Обработка информации и геодезических съёмок Ставропольского края

3. Нанесение на план ситуации производится от сторон и вершин теодолитного хода согласно абрисам съемки. При этом местные предметы и характерные точки контуров наносятся на план в соответствии с результатами и способами съемки. Сначала на план наносят контуры, снятые способом створов, затем — способами перпендикуляров, полярных и биполярных координат и обхода. При накладке ситуации на план расстояния откладываются с помощью циркуля-измерителя и масштабной линейки, а углы — транспортиром. При нанесении точек, снятых способом перпендикуляров, перпендикуляры к сторонам хода восставляют прямоугольным треугольником.

Для накладки на план точек, снятых способом створов, от соответствующих вершин теодолитного хода с помощью циркуля-измерителя откладывают в масштабе плана расстояния до точек, указанные в абрисе. При построении контуров от начала опорной линии на плане откладывают расстояния до оснований перпендикуляров; в полученных точках, пользуясь выверенным прямоугольным треугольником, строят перпендикуляры, на которых откладывают их длины. Соединив концы перпендикуляров, получают изображение контура местности.

Для нанесения точек, снятых полярным способом, центр транспортира совмещают с вершиной хода, принятой за полюс, а нуль транспортира — с направлением стороны хода. По дуге транспортира откладывают углы, измеренные теодолитом при визировании на точки местности, и прочерчивают направления, на которых откладывают расстояния до точек, указанные в абрисе.

При нанесении точек способом угловых засечек транспортиром  в вершинах опорных сторон откладывают  углы и прочерчивают направления, пересечения которых определяют положения искомых точек. Нанесение точек способом линейных засечек выполняется с помощью циркуля-измерителя и сводится к построению треугольника по трем сторонам, длины которых измерены на местности.

При построении контуров местности  на плане все вспомогательные  построения выполняют тонкими линиями. Значения углов и расстояний, приведенные в абрисе, на плане не показывают.

По мере накладки точек  на план по ним в соответствии с  абрисами вычерчивают предметы местности и контуры и заполняют их установленными условными знаками. Составленный план тщательно корректируют; при возможности следует сличить план с местностью.

Затем выполняют зарамочное оформление и вычерчивают план тушью с соблюдением правил топографического черчения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Нивелирная съёмка.

5.1. Проведение  вертикальной съемки

Для отображения рельефа  на топографических картах, планах и профилях необходимо знать высоты точек местности. С этой целью  производят нивелирование (вертикальную съемку), под которым подразумевают  полевые измерительные действия, в результате которых определяют превышения одних точек местности  над другими. Затем по известным  высотам исходных точек определяют высоты остальных точек относительно принятой уровенной поверхности.

Нивелирная  съёмка— определение разности высот двух или многих точек земной поверхности относительно условного уровня (напр., уровня океана, реки и пр.), то есть определение превышения.

 

Нивелирование возникло в глубокой древности в связи со строительством оросительных каналов, водопроводов и т.п. Первые сведения о водяном нивелире связывают с именами римского архитектора Марка Витрувия (1 в. до н. э.) и древнегреческого учёного Герона Александрийского (1 в. н. э.). Дальнейшее развитие методов Н. связано с изобретением зрительной трубы (конец 16 в.), барометра — Э. Торричелли (1648), сетки нитей в зрительных трубах — Ж. Пикаром (1669), цилиндрического уровня — английским оптиком Дж. Рамсденом (1768).

В созданной Петром I оптической мастерской в 1715—25 И. Е. Беляев изготовлял различные приборы, включая и  ватерпасы с трубой, т. е. нивелиры. В 18 в. высоты пунктов в России определяли барометром, а с начала 19 в. стали применять тригонометрическое нивелирование. Под руководством В. Я. Струве в 1836—37 тригонометрическим нивелированием были определены разность уровней Азовского и Чёрного морей и высота г. Эльбрус. Метод геометрического нивелирования впервые был широко использован в 1847 при инженерных изысканиях Суэцкого канала. Первые применения геометрического нивелирования в России в 19 в. также были связаны со строительством водных и сухопутных путей сообщения.

