Размеры некоторых объектов, используемых для определения расстояний 2 страница

A^i_2 = Si_2 COS <Xi_2; ЛУ1-2 —Sl-2 Sin <Xl_2,

где S—расстояние между точками, а — дирекционный угол стороны.

Обработку большого количества полевых данных при съемке значительных территорий проводят с помощью ЭВМ.

Достижения электроники широко внедряются в геодезическое приборостроение, создаются электронные тахеометры (теодолиты), особенно эффективные при большом количестве измерений. С их помощью возможны определения наклонных расстояний, горизон­тальных проложений, горизонтальных и вертикальных углов, пре­вышений, приращений координат. Значения измеренных величин непрерывно автоматически фиксируются в регистраторе информации и могут быть получены отдельно на индикаторном табло.

§ 22. ПЛАНОВЫЕ СЪЕМКИ ПРОСТЫМИ ПРИБОРАМИ

Простыми приборами плановой съемки служат компас(буссоль), эккер, гониометр, астролябия,а также планшет с визирной линейкой.

При компасной (буссольной) съемке направления линий местности определяются магнитными азимутами, измеряемыми ком­пасом (буссолью). Длины линий получают различными способами. Компас Адрианова (§ 15) служит основным прибором для измерения магнитных азимутов, реже применяются компасы других типов — артиллерийский, туристский и др. В компасе артиллерийском АК (рис. 85) благодаря зеркальной поверхности крышки возможно одновременно ориентировать компас и визировать на предмет, что облегчает измерение азимутов. Подвижный круг с делениями обеспе­чивает точность отсчетов; торможение стрелки производится авто­матически при закрытии крышки.

Деления лимба нанесены через 1—00 (сто тысячных) артилле­рийского угломера.

„,. ■ - .»_ 95

•>*

Рис. 85. Компас артилле- Рис. 86. Буссоль Шмалькальдера рийский АК

Рис. 87. Положение лимба буссоли Рис. 88. Буссоль Стефана Шмалькальдера при отсчитывании магнитного азимута на предмет

С большей точностью и быстротой получают азимуты направле­ний по буссоли, например по ручной отражательной буссоли Шмаль­кальдера (рис. 86, А). При работе ее держат в руке или устанавливают на легкий штатив или кол. В этой буссоли лимб / скреплен с магнитной стрелкой 2, вращается и поворачивается вместе с ней. Диоптры 3 и 4 прикреплены к корпусу 5, поэтому при визировании азимут сразу можно прочитать по лимбу, мысленно проведя линию волоска 6 предметного диоптра до шкалы лимба (рис. 86, Б). Однако значение азимута удобнее снять по глазному диоптру, т. е. со смещением на 180°, как показано на рисунке 87. Чтобы не делать пересчетов, северный штрих лимба имеет оцифров­ку 180°, а южный — 0°. Скрепленная с глазным диоптром призма позволяет брать отсчет по лимбу, не прекращая визирования, и дает увеличенное изображение шкалы. Точность измерения азимутов буссолью Шмалькальдера около 0,5°.

Буссоль Стефана устроена иначе (рис. 88). Коробка / с магнитной стрелкой 2 установлена на металлическом круге 3 с градусными делениями по краю. Между коробкой и лимбом вращается алидадная линейка 4 с двумя вертикальными диопт­рами 5 и б и верньером 7. Деления на кольце 8 нанесены через 1° (как и на лимбе). Поворачивая буссоль на штативе, устанавливают нулевой штрих кольца 8 против северного конца свободной стрелки. Вращением алидадной линейки наводят диоптры на объект и по верньеру около предметного диоптра получают отсчет, соответствую­щий величине азимута. Точность отсчетов 5'.

Компасная (буссольная) съемка бывает площадной и маршрут­ной. Как известно из § 20 и 21, при площадной съемке на снимаемом участке предварительно создается опорная съемочная сеть. На местности, показанной на рисунке 89, эта сеть получена путем про-ложения вокруг озера замкнутого хода (полигон 1, 2, 3, 4). Длины сторон хода измерены рулеткой дважды и взята средняя величина. По буссоли или компасу измерены прямые и обратные магнитные

азимуты направлений сторон хода Лi _₂, Л2-3, As-i, Л₄ —i и вычисле­ны средние значения прямых азимутов. Все данные внесены в журнал. Затем в характерных точках снимаемого контура устанавливают вехи (а, Ъ, с...), положение которых определяют разными способами, в зависимости от их расстояния и расположения относительно точек опорной сети. Так, например, точки а и b снимают способом полярной засечки, островок с — прямой засечкой, а точки е и / — способом ординат. Расположение точек съемочной сети и объектов местности зарисовывают на абрисе.

