УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ЛЕТНЕЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Федеральное агентство по образованию
Томский государственный архитектурно-строительный
Университет
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ПО ЛЕТНЕЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ
ПРАКТИКЕ
Для дорожно-строительного факультета.
Томск 2009
5
Учебное пособие по летней геодезической практике:
/Сост. Н.Б. Березин,
В.М. Лазарев , А.А. Лыхин – Томск: Изд-во Том. гос. архит.строит. ун-та, 2008. – 130 c.
Рецензент профессор ТГУ А.М. Черницов
Редактор Е.Ю. Глотова
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 270205 – АДиА, 270201 – МиТТ, 270202 – ИЗОС
дорожно – строительного факультета. В учебном пособие
изложены методы выполнения геодезических работ в соответствии с программой учебной геодезической практики.
Печатаются по решению методического семинара
кафедры геодезии протокол №
от
2009г.
Утверждены и введены в действие проректором по
учебной работе В.В. Дзюбо
с 01.10. 2009
до 01.10. 2014
Подписано в печать.
Формат 60х90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс, печать
офсет.
Уч. изд. л.2,2. Тираж 150 экз. Заказ №
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск. пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 17
6
Содержание
Введение
1 Общие указания
1.1.Организация работ
1.2.Порядок получения, хранения и сдачи геодезических инструментов
1.3.Техника безопасности и охрана окружающей
среды
2 Поверки геодезических приборов
2.1.Поверки и юстирования теодолита
2.1.1. Поверки цилиндрического уровня
2.1.2. Поверка положения коллимационной плоскости
2.1.3. Поверка перпендикулярности трубы оси
вращения теодолита
2.1.4. Поверка сетки нитей
2.1.5. Поверка постоянства места нуля вертикального круга
2.2. Поверки и юстирование нивелира Н-3
2.2.1. Поверка круглого уровня
2.2.2. Поверка сетки нитей
2.2.3. Поверка главного геометрического условия
3 Создание съемочного геодезического обоснования
3.1.Проложение теодолитного хода
3.1.1. Рекогносцировка местности, закрепление точек теодолитного хода.
3.1.2. Измерение горизонтальных углов
3.1.3. Измерение длин линий
3.1.4. вычисление координат точек теодолитного
хода
3.1.5. Определение грубых промахов в измерениях
3.2. Проложение нивелирного хода
3.2.1. Измерение превышений
3.2.2. Обработка нивелирного журнала
3.2.3. Повторные измерения в нивелирном ходе
7
5
6
6
7
9
10
11
13
15
16
17
17
20
21
22
23
25
25
27
29
33
37
46
48
49
52
56
4
5
Тахеометрическая съемка
4.1. Приведение теодолита на станции в рабочее
положение
4.2. Порядок работы на станции
4..3. Определение планово-высотного положения
переходной точки
4.4. Камеральные работы при тахеометрической
съемке
4.4.1. Обработка журнала съемки
4.2.2. Составление плана
4.4.3. Полевая корректура плана, контроль, окончательное оформление плана
Геодезические работы при изыскании сооружений
линейной формы
5.1. Рекогносцировка местности и закрепление углов поворота трассы
5.2. Измерение углов трассы. Контроль угловых измерений на трассе
5.3 Привязка точек трассы в плане к пунктам государственной геодезической сети
5.3.1. Привязка трассы к одному геодезическому
пункту
5.4. Разбивка пикетажа
5.5. Съемка полосы местности вдоль трассы и пикетажный журнал
5.6. Разбивка главных точек закруглений
5.7.Детальная разбивка закруглений
5.7.1. Способ прямоугольных координат
5.7.2. Способ углов и хорд
60
60
5 8. Геометрическое нивелирование трассы по пикетажу
5.9. Ведомость прямых и кривых
5.10. Привязка трассы
89
61
66
68
68
70
74
76
76
77
78
79
81
82
85
86
87
88
94
94
8
6.
7.
8
5.11. Контроль нивелирования
5.11.1. Нивелирование в два инструмента
5.11.2. двойной ход
5.11.3. Одиночный ход с контрольными точками
5.12. Нивелирование трассы через овраги
5.13. Допустимые невязки продольного нивелирования
5.14. Составление плана и продольного профиля
Определение истинного азимута
6.1. Определение азимута земного предмета по часовому углу Солнца
Нивелирование поверхности участка местности по
квадратам
7.1. Построение сетки квадратов
7.2. Плановая и высотная привязка сетки квадратов
к пунктам геодезической сети
7.3. Порядок нивелирования. Журнал наблюдений.
Допуски, контроли
Основные инженерно-геодезические задачи
8.1. Вынос проекта сооружения на местность
8.2. Вынос проектной отметки на местность
8.3. Определение высоты сооружения
8.4. Определение крена высотного сооружения
8.5. Определение расстояний, недоступных для
измерения мерной лентой
95
95
96
96
97
97
98
102
105
110
111
112
113
116
116
121
123
125
129
В пособии разделы 1 – 4 написаны доцентом А. А.
Лыхиным, разделы 5,6 - доцентом Н. Г. Березиным, разделы
7,8 - доцентом В. М. Лазаревым
9
ВВЕДЕНИЕ
Пособие предназначено для студентов строительных
специальностей 270205 “Автомобильный дороги и аэродромы”, 270201 “Мосты и транспортные тоннели”, 270202 “Инженерная защита окружающей среды”, проходящих летнюю
геодезическую практику на незастроенных или малозастроенных территориях, близких по условиям к учебному геодезическому полигону.
Цель и задачи учебной практики
Цель геодезической практики состоит в закреплении теоретических знаний, полученных в течение учебного года, и в
приобретении практических навыков по выполнению геодезических работ, связанных с созданием планово-высотного геодезического обоснования, производством топографических
съемок местности, решением ряда инженерных геодезических
задач, необходимых при изысканиях, проектировании и строительстве инженерных сооружений. Поэтому основное внимание в пособии уделяется способам и методике выполнения полевых работ. Даются рекомендации по предупреждению и обнаружению грубых промахов в измерениях, которые наиболее
часто делаются студентами при работе с геодезическими приборами и инструментами.
10
I. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Организация работ
Перед началом геодезической практики проводится производственное собрание потока, где каждой группе объявляется руководитель практики. На этом собрании необходимо
осуществить следующее:
1. Утверждается состав студенческих бригад (5–6 человек) с уточнением места хранения геодезических инструментов,
2. Разъясняется студентам цель, задачи и назначение
практики.
3. Происходит ознакомление студентов с рабочей программой. Определяются календарные сроки выполнения работ
по отдельным видам с занесением их в дневник практики каждой бригады.
4. Происходит ознакомление студентов с распорядком
дня и правилами поведения в месте проведения практики.
5. Проводится инструктаж по технике безопасности при
выполнении геодезических работ.
6. Рассматриваются вопросы охраны окружающей среды.
7. Разъясняются правила получения, хранения, ухода и
обращения с геодезическими инструментами.
В процессе проведения практики руководитель практики
осуществляет организационное руководство, выдает задания
бригадам, проводит консультации по проведению работ и контроль за их исполнением, приемку работ и зачетов.
В каждой бригаде назначается бригадир, в обязанности
которого входит:
1. Организация работы бригады с целью равномерного
участия студентов
при выполнении всех видов геодезических работ и своевременного их завершения.
11
2. Отчет бригадира о проделанной работе на производственных собраниях, которые проводит руководитель практики.
3. Контроль за ведением полевых журналов и оформлением других материалов геодезической практики.
4. Ежедневное ведение дневника, с отметками в нем о
проделанной работе и посещаемости.
5. Контроль за порядком и дисциплиной.
6. Обеспечение соблюдения требований по охране природы и правил по технике безопасности.
7. Контроль за хранением и обращением с геодезическими инструментами.
8. Организация подготовки бригады к сдаче зачета по материалам геодезической практики.
В конце практики бригада сдает зачет, на который приходит в полном составе.
1.2. Порядок получения, хранения и сдачи геодезических инструментов
Геодезические инструменты бригады получают в геокамере согласно установленному графику. Для этого необходимо
после проведения производственного собрания подать в геокамеру списки бригад с указанием бригадиров. Инструменты
получает бригадир в присутствии всей бригады.
После получения инструментов вся бригада несет полную материальную ответственность за их сохранность и исправность. Инструменты выдаются на весь период прохождения практики. Поэтому их необходимо осмотреть и проверить.
Осмотр инструментов заключается в следующем:
1. Производится осмотр деревянных вешек, нивелирных
реек, штатива. Шашечные деления на рейках должны
быть четкими. У штатива проверяется работа закрепительных
винтов ножек, а после его установки − устойчивость.
2. После установки на штатив теодолита, нивелира в
первую очередь производится проверка и регулировка меха12
нических деталей; подъемных, закрепительных, наводящих и
юстирных (исправительных) винтов уровней, сетки нитей. При
люфте подъемных винтов их следует отрегулировать. Вращение лимба, алидады и зрительной трубы должны быть плавными без заеданий и колебаний.
3. Далее производится осмотр оптических деталей теодолита, нивелира. Объектив, окуляр, горизонтальный и вертикальный круги не должны иметь механических повреждений.
Изображения шкал в отсчётном приспособлении и сетки нитей
должны быть четкими. Присутствие пыли, грязи и капель на
оптических приборах не допускается.
4. Мерную ленту необходимо размотать и убедиться в
отсутствии разрывов, трещин, опасных деформаций. Если лента заклепана в месте разрыва, то ее нужно сравнить по длине с
целой лентой.
После осмотра все полученные инструменты с их номерами нужно обязательно записать на соответствующей странице дневника практики.
Хранить геодезические инструменты необходимо в сухом помещении. При хранении их в комнате общежития необходимо, чтобы там проживал один из членов бригады.
При обращении с геодезическими приборами нужно соблюдать следующие требования:
1. Оптические приборы должны перевозиться в футлярах, их следует беречь от ударов, падения, сильных встрясок,
проникновения в них воды, при дожде необходимо закрывать
чехлом.
2. Работая с приборами, не следует прикладывать силу
при закреплении зажимных винтов, так как можно легко сорвать резьбу.
3. Нельзя надолго оставлять прибор под лучами солнца.
4. При разматывании и работе со стальной лентой не следует допускать образования колец, перекручивания, переезда
ее любым транспортным средством. Переносить ленту нужно
только вдвоем, следить за тем, чтобы она была в натянутом
состоянии, не касалась земли. Если лента смочена при работе,
13
то перед наматыванием на барабан ее нужно протереть сухой
тряпкой.
5. Нельзя оставлять инструменты без присмотра. Перед
сдачей инструментов в конце практики их нужно протереть от
пыли. Ножки штатива очистить от земли и промыть. Мерную
ленту следует тщательно очистить от пятен ржавчины песком
или мелкой наждачной бумагой, протереть сухой тряпкой,
пригласить лаборанта для ее осмотра, а затем смазать и намотать на барабан.
Сдаваемые инструменты не должны иметь механических
повреждений. Теодолит и нивелир перед сдачей следует дать
для осмотра руководителю практики.
После сдачи инструментов в геокамеру в дневнике бригады делается отметка о их принятии. Без этой отметки бригада к зачету не допускается.
1.3.Техника безопасности и охрана окружающей среды
Перед выходом на полевые работы каждый студент должен пройти инструктаж по технике безопасности и охране
труда, который проводит руководитель практики, и расписаться в специальном журнале.
Чтобы не причинять вреда своему здоровью и здоровью
окружающих людей, необходимо выполнять следующие основные правила:
1. Соблюдать осторожность при переходе дорог. При работе в населенных пунктах нужно по возможности сокращать
время пребывания исполнителей на полотне дороги, выделять
сигнальщиков, предупреждающих о приближающемся транспорте.
2. Нельзя перевозить в общественном транспорте инструменты с открытыми колющими и режущими частями
(штатив, шпильки, топор и другие). Их нужно обмотать куском старой клеенки, брезента.
14
3. Запрещается определять высоту подвески проводов
ЛЭП непосредственным измерением с помощью рулетки, шестов, вешек и других предметов.
4. Нельзя близко приближаться к оборванным проводам
ЛЭП.
5. При приближении грозы полевые работы должны быть
прекращены. Во время грозы запрещается находиться под
одиноко стоящими деревьями и другими высотными сооружениями (мачтами, опорами ЛЭП и т. п.), рядом с металлическими предметами.
6. Под лучами солнца необходимо работать с покрытой
головой.
7. Не разрешается ходить босиком, лежать на земле.
8. При работе в лесу следует применять известные меры
по предотвращению укуса клещом. При укусе насекомое необходимо вытащить, положить в баночку и обратиться в поликлинику.
9. При обращении с инструментами также следует соблюдать осторожность:
− нельзя пользоваться плохо насаженным топором;
− не разрешается метать топор, вешки, шпильки в деревья, при передаче друг другу;
− переносить штатив с прикрепленным прибором следует в отвесном положении ножками вниз;
− при работе со стальной лентой нужно остерегаться
пореза рук о ее острые края.
Наряду с этими рекомендациями следует помнить, что
общими мерами по борьбе с несчастными случаями являются:
четкая организация труда, высокая трудовая дисциплина, добросовестное и вдумчивое выполнение поручений каждым студентом.
В период прохождения геодезической практики необходимо соблюдать следующие основные правила по охране
окружающей среды:
− категорически запрещается делать затесы на стволах
деревьев, рубить ветви, кустарник;
15
− запрещается разводить костры, при работе в лесу в
сухую погоду сигареты следует тщательно тушить;
− недопустимы вытаптывание посевов, лугов, а в городской черте − газонов, клумб, и т. д.;
− запрещается захламлять территорию, забивать колышки на пешеходных дорожках, снимать дерн.
16
2. ПОВЕРКИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Поверки и юстирование теодолита, нивелира выполняется перед началом полевых работ, а при необходимости – в
процессе работы.
2.1. Поверки и юстирование теодолита
На геодезической практике для измерения горизонтальных и вертикальных углов используются два типа теодолитов
технической точности Т30 и 2Т30, одинаковых по внешней
конструкции (рис. 1).Отличаются теодолиты практически
только градуировкой лимба и отсчетным устройством.
У теодолита Т30 в поле зрения микроскопа отсчетного
устройства (рис. 2) видны одновременно изображения шкал
горизонтального (внизу) и вертикального (вверху) круга с общим индексом. Лимб разбит на градусные деления, которые
оцифрованы и разбиты на деления ценой 10΄. Отсчет складывается из младшей цифры градуса, которая расположена слева
от индекса, и минут − от штриха этого градуса до индекса.
Отсчеты берутся с точностью до 1΄.
На рис. 3 изображено поле зрения микроскопа отсчетного устройства теодолита 2Т30. Лимб разбит на градусные деления, которые оцифрованы. Длина шкалы, равная одному
градусному делению, разбита на 6 частей по 10΄. Каждое такое
деление еще раз разбито пополам. Таким образом, цена
наименьшего деления равна 5´. Отсчет складывается из цифры
градусного штриха, попадающего на шкалу, и минут − от нулевого деления шкалы да этого градусного штриха. Шкала
вертикального круга имеет два ряда цифр. Если на эту шкалу
попадает штрих градусного деления со знаком минус, то отсчет минут ведется по нижнему ряду цифр шкалы от ее штриха
-0 до штриха градусного деления, т. е. уже справа налево. Отсчеты берутся с точностью до 1´, а иногда и до 0,5'.
17
Рис. 1. Теодолит 2Т30
1 – горизонтальный круг (лимб, закрытый кожухом); 2 –
алидада; 3 – зрительная труба; 4 – горизонтальная ось трубы; 5
– колонка; 6 – цилиндрический уровень; 7 – вертикальный
круг; 8 – подъемный винт; 9 ─ подставка; 10,11 – закрепительный винт лимба; 12 – закрепительный винт алидады; 13 –
наводящий винт алидады; 14 – закрепительный винт трубы; 15
– наводящий винт трубы; 16 – зеркальце; 17 – визирный целик;
18 – уровень при трубе; 19 – исправительные винты уровня
при алидаде; 20 – окуляр; 21 – окулярная часть отсчетного
устройства приспособления; 22 – исправительные винты уровня на трубе; 23 – винт фокусировки (кремальера).
18
Рис. 2. Поле зрения шкалового
Рис. 3. Поле зрения шкаловомикроскопа теодолита Т30 (отсчеты: го микроскопа теодолита 2Т30 (отпо горизонтальному кругу 70°05'; по счеты: по горизонтальному кругу
вертикальному кругу – 358°48')
125°06'; по вертикальному кругу –
(–3°48'))
Поверки теодолита выполняются в следующем порядке:
– поверка положения коллимационной плоскости
– поверка перпендикулярности трубы оси вращения теодолита
– поверка сетки нитей
– поверка постоянства места нуля вертикального круга
2.1.1. Поверка цилиндрического уровня
Условие поверки: ось цилиндрического уровня должна
быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Выполнение
этого условия позволяет с помощью уровня установить ось
вращения теодолита в отвесное положение, а, следовательно,
плоскость лимба − в горизонтальное положение. Это часто
называют нивелированием (горизонтированием) теодолита.
Порядок действий. Штатив с теодолитом устанавливается так, чтобы лимб горизонтального круга был примерно горизонтален. Перед выполнением поверки лимб приводится в
19
горизонтальное положение вначале по неисправленному уровню. Для этого, поворачивая теодолит, устанавливают уровень
по направлению каких-либо двух подъемных винтов и приводят его пузырек этими же винтами в нуль-пункт. Поворачивают на 90° и третьим подъемным винтом пузырек приводят в
нуль-пункт. После каждой установки положение теодолита
фиксируется закрепительным винтом алидады.
Для выполнения поверки теодолит вновь устанавливают
так, чтобы уровень находился по направлению двух подъемных винтов, и приводят этими винтами пузырек в нуль-пункт.
Затем теодолит поворачивают на 180º. Если при этом пузырек
уровня остается в нуль-пункте, то условие поверки считается
выполненным. При смещении его от нуль-пункта более чем на
одно деление необходимо выполнить юстирование (исправление) уровня.
Юстирование производится путем возвращения пузырька
в нуль-пункт на половину отклонения подъемными винтами,
по направлению которых устанавливался уровень, а на оставшуюся половину − юстирными винтами уровня. При этом
один из юстирных винтов немного вывинчивается шпилькой, а
другой сразу же ввинчивается. Затем теодолит вновь поворачивается на 180º и юстирование повторяется.
Число таких повторений зависит от точности определения половины отклонения пузырька уровня от нуль-пункта.
Если пузырек не касается концов стеклянной ампулы, то эту
половину легко найти по делениям ампулы, а если касается
(зашкалил), то поступают следующим образом. Выводят пузырек в нуль-пункт, считая число оборотов подъемных винтов, а
затем наполовину вращают винты в обратном направлении.
После этого пузырек выводят в нуль-пункт юстирными винтами и поверку повторяют. Убедившись в выполнении условия
поверки (после поворота теодолита на 180º пузырек должен
оставаться в нуль-пункте ампулы уровня), приводят лимб в
горизонтальное положение уже по исправленному уровню путем поворота теодолита на 90º. Затем приступают к выполнению второй поверки.
20
2.1.2.Поверка положения коллимационной плоскости
Условие: визирная ось зрительной трубы должна быть
перпендикулярна оси вращения зрительной трубы. При невыполнении этого условия визирная ось при вращении зрительной трубы образует не коллимационную плоскость, а две конические поверхности. Угол между фактическим положением
визирной оси и перпендикуляром к оси вращения трубы называется коллимационной ошибкой.
Для поверки данного условия на местности выбирается
ясно видимый удаленный предмет, на одну из точек которого
можно точно навести биссектор сетки нитей. В качестве такового может быть: антенна, шпиль на крыше здания, ролик на
столбе ЛЭП и т. д. Визируя на него зрительную трубу при двух
положениях вертикального круга (круг лево − КЛ, круг право
− КП), берут отсчеты по горизонтальному кругу и вычисляют
коллимационную ошибку
КЛ  ( КП  180)
C
.
(1)
2
Если величина коллимационной ошибки превышает
двойную точность отсчетного устройства
C  2t ,
(2)
где для теодолитов технической точности t=1',то производят
исправление (юстирование) положения визирной оси. Для этого вычисляют правильный отсчет
КЛ  ( КП  180)
N 
,
(3)
2
равный среднему из отсчетов по лимбу при двух кругах и свободный от влияния коллимационной ошибки. Наводящим винтом алидады устанавливают его на лимбе горизонтального
круга. Центр сетки нитей при этом сойдет с наблюдаемой точки. Тогда, ослабив вертикальные юстирные винты оправы сетки нитей, с помощью боковых, юстирных винтов, перемещают
сетку до совмещения ее биссектора с визирной целью. После
21
этого закрепляют сетку вертикальными винтами и вновь повторяют поверку.
Определение величины коллимационной ошибки должно
быть выполнено каждым членом бригады. Если юстирование
не производилось, то расхождение в величинах С не должно
превышать 1'. Результаты наблюдений и вычислений записывают в табл. 1.
Таблица 1
Результат определения значений коллимационной
ошибки
Фамилия
Отсчеты
КП
Иванов
Петров
199º44'
204º28'
КЛ
18º32'
24º18'
С
N
− 6'
−5'
18º32'
24º18'
1'
− 0,5'
24º23'
33º30'
Послеюстирования
Сидоров
Ким
204º21'
213º31'
24º23'
33º30'
В качестве визирной цели можно использовать одну точку. Только при повторном определении величины С нужно
сбивать лимб. Делается это так. При закрепленной алидаде открепляется лимб, теодолит немного поворачивается. Лимб закрепляется.
2.1.3. Поверка перпендикулярности трубы оси вращения теодолита
Условие: ось вращения трубы должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Выполнение этого условия
необходимо для того, чтобы после нивелирования теодолита
коллимационная плоскость занимала отвесное положение. В
современных теодолитах это условие гарантируется заводом22
изготовителем. Тем не менее, эта поверка должна быть выполнена. Для этого в 10−20 м от стены здания устанавливают теодолит и визируют трубу на высоко расположенную точку на
стене при круге лево. Наклоняя трубу, проецируют эту точку
до горизонтального положения визирной оси и отмечают на
бумаге, прикрепленной к стене, точку a1. Повторив ту же операцию при другом круге теодолита, отмечают точку a2. Если
точки a1 и a2 отстоят друг от друга не более чем на 1/3 величины биссектора сетки нитей, то условие считается выполненным.
В случае несоблюдения условия исправление положений
горизонтальной оси в полевых условиях не производится.
2.1.4. Поверка сетки нитей
Условие: горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Выполнение этого
условия требуется для удобства визирования на отвесные
предметы (например, вехи, рейки). Поверка может быть выполнена двумя способами.
Первый способ. Трубу визируют на четко видимую точку
одним краем средней горизонтальной нити сетки. Затем поворачивают теодолит по азимуту, перемещая, таким образом,
изображение наблюдаемой точки в другой край поля зрения
трубы. Если точка отклонится от нити не более чем на 1/3 величины биссектора сетки нитей, то условие считается выполненным.
Второй способ более удобен для исправления положения
сетки нитей. Для этого в 10−20 м от теодолита подвешивают
отвес. Вертикальный штрих сетки визируют на нить отвеса.
Если они не совпадут, то производят юстирование сетки нитей. Для этого после ослабления стопорного винта разворачивают окулярное колено трубы внутри ее объективного колена
до совмещения вертикального штриха сетки с нитью отвеса.
Закрепляют стопорный винт.
23
Эту поверку целесообразно производить второй – после
поверки уровня.
2.1.5. Поверка постоянства места нуля вертикального
круга
Напомним, что для теодолитов Т30, 2Т30 место нуля
(МО) − это такой отсчет по вертикальному кругу, при котором
визирная ось трубы горизонтальна, а пузырек цилиндрического уровня при горизонтальном круге находится в нуль-пункте.
Причиной недопустимых колебаний значения места нуля могут быть: недостаточно прочное скрепление вертикального
круга с осью вращения трубы; изменения в положения визирной оси трубы вследствие слабого крепления сетки нитей.
Поверка производится следующим образом. Для наблюдения выбирается на местности несколько различно удаленных от инструмента местных предметов, на которые визируют
трубу при КЛ и КП. Порядок наблюдений при одном круге
следующий:
1. Визируют трубу на точку вначале грубо (руками), фокусируют ее.
2. Приводят пузырек цилиндрического уровня при горизонтальном круге в нуль-пункт одним из подъемных винтов,
расположенным по направлению линии визирования.
3. Наводящими винтами совмещают центр сетки нитей с
точкой и берут отсчет по вертикальному кругу.
Формулы для вычисления значений места нуля и вертикального угла для теодолитов Т30 и 2Т30 приведены в табл. 2.
При вычислениях по всем формулам для теодолита Т30
следует руководствоваться следующим правилом: к величинам
КЛ, КП и МО, меньшим 90º, необходимо прибавлять 360º.
Результаты измерений и вычислений следует оформить в
виде табл.3. Расхождение в значениях МО допускается в пределах двойной точности отсчетного устройства, т. е. 2'. Если
наблюдаются резкие различия значений МО, то должна быть
установлена и устранена их причина. Величина МО, в принци24
пе, может быть любой. Однако вычисление углов  значительно упрощается, если значение места нуля равно или близко и нулю градусов.
Приведение МО к 0º делается следующим образом:
1. Определяют значение вертикального угла по наблюдениям при КП и КЛ.
2. Оставив трубу наведенной на точку, наводящим винтом зрительной трубы устанавливают на вертикальном круге
отсчет, равный  . При этом сетка сместится с наблюдаемой
точки.
Таблица 2
Определение МО для теодолитов Т30 и 2Т30
Тип теодолита
Т30
2Т30
КЛ  КП  180
КЛ  КП
МО 
МО 
2
2
КЛ  ( КП  180)
2


