 7.1 );

При обработке журнала нивелирования поверхности учитывают следующие условия:

^*отметка пятки рейки в каждой точке не должна отличаться от теоретической более чем на 5 мм. Считается, что красной стороне пятки соответствует отсчет 4687 (4685) мм для цельных и 4468 мм для складных реек;

^*разность отсчетов по черной и красной сторонам рейки должна быть одинакова;

Обработка журнала технического нивелирования - постраничный контроль, вычисление и распределение невязки, определение отметок связующих и промежуточных точек выполняют в следующей последовательности (таблица 7.1.):

^*устанавливают разность отсчетов по черной и красной сторонам реек для задней и передней точек нивелирования. Результаты расчетов записывают в столбцах 3 и 4 (таблица 7.1.)

^*определяют превышение между точками, для чего от заднего отсчета вычитается передний. Вычитание выполняется отдельно для отсчетов по черной и красной сторонам реек. Если результат получится положительным, его записывают в столбец 6, а если отрицательный - в столбец 7 таблицы 7.1;

^*вычисленная разность отсчетов по черной и красной сторонам реек (столбцы 3 и 4) должна быть равна разности превышений (столбцы 6 и 7 таблицы 7.1.);

Рис. 7.1 План нивелирования поверхности по квадратам. Рисовка горизонталей

^*определяют среднее превышение из отсчетов по черной и красной сторонам реек. Результаты расчетов записывают, в зависимости от знака в столбец 8 или 9 таблицы 7.1;

^*суммируют отсчеты по задней и передней сторонам реек для рассматриваемой страницы. Результаты расчетов записывают в строку “постраничный контроль”. В эту же строку вписывают сумму превышений, а также сумму средних превышений столбцов 6,7 и 8,9;

^*выполняют постраничный контроль. Суммарное превышение, вычисленное с учетом данных столбцов 3 и 4, а также столбцов 6 и 7, 8 и 9 должно быть одинаковым. В рассматриваемом примере суммарное превышение для первой страницы равно 1111 мм (таблица 7.1.). Аналогичную работу выполняют и для другой страницы, для которой суммарное превышение оказалось равным -1119 мм (таблица 7.1.). Высоты промежуточных точек в постраничном контроле не участвуют;

^*устанавливают суммарное практическое превышение для всех точек, охваченных журналом нивелирования поверхности =+=1111-1119= -8 мм;

^*вычисляют теоретическое превышение. Поскольку полигон замкнут, теоретическое превышение равно нулю; =0;

^*определяют практическую невязку в превышениях

f_{h пр} =-= -8-0= -8 мм. (7.1.)

^*устанавливают допустимую невязку в превышениях

f_{h доп}= ±20= ±20=±40 мм. (7.2.)

где n - количество станций, с которых производилась съемка.?

Поскольку практическая невязка меньше допустимой, ее следует распределить между связующими точками съемочного обоснования поровну с обратным знаком. 8:4=2 мм.

Невязку вводим в средние превышения (столбцы 8 и 9) и вычисляем исправленные. После учета поправок сумма исправленных превышений должна быть равна теоретическому превышению, т.е. нулю.

^*определяются отметки (абсолютные или относительные, по согласованию с руководителем) всех связующих точек. При этом отметка исходной (задней) точки, в данном случае Рп 270, должна быть известна (табл.7.1.). Тогда отметка передней точки Н_2а будет равна отметке задней Н_Рп270 плюс соответствующее исправленное превышение h (столбец 8 или 9, таблицы 7.1.). Н_2а= Н_Рп270+ h.

Вычисления следует выполнить для всех связующих точек. Контролем правильности выполнения съемки является условие получения отметки исходной точки (Рп 270) со станции IV;

^*вычисляют отметки промежуточных точек, для чего необходимо определить “горизонт инструмента (прибора)”Н_i (столбец 10 таблицы 7.1.).

Н_i= Н_Рп270+а, (7.3.)

