Знімальна мережа та тахеометричне знімання місцевості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство аграрної політики та продовольства України

ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет»

Будівельно-гідромеліоративний факультет

Кафедра землевпорядкування та архітектурного проектування

Топографія

Методичні вказівки до виконання курсового проекту

на тему: «Знімальна мережа та тахеометричне знімання місцевості»

Для студентів базового напряму підготовки 6.080101

«Геодезія, картографія та землеустрій»

УДК 528.3

Схвалено і рекомендовано до друку навчально-методичною комісією за напрямом підготовки 6.080101 «Геодезія, картографія та землеустрій».

Протокол № 4 від 27 лютого 2013 р.

Укладачі: Бабушкіна Р.О. - к.с.-г.н., доцент кафедри землевпорядкування та архітектурного проектування

Мацко П.В. - к.с.-г.н., доцент кафедри землевпорядкування та архітектурного проектування

Зражевська Л.А.- асистент кафедри землевпорядкування та архітектурного проектування

Рецензент: Савич Н.С., редактор карт ДП геодезії, картографії та кадастру «Херсонгеоінформ».

У методичних вказівках викладена методика курсового проектування за такими напрямками: Знімальна мережа, зрівноваження теодолітних та нівелірних ходів знімальної мережі, тахеометричне знімання місцевості.

Наведена методика дозволить студентам набути навиків по застосуванню потрібних засобів математичної обробки геодезичних вимірів, виконанню оцінки їх точності (надійності), а також виконанню тахеометричної зйомки та побудови топографічного плану місцевості.

© Бабушкіна Р.О., 2013

© Мацко П.В., 2013

© Зражевська Л.А., 2013

Загальні положення

Програмою навчальної дисципліни «Топографія» передбачається виконання студентами курсового проекту на тему: «Знімальна мережа та тахеометричне знімання місцевості». Курсовий проект є самостійною роботою студента, яка виконується під керівництвом викладача.

Метою курсового проекту є освоєння та поглиблене вивчення топографічних знімань, методики проведення камеральних робіт, виготовлення топографічного плану місцевості.

Завданням курсового проекту є оволодіння знаннями й практичними навичками з питань планово - висотного обґрунтування і проведення тахеометричного знімання, камерального опрацювання його результатів та побудови топографічного плану місцевості. Курсовий проект містить пояснювальну записку, розрахункові матеріали і графічні креслення в заданих масштабах.

Організація виконання курсового проекту. Для виконання курсового проекту студентам надаються відповідні вихідні дані та результати польових вимірювань. Завдання, обсяг, структура і зміст курсового проекту визначаються та затверджуються на засіданні кафедри землевпорядкування та архітектурного проектування.

Зміст курсового проекту

Вступ

Розділ 1. Топографо-геодезична вивченність району робіт

1.1 Загальні відомості про район робіт

1.2 Природні умови

1.3 Характеристика рельєфу

Розділ 2. Тахеометрична зйомка ділянки місцевості

2.1 Польові роботи при тахеометричній зйомці

2.1.1 Рекогностування на місцевості і закріплення точок планово-висотного обґрунтування

2.1.2 Створення планово - висотного обґрунтування

2.1.3 Зйомка контурів і рельєфу місцевості

2.2 Математична обробка матеріалів тахеометричного знімання

2.2.1 Обробка польових даних, отриманих при побудові теодолітно - нівелірних ходів за допомогою комп'ютерної програми (КП Digitals).

2.2.2 Обробка журналу тахеометричного знімання за допомогою КП

2.2.3 Побудова топографічного плану за допомогою КП

Висновки

Література

Розділ 1. Топографо - геодезична вивченність району робіт

зйомка місцевість рельєф геодезичний

Для виконання топографо - геодезичних робіт необхідно зібрати інформацію про фізико - географічну характеристику району робіт, місце знаходження, рельєф і геоморфологія, клімат. Ця інформація необхідна для написання пояснювальної записки та обґрунтування проектних рішень.

Розділ 2. Тахеометрична зйомка ділянки місцевості

2.1 Польові роботи при тахеометричній зйомці

Склад польових робіт при тахеометричній зйомці наступний:

- рекогностування на місцевості і закріплення точок планово-висотного обґрунтування;

- створення планово - висотного обґрунтування;

- зйомка контурів і рельєфу місцевості;

- прив'язка зйомочного обґрунтування до пунктів державної мережі чи міського значення.

