Устройство, поверки, юстировки нивелира и работа с ним

3.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ

Целью лабораторной работы является изучение устройства нивелиров Н-3, Н-10Л, выполнение их поверок и юстировок, а также определение превышений и отметок этими приборами на практике (в лабораторных условиях). Работа выполняется бригадами по 2–5 студентов, каждый из которых должен:

1) Изучить устройство уровенных нивелиров Н-3, Н-10Л и нивелирных реек.

2) Научиться производить поверки и юстировки нивелиров в полевых условиях.

3) Уметь измерять превышения и определять отметки заданных точек.

3.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Нивелиры предназначены для производства геодезических измерений, в результате которых определяют превышения точек, а также их высоты (отметки) над принятой уровенной поверхностью.

Промышленность выпускает нивелиры двух основных типов: с компенсатором углов наклона зрительной трубы и с уровнем при ней.

Наличие в марке нивелиров буквы «К» означает, что труба нивелира снабжена компенсатором, буква «П» – прямое изображение, «Л» обозначает наличие лимба. По точности нивелиры подразделяются на высокоточные – типа Н-0,5, точные – типа Н – 3 (Н - 3К, Н - 3КЛ) и технические – Н-10. Цифры в маркировке приборов означают величину квадратической погрешности нивелирования двойного хода длиной 1 км в миллиметрах.

3.3. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

1. Нивелир Н-3 или Н-10Л.

2. Две стандартные нивелирные рейки.

3. Бумага формата А4.

3.4. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Необходимо осторожно обращаться с вешками и штативами, так как они имеют острые концы, а также оберегать геодезические приборы от ударов и сотрясений. Переносить приборы нужно в специальных футлярах.

3.5. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.5.1. Устройство уровенных нивелиров и реек

3.5.1.1. Нивелир Н-3

Нивелир Н-3 – точный нивелир с цилиндрическим уровнем и элевационным винтом, предназначен для нивелирования III и IV классов точности и для инженерно-геодезических изысканий (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Точный нивелир Н–3:

1 – головка штатива; 2 – пружинящая пластина; 3 – подъёмные винты;
4 – подставка; 5 – элевационный винт; 6 – круглый уровень; 7 – исправительные винты; 8 – окуляр; 9 – коробка цилиндрического уровня; 10 – торцевая часть; 11 – зрительная труба; 12 – кремальера; 13 – мушка визира; 14 – объектив; 15 – закрепительный винт; 16 – наводящий винт трубы.

Нивелир Н-3 состоит из двух основных частей: нижней неподвижной подставки нивелира 4 и верхней подвижной рабочей части прибора.

Верхняя рабочая часть нивелира состоит из вертикальной оси вращения прибора, подставки зрительной трубы, круглого уровня 6 и зрительной трубы 11.

Зрительная труба состоит из объектива 13 и окуляра 8. На верхней части трубы находится мушка визира 13 для грубой наводки зрительной трубы на предмет.

Труба с внутренней фокусировкой. Кремальера 12 служит для получения четкого изображения. Четкого изображения сетки нитей достигают вращением окулярной трубочки 8. Контактный цилиндрический уровень жестко прикреплен к корпусу зрительной трубы. Изображение концов пузырька уровня с помощью системы призм передается в поле зрения зрительной трубы (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Поле зрения зрительной трубы

1 – изображение пузырька цилиндрического уровня; 2 – нивелирная рейка;
3 – средняя горизонтальная нить сетки; 4 – дальномерная нить сетки

Правильный отсчет будет в том случае, когда концы пузырька цилиндрического уровня будут совмещены, как показано на рисунке 3.2. Для подсветки уровня имеется зеркало, для юстировки уровня в торцевой части 10 (со стороны окуляра) – четыре исправительных винта уровня. Для закрепления вертикальной оси нивелира при грубом наведении на предмет (рейку) служит закрепительный винт 15, а для точного наведения – наводящий винт 16.

Элевационный винт 5 служит для вращения трубы в вертикальной плоскости. Круглый уровень 6 предназначен для приведения вертикальной оси в отвесное положение. Юстируют круглый уровень с помощью трёх исправительных винтов 7.

3.5.1.2. Нивелир Н – 10Л

Технический нивелир Н-10Л – малогабаритный нивелир с контактным цилиндрическим уровнем и элевационным винтом – снабжен лимбом для измерения горизонтальных углов (рис. 3.3).