КЛ  КП
2
  КЛ  МО
  МО  КЛ
  МО  (КП  180)
  МО  КЛ
Таблица 3
Результаты определения значений МО и вертикального угла
Фамилия
Иванов
Петров
Сидоров
25
Отсчеты
КЛ
КП
3º22'
−3º24'
6º55'
173º07'
357º52' 183º11'
МО

−1'
1'
1,5'
3º23'
6º54'
−2º09,5'
Тип теодолита
2Т30
Т30
Т30
3. Сетку нитей перемещают до совмещения ее с точкой
вертикальными юстирными винтами оправы сетки, предварительно ослабив боковые юстирные винты.
Затем вновь определяют значение МО. Так как при
ослаблении боковых винтов сетка нитей может быть сдвинута,
то исправление значения места нуля целесообразно производить одновременно с исправлением величины коллимационной ошибки (см. подразд. 2.1.2).
Первую поверку (цилиндрического уровня) рекомендуется производить ежедневно перед началом измерений, а остальные − один раз в неделю.
2.2. Поверки и юстирование нивелира Н-3
На геодезической практике для измерения превышений
используется нивелир Н-3, внешний вид которого приведен на
рис. 4.
В комплект нивелира входят две нивелирные рейки, по
которым берутся отсчеты. После приведения подъемными
винтами пузырька круглого уровня в нуль-пункт трубу визируют на рейку: вращением кремальеры добиваются четкого
изображения штрихов рейки; вращением окулярного кольца −
сетки нитей. Элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического уровня в середину ампулы, а затем в нуль-пункт,
совмещая изображения концов пузырька, которые видны в поле зрения трубы (слева). Отсчет по рейке берут по среднему
горизонтальному штриху сетки нитей, а = 1355 (рис. 5).
26
Рис 4. Нивелир
1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6
– наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт;
9–
объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень;
Рис 5. Поле зрения трубы нивелира Н-3
Отсчет всегда состоит из четырех цифр: первые две цифры дециметры, подписанные на рейке; третья − сантиметры
(чередующиеся черные и белые сантиметровые деления −
шашки), отсчет которых ведется вниз от начала дециметра,
штрих напротив начала символа или четвертая − миллиметры,
27
оцениваемые на глаз от величины шашки рейки. Поверки нивелира выполняют в следующем порядке.
2.2.1. Поверка круглого уровня
Условие: ось круглого уровня должна быть параллельна
оси вращения нивелира. Поверка необходима для приведения
оси нивелира в отвесное положение. Производится следующим образом. Поворачивая нивелир, устанавливают круглый
уровень по направлению каких-либо двух подъемных винтов.
Действуя всеми тремя подъемными винтами, приводят пузырек в нуль-пункт. Поворачивают нивелир на 180º. Если пузырек остался в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае производят юстирование уровня. Рассмотрим два
способа юстирования круглого уровня.
Первый способ. Если после поворота нивелира на 180º
пузырек сместился с нуль-пункта, то его смещают к нульпункту на половину дуги отклонения подъемными винтами, а
в нуль-пункт выводят юстирными винтам круглого уровня.
Затем повторяют те же действия до выполнения условия. Однако применение этого способа позволяет произвести юстирование быстро только тогда, когда пузырек не касается края ампулы (не зашкалил). При сильно разъюстированном уровне
число повторений поверки может быть довольно велико. Поэтому в данном случае более результативен второй способ, который не приводится в учебной литературе.
Второй способ. Идея способа заключается в приведении
оси нивелира в отвесное положение при помощи цилиндрического уровня точно так же, как это делается для теодолита.
После чего пузырек круглого уровня выводится в нуль-пункт
его юстирными винтами. Последовательность действий следующая.
1. Определяют диапазон работы элевационного винта
числом его оборотов и выставляют в среднее положение.
28
2. Устанавливают цилиндрический уровень по направлению каких-либо двух подъемных винтов и приводят этими
винтами его пузырек по делениям ампулы в нуль-пункт.
3. Поворачивают нивелир на 180 и приводят пузырек к
нуль-пункту на половину его отклонения теми же подъемными
винтами, а на оставшуюся половину − элевационным винтом
(у теодолита это делалось юстирными винтами уровня). Повторяют эти действия, пока пузырек не будет оставаться примерно в нуль-пункте (или в пределах ампулы).
4. Поворачивают нивелир на 90° и приводят пузырек в
нуль-пункт третьим подъемным винтом.
5. Юстирными винтами круглого уровня выводят его пузырек в нуль-пункт. Проверяют условие, поворачивая нивелир
на 180° .
2.2.2. Поверка сетки нитей
Условие: горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси нивелира. Нивелирную рейку устанавливают в 30−40 м от инструмента. Наводят на нее трубу так, чтобы
изображение рейки последовательно получалось в разных местах поля зрения (у двух краев и в центре), берут отсчеты. Если все три отсчета одинаковы, то условие выполнено. Для поверки может использоваться также отвес, подвешенный в
20−30 м от нивелира в защищенном от ветра месте. Юстирование производится разворотом сетки нитей.
2.2.3. Поверка главного геометрического условия
Условие: визирная ось трубы должна быть параллельна
оси цилиндрического уровня. Одним из наиболее простых
способов поверки является следующий, На ровной местности
закрепляют колышками линию АВ длиной 40−60 м. На колышки устанавливают рейки, условно принимая одну из них в
качестве задней, другую – передней. Измерив шагами длину
линии, устанавливают нивелир в ее середине (рис. 6). Приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт, берут отсчеты по
29
обеим сторонам реек и вычисляют превышения по формуле h
= a3 – a4. Затем устанавливают нивелир в 4−5 м от задней рейки (рис. 7) и вновь определяют то же превышение, но уже способом «вперед». Расхождение превышений, полученных по
черной и красной сторонам реек, в обоих случаях не должны
превышать 4 мм. Находят средние превышения и по ним вычисляют ошибку х в отсчете по рейке, вызванную непараллельностью визирной оси к оси цилиндрического уровня, по
формуле:
x = hc − hв. (4)
Результаты оформляются в виде табл. 4. Условие поверки считается выполненным, если /х/ 4 мм, в противном случае
производится юстирование уровня. Для этого элевационным
винтом наводят среднюю нить сетки на правильный отсчет
bоп=bп−х, соответствующий горизонтальному положению визирной оси. Тогда пузырек цилиндрического уровня уйдет от
нуль-пункта. Необходимо с помощью вертикальных юстирных
винтов цилиндрического уровня совместить изображения концов пузырька уровня, предварительно ослабив боковые винты.
После юстирования уровня поверку повторяют.
П
J1 x
an
J1
в3
x
h
a3
x
A S 40- 60 B
вn
h
З
П
З
A
4-5м
B
30
hc, hв превышения, полученные соответственно способом
нивелирования из «середины» и «вперед».
П
J1 x
an
J1
в3
x
h
a3
x
A S 40- 60 B
вn
h
З
П
З
A
Рис. 6
4-5м
B
Рис. 7
Результаты определения ошибки нивелира
Обозначения Способ «из середины»
Черная
Красная
3
1675
6362
П
1434
6119
3–П
0241
0243
После
0242
юстирования
3
–
–
П
–
–
3–П
–
–
Способ «вперед»
Черная
Красная
1548
6235
1284
5970
0264
0265
0264
1550
1306
0244
6229
5984
0245
2644
31
х = hc − hв = 0242 – 0264 = −22 мм
воп = вп – х = 1284 − (−22) = 1306
3. СОЗДАНИЕ СЪЕМОЧНОГО
ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ
Инженеру-строителю при проектировании и строительстве зданий, других инженерных сооружений большей частью
приходится пользоваться топографическими планами масштабов 1:500 – 1:5000. Поэтому в третьем разделе настоящего пособия приводится комплекс геодезических работ по созданию
таких планов методом тахеометрической съемки, а в разд. 7, –
методом нивелирования поверхности по квадратам.
В месте проведения геодезической практики имеется
определенная геодезическая сеть. Однако густота пунктов этой
сети недостаточна для производства с них съемки местности.
Поэтому опорная геодезическая сеть сгущается путем создания съемочного геодезического обоснования, с пунктов которого, называемых станциями, и производится съемка местности.
Наиболее простой путь создания съемочного обоснования, – проложение тахеометрических или теодолитно - нивелирных ходов. В связи с тем, что теодолитные или нивелирные
ходы являются основой для решения широкого круга инженерных задач на всех этапах строительства, им при проведении
геодезической практики уделяется первостепенное значение.
3.1. Проложение теодолитного хода
Точки теодолитного хода служат плановым съемочным
обоснованием для производства топографических съемок
крупных масштабов. Цель проложения теодолитного хода, –
32
получение координат его точек. Теодолитные ходы могут быть
замкнутыми (рис. 8) или разомкнутыми (рис. 9) в зависимости
от формы участка местности, подлежащего съемке.
Рис. 8. Схема замкнутого
теодолитного хода
Рис. 9. Схема разомкнутого
теодолитного хода
Замкнутый ход привязывается не менее чем к двум пунктам опорной сети, например П 6 и П 7 (см. рис. 8), разомкнутый − к двум парам таких пунктов по его концам (см. рис. 9).
Угловая привязка осуществляется путем измерения примычных углов: 0− для замкнутого хода (см. рис. 8); 1 и 5− для
разомкнутого. В порядке исключения разомкнутый ход может
быть привязан только к двум пунктам опорной сети в его
начале. В таком ходе (висячем) допускается не более двух сторон.
При съемке изолированных участков местности, когда
привязка к пунктам Государственной геодезической сети не
имеет принципиального значения, замкнутые теодолитные ходы могут не опираться на пункты опорной геодезической сети,
а координаты их точек вычисляются в условно принятой системе координат, назначаемых первой точке. При этом в обязательном порядке делается ориентирование первой стороны
хода относительно частей света, для чего в точке Т1 (рис. 10)
33
измеряется магнитный азимут АМТ1Т2. Дирекционный угол
этой стороны Т1-Т2.принимается в качестве исходного и может
быть вычислен по формуле
 = АМ +   ,
где  − склонение магнитной стрелки;  − сближение меридианов.
Магнитный азимут измеряется при помощи буссоли, которая крепится к теодолиту, при положении вертикального
круга КЛ. Порядок действий следующий.
1. Теодолит устанавливают в точке Т1 теодолитного хода
и приводят в рабочее положение. Открепляют закрепительное
устройство буссоли так, чтобы ее стрелка могла свободно
вращаться в горизонтальной плоскости.
2. Закрепляют лимб, открепляют алидаду и совмещают
их нули, поворачивая теодолит. Алидаду закрепляют.
3. Открепляют лимб и, поворачивая теодолит, добиваются точного совмещения стрелки буссоли с ее линией С-Ю (север-юг). В результате нулевой штрих лимба будет ориентирован на магнитный север. Лимб закрепляют.
4. Открепляют алидаду и визируют зрительную трубу на
веху, установленную и точке Т2 теодолитного хода. Берут отсчет по горизонтальному кругу, который и будет значением
магнитного азимута направления Т1-Т2 первой стороны теодолитного хода.
3.1.1. Рекогносцировка местности, закрепление точек
теодолитного хода
После получения задания на съемку местности предварительно производится следующая подготовительная работа: составляется схема расположения пунктов опорной геодезической сети на участке, подлежащем съемке; выписываются их
координаты и высоты; заготавливаются колышки для закрепления точек теодолитного хода. На каждую точку должно приходиться по два колышка: короткий, длиной 15-20 см и диа34
метром около 3 см; длинный (около 40 см) колышек-сторожок.
Колья заготавливаются из сухой древесины, верх их опиливается.
Затем бригада выходит на рекогносцировку (осмотр)
местности, оставляя одного человека с основными инструментами, вещами. С собой берут две вехи, топор, колья, схему
расположения пунктов опорной сети.
В процессе рекогносцировки вначале определяют границы участка, подлежащего съемке, отыскивают пункты опорной
сети, к которым будет осуществляться привязка теодолитного
хода. Для замкнутого хода достаточно двух пунктов опорной
сети, между которыми имеется прямая видимость. Для разомкнутого хода − две пары таких пунктов по его концам.
Затем выбирается местоположение точек теодолитного
хода, с которых будет производиться тахеометрическая съемка
местности. Их расположение должно отвечать следующим
условиям:
1. Между смежными точками должна быть прямая видимость и подстилающая поверхность, удобная для измерения
длин линий мерной лентой. Прямая видимость устанавливается при помощи вешек.
2. Точки теодолитных ходов должны располагаться в местах с .хорошим обзором местности.
3. Длины сторон должны быть не более 350 м не менее
40 м на незастроенной и 20 м на застроенной территории.
Предельная длина теодолитного хода зависит от масштаба съемки. Так, при масштабе съемки 1:1000 длина хода должна быть не более 1,2 км, а при масштабе 1:500 − 0,6 км.
Расположение точек теодолитного хода должно позволить произвести съемку по возможности всего участка с отдельных станций (рис. 10).
Особое внимание следует обратить на заштрихованную
центральную часть участка, которая, например, в залесенной
местности не видна ни с одной точки теодолитного хода. В
этом случае на местности закрепляется так называемая переходная точка А (рис. 10), с которой должна выполняться съем35
ка. Требования к выбору переходной точки такие же, как и для
точек теодолитного хода. Между этой точкой и какой-либо
точкой теодолитного хода должна быть прямая видимость.
Вершины теодолитных ходов закрепляются колышками, которые забиваются топором почти вровень с землей. Центр колышка маркируется вбитым гвоздиком или отмечается крестиком. Колышки сохранятся до конца практики.
T3
T2
T4
A
T1
T5
Рис. 10. Схема съемки участка местности с точек теодолитного хода
Рядом забивается более длинный колышек-сторожок.
Каждый колышек подписывается, например, так Т4/18, где
числитель – номер точек теодолитного хода, знаменатель ─
номер бригады.
Параллельно с закреплением вершин теодолитного хода
вычерчивается его схема в произвольном масштабе (см. рис. 8,
9), углы оцениваются «на глаз». На схеме указываются углы,
подлежащие измерению, и пункты опорной геодезической сети, к которым привязывается ход. Схема ориентируется относительно частей света путем проведения стрелки С-Ю.
36
3.1.2. Измерение горизонтальных углов
Горизонтальные углы  измеряют в соответствии со схемой теодолитного хода, приведенной на рис. 8, 9. На схеме в
виде стрелки проводится ходовая линия, указывающая на последовательность измерения углов. Углы, находящиеся слева
по ходу, называют левыми, а находящиеся справа − правыми.
На рис. 8 углы 1, 2, … 5 − правые, а примычный угол
о, при помощи которого осуществляется угловая привязка
теодолитного хода к опорной сети, левый.
Теодолит устанавливается в вершине измеряемого угла и
приводится в рабочее положение.
Центрирование теодолита производится при помощи нитяного отвеса. Вначале штатив с теодолитом устанавливают
так, чтобы отвес приходился примерно над точкой теодолитного хода. Затем последовательно устанавливают ножки штатива в грунт, следя при этом, чтобы подставка теодолита была
примерно горизонтальна, а острие отвеса перемещалось к центру колышка. Более точное центрирование выполняется перемещением теодолита на головке штатива, для чего предварительно ослабляется становой винт. Центрирование производится с погрешностью не более 5 мм.
Нивелирование теодолита (приведение лимба в горизонтальное положение) производится при помощи цилиндрического уровня путем поворота теодолита на 90°(см. подразд.
2.1.1.). Желательно эту операцию выполнить дважды.
Одновременно на смежных точках теодолитного хода
для удобства визирования выставляются вехи. Они втыкаются
в землю рядом с колышками, но обязательно в створе смежных
точек, образующих стороны измеряемого угла, например, Т3Т2 и Т3-Т4 (см. рис. 11). Это делается с целью сведения к минимуму ошибки за редукцию визирной цели.
37
п
T3
передняя веха
Bп
T4
T2
задняя веха
Рис. 11
Методика измерений. Измерение угла производится
способом полного приема, состоящего из двух полуприемов
(КЛ и КП). Перед измерением угла следует убедиться в том,
что лимб закреплен.
Очередность наведения трубы на смежные точки теодолитного хода зависит от того, какой угол надлежит измерить −
правый или левый. При измерении правого угла п сначала визируют на заднюю точку, например Т2 (см. рис. 11), затем на
переднюю − Т4. При измерении левого угла п, наоборот.
Порядок действий при измерении угла п в одном полуприеме (КЛ) следующий: наводят трубу от руки при помощи
оптического визира на нижнюю видимую часть задней вехи.
Закрепляют алидаду и зрительную трубу. Фокусируют трубу
по глазу и по предмету. Наводящими винтами алидады и зрительной трубы выполняют точное визирование, вводя изображение вехи симметрично в биссектор. Берут отсчет по горизонтальному кругу. Открепив алидаду, точно так же визируют
трубу на переднюю веху. Отсчеты записывают в журнал измерения горизонтальных углов (табл. 5). Порядок наблюдении и
записи отсчетов в журнале показан номерами в круглых скобках.
38
Таблица 5
Журнал измерения горизонтальных углов
Дата 18.07.94 г.
Видимость: хорошая
Номер
точки
стоянки
Т3
Номер точки наведения
Т2
Т4
Т2
Т4
Наблюдал: Петров
Записывал: Захарова
Круг
Отсчеты
Угол
Средний
угол
КЛ
КЛ
КП
КП
1834 (1)
34558 (2)
20443 (3)
17206 (4)
3236
3236,5
(правый
угол)
3237
Перед выполнением второго полуприема (КП) необходимо сбить лимб на величину, примерно равную 2−5. Для
этого при закрепленной алидаде открепляют лимб и немного
поворачивают теодолит руками. Закрепляют лимб. Затем открепляют алидаду и зрительную трубу, меняют положение
вертикального круга и точно так же производят измерения во
втором полуприеме (при КП).
Отметим, что с целью сведения к минимуму ошибки за
редукцию визирной цели целесообразно наводить центр сетки
нитей на нижнюю видимую часть вехи, вертикальность которой при необходимости подправляется при помощи вертикального штриха сетки нитей.
Следует особо подчеркнуть, что значения углов в полуприемах в журнале всегда вычисляются как разность верхнего
и нижнего отсчетов вне зависимости от того, какой угол измеряется − левый или правый. Если при этом верхний отсчет
меньше нижнего, то к нему вначале прибавляется 360. За
окончательное значение угла принимается среднее арифметическое из его значений, полученных в полуприемах. Вычисления в журнале выполняются в две руки − вычислителем и
наблюдателем.
39
Контроль угловых измерений. Расхождение значений углов, полученных в полуприемах, не должно превышать величину двойной точности отсчетного устройства теодолита 2t, т.
е. 2. В противном случае лимб сбивается, и угол измеряется
заново на другой части лимба.
Основными причинами больших расхождений значений
углов в полуприемах могут быть следующие: не был закреплен
лимб; использовался наводящий винт лимба; визирование
производилось на чужую веху хотя бы один раз.
После измерения всех углов в ходе сразу же производится их контроль путем сравнения вычисленной угловой невязки
f с предельной fпред. При недопустимой величине невязки
(|f| fпред) в первую очередь в журнале проверяются порядок
записи и все вычисления. Если при этом ошибка не обнаружена, то искать ее следует, производя повторные измерения углов.
Основные причины возникновения возможных ошибок в
угловых измерениях можно условно разделить на две группы.
1. Ошибки, приводящие к большим расхождениям в значениях f и fпред (в градусах):
− вместо правого измерен левый угол (сравнить значения
угла из журнала и из схемы теодолитного хода, где они построены ,,на глаз,,);
− при измерении какого-либо угла в обоих полуприемах
ошибочно использовалась чужая веха (в таких случаях перед
измерениями необходимо свои вехи пометить, привязав к ним,
например ленточку и т. п.).
2. Ошибки, приводящие к небольшим недопустимым
расхождениям значений f и fпред (в минутах):
− вехи выставлялись не в створе сторон хода, образующих угол;
− визирование трубы производилось на наклонную веху.
Если в первом случае, когда указанные расхождения достаточно велики, определить угол, где допущен грубый промах, еще каким-либо образом можно, например, используя ме40
тодику, изложенную в подразд. 3.2.3., то во втором случае измерение всех углов приходится производить практически заново.
3.1.3. Измерение длин линий
Измерения длин сторон теодолитного хода на геодезической практике производится 20-метровой мерной лентой. Правила обращения с лентой изложены в подразд. 1.2.
Методика измерений. Измерения длин линий производят два мерщика - передний и задний. Так как расстояния
между соседними точками теодолитного хода небольшие
(100−150 м) и между ними есть прямая видимость, то веха
устанавливается только в конечной точке измеряемой линии.
Ленту разматывают 20-метровым штрихом вперед − в направлении на веху. Задний мерщик прикладывает нулевой штрих
ленты к помеченному центру колышка, который является
началом измеряемой линии. Затем, подавая свободной рукой,
сигналы переднему мерщику, он выставляет передний конец
ленты в створе линии (направляет ленту на веху). Передний
мерщик встряхивает ленту, добиваясь тем самым, чтобы вся
она лежала в створе линии, и, натягивая, фиксирует шпилькой
ее конец. Затем ленту протягивают на один пролет. Задний
мерщик цепляет ленту крючком за первую шпильку и все действия повторяются. В начале измерения линии все шпильки
находятся у переднего мерщика. Задний мерщик после фиксирования очередного пролета собирает шпильки. Таким образом, в конце измерения линии у заднего мерщика оказывается
столько шпилек, сколько целых 20-метровых пролетов содержится в линии. Если шпильки закончились, то задний мерщик
передает переднему мерщику все шпильки, удерживая конец
ленты у точки, где была последняя шпилька, после чего измерения продолжаются.
В конце линии измеряют остаток между последней
шпилькой и концом линии. Для этого передний мерщик протягивает ленту, как и прежде по створу линии, возвращается в
41
конечную точку линии, натягивает слегка и снимает по ней
отсчет в метрах, дециметрах, сантиметрах, оценивая их от последнего дециметрового деления (отверстия) до центра колышка на глаз или при помощи линейки до 1 см. Длину линии
вычисляют по формуле
D = (n · k + m) l0+τ0 ,
(5)
где n − число передач шпилек; k− число шпилек в комплекте;
m− число шпилек, имеющихся у заднего мерщика; l0− 20 м номинальная длина ленты; τ0 − остаток.
Длину линии для контроля измеряют дважды − в прямом
и обратном направлениях. Если расхождения между ними
ΔD = Dпр – Dобр
(6)
допустимы |ΔD|=ΔDпр, то за окончательный результат принимают среднее арифметическое. Величина предельной разности
вычисляется по формуле
Dпр 
D
T 2
,
(7)
где D ─ длина линии;
Т - знаменатель относительной ошибки (Т = 1000 −для
неблагоприятных и Т = 2000− для средних условий измерений.
Предельная разность вычисляется заблаговременно на 100 м.
Для средних условий измерений она равна 4 см. Умножая эту
величину на длину линии, выраженную в сотнях метров, получают нужный результат ΔDпр. Если |ΔD| > ΔDпр , то длину линии измеряют третий раз.
Вычисление длин линий. В измеренные на местности
длины линий вводятся следующие поправки: за компарирование мерного прибора; за температуру; за наклон линии к горизонту.
1. Поправка за компарирование вычисляется по формуле
42
Dизм
(8)
lк ,
l
где Dизм − длина измеренной линии; l − длина мерного прибора
(ленты); Δlк − поправка за компарирование мерного прибора.
Поправка Δlк представляет собой разность номинальной (lк =
20 м) и фактической длины ленты.
Если Δlк ≤ 2мм, то поправкой за компарирование пренебрегают.
2. Поправка за температуру вычисляется по формуле
D к 
ΔDt = α(t−tк)Dизм ,
(10)
где α − коэффициент расширения стали; t − температура при
измерении; tк − при компарировании.
Если |t-tк|< 8ºС, то поправкой за температуру пренебрегают.
С учетом этих поправок длина наклонной линии будет:
D = Dизм + ΔDк + ΔDt
(11)
3. Поправка за наклон вводится для вычисления горизонтального проложения линии, когда угол наклона ν >1º. Углы
наклона измеряют теодолитом или эклиметром. Горизонтальное проложение вычисляется по формуле
S = Dcosν.
(12)
Если измеренная линия состоит из нескольких участков,
имеющих разный наклон, то ее горизонтальное проложение
вычисляют как сумму горизонтальных проложений отдельных
участков (табл. 6).
Если известно превышение h концов измеряемой линии
(например, из геометрического нивелирования), то поправка за
наклон вычисляется по формуле
h2
D  
,
2D
а горизонтальное приложение:
43
S = D + ΔDν.
Таблица 6
Журнал измерения длин линий
Измеренное состояние, м
Линия
Dпр
Dобр
Т1-Т2
48,35
48,33
64,84
64,81
24,15
24,16
Σ
137,34 137,30
Т2-Т3
112,68
112,64
Угол
ГоризонтальСреднее
наклона ное пролоD, м
ν
жение S; м
48,34
2º30´
48,29
64,82
1º50´
64,79
24,16
3º10´
24,12
127,20
112,66
2º20´
112,57
В теодолитных ходах с короткими сторонами (менее
100м), когда их нецелесообразно разбивать на части, сразу же
измеряют горизонтальное проложение линий.
Измерение горизонтальных проложений производится
так же, как измерение наклонных расстояний. Разница лишь в
том, что мерная лента не укладывается на землю, а удерживается одним из мерщиков на весу в горизонтальном положении,
которое определяется на глаз. Лента натягивается с силой,
примерно равной 10 кг, чтобы не было большого ее провисания (не более 20 см). Желательно, чтобы третий мерщик, находясь в стороне, контролировал горизонтальность ленты. Концы пролета при измерениях фиксируются следующим образом.
При перемещении мерщиков вниз по склону (рис. 12, а)
задний мерщик цепляет ленту крючком за шпильку, а передний, натягивая и удерживая ее горизонтально, − фиксирует конец пролета бросанием шпильки вертикально в землю или по
отвесу. При перемещении мерщиков вверх по склону
(рис.12,б) задний втыкает рядом со шпилькой вертикально веху, приподнимает конец ленты до приведения ее в горизонтальное положение и удерживает нулевой штрих у оси симметрии вехи. Передний мерщик, удерживая конец ленты у
земли, натягивает ее и фиксирует конец пролета шпилькой.
44
Измерение горизонтальных проложений:
Рис.12, а – вниз по склону
Рис.12, б – вверх по склону
Применять этот способ рекомендуется при таких углах
наклона, когда один из концов ленты приподнимается не выше
пояса мерщика.
В тех случаях, когда длину линии измерить непосредственно мерной лентой нельзя (через овраг, глубокую лощину), определяют ее косвенно как недоступное расстояние (см.
подразд. 8.4.).
Перечислим основные причины возникновения ошибок
при измерении длин линий мерной лентой:
1. Просчет при определении числа пролетов.
2. При измерении остатка τ нулевой штрих ленты находился не у заднего мерщика, вследствие чего вместо τ была
определена величина τ´ = 20м – τ .
3. При измерении наклонных расстояний не учитывалась поправка за наклон.
4. Провисание ленты при измерении горизонтальных
проложений.
5. При измерениях лента укладывалась недостаточно
точно в створе линии.
Ошибки, вызванные причинами 3−5, носят систематический характер, а следовательно, при измерениях не компенсируются. При этом измеренное значение линии будет всегда
больше ее фактической длины.
45
3.1.4.Вычисление координат точек теодолитного хода
После измерения углов и длин линий сразу же приступают к вычислению координат точек хода, так как при этом
производится окончательный контроль измерений. Вычисления выполняются в специальной ведомости, образец которой
для вычисления координат замкнутого хода приведен в табл. 7,
а для разомкнутого хода − в табл. 8. В ведомостях через строку
выписываются следующие данные: номера точек в соответствии с их обозначениями на схемах (см. рис. 8, 9); координаты исходных пунктов (П6, П4, П7), на которые опираются ходы; дирекционные углы исходных направлений (αП7-П6, αП3-П4,
αП7-П10), измеренные значения горизонтальных углов β и горизонтальные проложения S-линий.
Вычисления выполняются в следующем порядке.
1. Уравнивание (увязка) углов. Вначале вычисляется угловая невязка. Для замкнутого хода используется формула
n
f     i  180(n  2) ,
(13)
i 1
где βi − измеренные внутренние углы замкнутого полигона; n
− число вершин полигона.
Для разомкнутого хода угловая невязка вычисляется по
формулам
n
f     i  ( нач   кон )  180n ,
(14)
i 1
если измерены правые по ходу углы, или
n
f     i  ( кон   нач )  180n ,
(15)
i 1
n
если измерены левые по ходу углы, где