Обработка полевых измерений начинается с построения полигона по азимутам и длинам сторон. Направления сторон строят по транспортиру относительно заранее проведенной линии магнитного меридиана. Допустимая линейная невязка на плане замкнутого по-

лигона не более ^ исправляется способом, указанным в § 21. Поло-

Рис. 89. Полигон 1 ... 4, характер- Рис. 90. Угломерная съемка участка

ные точки контура а, Ь, с ... и при- полярным способом

меры записи результатов полевых измерений на абрисе

4 Зак. 2542 Г. Ю. Грюнберг

4*

жение характерных точек местности наносят, откладывая азимуты и расстояния от точек и сторон полигона. Точки на плане соединяют линиями, сообразуясь с зарисовкой на абрисе, и получают план озера.

В условиях открытой местности и хорошей проходимости съемка ведется полярным способом. При этом буссоль устанавливается на штативе где-то в центре участка с таким расчетом, чтобы все снимае­мые объекты были с нее видны. На эти точки измеряют азимуты (Л_ь А₂ и т. д., см. рис. 90), а также расстояния до них.

Задачей маршрутной буссольной съемки является создание плана съемочного хода и полосы местности вдоль него. Такая не­обходимость часто появляется в экспедициях, походах и на экскур­сиях. При этом определение опорных точек и съемка подробностей ведутся одновременно, так как точки поворота съемочного хода служат опорными пунктами. Расстояния по съемочной линии чаще всего измеряют шагами или рулеткой, азимуты сторон хода и на­правлений на объекты — буссолью Шмалькальдера или компасом. Для съемки ситуации применяют прямую засечку, способы створов, ординат, иногда полярный. Полевыми документами при маршрут­ной съемке служат журнал и абрис.

При построении плана расстояния, измеренные шагами, можно пересчитать и выразить в метрах или проще для их изображения на плане построить линейный масштаб в шагах. Построение масштаба шагов рассматривается ниже. После построения линии хода на план наносят ситуацию по данным абриса.

Гониометр (рис. 91) применяют для съемок небольших, главным образом лесных, участков. С его помощью измеряют горизонтальные углы.

Он состоит из двух полых цилиндров. Нижний, неподвижный цилиндр с градус­ными делениями на верхней кромке служит как бы лимбом, а вращающийся верхний играет роль алидады. Для визирования предназначены диоптры, расположенные на боковых поверхностях-обоих цилиндров, а для определения азимутов и ориенти­рования прибора служит буссоль, укрепленная в верхней части алидадного цилиндра. Во вре­мя съемки прибор устанавливается на легком штативе или палке.

Рис. 91. Гониометр

Эккер применяют при съемке не­больших участков с несложной си­туацией способом промеров. Для это­го на участке или вокруг него про­кладывают съемочный ход со взаим­но перпендикулярными сторонами. Из характерных точек снимаемого контура на съемочный ход опускают перпендикуляры (ординаты). Их дли­ны и расстояния между ними по ходу измеряют лентой или рулеткой (рис. 92). Результаты измерений фиксиру­ются в виде абриса (рис. 93).

I_nl2 длина перпендикуляров (j, (j₂ расстояния между перпендикулярами по оси координат

Рис. 92. Прокладка съемочного хода Рис. 93. Абрис эккерной съем-

ок и установка вешек 1, 2, 3, 4, 5, 6 ки участка, показанного на

при эккерной съемке участка рисунке 92

Для построения прямых углов на местности служат эккеры раз­ной конструкции: простые крестообразные, двузеркальные и др. В простом эккере по продольным осям скрепленных крестом дощечек проведены взаимно перпендикулярные прямые, а по их концам вбиты тонкие гвоздики. Если визировать вдоль одной пары гвоздиков А и В, а затем, не смещая эккер, смотреть вдоль другой пары Си/), получим два взаимно перпендикулярных направления (рис. 94).