Рисунок 3.3 – Схема нивелира Н-10Л: 1 – объектив; 2 – мушка; 3 – откидное зеркало; 4 – окуляр; 5 – элевационный винт; 6 – окошко для отсчетов по лимбу; 7 – шаровая пята; 8 – рукоятка станового винта; 9 – становой винт; 10 – лимб горизонтального круга; 11 – кожух; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – кремальера; 14 – зеркало; 15 – круглый уровень; 16 – предохранительный колпачок

Нивелир предназначен для выполнения технического нивелирования и имеет ряд конструктивных особенностей, одно из которых – отсутствие трегера с подъемными винтами. Для установки нивелира по круглому уровню 15 служит шаровая пята 7 на головке специального штатива, на которой и закрепляют нивелир. Приводя нивелир в рабочее положение, вывинчивают на 1 –1,5 оборота становой винт 9 и, наклоняя нивелир рукояткой станового винта 8, приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт.

Нивелир пригоден для приближенного измерения горизонтальных углов, для чего имеет лимб 10, отсчеты по которому берут с точностью до десятых долей градуса через окошко 6.

Зрительная труба вращается по азимуту на 360° и не имеет закрепительного и наводящего винтов, т.е. труба наводится на рейку от руки.

Приведение пузырька контактного цилиндрического уровня в нуль-пункт выполняют элевационным винтом 5. Остальные приемы работы с нивелиром Н-10Л аналогичны приемам с нивелиром Н-3.

3.5.1.3. Нивелирные рейки и порядок отсчитывания по ним

Нивелирная рейка состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенных между собой металлической фурнитурой, что позволяет складывать ее при транспортировке. В соответствии с ГОСТ 11158-83 рейки выпускают трех типов: РН – 10, РН – 3 и РН – 05. Буквы обозначают: Р – рейка, Н – нивелирная, а цифры 10, 3 и 05 – средние квадратические погрешности нивелирования в мм на 1 км хода. Рейки бывают: цельные, складные и раздвижные; односторонние – если сантиметровые деления нанесены с одной стороны, и двусторонние – если деления нанесены с обеих сторон.

При геодезических работах в строительстве наиболее часто применяются (нивелирование III и IV класса) стандартные трёхметровые складные двусторонние рейки РН – 3П – 3000С с сантиметровыми делениями. При этом с одной стороны рейки деления черные, а с другой красные (черные и красные стороны рейки).Дециметровые деления рейки оцифрованы с черной стороны от 0 до 29. С красной – от 46 до 75. На каждой стороне рейки цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответствующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой. На концах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2 мм.

Отсчитывание по рейке производят по средней горизонтальной нити нивелира. Отсчет всегда представляет собой четырехзначное число в миллиметрах: первые две цифры – ближайший подписанный дециметр над средней пяткой; третья цифра – число целых сантиметров от начала данного дециметра, четвертая цифра – десятые доли сантиметра, оцениваемые на глаз. Например, на рисунке 24 отсчет равен 1786.

3.5.2. Поверки и юстировки уровенных нивелиров

Перед началом полевых работ выполняются поверки нивелира для обеспечения необходимой точности измерений, т.е. контроль взаиморасположения основных осей нивелира (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Основные оси уровенных нивелиров: НН – ось цилиндрического уровня; WW – визирная ось зрительной трубы; ZZ – ось вращения; UU – ось круглого уровня

3.5.2.1. Поверка круглого уровня

Ось круглого уровня UU должна быть параллельна оси вращения нивелира ZZ.

Выполнение поверки

Установить круглый уровень нивелира Н-3 между любыми двумя подъемными винтами. Вращая (одновременно) их в противоположные стороны, привести пузырек уровня на середину, а затем третьим подъемным винтом привести его в нуль-пункт. Повернуть трубу на 180° и заметить положение пузырька. Если он не вышел за пределы второй окружности, условие считают выполненным (для нивелира Н-10Л пузырек круглого уровня приводят в нуль-пункт с помощью рычажков клиновидно-дисковой системы и повторяют те же операции, что и с нивелиром Н-3).

Если условие не выполняется, проводится юстировка.

Юстировка нивелира

Пузырек смещают в сторону нуль-пункта на половину отклонения юстировочными винтами уровня. С помощью подъемных винтов (или клиновидно-дисковой системы) пузырек доводят до нуль-пункта (перемещая на вторую половину отклонения) и вновь поворачивают трубу на 180° (повторяют поверку). Поверку и юстировку повторяют 2–3 раза до выполнения условия с точностью до 0,1–0,2 деления.

3.5.2.2. Поверка сетки нитей

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.

Выполнение поверки.

Первый способ (по точке). Вращая тремя подъемными винтами или с помощью клиновидно-дисковой системы по относительному круглому уровню, нивелир приводят в рабочее положение. Замечают на краю поля зрения трубы точку М, изображение которой попадает на среднюю горизонтальную нить сетки нивелира (рис. 3.5). Плавно вращают трубу в горизонтальной плоскости и, если нить сетки не сходит с этой точки, условие выполнено. Если условие не выполняется, проводят юстировку.