i
− сумма изме-
i 1
ренных углов; нач − дирекционный угол начальной стороны
хода; кон − дирекционный угол конечной стороны хода; n количество измеренных углов.
46
Угловая невязка является показателем точности измерения углов. Она сравнивается с величиной предельной невязки,
которая подсчитывается по формуле
f пред  1,5t n ,
(16)
где t − точность отсчетного приспособления теодолита (t = l);
n − количество измеренных углов. Если |f|fпред, то невязка f
распределяется. Для этого в значения измеренных углов вводятся поправки со знаком, обратным знаку невязки. Невязка
распределяется либо поровну во все измеренные углы, либо
(для упрощения дальнейших вычислений) − путем введения
поправок в углы, образованные наиболее короткими сторонами. В последнем случае величины поправок берут равными
0,5'. Поправки выписываются над измеренными углами (табл.
7, 8).
Далее вычисляются исправленные значения углов
испр= изм+.
(17)
Если |f|fпред, то проверяются вычисления углов в журнале, правильность вычисления величины невязки f Если при
этом ошибка не будет обнаружена, то углы следует измерить
заново.
2. Вычисление дирекционных углов линий хода выполняется по формулам
посл= пред 180- испр ,
(18)
если измерены правые углы, и
посл= пред 180 + испр
,
(19)
если измерены левые углы
где посл − дирекционный угол последующей линии хода; пред
− дирекционный угол предыдущей линии хода; испр − исправленный угол между ними.
47
48
49
50
При вычислении дирекционных углов замкнутого хода в
качестве исходного принимается дирекционный угол П6-Т2
(см. рис. 9) первой линии хода, который в данном случае может быть вычислен по формуле
П6-Т2 = П7-П6 180 + 0 ,
(20)
где П7-П6 − дирекционный угол стороны П7-П6 опорной сети,
значение которого известно; 0 − примычный угол (левый по
ходу).
Если в районе работ нет пунктов опорной геодезической
сети, то дирекционный угол первой стороны замкнутого хода
определяется по измеренному значению магнитного азимута
АТ1-Т2.
Контроль вычисления дирекционных углов для замкнутого хода производится путем повторного вычисления дирекционного угла первой линии хода П6-Т2 по дирекционному
углу последней линии, например, для рис. 9:
П6-Т2 = Т4-П6 180 + 1испр ,
(21)
а для разомкнутого хода в получении дирекционного угла кон
(П7-П10 на рис. 10).
3. Вычисление приращений координат производится по
формулам
х = Scos
y = Scos
(22)
где S и , − соответственно горизонтальное проложение и дирекционный угол линии хода. Если вычисления производятся
на микрокалькуляторе, то значения х, y будут выданы с
нужными знаками. Поэтому нет необходимости вычислять
румбы. Однако не следует забывать превращать минуты в доли градуса при вычислении значений тригонометрических
функций.
4. Линейная невязка, контроль точности линейных изме51
рений.
Координатные невязки в замкнутом ходе вычисляются по
n
формулам: f x   X i
i 1
n
f y   y i
(23)
i 1
где n - число сторон в ходе.
В разомкнутом ходе они будут:
n
f x   X i   Х к  Х н 
i 1
n
f y   y i 
i 1
у
к

у
н

(24)
где хн, yн и хк, yк − координаты соответственно начальной и
конечной точек хода.
Линейная абсолютная невязка хода (невязка в периметре)
вычисляется по формуле
2
2
(25)
f   f  f 
p

х
y

и является критерием точности измерения длин линий. Для
этого обычно вычисляется относительная невязка в виде простой дроби
fp
1
,
(26)
f отн 