2.1.1 Рекогностування на місцевості і закріплення точок планово-висотного обґрунтування

У процесі рекогностування здійснюється знайомство з місцевістю, закріплюють вершини ходів, а також уточнюється їх положення згідно з проектом, складеним за картою.

Точки (станції) зйомочного обґрунтування по своєму положенню повинні забезпечити зручність зйомки контурів і рельєфу місцевості.

Зйомочне обґрунтування для складання топографічного плану масштабу 1:2000 виконується у вигляді теодолітно-нівелірних ходів. Теодолітні ходи є самостійною опорою для виконання зйомки. Максимальна довжина теодолітних ходів між пунктами теодолітних ходів не повинна перевищувати розміри, які вказані у таблиці 1.

Таблиця 1 - Максимальна довжина теодолітних ходів

Масштаб зйомки	На забудованій території	На незабудованій території
1:500 1:1000 1:2000	0.8 км 1.2 км 2.0 км	1.2 км 1.8 км 3.0 км

При розташуванні теодолітних ходів треба враховувати допустимі відстані від вершин і сторін ходу до точок контурів.

Таблиця 2 - Відстані при зйомці від опорних ліній до точок контурів

Масштаб зйомки	На забудованій території, км	На незабудованій території, км
1:500	0.8	1.2
1:1000	1.2	1.8
1:2000	2.0	3.0

2.1.2 Створення планово - висотного обґрунтування

Мережі планового знімального обґрунтування повинні задовольняти двом основним умовам:

1) густота й розташування пунктів обґрунтування повинні відповідати вимогам, що випливають із їх призначення; якщо ці пункти призначають бути основою для топографічних зйомок, то їх густота залежить від методу зйомки, її масштабу й вказується в інструкції; якщо знімальне обґрунтування розбудовується для розв'язання інженерно - геодезичних завдань, то розташування й густота пунктів підкоряються умовам найкращого розв'язку цих завдань;

2) точність визначення положення пунктів знімального обґрунтування (або яких небудь інших його елементів) повинна відповідати умовам, що випливають із суті завдання, у зв'язку з виконанням якої здійснюється розвиток мережі.

Звичайно при створенні знімального обґрунтування виникає запитання: яка повинна бути максимальна довжина теодолітного ходу, щоб похибка у положенні пункту ходу в найбільш слабкому місці не перевищувала заданої величини? Якщо хід опирається на дві вихідні сторони, то з найбільшою похибкою визначається пункт, розташований у середині ходу. Зажадаємо, щоб абсолютна похибка у положенні цього пункту на плані не перевищувала точності графічної побудови, тобто була не більш 0,2 мм на плані в заданому масштабі. Тому що після зрівнювання ходу ця похибка зменшиться вдвічі [3], то в даному ході можна допустити нев'язку

f = 2 · 0,2 мм = 0,4 мм

що відповідає на місцевості f =0,4мм · М,

де М - знаменник чисельного масштабу плану. З формули відносної нев'язки [3]: маємо Р = 4MN·10 - 4 м. Дана формула служить для визначення максимальної довжини ходу, прокладеного між вихідними пунктами для заданих масштабу плану й гранично припустимої відносної нев'язки . Так, для плану масштабу 1:2000 і =, одержимо

Р = 4· 2000 · 2000-4 = 1600м.

Рисунок 1 - Схема зйомочного обґрунтування

Вимірювання сторін теодолітних ходів виконується за допомогою сталевої стрічки, але може виконуватися віддалеміром, дозволяючи отримати результат з точністю . Вимірювання кутів між сторонами теодолітних ходів виконують способом повного прийому, при цьому можна вимірювати як праві, так і ліві по ходу руху кути. Дані вимірювання кутів і ліній заносять у спеціальний польовий журнал.

