Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ

 Конспект лекций

 (для студентов – специальности 5В073100 – «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»)

 

 

Алматы 2011 г

СОСТАВИТЕЛИ: Хакимжанов Т.Е., Пентаев Т.П. Основы геодезии. Конспект лекций (для студентов - бакалавров специальности 5В073100 – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды – Алматы: АУЭС, 2011 – 27 с.

 

Конспект лекций предназначен для студентов высших учебных заведений негеодезических вузов. Изложены общие сведения по геодезии, картографии и топографии. Даны основные виды геодезических приборов, измерений и их методы вычисления и обработки результатов.  

 

Рецензент: д-р. техн. наук, проф. Жараспаев М.Т.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества  «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011г.

 

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011г.

 

 Содержание

Лекция 1. Общие сведения о геодезии                                                            3

Лекция 2. План (карта, профиль)                                                                      6

Лекция 3. Геодезическая сеть                                                                                    8

Лекция 4. Способы геодезических измерении                                                13

Лекция 5. Теодолитная съемка                                                                         16

Лекция 6. Тахеометрическая съемка                                                               19

Лекция 7. Геометрическое нивелирование                                                      21

Лекция 8. Техническое нивелирование                                                           24

Список литературы                                                                                           26     

 

 

Лекция 1. Общие сведения от геодезии

 

Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности с целью: определения формы и размеров Земли; определения координат пунктов; создания карт и планов местности; для решения различных инженерных задач в строительстве и горном деле; для нужд обороны страны.

Геодезические измерения в последующем математическая и графическая обработка их результатов составляют метод решения задач геодезии.

Геодезия подразделяется на ряд научно-технических дисциплин:

а) Высшую геодезию, задачи которой – изучение фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля, а также определение координат пунктов Государственной геодезической сети на земной поверхности. Высшая геодезия включает дисциплины: геодезическая астрономия, геодезическая гравиметрия, космическая геодезия.

б)  Геодезию (или топографию), которая изучает способы съемки подробностей и отображения их на картах и планах (небольших участков).

в)   Инженерную (прикладную) геодезию, которая рассматривает методы геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Фототопографию, которая занимается методикой фототопографических съемок больших территорий по фотоснимкам, составлением топографических планов и карт.

д) Картографию, которая рассматривает методы создания, составления, издания и пути использования разнообразных карт больших территорий.

е) Маркшейдерское дело – отрасль применения геодезии  в горном деле, науке и технике.

Методы решения научных и практических задач геодезии основываются на законах математики и физики.

Геодезия также связана с астрономией для разработки и применения астрономических способов определения координат точек земной поверхности, геофизикой, географией и другими науками.

Существуют аналогичные тесные обратные связи с другими науками, где топографические карты и планы являются необходимыми в астрономии, геологии, географии, в строительстве и др.

Трудно переоценить значение геодезии в народном хозяйстве.

По топографическим картам и планам производится государственное планирование и размещение производительных сил, проектирование инженерных сооружений, разведка и эксплуатация природных богатств, градостроительство, землеустройство.

    Геодезия – одна из древнейших наук. Она развивалась, исходя из практических запросов человека. Еще до нашей эры геодезические измерения производились в Египте, Китае для разделения поверхности Земли на отдельные участки.

Изобретение Галилеем зрительной трубы (1609 г.) резко расширило и повысило точность геодезических измерений.

В 1787 г. английский механик Рамсден изобрел теодолит с оптической трубой.

Открытие Ньютоном в конце XVII века закона всемирного тяготения привело к выводу, что Земля, хотя и имеет шарообразный вид, сплюснута вдоль оси вращения (на 42,7 км) и приближается к фигуре, называемой эллипсоидом вращения. В то же время результаты геодезических работ явились экспериментальным подтверждением этого великого открытия Ньютона.

Геодезия имеет огромное научное и практическое значение в различных сферах народного хозяйства: в геологии, в горном деле, строительстве, при изучении космоса, внутреннего строения Земли, вертикальных и горизонтальных подвижек земной коры, изменения береговых линий морей и океанов.

Топографические карты и планы используются во многих областях науки: геологии, географии, при изысканиях, проектировании и строительстве сооружений, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых, размещений городов, земель и лесоустройстве, при наблюдениях за деформациями сооружений, в обороне страны. Карты – «глаза» армии.

Геодезические работы подразделяются на полевые и камеральные.

Полевые работы – процесс измерений, а камеральные – вычислительные работы и графические построения.

Измерительный процесс состоит из измерений на местности:

угловых и линейных, определение превышения h, для чего применяются геодезические приборы – теодолиты, нивелиры, дальномеры, электронные тахеометры, ленты, рулетки, рейки и т.д. Результаты измерений заносят в журналы, часто одновременно ведут схематические чертежи – абрисы.

         Вычислительный процесс – это математическая обработка результатов измерений, для чего применяют ЭВМ, микрокалькуляторы, таблицы и т.п.

         Графический процесс заключается в составлении на основе результатов измерений и вычислений чертежей, планов, профилей – в соответствии с условными обозначениями и хорошего качества.

         Форма Земли. Мысль о том, что Земля имеет форму шара, впервые высказал в VI в. До н.э. древнегреческий ученый Пифагор, а доказал это и определил радиус Земли египетский математик и географ Эратосфен, живший в III в. до н.э. Впоследствии ученые уточнили, что Земля сплюснута у полюсов. Такая фигура в математике называется эллипсоидом вращения, она получается от вращения эллипса вокруг малой оси. В земном эллипсоиде полярная ось меньше экваториальной.

Земля не является правильным геометрическим телом – ее поверхность представляет собой сочетание возвышенностей и углублений. Большая часть углублений заполнена водой океанов и морей – из 510 млн км² общей площади поверхности Земли 71% занимает океан. Поверхность воды в нем под действием силы тяжести образует уровенную поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению силы тяжести. Линию, совпадающую с направлением силы тяжести, называют отвесной линией. Если уровенную поверхность мысленно продолжить под материками, то образуется фигура, называемая геоидом. Казалось бы, геоид наилучшим образом определяет математическую фигуру Земли, так как в каждой точке его поверхности существует одно вполне определенное направление – отвесная линия, составляющая с касательной плоскостью прямой угол. Однако из-за неравномерного распределения масс внутри Земли поверхность геоида имеет сложную, неправильную форму. Поэтому за математическую фигуру для Земли принимают эллипсоид вращения, наиболее приближенный к геоиду. Земной эллипсоид соответствующим образом мысленно располагают (ориентируют) в теле Земли.