P P/ fp
n
где P   S i − периметр хода.
i 1
Если fотн > 1/2000, то следует проверить вычисления приращений координат, невязок. Если при этом ошибка не будет
найдена, то длины линий необходимо измерить заново. Здесь
1/2000 − величина относительной ошибки измерения длин линий мерной лентой для средних условий местности.
52
При fотн < 1/2000 приступают к уравниванию приращений координат.
5. Уравнивание приращений координат. Координатные
невязки fx, fy распределяются прямо пропорционально длинам
линий хода. Для этого вычисляются поправки
 xi  
fx
Si
P
 yi  
fy
P
Si
(27)
где Si − длины линий; P− периметр хода; i= 1, 2…72 ;n − число
сторон в ходе. Поправки имеют знак, обратный знаку невязки,
и вычисляются с округлением до сантиметра. Для упрощения
вычислений в формулах (27) величины fx, fy следует брать в
сантиметрах, а Р и S − в сотнях метров (например, при S =
251,38 м следует брать S = 2,5).
После вычисления поправок выполняется контроль:
n

xi
  fx
yi
  fy
i 1
n

(28)
i 1
Равенства (28) могут не выполняться вследствие ошибок
округлений на 1−2 см. Поэтому одну − две поправки следует
исправить на 1 см. Поправки выписывают в ведомости вычисления координат в сантиметрах над соответствующими приращениями (см. табл. 7, 8).
Исправленные приращения вычисляют по формулам
хиспр=хвыч+х
53
yиспр=yвыч+y
(29)
5. Вычисление координат точек теодолитного хода выполняется по формулам
хпосл= хпред+хиспр
yпосл= yпред+yиспр
(30)
где хпред, yпред − координаты предыдущей точки, хпосл, yпосл −
координаты последующей точки хода; хиспр, yиспр − исправленные приращения координат между этими точками.
Если замкнутый теодолитный ход не содержит пункта
опорной геодезической сети, то координаты первой его точки
задаются условно.
Контроль правильности вычисления координат точек и
исправленных приращений заключается в повторном вычислении координат начальной точки (замкнутый ход) и конечной точки (разомкнутый ход), записанных в последней строке
ведомости.
3.1.5. Определение грубых промахов в измерениях
Если угловая или относительная невязки недопустимы, а
ошибок в вычислениях не обнаружено, то выполняют контрольные измерения в поле. Чтобы не измерять все заново,
предварительно по линейной невязке fp приблизительно устанавливают, в каком месте хода допущен промах.
Рассмотрим два случая, когда допущен промах при измерении какого-либо горизонтального угла или длины линии хода.
Предположим, что допущена грубая ошибка при измерении угла на величину  (рис. 13).
54
T5
T3
T2
T1
T4
T5
T4
Рис. 13. Схема смещения хода из-за угловой ошибки
Тогда направление Т2-Т3 так же изменится на величину
 и ход переместится в точки Т3, Т4, Т5. Образовавшаяся
при этом линейная невязка fp будет примерно перпендикулярна стороне Т2-Т3, в направлении которой имеется промах.
Предположим теперь, что грубая ошибка S допущена
при измерении длины линии Т1-Т2 (рис.14). Тогда ход сместится в точки Т2", Т3, Т4. Т5". Образовавшаяся от этого
невязка fp будет параллельна той стороне, в которой допущен
промах.
Из этого следует, что при недопустимой угловой невязке
f, в первую очередь следует проверять те направления, дирекционные углы которых отличаются от дирекционного угла линейной невязки fp примерно на 90. При недопустимой относительной невязке в первую очередь проверяются те длины линий, дирекционные углы которых примерно равны дирекционному углу невязки fp, или отличаются от него на 180.
Дирекционные углы линий хода берутся из ведомости
вычисления координат (см. табл. 7, 8), а дирекционный угол
55
невязки f вычисляются через румб
/ fy /
 f  arctg
/ fx /
T3
T2
(31)
T3 T5
T5
S1
T4
S
T4
Рис.14. Схема смещения хода из-за линейной ошибки
По знакам fx, fy определяют четверть (рис. 15) и по формулам (32) вычисляют дирекционный угол невязки:  = 2,  =
180− ,  = 180+,  = 360−.
Х
IV()
Х
I() У
У
III ()
II
(-+)
рис.15 Знаки приращения х и y в зависимости от четверти
56
При недопустимой угловой невязке f дирекционные углы линий хода в рассматриваемом случае следует вычислять
по неисправленным углам.
Отметим, что предложенный способ довольно приближенный и верен тогда, когда при измерениях допущен только
один промах. Однако в силу его простоты, когда дополнительные вычисления при математической обработке хода производятся только по формулам (31), (32), может вполне использоваться для нахождения стороны хода, в которой допущен просчет при определении числа двадцатиметровых пролетов
(лент), либо при неправильном измерении остатка.
3.2. Проложение нивелирного хода
Техническое нивелирование − это наименее точный вид
геометрического нивелирования по сравнению с нивелированием 1−4 классов. Производится с целью создания высотного
съемочного обоснования топографических съемок, а также при
изысканиях, проектировании и строительстве различного рода
инженерных сооружений. Для определения высот точек прокладываются нивелирные ходы. Они, как правило, опираются
на два пункта нивелирной сети высшего класса точности. В
порядке исключения разрешается прокладывать висячие ходы,
опирающиеся на одну твердую точку. При этом ходы прокладываются в прямом и обратном направлениях или замкнутые
ходы в виде полигонов.
Техническое нивелирование производится нивелирами
технической точности (Н-10, НС-4) или точными нивелирами
(Н-3, Н-ЗК). В последнее время предпочтение отдается нивелирам с компенсаторами. При приложении нивелирных ходов
используется способ нивелирования из середины, а для определения высот отдельных точек − нивелирование вперед.
В этом разделе рассматривается только техническое нивелирование точек теодолитного хода, которые являются съемочным обоснованием для производства топографической
съемки местности.
57
3.2.1. Измерение превышений
Состав бригады: наблюдатель, вычислитель, два реечника.
Нивелирный ход представляет собой последовательно
измеренные превышения с целью передачи высоты с исходного пункта на определяемые точки теодолитного хода. В качестве исходного пункта с известной высотой (репера) может
быть принят пункт опорной геодезической сети (например, П6
на рис. 9). Превышения измеряются способом нивелирования
из середины. При этом нормальная длина плеча (расстояние от
нивелира до рейки) составляет 100−120 м, если позволяют
условия местности.
Если местность ровная, то на смежных точках теодолитного хода устанавливают нивелирные рейки, а нивелир − посредине между ними (на глаз). После приведения нивелира в
рабочее положение (пузырек круглого уровня в нуль-пункте)
элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического
уровня в нуль-пункт и последовательно наводят трубу нивелира на рейки. Убедившись, что они видны, приступают к измерению превышения.
Установка нивелира посредине не означает, что он должен находиться в створе нивелируемых точек. Нивелир может
находиться и сбоку от створа. Важно, чтобы длины плеч были
при этом примерно одинаковы (рис. 16, а).
Не имея достаточного опыта, особенно при нивелировании по склону, трудно с первой постановки инструмента добиться видимости обеих реек (рис. 16, б). Горизонтальный визирный луч может пройти либо ниже, либо выше рейки. В
обоих случаях нивелир необходимо перенести ближе к задней
рейке, а переднюю рейку переместить ближе к нивелиру для
сохранения равенства плеч (рис. 16, б). Рейки при такой предварительной прикидке можно ставить на землю.
58
Рис. 16, а − установка нивелира посередине
смежных точек
Рис. 16, б − с сохранением равенства плеч
Убедившись, что обе рейки на первой станции J1 видны
(рис. 17), передняя рейка в точке х1 устанавливается на специальный башмак (в крайнем случае − на обух топора, колышек).
Такие точки называются иксовыми. Они, как и точки теодолитного хода, являются связующими, так как участвуют в передаче высоты.
Методика измерения превышения на станции заключается в следующем;
− вначале берутся отсчеты по черной ачер и красной акр
сторонам задней рейки по среднему штриху сетки нитей;
− затем берутся отсчеты по черной bчер и красной bкр сторонам передней рейки. Такое нарушение общепринятой методики наблюдений при техническом нивелировании допускается.
Перед каждым отсчетом пузырек цилиндрического уровня приводится элевационным винтом в нуль-пункт. Так как
рейки без уровней установить вертикально практически невозможно, то их рекомендуется немного покачивать относительно отвесной линии в направлении визирного луча. При
этом наименьший отсчет, взятый наблюдателем, будет соответствовать вертикальному положению рейки.
59
Рис. 17. Схема нивелирования
Отсчеты по рейкам записываются в нивелирный журнал.
(табл. 9), где для первой станции результаты измерений и вычислений представлены в буквенном выражении, порядок взятия отсчетов указан номерами в круглых скобках. Запись в
журнале соответствует схеме нивелирования (см. рис. 17) от
П6 до точки х3.
На станции сразу же вычисляются превышения по черной и красной сторонам реек:
hчер= ачер− bчер
hкр= акр− bкр
(33)
Расхождение между ними не должно быть более 5 мм с
учетом разности нулей пяток пары реек. Это является контролем измерения превышения на станции. Затем вычисляется
среднее арифметическое значение hcp - округлением до целого
числа миллиметров (в пользу четного числа).
Если расхождение /hчер− hкр/ > 5 мм, то высота инструмента меняется и превышение измеряется заново.
Затем с нивелиром переходят на другую станцию в
направлении точки теодолитного хода Т2 (рис. 17). Задний реечник переходит либо сразу на точку хода Т2, либо образует
следующую иксовую точку. Теперь эта рейка становится передней. Реечник, бывший при работе на станции J1 передним,
остается на месте в точке х1 и поворачивает рейку черной сто60
роной к нивелиру. Эта рейка становится задней. На станции
вновь производят измерения. С переходом наблюдателя с нивелиром на следующую станцию J1 задний реечник снимает
башмак с точки х1. Эта точка свою роль выполнила и, так как
являлась вспомогательной, постоянно на местности не закрепляется.
Нивелирный ход заканчивается на твердой точке (репере)
с известной высотой.
3.2.2. Обработка нивелирного журнала
Обработка нивелирного журнала начинается с постраничного контроля, который выполняется с целью проверки
правильности вычисления превышений в поле. Для этого на
каждой странице журнала по столбцам вычисляются суммы
отсчетов по обеим сторонам задних  а и передних  в реек, суммы всех вычисленных превышений hвыч и суммы
средних превышений hср (табл. 9). Для этих сумм должно выполняться следующее равенство.
1
1
( а   в)   hвыч   hср .
2
2
(34)
Расхождения в 1−2 мм могут возникнуть за счет округления средних превышений до целого числа миллиметров. При
больших расхождениях в равенстве (34) следует вначале повторить вычисление указанных сумм. Если при этом не будет
найдена ошибка, то следует проверить вычисление превышений, выполненных в поле (по строкам).
Если нивелирный ход занимает менее двух страниц, то
постраничный контроль может быть выполнен для всего хода
сразу. При проложении хода большой протяженности (в течение нескольких дней) постраничный контроль производится
ежедневно после работы в поле, так как при этом может быть
обнаружена ошибка не только в вычислениях, но и в измерениях. Если нивелирный ход занимает много страниц, то в конце хода выполняется такой же контроль по итоговым суммам
61
отдельных страниц.
После постраничного контроля выполняется уравнивание
(увязка) превышений. Вначале вычисляется невязка:
− для замкнутого хода
f h   hср ,
(35)
−для разомкнутого хода
f h   hср  ( Н кон  Н нач ) ,
(36)
где hср - сумма средних превышений, полученная в результате
постраничного контроля; Ннач, Нкон − высоты соответственно
начальной и конечной точек хода.
Предельная невязка вычисляется по одной из следующих
формул:
f пред  50 мм L
,
(37)
если число станций на километр хода n < 25,
f пред  10 мм n
,
(38)
если число станций на километр хода n > 25.
В формуле (37) в качестве длины нивелирного хода L
может быть взят периметр теодолитного хода, увеличенный на
20 %, вследствие того, что нивелир устанавливался не в створе
сторон теодолитного хода.
Неравенство | fh| fhпред служит контролем качества измерения превышений в ходе. Если оно не выполняется, то для
поиска ошибки необходимо выполнить повторные измерения.
При выполнении этого неравенства невязка распределяется с
обратным знаком поровну во все превышения путем введения
поправки h= fh/n, где n − число станций. Так как поправки нет
смысла вычислять до десятых долей миллиметра, то они могут
отличаться друг от друга в пределах 1 мм. Важно, чтобы выполнялось контрольное равенство h= fh. Поправки записываются в миллиметрах над значениями hср (табл. 9). Далее вычисляются увязанные превышения hув= hср+h.
62
Высоты (отметки) точек хода Т2, Т3 и т. д. вычисляются
от исходной НП6 по формулам
Т2
Н Т 2  Н П 6   h ув
П6
Т3
Н Т 3  Н Т 2   h ув
(39)
Т2
Т2
где
h
П6
Т3
ув
;
h
ув
и т.д. − сумма увязанных превышений между
Т2
смежными точками хода.
Отметки иксовых точек не вычисляются, т. к. в данном
случае они не нужны. Контроль вычисления отметок заключается в вычислении отметки конечной точки хода, которая, как
и отметка начальной точки, должна быть выписана в журнал.
На этом обработка журнала заканчивается.
63
Таблица 9
№
Стан
ций
№
пи
ке
тов
ПК6
х1
Журнал нивелирования
ОтсчеПревышения h, мм
ты по рейке
Перед
вычисл.
cредн
увязан.
адн ней
hвыч
hср
hув
ей b
аер
(1)
акр
(2)
hчер
hср
аер (3)
акр (4)
hув
hкр
−1201
ПК6
722
2236
6925
−1203
119,348
−1
−1202
035
х1
Гори Отмет
зонт
ка
инН, м
струмента,
м
НП6
−1203
−1012
х2
−1
326
-1010
Т1
013
2339
7022
−1011
−109
−0413
Т1
х2
1229
503
х2
117,134
−1
−0412
816
−0413
−0410
1403
−2
615
1401
х2
302
Постранича
ный
кон- 303
троль:
32
1212
5903
в
32778
1399
1399
В конце хода:
fh=12 мм
hвыч
−2446
fhпред=
½(a − в)
1/2hвыч
−1223
−1223
hcp
50мм
LKM =50мм
0,8 = 45мм
−1223
64
3.2.3. Повторные измерения в нивелирном ходе
Повторные измерения производятся при недопустимой
невязке (/fh/ fhпред) с целью выявления ошибок в измерениях.
Основными грубыми ошибками, которые делаются студентами при проложении нивелирного хода, являются следующие:
1. Рейка на связующих точках хотя бы один раз устанавливалась прямо на землю.
2. При взятии отсчетов по обеим сторонам рейки пузырек цилиндрического уровня не был приведен в нуль-пункт.
3. При записи в журнал перепутаны местами отсчеты по
задней и передней рейкам.
4. Наблюдения производились на рейку, установленную
пяткой (нулем) вверх, а наблюдатель каким-то образом взял
отсчеты механически.
Такие промахи по результатам вычислений на станции
обычно не выявляются. Перед выходом в поле в этом случае
рекомендуется составить схему, которая для замкнутого хода
приведена на рис. 16, б.
-2124
n=2
T2
f h=+102мм
+0747
-0762
+0438
-0346
n=7
n=3
T4
+1041
-1049 n=6
Рис. 18 Схема нивелирного хода
65
T9
На рис. 18 стрелками указано направление, в котором
прокладывался нивелирный ход, n − число станций в секции
(часть хода между смежными точками), над чертой (числитель) выписываются суммарные превышения hср для каждой
секции в миллиметрах.
Повторные измерения производятся по секциям в той части хода, где есть сомнения в их правильности, либо noпорядку. При этом желательно нивелирование выполнять уже
в обратном направлении. После завершения изменений в секции вычисляется сумма превышений hср и записывается на
схеме под чертой (знаменатель). При этом знак суммарного
превышения в секции сменится на противоположный. Если
разность превышений в секции /h/=/hпрямо/−/ hобратно/ не удовлетворяет неравенству
/h/10мм n ,
(40)
где n − число станций в секции (меньшее из двух нивелировок), то при нивелировании в прямом направлении допущена
грубая ошибка при измерении превышений. В этом случае сразу же в поле вычисляется невязка. fh с новой суммой превышений в секции. Если /fh/</fhпред/, то повторные измерения далее не производят. Так, например, для рис. 18 в секциях П6-Т4
и Т4-Т3 разность названных сумм превышений (соответственно 15 и 8 мм) удовлетворяют неравенству (40), а в секции Т3Т2 величина h = 0438+(−0346) = +92 мм превышает величину допустимого расхождения (40) (10 мм 3 =17 мм). Новая
невязка будет fh= fh − h=102 мм − 92 мм = 10мм, которая уже
меньше предельной fhпред= 45мм. Поэтому в секции Т2-П6 повторные измерения не производились − грубая ошибка найдена. Прежние (грубые) наблюдения в ходе бракуются.
При повторных измерениях нарушается порядок записей
в журнале нивелирования. Поэтому вычисления отметок точек
рекомендуется выполнять в ведомости (табл. 10), куда выпи66
сывается новое суммарное по секциям Т2-Т3 превышение с
обратным знаком (+03415).
Вычисленная невязка при этом распределяется по секциям прямопропорционально числу станций, т.е. в измеренные
превышения (табл. 10) вводятся поправки
f
 i   h ni ,
(41)
N
где N − число станций в ходе, ni − число станций в секции i .
Отметки точек вычисляются по формулам (39).
Нивелирование крутых склонов.(рис. 19). Наибольшие затруднения у студентов возникают при нивелировании
крутых склонов. Рекомендуется устанавливать рейки по
направлению ската, а метрах в 10−15 сбоку в зависимости от
условий местности таким образом, чтобы у одной из них был
виден низ, а у другой − верх. Подобным образом, уступами
перемещаются на протяжении всего склона.
Таблица 10
Измеренные Увязанные
Номер Число станОтметка
превышения превышения,
точки ций n
Н, м
в секции, мм мм
П6
Т2
2
Т3
3
Т4
5
П6
7
к
N=  ni =17
i 1
67
−1
−2124
−2
+0346
−3
+1041
−4
+0747
fh=h=
= +10 мм
-2125
+0344
+1038
+0742
119,348
117,223
117,567
118,605
119,348
hув
Ведомость вычисления отметок точек хода
Рис.19 Схема нивелирования крутого склона
Особые случаи нивелирования (через большие овраги,
водоемы и т. д.) изложены в разд. 5.
68
4. ТАХЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
Тахеометрическая съемка выполняется для получения
детальных планов в масштабах 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 на
небольших площадях или в сложных условиях местности как
самостоятельно, так и в сочетании с другими видами работ.
Для измерений используются теодолиты точные и технической точности, тахеометры.
Съемка производится при одном круге теодолита (КЛ) с
пунктов опорной и съемочной геодезической сети. При этом
плановое положение контуров и предметов местности определяется полярным способом, а высотное − тригонометрическим
нивелированием. Съемка местности может производиться одновременно с проложением тахеометрического хода.
4.1. Приведение теодолита на станции в рабочее положение
Теодолит устанавливается над пунктом съемочного
обоснования и приводится в рабочее положение:
1. Теодолит центрируется.
2. Теодолит нивелируется
3. Определяется место нуля (МО) вертикального круга.
4. Измеряется высота инструмента i (расстояние от оси
вращения трубы теодолита до пункта, над которым теодолит
центрируется) при помощи нивелирной рейки или рулетки с
точностью до 1 см.
5. Заполняется ориентирование 0°00' лимба на предыдущую или последующую точку теодолитного (тахеометрического) хода, в которой устанавливается для этого веха как при
измерении горизонтального угла. В конце работы на станции
для контроля визируют трубу на эту веху и берут отсчет по
горизонтальному кругу. Если он отличается от нуля более чем
на 2' то все измерения на станции повторяются заново. Поэтому даже в процессе работы на станции ориентировку лимба
рекомендуется по мере необходимости проверять.
Ориентирование лимба выполняется при положении КЛ
теодолита следующим образом:
69
1. При закрепленном лимбе открепляют алидаду и, поворачивая теодолит, устанавливают отсчет, близкий к 0. Закрепив алидаду, ее наводящим винтом совмещают нули лимба и
алидады.
2. Открепляют лимб и от руки визируют трубу на нижнюю часть вехи. Закрепив лимб его наводящим винтом, производят более точное наведение на веху.
3. Проверяют отсчет по лимб у− он должен быть 000.
Высота инструмента i, значение МО и наименование
пункта, на который ориентируется лимб, записываются в журнал тахеометрической съемки.
4.2. Порядок работы на станции
Абрис. Работа на станции начинается с составления абриса, который представляет собой схематический чертеж
местности, выполненный от руки в произвольном масштабе.
Абрис составляется для каждой станции на отдельном листе в
тетради с жесткими корочками. Вначале посередине листа
наносят станцию, с которой будет производиться съемка местности. И проводят направления на предыдущую и последующую точки теодолитного хода. Указывают направление ориентирования лимба (рис. 20). Затем, сориентировав по этим
направлениям лист бумаги на местности, наносят карандашом
элементы ситуации и рельефа, подлежащие съемке с этой
станции.
К элементам ситуации относятся предметы и контуры
местности. Четкие контуры (зданий, заборов, спортивных
площадок, дорог и т. д.) вычерчиваются сплошными линиями.
Нечеткие контуры (границы между лесом, лугом, пашней и т.
д.) − в виде точек. Оконтуренные участки сопровождаются пояснительными подписями (лес, луг, пашня, кустарник, пустырь, спортплощадка и т. д.). Предметы местности, не выражающиеся в масштабе плана, изображаются в виде условных
знаков (отдельно стоящие деревья, колодцы, родники, столбы,
линии ЛЭП и т. д.). Одновременно с вычерчиванием ситуации
70
на абрисе намечают кружками местоположение съемочных
пикетов (реечных точек), где при съемке устанавливается рейка. Очевидно, что такими точками являются углы зданий, отдельные предметы местности, изгибы контуров и т. д. Предметы и контуры местности при необходимости сопровождаются
соответствующими надписями. На абрисе указываются ширина и покрытие дороги, результаты обмеров зданий, глубина
колодцев и т. д., которые непосредственно измеряют рейкой,
мерной лентой, рулеткой.
Рис. 20 Абрис на станции Т3
Формы рельефа на абрисе схематически показывают горизонталями (на рис. 20 - лощина), а характерные линии рельефа (водослива и водораздела) − пунктирными линиями. Положение высотных точек намечают таким образом, чтобы в
результате съемки были охвачены все характерные точки и
линии рельефа, составляющие его скелет (рис. 21). При этом
между соседними реечными точками на абрисе стрелками
71
показывают направления скатов (направления, по которым
можно интерполировать местоположение горизонталей на
плане).
Рис. 21 реечные точки для съемки рельефа
Если по каким-то причинам рельеф на абрисе изобразить
нельзя (равнинная местность, протяженный склон небольшой
крутизны), то реечные точки располагают равномерно по всей
площади с тем условием, чтобы между любыми сменными
точками был равномерный скат. Тогда лишь несколькими
стрелками относительно линий перегиба местности указывают
направления скатов.
Густота реечных точек зависит от сложности рельефа и
ситуации. В среднем она должна быть такой, чтобы на плане
расстояния между соседними точками были 2−3 см. Расстояния от станции до реечных точек устанавливаются техническими инструкциями. Так, например, при съемке в масштабе
1:1000 они не должны быть более 100 до высотных точек и 60
м − до контурных точек.
Все реечные точки на абрисе нумеруются, причем на
всех станциях нумерация − сквозная, нарастающим итогом.
72
Ведение абриса является одной из ответственных операций, т. к. по нему составляется план в камеральных условиях,
когда исполнитель не видит перед собой местности.
Измерения на станции. Планово-высотное положение
реечных точек определяют по рейке. При этом средний штрих
сетки нитей теодолита, как правило, визируют на высоту инструмента ( = i), которая фиксируется на рейке (например,
шнурком, резинкой), и производят отсчеты:
1. По дальномерным нитям.
2. По горизонтальному кругу,
3. По вертикальному кругу.
Отсчеты по дальномерным нитям берут как по нивелиру:
сначала по нижней нити ni, затем по верхней nв, например. nн =
1768 и nв = 1540. Записывают эти отсчеты в черновике столбиком и вычисляют их разность (nн − nв) = 228 мм =22,8 см.
Наклонное расстояние от теодолита до рейки вычисляют по
формуле
D = K (nн − nв)
(42)
В данном случае D = 100 22,8 см = 22,8 м.
При накоплении соответствующего опыта расстояние D
сразу же берут по рейке, предварительно совмещая верхнюю
нить сетки с началом ближайшего дециметрового деления.
Расстояние D, отсчеты по горизонтальному и вертикальному
кругам записывают в журнал тахеометрической съемки (табл.
10а).
Съемочные работы производят двумя рейками (два реечника). Реечники периодически подходят к инструменту и выясняют с вычислителем, на какие пикеты (обычно 3−4 пикета)
им вставать с рейкой. При этом реечнику легче запомнить и
последовательно обходить пикеты, расположенные в точках
поворота какого-то одного контура, пикетов, необходимых для
съемки одной формы рельефа (например, лощины). При съемке рельефа на открытой местности, которая на абрисе не выражается в виде горизонталей, лучше обходить пикеты, распо73
ложенные примерно по кольцевым или радиальным направлениям относительно станции.
Рейка на съемочных пикетах ставится на землю, прислоняется вплотную к местным предметам (угол дома, столб и т.
д.).
Наблюдатель говорит вычислителю, на какой местный
предмет, характерную точку рельефа визируется труба теодолита, а после взятия отсчетов делает условную отмашку реечнику.
Вычислитель сравнивает наблюдаемый пикет с абрисом
и записывает отсчеты в журнал. При этом важно, чтобы номера пикетов в журнале соответствовали номерам пикетов на абрисе. В графе примечаний кратко записывается место установки рейки (например, поворот дороги, кромка леса, бровка
или дно лощины, луг, пашня и т. д.).
С целью контроля один-два пикета снимают дважды − с
соседних станций. Они называются контрольными, возле их
номера на абрисе и в журнале пишется буква k. Такими пикетами могут быть, например, столб ЛЭП, отдельно стоящее дерево, угол забора и т. д. При накладке на план они сверяются.
В случае, когда фиксированная высота инструмента на
рейке не видна (лес, дно лощины), трубу можно визировать
средней нитью на любое деление рейки, кратное дециметру.
Тогда в примечании или перед номером пикета нужно записать высоту визирования, например,  = 2,50 м. При этом
изображение нижней дальномерной нити может оказаться выше рейки. В таких случаях отсчеты по рейке можно взять по
верхней дальномерной и средней нитям сетки. А расстояние D
вычислить по формуле (42), где коэффициент дальномера К =
200.
При съемке дна глубокой лощины рейка, установленная
на землю, может оказаться вообще не видна. Тогда реечник
поднимает ее до пояса или ставит на плечо. Высота визирования  в этом случае определяется как сумма расстояния от
74
земли до пояса (плеча) и отсчета по рейке по средней нити
сетки.
При съемке рельефа в равнинной местности превышения
измеряют способом геометрического нивелирования «вперед».
Для этого визирную ось зрительной трубы теодолита приводят
в горизонтальное положение при помощи цилиндрического
уровня, находящегося при трубе.
Съемку местности необходимо производить так, чтобы
на плане не было пустых пятен (участков баз пикетов) размером более 3 см, что, например, в масштабе съемки 1:1000 на
местности соответствует 30 м. Обычно такие пустые пятна могут иметь место при съемке в залесенной местности, на застроенных территориях. В таких случаях на местности закрепляют
дополнительную точку съемочного обоснования, которая
называется переходной точкой. Местоположение переходной
точки предварительно прикидывается при рекогносцировке
местности (рис. 10, точка А), а уточняется и определяется ее
планово-высотное положение при производстве съемки.
4.3. Определение планово-высотного положения переходной точки
Плановое положение переходной точки А определяется
полярным способом.
Для этого, например, в точке Т3 (рис. 22) теодолитного
хода измеряются горизонтальный угол  или  полным приемом и горизонтальное проложение ST3-A мерной лентой. Дирекционный угол направления Т3-А вычисляется соответственно по формулам
Т3-А= Т3-Т2 − 
или
Т3-А= Т3-Т4 +  ,
а координаты переходной точки:
хА = хТ3 + S Т3-Аcos Т3-А
75
yF = yN3 + S N3-Fsin N3-F
(43)
При съемке в масштабе 1:500 точно так же координируются углы капитальных зданий.
Для определения высоты НА переходной точки А
НА= НT3+h Т3-А
измеряется превышение h Т3-А способом геометрического нивелирования.
T2
A
ST3-A
T3
T4
Рис. 24 Измерение горизонтального угла β
При съемке в масштабе 1:1000 и мельче горизонтальное
проложение и превышение могут быть получены из тригонометрического нивелирования. Для этого в точке Т3 устанавливается теодолит, а в точке А − нивелирная рейка. Измеряется
высота инструмента i, расстояние D по нитяному дальномеру
и вертикальный угол  при двух кругах теодолита. При этом
средний штрих сетки нитей визируется на начало какого-либо
дециметра рейки (например,  = 1,8 м). Горизонтальное проложение S и превышение h вычисляют по формулам подразд.
4.4.1. Затем теодолит и рейку меняют местами и производят те
76
же измерения второй раз. Расхождение между горизонтальными приложениями не должно превышать 1/400, а между превышениями − 4 см на 100 м. За окончательные результаты
принимают их средние арифметические значения.
При съемке местности с переходной точки А лимб ориентируется на точку Т3 теодолитного хода.
4.4. Камеральные работы при тахеометрической
съемке
К камеральным работам при выполнении тахеометрической съемки относятся: обработка журнала съемки, составление и вычерчивание плана участка или полосы местности.
4.4.1. Обработка журнала съемки
Вначале в журнал съемки (табл. 10а) выписывается из
нивелирного журнала отметка станции Нст, которая округляется до 0,01 м. Для каждой реечной точки вычисляются:
− угол наклона (для теодолита 2Т3О)
 = КЛ−МО;
(44)
− горизонтальное проложение
S = Dcos2;
(45)
− превышение
1
h = Dsin2+i−.
(46)
2
Знак превышения берется равным знаку угла наклона .
Горизонтальные проложения округляются до 0,1 м, а превышения − до 0,01 м. Отметки реечных точек вычисляются по
формуле
Нk= Нст+ hk ,
(47)
где k − индекс, обозначающий k-ю реечную точку.
77
Все вычисления следует выполнять в две руки − вычислителю и наблюдателю.
78
79
80
4.4.2. Составление плана
Работа при составлении плана выполняется в следующей
последовательности:
1. Построение координатной сетки.
2. Нанесение точек опорной сети и съемочного обоснования по их координатам.
3. Накладка реечных точек по данным журнала тахеометрической съемки.
4. Вычерчивание элементов ситуации с использованием
абрисов.
5. Интерполирование и разводка горизонталей.
6. Рамочное оформление и зарамочные надписи.
Построение координатной сетки. Выполняется на листе
ватмана при помощи линейки Дробышева и карандаша не мягче 2Т, заточенного лопаткой. Устройство и применение этой
линейки основано на принципе соотношения сторон в прямоугольном треугольнике (теорема Пифагора). Малая линейка
Дробышева (рис. 23) имеет 6 окон и позволяет построить сетку
дециметровых квадратов с максимальным общим размером
5x5 дм. Один поперечный край в каждом окне и правый конец
линейки скошены. На скошенном крае первого окна нанесен
продольный штрих, который является началом счета линейки.
Скошенный край нулевого окна является отрезком прямой, а
остальных окон и правого края линейки − дугами концентрических окружностей с центром в точке а и радиусами соответственно 1,2 , ..., 5 дм, радиус скошенного конца линейки равен
гипотенузе прямоугольного треугольника со сторонами 5 дм.
Рис. 23. Малая линейка Дробышева
Покажем, как строится сетка квадратов размером 3 х 4 дм
(гипотенуза 5 дм). Примерно параллельно нижнему краю листа ватмана прочерчивают тонкую линию АВ (рис. 24 а).
81
a
(2)
(6)
b
D
C
4
3
2
1 (5)(4)
0
4
3
2
1
0
0 1 2 3
В
x
2700
2600
2500
(3)
2400
2300
3100 320033003400
(1)
y
Рис. 24. Построение координатной сетки
Линейку накладывают на линию АВ так, чтобы она была
видна через окна, а точка а линейки находилась на линии, и
прочерчивают карандашом черточки по скошенным краям
первых четырех окон 0, 1, 2 и 3. К получившимся точкам А и В
последовательно прикладывают точку а линейки, располагая
ее примерно перпендикулярно к линии АВ, и прочерчивают
черточки по скошенным краям первых пяти окон 0, 1, 2, 3 и 4.
Затем начало линейки (точка а) вновь последовательно прикладывают к точкам А и В, укладывая ее так, чтобы в окне 5
были видны соответственно черточки 4" и 4, и по скошенному
краю этого окна делают засечки, образуя точки D и С прямоугольных треугольников ВАD и ВАС. Далее начало линейки
прикладывают к точке С так, чтобы скошенный край в окне 3
пересекал дугу 4", и проводят черточки по скошенным краям
окон 0, 1, 2 и 3. Если черточки, проведенные по скошенным
краям окон 0 и 3, прошли соответственно через точки C и D, то
82
предшествующие построения выполнены с требуемой точностью.
Линии координатной сетки прочерчивают, прикладывая
продольный скошенный край линейки по касательным к отрезкам противоположных дуг. Построенную сетку квадратов
тщательно контролируют. Для этого по диагоналям EF , HG и
др. (рис. 24, б) проводят едва заметные линии. Вершины всех
пересекаемых квадратов должны находиться на одной линии;
допустимое расхождение не должно быть более двойной графической точности − 0,2 мм.
Затем координатную сетку подписывают числами, кратными длине стороны квадрата в масштабе съемки (например,
при М1:1000 − через 100 м), с таким расчетом, чтобы все точки съемочного обоснования и реечные точки располагались в
пределах листа ватмана (планшета).
Накладка точек съемочного обоснования на план делается с использованием ведомости вычисления координат, измерителя и масштабной линейки. Положение точки фиксируется
наколом иглы измерителя, которая обводится кружком диаметром 2,5 мм (рис. 25) и подписывается (в числителе −
наименование точки, в знаменателе − отметка).
После накладки двух точек съемочного обоснования
производится контроль. Для этого между ними тщательно измеряется расстояние при помощи измерителя и масштабной
линейки в метрах. Оно не должно отличаться от величины соответствующего горизонтального проложения, взятого из ведомости вычисления координат, более чем на 0,2 мм в масштабе плана (например, при М1:1000 не более 0,2 м). В противном случае накладка обеих точек проверяется заново. Если
такой контроль не выполняется при накладке третьей и последующих точек, то проверяется положение только одной вновь
нанесенной по координатам точки.
Реечные точки накладываются в соответствии с журналом тахеометрической съемки путем откладывания полярных
углов , которыми являются отсчеты по горизонтальному кругу теодолита, и горизонтальных проложений S (рис. 25).
83
7
118.4
7
118.4
Рис. 25. Накладка точек на план
Для этого используются топографический транспортир,
масштабная линейка и измеритель. Обозначаются реечные
точки наколом иглы измерителя, обведенного кружком диаметром 2 мм, и подписываются в виде дроби (см. рис. 25): в
числителе − номер пикета; в знаменателе − его отметка. Отметки при съемке в масштабе 1:500 выписываются до 0,01 м, а
в масштабе 1:1000 отметки земли можно округлять для удобства интерполирования горизонталей до 0,1 м.
Элементы ситуации наносятся в соответствии с абрисами
при использовании графы примечаний в журнале тахеометрической съемки. Особенно тщательно контролируется нанесение на план капитальных зданий. Для этого пользуются результатами их обмеров. Элементы ситуации вычерчиваются в
соответствии с действующими «Условными знаками для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500».
Затем проводят горизонтали, руководствуясь отметками
пикетов, точек съемочного обоснования и направлениями ска84
тов, указанными на абрисах. Интерполируют их местоположение «на глаз» или при помощи палетки. После этого производят укладку горизонталей, проводят бергштрихи, указывающие направления скатов. В зависимости от высоты сечения
рельефа каждая четвертая или пятая горизонталь проводится
утолщенной. Так, при высоте сечения h = 1 м утолщенной делается каждая пятая горизонталь с отметкой, кратной 5 м. Они
в разрыве подписываются, причем так, чтобы верх числа указывал в сторону повышения ската. Толщина обычной горизонтали − 0,1 мм, а утолщенной – 0,25 мм.
После вычерчивания горизонталей поднимаются утраченные элементы ситуации.
4.4.3. Полевая корректура плана, контроль,
окончательное оформление плана
После вычерчивания плана карандашом выполняется его
корректировка в поле. Для этого бригада выходит с планом и
инструментами в район съемки, где производится глазомерное
сличение плана с местностью на всем участке. В сомнительных местах и в местах, где при съемке явно недостаточно взято реечных точек для изображения элементов ситуации и рельефа, производят дополнительные измерения. В камеральных
условиях на плане делаются необходимые изменения.
Контроль и приемка плана делается руководителем практики в поле. Руководитель на свое усмотрение выбирает на
местности несколько контрольных точек (пикетов), на которые
с точек съемочного обоснования производятся измерения. После вычислений контрольные точки наносятся на план. Номера
таких точек указываются с индексом k. Точность планов оценивается по расхождениям контролируемых и контрольных
точек, которые не должны превышать для предметов и контуров с четкими очертаниями 0,5 мм, а в залесенных районах −
0,7 мм в масштабе плана. Расхождение между вычисленной
отметкой контрольной точки и ее отметкой, полученной ин85
терполированием по горизонталям, не должно быть более 1/3
высоты сечения рельефа.
По результатам контроля составляется корректурный
лист, в котором указываются все замечания по плану и одновременно составляют корректурную кальку. Места, подлежащие исправлению, на кальке обводят овалом, внутри которого
ставят порядковый номер замечания. В корректурном листе
делается оценка качества полевых материалов: журналов, ведомостей вычислений, плана. Вносятся предложения по исправлению замечаний и сроки окончания работы, дается заключение о приемке и оценка всей работы. На производстве
подобный документ называют актом приемки.
На основании корректурного листа студенты выполняют
все исправления и вычерчивают план тушью (по согласованию
с руководителем) в соответствии с действующими условными
знаками. При окончательном оформлении плана пикеты обозначают точкой слева от отметки (см. рис. 25, юго-западный
квадрат). На плане принято подписывать от 5 до 15 отметок
характерных точек местности на один квадрат. На плане масштаба 1:500 оставляют все пикеты. После вычерчивания плана
делается рамочное оформление и зарамочные надписи (см.
вкладыш в книге «Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000,1:2000, 1:1000, 1:500»).
Отметим, что на производстве съемка местности производится на планшетах размером 40x40 см. или 50x50 см, которые имеют определенную систему номенклатуры и разграфки
в единой системе координат. Поэтому планшеты на участок
съемки выдаются исполнителю уже с надписанной координатной сеткой. Если участок съемки расположен на нескольких
планшетах, то для сводки их между собой делается сводка по
рамкам планшетов.
86
5. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ИЗЫСКАНИИ
СООРУЖЕНИЙ ЛИНЕЙНОЙ ФОРМЫ.
5.1. Рекогносцировка местности и закрепление углов
поворота трассы
Перед размещением трассы на местности производят ее
камеральное трассирование, т. е. она укладывается на карте
или на аэрофотоснимке.
При переносе трассы на местность производят опознавание характерных контурных точек на местности, вблизи которых на карте или фотоснимках располагается трасса. При отсутствии таких точек направление трассы устанавливается путем сопоставления створов линии трассы, ориентированных на
карте или фотоснимке с теми же створами на местности.
Назначение линии заданного направления на местности
производят следующим образом.
Уточнив положение исходной точки трассы на карте, берем первоначальное направление линии с карты путем измерения азимута транспортиром.
Поскольку при разбивке трассы на местности используют теодолит с буссолью, необходимо географические азимуты
перевести в магнитные, используя известное соотношение:
АГ= АМ ± δ ,
(48)
где δ − магнитное склонение, считаемое положительным для
восточного склонения и отрицательным для западного.
Если склонение не указано на карте, то его определяют
путем измерения на местности магнитного азимута направления и сравнения его с географическим, снятым с карты.
Получив магнитный азимут начального направления
трассы, зрительной трубой теодолита в этом направлении выставляют несколько вех. Полученное направление оценивается, уточняется и закрепляется на местности (забивается колышек вровень с землей, а рядом сторожок 7−10 см над уровнем
земли затесанной стороной в следующем направлении).
87
5.2. Измерение углов трассы. Контроль угловых измерений на трассе
В точке 1 (рис. 28), где трасса меняет свое направление
устанавливают теодолит и измеряют полным приемом угол 1,
лежащий вправо по ходу. Затем вычисляют угол поворота
трассы 1 между новым направлением 1−2 с продолжением
предыдущего направления А−1, указывая при этом, в какую
сторону сделан поворот − вправо или влево. Левые углы поворота отмечают штрихом сверху . Из рис. 26 видно, что правые углы вычисляются по формуле
=180 − ,
(49)
а левые по формуле
= − 180 .
(50)
По полученным углам поворота трассы и дирекционным
углам начальной и конечной линии устанавливают угловую
невязку, определяют ее допустимость и после распределения
этой невязки по исправленным углам вычисляют дирекционные углы всех линий трассы.
Рис. 26. План трассы
88
Итак, если даны 0 и n (см. рис. 28) дирекционные углы
начальной и конечной линии трассы, то дирекционные углы
остальных сторон трассы находят по формулам
1= 0 + 1 ; 2= 1− 2 ; 3= 2+ 3,
(51)
т. е. дирекционный угол последующей линии равен дирекционному углу предыдущей линии плюс правый или левый угол
поворота трассы. Угловая невязка вычисляется по формуле
f=  −   − (n−0).
(52)
Если начальная и конечная линия трассы заданы азимутами А0 и АИ, то
f=  −   − (Аn−А0) + 
(52)
где
 = 0,540(ln− l0)tg,
a ln − l0 выраженные в км, протяжение трассы по параллели с
широтой  (для Томска = 5627'30").
Для определения планового положения вершин углов поворота трассы, т. е. прямоугольных координат этих вершин,
необходимо измерять расстояния между ними. Вся остальная
обработка сводится к вычислению координат точек теодолитного хода (см. подразд. 3.1.4.)
5.3. Привязка точек трассы в плане к пунктам государственной геодезической сети
Целью плановой привязки точек трассы к пунктам геодезической сети является получение координат отдельных точек
и направлений линий трассы.
По этим данным контролируют результаты угловых и
линейных измерений по трассе. Периодическая привязка трассы к опорным пунктам, устанавливаемая в соответствии с необходимой точность работ, позволяет контролировать результаты даже по смежным точкам привязки.
89
Привязка трассы выполняется несколькими способами,
причем наиболее надежен тот, когда с точки трассы видно не
менее двух твердых пунктов. Однако это не всегда возможно.
5.3.1. Привязка трассы к одному геодезическому
пункту
В случае привязки к одному геодезическому пункту
(рис. 27) расстояние непосредственно измеряют дважды или с
помощью вспомогательных работ определяют расстояние d
между твердым пунктом Р и точкой М трассы.