Таблиця 3 - Журнал вимірювання горизонтальних кутів та довжин ліній замкненого теодолітного ходу

№ станції	№ точок спостер.	Відліки	Значення кута	Середнє значення кута	Довжини ліній
		°	'	°		'	°	м
1	6	96	56.0					1 - 2
	2	0	02.2					185.42
	6	276	44.8					185.5
	2	179	51.0
2	1	149	15.8					2 - 3
	3	10	18.0					184.32
	1	329	28.5					184.38
	3	190	30.8
3	2	182	34.5					3 - 4
	4	59	38.0					168.05
	2	2	03.0					168.01
	4	239	06.5
4	3	19	11.2					4 - 5
	5	289	10.2					178.98
	3	299	32.5					179.02
	5	209	31.5
5	4	218	52.8					5 - 6
	6	30	05.0					155.95
	4	38	52.5					155.90
	6	210	04.6
6	5	44	24.0					6 - 1
	1	322	02.5					266.22
	5	224	48.5					266.32
	1	142	27.0

Таблиця 4 - Журнал вимірювання горизонтальних кутів та довжин ліній діагонального теодолітного ходу

№ станції	№ точок спостер.	Відліки	Значення кута	Середнє значення кута	Довжини ліній
		°	'	°	'	'	°	м
2	1	180	35.2					2 - 7
	7	0	57.8					91.18
	1	93	37.0					91.22
	7	273	59.5
7	2	195	05.8					2 - 3
	8	15	15.2
	2	30	27.0					95.01
	8	210	37.2
8	7	225	37.5					7 - 8
	5	46	38.0
	7	45	38.0					94.39
	5	226	38.5
5	8	174	50.5					5 - 8
	6	354	45.0					85.20
	8	65	41.0					85.50
	6	245	35.5

Таблиця 5 - Журнал технічного нівелювання точок замкненого ходу

№ станції	Номера точок	Відліки по рейці	Перевищення, h (мм)	Позначки Н, м
		задній	передній	Обчисл.	середні	Виправл.
	Рп 21	0106
1		4888
	т. 1		2892
			7879
	т. 1	0266
2		5048
	Х1		2794
			7581
	Х1	0203
3		4991
	т. 2		2895
			7677
	т. 2	2939
4		7726
	т. 3		0081
			4864
	т. 3	1651
5		6434
	Х2		0422
			5207
	Х2	2699
6		7481
	т. 4		0484
			5272
	т. 4	0399
7		5183
	т. 5		2887
			7675
	т. 5	2529
8		7310
	Х3		0914
			5702
	Х3	2481
9		7262
	т. 6		1099
			5887
	т. 6	2931
10		7718
	Рп22		0078
			4861

Узад. Упер. Уh Уh

Таблиця 6 - Відомість ув'язки перевищень і обчислення висот точок діагонального ходу

№ станцій	Номери точок	Перевищення, h (м)	Висоти, Н, м
		прямі	зворотні	середні	Виправл.
	2
	7

2.1.3. Зйомка контурів і рельєфу місцевості

Залежно від характеру місцевості й розташування контурів щодо опорних сторін теодолітних ходів для побудови плану в курсовому проекті застосовані різні способи зйомки, абриси яких видає викладач окремим завданням.

1. Спосіб прямокутних координат (спосіб перпендикулярів)

Способом прямокутних координат зроблена зйомка перетину вісей (кутів) будинків, розташованих проти сторони 6 - 1 основного полігона й загорожі. Лінія 6 - 1 прийнята за вісь абсцис, а по перпендикуляру будуються відстані, які зазначені на абрисі. Зйомка загорожі теж виконана способом перпендикулярів.

2. Спосіб полярних координат

Цим способом виконана зйомка сінокосу. Для визначення границі площі сінокосу необхідно визначити планові положення точок а, б, в, г, д, є, які характеризуються полярним кутом (в0) і радіусом - вектором (відстань по віддалеміру).

3. Спосіб кутових засічок (спосіб біполярних координат). На плані способом кутових засічок виконана зйомка стовпа лінії електропередачі. Сутність способу полягає в тому, що по лінії діагонального ходу від точок 5, 8 і 7 побудовані горизонтальні кути й проведені напрямки (засічки). Точка перетинання кутових засічок буде місце розташування стовпа лінії електропередач.

