Лекции по геодезии

Методы съемки. Современные съемки выполняют с использованием материалов воздушного фотографирования (аэрофотоснимков) и наземными методами. Основные топографические съемки выполняют главным образом по аэрофотоснимкам; этот метод называют аэрофототопографическим. Аэрофотоснимки широко применяют и на специализированных съемках, особенно на лесной.

В зависимости от типов применяемых приборов наземные съемки разделяют на мензульную, тахеометрическую и фототеодолитную. Их применяют при создании основных планов. Если планы должны отображать элементы ситуации, их создают методами горизонтальной съемки. Основная из них съемка теодолитная, которую часто применяют в комбинации с другими (например, с мензульной), вспомогательная съемка буссольная. При съемке планов, изображающих в основном рельеф, применяют методы вертикальной съемки, главным образом нивелирование площадей. С учетом экономических и технических соображений чаще всего съемки выполняют сочетанием разных методов. При съемке измеряют расстояния и углы, по ним определяют плановое положение точек местности и их высоту.

Принципы съемки. Геодезические работы вообще и съемки в частности выполняют по принципу перехода от общего к частному. Его применение позволяет предотвратить накопление ошибок измерений. Суть принципа состоит в следующем: сначала определяют наиболее точно положение относительно небольшого числа пунктов съемочной геодезической сети, размещенных в определенной системе, затем, опираясь на них, находят положение подробностей местности, Так, при организации съемки лесного массива сначала от пунктов государственной геодезической сети находят с высокой степенью точности положение межевых знаков на границе со смежными землепользованиями. От них находят вершины лесных кварталов, которые в свою очередь служат исходными для определения положения таксационных визиров. Опираясь на квартально-визирную сеть, находят положение контуров внутриквартальной ситуации.

Во избежание грубых ошибок все измерения, вычисления и графические построения выполняют с контролем. Контроль действий на любой стадии работ - второй принцип организации геодезических работ. В этих целях измерения выполняют не менее 2 раз. Дважды выполняют и вычисления: по основным и вспомогательным формулам или «в две руки» (два вычислителя независимо друг от друга). При составлении планов также предусматривают контрольные действия.

 

Основные геодезические задачи

 

 

При переходе от измеряемых линейно-угловых величин к координатам точек местности необходимо решить несколько геодезических задач.

Вычисление дирекционных углов направлений. В геодезическом роде, представляющем собой построение в виде ломаной 0, 1, 2, ... , n (рис. 26), легко установить связь между измеренным углом β, исходным дирекционным углом предыдущего αо и определяемым дирекционным углом α1 последующего направления, если принять во внимание, что α1= αо + θ (θ = 1800- β1= β1´- 180°). Отсюда α1= αо + 1800- β1 ; α1= αо - 1800 + β1´

 В этих формулах β1  - правый, β1´- левый по ходу углы, если считать, что ход направлен в сторону возрастания номеров вершин. Чаще всего принято измерять правые углы хода.

 

 

       Рис.1.18. Зависимость между дирекционными и измеренными углами в геодезическом ходе:

 

 0, 1, 2, …, n - точки хода; ONk 1Nk- направления. параллельные осевому меридиану зоны (среднему меридиану участка); αо,, α1. - исходный и определяемый дирекционные углы; β1, β1'измеренные углы

 

 

 

 

 

    Решение треугольников. Для определения расстояний и углов, которые невозможно или нецелесообразно измерять непосредственно на местности, прибегают к построениям в виде треугольников. В них измеряют не менее трех линейных и угловых элементов, по которым, вычисляют остальные. Рассмотрим следующие типичные случаи.

 

1. Возможно непосредственное измерение  базиса АС = b и примыкающих к нему углов α и γ. Тогда находят β = 180° - (α + γ) и по теореме синусов вычисляют а= b sin α /sin β; с= b sin γ /sin β . На практике принято для контроля измерять в треугольнике АВС и угол β, а также базис b´ и углы α´, β´,γ´ В треугольнике АВС´, смежном с данным. В стесненных условиях лесной местности допускается определять недоступное расстояние АВ из решения прямоугольного треугольника. При точке А строят прямой угол, а в точках В и С измеряют острые. 2. Возможно непосредственное измерение сторон a и b и угла γ. Тогда, используя теоремы косинусов и синусов, находят

с2 = а2 + b2- 2ab cos γ;  sin α = а sin γ/с;

sin β=b sin γ/c.

 

Второй случай особенно характерен для лесной съемки, когда полученные при решении треугольника величины используют чтобы указать направление прорубки просек (визиров) и определить их длину.