Рисунок 3.5 – Поверка сетки нитей по точке

Второй способ (по отвесу). Приводя нивелир в рабочее состояние, наводят вертикальную нить на нить подвешенного в поле зрения отвеса. Вертикальная нить нивелира совпадает с нитью отвеса – условие выполнено. В противном случае требуется юстировка.

Юстировка

Юстировка выполняется поворотом сетки нитей (рис. 3.5), для чего у нивелира Н-3 со зрительной трубы снимают окуляр 8 (рис. 3.1) и поворачивают оправу сетки нитей в требуемое положение. У нивелира Н-10Л окуляр не снимают, а снимают только предохранительный колпачок 16 (рис. 3.3) и, ослабив крепительные винты окуляра, поворачивают его вместе с сеткой нитей в необходимое положение.

3.5.2.3. Поверка главного условия

Ось НН контактного цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси WW зрительной трубы.

Выполнение поверки

Способ двойного нивелирования линии. В точках А и В, расположенных на расстоянии 50-70 м, забивают колышки (рис. 3.6). Нивелир устанавливают так, чтобы окуляр проецировался на вертикали над точкой А (рис. 3.6 а). Измеряют высоту прибора i от верха колышка до центра окуляра с точностью до 1 мм (мерной лентой, рулеткой).

Визируют на рейку, установленную в точке В, и производят отсчет b, предварительно приведя пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт.

Меняют местами нивелир и рейку, измеряют высоту прибора i₂ и берут отсчет на рейке а (рис. 3.6 б).

Вычисляют погрешность Х не параллельности осей WW и НН:

Х = (а + b)/ 2 – (i₁ + i₂)/ 2. (19)

Если Х £ ± 4 мм, условие выполнено.

Если Х ³ ± 4 мм, выполняют юстировку.

i2

Рисунок 3.6 – Двойное нивелирование линии

Юстировка

Необходимо вычислить отсчет а₀: а₀ = а – х и элевационным винтом совместить среднюю горизонтальную нить сетки с отсчетом а₀ на рейке. Пузырёк цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт вертикальными исправительными винтами 10 (рис. 3.1) или 12 (рис. 3.3).

Затем поверку повторяют.

3.5.3. Определение превышений и отметок методом геометрического
нивелирования

Наиболее часто применяемый способ геометрического нивелирования– это так называемый способ «из середины» (рис. 3.7). Приведя нивелир в рабочее состояние и сняв отсчеты, превышение h находят по формуле:

h = a – b или h_ч = a_ч – b_ч, где а_ч и b_ч – соответственно отсчеты по задней и передней рейкам по черным сторонам (для повышения точности измерений и контроля на станции часто дополнительно производят отсчеты по красным сторонам рейки и находят превышение h_k = a_k – b_k. Разница в отсчетах Δh = ± h_ч – h_k £ 4).

Отметку точки В при известной отметке точки А, равной H_Rp42, находят по формуле:

H_B = H_Rp42 + h_cp, где h_cp = (h_k + h_ч)/ 2. (3.1)

Применив вышеприведенный способ «из середины», в лабораторных условиях определить превышения и отметки заданных точек и занести результаты измерений в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Журнал нивелирования

№ станции	№ точки	Отсчеты по рейкам (мм)	Превышение hi (мм)	Среднее превышение hср (мм)	Абсолютная отметка Hi (м)
Задней, А,	Передней, b
	Rp42	ч к	-	ч
С	-	ч к	к
	Rp42	ч к		ч
D		ч к	к

Рисунок 3.7 – Способ «из середины»

3.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА

Отчет оформляется на листах формата А4 и должен содержать схему устройства нивелиров Н-3, Н-10Л, порядок производства поверок и юстировок и таблицу с пробными измерениями.

3.7. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1. Назначение нивелиров?

2. Классификация нивелиров по точности и конструкции?

3. Поверки и юстировки уровенных нивелиров?

4. Способы геометрического нивелирования?

При защите работы студент должен показать практическое владение прибором и теоретические знания по устройству, поверкам и юстировкам прибора.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Обработка результатов и составление плана теодолитно-тахеометрической съемки

4.1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ

Целью данной лабораторной работы является закрепление знаний по теме «Топографические съемки». Для выполнения поставленной задачи каждый студент должен индивидуально произвести камеральную обработку результатов полевых геодезических измерений и построить план теодолитно-тахеометрической съемки участка местности. Содержание работы следующее:

1. Произвести вычислительную обработку полевых измерений и построение плана теодолитной съемки, для чего вычислить прямоугольные координаты вершин полигона и по полученным координатам нанести на план эти вершины; по данным, имеющимся в абрисах и записям в журнале теодолитной съемки, нанести на план ситуацию и в соответствии с условными знаками вычертить и отмыть (в акварели) план.