4. Спосіб лінійних засічок. Цим способом зроблена зйомка стовпа лінії електропередачі, який перебуває на території огородження. Від кутів п'ятиповерхового будинку обмірювані радіуси - вектори, довжина яких зазначена на абрисі. Точка перетинання лінійних засічок буде місце розташування стовпа лінії електропередачі.

Для зйомки рельєфу застосований полярний спосіб ( для одержання планового положення рейкових точок), перевищення між станціями й рейковими точками визначені тригонометричним нівелюванням. Рейковими називаються точки, у яких при зйомці контурів і рельєфу встановлюється віддалемірна рейка. Такі точки на місцевості не закріплюються.

При зйомці рельєфу місцевості рейкові точки беруть на всіх його характерних точках і лініях, вершинах і підошвах пагорбів, дні й брівках улоговин і ярів, перегинах скатів, вододільних лініях і тальвегах (водозливних лініях). Число рейкових точок повинно бути строго необхідним і достатнім для зображення рельєфу із заданою точністю. Чим крупніше масштаб і менше висота перетину рельєфу, тим більше число рейкових точок потрібно. Однак при зйомці в будь-якому масштабі потрібне узагальнення рельєфу. Останнє викликає помилки його зображення. Гранична похибка ?Нуз. узагальнення рельєфу місцевості з кутами нахилу 6є і висотою перетину h рельєфу 0,5 - 1,0 м може бути порядку h.

При зйомці слабо вираженого рельєфу місцевості можливе визначення висот точок за допомогою горизонтального променя. Для цієї мети проти нуля верньєра вертикального круга встановлюють відлік, який дорівнює місцю нуля.

Спостереження рейкових точок роблять при одному положенні вертикального круга ( при якому лімб був орієнтований на даній станції), при цьому роблять відліки по віддалемірній рейці, по горизонтальному й вертикальному кругах. Усі отримані відліки записують у журнал тахеометричної зйомки. Журнал тахеометричної зйомки ( для випадку зйомки місцевості на основі теодолітно-нівелірного обґрунтування) видає викладач.

2.2 Математична обробка матеріалів тахеометричного знімання

Математичну обробку результатів теодолітної зйомки виконують у послідовності:

1. Обчислення кутової нев'язки полігону полягає у тому, що знаходиться сума виміряних кутів та теоретична сума.

Практична сума

Ув пр. = в1+ в2 + в3 + в4 + в5 + в6

і теоретична суму

Увтеор =180є(n-2

де: n - кількість кутів у замкнутому полігоні. Кутова нев'язка замкнутого полігона обчислюється за формулою: fв пр.=Ув пр. - Ув теор.

Обчислена кутова нев'язка в сумі кутів замкненого теодолітного ходу не повинна перевищувати припустимої граничної похибки, вирахуваної за формулою: fв гран. = ± 1'. Якщо fв пр. < fв гран., то її порівну розподіляють з протилежним знаком у всі кути ходу. Сума виправлених кутів повинна дорівнювати теоретичній.

2. Обчислення дирекційних кутів сторін полігону.

Обчислення проводяться за формулою: дирекційний кут наступної лінії дорівнює дирекційному куту попередньої лінії плюс 180є і мінус правий за рухом внутрішній кут. Наприклад, дирекційний кут лінії а2-3 обчислюється за формулою: а2-3 = а1-2 + 180є - в2 і т.д. Контролем обчислень буде одержання дирекційного кута а1-2 за формулою: а1-2 = а6-1 + 180є - в1.

3. Обчислення приростів координат і їх зрівнювання.

Прирости координат обчислюють за формулами:

?Х = d·cos а ?У = d·sin а

де: d - горизонтальне прокладання лінії,

а - дирекційний кут лінії

Знак приростів координат визначається у залежності від напрямку лінії. Так як теодолітний хід замкнений, то У ?Хтеор. = 0 і У ?Утеор. = 0. В дійсності цієї рівності не буде і в полігоні утворюється нев'язка (нев'язка в периметрі). Абсолютна нев'язка в периметрі обчислюється за формулою:

fабс. =

Відносна нев'язка в периметрі обчислюється за формулою:

,

де: Р - периметр полігону.