В 1871 Военно-топографический  отдел Главного штаба России начал  работы по созданию нивелирной сети страны, а в 1913 приступил к выполнению нивелирования высокой точности. Русские геодезисты С. Д. Рыльке, Н. Я. Цингер, И. И. Померанцев и др. своими исследованиями внесли большой вклад в развитие теорий и методов нивелирных работ. В СССР нивелирные работы интенсивно развивались в связи с решением различных народнохозяйственных и инженерно-технических задач. По результатам повторных нивелировок определены скорости современных вертикальных движений земной коры в пределах почти всей Европейской части территории СССР. В Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъёмки и картографии выполнены широкие исследования по теоретическим и методическим проблемам нивелирования, которое является одним из основных и важнейших видов современных геодезических работ.

 

Существуют  следующие способы нивелирования:

Геометрическое (нивелиром и рейками);

Тригонометрическое (угломерными приборами);

Барометрическое (при помощи барометра);

Гидростатическое (основано на свойстве жидкости сообщающихся сосудов всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены эти сосуды);

Аэрорадионивелирование (осуществляется с помощью радиовысотомеров, установленных  на самолетах);

Механическое (производится с помощью приборов, автоматически вычерчивающих профиль проходимого пути);

Стереофотограмметрическое (выполняемое с помощью измерений на стереоскопических парах аэрофотоснимков);

Радиолокационное нивелирование;

Астрономическое и астрономо-гравиметрическое.

 

Из перечисленных видов  нивелирования наиболее точным и  распространенным является геометрическое нивелирование.

 

 Геометрическое нивелирование.

Определение превышения заключается  в визировании горизонтальным лучом  с помощью нивелира и отсчета  разности высот по рейкам.  где  - отсчет по задней рейке;  - отсчет по передней рейке;

Точность отсчета по рейкам составляет от 1-2 мм (техническое нивелирование) и до 0.1 мм (нивелирование I класса).

 

Тригонометрическое  нивелирование

Превышение определяется по измеренному теодолитом (кипрегелем, эклиметром) углу наклона линии визирования  с одной точки на другую (α) и расстоянию между этими точками (S). Тригонометрическое нивелирование применяется при топографической съемке и других работах.

 

Барометрическое нивелирование

Превышение определяется по значениям атмосферного давления при помощи полной барометрической  формулы.

 

Гидростатическое  нивелирование

Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причём учитывают различие температуры и давления в различных  частях жидкости гидростатического  нивелира. Погрешности определения  разности высот этим методом составляют 1—2 мм.

 

 

Механическое  нивелирование

Выполняют установленным на велосипеде или автомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир-автоматах вертикаль задаётся тяжёлым отвесом, а расстояние фиксируется фрикционным диском, связанным с колесом велосипеда. Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счётчиках, но и профиль местности на фотоленте.

 

Астрономическое и астрономо-гравиметрическое нивелирование 

Применяют для определения высот Геоида или квазигеоида над референц-эллипсоидом. Путём сравнения астрономических широт и долгот точек земной поверхности с их геодезическими широтами и долготами сначала находят составляющие отклонения отвеса в плоскостях меридиана и первого вертикала в каждой из этих точек. По этим составляющим вычисляют отклонения отвеса θ в вертикальных плоскостях, проходящих через точки А и В, В и С и т.д., и тем самым получают углы наклона геоида относительно референц-эллипсоида в этих плоскостях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Устройство  нивелира

Нивели́р (от фр. niveau — уровень, нивелир) — оптико-механический геодезический инструмент для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками. Инструмент, устанавливаемый обычно на треножник (штатив), оборудован зрительной трубой, приспособленной к вращению в горизонтальной плоскости, и чувствительным уровнем.

Для приведения нивелира в  рабочее положение служат подъёмные  винты подставки, для точного  горизонтирования визирной оси при взятии отсчёта — элевационный винт.