2. Обработать журнал тахеометрической съемки и построить план тахеометрической съемки на основе плана теодолитной съемки, для чего необходимо произвести вычислительную обработку журнала тахеометрической съемки и получить отметки реечных точек; нанести реечные точки на план теодолитной съемки и в соответствии с кроками провести горизонтали способом аналитического или графического интерполирования; оформить план в соответствии с надлежащими требованиями.

4.2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Топографические планы небольших незастроенных и мало застроенных территорий в крупных масштабах составляются в процессе инженерно-геодезических изысканий при проектировании инженерных сооружений на основе обработки результатов проводимой горизонтальной теодолитной или тахеометрической съемки. Подобные топографические съемки проводят с соблюдением принципа от общего к частному.

При проведении горизонтальной теодолитной съемки прокладывают теодолитный ход (чаще замкнутый, в виде многоугольника), с точек съемочного обоснования (станций) проводят съемку ситуации, которую отображают на абрисах теодолитной съемки (схематических рисунках). Камеральная обработка результатов съемки состоит в вычислении координат станций теодолитного хода (в обработке ведомости вычисления координат станций хода, которая основывается на решении прямой геодезической задачи) и построении ситуационного плана в заданном масштабе.

Проведение тахеометрической съемки исследуемого участка территории включает в себя проведение горизонтальной теодолитной съемки и тригонометрическое нивелирование поверхности территории со станций съемочного обоснования. В камеральную обработку результатов тахеометрической съемки входит обработка результатов теодолитной съемки и построение ситуационного плана, обработка результатов тригонометрического нивелирования с определением отметок реечных точек и построение на плане теодолитной съемки горизонталей с заданным шагом сечения рельефа.

4.3. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

1. Готовальня, транспортир, линейка, карандаш, инженерный калькулятор, акварельные краски и кисточки.

2. Бумага формата А4.

3. Ватман формата А2 или А3.

4.4. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Выполнение данной лабораторной работы носит расчетно-графический характер и не требует соблюдения особых требований по технике безопасности.

4.5. МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Для выполнения работы каждый студент получает исходные данные:

1. Общие, в соответствии с выбранным вариантом: измеренные горизонтальные углы полигона; горизонтальные проложения длин сторон; журнал теодолитной съемки и абрисы, кроки тахеометрической съемки и выписку из журнала тахеометрической съемки.

2. Индивидуальные: значение дирекционного угла стороны I-II полигона - α_I-II, координаты вершины I полигона – X₁ - Y₁ и отметки станций теодолитного хода, с которых проводилось тригонометрическое нивелирование.

4.5.1. Вычисление координат вершин полигона

(замкнутого теодолитного хода)

Вычисления производятся в специальной ведомости в следующем порядке.

1. Выписывают из ведомости измеренных углов и длин сторон (см. с.47 рис. 4.1. и табл. 4.2. или лист 1 соответствующего варианта в приложении 1) в ведомость вычисления координат (образец вычисления ведомости см. с.50 табл. 4.3) значения измеренных углов и длин сторон полигона.

2. Значения дирекционного угла стороны I-II и координаты вершины I выдаются преподавателем.

3. Производят увязку углов следующим образом:

вычисляют сумму измеренных углов ∑β_изм ;

определяют теоретическую сумму внутренних углов полигона по формуле:

∑β_теор = 180°(n – 2), (4.1)

где n – число углов полигона;

вычисляют полученную угловую невязку:

f_β = ∑β_изм - ∑β_теор; (4.2)

находят допустимую угловую невязку:

f_βдоп = 1′ ; (4.3)

если f_β ≤ f_βдоп, то ее распределяют поровну на все углы с обратным знаком, т.е. вводят поправки δf_β во все измеренные углы:

δf_β = - f_β/ n; (4.4)

рассчитывают исправленные углы:

β_испр = β_изм + δf_β. (4.5)

Правильность увязки углов контролируют, для чего вычисляют сумму исправленных углов ∑β_испр и убеждаются в соблюдении условия:

∑β_испр = ∑β_теор . (4.6)

4. Вычисляют дирекционные углы всех сторон полигона по формуле:

α_n = α_n-1 + 180° - β_{n испр}, (4.7)

где α_n – дирекционный угол последующей стороны;

α_n-1 – дирекционный угол предыдущей стороны;

β_{n испр} – исправленный, вправо по ходу лежащий угол, заключенный между предыдущей и последующей сторонами полигона.