         Земной эллипсоид с установленными размерами, ориентированный определенным образом, называют референц-эллипсоидом, или отсчетным эллипсоидом. Размеры референц-эллипсоида были получены под руководством выдающегося геодезиста Ф.Н. Красовского. Эти размеры утверждены для использования в работах по высшей геодезии и картографии. Референц-эллипсоиду присвоено имя Красовского. Раз-меры референц-эллипсоида Красовского составляют: большая полуось, а= 6378245 м, малая полуось b=6356863 м, полярное сжатие а=(а- b)/а=1/298,3.

         В инженерной геодезии и работах по топографии условно считают, что Земля имеет форму шара, объем которого равен объему земного эллипсоида, а радиус шара R=6371,11км.

         Меридиан – это воображаемая линия, образованная секущей плоскостью, проходящей через ось вращения Земли.

         Параллель – это воображаемая линия, образованная на поверхности Земли секущей плоскостью, перпендикулярной оси вращения Земли. Параллель, образованная плоскостью проходящей через центр Земли, называется экватором.

         Один из меридианов, принимают за начальный. Начальным меридианом поверхности Земли принято считать меридиан, проходящий через центр меридианного зала старейшей в Европе астрономической обсерватории в Гринвиче, вблизи Лондона. Долготы отсчитывают к востоку и западу от начального меридиана в пределах 0…180⁰ и обозначают, например, так: 62⁰ в.д. (восточной долготы) или 124⁰ з.д. (западной долготы) от Гринвича; широты – 0…90⁰ к северу и югу от экватора, например 56⁰ с.ш. (северной широты) или ю.ш. (южной широты).

         Положение любой точки на поверхности Земли можно определить с помощью астрономических наблюдений (астрономические координаты), вычислить по результатам геодезических измерений на местности или по наблюдению спутников (геодезические координаты).

         Если геодезические работы ведут на небольшим участке, что позволяет не принимать во внимание сферичность поверхности Земли, для определения положения точки используют систему плоских прямоугольных координат. Систему образуют две взаимно – перпендикулярные линии (оси), лежащие в горизонтальной плоскости, причем ось абсцисс х, как правило, совмещают с меридианом какой-либо точки. Точка 0 – начало координат. Положительное направление оси х- на север от экватора, оси у – на восток от меридиана. Оси абсцисс и ординат образуют координатные четверти I…IV, которые нумеруют по ходу часовой стрелки; северо-восточная четверть считается первой.

         Для полной характеристики положения точки на поверхности Земли необходимо знать еще третью координату – высоту. Высотой точки называется расстояние по отвесному направлению от этой точки до уровненной поверхности. Числовое значение высоты точки называется ее отметкой.

         Высоты бывают абсолютные, условные и относительные.

Абсолютные высоты отсчитывают от исходной уровненной поверхности – среднего уровня океана или моря (в СНГ это нуль Кронштадтского футштока – горизонтальная черта на медной пластине, прикрепленной к устою моста через обводной канал в г. Кронштадте). Условной высотой называется отвесное расстояние от точки земной поверхности до условной уровненной поверхности – любой точки, принятой за исходную (нулевую).

         Относительной высотой, или превышением, h точки называется высота ее над другой точкой земной поверхности.

         Разность высот двух соседних горизонталей называется высотой сечения рельефа. Кратчайшее расстояние между горизонталями в плане называется заложением и характеризует крутизну ската – угол наклона земной поверхности к горизонту.

 

Лекция 2. Изображение земной поверхности на плоскости (план, карта, профиль)

 

Поверхность Земли изображают на плоскости в виде планов, карт, профилей.

При составлении планов сферическую поверхность Земли проецируют на горизонтальную плоскость, и полученное изображение уменьшают до требуемого размера. Как правило, в геодезии применяют метод ортогонального проецирования. Сущность его состоит в том, что точки местности переносят на горизонтальную плоскость по отвесным линиям, параллельным друг другу и перпендикулярным горизонтальной плоскости. Например, точка А местности (перекресток дорог) проецируется на горизонтальную плоскость Н по отвесной линии Аа, точка В – по линии Вb и т.д. Точки а и b являются ортогональными проекциями точек А и В местности на плоскости Н.

Полученное на плоскости изображение участка земной поверхности уменьшают с сохранением подобия фигур. Такое уменьшенное изображение называется планом местности. Следовательно, план местности – это уменьшенное подобное изображение горизонтальной проекции участка поверхности Земли с находящимися на ней объектами.

Однако план нельзя составить на очень большую территорию, так как сферическая поверхность Земли не может быть развернута в плоскость без складок или разрывов. Изображение Земли на плоскости, уменьшенное и искаженное вследствие кривизны поверхности, называют картой.

Топографической картой называется уменьшенное и подобное изображение земной поверхности в проекции на горизонтальную плоскость, построенное в определенной картографической проекции с учетом искажений из-за кривизны Земли.

Топографический план – это уменьшенное и подобное изображение участка местности, из-за малости которого кривизна земной поверхности не учитывается.

Для построения топографических планов и карт принят стандартный ряд масштабов:

1:1000000;    1:500000;   1:200000;   1:100000;

1:50000;        1:25000;     1:10000- для карт;

и 1:500;        1:2000;       1:1000 и 1:500- для планов.

Масштабом называется отношение длины линии на карте (плане) к горизонтальной проекции этой линии на местности, иными словами, масштаб – это степень уменьшения изображения на карте или плане.

Масштабы бывают: численный, пояснительный, графический.

Деление листов карты одного масштаба на листы карты более крупного масштаба называется разграфкой карты, а система обозначения (нумерации) полученных отдельных листов – номенклатурной.

В основу номенклатуры карт (планов) различных масштабов положена международная разграфка карты масштаба 1:100000. Для получения одного листа карты масштаба 1:1000000 весь земной шар делят меридианами через 6 на 60 колонн по долготе, начиная от Гринвичского меридиана.

Номенклатура позволяет легко отыскать не только нужный лист карты данного масштаба, но и найти его положение на земном шаре, используя широту и долготу углов рамок трапеций.

Если на плане изображается только совокупность контуров местности и местных предметов – ситуация, то такой план называется ситуационным или контурным. Если кроме ситуации на плане изображается также совокупность неровностей земной поверхности – рельеф, то такой план называется топографическим.

 

Измерения и построения в геодезии

 

Под измерениями понимают процесс сравнения какой-либо величины с другой однородной величиной, принимаемой за единицу. При всем многообразии геодезических измерений все они сводятся в основном к трем видам:

- линейные, когда определяются расстояния между заданными точками;

- угловые, когда определяются значения горизонтальных и вертикальных углов между направлениями на заданные точки;

- высотные (нивелирование), когда определяются разности высот отдельных точек.