Горизонт инструмента равен высоте точки плюс “взгляд” на эту точку. Горизонт инструмента определяется для каждой связующей точки, а для станции принимается среднее постоянное значение. Результаты вычислений см. столбцы 10, 11 или 12 (таблица 7.1.).

*полученные отметки связующих и промежуточных точек (столбец 11 или 12 таблицы 7.1.) вписывают в углы квадратов в соответствии с их координатами (рис.7.1.). По известным отметкам аналитической или графической интерполяцией выполняется рисовка горизонталей (рис.7.1.).

Таблица 7.1

Журнал нивелирования поверхности (по квадратам)

№ станции	Нивели- руемые точки	Отсчеты по рейке	Превышения	Средние превышения	Горизонт инстру- мента	Абсолют ная от- метка, м	Условная отметка, м	Примеча ние
		задний	передний	Промежуточный	+	-	+	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Рп 270	2400	1348		1052		1051+2		60440	58,040
	2а	7086	6036		1050		(1053)
		4686	4688
2	2а	2656	2596		60		60+2		61749	59093
	3в	7344	7284		60		(62)		61751	59155
		4688	4688						ГИср=
	1б			2954					61750	58796
	1в			2157						59592
	1г			1332						60418
	2б			3349						58401
	2в			1946						59804
	2г			0063						61687
	3г			1030						60720
	4г			2619						59131
Постраничный контроль

; :2=1111

№ станции	Нивели- руемые точки	Отсчеты по рейке	Превышения	Средние превышения	Горизонт инстру- мента	Абсолют ная отме тка, мм	Условная отметка, м	Примеча ние
		задний	передний	Промежуточный	+	-	+	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
3	3в	0836	1381			545		546+2	59991	59155
	4б	5524	6071			547		(544)	59992	58611
		4688	4690						ГИср=
	4в			1984					59991	58007
	5а			0874						59117
	5б			1872						58119
	5в			1978						58013
	5г			1398						58593
4	4б	2721	3294			573		573+2	61332	58611
	Рп 270	7408	7981			573		(571)	61334	58040
		4687	4687						ГИср=
	1а			3726					61333	57607
	3б			1835						59498
	3а			0201						61132
	4а			1237						60096
Постраничный контроль

; -2238:2= -1119; f_{h пр} =-= -8-0= -8 мм.

=+=1111-1119=-8 мм; =0 (полигон замкнутый). f_{h доп}= ±20= ±20=±40 мм.

Библиографический список

1. Кузьмин Г.И., Григорашенко И.А. Журнал к лабораторным и расчетно-графическим работам по инженерной геодезии. СГАСУ, Самара, 2006. 26 с.

2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М.: “Высшая школа”, 2002. 464 с.

3. Панкин И.А., Седун А.В. Практические работы по геодезии. М.: “Геодезиздат”, 1960. 232 с.

4. Кузьмин Г.И., Русков А.М. Теодолит 2Т30П и нивелир Н3. Методические указания для практических и самостоятельных работ. СГАСУ, Самара, 2006. 24 с.

Лабораторная работа № 8. Обработка журнала нивелирования трассы линейного сооружения

См. МУГ 17

Цель работы: Камеральная обработка журнала нивелирования трассы. Определение отметок для построения продольного профиля линейного сооружения.

Приборы и оборудование: нивелир Н-3, цельные рейки, микрокалькуляторы; журнал лабораторных работ.

Вычисляемые параметры: условные отметки связующих и промежуточных точек для построения продольного профиля.

Общие положения (термины и определения)

Задней точкой называется та, отметка которой на данной станции известна.

Передней точкой называется та, отметка которой на данной станции определяется.

Связующими называются точки, на которых берутся отсчеты с двух соседних станций (точки, по которым определяется горизонт инструмента (прибора)).

Промежуточными называются все остальные точки, для определения отметок которых берутся отсчеты только с одной станции.

Икс-точкой называется вспомогательная, связующая точка, устанавливаемая на местности с большим продольным уклоном для связи двух соседних станций. Икс-точки на продольный профиль не наносятся.