Правильность вычисления дирекционных углов контролируют. Если к дирекционному углу последней линии прибавить 180° и вычесть первый угол β_{1 испр}, то получают дирекционный угол исходной стороны (α_I-II).

При вычислении следует помнить, что дирекционные углы не могут иметь отрицательные значения и быть более 360°. Поэтому к значению дирекционного угла, если оно получится отрицательным, надо прибавить 360°, а если больше 360° – вычесть 360°.

5. Дирекционные углы переводят в румбы.

Формулы связи дирекционных углов и румбов, знаки приращений координат приведены в таблице 4.1.

Номер четверти	Пределы значений дирекционных углов	Названия румбов	Формулы вычисления румбов	Знаки приращений координат
∆X	∆Y
	0°- 90°	СВ	r = α	+	+
	90° - 180°	ЮВ	r = 180°- α	-	+
	180° - 270°	ЮЗ	r = α - 180°	-	-
	270° - 360°	СЗ	r = 360°- α	+	-

Таблица 4.1 – Формулы связи румбов и дирекционных углов

Таблица 4.2 – Ведомость измеренных углов и длин сторон

Номер вершин полигона	Измеренные углы β	Длины сторон (горизонтального проложения) d, м
°	′	′′
				106,24 124,75 126,80 157,32 127,00

Рисунок 4.1 – Схема теодолитного хода

6. По значениям дирекционных углов α или румбов r и горизонтальным проложениям d сторон полигона вычисляют приращения координат по формулам:

∆х_выч = d ∙ cos α = ± d ∙ cos r, (4.8)

∆у_выч = d ∙ sin α = ± d ∙ sin r . (4.9)

Приращения координат можно вычислить с помощью:

- микрокалькуляторов;

- таблиц натуральных значений тригонометрических функций;

- таблиц приращения координат. Приращение координат во всех случаях вычисляют до сотых долей метра.

7. Определяют невязки f_х и f_у в приращениях координат по формулам:

f_х = ∑∆х_выч, (4.10)

fу = ∑∆у_выч, (4.11)

т.е. невязки равны алгебраическим суммам приращений координат.

Теоретическая сумма приращений координат в полигоне по соответствующим осям равна 0.

∑∆х_теор = 0, (4.12)

∑∆у_теор = 0. (4.13)

8. Вычисляют абсолютную невязку в периметре полигона:

f_абс = . (4.14)

9. Находят относительную невязку f_отн в периметре Р в виде дроби, в числителе которой единица:

f_отн = . (4.15)

Относительная невязка считается допустимой, если она не превышает 1/2000.

10. Если относительная невязка допустима, то в приращения координат вводят поправки. Для этого невязки f_х и f_y распределяют пропорционально длинам сторон полигона со знаком обратным невязке. Поправки в приращениях координат вычисляют по формулам:

δ∆х_ί = - · d_i, (4.16)

δ∆у_ί = - · d _i , (4.17)

где δ∆х_ί, δ∆у_ί – поправки в приращения координат соответственно по осям X и Y.

Полученные поправки округляют до сотых долей метра и записывают над приращениями координат красным цветом.

Сумма поправок должна быть равна абсолютной величине невязки с обратным знаком.

11. Вычисляют исправленные приращения координат ∆х_испр и ∆у_испр:

∆х_испр = ∆х_выч + δ∆х, (4.18)

∆у_испр = ∆у_выч + δ∆у_. (4.19)

Алгебраическая сумма исправленных приращений координат по каждой оси должна быть равна нулю:

∑∆х_испр = 0; ∑∆у_испр = 0, (4.20)

12. Находят координаты вершин полигона по формулам:

X₂ = X₁ + ∆х_1испр; Y₂ = Y₁ + ∆у_1испр; (4.21)

X₃ = X₂ + ∆х_2испр; Y₃ = Y₂ + ∆у_2испр; (4.22)

X_n = X_n-1 + ∆х_n-1испр; Y_n = Y_n-1 + ∆у_n-1испр. (4.23)

Контролем правильности вычисления координат является получение координат исходной точки.