За единицу линейных и высотных измерений (расстояний, высот и превышений) в геодезии принят метр, представляющий собой длину жезла – эталона, изготовленного из платино – ириедивого сплава в 1889 г. и хранящегося в Международном бюро мер и весов в Париже. Копия №28 этого жезла находится в НИИ метрологии им. Д.И. Менделеева в Санкт –Петербурге. В качестве эталона более высокой точности  в настоящее время служит метр, определенный как длина пути, пройденного светом за 1/299792548 доли секунды.

Единицей для измерений углов (горизонтальных и вертикальных) служит градус, представляющий 1/90 прямого угла или 1/360 окружности. Градус содержит 60 угл. мин, минута делится на 60 угл.с. В некоторых странах применяют градовую систему, в которой 1 град составляет 1/400 окружности, градовая минута- 1/100 град, а градовая секунда -1/100 градовой минуты.

В современных автоматизированных угломерных приборах единицей измерений служит гон, равный 1 град или 54 угл.мин; тысячная его доля, равная 3,24 угл.с, называется миллигон.

Измерения называют прямыми, если их выполняют с помощью приборов, позволяющих непосредственно сравнить измеряемую величину с величиной, принятой за единицу, и косвенными, если искомую величину получают путем вычислений на основе результатов прямых измерений. Так, угол в треугольнике можно непосредственно измерить угломерным прибором (прямое измерение) или вычислить по результатом измерения трех сторон треугольника (косвенное измерение).

Необходимыми условиями любого измерения являются: объект измерения; субъект измерения – лицо, производящее измерение; мерный прибор, которым выполняют измерения; метод измерения – совокупность правил и действий, определяющих процесс измерения; внешняя среда, в которой выполняют измерения.

Обозначенные на местности точки, от которых выполняют геодезические измерения, называют исходными. Точки, положение которых на местности необходимо определить, называют определяемыми.  

 

Лекция 3. Геодезическая сеть

 

При изображении на бумаге форм земной поверхности в геодезии пользуются ортогональной (прямоугольной) проекцией; при этом линии проектирования должны быть перпендикулярны к поверхности, на которую проектируются точки земной поверхности.

При изображении больших территорий земной поверхности проектирование производится на уровненную поверхность Земли, по отношению к которой отвесные линии являются нормальными.

Положение точек земной поверхности определяется соответствующими географическими или прямоугольными координатами и длинами отвесных линии от уровенной поверхности Земли, которые называются высотами (или высотными отметками).

Высотные отметки бывают абсолютными, если их отсчет ведется от уровенной поверхности Земли и условными (относительными), если их отсчет ведется произвольной уровенной поверхности.

Положение точек физической поверхности Земли определяется координатами-величинами, характеризующими расположение искомых точек относительно исходных плоскостей, линий и точек, определяющих выбранную систему координат.

Геодезическая система координат. В геодезической системе за основную координатную поверхность, на которой определяется плановое положение точек Земли, принимается поверхность  Референц-эллипсоиду, а за основные координатные линии- геодезические меридианы и параллели.

Геодезическим меридианом называется сечение эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку и малую (полярную) ось (СЮ).

Геодезической параллелью называется сечение эллипсоида плоскостью, проходящей через данную точку перпендикулярно малой оси. Параллель, проходящая через центр эллипсоида, называется экватором. Меридиан задается геодезической долготой, а параллель – геодезической широтой.

Геодезической широтой В точки называется угол между нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке и плоскостью экватора. Геодезический долготой L точки называется двухгранный угол между плоскостью геодезического меридиана данной точке и плоскостью начального (нулевого) меридиана, за которой принят меридиан Гринвича.

Для определения положения точек физической земной поверхности недостаточно знать только их широту и долготу, так как последние определяют лишь положение проекций точек на поверхности эллипсоида. Поэтому в геодезии пользуются третьей координатой – высотой, т.е. это расстояние по отвесному направлению от данной точки до принятой уровенной поверхности. В СНГ поверхность геоида совпадает с поверхностью воды в Балтийском море, находящемся в спокойном состоянии.

Абсолютной высотой отметки точки называется расстояние по отвесному направлению от нее до основой уровенной поверхности геоида, т.е. до нуля футштока.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные: первые служат для определения координат Х и Y геодезических центров, вторые – для определения их высот Н.

  Принцип построения плановых геодезических сетей заключается в следующем. На местности выбирают точки, взаимное положение которых представляется в виде геометрических фигур: треугольников, четырехугольников, ломаных линий и т.д. Причем точки выбирают с таким расчетом, чтобы некоторые элементы фигур (стороны, углы) можно было бы непосредственно измерить, а все другие элементы вычислить по данным измерений. Например, в треугольнике достаточно измерить одну сторону и три угла (один для контроля правильности измерений) или две стороны и два угла (один для контроля правильности измерений), а остальные стороны и углы вычислить. Для вычисления плановых координат вершин выбранных точек необходимо кроме элементов геометрических фигур знать еще дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин.

Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т.е. от сетей с большими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями к сетям с меньшими расстояниями и менее точным.

Геодезические сети подразделяются на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные.

Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей.

 

Плановые геодезические сети

 

Началом единого отсчета плановых координат в российской Федерации служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге.

Государственные плановые геодезические сети подразделяются на четыре класса. До настоящего времени в схеме построения государственных плановых геодезических сетей использовался метод триангуляции.

В настоящее время для построения государственных сетей применяют спутниковые методы измерений.

С этой целью принята концепция построения трех уровней государственной геодезической спутниковой сети. Эта концепция предусматривает построения:

- фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС);

- высокоточной геодезической сети (ВГС);

- спутниковой геодезической сети 1-го класса (СГС-1).

Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть реализуется в виде системы закрепленных на всей территории России 50…70 пунктов со средними расстояниями между ними 700…800км. Часть этих пунктов (10…15) должна стать постоянно действующими астрономическими обсерваториями, оснащенными радиотелескопами для наблюдений удаленных источников радиоизлучения (квазаров) и спутниковыми приемниками GРС – ГЛОНАСС. Взаимное положение этих пунктов будет определяться с погрешностью 1…2 см.

Высокоточная астрономо-геодезическая сеть должна заменить звенья триангуляции 1-го класса и представлять собой однородные по точности пространственные построения с расстоянием между смежными пунктами 150…300км. Общее число пунктов ВАГС должно составлять 500…700, при этом часть пунктов будет совмещена с пунктами ФАГС. Взаимное положение таких пунктов будет определяться спутниковыми методами с относительной погрешностью 5∙10^-8, или 2…3см.

Спутниковая геодезическая сеть 1-го класса должна заменить триангуляции 1-го 2-го классов со средними расстояниями между пунктами 30…35км, общим числом 10000…15000 и средней квадратической погрешностью взаимного положения 1…2 см. Построение такой сети предполагается осуществить в течение 10 ближайших лет.