Рис. 27. Привязка трассы к одному геодезическому пункту
В точке М измеряют примычный угол  и определяют
географический азимут Анр линии МР привязки. Решают прямую геодезическую задачу по известным формулам
хМ=хР+хРМ
хРМ= d cosPM
где
yМ=yР+yРМ
(55)
yРМ= d sinPM
Здесь PM − дирекционный угол линии РМ, который
находится по обратному азимуту Арм к сближению меридиа90
нов. Направление линии MN трассы (см. рис. 27) вычисляется
по формуле
MN = PM +  − 180.
(56)
5.3.2. Привязка трассы к двум пунктам способом
прямой засечки
В случае привязки трассы к двум пунктам способом прямой засечки (рис. 28) на пунктах P1 и Р2 измеряют углы 1 и
2, а в точке М − примычные углы , , .
По трем углам , 1 и 2 (должны быть 1 + 2+  = 180)
контролируют, а затем уравнивают их значения.
Подсчитывается невязка f = 1 + 2+  −180 и вычисляются уравненные значения углов
1= 1−f/3; 2 = 2-f/3;  = f/3
(57)
Рис. 28. Привязка трассы к двум пунктам способом прямой засечки
Поскольку Р1(х1y1), Р2(х2y2) твердые, то решая обратную
геодезическую задачу, находят длину линии Р1 Р2 и ее дирек91
ционный угол P1Р2 по формулам
S
х  х 
2
2
tg P1P 2 
1
1