Более компактен и точен двузеркальный отражательный эккер (рис. 95, А). Рабочая часть эккера представляет собой трехгранную призматическую коробочку, открытую с одной стороны. На двух других гранях в верхней части сделаны прямоугольные вырезы, а в нижней части с внутренней-стороны прикреплены зеркала. Угол между -зеркалами равен 45°. Ход лучей в двузеркальном эккере показан на рис. 95, Б. Угол пересечения лучей — входящего в эккер и выходящего из него — составляет 90°.

При построении прямого угла эккер держат в руке вертикально над вершиной угла С (рис. 95, Б). В одном из зеркал находят изобра­жение вешки, стоящей в точке А на съемочном ходе, переводят взгляд в вырез над зеркалом и указывают помощнику место постанов­ки вешки В на перпендикулярном направлении к линии АС. Обе вешки (в вырезе и в зеркале) должны быть видны на одной верти­кальной прямой.

r+J Рис. 94. Построение прямого угла Рис. 95. Двузеркальный эккер и построение с помощью крестообразного эккера прямого угла с его помощью

Рис. 96. Измерение горизонтального угла с по- Рис. 97. Школьная мензула мощью простейшей астролябии:

Погрешности центрирования эккера и построения прямых углов с его помощью приводят к смещению снимаемых точек на плане, поэтому длины ординат ограничивают в зависимости от масштаба плана. Так, при съемке в масштабе 1:5000 не допускают длин пер­пендикуляров более 50 м.

Астролябия представляет собой горизонтальный круг с градусны­ми делениями, неподвижно установленный на штативе (рис. 96). Она предназначена для измерения горизонтальных углов между направлениями местности. В качестве визирного и отсчетного при­способления служит вращающаяся на оси круга алидадная линейка с двумя вертикальными пластинами с вырезом (диоптрами). При визировании необходимо повернуть линейку так, чтобы нити обоих диоптров и предмет наблюдались в створе.

По шкале круга напротив диоптра делают отсчет на предмет, лежащий справа, затем поворотом линейки наводят диоптры на левый предмет (против часовой стрелки) и получают новый отсчет по кругу. Разность отсчетов составит значение угла между двумя снимаемыми объектами. Положение объектов определяется поляр­ным способом — по углу и расстоянию от астролябии до предметов. Съемка астролябией дает весьма приближенные результаты, но хорошо демонстрирует принцип угломерной съемки. Изготовить самодельную астролябию не составит большого труда.

Съемка школьной мензулой с алидадой является упрощенной плановой съемкой углоначертательного типа. Приборами для съемки служат: мензула (планшет) / с прикрепленным к ней компасом 4, подставка 2, допускающая вращение планшета вокруг вертикаль­ной оси после ослабления винта 3, алидадная линейка 5 с диоптра­ми б — для "визирования и прочерчивания направлений на планшете. Мензула укрепляется на легком штативе 7 (рис. 97).

1 — алидадная линейка; 2 — глазной диоптр; 3 — предметный диоптр; а и в — отсчеты на предметы А и В при двух положениях алидады; р¹ — измеренный угол

Съемку легкой мензулой ведут с опорных точек, полученных методом замкнутых ходов. В начальной точке устанавливают мен­зулу горизонтально на глаз, ориентируют по компасу и визируют с помощью диоптров следующую точку, прочерчивают направление на нее по линейке. Расстояния между опорными пунктами измеря­ют рулеткой, а положение объектов, находящихся в стороне от хода (на расстоянии до 200—300 м), получают прямой и полярной засечкой, способом ординат, створов и др. Снятые объекты изобра­жаются на плане сразу в поле условными знаками. Полевой оригинал оформляется в камеральных условиях.

Глазомерная съемка применяется довольно редко в тех случаях, когда требуется быстро получить наглядный план местности в круп­ном масштабе. Приемы глазомерной съемки используют также при работе с топографической картой на местности для ее дополнения при географических, геологических и других исследованиях терри­тории.

Проведение глазомерной съемки требует наблюдательности, умения выделить главное. При этом развивается глазомер и умение ориентироваться на местности. Основы глазомерной съемки изучают­ся в школе с целью подведения учеников к пониманию географиче­ской карты и ее чтению, а также применяются в экскурсиях и школьных полевых исследованиях. Эта съемка производится с по­мощью простейших приспособлений, однако ее выполнение требует большого внимания, аккуратности и добросовестности.