Таблица 4.3 – Ведомость вычисления координат точек теодолитного хода

№ точки	Углы	Дирек-ционные углы	Румбы (назв.)	Горизонталь- ные проложения, d, м	Приращение координат, м	Координаты
Измерен-ные	Исправ-ленные	Вычисленные	Исправленные
∆Х	∆У	∆Х	∆У	Х	У
	120°29′30′′	120°30′				-2	+1			450,00	520,00
			305°05′	СВ 54 55	106, 24	+61, 07	-86,94	+61,05	-86,93
	109°58′00′′	109°58′				-3	+1			511,05	433,07
			15°07′	СВ 15 07	124,75	+120,43	32,54	+120,40	+32,55
	115°03′00′′	115°03′				-3	+1			631,45	465,62
			80°04′	СВ 80 04	126, 80	+21, 88	+124,90	+21,85	+124,91
	96°42′30′′	96°43′				- 4	+2			653,30	590,53
			163°21′	ЮВ 16 39	157, 32	-150,73	+45,08	-150,77	+45,10
	97°45′30′′	97°46′				-3	+1			502,53	635,63
			245°35′	ЮЗ 65 35	127,00	-52, 50	-115,64	-52,53	-115,63
										450,00	520,00

∑β_изм = 539°58′30′′ Р = 642,11 + 203,38 + 202,52 + 203,30 + 202,56

∑β_теор = 180° (n – 2) = 540°00′ -203,23 - 202,58 - 203,30 - 202,56

f_β = - 1°30′ _____________________________________________

f_{β доп} = 1′ = 2′14′′ f_х = +0.15; f_У = - 0.06 0 0

f_абс = = 0,16; f_отн = f_абс/Р = 0,16/642 = 1/4000≤1/2000

4.5.2. Построение плана теодолитной съемки

План теодолитной съемки строится в масштабе 1:1000.

1. На листе чертежной бумаги при помощи линейки Дробышева строят координатную сетку размером 30×40 см. Правильность построения контролируют путем измерения сторон и диагоналей квадратов. Допустимая погрешность построения + 0,2 мм.

2. В соответствии с координатами вершин полигона сетку подписывают с таким расчетом, чтобы полигон расположился внутри нее. Линии подписывают координатами кратными 100 м.

3. С помощью циркуля-измерителя и масштабной линейки наносят на этот лист все вершины полигона в такой последовательности:

- по координатам вершины I ( X и Y ) и по координатам линий сетки (X_с, Y_с) определяют квадрат, в котором расположена данная вершина;

- вычисляют разность координат

δ_х1 = Х₁- Х_с, (4.24)

δ_у1 = Y₁- Y_с, (4.25)

где X и Y – координаты юго-западного угла квадрата, в котором находится вершина I;

- пользуясь масштабной линейкой и измерителем в принятом масштабе, измеряют отрезок δ_х1 и, делая наколы, откладывают его на обеих вертикальных сторонах данного квадрата;

- соединяют наколотые точки тонкой линией (карандашом);

- далее, как показано выше_, измеряют отрезок δ_у1, откладывают его на проведенной линии и накалывают точку, которая и будет вершиной полигона на плане.

Чтобы было легче отыскивать эту точку, вокруг нее карандашом проводят окружность небольшого диаметра.

Аналогично наносят на план все остальные вершины полигона.

Правильность построения точек контролируют, сравнивая расстояние между ними, определенное по плану при помощи циркуля-измерителя и масштабной линейки, с соответствующим горизонтальным проложением, взятым из ведомости вычисления координат. Допустимое расхождение ± 0,3 мм. Проверив правильность нанесения двух вершин, приступают к обозначению следующей и т.д.

4. После нанесения вершин полигона приступают к построению контуров местности (ситуации). Основным материалом для нанесения ситуации служит абрис (см. с.14 и 15 рис. 4.2 и 4.3 и табл. 4.4 или листы 2 – 4 приложения 1 соответствующего варианта). Способ построения контуров на плане соответствует способу съемки их на местности. При этом пользуются транспортиром, циркулем-измерителем и масштабной линейкой.

4.5.2.1. Способ перпендикуляров (прямоугольных координат)

При построении контуров способом перпендикуляров от начала опорной линии, построенной на бумаге, откладывают расстояния до оснований перпендикуляров, указанных в абрисе. В конце отложенных расстояний, пользуясь прямоугольным треугольником, строят перпендикуляры, на которых откладывают их длину. Соединив концы перпендикуляров, получают изображения контуров местности.

4.5.2.2. Способ полярных координат

Для накладки точек, снятых полярным способом, центр транспортира совмещают с вершиной полигона, принятой за полюс, а нулевой диаметр направляют по линии хода, принятой за начальное направление. По дуге транспортира откладывают углы и на полученных направлениях откладывают расстояния.