Геодезические сети сгущения строят для дальнейшего увеличения плотности (числа пунктов, приходящихся на единицу площади) государственных сетей. Плановые сети сгущения подразделяются на 1-й и 2-й разряды.

Съемочные геодезические сети – это тоже сети сгущения, но с еще большей плотностью. С точек съемочных сетей производят непосредственно съемку предметов местности и рельефа для составления карт и планов различных масштабов.

Специальные геодезические сети создают для геодезического обеспечения строительства сооружений. Плотность пунктов, схема построения и точность этих сетей зависят от специфических особенностей строительства.

  

Высотные геодезические сети

 

Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в Российской Федерации и некоторых других странах принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1840г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.    

Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2-го, 3-го и т.д.). Если на рисунке, где размещены пункты высотной сети, соединить эти пункты линиями, то получатся фигуры, которые называются ходами. Несколько пересекающихся ходов называются сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точками (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределенные на территории страны. На незастроенной территории расстояния между реперами составляют 5…7 км, в городах сеть реперов в 10 раз плотнее.

Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.

Нивелирные сети на строительных площадках и при создании внешних разбивочных сетей создают на базе плановых сетей, т.е. для части плановых сетей определяют высотные отметки.

Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более высокого класса или узловые точки.

 

Знаки для закрепления геодезических сетей

 

Точки геодезических сетей закрепляют на местности знаками. По местоположению знаки бывают: грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде окраски и другие; по назначению – постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений.

Постоянные знаки. Их закрепляют подземными знаками – центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течение длительного периода времени. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит, закладываемый ниже глубины промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную марку, на которой наносят центр в виде креста или точки. Положению этого центра соответствуют координаты Х и Y  и во многих случаях отметки Н.

Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный), раньше над подземными центрами устанавливали наружные знаки в виде металлических или деревянных трех или четырехгранных пирамид или сигналов.

Для спутниковых измерений сигналы и пирамиды строить не надо.

Как правило, пункты плановых разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же как и пункты государственных сетей. Так как расстояния между этими пунктами небольшие, оформления их наружными знаками не требуются. Иногда над ними устанавливают Г-образные металлические или деревянные вехи. В городах знаки оформляют в виде специальной надстройки на крышах зданий. Знаки могут закладывать в зданиях и сооружениях, в этом случае их называют стенными.

Государственные высотные сети всех классов закрепляют на местности грунтовыми реперами. Стенные реперы закрепляют в фундаментах устойчивых сооружений- водонапорных башен, капитальных зданий, каменных устоев мостов и т.д. В стенных реперах высоту определяют для центра отверстия в сферической головке.

Временные знаки. Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками – деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т.д. Их закрепляют в земле на глубину до 2 м. В верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечают место положения центра или точки с высотной отметкой.

При продолжительности использования (более полугода) временные знаки закладывают на глубину 0,5 м (минимальное расстояние до подземных коммуникаций от поверхности грунта принято 0,7 м). при наличии твердого покрытия и отсутствии интенсивного движения транспорта используют штыри из отрезков арматуры и труб, деревянные столбики (рис. 10.4, д…и).  В процессе строительства на возведенных конструкциях и близрасположенных зданиях высоты и створы осей фиксируют окрасками.      

 

 Лекция 4. Способы геодезических измерений

 

При производстве геодезических измерений применяют следующие меры: длины, площади, массы, температуры, давления, угловые меры и.т.д.

Линейные измерения в СНГ производятся в метрической мере, за единицу длины принят метр. Длина метра была определена из результатов градусных измерений французскими учеными Мишеню и Деламбром и в 1799 г. принята условно как 1:40000000 Парижского меридиана. На этом основании был изготовлен эталонный платиноиридиевый жезл соответствующей длины «архивный метр», но он оказался на 0,21 мм короче задуманного, поэтому его длина является эталоном при температуре, равной 0 ⁰С.

В 1875-1889 г.г. из платиноиридиевого сплава был изготовлен 31 жезл, из которых Россия получила два (№11 и №28). №28 хранится во ВНИМИ метрологии им. В.И Менделеева в Санкт –Петербурге и является эталоном в нашем СНГ. С 1960 г. утвержден новый стандарт – равен 1650763,73 длины волны оранжевой линии спектра излучения атома изотопа криптона -86 в вакууме.

Для точного определения мерных приборов применяются 3-метровые жезлы из инвара (64№ железа и 36% никеля), длины которых определены государственным эталоном (№28). 1 м =100 см = 1000мм. 1/1000мм = 1 микрону (мкм). Единица угловой величины – 1⁰ = 1/90 прямого угла. 360⁰– окружность. 1⁰ = 60^!; 1¹ =60^!!. Длина окружности -2 πR – содержит 2π  радиан, поэтому 1 радиан равен р= 57,30 = 3438^!. р = 206265^!!.

Единицей измерения площади S является 1 м². 10000м² = 1га. 1000000м² = 100га = 1 км².

Ориентировать линию на местности или на плане – значит найти ее направление относительно исходного направления (меридиана). В качестве углов, определяющих направление линий, служат азимуты А, дирекционные углы a и румбы r.

Азимутом А называется истинными, если они отсчитаны от истинного географического меридиана, и магнитными, если они отсчитаны от магнитного меридиана.

Азимут прямого направления называется прямым, обратного направления – обратным азимутом.

Меридианы не параллельны между собой, поэтому азимут линии в каждой ее точке имеет разное значение. Угол между направлениями двух меридианов в данных 2-х точках линии называется сближением меридианов g.

Зависимость между прямым и обратным азимутами выражается формулой А_обр = А_пр + 180⁰+  g.

Сближение меридианов точек g, расположенных к востоку от осевого меридиана, имеет знак +, а к западу - g = (l-l₀) sinj; l₀ – долгота осевого меридиана, l - долгота точки.

При решении ряда практических задач целесообразно пользоваться магнитными азимутами, т.к. они легко определяются компасом или буссолью, главный частью которых является магнитная стрелка.

Магнитная стрелка устанавливается в плоскости вектора напряженности магнитного поля Земли, а вертикальная плоскость, проходящая через магнитной стрелки, называется плоскостью магнитного меридиана.

Угол между плоскостями магнитного и географического меридианов называется магнитным склонением б. Склонение, отсчитываемого от севера к востоку, называется восточным (+), а к западу – западным (-).

Прямая, соединяющая магнитные полюсы Земли, составляет с осью вращения Земли угол ~ 11⁰. А = А_маг + б (с учетом знака).

Величина магнитного склонения не остается постоянной, она имеет вековые (220 за 500 л.), годичные (± 8^,) b суточные (± 15^,,) колебания.