Глазомерная съемка принадлежит к типу углоначертательных съемок, для ее производства применяется планшет — кусок фанеры или картона размером около 30 X 40 см с прикрепленными к нему компасом и листом бумаги, визирная линейка в виде деревянной трехгранной призмы и циркуль-измеритель (рис. 98). Компас ук-

■Линейный масштаб в шагах

Рис. 98. Планшет и визирная линейка для глазомерной съемки

репляют в углу планшета нитками, медной проволокой так, чтобы прямая, проходящая через штрихи 0° и 180°, была параллельна одной из сторон планшета; на бумаге прочерчивают прямую, ей па­раллельную, обозначают ее северный конец стрелкой и буквой С, получая таким образом на плане направление магнитного мери­диана.

При визировании на предмет ориентируют планшет при откреп­ленной стрелке компаса путем поворота его в горизонтальной пло­скости так, чтобы под северным концом стрелки оказался нулевой штрих шкалы компаса. Затем прикладывают нижнее ребро линейки вплотную к изображению точки стояния, визируют по верхнему ее ребру на снимаемый объект и прочерчивают по нижнему ребру, прилегающему к изображению точки стояния, прямую вперед от этой точки. Расстояние по ходу и до близких предметов изме­ряют шагами. Точность измерения расстояний шагами составляет

———от длины измеряемой линии. Она зависит от характера грунта

по линии (твердый, песчаный, с растительностью) и от наклонов поверхности. Так, при движении по песку длина шага уменьшается на 10—12%, по густой траве — на 5—7%; при больших углах накло­на (более 5°) шаг укорачивается и при подъеме и при спуске. С целью контроля стремятся прокладывать съемочный ход в виде замкнутого полигона, при этом на равнинной территории допускается линейная

невязка ——— от длины хода. Возникшая допустимая невязка

исправляется методом параллельных линий (см. § 21).

Съемочный ход прокладывается по дорогам, просекам, линиям связи, хорошо выраженным контурам. Съемка ситуации ведется обычно из поворотных точек хода, положение объектов, находящихся в стороне от хода, определяют известными способами плановой съемки (полярным, засечек, ординат, створов), а также на глаз.

При подготовке к съемке необходимо определить величину шага съемщика и построить линейный масштаб шагов, ознакомиться с участком предстоящей работы и правильно наметить на бумаге положение первой точки, чтобы снимаемый участок полностью изобразился на плане.

Для определения размера шага на местности отмеряют прямую длиной 100—150 м и проходят ее ровным шагом не менее трех раз, считая шаги парами или тройками. По результатам счета шагов выводят среднюю длину пары или тройки шагов.

Поскольку все работы проводятся в поле, для откладывания на плане измеренных расстояний строят линейный масштаб, за основание которого берут круглое число пар или троек шагов. Длину выбранного основания определяют в масштабе съемки, например 1:10 000. Тогда при длине пары шагов 1,36 м основание масштаба, соответствующее 100 парам шагов, определится из пропорции:

100 м на местности соответствует 10 мм на плане;

100 парам шагов (136 м) —отрезок X мм на плане;

v 136 м-10 мм , г, о

Х=—— =13,6 мм.

100 м

Таким образом, 100 парам шагов данного съемщика соответ­ствует на плане отрезок длиной 13,6 мм. На прямой линии откла­дывают эти отрезки несколько раз, от 0 вправо подписывают рас­стояния, выраженные в парах шагов, а левое основание делят на 5—10 частей, чтобы цена деления масштаба составила 20—10 шагов (рис. 99). Линейный масштаб шагов вычерчивают в нижней части планшета или на отдельной полоске плотной бумаги.

Съемка производится по маршрутам как при съемке полосы местности, так и при съемке участка. В последнем случае съемка ведется на основании системы ходов, разбивающих участок на части с таким расчетом, чтобы не было холостых или повторных пере­ходов.

Наносимые на планшет объекты показывают условными знаками; если они занимают большие площади, то внутри контура дают их словесные характеристики (пашня; кустарник лиственный, высотой 2 м и т. п.). На рисунках 100, 101 представлена снимаемая местность и показан вид планшета последовательно на пяти точках съемочного хода.

Иногда на плане схематическими горизонталями изображают формы рельефа, прерывистыми линиями — тальвеги и водоразделы, а стрелками — направление скатов и их крутизну, определяемые

¹⁰⁰ П ?П0 40П ⁶⁰⁰

паршагов ^и *^{uu чии} пар шагов

i............ ........... 1----------- 1----------- 1------------ '-----

I—■ ■—! I—I I ir

13.6 мм 13,6 мм Рис. 99. Линейный масштаб в шагах для съемки в масштабе 1:10 000 (размер шага съемщика 0,68 м.)