 

 Методы определения планового положения точек местности

Координаты пунктов съемочного обоснования определяют построением геодезических сетей методами полигонометрии, триангуляции и трилатерации.

Ход полигонометрии опирается на исходные стороны АВ и CD геодезической сети. В ходе известны дирекционные углы α0 и αn, а также координаты начальной и конечной точек хода Хв, Ув и Хс, ус. На местности измеряют углы βB , β1, β2, …, βn, βC и расстояния SB-1, S1-2, S2-3, ... , Sn-c. Из вычислений по получают дирекционные углы всех сторон хода, а затем - приращения координат и координаты точек 1, 2, 3, ... , п. На лесных съемках применяют простейшие виды полигонометрии - теодолитные и буссольные ходы.

      Триангуляцию применяют для создания сети съемочного обоснования на открытых участках. Ее пункты размещают в виде цепочек треугольников и других систем, в которых измеряют все углы. Образованная треугольниками сеть обычно опирается на одну или две исходные стороны (АВ и CD). Если создают сеть в местной системе координат, то в ней измеряют не только углы, но также длину b и. азимут Ао базисной стороны I-II. Сначала решают последовательно треугольники, начиная с того, который опирается на исходную (базисную) сторону, и находят длину всех сторон сети. Затем по начальному дирекционному углу (азимуту) и измеренным углам вычисляют дирекционные углы всех сторон. Наконец, решая прямые геодезические задачи, последовательно находят координаты пунктов I, II, III и др.

Трилатерация - метод определения координат пунктов в сети такой же формы, как и при триангуляции, но в ней измеряют все стороны и некоторые углы.

 

Опорные геодезические сети

Положение пунктов съемочного обоснования на лесных съемках определяют от имеющихся на местности пунктов государственной геодезической сети или развитой на ее основе геодезической сети сгущения. Тем самым обеспечивают необходимую точность и контроль измерений при создании съемочной сети, а также возможность использования лесных картографических материалов при общегосударственном картографировании.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.19 . Примеры триангуляционных построений:

 

a - цепочка треугольников; NкА, NкС - прямые. параллельные осевому меридиану зоны; А, В, C, D - исходные геодезические пункты; I-IV -определяемые пункты;1-18 -измеренные углы; б - центральная система: I-VI-определяемые пункты; NS-истинный меридиан точки I; Ь - базис; A0-азимут стороны I-II;1-15- измеренные

 

Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность закрепленных на местности геодезических пунктов, определенных в общегосударственной системе координат. При помощи ГГС распространяют координаты на всю территорию страны, создавая основу для ведения всех видов съемок местности. ГГС подразделяют на плановую и высотную (нивелирную). Первую используют для определения положения точек местности в плане, вторую - по высоте. Пункты плановой сети расположены на возвышенностях, вдоль железных и шоссейных дорог, по берегам рек, в населенных местах. В обжитых районах один пункт приходится на каждые 20-60 км2, в малообжитых - на 50-200 км2.• Некоторые из них обозначают наружными знаками в виде деревянных, металлических или железобетонных сигналов и пирамид. Каждый пункт закрепляют подземным центром - бетонным монолитом или металлической трубой с якорем. К головке центра, выполненной в виде металлической марки, относят определенные для пункта координаты. Пункты нивелирной сети в виде грунтовых и стенных реперов и марок располагают вдоль главных дорог, по берегам рек и морей, в населенных пунктах. В высотном отношении определены также и пункты плановой сети. На каждые 20-25 км2 территории приходится один высотный пункт (в труднодоступных районах - на 100-200 км2). Работу по созданию ГГС в основном выполняют организации Главного управления геодезии и картографии.

     Геодезическая сеть сгущения (ГСС). Развивается в районах с недостаточной плотностью пунктов ГГС. Ее создают организации, выполняющие съемку местности. Пункты сетей сгущения в отличие от пунктов ГГС обычно обозначают простейшими наружными знаками - пирамидами и вехами.

 

Сведения о координатах точек опорных геодезических сетей, а также другие данные, характеризующие каждый пункт и сеть в целом, помещают в специальных книгах, называемых каталогами координат. Исполнители съемочных работ получают выписки из них на районы съемок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Обозначение и закрепление на местности пунктов съёмочной сети

Пункты съемочного обоснования лесных съемок закрепляют лесоустроительными столбами установленной формы и некоторыми другими знаками. Их подразделяют на постоянные, используемые длительное время при проведении разных лесохозяйственных мероприятий, и временные, необходимые только при съемках.