у  у 
2
1
y 2  y1
x 2  x1
(58)
Далее находят длины P1M = d1, P2M = d2 линий привязки
из треугольника P1MP2 по формулам
d1 
S sin  1
S sin  2
; d2 
sin 
sin 
(59)
а направления этих линий − по формулам
P1M = P1Р2 + 1 ; P2M =P1Р2 + 180о − 2
(60)
И, наконец, используя формулы прямой геодезической
задачи, вычисляем дважды координаты точки М:
хР1М= d1 cosP1M ,
yР1М= d1 sinP1M ,
хР2М= d2 cosP2M , yР2М= d2 sinP2M ,
(61)
х М= хР1+хР1М ,
yМ= yР1+УР1М
х М= хР2+хР2М ,
yМ= yР2+УР2М
Направление линии МN трассы находится также дважды:
MN =P1M ++ −180 ; MN =P2M + −180
(62)
5.4. Разбивка пикетажа
Одновременно с измерением расстояний между вершинами углов поворота трассы производят разбивку пикетажа,
для чего от начальной точки трассы, называемой нулевым пикетом и обозначенной ПК 0, последовательно откладывают
отрезки по 100 м, отмечая их деревянными кольями с надписями ПК1, ПК2 и т. д.
При большой длине трассы в таких надписях выделяют
число пройденных километров. Например, надпись 14/4 + 48,5
м означает что от начала трассы (ПК 0) пройдено 14 км, 4 пикета и 48,5 м, т. е. 14448,5 м.
Кроме того, кольями отмечают точки перегиба скатов,
места пересечения трассы с реками, дорогами, подземными и
92
наземными коммуникациями. Положение этих точек, называемых плюсовыми, определяется их расстоянием от ближайшего младшего пикета.
При проходе трассы по косогору с поперечным уклоном
более 0,200 м на местности разбивают перпендикулярные к
трассе линии − поперечники. Длины поперечников назначают
в зависимости от ширины дороги, расстояния между поперечниками − в зависимости от рельефа. Колья на поперечниках
забивают на концах их, в точке пересечения с трассой, а также
в точках перегиба скатов на поперечниках.
Надписи на кольях должны показывать, в каком положении находятся эти точки относительно трассы (рис. 29).
На рис. 29 поперечники закреплены в точках:
ПК 7+15
ПК 7+65
П 12,6
П 14,8
П 32,6
П 35,2
Л 14,2
Л 13,8
Л 29,6
Л 32,1
При разбивке пикетажа по трассе и на поперечниках по
линиям, проходящим по наклонной поверхности, следует в
длину линии ввести поправку за наклон линии, а при коротких
расстояниях и переходе через овраги ленте придать горизонтальное положение.
93
Рис.29. Разбивка пикетажа на кривой
5.5. Съемка полосы местности вдоль трассы и пикетажный журнал
Одновременно с разбивкой пикетажа и главных точек закруглений производится съемка полосы местности по 50−70 м
в обе стороны от трассы. Результаты этой съемки заносят в
пикетажный журнал (абрис), который ведется в крупном масштабе на миллиметровой бумаге (чаще всего в масштабе
1:1000).
Здесь (рис. 30) зарисована ситуация, показано положение
поперечных профилей, реперов, схема их привязки. Ось трассы дана прямой с условным обозначением углов поворота
стрелками. Показано положение пикетных и плюсовых точек.
Записан румб первоначального направления СВ 1518'. В точке ПК 1 + 68,00 трасса повернута влево, что указано стрелкой
и записан румб нового направления трассы СЗ 32º51'.
Чуть выше и правее записаны порядковый номер (N 1)
этого угла поворота трассы, его градусная величина и направление (лев. 48°10'), а также выбранный радиус закругления и
элементы кривой.
Внизу журнала, в левом углу, зарисован репер N 1 (пень
ели), который привязан к трассе, промерами расстояний 10,50
м от ПК 0 и 9,72 от ПК 0 + 29. На рисунке пня показан вбитый
горизонтально металлический штырь, куда была поставлена
нивелирная рейка. От ПК 0 до ПК 0 + 81 расположен хвойный
лес, границей которого является дорога между совхозом «Луч»
и колхозом «Заря», далее начинается пашня. В точке ПК 2 + 87
трасса пересекает ручей. Выше зарисовано озеро «Черное»,
снятое способом прямоугольных координат, с показанием
длин перпендикуляров от трассы в точках ПК 3 + 12,4 (12,9) ;
ПК 3 + 30,1 (10.7); ПК 3 + 55,2 (8.2); ПК 3 + 83,3 (15,6) до береговой линии озера. На ПК 4 + 27,00 трасса повернула вправо
с румбом нового направления СВ 4º58'. В этой точке УГ2, с
углом поворота вправо на 37°50 выбраны радиус закругления
94
R = 200 и главные элементы Т, К, Д, Б кривой. На ПК 5 разбит
поперечник. От ПК 5 + 52 начинается кустарник.
Часто в пикетажном журнале вместо условных знаков записываются их наименования, а скаты местности обозначаются стрелками.
95
Рис. 30. Пример оформления пикетажного журнала
96
2.6. Разбивка главных точек закруглений
В местах поворота трассы ее смежные прямые участки
сопрягаются кривыми, чаще всего круговыми, т. е. дугами
окружностей определенного радиуса R .
Чтобы разбить круговую кривую на местности, достаточно определить положение ее трех главных точек (рис. 33) .
Начала кривой А (НК), середины кривой М (СК) и конца кривой С (КК). Для этого от вершины угла поворота нужно отложить отрезки BA = ВС = Т, называемые тангенсами, а вдоль
биссектрисы угла АВС отрезка ВМ = Б, называемый биссектрисой. Кроме того, надо знать длину кривой АС = К и разность 2Т−К = 0, называемую домером. Все эти главные элементы Т, К, Д, Б кривой выбираются из таблиц [ 4 ] по аргументам  и R.
Рис. 31 Главные точки круговых кривых
При разбивке пикетажа надо всегда учитывать следующее: расстояния по трассе считаются по прямолинейным
участкам и закруглениям, а измерения линий лентой и разбивка пикетажа ведется вдоль касательных к кривим (тангенсам).
Поэтому, чтобы учесть разницу длины двух тангенсов и кривой, все пикеты за вершиной угла смещаются на величину домера.
Пример 1. ВУ ПК 6 + 62,80 м;  = 40º20'; R = 200 м из
таблиц [ 4 ] выбираем Т = 73,45 , К = 140,79 , Б = 13,06, Д =
6,11.
97
На местности (рис.32) откладываем в обе стороны по
прежнему и новому направлению трассы отрезки Т = 73,45 м,
фиксируя их кольями, т. е. получаем плановое положение на
трассе HК и КК. С помощью теодолита находим направление
биссектрисы угла 180º −  и в этом направлении откладываем
от ВУ величину Б = 1,3,06 м, фиксируя тем самым положение
СК.
Рис. 32 Положение СК
Расчет пикетажа для построенных точек кривой производится по следующей схеме:
ВУ ПК 6+62,80
−Т 73,45
НК ПК 5+89,35
+К 1+40,79
КК ПК 7+30,14
Контроль
ВУ ПК 6+62,80
+Т 73,45
ПК 7+36,25
−Д 6,11
КК ПК 7+30,14
НК ПК 5+89,35
70,40
СК ПК 6+59,75
Контроль
КК ПК 7+30,14
70,40
СК ПК 6+59,74
Для определения положения ПК 8 надо от конца кривой
(ПК 7 + 30,14) по ходу трассы отложить отрезок (100 и − 30,14
м) = 69,86 и забить колышек со сторожком. Аналогично для
определения положения ПК 7 на тангенсе надо от КК ПК 7 +
30,14 в обратном направлении хода трассы отложить отрезок
30,14 м и фиксировать его.
Дальнейшая разбивка пикетажа выполняется по способу,
изложенному выше.
98
5.7. Детальная разбивка закруглений
Существует достаточное количество способов детальной
разбивки закруглений [2]. Укажем два из них.
5.7.1. Способ прямоугольных координат
На круговой кривой радиуса R кроме ее главных точек
требуется фиксировать точки Р1, Р2, Р3 … (рис. 35) на равных
расстояниях (5, 10, 15), выбираемых в зависимости от R и
назначения кривой. Касательная тангенса РМ принимается за
ось абсцисс с началом точке Р (HK), перпендикуляр к ней − за
ось ординат, а прямоугольные координаты (xi, yi) точек Pi вычисляются по формулам
х1= Rsinβ ; х2= Rsin2β ; х3= Rsin3β ;
(64)
y1= R(1−cosβ) ; y2= R(1−cos2β) ; y3= R(1−cos3β) ;
где β =
К 180
R 
M
Y3
Y2
Y1
X3
P2
P3
K
R
K
P1
R
X2
R
X1
K
R
P
0
Рис. 33 Разбивка круговых кривых способом прямоугольных координат
Для построения точек на местности надо из таблиц [4] по
данным R и K выбрать координаты xi, yi.
Пример 2. R = 200 м; K = 5 м; Длина кривой K = 149,79
(из примера 1).
Из таблиц [2] (с. 225) выписываются значения координат.
Построение точек на местности по этим координатам сводится
к отложению лентой от точки Р по направлению касательной
РМ значений х1, х2…хn, построению перпендикуляров и отложению от оснований их значений y1, y2…yn
99
К
5
10
15
…
70
х
5,00
10,0
14,9
y
0,04
0,25
0,56
68,58
12,12
Разбивка ведется от начала и конца кривой к середине.
Если в таблицах даются разности ,,кривая без абсциссы", то
для получения на касательной конца абсциссы надо отложить
от точки Р на касательной отрезок lкп= lкоn, где n - порядковый
номер точки, а lко= К (шаг разбивки), отступить назад от конца
этого отрезка на величину ,,кривая без абсциссы" и в полученной точке построить перпендикуляр, отложив на нем xi.
Способ выгодно применять на открытой ровной местности.
5.7.2. Способ углов и хорд
Способ углов и хорд основан на том, что угол с вершиной в точке А на окружности (рис. 34), образованный касательной и секущей, равен половине соответствующего центрального угла.
Рис. 34 Разбивка круговых кривых способом угловых хорд
100
Из рис. 34 видно, что хорда S = 2Rsinφ/2,

S
откуда sin 
.
(65)
2 2R
Пример 3. R = 200 м; S = 20 м; K=140,79 (из примера 1).
Выбрав из таблиц (с. 309) с точностью до 0,5 значения углов
φ1= 2º52'; φ2= 5º44'; φ3= 8º36'; φ4= 11º28'; φ5= 14º20'; φ6= 17º12';
φ7= 20º04' т. к. К = 140,79 м, разбивку кривой производят так.
В точке A(HK) (рис,34) устанавливают теодолит так, чтобы отсчет по горизонтальному кругу в направлении AM был равен
0º00'. Закрепив лимб и вращая алидаду, устанавливаем трубу
на отсчет φ1/2= 1º26'. В этом направлении откладывают от точки А отрезок, равный хорде S = 20 м, конец которой определит
положение точки В на кривой. Далее трубу устанавливают на
отсчет φ1=2º52'. Один конец ленты удерживается в точке В, а
другой, отстоящий от первого на S = 20 м, укладывается в
створе отсчета φ2. В результате этой комбинированной (линейной и угловой) засечки определяется точка С. Подобным
образом фиксируют положение остальных точек на кривой.
Этот способ применяют тогда, когда кривая разбивается
на насыпи или в выемке и когда разбивка по координатам почему-либо неудобна.
5.8. Геометрическое нивелирование трассы по пикетажу
Нивелирование трассы выполняют последовательным
нивелированием способом из середины. Здесь различают связующие и промежуточные точки. Связующими точками, которые служат для передачи отметок по трассе, обычно являются
стометровые пикеты (рис. 35 ). Однако, в зависимости от ситуации, этими связующими точками могут быть любые плюсовые и иксовые точки, точки поперечников, разместившиеся в
любом месте притрассовой полосы. Промежуточные точки
фиксируют на всех характерных перегибах местности вдоль
трассы.
101
Нивелир на станции устанавливают примерно на одинаковых расстояниях (5 м) от связующих точек в створе или вне
створа нивелируемой линии. На рис. 35 − представлена трасса
в профиле и в плане с положением станций 1, 2, 3, 4.
Все отсчеты по рейкам заносятся в журнал нивелирования. Работа на станции и соответствующие записи в журнал
(табл.12) производятся как и при техническом нивелировании
точек теодолитного хода. Поперечники нивелируются как
обычные промежуточные точки с отсчетом по черной стороне
рейки.
Рис. 35 Геометрическое нивелирование трассы по пикетажу
Камеральная обработка журнала нивелирования начинается с проверки полевых вычислений. На каждой странице
журнала производят постраничный контроль, используя формулу
Σзадн – Σпередн = Σhcp .
(67)
102
В таблице 12 эти данные следующие: Σзадн = 19008, Σпередн =20677, Σзадн – Σпередн = – 834. Расхождения допустимы в
пределах 1– 2. мм. Далее вычисляют невязку в превышениях
по формуле
fh= Σhcp –(HК–НН),
(68)
где HК и НН отметки начальной и конечной точки трассы.
К примеру, если НН = НПК0 = 63,406 (табл. 12), НК = НПК0
= = 65.251, а сумма hcp (средних превышений по всему ходу от
ПК0 до ПК10) равна 1865, то fh = 1865 – (65.251 – 63.406)
=1865 –1845 = 20 мм.
Таблица 12
Журнал нивелирования по трассе
№
стан
ции
Наблюд
. точка
Отсчеты по рейке
задн.
Пре-
Среднее
Увязан.
Гори-
пе-
про-
вы-
превыш,
пре-
зонт
ред.
меж.
шения
мм
выш.
инст.
Отметки
ПК0
1242
5929
–2
294
+294
64.648
293
ПК1
948
5636
ПКО+60
ПК1
1305
+292
63.343
816
5502
–2
– 1295
63.698
– 1296
64.514
– 1297
ПК2
2111
6799
ПК1+10
ПК2
– 1298
581
416
5103
ПК3
62.816
–2
+168
+168
248
4935
103
+168
62.400
62.566
166
ПК2+41
1845
ПК2+41(пр. 20)
2248
ПК2+41(лев.1 2)
1235
ПК2+41(лев. 20)
19008
942
20677
– 834
– 834
Оценив допустимость невязки (50 мм√L, где L – длина
хода в км) распределяют ее поровну на все средние превышения, т. е. вводят в них поправки со знаком, обратным знаку невязки, получая в дальнейшем увязанные превышения. Для
200мм
табл.12 имеем поправки  h 
 20мм
10
По увязанным превышениям вычисляют отметки связующих точек по формуле
Нi+1= Hi+hi.
(69)
В табл.12 НПК1 = НПК0 +h1 или 63,406+292 = 63,698.
Отметки промежуточных точек вычисляют, как известно,
через горизонт на станции, представляющий собой высоту визирного луча над условной поверхностью, по формуле
Ги = НПК + а,
(70)
т.е. он равен сумме отметки какого-либо пикета (обычно
заднего) и отсчета по рейке на этом пикете. (В табл. 12 Ги на
первой станции вычислен как Ги = 63.406 + 1242 = 64,648).
Отметки промежуточных точек на поперечниках представляют собой разности между горизонтом на станции и отсчетом по рейке, (табл. 12 на третьей станции НПК2+41= 62,816 –
1845 = 60,971, НПК2+41(пр,.20)= 62,816 – 2248 = 60,568).
104
105
5.9. Ведомость прямых и кривых
Все результаты измерений и вычислений, полученные
при прокладке трассы на местности заносятся в специальную
ведомость прямых и кривых (табл. 13).
По измеренным углам поворота трассы (графа 1) и по исходному дирекционному углу α =182º02´ (графа 3) вычисляют
по формулам (51), (52) дирекционные углы или азимуты
остальных участков трассы и заносят их в графу 4.
Если вычисления верны, то должно быть αконеч – αнач =Σ
− Σ’ где  − правые, а  − левые углы.
Выписав в графу 5 радиусы кривых, заполняют остальные столбцы этой графы основными элементами кривых, выбирая их из таблиц.
По пикетажному журналу заполняют графу 2. Пикетажные значения углов поворота, начала и конца кривых и прямые
вставки вычисляют по известным формулам.
К примеру:
ПК ВУ1=ПК HТР+SНТР-1
ПК НК1=ПК ВУ1−Т1
ПК КК1=ПК ВУ1+Т1−Д1
ПП КК1=ПК НК1+(Кконтр)
ПК ВУ2= ПК ВУ1+S1-2−Д1
ПК НК2= ПК ВУ2-Т2
ПК КК2= ПК ВУ2+Т2−Д2
ПК КК2= ПК НК2+К2 (контр)
Результаты вычислений заносят в графы 6, 7, 8. Прямые
вставки (графа 9) получают как разности пикетажных значений начала последующей и конца предыдущей кривой.
Для контроля вычислений применяют следующие формулы:
Σ2Т − ΣК=ΣД; ΣР+ΣК=ΣS−ΣД.
106
5.10. Привязка трассы
Для определения отметки начальной точки трассы (ПК 0)
производится привязка трассы к реперу или марке, т. е. происходит передача отметки с твердой точки на ПК 0. На рис. 35
показан нивелирный ход, проложенный от Рп до ПК 0 с двумя
станциями в точках А и В. Точка а как связующая либо жестко
закрепляется на местности металлическим штырем, либо для
фиксации ее положения по высоте используют переносные чугунные башмаки или железные костыли.
Для привязки к марке, закрепленной в стене сооружений,
в ее отверстие вставляется стальной штифт, и на него надевается подвесная реечка с сантиметровыми делениями, которая
перед работой проверяется, как и основные рейки.
Установив нивелир в точке А, снимают отсчеты а1 и в1 с
реечки и с рейки, установленной в точке а. Переходят на станцию В и снимают отсчеты а2 и в2 с реек, поставленных в точках
а и ПК 0. Вычисляют отметку начального пикета.
НПК0 = НРп+ (а1−в1) + (а2−в2).
(71)
Если вблизи работ нет репера или марки государственного нивелирования, то отметку начальной точки (ПК 0) берут
условно, хотя в дальнейшем все равно придется производить
привязку трассы к пункту государственного нивелирования.
5.11. Контроль нивелирования
Для исключения грубых и ослабления влияния случайных ошибок нивелирование трассы производят с контролем,
проводимым одним из следующих способов.
5.11.1. Нивелирование в два инструмента
Работа производится двумя нивелировщиками, идущими
один за другим. Первый нивелирует связующие и промежуточные точки, второй − только связующие. Результаты сличают ежедневно и обнаруживаемые промахи исправляют. Контроль здесь самый надежный.
107
5.11.2. Двойной ход
Нивелирование ведут одним инструментом, но линию
нивелируют два раза − в прямом и обратном направлениях.
При коротких расстояниях между конечными точками трассы
обратный ход делают после нивелирования всей линии в прямом направлении, но сделать все это необходимо в течение
одного дня. При значительных расстояниях трассу делят на
участки, так чтобы прямое и обратное нивелирование было
выполнено также в течение одного дня во избежание утраты
точек.
Этот метод контроля также очень надежен.
5.11.3. Одиночный ход с контрольными точками
Этот способ состоит в том, что рядом с основной связующей точкой, например на ПК 2 (рис. 35), выбирают еще одну
связующую контрольную точку К.
Рис. 36. Нивелирование одиночным ходом с контрольными точками.
Если при нивелировании по основным связующим точкам были определены горизонты инструментов Ги1 и Ги2 на
станциях 1 и 2, то отметка контрольной связующей точки К
может быть, определена дважды:
НК(1)= Ги1−в1 ; НК(2)= Ги2−в2 ,
(72)
где в1 и в2 − отсчеты по рейке на контрольной точке К со
станций 1 и 2. Если разности между НК1 и НК2 не более 3−4
мм, то нивелирование считается удовлетворительным. При
больших разностях работа на станциях 1 и 2 повторяется.
108
5.12. Нивелирование трассы через овраги
При пересечении трассой глубоких и узких оврагов нивелирование производят в такой последовательности (рис.39).
Рис. 39. Нивелирование трассы через овраги
В стороне от трассы выбирают станцию так, чтобы можно было взять отсчеты на ПК 25 и ПК 25 + 84. Сделав измерения назад (ПК 25) и вперед (ПК 25 + 34), передают отметку с
ПК 25 на ПК 25 + 84. Далее задний реечник переходит последовательно в ПК 25 + 15, в ПК 25 + 30, а передний в ПК 25 +
72. Эти точки нивелируются как промежуточные и их отметки
определяют по отметке ПК 25. Затем инструмент переносят на
станцию 2. Рейку в ПК 25+30 оставляют на месте с помощью
отсчета «а» назад на ПК 25+30 можно вычислить горизонт инструмента на станции 2 по формуле Ги(2)= НПК25+30+0. Точки
ПК 25 + 46, ПК 25 + 54 нивелируют как промежуточные.
Наконец, переходят с нивелиром на станцию 3, а рейки ставят
в ПК 25 + 84 и ПК 26. По известной отметке ПК 25 + 84 получают отметку ПК 26.
5.13. Допустимые невязки продольного нивелирования
Согласно классификации государственных нивелирных
сетей значения невязки в ходах и полигонах технического нивелирования не должно превышать ±50 L мм, где L − длина
хода в км.
109
При автомобильнодорожном нивелировании допустимая
невязка в ±50 L мм применяется только при нивелировании
населенных пунктов, на пересечении дорог и у мостовых переходов, а также при привязке к реперам и маркам государственного нивелирования.
В остальных случаях при двойном нивелировании допускается невязка ±100 L мм.
5.14. Составление плана и продольного профиля трассы
План трассы составляют по данным пикетажного журнала и ведомости прямых и кривых. В равнинной и холмистой
местности план строят в масштабах 1:1000 − 1:5000, в горной
− 1:2000. Трассу наносят по румбам и длинам сторон или по
координатам углов поворота. На плане изображают ситуацию
полосы местности, снятой при прокладке трассы.
Продольный профиль трассы составляют по данным нивелирного и пикетажного журналов и вычерчивают на миллиметровой бумаге. Вертикальный масштаб берут всегда в 10 раз
крупнее горизонтального. В зависимости от назначения составляются профили различных типов. Профили, составляемые при изысканиях автомобильных дорог, вычерчиваются в
масштабах 1:5000 (горизонтальный) и 1:500 (вертикальный).
При составлении профилей руководствуются установленными образцами, на которых показана разграфка (сетка
профиля) для размещения и записи необходимых данных. В
табл. 13 дан упрощенный профиль автомобильной дороги, где
отражена только его геодезическая часть.
При размещении профиля на миллиметровой бумаге надо
учесть следующее. Отметки всех точек профиля откладывают
от так называемой линии условного горизонта, за которую
принимается одна из утолщенных линий миллиметровки. Линия самого профиля должна проходить над линией условного
горизонта на высоте от 6 до 20 см. Выше линии профиля следует оставлять место в 10−15 см для поперечников, разных
110
надписей (отметок реперов, размеров искусственных сооружений и т. п.). Ниже линии условного горизонта надо оставлять
место в 15 см для размещения граф сетки профиля. Так можно
рассчитать ширину полосы бумаги для размещения профиля.
Далее, сбоку от начала линии условного горизонта должно быть свободное место в 6−7 см для надписей. Профиль
строится карандашом.
Составление профиля начинается с нанесения пикетов и
плюсовых точек в графе 5 расстояний. На нижней линии графы 5 записываются номера пикетов. Наименование плюсовых
точек на профиле не указывается. Они откладываются от соответствующих пикетов в масштабе профиля, и записываются
расстояния между двумя соседними плюсовыми точками.
Если между пикетами нет плюсовых точек, то расстояние
между ними 100 м не записывается. Километровые указатели
на профиле проводят от линии пикетажа вниз в виде прямой в
1,2 см с кружком диаметром 5 мм, правая половина которого
заливается тушью.
На 1 см ниже линии пикетажа показывают условный
план прямых и кривых.
Кривые условно обозначают дугами обращенными вверх
(если трасса поворачивает направо) или вниз (если трасса поворачивает налево). Начало и конец каждой кривой отмечают
перпендикуляром, проводимым от линии пикетажа и средней
линии графы 6, изображающей ось дороги.
Расстояния от точек начала и конца кривых до ближайших младших пикетов надписываются вдоль перпендикуляров; например, начало первой кривой приходится на ПК 0 +
61,39, а конец − на ПК 1 + 87,93. Далее около каждой кривой
подписывают угол поворота, радиус и все элементы кривой.
Подписывают длины кривых вставок и их направления.
В графе 1 изображается план заснятой полосы в принятом масштабе, посреди плана наносится ось дороги.
111
Таблица 13
Продольный профиль участка трассы от ПК0 до
ПК4
В графе 4 (отметки земли) напротив соответствующих
пикетов и плюсовых точек выписываются из нивелирного
журнала отметки, округленные до сантиметров. Выше линии
условного горизонта напротив каждого пикета и плюсовой
точки проводятся перпендикуляры, и на них от выбранной отметки линии условного горизонта откладываются эти отметки
земли (т. е. черные отметки).
Отметки линии условного горизонта следует выбирать
так, чтобы наименьшая черная отметка была выше линии
условного горизонта на 5−7 см.
Здесь следует помнить, что вертикальный масштаб должен быть в 10 раз крупнее горизонтального.
112
Полученные точки на концах перпендикуляров соединяют прямыми и получают ломаную линии профиля.
Линия профиля вычерчивается тушью (черной), ось дороги, прямые и кривые, графы для проектных отметок и уклонов, а также данные в этих графах вычерчивают и подписывают красной тушью. Все остальные графы и надписи, отделку
плана условными знаками выполняют черной тушью. Выше
линии профиля показывают все реперы с их номерами, отметками и расстояниями от трассы. Поперечные профили составляют в одинаковом масштабе как для горизонтальных, так и
для вертикальных расстояний.
Вычисление проектных и рабочих отметок
Проектная линия CD (рис.37) наносится на профиль
обычно по заданному уклону l = tgα. Если проектная (красная)
отметка HC точки С известна, то красная отметка HD последующей точки D находится по формуле
НD = НC +h = Hi + dtgα =Hi+id.
(73)
Рис.37Вычисление проектных и рабочих отметок
По этой формуле вычисляют красные отметки для всех
точек, построенных на профиле.
Разность между красной и черной отметкой показывает
высоту насыпи или глубину выемки в этой точке, её называют
рабочей отметкой. Рабочие отметки, соответствующие насыпи,
113
пишут над проектной линией, а выемки − под проектной линией (красной тушью).
Точку М пересечения линий профиля и проектной называют точкой нулевых работ. Горизонтальное расстояние X,
точки М от точки D профиля находят из пропорции
х
a