Азимуты применимы в качестве ориентирных углов на сферической поверхности Земли. При изображении земной поверхности на плоскости пользуются дирекционными углами.

Дирекционным углом a называется угол, отсчитываемый по ходу часовой стрелки от северной части изображения осевого меридиана до направления данной линии

  a _ПР = a_об ± 180⁰;  a = А- g; Но А = А_М + б; a = А_М +б- g

с учетом знаков склонения и сближения меридианов.

Иногда для ориентирования линии местности пользуются не только азимутами и дирекционными углами, а румбами.

Румбом называется острый угол между ближайшим (северным С или южным Ю) направлением меридиана и направлением данной линии.

Румбы обозначают буквой «r» с индексами, указывающими четверть, в которой находится румб. Названия четвертей составлены из соответствующих обозначений стран света. Так, I четверть – северо-восточная (СВ), II-юго-восточная (ЮВ), III-юга- западная (ЮВ),  IV – северо-западная (СЗ). Соответственно обозначают румбы в четвертях, например: в первой – rсв, во второй – rюв и т.д. Румбы измеряют в градусах и изменяются от 0⁰ до 90⁰, а азимуты и дирекционные углы изменяются от 0⁰ до 360⁰, взаимосвязь между ними даны в таблице …

 

Т а б л и ц а

Четверть	А, Амаг, α, градусы	R, градусы	приращение
			∆Х	∆У
I (СВ)	0-90	r = А(Амаг, α)	+	+
II (ЮВ)	90-180	r = 1800-А	-	+
III (ЮЗ)	180-270	r = А-1800	-	-
IV (СЗ)	270-360	r = 3600 -А	+	-

  

Для определения положения любой точки на земной поверхности в геодезии применяются следующие системы координат.

1. Географические координаты – широта (j) и долгота (l). Эти параметры любой точки на плане или карте определяются с помощью шкал нанесенных на рамке трапеции. Для определения широты заданной точки через нее проводят линию параллельно рамкам трапеций и берут отсчеты в местах пересечения со шкалой западной или восточной рамки. Аналогично для определения долготы через определяемой точки проводят меридиан и берут отсчеты по шкалам северной или южной рамки. Полученные результаты являются географическими координатами.

2. Прямоугольный координаты – Х, Y. Эти параметры любой заданной точки определяются относительно километровых линий сетки, которые совпадают с направлением осевого меридиана зоны. Для этого измеряют расстояние DХ и DY по перпендикулярам до ближайших  километровых линий с координатами Х₀ и У₀ и находят Х_зад.= Х₀ + ∆Х и У_зад = У₀ + ∆У.

Расстояние между точками на планах и картах определяют с помощью масштабных линеек и измерителя. Для измерения дирекционного угла направления через начальную ее точку проводят линию, параллельную оси абсцисс, и непосредственно при этой точке измеряют дирекционный угол или румб соответствующей четверти.           

Вычисление координат пунктов полигонометрических и теодолитных ходов сводится к последовательному решению прямых геодезических задач, начиная от исходного пункта, выполнив перед этим измерение углов и длин сторон и их уравнивание.

Угловые измерения необходимы при развитии триангуляции, положении полигонометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических задач при строительстве сооружений.

         Измерения в геодезии рассматриваются с двух точек зрения: количественной, выражающей числовое значение измеренной величин, и качественной, характеризующей ее точность. Погрешности измерений разделяют по двум признаком: характеру их действия и источнику происхождения. По характеру действия погрешности бывают грубые, систематические и случайные. По источнику происхождения различают погрешности приборов: внешние и личные. Характеристикой точности отдельного измерения в теории погрешности служит средняя квадратическая погрешность:

,

предельная - D_пр=3m, относительная погрешность – m_е/l,

где D - погрешность, n- число измерений.  

 

 

Лекция 5. Теодолитная съемка

 

         В геодезических приборах применяются цилиндрические и круглые уровни.

         Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, верхняя внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге определенного радиуса R7. который изменяется от 3,5 до 200м. 

         Стеклянная трубка заполняется нагретым до + 60⁰ спиртом или эфиром запаивается. После охлаждения образуется пространство, заполненное парами – пузырек уровня.

         Ценой деления называется угол t, на который наклонится ось уровня, если пузырек сместится на 1 деление. Под чувствительностью уровня понимают наименьший угол, на который необходимо наклонить его ось, чтобы пузырек переместился на едва заметную глазом величину.

         Для более точной установки пузырька в нуль-пункт применяются контактные уровни. Точность установки повышается в 2-3 раза.

         Круглый уровень представляет собой стеклянную ампулу, помещенную в оправу, отшлифованную по внутренней сферической поверхности определенного радиуса. За нуль-пункт 0 круглого уровня принимается центр окружности. Осью круглого уровня является нормаль, проходящая через нуль-пункт перпендикулярно к плоскости, касательной внутренней поверхности в его нуль-пункте.  

         Типы теодолитов

         Теодолиты различают по точности, назначению, материалам изготовления кругов, конструктивным особенностям и по другим признаком.

         Согласно ГОСТу (1963 г.) теодолиты различаются по точности, которая характеризуется средней квадратической ошибкой однократного измерения угла в лабораторных условиях.

         Предусмотрено изготовление теодолитов с шифрами: высокоточные Т1; точные Т2, Т5, 3Т5КП; технические Т15; Т30; 2Т30; 3Т30; 4Т30П.

         По материалам изготовления кругов и по устройству отсчетных приспособлений теодолиты подразделяются на 2 группы:

1)     с металлическими лимбами (уже не выпускают);

2)     со стеклянными лимбами – оптические теодолиты.

По конструкции теодолиты делятся на повторительные и простые. У повторительных теодолитов лимб и алидада имеют независимое и совместное вращение.

Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний (нитяной дальномер) и буссоль, называется теодолитом-тахеометром (сейчас выпускают все теодолиты – тахеометры).

Перед работой необходимо выполнить поверки теодолита.

Поверки теодолита:

1) Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к основной вертикальной оси инструмента.

2) Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы (коллимационная ошибка).

3) Горизонтальная ось вращения должна быть перпендикулярна к вертикальной оси инструмента.

4) Одна из нитей сетки должна быть горизонтальна, другая – вертикальна.

5)  «Место нуля» МО вертикального круга должен быть равен 0.

  Перед началом измерений теодолит необходимо тщательно осмотреть и проверить: проверку и регулировку механических деталей, подъемных винтов, зажимных и наводящих, исправительных винтов и т.д. Вращение лимба и алидады должно быть плавным, без заеданий и колебаний, изображения шкал и сетки нитей должны быть четкими. Пыль и грязь на оптических приборах не допускаются.