Вершины триангуляционных построений и геодезических ходов, не совпадающие с пунктами установки лесоустроительных знаков, закрепляют столбами, свайками, кольями, металлическими трубами или совмещают с такими местными предметами, которые длительное время сохраняют свое положение, - пнями, валунами. На знаках фиксируют точки, к которым относят измерения: заостренную вершину квартального столба, крест (краской) на валуне, шляпку гвоздя, вбитого в верхний срез кола или столба. Знаки окапывают круглой канавкой диаметром 0,6-0,8 м. На время измерений на пунктах ставят переносные вехи, а при необходимости - наружные знаки в виде пирамид и высоких вех. На снимаемом участке все знаки ставят заблаговременно, до начала измерений. Их нумеруют так, чтобы в пределах участка номера не повторялись. Квартальные столбы и другие лесоустроительные знаки нумеруют в соответствии с установленными положениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямая геодезическая задача. По данным координатам Хl и Уl точки А (рис.), дирекционному углу α направления с нее на точку В и расстоянию S между ними требуется найти координаты Х2 и У2 точки В.

Вычисляют длину катетов ΔХ и ΔУ прямоугольного треугольника АА' В, которые называют приращениями координат. Приращения координат - проекции отрезка АВ на оси координат, показывают, на какую величину изменилось положение точки В относительно точки А. Эти изменения могут вызвать как увеличение, так и уменьшение координат точки В. Поэтому приращения координат имеют знаки, зависящие только от величины дирекционного угла а направления АВ. Практически приращения координат вычисляют, пользуясь румбами направлений. Тогда и знаки приращений определяют по обозначениям румбов (табл. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2 ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СЪЕМКИ

 

Тема 2.1 Линейные измерения

       Вешение линий. Одним из условий достижения заданной точности измерения длин линий является укладывание мерного прибора по створу, т. е. по линии пересечения местности вертикальной плоскостью, проходящей через концы линии. Для этого при измерении лентой, рулеткой, проволокой линии длиною более 100 м, вешат, т. е. в створе устанавливают вехи одна от другой через 75-100 м.

.  Веха - точеный шест из чистого дерева длиною 2-2,2 м толщиною 3,5-4 см. Веху окрашивают вперемежку частями по 20 см белым и красным цветом, чтобы она выделялась среди предметов местности.

 

         На ровной местности (рис. 43, а) линии вешат на себя: наблюдатель стоит в точке А, его помощник устанавливает веху в точке В. Затем он идет в направлении точки А, через 75 м по команде наблюдателя устанавливает веху 1 в створе А-В, потом - в точке 2 и т. д:

 

Нельзя вешить от себя, т. е. сначала установить веху 1 в точке 3, потом в точке 2 и т. д. При этом стоящая вблизи

по створу веха закрывает створ и при установке вехи отклоняется от створа.

 

  При вешении через крутую балку (рис.1.22) помощник по указанию наблюдателя, стоящего у точки А, устанавливает веху в точке 1 в створе с точкой В. Затем помощник самостоятeльно в створе вех 1 и В устанавливает вехи в точках 2 и 3. Потом о команде наблюдателя в створе вех А и 2 устанавливает веху 4, затем самостоятельно по вехам 4 и 3 устанавливает веху 5.

При вешении через возвышенность, когда между вехами А и В нет видимости, поступают так: наблюдатель Н и помощник П становятся на возвышенности так, чтобы наблюдатель видел веху В, а его помощник -веху А, Затем помощник устанавливает наблюдателя Б точке Н в створе с А, потом наблюдатель устанавливает помощника в створе с В и так до тех пор, пока оба встанут в створе АВ.

 

 

Рис. 1.22. Вешение через крутую балку.

 

 

 

 

 

 

 

Измерение линий мерными лентами. Линии измеряют с различной точностью, различными методами, которые описаны далее. В этом параграфе представлены измерения, проводимые непосредственными методами стальной 20-метровой штриховой лентой.

 

Штриховой эту ленту называют потому, что длину ее считают между штрихами, нанесенными против центров прорезей, в которые во время измерений втыкают в грунт металлические шпильки.

 

Каждый метровый отрезок ленты отмечен порядковым номером, вытисненным на пластинке, прикрепляемой к ленте. При этом, если на одной стороне ленты, например, цифра 8, то на другой - 12, являющаяся дополнением до 20. Полуметровые деления отмечены заклепками, дециметровые - круглыми отверстиями. Отсчеты длин делают на глаз с округлением до сантиметра.