Рисунок 4.2 – Абрис по линии II – III

Таблица 4.4 – Журнал теодолитной съемки

Номера точек стояния	Номера точек визирования	Отсчеты по горизонтальному кругу	Расстояния	Примечания
II	III	0°00′
		98°06′	30.0	столб
		45°39′	50.0	столб
		35°22′	62.6	Граница выгона
III	IV	0°00′
		37°22′	49.5	столб

Абрис по линии IV – V

Рисунок 4.3 – Абрис по линиям IV-V и V-I

Таблица 4.5 – Журнал тахеометрической съемки

Наблюдатель__________________ Дата_______________ Инструмент________________________

Номера станций	Номер точки визирования	Отчет по дальномеру D1, м	Отсчеты по кругам	М0 Угол наклона, ν, о / //	Горизонтальные продолжения D = D1 × cos2 ν, м	Высота вехи υ, м	Превышения h = D1/2 × sin2× ν + i – υ, м	Отметки точек Н, м	Примечания
Горизонт.	Верти-кальн.
I			КЛ 4°49′					42,8
i = 1,41			КП -4°48′	0 00 30	41,2
	II		0 00
		41,2	11 25	-0 46	-0 46 30	41,2	1,41	-0,55	42,25
		26,1	59 30	0 42	+0 41 30	26,1		+0,32	43,12
		38,5	102 10	1 38	+1 37 30	38,4		+1,09	43,89
		64,8	119 55	1 45	+1 44 30	64,7		+1,98	44,78
		62,9	85 35	0 28	+0 27 30	62,9		+1,50	44,30
		57,9	58 50	0 35	+0 34 30	57,9		+0,59	43,39
	II		0 02

Вычислил__________________________________________

4.5.2.3. Способ угловых засечек

В вершинах опорных сторон откладывают углы, величины которых указаны в абрисе. Пересечение сторон построенных углов дает положение искомой точки.

Остальные способы построения точек ситуации на плане разъяснений не требуют.

4.5.3. Оформление топографического плана

План вычерчивают в карандаше в соответствии с условными знаками для планов масштаба 1:1000. Затем производят зарамочное оформление (см. рис. 4.8), выполняют все надписи и приступают к вычерчиванию плана тушью.

Эту работу начинают с отмывки водных поверхностей слабым раствором голубой акварельной краски. Зеленым цветом показывают пересечения линий сетки координат, берега рек, колодцы. Желтым цветом отмывают усадьбы, строения, шоссейные автодороги. Серым цветом показывают огороды.

4.5.4.Обработка журнала тахеометрической съемки

1. Заполняют тахеометрический журнал (см. табл. 4.5 на с.16 и лист 5 или 6 варианта в приложении 1).

2. Вычисляют место нуля МО вертикального круга теодолита по формуле:

МО = . (4.26)

При вычислениях по этой формуле к отсчету, меньшему 90⁰, прибавляют 360⁰.

3. Вычисляют углы наклона ν на реечные (пикетные) точки по формуле:

ν = КЛ – МО . (4.27)

4. Вычисляют превышения реечных точек над станцией по формуле:

h = sin2ν +i - υ, (4.28)

где D^/ – расстояние до реечных точек, определенное по дальномеру;

ν – угол наклона;

i – высота инструмента;

υ – высота вехи или визирования (наведения).

Значение величины sin2ν выбирают из тахеометрических таблиц по аргументам D^/ и ν. Знак превышения соответствует знаку угла наклона.

5. Вычисляют горизонтальные проложения длин линий, измеренных дальномером (для углов наклона более 3°) по формуле:

D = D^/ ∙ cos² ν . (4.29)

6. Вычисляют отметки реечных точек по формуле:

Н_р.т. = Н_ст + h_р.т. , (4.30)

где Н_ст – отметка станции;

h_р.т. – превышение реечной точки над соответствующей станцией.

4.5.5. Построение плана тахеометрической съемки

Эта часть задания выполняется на основе ранее построенного плана теодолитной съемки.

1. Для построения плана тахеометрической съемки необходимо на план теодолитной съемки нанести реечные (пикетные) точки методом полярных координат.

Данные для нанесения берутся из тахеометрического журнала.

Реечные точки обозначаются на плане точкой диаметром 0,2 мм, справа от нее проводят горизонтальную линию, сверху подписывают номер пикетной точки, а под ней ее отметку, округленную до 0,1 м.

2. По отметкам реечных точек изображают рельеф местности.

Вначале методом интерполирования находят следы горизонталей, а затем плавными кривыми линиями соединяют точки, имеющие одинаковые отметки. Интерполирование выполняют только по направлениям, отмеченным в кроках стрелками (см. рис. 4.5 или лист 4 или 5 соответствующего варианта в приложении 1) аналитическим или графическим способами.