Відносна нев'язка характеризує точність проведення зйомочних робіт. Так, припустима нев'язка в периметрі по межах ділянки не повинна перевищувати . Якщо нев'язка в периметрі припустима, то її розподіляють окремо по ?Х і ?У пропорційно довжинам ліній полігону і з протилежним знаком до нев'язки. Абсолютна сума всіх поправок повинна бути рівною нев'язкі. Суми виправлених приростів ?Х і ?У повинні дорівнювати нулю.

4. Обчислення координат точок замкненого теодолітного ходу.

Коли прирости виправлені, то починають обчислювати координати за формулами:

Х і+1 = Хі + ?Хвип. Уі+1 = ?У вип. .

Контролем обчислення координат всіх точок являється одержання заданих координат точки №1.

5. Обчислення координат точок діагонального ходу

В відомість обчислення координат точок діагонального ходу виписують номери точок: 1, 2, 7, 8, 5, 6, а потім величини кутів для точок 2, 7, 8, 5 (з таблиці 4). З відомості координат основного ходу виписують дирекційний кут початкової лінії a1-2, а також кут a5-6 - кінцевий. Проти точок 5 и 2 записують зрівноважені координати цих точок. Обчислення заключається в наступному:

А). Теоретичну суму кутів діагонального ходу обчислюють за формулою:

,

де: і - дирекційні кути початкової і кінцевої ліній;

п - кількість кутів.

Кутову нев'язку ходу обчислюють за формулою: fв пр.=Ув пр. - Ув теор, та порівнюють її з припустимою нев'язкою: fв гран. = ± 1,5'. Потім зрівнюють горизонтальні кути та обчислюють дирекційні кути ліній за методикою як для замкненого ходу. Прирости координат ліній діагонального ходу обчислюють також за формулам прямої геодезичної задачі.

Б). Теоретичну суму приростів координат обчислюють за формулами:

де: - координати початкової і кінцевої точок, тобто 5 і 2.

В). Нев'язку у приростах координат обчислюють за формулами:

Г). Абсолютна нев'язка в периметрі обчислюється за формулою:

fабс. =

Відносна нев'язка в периметрі обчислюється за формулою:

де: Р - периметр полігону.

Д). Якщо нев'язка в периметрі припустима, то її розподіляють окремо по ?Х і ?У пропорційно довжинам ліній діагонального ходу з протилежним знаком до нев'язки. Абсолютна сума всіх поправок повинна дорівнювати нев'язці, але з протилежним знаком. Суми виправлених приростів ?Х і ?У повинні дорівнювати теоретичним, тобто У ?Хпр.= У ?Хтеор., У ?Упр.= У ?Утеор.

2.2.1 Обробка польових даних, отриманих при побудові теодолітно - нівелірних ходів за допомогою КП «Digitals»

Замкнений теодолітний хід

У результаті польових вимірів визначені внутрішні (праві по ходу) горизонтальні кути, довжини ліній, дирекційний кут початкової лінії. Координати 1-ой точки також відомі.

Для розрахунків відомості координат виконуємо запуск комп'ютерної програми. Після запуску з'явиться робочий екран у режимі збору даних.

Підводимо курсор миші до клавіші Растр і в падаючому меню виділяємо Орієнтування



Рисунок 2 - Головний рядок меню команди «Орієнтування»

На рядку головного меню включаємо клавішу Геодезія й з'являється екран для геодезичних розрахунків.

Із клавіатури вводимо вихідні дані: градуси й мінути через пробіл, десяті частки метра через кому. Після введення вихідних даних натискаємо клавішу Файл і в падаючому меню Звіт, одержуємо відомість координат.

Рисунок 3 - Уведення вихідних даних

Рисунок 4 - Уведення результатів теодолітної зйомки полігону

Розімкнений теодолітний хід

Розімкнений теодолітний хід опирається початковою й кінцевою точками на точки геодезичної мережі. Тому у вихідні дані вводяться координати початкової й кінцевої точок ходу, дирекційні кути початкової й кінцевої ліній, праві або ліві по ходу кути й довжини ліній.

При включенні клавіші Геодезія вводять вихідні дані для розрахунків відомості координат.