Действия, имеющие целью установить соблюдение геометрических условий теодолита, называются поверками (юстировка, регулировка).

Юстировка теодолита

         1. Ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита. Для этого уровень расположите вдоль двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны приведите пузырек уровня на середину. Установите уровень по направлению третьего подъемного винта и, вращая его, приведите пузырек на середину. Вновь установите уровень в первоначальное положение и приведите пузырек на середину.

         Поверните алидаду на 180⁰. При отклонении пузырька от середины более чем на одно деление исправьте положение оси уровня. Действуя исправительными винтами уровня, переместите пузырек к середине на половину дуги отклонения. На вторую половину переместите пузырек подъемными винтами. Поверку повторите до соблюдения условия.

         2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения зрительной трубы.

         Визируют на удаленную точку при КП и КЛ (берут отсчеты по ГК). Вычисляют правильный отсчет   и наводящим винтом алидады устанавливают его на горизонтальном круге ГК. При этом алидада повернется на величину коллимационной погрешности , а перекрестие сетки нитей отклонится от наблюдаемой точки. Тогда, ослабив вертикальные винты, боковыми исправительными винтами перемещают сетку до совмещения перекрестия с точкой. Закрепляют винты.

         3. Горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита:  

         а) на расстоянии 10-20 м от высокого здания устанавливают теодолит и визируют на высоко расположенную точку, потом устанавливают зрительную трубу горизонтально и отмечают а₁ на стене, потом повторяют операции при КП. Если точки не совпадают, то условие не выполнено;

         б) на ℓ= 10-20 м от теодолита подвешивают отвес на длинной нити. Визируют на верхнюю точку отвеса и затем плавно отпускают зрительную трубу до горизонтального положения. Исправление – в мастерской. Средний отсчет КЛ и КП – свободен от этой погрешности.

         4. Поверка сетки нитей. Вертикальная нить должна быть параллельна отвесной линии. В 5-10 м от теодолита подвешивают отвес и визируют на него. Если вертикальная нить не совпадает с отвесом, то поворачивают окулярную часть с сеткой нитей. Допускается не более 1/3 величины биссектора сетки нитей.

         5. Место нуля МО вертикального круга ВК должно быть равно 0. Определяют несколько раз МО при КП и КЛ. МО ≤ 2t. а) При работе с теодолитами ТЗО, 2ТЗО вычисляют МО  ,  и наводящими винтами трубы устанавливают МО на ВК. Горизонтальный штрих сетки сместится с цели. Вертикальными исправительными винтами сетки совмещают сетку с целью. И повторяют поверку.

         б) Теодолит Т-5 с уровнем при ВК наводящим винтом устанавливают на ВК отсчет = МО   или МО  .

         Пузырек уровня при ВК на середине. Далее наводящим винтом вертикального круга ВК совмещают нулевые штрихи, т.е. отсчет, равный 0,а пузырек уйдет с середины. Исправительными винтами уровня приводят пузырек в нуль-пункт. МО – это отсчет по вертикальному кругу ВК, когда визирная ось трубы горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нуль-пункте.

         Работа по измерению углов на станции выполняется в следующем порядке:

а)Установка теодолита в рабочее положение:

1) центрирование инструмента:

2) приведение вертикальной оси инструмента в отвесное положение;

3) установка трубы для визирования.

б) Измерение углов, обработка журналов и контроль на станции.

 

Правила обращения с геодезическими приборами

Геодезические приборы являются точными, сложными и требуют бережного обращения и тщательного ухода, что обеспечивает качество измерений и увеличивает срок их эксплуатации.

Перед работой необходимо: изучить его конструкцию, особенности эксплуатации и правила ухода и хранения. После получения следует осмотреть его упаковку и весь прибор, он должен свободно выниматься и укладываться в ящик или футляр. В руках прибор удерживают за подставку, устанавливают на штатив, закрепляют становым винтом.

Необходимо убедиться в отсутствии механических повреждений, произвести поверку и регулировку его деталей, винтов и плавности вращения. Выполнить его поверки. Если исправительные винты имеют встречные винты, то перед завинчиванием необходимо ослабить встречный винт.

При установке теодолита в рабочее положение: головку (площадку) штатива необходимо установить над точкой горизонтально, а подъемные винты привести в среднее положение. Повороты выполнять плавно, от руки, а наведение – наводящими винтами на ввинчивание.

Не оставлять прибор незакрепленным на штативе. Переносить между точками можно на штативе, закрепив подвижные части.   

 

Лекция 6. Тахеометрическая съемка

 

         Тахеометрия в переводе с греческого – быстрое измерение.

         При выполнении тахеосъемки полярным способом снимается ситуация и рельеф, изображаемый на плане горизонталями.

         Для определения положения точки местности относительно пункта геодезического обоснования на нее с пункта наблюдения берут 3 отсчета: по дальномеру, вертикальному и горизонтальному кругам теодолита – тахеометра. Тахеометрическая съемка выполняется в масштабах от 1:500 до 1:5000.

         Опорные точки, с которых производится съемка, называются станциями, а точки ситуации и рельефа местности, снимаемые со станции – реечными точками (или пикетами). 

         Вершины ходов съемочного обоснования закрепляются временными или постоянными знаками. В процессе съемки ведут абрис и тахеометрический журнал.

         Инструменты, необходимые при тахеометрической съемке:

1)                Теодолиты – тахеометры: оптические ОМТ-30, ТОМ, 2Т-30М, Т-30, электронные тахеометры – 2Та5, Та3М; ТSR300 (400) «Геодиметр 640» и.т.д.

2)                 Тахеометры –автоматы: редукционный тахеометр Дальта 020 (фирма Карл Цейс). Тахеометр, дающий непосредственно горизонтальное приложение и превышение, называется редукционным.

3)                Теодолит – автомат ТА-2 – повторительный оптический теодолит – редукционный тахеометр с диаграммой.

4)                Тахеометрические рейки с двух и пятисантиметровыми делениями. При расстоянии от теодолита до снимаемых объектов до 150 м применяют трехметровые обычные рейки.

         Для съемки незастроенной территории должно быть опорных пунктов на 1 км 2 для масштабов: 1:1000=16 п.; 1:2000=12п.; 1:5000=4 пункта.

         При невозможности съемки подробностей с пунктов съемочных ходов определяются дополнительные, так называемые переходные точки полярным способом или способом угловой засечки. Съемочные тахеометрические ходы, прокладываемые в тех же условиях, служат для дальнейшего сгущения системы опорных точек.