Маркировка нивелиров, выпускаемых  в России, состоит из буквенно-цифрового  кода примерно такого вида: 3Н2КЛ. Здесь  цифра 3 обозначает модификацию прибора, буква Н — нивелир, цифра 2 —  среднеквадратическая погрешность  на 1 километр двойного хода в миллиметрах, К — обозначает наличие компенсатора, Л — наличие горизонтального лимба для измерения горизонтальных углов (обычно с точностью порядка одного градуса).

Нивелиры  состоят из двух частей: нижняя часть представляет собой подставку (трегер) с тремя подъемными винтами, позволяющими устанавливать прибор в горизонтальное положение по круглому установочному уровню; верхняя часть состоит из зрительной трубы  и скрепленного с ней контактного цилиндрического уровня. Зрительная труба имеет визирную сетку. Контактный цилиндрический уровень имеет цену деления в зависимости от точности нивелира (высокоточные – 10´´; точные – 15÷23´´ и технические – 45´´).

Для грубого наведения  на рейку используют целик и мушку  зрительной трубы, а точное наведение  осуществляется наводящим  винтом. Нивелир крепится к штативу становым винтом.

Предварительная установка  нивелира в рабочее положение  осуществляется подъемными винтами  подставки. Точное приведение в нуль-пункт  пузырька цилиндрического уровня осуществляется элевационным винтом по изображению его концов, которые с помощью оптической системы передаются в поле зрения зрительной трубы в виде контакта.

Нивелиры с самоустанавливающейся  линией визирования имеют компенсаторы, которые после приведения пузырька круглого уровня на середину устанавливают  визирную ось в горизонтальное положение  с точностью не более 1,5´´при наклоне  зрительной трубы до ± 15´. Колебание  компенсатора гасится  воздушным  демпфером. Нивелиры с компенсаторами позволяют повысить производительность труда при выполнении нивелирования.

В нивелирный комплект тек же входят двусторонние нивелирные рейки. На их поверхность нанесены сантиметровые деления, с одной стороны окрашенные  в черный и белый цвета, а с другой – в красный и белый. Концы рейки оковываются полоской металла. Нижний конец рейки называется пяткой. Пятка черной стороны рейки совмещается с нулем шкалы, а красная (контрольная) – начинается с произвольной цифры. По конструкции рейки бывают цельные и складные, а по длине – трех- и четырехметровые. Подписи делений (цифры) соответствуют дециметрам и возрастают снизу вверх. Цифры этих подписей прямые или перевернутые в зависимости от вида изображения в зрительных трубах (прямое или обратное).

Чтобы точно фиксировать  рейки по высоте, выбранные точки  закрепляют костылями, башмаками или  деревянными (металлическими) колышками, на которые затем устанавливают  рейки.

Все оптические нивелиры имеют  также нитяной дальномер для  определения расстояний по рейке. Это связано с необходимостью контролировать равенство плеч при нивелировании способом «из середины».

По точности нивелиры делятся на:

- высокоточные (Н-0,5);

- точные (Н-3);

- технические (Н-10), где  Н-0,5 (3, 10) - средняя квадратическая ошибка определения превышения в мм на 1 км двойного хода.

Высокоточные оптические нивелиры снабжены микрометренной пластиной или съёмной насадкой для взятия отсчётов по штриховой инварной рейке. Для технического нивелирования, а также нивелирования III и IV классов точности обычно применяются шашечные рейки.

Помимо оптических, в последние годы получили распространение цифровые нивелиры. Цифровые нивелиры - это многофункциональные современные геодезические приборы, совмещающие в себе функции высокоточного оптического нивелира, электронного запоминающего устройства и встроенного программного обеспечения для обработки полученных измерений. Основная отличительная особенность цифровых нивелиров - это встроенное электронное устройство для снятия отсчета по специальной штрихкодовой рейке с высокой точностью (инварные рейки). Применение цифровых нивелиров позволяет исключить личные ошибки исполнителя и ускорить процесс измерения.