Рисунок 4 - Відомість координат розімкнутого ходу у вигляді звіту

Тахеометрична зйомка. Введення даних Для переходу між таблицями теодолітних ходів і тахеометрії використовуються кнопки "Теодоліт" і "Тахеометр", розташовані під головним меню. Тахеометричний хід опирається на опорні точки, задані в Models і систему теодолітних ходів. Безпосередньо під час введення даних у правій частині вікна програми схематично відображається мережа ходів, і так само пікетні точки. Активна станція й обмірювані на ній пікети виділяються червоним кольором. Дані для тахеометрії розділені на дві таблиці. У верхній таблиці вводяться дані про станції стояння: 1) "Пункт" номер точки стояння 2) "Дир. кут" дирекційний кут напрямку, за яком виставляються "нулі" (якщо вони відомі) 3) "Відмітка" позначка точки стояння (у випадку нівелювання) 4) "Нулі" відлік по горизонтальному кругу на точку наведення 5) "Нi" висота приладу (осі обертання зорової труби) i 6) "МО" місце нуля вертикального кругу.

Дані про пікетні точки заносяться відповідно до назв стовпців, де Hp - висота наведення. Причому, якщо висота наведення така ж, як висота приладу, то її значення вводити не обов'язково. Для видачі відомості зрівнювання перевищень тахеометричного ходу, а також відомості обчислення координат і висот тахеометричної зйомки використовується команда "Файл|Отчет|Тахеометрия".

Експорт Результати обчислень експортуються безпосередньо у формат Digitals 5.0 (файл *.DMF) командою "Файл|Експорт в DMF...". Усі експортовані точки будуть поміщені в окремий шар, висоти й номера точок експортуються у вигляді параметрів "Z", "Пункт". Для одержання схеми ходів використовується команда "Файл|Експорт в DMF...|Схема ходів". При включенні опції "Схема тахеометрії" (Параметри |Експорт) буде експортуватися як схема мережі теодолітних ходів, так і пікети тахеометричних вимірів. Щоб усі ходи формувалися як один об'єкт, необхідно включити опцію "Всі ходи в один об'єкт".

2.2.4 Побудова топографічного плану за допомогою КП Digitals

Освоїти програму Digitals для виконання графічної частини курсового проекту, а саме :

- налаштування робочого екрану програми (масштаб, розмір рамки листа та прив'язка координатної мережі стосовно отриманих параметрів за розрахунком);

- створення умовних топографічних знаків, для побудови плану, які відсутні в бібліотеці програми;

- створення цифрової моделі рельєфу;

- позарамкове оформлення топографічного плану;

Для вирішення вищезгаданих питань викладачем надаються додаткові методичні вказівки. Опис цього параграфу повинен супроводжуватись пояснювальною запискою з рисунками (діалоговими вікнами з комп'ютерної програми).

Висновки

Обґрунтовується правильність отримання результатів польових топографічних та камеральних робіт, прийняття їх достовірності для складання плану ділянки місцевості.

Зокрема, звертається увага на освоєння комп'ютерної програми Digitals для виконання математичної обробки результатів польових вимірів і побудови топографічного плану.

Список використаних джерел

1. Божок А.П. Топографія з основами геодезії. М.: Вища шк. 1986.

2. Артамонов Б.Б., Штангрет В.П. Топографія з основами картографії: Навч. посібник. - Львів: Новий Світ-2000,2008.-248с.

3. Бокачев Н.Г. Топографія: Підручник. Смоленськ: СГУ, 2000.

4. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. - М.: Недра, 1985. - 152 с.

5. Геодезія. Частина перша. Топографія: навч. посібник / А.Л. Островський, О.І. Мороз, З.Р. Тарнавська, І.Ф. Герасимчук. - Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2011. - 440 с.

6. Лозинський В.В. Топографічний практикум. Навч. посібник ( видання друге, доопрацьоване і доповнене). - Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2009.-110с.

7. Шульгина О.В. Картография с основами топографии. Словарь-справочник.- М.: АО Московские учебники, 2001.

9. Мацко П.В., Зражевська Л.А., Угріна Г.І., Романча А.С. Застосування комп'ютерної програми “Digitals” в навчальному процесі // Таврійський науковий вісник: Збірник наукових праць. Вип. 31. -Херсон. Айлант, 2004. - С. 213-218.

10. Програмні продукти Vingeo: htt/www. Vinnisa.ua.

11. Конспект лекцій

Размещено на Allbest.ru