         Работа на станции при тахеометрической съемке выполняется в такой последовательности:

1)                устанавливают теодолит в рабочее положение над точкой съемочного обоснования;

2)         измеряют высоту прибора i;

3)         определяют место нуля- МО вертикального круга;

4)                определяют направление, горизонтальное положение и превышение с точки стояния тахеометра на предыдущую и последующую станции (при совмещении съемки с теодолитными ходами): правый угол измеряют полным приемом, при обоих положениях вертикального круга берут отсчеты по вертикальному кругу и отсчитывают наклонное расстояние по рейке;

5)         ориентируют лимб на переднюю точку (реже – на заднюю). 000 «0»;

6)         на каждую съемочную (реечную) точку берут отсчеты:

- по дальномерным нитям;

- по горизонтальному кругу (по 1 верньеру до 1);

- по вертикальному кругу (по 1 верньеру до 1). При этом среднюю нить сетки нитей наводят на высоту инструмента, отложенную по рейке. Так определяется положение всех характерных точек ситуации, позволяющих изобразить на плане контуры ситуации с установленной для масштаба точностью, и рельеф местности. Все отсчеты записывают в журнал тахеометрической съемки;

7) ведут абрис.              

         Абрис отличается от абриса теодолитной съемки изображением рельефа, а также отсутствием записи величин, сделанных промеров, которые записывают в журнале тахеосъемки. На абрисе схематически наносят станции и реечные точки (с обозначением их номеров) и снятые местные предметы. Контуры ситуации изображаются пунктиром, географические названия пишут горизонтально. Стрелка, поставленная на абрисе между точками, указывает направление однородного ската местности (без перегибов). Иногда схематически рисуют горизонталями.   

 

          С появлением электронных тахометров (фирмы РФ, США, Германия, Швеция, Швейцария, Япония и др) стала возможна частичная или полная автоматизация тахеометрической съемки. При съемке электронный тахеометр устанавливается на съемочных точках, а на пикетных точках – специальные вешки с отражателями, входящими в комплект тахеометра. При наведении на отражатели –вешки в автоматическом режиме определяются горизонтальные и вертикальные углы, а также расстояния до смежных съемочных и пикетных точек. С помощью микро ЭВМ тахеометра производят обработку результатов измерений и в итоге получают приращения DХ и DY координат и превышения h на смежные съемочные и пикетные точки. При этом автоматически учитываются все поправки в измеряемые расстояния и за наклон вертикальной оси прибора в измеряемые углы. Результаты измерений могут быть введены в специальное запоминающие устройство (накопитель информации) или переписаны на магнитную кассету. В дальнейшем из накопителя или с магнитной кассеты информация поступает в ЭВМ, которая по специальной программе производят окончательную обработку результатов измерений, включающую в себя вычисление координат съемочных и пикетных точек, уравнивание съемочного хода и другие вычисления, необходимые для графического построения топографического плана или цифровой модели местности. Графическое построение топографического плана осуществляются графопостроителем, соединенным с ЭВМ.

 

         Лекция 7. Геометрическое нивелирование

 

         Нивелирование – вид геодезических работ, имеющий целью определение превышений, т.е. разности высот точек земной поверхности, а также их высотных отметок относительно принятой уровенной отсчетной поверхности.  

         Нивелирование производится для изучения форм рельефа и определения разности высот отдельных точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений, для решения научных задач геодезии.

         По методам нивелирование подразделяется на геометрическое, тригонометрическое, физическое, стереофотограмметрическое и автоматическое.

         Геометрическое нивелирование производится горизонтальным лучом, который получают при помощи инструментов, называемых нивелирами.

         Тригонометрическое нивелирование производится наклонным лучом при помощи теодолитов-тахеометров. При использовании этого метода измеряют углы наклона и расстояния между пунктами.

         Физическое – разделяется на барометрическое, гидростатическое и аэронивелирование.

         Барометрическое – выполняется при помощи барометров, по показаниям которых определяется давление в соответствующих точках, а по разности давлений–превышения между ними.

         Гидростатическое – основано на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одинаковом уровне.

         Аэронивелирование выполняется с самолета при помощи радиовысотомера.

         Стереофотограмметрическое – выполняется путем измерений модели местности, получаемом при рассмотрении двух снимков и той же местности (стереопар).

         Автоматическое- при помощи приборов, автоматически вычерчивающих профиль местности.      

         Из перечисленных методов наиболее точный – метод геометрического нивелирования. Геометрическое нивелирование проводят нивелирами-приборами, создающими горизонтальный луч визирования и рейками с сантиметровыми делениями. При этом пользуются двумя способами: «из середины» и «вперед».

         Сущность геометрического нивелирования из середины заключается в следующем. Нивелир устанавливают горизонтально и по рейкам, стоящими на задних и передних точках соответственно берут отчеты а и в и определяют превышения: h=а-в. Если известно отметка начальной точки Hн и точки Нп определяют как их сумму:

                                             Н_п=Н_н+h.

         При нивелировании «вперед» превышение h равно высоте прибора минус отсчет «в» по рейке: h =i-в.

         Место установки нивелира называется станцией. С одной станции можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих точках. При этом превышение между точками не зависит от высоты нивелира. В таких случаях отметки искомой точки определяется через горизонт прибора (ГП), который получается из суммирования отметки начальной точки и отсчеты по рейке на этой точке: ГП =Н_н+а.

         Если для определения превышения между точками достаточно один раз установить нивелир, то такой случай называются простым нивелированием. Если же превышение между точками можно определить только после нескольких установок нивелира, то такое нивелирование условно называют сложным. При сложном нивелировании превышение между точками Н и П

                    

         Если известно отметка начальной точки Н_н, можно определить отметку последней точки Н_п:

                   .

         Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом. Несколько ходов с общими начальными или конечными точками образуют нивелирную сеть. В зависимости от требуемой точности определения отметок нивелирование делят на 1…4-й классы и технические компенсация, Ni -025, koni -007- нивелиры с компенсаторами визирной оси. НЛ-3 нивелир с наклонным лучом визирования и лимбом горизонтального круга.

         Нивелиры и их устройство

         Современные нивелиры можно разделить на четыре группы:

1)     нивелиры с цилиндрическими уровнями;

2)     нивелиры  самоустанавливающейся линией визирования;

3)     нивелиры с наклонным лучом визирования;

4)     нивелиры с горизонтальным кругом.

Глухой нивелир НВ-1 (зрительная труба и цилиндрический уровень наглухо скреплены с подставкой). 31 х- увеличение зрительной трубы.

Нивелир НВ-1 имеет 3 основные части: подставку, зрительную трубу, круглый и цилиндрический уровни. Уровень снабжен системой призм, передающей изображение половинок концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения трубы. Такой уровень называют контактным. Совмещение половинок пузырька уровня производится при помощи элевационного винта. Сетка нитей не имеет исправительных винтов. НВ-1, Н-3 применяются для нивелирования III. IV классов и технического, НТ, НСМ-2А (10 компенсация), NI-025, Кoni -007 – нивелиры с компенсаторами визирной оси. НЛ-3 нивелир с наклонным лучом визирования и лимбом горизонтального круга.     