V

Рис. 100. Общий вид снимаемого участка местности

Пашня ___ 2

Пашня

О' -О- -О"

/

II^{? ?}

i I ,,

И и /и

л,

И ii/ ii м и / и

•;■ н и ] и и

II 111

'?' и 1 и и

Рис. 101. Вид планшета глазомерной съемки после работы на точках 1—5—1

на местности глазомерно. Особенно важно передать элементы и формы рельефа, облегчающие ориентирование на местности.

Значительно точнее можно определить превышения точек и дать изображение рельефа горизонталями, если сочетать глазомер­ную съемку с барометрическим нивелированием, сущность которого излагается в § 26.

В полевых условиях план строят карандашом, затем после провер­ки на местности окончательно оформляют в помещении.

§ 23. ВЫСОТНЫЕ СЪЕМКИ

Сущность и виды высотных съемок.Высотная отметка любой точки земной поверхности является ее третьей координатой — по­мимо двух плановых, определяемых в системе географических или прямоугольных координат. На картах, как известно, приводятся абсолютные высоты точек, т. е. высоты, определяемые относительно поверхности геоида (уровня моря). При высотных съемках местности невозможно каждый раз привязываться к уровню моря, поэтому за начальные (исходные) высоты принимают известные абсолютные высоты точек государственной высотной сети (§ 18).

Определение отметок высот точек сводится к установлению превышений h между известной высотой исходной точки и точкой, высоту которой требуется определить (рис. 102). Комплекс измерительных работ по определению высотных характеристик то­пографической поверхности изучаемой местности называется н и -велированием.

Нивелирование применяется для определения высот опорных точек государственной и съемочной сетей, при съемке местности, при всевозможных исследованиях, при строительстве дорог, водо- и газопроводов, гражданских, промышленных и других объектов.

Исходя из изложенного выше принципа нивелирования при этой работе измеряют разность высот определяемой точки В и опорного пункта А, высота которого известна, т. е. превышение h_AB (рис. 103). Искомая абсолютная высота точки В (Н_в) определяется алгебраиче­ским суммированием высоты исходной точки А с найденным пре­вышением: H_B = H_A-\-h_AB. Если точка В выше точки А, то превыше­ние положительное, в обратном случае оно отрицательное.

Физ

gg'S; % у?™21!2»2^тоЧк,

Рис. 102. Принцип геометрического ни­велирования Рис. 103. Соотношение абсолютной, условной и относительной высот

Нд известнаявысота точки А »,Ь отсчетыпо нивелирным рейкам h превышение(h=a—Ь) Н, искомаявысота точки В H."HA+h

Чаще всего на снимаемом участке нет пункта с известной аб­солютной высотой (репера) ?В этом случае высоты точек аналогич­но определяют от условной уровненной поверхности и их называют

Рис. 104. Точка и сторо­жок

условными отметками. Соотношение абсолютной (Я) и условной (Я|) высот и превышения h точек приведено на рисунке 103. Как из­вестно, ограниченные участки местности, в пределах которых кривиз­на уровенной поверхности пренебрежительно мала, принимаются за горизонтальную плоскость (см. § 4), поэтому во время съемок систе­му таких уровенных поверхностей, изображенных на рисунке 103 в виде дуг, можно условно представить в виде горизонтальных параллельных прямых.

Основные методы нивелирования следующие: геометрическое, тригонометрическое, физическое и его разновидность — барометри­ческое.

§ 24. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

При съемке положение условной уровенной поверхности опреде­ляется горизонтальным направлением визирного луча геодезиче­ского прибора — нивелира, а величины отрезков а и b измеряют­ся с помощью устанавливаемых вертикально реек в точках с извест­ной и определяемой высотой (рис. 102).

Нивелир устанавливается посередине между точками А и В, зрительную трубу направляют сначала назад на рейку точки А, затем для определения переднего отсчета вперед на рейку точки В (превышение которой определяется). Ее принято называть передней, а точку А, относительно которой определяется п, задней; соответст­венно называют и рейки и пикетные точки, или пикеты (ПК) • Отсюда формула превышения h = a— b излагается так: превышение между двумя точками равно отсчету на заднюю рейку минус отсчет на переднюю рейку. На местности пикеты отмечают колышками, забиты­ми до уровня земли, и сторожками (рис. 104).