Общие сведения о топографических съемках местности

Съемкой местности называют совокупность геодезических измерений, выполняемых с целью составления плана участка местности. Съемки бывают г о р и з о н т а л ь н ы е, при которых получают положение контуров и предметов местности без рельефа. Если при съемке получают рельеф местности, то такие съемки называют в е р т и к а л ь н ы ми. 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.

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.

По названию основных приборов, которыми выполняются полевые измерения, различают следующие в и д ы с ъ е м о к:

– теодолитная, которую производят с помощью теодолита и мерной ленты или рулетки;

– тахеометрическая, которую выполняют геодезическими приборами называемыми тахеометрами;

– мензульная, основными приборами для выполнения которой являются мензула и кипрегель;

– нивелирование поверхности, которое выполняют при помощи нивелира и рулетки;

– фототопографические, которые делятся на аэрофотосъемку (съемку аэрофотоаппаратом с самолета), космическую фотосъемку (выполняется с искусственных спутников Земли) и фототеодолитную съемку (наземную, выполняемую теодолитом имеющим фотоаппарат вместо зрительной трубы);

– специальные, к которым относят современные методы съемки с помощью трехмерных лазерных сканеров, а также съемки спутниковыми приемниками.

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, так как точность масштабов

t = 0,1 мм ∙ М ,

где М – знаменатель масштаба.

Например, для масштаба плана 1:500 t = 0,1 мм ∙ 500 = 50 мм = 5 см, а если требуются общие сведения о местности, то используют мелкие масштабы, например 1:10000 (t = 0,1 мм ∙ 10000 = 1 м).

В ы с о т у с е ч е н и я р е л ь е ф а выбирают в зависимости от масштаба съемки и характера рельефа местности. Для планов стандартных масштабов высоту сечения рельефа можно определить по формуле

h = 0,2 мм ∙ М ,

где М – знаменатель численного масштаба.

Например, для масштаба 1:5000 высота сечения рельефа будет иметь величину h = 0,2 мм ∙ 5000 = 1000 мм = 1 м.

Однако если рельеф местности будет равнинный, то высоту сечения рельефа можно принять для данного масштаба h = 0,5 м, и наоборот, если характер местности будет горный, то высоту сечения рельефа для масштаба 1:5000 принимают равной 5 м. В таблице 1.1 указаны основные сведения о выборе стандартной высоты сечения рельефа.

Таблица 1.1 – Выбор высоты сечения рельефа в зависимости от характера

местности и масштаба плана и карты

Характер местности	Углы наклона	Высота сечения рельефа, м
1:500	1:1000	1:2000	1:5000	1:10000	1:25000
Равнинная Пересеченная Горная	До 4о 4–10о 10–30о	0,1–0,25 0,5 1,0	0,25 0,5–1,0 1,0–2,0	0,5 1,0 2,0	0,5 1,0–2,0 5,0	1,0 2,0–2,5 5,0	2,5 5,0 10,0

Производство любой съемки выполняют по принципу перехода от общего к частному, то есть сначала на местности с повышенной точностью определяют плановое и высотное положения ряда отдельных точек, которые образуют опорную съемочную сеть, а затем с точек этой опорной сети снимают все характерные точки ситуации и рельефа местности.

Теодолитная (горизонтальная) съемка местности была рассмотрена в первой части пособия. Остальные виды съемок являются топографическими, при которых снимают и ситуацию, и рельеф местности. Рассмотрим каждый из указанных видов топографических съемок более подробно.

Сущность тахеометрической съемки.

Тахеометрические формулы

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 (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 1 – 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)

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; (1.9)

h = 0,5 (kn + C) sin2υ. (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 m_υ = 1' погрешность определения превышения будет составлять 4 см на каждые 100 м расстояния, то есть на 200 м m_h = 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.