         Поверки и юстировки нивелиров.

         Прежде чем начать работу с нивелиром, как и с любым геодезическим прибором, его осматривают. Если при внешнем осмотре нивелиры повреждения не обнаружены, то приступают к поверкам. Поверки – это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения основных осей прибора. Если при выполнении поверок обнаруживается несоответствия взаимного расположения частей прибора, то его юстируют исправительными винтами.

         При подготовке нивелиров с цилиндрическими уровнями к работе выполняют следующие  поверки:

1) Ось круглого уровня (ЧЧ) должна быть параллельна оси вращения нивелиры (II)

         Чтобы проверить параллельность осей, выполняют следующие действия: пузырек круглого уровня приводят подъемными винтами на середину, верхнюю часть нивелира поворачивают на 180⁰. Нивелир считается исправными, если пузырек остался в центре, а неисправным, если пузырек сместился, для устранения такой неисправности нивелир приводят в отвесное положение, перемещает пузырек к центру на первую половину дуги отклонения исправительными вентами уровня, на вторую половину – подъемными винтами.

2) Горизонтальная нить АА сетки должна быть перпендикулярна к оси вращения II нивелира (АА^II). Это условие гарантируется заводом-изготовителем прибора, но небольшое исправление могут быть выполнены исполнителями. Поверку выполняют в такой последовательности: ось вращения нивелира приводят по круглому уровню в отвесное положение, на расстоянии 20…30м от нивелира устанавливают рейку и берут отсчет, перемещают трубу винтом в горизонтальной плоскости до пересечения правого конца средней горизонтальной нити и берут отсчет. Если нивелир неисправен, то отсчет по рейке не изменится или изменится в пределах 1-го мм, если неисправен – изменится более чем на 1 мм.       

3) Визирная ось (VV) зрительной трубы должна быть параллельна оси (UU) цилиндрического уровня (VV//UU). Поверку выполняют следующим образом: на местности выбирают две точки А и В с расстоянием между ними 70…80м, точки закрепляют кольями, нивелир устанавливает в точке С1 и берут отсчеты а1, в1 по рейкам. После этого вычисляют превышение h1=а1-в1. Далее нивелир устанавливают в точке С2 на расстоянии 3…5 м от одной из реек, по рейкам берут отсчеты а2 и в2. При равенстве превышений или разнице между ними менее 4мм нивелир пригоден к эксплуатации. Если разница превышает 4мм, то вычисляют правильный отсчет по

 

дальней рейке а2=в2+h1. Горизонтальный нить сетки наводят винтом на этот отсчет (при этом пузырек отклоняется от середины). Ослабляют боковые исправительные винты уровня и возвращают вертикальными винтами пузырек уровня на середину или смещают сетку нитей ее исправительными винтами.        

 

         Лекция 8. Техническое нивелирование

 

         Техническое нивелирование производится с целью определения отметок пунктов съемочного обоснования топографических съемок, а также при изыскании и строительстве инженерных сооружений.

         Порядок работы при техническом нивелировании:

1)     Выполняют рекогносцировку трассы (ознакомление с местностью с целью выбора знаков для пикетов и условий работы).

2)     Разбивают пикеты, поперечники и, при необходимости делают предварительную разбивку кривых.

3)     Устанавливают нивелир в отвесное положение.

4)     Отсчет по красной стороне задней рейки.

5)     Отсчет по красной стороне передней рейки.

6)     Отсчет по черной стороне передней рейки.

7)     Отсчет по черной стороне задней рейки.

8)     Отсчет по черной стороне на промежуточных точках. Или, если рейка односторонняя, делают смену высоты инструмента. 

         Все отсчеты записывают в журнал нивелирования, на станции выполняют контроль превышений hч=ач-bч; hк=ак-bк. Разность hч- hк должна быть не менее 4 мм. Ведут пикетажную книгу, где схематически рисуют план трассы.

9)     Выполняют камеральную обработку результатов нивелирования, которая включает:

а) проверку вычислений превышений в журналах нивелирования;

б) определение невязки хода:

- если ход замкнутый, то ƒh = ∑hЗАМ;

- если ход пройден в прямом и обратном направлениях, то ƒh = ∑hПРЯМ+∑hОБР;

- если ход пройден в одном направлении дважды, то ƒ_h=∑h1- ∑h1-∑hи;

в) фактическую невязку сравнивает с допустимой, равной

¦_hДОП=±50 L, мм;

г) если ƒ_h< ƒ_hДОП, то ее поровну распределяют на все превышения с обратным знаком, т.е. выполняют увязку превышений и вычисление отметок: Н_n= Н_n-1 + hИСП;

         д) строят профиль местности его уменьшенное изображение в определенном направлении;

е) строят поперечники;

ж) проводят на профиле проектную линию и вычисляют проектные отметки Н_n=H_o+id_n, где i- проектный уклон;  d_n – расстояние от нулевого пикета;

з) вычисляют рабочие отметки h_раб =  H_{пр –} Н_ф;

и) вычисляют расстояния х до точек нулевых работ и отметки точек нулевых работ Н_х =Н_пк +iх;

 

,

 

где х- расстояние от пикета до точки нулевых работ;

h1, h2 – рабочие отметки, равные разности между фактическими и проектными отметками;

к) оформляют профиль в соответствии с ГОСТом. Красной тушью вычерчивают проектную линию и подписывают ее уклоны, проектные и рабочие отметки. Точки нулевых работ, расстояния, указывающие положение на профиле, и отметок точек нулевых работ подписывают зеленой тушью. Все остальное вычерчивают и подписывают черной тушью. Внизу указывают масштабы горизонтальных, вертикальных линий и поперечника.    

     

Список литературы  

1.     Инженерная геодезия: учебник для студ. высш. учебн. заведений / [Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев, В.А. Фельдман]; под ред. Д.Ш. Михелева – 9-е изд. -М: Издательский центр Академия, 2008-480 с.

2.     Нестеренок М.С. Инженерная геодезия: Учеб. для вузов по спец. «Пром.и гражд. Строит-во» - МН: Высш., шк., 1986-190 с.

3.     Курс инженерной геодезии: учебник для вузов / Под редакцией доктора технических наук, профессора В.Е. Новака –Москва: «Недра» 1989 – 430 с.

4.      Инженерная геодезия: учебник для студ.высш.учебн.заведений строительных спец. [Пентаев Т.П., Атымбаев Б.]. Алматы, 2005. изд. «Эверо», -174 с.

 

Св. план 2011г., поз 341