или
dx b
xd
a
,
ab
(74)
где а и b−рабочие отметки в точках А и В профиля. На
профиле от точки М до линии условного горизонта проводят
пунктиром перпендикуляр и с обеих его сторон подписывают
округленные до целых метров расстояния от этой точки М до
соседних точек профиля.
114
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОГО АЗИМУТА
Астрономическим или истинным азимутом А земного
предмета (рис. 38) называется двугранный угол между плоскостью вертикала земного предмета, отсчитываемый от северной
части меридиана по ходу часовой стрелки. Если смотреть на
наблюдателя Д сверху со стороны зенита, то увидим:
 – положение светила ;
Δ – местный предмет;
NC – проекция вертикала на горизонтальную плоскость;
а – азимут светила;
Q – угол между направлением на светило и местный
предмет;
A – азимут направления на местный предмет.
Рис. 38. Определение истинного азимута
Из рис. 38 видно, что
A=O+Q,
(75)
где Q = M – C, причем М – отсчет по лимбу на местный предмет, а С – отсчет на светило.
Построив на небесной сфере так называемый параллактический треугольник pzδ (рис. 39), по известным и определяемым из наблюдений величинам можно указать два способа
определения азимута земного предмета:
1) По высоте светила;
2) По часовому углу светила.
Решая треугольник pzδ (рис. 39 ) по формулам сфериче115
ской тригонометрии по данным 90–φ, 90–β, 90–h получают:
cos  
sin   sin  sinh
cos  cosh

(76)

Рис. 39. Определение азимута земного предмета по высоте Солнца.
На рис.39 широта φ берется с карты. Склонение Солнца δ
выбирается из таблиц, высота h Солнца определяется из
наблюдений.
Необходимые наблюдения на станции производятся в
строгой последовательности и записываются в соответствующий журнал (табл. 14).
Последовательность в наблюдениях и записи в журнал
следующие:
1) при КЛ (или КП) наводят трубу на пункт 12 и берут
отсчет по горизонтальному кругу;
2) в положении
Солнца на сетке нитей берут отсчет по часам, вертикальному и горизонтальному кругам;
3) в положении Солнца
также берут все три отсчета;
4) наводят трубу на п.12 и записывают отсчет по горизонталь ному кругу;
5) трубу переводят через зенит и при КП (или КЛ) вновь
берут отсчеты но часам, вертикальному и горизонтальному
кругам;
6) наводят трубу на п. 12 и фиксируют отсчет по горизонтальному кругу. Иногда, в целях повышения точности
116
наблюдений, последовательность действий на станции несколько усложняется (см. ниже);
7) при положении
Солнца на сетке нитей берут
отсчеты по часам, вертикальному и горизонтальному кругам;
8) при положении
Солнца фиксируют отсчеты
по часам, вертикальному и горизонтальному кругам;
9) наконец, наводят трубу на п. 12 и записывают отсчет
по горизонтальному кругу.
Эти действия составляют один прием. Таких приемов
надо сделать 2–3.
Перед наблюдением теодолит должен быть поверен, отцентрирован, отникелирован, на окуляр надет густой светофильтр.
Визирование на Солнце производят следующим образом.
Действуя одновременно двумя микрометренными винтами (по
высоте и азимуту), устанавливают изображение Солнца так,
чтобы горизонтальная нить находилась впереди движения
Солнца, а вертикальная нить касалась нужного края Солнца.
Затем прекращают вращение трубы по высоте и, продолжая
действовать азимутальным микрометренным винтом, непрерывно касаются вертикальной нитью нужного края Солнца.
Момент касания Солнца горизонтальной нити фиксируется по
часам. После этого снимают отсчеты с вертикального и горизонтального кругов.
Наблюдения ведут в утренние и вечерние часы. Утром,
через полчаса после восхода, и вечером, оканчивая наблюдение за полчаса до захода.
Вычисления производятся в специальной ведомости
(табл. 14, 14а).
Определение азимута земного предмета по часовому
углу Солнца
Здесь параллактический треугольник pzδ (см. рис. 41)
решается по данным 90–φ, 90–δ и часовому углу t . Рабочая
формула следующая:
117
ctg  sin ctgt 
cos tg
.
sin t
(77)
В этой формуле широта φ места наблюдения берется с
карты, склонение δ Солнца выбирается из, таблиц [5], а часовой угол t Солнца вычисляется по показаниям часов.
В приведенном ниже журнале видна последовательность
действий при наблюдениях и предварительные вычисления
(табл.15).
Таблица 14
Журнал определения азимута по высоте Солнца
С пункта № 6 на пункт №12
Дата 25 июля 1994 г.
Теодолит 2-Т-30 N
О
В
Отбъ
ремя
счет по гое наблюд ризонтан.
кт
кругу
наблюд
1 прием
№12
17h13m
30º17´,1
Погода: ясно, тихо
видимость хорошая
температура +25º
Примечание

КП



№12
h
m
17 17
2 прием
150º41´,2
Дм 
17 h13m  17 h17 m
 17 h15m
2
15545'35544' ,4  180

2
 15544' ,7
25859' ,0  8014' ,7  180
С

2
 25936' ,9
M 
118
Q=C-M=103º52’,2
КЛ  КП  180

2
3017' ,1  15041' ,2  18


2
 2947' ,9
Z = 90 – h’= 60º12’,1
h = h’–ρ = 29º46’21”
p = 1’33”
h' 
Таблица 14а
Ведомость вычисления азимута земного предмета по
высоте Солнца
№
действия
DM
DM−3h
M
C
Q = C
−M
5 h’
8 ρ
9 h = h’-ρ
δ0
ν
1
2
3
4
7
10
11
119
17h15m
14h15m
155º44’,7
259º36’,9
103º52’,2
Из журнала наблюдений
29º47’,9
1’33”
29º46’,21”
18º48’,45”
21”,6
Из журнала
Из ежегодника
Из журнала
Из журнала
Из ежегодника
Из ежегодника
ν (2)h
δ
=δ0+(12)
φ
sin φ
sinh
sin
φ
sinh
sinδ
(17)
(16)
cosφ
cosh
-5’01”
18º43’44”
21
cosφ
cosh
0,47960
22
cosα’=
–0,17260
(1
8) − (21)
23
α’
80º03’40”
24
α
279º56’20”
25
A =α – 176º04’08”
Q
12
13
13 а
14
15
16
17
18
19
20
56º27’30”
0,83348
0,49656
0,41387
0,32109
-0,08278
0,55254
0,86800
120
121
Таблица 16
Ведомость вычисления азимута земного предмета по
часовому углу Солнца с пункта №16 на пункт №17
Дата 5 июля 1994 г
Широта φ=54º42’36”
Время московское
Долгота λ=37º24’58”
Формулы для вычислений
м=Дм-3h
t=M+(h0+12h)+uMh+λ
δ=δ0+νMh
cos tg
ctgα=sinφ ctgtA=α+Q
sin t
Но
Обозначе
ния
Приемы
Примечание
1
ер
действия
δ0
Вычисление часового угла Солнца
10h08m51S
Переведено в
h
часовую
долю
3
S
S
h
m
S
(480 +51 0M3600=Oh,15
7 08 51
ν - из ежегод7h,15
S
ника
«раздел «Солн+0 ,7
h
m
S
це»,
часовое
измене12 03 38 ,9
h
m
S
ние,
2 29 40
из ежегодника
21h42m10S,6
h
m
S
«раздел
«Солнце»,
325 32 39
часовое изменение,
λ=37º24´58" переведена в часовую меру
(1h=15º,
1m=15´,
S
1 =15") переведено в
угловую меру
Вычисление склонения Солнца
17º34´56"
из ежегодника
νМ
+4´44"
δ
17º39´40"
Дм
М
Мh
νМh
+12h
λ
t
t0
0
1
из ежегодника
2
3
122
Вычисление азимута Солнца
0,81624
sinφ
4
ctg t
-1,45742
6
Окончание табл. 16
19
15
18
20
17
21
22
23
24
2
sinφ ctgt
-1,18960
cosφ
0,57772
tgδ
0,31839
cosφ tgδ
0,18394
sint
-0,56577
cos tg/sin t
-0,32511
сtgα = (19) − 0,86459
(21)
α
49º09´13"
α
130º50´47"
Q
19º25´24"
25
A= α+Q
123
150º16´11"
Из схемы видно, что здесь 2 четверть
7. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ
УЧАСТКА МЕСТНОСТИ ПО КВАДРАТАМ
Для получения крупномасштабного топографического
плана отведенных под строительство открытых плоскоравнинных участков местности с незначительными уклонами с целью
составления вертикальной планировки и подсчетов объемов
земляных работ применяется нивелирование поверхности,
позволяющее определить плановое и высотное положение точек местности. Нивелирование поверхности выполняют следующими методами: нивелирование по квадратам, по магистралям, параллельными линиями и комбинированным методом. Поскольку на строительной площадке нивелирование поверхности выполняется чаще всего методом нивелирования по
квадратам, рассмотрим этот метод более подробно.
Полевые работы выполняются в следующем порядке:
1) рекогносцировка участка;
2) построение сетки квадратов;
3) плановая и высотная привязка вершин квадратов
к геодезической сети;
4) нивелирование вершин квадратов.
В ходе рекогносцировки уточняются границы участка,
определяются характерные точки местности и ближайшие
пункты геодезической плановой и высотной сети.
7.1. Построение сетки квадратов
При нивелировании по квадратам опорными точками
служат вершины квадратов сетки, обозначаемые на местности
колышками и сторожками. Размеры сторон квадратов назначаются в зависимости от желаемой степени подробности съемки рельефа. В строительной практике размеры сторон квадратов принимаются в зависимости от сложности рельефа равными 10, 20, 30, 40 и 50 м.
Сетку квадратов разбивают на местности при помощи
теодолита и стальной ленты. Углы квадратов на местности за124
крепляются колышками, забиваемыми вровень с землей. Рядом устанавливаются сторожки с номером точки. Нумерация
точек определяется буквой горизонтального ряда линий и
цифрой вертикального ряда (например, А1). Одновременно ведут и съемку ситуации, в основном способом створных промеров от сторон сетки. Направление однородных скатов показывают стрелками. При помощи теодолита разбивают три прямых угла (A1, А4, D4), образуемых внешними сторонами сетки.
Четвертый угол D1 измеряют после установки вехи в
точке D4. Отклонение угла D от 90°не должно быть более 8'.
Затем на внешних сторонах сетки откладывают отрезки, равные длине сторон квадратов, и в створе соответствующих
направлений получают вершины внутренних квадратов. Кроме
вершин на сторонах и внутри квадратов закрепляют также и
точки перегиба местности (плюсовые точки) в основном способом прямоугольных координат от сторон сетки (рис40)
Рис. 40. Схема нивелирования участка с одной станции
7.2. Плановая и высотная привязка сетки квадратов к
пунктам геодезической сети
Плановая привязка позволяет осуществить постоянный и
125
надежный контроль геодезических измерений на строительной
площадке и обеспечить одинаковую точность на всем протяжении снимаемой территории. Плановая привязка сторон и
вершин квадратов к геодезической сети заключается в измерении полярным способом или прямой угловой засечкой углов и
линий для передачи дирекционного угла линии и координат
пункта геодезической сети на полигон съемки, чтобы получить
план участка в единой государственной или местной системе
координат.
На практике при съемке малых участков не всегда есть
необходимость в привязке их к пунктам геодезической сети. В
этом случае для ориентирования сетки квадратов целесообразно воспользоваться теодолитным ходом, проложенным ранее в
условной системе координат вблизи снимаемого участка.
Высотная привязка сетки квадратов, как показано в подразд. 8.2, позволяет определить отметки всех точек строительной площадки в единой Балтийской системе высот. Если такой
необходимости нет, то в качестве условной отметки можно
взять одну из вершин сетки квадратов или теодолитного хода.
Высотную привязку выполняют геометрическим нивелированием из середины по двухсторонним рейкам, устанавливаемым на костыли или башмаки. Для контроля привязочный ход
прокладывается в прямом и обратном направлениях. Разность
между превышениями не должна выходить за пределы допустимой
f nдоп  10 n ,
(78)
где n – число станций нивелирования. При этом привязочный
ход необходимо заканчивать четным числом станций, т. к. для
исключения влияния разницы в положении нулей пяток реек
на конечной точке должна стоять та же рейка, что и на начальной точке. Если перед производством работ подобрать рейки с
одинаковыми пятками, то последнее условие можно не соблюдать.
126
7.3. Порядок нивелирования. Журнал наблюдений.
Допуски, контроли.
Схема нивелирования точек сетки квадратов зависит от
размеров и сложности формы рельефа участка. В простейшем
случае нивелирование всех точек сетки и дополнительно
намеченных характерных точек рельефа выполняют с одной
станции нивелира из середины участка (см. рис. 40). Контроль
отсчетов выполняют по двусторонним рейкам. Допуск на разность превышений, измеренных по двум сторонам рейки, составляет 5 мм. Первый отсчет выполняется по рейке, установленной на исходной точке (например D4 на рис. 40), высота
которой известна из нивелирного хода, проложенного от репера 3018. Полученный отсчет αД4=1743 записывается прямо на
полевую схему квадратов возле данной исходной точки. Затем
устанавливают рейку на землю в каждой вершине построенной
сетки и на дополнительных точках перегиба местности, записывая снятые отсчеты на полевую схему возле соответствующих точек. Используя формулы
ГИ1= НРп+αД4=20,131м+1,743 м= 21,874м; Н = ГИ1–αi ,
вычисляют горизонт инструмента ГИ1 отметки всех
остальных точек.
При более сложной схеме участка для его съемки прокладывают самостоятельный, желательно замкнутый, опорный
нивелирный ход в пределах самого участка. Способ нивелирования по квадратам с использованием опорного нивелирного
хода из трех станций представлен на рис. 41. Здесь станции
обозначены треугольниками, а связующие точки − двойными
кружками.
В целях надежного контроля работы нивелирование выполняют по двум связующим точкам, выбирая их и станции по
замкнутому ходу, невязка которого контролируется по формуле (78), что избавляет от необходимости нивелирования при
двух горизонтах или отсчетах по двум сторонам рейки.
127
Рис. 41. Схема нивелирования связующих точек
При нивелировании связующих точек рейку устанавливают на колышки и после контроля правильности сделанных
отсчетов нивелируют все остальные точки, устанавливая рейку
прямо на землю возле сторожков.
Полевой контроль качества измерений выполняют либо
по невязке (78) замкнутого хода, либо по разности горизонтов
инструментов на двух смежных станциях. Для примера рассмотрим замкнутый ход на рис. 41, проходящий через вершины квадратов В4, D4 и D3. Результаты измерений и вычислений занесем в табл. 17. Как видим, fh= Σhi= 0001 мм и не превышает допуск (78). Контроль повторяем по вторым связующим точкам D2, А4 и D5.
Контроль качества измерений по дважды вычисленной разности горизонтов инструментов на смежных станциях
можно записать в виде
q1−2= ГИ1−ГИ2= а1−в1= а2− в2.
В нашем примере для станций 1 и 2 получим соответственно
q1−2=аА4−в А41 = 1458−0769 = +0689;
128
q1-2=аВ4−в В41 = 2909−2216 = +0693.
Таблица 17
Ведомость превышения по точкам опорного хода
Номер
станции
1
2
3
Номер
вершины
Отсчеты
по рейке
Превышения,
мм
Д3
1477
− 1432
В4
2909
В4
2216
Д4
1743
Д4
1709
Д3
0751
+ 0473
+ 0958
Поскольку разность горизонтов инструментов на смежных станциях не превышает 10 мм, определяем среднее значение
q1−2= 0691. Выполнив аналогичные вычисления для
остальных станций q23 и q31, найдем фактическую невязку замкнутого нивелирного полигона fh= Σqcp, которая не должна
превышать допустимую. Дальнейшие вычисления, связанные с
распределением полученной невязки и нахождением отметок
связующих и плюсовых точек, выполняются в камеральных
условиях согласно методическим указаниям [6].
По результатам геометрического нивелирования поверхности по квадратам составляют в заданном масштабе план
участка местности в горизонталях.
Образец такого плана с сечением рельефа через 0,25 м
для нашего примера приведен на рис. 42.
129
Рис. 42. План участка местности в горизонталях
130
8. ОСНОВНЫЕ
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
8.1. Вынос проекта сооружения на местность
Для выноса проекта на местность на строительной площадке с определенной точностью создают геодезическую разбивочную сеть, пункты которой закрепляют постоянными знаками, сохраняемыми до конца строительства и позволяющими
удобно производить разбивочные работы. Кроме этого разбивка осей может выполняться от существующих капитальных
строений, от строительной сетки и с точек теодолитного хода
или пунктов планового обоснования.
На первом этапе переноса проекта сооружения на местность от пунктов геодезической разбивочной сети определяют
и закрепляют на площадке положение главных осей − линий,
пересекающихся под прямым углом, относительно которых
здание или сооружение расположено симметрично. Точность
этого вида разбивочных работ зависит от погрешностей геодезической подготовки проекта и, если проект не связан с существующими сооружениями, может соответствовать графической точности 0,2 мм в масштабе генерального плана.
На втором этапе выполняют детальные разбивки сооружения от его главных осей, которые должны выполняться значительно точнее, чем перенос на местность главных осей. На
этом этапе в соответствии с ходом строительных работ разбивают основные оси, фиксирующие контуры сооружения, продольные и поперечные оси блоков, деталей, закладных частей,
определяют плановое и высотное положение отдельных строительных конструкций.
Перенос проекта на местность выполняется по разбивочному чертежу, который составляется по данным генерального
плана и рабочих чертежей на основе аналитических расчетов.
В зависимости от требуемой точности выноса проекта на
местность, вида сооружения, применяемых инструментов и
условий измерений вынос главных или основных осей сооружения может быть выполнен способами прямоугольных и по131
лярных координат, угловыми или линейными засечками и
комбинированными способами.
В общем случае, когда разбивочная сеть, в качестве которой может быть выбран теодолитный ход, имеет произвольную форму и ее стороны не параллельны осям сооружений, а
между опорной и проектной точками возможно измерение линий рулеткой, для выноса проекта на местность используют
способ полярных координат, который и будет рассмотрен ниже.
Для выноса на местность главных осей сооружения А-А и
В-В, как показано на рис. 43, необходимо вынести четыре проектные точки для каждой оси и закрепить их на местности вне
зоны разрушения земляного полотна. При небольших размерах
зданий и сооружений выносят на местность только основные
оси. Для примера рассмотрим порядок выноса точек пересечения основных продольных (а-а, δ-δ) и поперечных (1-1, 12 - 12
) осей.
Рис. 43. Схема разбивки главных и основных осей
Перед производством в поле геодезических работ по выносу проекта сооружения на местность необходимо осуществлять подготовку проектных данных, которую можно выполнить графическим или графоаналитическим способами(рис.44). При графическом способе точки теодолитного хода наносят по координатам на генеральный план участка, а
132
разбивочные элементы (полярные углы и расстояния) определяют графически при помощи транспортира и масштабной линейки. В целях исключения разворота здания на местность
следует переносить не менее трех пересечений основных осей.
Графический способ применяют при невысоких требованиях к
точности разбивки. Например, при разбивке осей для выемки
грунта из котлована.
При графоаналитическом способе подготовки данных
координаты точек пересечения осей (хт, yт) определяют графически с генерального плана участка, координаты вершин теодолитного хода (xт, yт) выбирают из ведомости обработки теодолитного хода, а дирекционные углы αi направлений с точек
теодолитного хода на точки пересечения осей и полярные расстояния di вычисляют по формулам обратной геодезической
задачи:
/ y  y t / / y /
/ y /
; ri  arctg
;
tgri  n