Аналитический способ интерполирования заключается в следующем (рис. 4.4):

- прикладывают к точкам, между которыми производят интерполирование, линейку и измеряют расстояние (заложение ската) между ними (в приведенном на рис. 4.4 примере d =28 мм);

Рисунок 4.4 – Аналитический способ интерполирования

- вычисляют разность отметок точек 1 и 2, соответствующую заложению d.

В данном примере h = Н₁ – Н₂ = 205,2 – 203,6 = 1,6 м.

- смотрят по отметкам, какие горизонтали пройдут между точками 1 и 2 (здесь, при высоте сечения рельефа 1 м, это будут горизонтали с отметками 204 и 205).

Затем вычисляют превышения этих точек над соответствующими горизонталями:

h ₁ = Н₁ – 205,2 = 205,2 – 205 = 0,2 м,

h₂ = Н₁ – 204 = 205,2 – 204 = 1,2 м.

- составляют пропорцию и вычисляют величины заложений d₁ и d₂, соответствующие вычисленным превышениям h₁ и h₁.

При этом можно исходить из того, что:

- измеренному заложению d соответствует разность отметок h.

- искомому заложению d₁ соответствует разность отметок h₁,

тогда d / d₁ = h / h₁, откуда d₁ = ;

соответственно d₂ = .

Решив приведенные выражения, получим

d₁ = = 3,5 мм; d₂ = = 21 мм.

- от точки 1 по линейке, откладывают значения d₁ и d₂ . Получают следы горизонталей с отметками 205 и 204 и подписывают их карандашом.

Рисунок 4.5 – Кроки тахеометрической съемки

Графическое интерполирование выполняется несколькими способами. Целесообразно рассмотреть интерполирование с помощью палетки, представляющей собой лист прозрачной бумаги с нанесенными на него через равные промежутки (0,5-1,0 см) параллельными линиями (рис. 4.6).

Рисунок 4.6 – Палетка

Отметки линий палетки подписывают в зависимости от выбранной высоты сечения рельефа и отметок реечных точек. Порядок пользования палеткой показан на рис. 4.7 и состоит в следующем:

Рисунок 4.7 – Порядок пользования палеткой

- соединяют на плане карандашом точки, между которыми производят интерполирование (в приведенном примере это точки 1 и 2 с отметками
Н₁= 205,2 м и Н₂ = 203,6 м);

- на палетке между линиями 205 и 206, 203 и 204 проводят линии, соответствующие высотам точек Н₁=205,2 м и Н₂=203,6 м;

- совмещают точку 1 плана с линией на палетке с той же отметкой, закрепляют положение палетки в точке 1 остро отточенным карандашом;

- вращают палетку вокруг точки 1 до тех пор, пока точка 2 плана не займет положения на линии с отметкой 203,6 м;

- через палетку карандашом или иглой переносят на план точки пересечения линий палетки (204 и 205) с линией 1–2. Эти точки и являются следами горизонталей с отметками 204 и 205. На плане карандашом подписывают отметки этих точек.

Интерполирование производят между всеми соседними точками, где пройдут горизонтали. Затем карандашом соединяют точки, имеющие одинаковые отметки, и получают горизонтали.

3. После того как проведены все горизонтали, план оформляют в туши в соответствии с условными знаками. Номера пикетных точек и их отметки подписывают черной тушью (высота цифр 3 мм). Горизонтали вычерчивают коричневой тушью, толщина линий – 0,1 мм, а горизонтали, кратные 5-ти метрам, проводят утолщенными линиями (0,3 мм).

Подписывают только отметки утолщенных горизонталей. Для этого делают разрыв в горизонтали и коричневым цветом подписывают ее отметку так, чтобы верх цифр был обращен в сторону повышения рельефа.

Образец теодолитно-тахеометрического плана приведен на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Образец плана теодолитно-тахеометрической съемки

4.6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА И ЕГО ФОРМА

Отчет по лабораторной работе оформляется на листах формата А4 и должен содержать: цель работы; схему теодолитного хода, ведомость измеренных углов и длин сторон и индивидуальное задание согласно варианту; обработанную ведомость вычисления координат станций теодолитного хода с указанием угловых , линейных невязок и невязок в превышениях; обработанный журнал тахеометрической съемки.

К сшитому отчету прилагается выполненный в масштабе 1:1000 план теодолитно-тахеометрической съемки с нанесенными на него горизонталями с сечением рельефа 1 м.

4.7. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАБОТЫ

1. В чем отличие в проведении горизонтальной теодолитной съемки от тахеометрической?

2. В чем сущность и как решается прямая геодезическая задача?

3. Какие способы съемки ситуации вы знаете?

4. В чем сущность и как проводится тригонометрическое нивелирование?

5. Как проводят интерполяцию аналитическим и графическим способами?

Защита проводится в виде собеседования.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5