/ x /
/ x n  xT / / x /
/ x / / y /
d i  x 2  y 2 

cos ri sin ri
Для определения дирекционного угла αi через румб ri используют известные формулы (32). Все вычисления выполняются в специальной ведомости.
Рис. 46. Схема разбивки основных осей здания с точек теодолитного хода
133
Следует учесть, что при выносе проекта на местность в
проектные длины линий необходимо ввести поправки за
наклон линии к горизонту, тогда длина откладываемой на
местности линии будет равна
D = d+h2/2d,
где h − превышение проектной линии, a d − ее горизонтальное
проложение. После вычислений составляют схему переноса
проекта на местность, на которую наносят вершины хода, оси
здания, значения полярных углов и расстояний, а также дирекционные углы всех линий.
Полевые геодезические работы по выносу проекта сооружения на местность выполняют при помощи теодолита типа 2Т30 и металлической рулетки с миллиметровыми делениями. Для этого в опорной точке, например в точке теодолитного хода Т1, устанавливают теодолит, совмещают ноль лимба с
нулем отсчетного устройства и, открепив лимб, наводят трубу
в створ опорной линии T1-Т2, принятой в нашем случае за полярную ось. Затем, закрепив алидаду, последовательно откладывают величины полярных проектных углов и отмеряют рулеткой по направлению визирной оси теодолита соответствующие проектные расстояния до заданных в проекте точек.
На точность выноса проектных точек на местность влияmd
ет погрешность откладывания полярного расстояния
, поa
грешность построения полярного угла mφ и погрешность закрепления вынесенной на местность точки m3. Считая, что перечисленные погрешности действуют независимо, можем записать:
m
m
m  (  ) 2 d 2  d 2 ( )  m32 .
d
"
m
Если   1 / 5000 , mφ =30”, d =10 м и m3= 0,5 cм, то m =
d
0,7 см.
134
Для расстояния d =100 м погрешность будет равна 4 см.
Таким образом, при выносе проекта на местность опорный
теодолитный ход необходимо прокладывать на расстоянии, не
превышающем длину мерного прибора (10−24 м).
Для проверки правильности выноса проекта на местность
все вынесенные точки включают в контрольный теодолитный
ход и сравнивают фактические координаты с проектными. При
недопустимом расхождении между ними производят корректировку (редуцирование).
8.2. Вынос проектной отметки на местность
На практике проектную отметку выносят на местность
как правило методом геометрического нивелирования от ближайшего репера высотной основы. При производстве работ
нивелир устанавливают на одинаковом расстоянии между репером с отметкой НРп и точкой, в которой необходимо получить проектную отметку НРп. На репере, как показано на рис.
45, устанавливают рейку и, приведя нивелир в рабочее положение, снимают отсчет а по рейке и вычисляют горизонт инструмента
ГИ=НРп + а.
Затем определяют, какой должен быть отсчет в по рейке,
установленной в заданной точке А, чтобы ее отметка была
равна проектной
В = ГИ− НРп.
В точке А забивают колышек выше проектной отметки,
устанавливают на него рейку и постепенно забивают его до тех
пор, пока отсчет по установленной на нем рейке не окажется
равным вычисленному отсчету.
135
Рис. 45. Вынос на местность проектной отметки
Если выносят на местность проектную отметку в сооружении, то рейку устанавливают рядом со стеной, на которой на
уровне пятки рейки наносят карандашом или краской черту
или забивают гвоздь, чем фиксируют положение проектной
отметки по высоте.
Если проектную отметку необходимо вынести на дно
котлована, то в этом случае используют два нивелира, один из
которых устанавливают на дне котлована, а второй − на поверхности. На краю котлована, как показано на рис. 46, укрепляют кронштейн и подвешивают металлическую рулетку с
грузом 5−10 кг для ее натяжения.
На репер и на точку на дне котлована устанавливают
рейки и снимают соответствующие отсчеты а и в. Затем наводят нивелиры на рулетку и одновременно берут отсчеты С1, и
С2, Для контроля все измерения повторяют и вычисляют средние значения отсчетов. Проектная отметка точки А на дне котлована определяется по формуле
НА= НРп+а − (С2 − С1) −в.
Вынос проектной отметки на высокие части сооружения
осуществляется аналогичным образом, только точка находится
вверху, а не внизу. Формула для вычисления проектной отметки в этом случае имеет вид
НА= НРп+а − (С2 − С1) −в.
136
0
C1
Pn
C2
A
Рис. 48. Вынос проектной отметки на дно котлована
8.3. Определение высоты сооружения
Для определения высоты сооружения на некотором удалении от сооружения устанавливают теодолит и расстояние S
от центра теодолита до центра сооружения измеряют непосредственно на местности при помощи стальной мерной ленты. Затем, используя вертикальный круг теодолита, согласно
рис. 47, измеряют вертикальные углы ν1 ν2 и угол наклона линии местности S к горизонту. Высота сооружения определяется выражением
H = h1+h2,
если место установки теодолита выше основания сооружения, как на рис. 47, а и
H = h1−h2.
если место установки теодолита ниже основания сооружения (рис.47, б), где h1 = dtgν1; h2 = dtgν2; d = Scosν2.
137
а
б
Рис.48. Схема определения высоты сооружения
Расстояние S и высоту Н сооружения определяют для
контроля дважды и находят среднее
Hср 
H1  H 2
2
.
Если относительная погрешность
H1  H 2
1

Hcp
1000
то Нср принимают за окончательный результат определения высоты сооружения.
Однако на практике не всегда имеется возможность
непосредственно на местности измерить расстояние от центра
инструмента до центра сооружения. В этом случае, как показано на рис. 48, в стороне от сооружения в удобном месте разбивают базис в, измеряя его стальной лентой дважды в прямом
и обратном направлениях.
Устанавливая теодолит последовательно в точках А и В,
измеряют вертикальные ν1, ν2, ν3, ν4 и горизонтальные β1, β2
углы. Решая лежащий в горизонтальной плоскости треугольник АВС, получим значения сторон:
b sin  2
b sin  1
d1 
d2 
sin 
sin  ,
где угол γ =180º − β1 −β2.
138
Рис.48. Схема определения высоты сооружения с использованием
базиса
Решая теперь треугольники A’DE и A’DC построенные в
вертикальной плоскости с точки A, получим высоту сооружения H1= h1+h2. Для контроля те же действия выполним и с точки В, оценивая относительную погрешность по формуле (79).
8.4. Определение крена высотного сооружения
Прежде всего, следует различать понятия «крен» и «изгиб». Крен возникает от наклона основания из-за появления
неравномерных осадок основания сооружения и не изменяет
взаимного положения частей сооружения. Он характеризуется
отклонением вертикальной оси сооружения от отвесной линии. Крен может быть выражен в линейной, угловой или относительной мерах. Изгиб может возникнуть в результате погрешностей ведения строительных работ или от воздействия
внешних условий и характеризуется искривлением вертикальной оси сооружения. Изгиб сооружения и его величину невозможно выявить без точного знания величины крена.
Крены или наклоны сооружений определяют различными методами в зависимости от технических требований и
условий наблюдений. Самый простой способ определения
139
крена (способ вертикального проектирования) основан на использовании нитяного отвеса, который закрепляют в верхней
части конструкции на расстоянии 5−10 см от боковой поверхности и для гашения колебаний опускают в ведро с жидкостью. По разности расстояний отвеса от боковой поверхности
определяют составляющие крена, а по ним и абсолютную величину крена, как это показано на рис. 49. Полная угловая величина крена определяется выражением
в
γ = arctg(в/а)=arcsin(в/а)=  "
а .
Однако в строительной практике крен более удобно
определять при помощи теодолита, используя вместо отвеса
его коллимационную плоскость. При этом теодолит устанавливают в двух взаимно перпендикулярных направлениях на
расстоянии не менее 1,5 высоты сооружения. Выбрав в верхней части сооружения хорошо различимую точку, наводят на
нее центр сетки нитей и фиксируют инструмент, закрепляя
алидаду горизонтального круга. Затем опускают трубу прибора и наводят сетку нитей на рейку, приложенную к краю сооружения на уровне пола, и снимают отсчет, который и дает
соответствующую составляющую крена. Измерения повторяют при другом положении вертикального круга и берут средний отсчет. Величину крена определяют графически, как показано на рис. 51 а, или аналитически по правилу параллелограмма
d
d 
в  Р12  Р22 ; Р1  1 1 ; Р2  2 2
"
"
где ρ”= 206265”− число секунд в одном радиане.
Крен высоких сооружений (башен, дымовых труб и т. п.)
определяют способом малых углов (способ отдельных направлений). Для этого на местности под углом примерно 120º или
60º закрепляют три станции теодолита, образующих треугольник, внутри которого находится сооружение.
140
a
б
Рис.49. Определение крена сооружения
а − с помощью отвеса; б − с помощью теодолита
.
Рулеткой измеряют расстояния между станциями и сооружением (иногда между станциями прокладывают теодолитный ход), а теодолитом измеряют горизонтальные углы βi
между направлениями на станции, а также верхнюю и нижнюю точки сооружения. Углы измеряют комбинацией из трех
повторений при двух приемах с перестановкой лимба. Составляющие крена Р1, Р2 и Р3, показанные на рис.50, вычисляют по
формуле
141
Рис.50. Схема определения крена способом малых углов
Pi = di βi /ρ”
Линейную величину и направление крена находят графически. Для этого на лист миллиметровой бумаги наносят три
станции и перпендикулярно им, как показано на рис. 51, откладывают соответствующие значения составляющих крена.
Через концы полученных отрезков проводят линии, параллельные направлениям на станции. На пересечении линий получают точку, или в общем случае треугольник погрешностей,
центр тяжести которого даст положение вершины сооружения
В0 относительно его основания О, а расстояние ОВ0 − линейную величину крена. Точность определения составляющих
крена способом малых углов зависит в основном от точности
измерения наблюдаемых углов.
142
Рис. 51. Определение линейной величины и направления крена
m Pi 
d i m " 2
,
"
где mβ” – средняя квадратическая ошибка измерения угла.
8.5. Определение расстояний, недоступных для измерения мерной лентой
Если непосредственное измерение линии на местности
по каким-либо причинам невозможно, то применяют различные косвенные способы определения расстояний. Наиболее
часто в практике линейных измерений для решения этой задачи используют метод прямой засечки. Для определения длины
линии S необходимо, как видно из рис.52, измерить на местности горизонтальное проложение базиса в (дважды, в прямом и
обратном направлениях) и прилегающие к нему углы α и β.
Тогда искомая сторона S определится по теореме синусов:
S = вsinβ/sin(α+β).
Для контроля измерений и вычислений рекомендуется
разбить еще один базис в1 и после измерений углов α1 и β1 вычислить контрольное значение S1 .
143
Рис. 52. Определение недоступного расстояния
Если есть возможность, то рекомендуется для контроля
измерений углов в треугольниках измерить также и углы γ и
3
γ1, что позволит определить угловую невязку f     i  180
i 1
и оценить надежность угловых измерений. f   2m  3 .
Если относительная погрешность
S  S1
1

,
Scp
1000
S  S1
где Scp 
, то среднее
2
из двух измерений принимается за окончательное значение
определяемой линии. Желательно, чтобы каждый из базисов
был не менее 0,6 длины определяемой линии, а горизонтальные углы не выходили за пределы 30−150° .
В некоторых случаях для определения длины линии
строят на местности два равных друг другу прямоугольных
треугольника с взаимно параллельными сторонами, причем в
качестве стороны одного из них берут недоступный для измерения отрезок. Как видно из рис. 52, длина недоступной линии
AB равна длине линии A'B', которую уже можно измерить
непосредственно мерной лентой в прямом и обратном направлениях и получить величину недоступного расстояния.
144
Состав отчета по учебной геодезической практике
Отчет составляется на основании данных, полученных в
результате полевых работ и включает в себя:
1. Поверку геодезических приборов.
2. Проложение теодолитного хода.
3. Проложение нивелирного хода.
4. Тахеометрическую съемку с составлением плана
участка;
5. Нивелирование участков местности по квадратам;
6. Инженерно- геодезические задачи:
− вынос проекта сооружения на местность;
− вынос проектной отметки;
− определение высоты сооружения;
− определение расстояний, недопустимых для измерений
мерной лентой.
7. Прокладка трассы− в комплексе:
− измерение углов;
− привязка точек трассы в плане к пунктам ГГС;
− разбивка пикетажа, съемка полосы местности;
− разбивка главных точек закруглений;
− детальная разбивка закруглений и т. д.
145
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1.
Поклад, Г.Г. Геодезия : учебное пособие для вузов/ Г.Г. Поклад, С.П. Гриднев. − Москва : Академический
проект, 2007. − 560 с.
2.
Маслов, А.В. Геодезия : учебники и учебные пособия для чтудентов высших учебных заведений/ А.В. Гордеев, Ю.Г. Батраков. − Москва : КолосС, 2007. − 598 с.
Дополнительная литература
3.
Федотов, Г. А. Инженерная геодезия . учебник.
/Г. А. Федотов. − М.: Высшая школа, 2002. − 463 с.
4.
Ганьшин , В. Н, Хренов , Л.С. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. − Киев : «Будвельник»:
−1974
5.
Таблица для определения истинного Азимуты по
часовому углу.
146