Обработка информации и геодезических съёмок Ставропольского края

По точности теодолиты делятся на:

- высокоточные, со средней квадратической погрешностью от ± 0,5" до ± 1", например теодолит Т1;

- точные, со средней квадратической погрешностью от ± 2" до ± 15", например теодолит Т2, Т5;

- технические, со средней квадратической погрешностью от ± 20" до ± 60", например теодолит Т15, Т30.

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

• Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчетными кругами, и др. технологическими узлами;
• Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем(для горизонтирования теодолита);
• Зрительная труба;
• Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;
• Цилиндрический уровень
• Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой
• Отсчетный микроскоп для снятия отсчетов.

Тахеометр - геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов, превышений, решения инженерных задач. Используется для вычисления координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, переносе на местность высот и координат проектных точек.

По сути, тахеометр представляет собой комплекс, состоящий из теодолита, светодальномера и ЭВМ.

Тахеометры, в которых  все устройства (угломерные, дальномерные, зрительная труба, клавиатура, процессор) объединены в один механизм, называют интегрированными тахеометрами.

Тахеометры, которые состоят  из отдельно сконструированного теодолита (электронного или оптического) и  светодальномера, называют модульными тахеометрами.

Первые модели прототипов тахеометра появились в 70-е годы 20 века. Тогда были созданы первые полуэлектронные приборы, где оптический теодолит был оснащен светодальномером (SM-41, Zeiss West Germany; EOТ-2000, Karl Zeiss Iena). Затем УOМЗ создал Та-5 который имел общий для теодолита и дальномера корпус, а также был оснащен панелью управления для ввода значений углов. Это устройство позволяло прямо в поле определять превышения, проложения, приращения. Но все равно это требовало дополнительных усилий и не особенно ускоряло процесс полевых работ. Мощным толчком в геодезическом приборостроении был выпуск электронного тахеометра AGA-136 (Швеция), в котором оптическая система отсчета углов была заменена на электронную. Открылись широкие возможности автоматизации работы геодезистов. Ведь при электронном угловом отсчете информация о значении углов поступает в процессор в виде sin и cos угла. Туда же поступает информация о длине измеренной линии. Все вычисления производятся в процессоре и на индикатор S (наклонная дальность), D (горизонтальное проложение), h (превышение), DX,DY (приращения координат) поступают в виде измеренных величин. В 80-х гг. шведская фирма Geodimetr стала лидером по выпуску электронных тахеометров. После, уже в 90-е гг. на рынок пришли японские Sokkia, Topcon, Nikon, швейцарская Leica, американский Trimble.

Ранее тахеометры различались  по принципу: были круговые (повторительные теодолиты с цилиндрическим уровнем  при алидаде вертикального круга  и нитяным дальномером), номограммные и авторедукционные (позволяющие определять h и горизонтальные проложения s соответственно по вертикальной рейке и номограмме, видимой в поле зрения трубы, и по горизонтальной рейке при помощи дальномера двойного изображения) и внутрибазные с базой при приборе (для определения горизонтального проложения s непосредственно и h по измеренному углу v). Все названные тахеометры можно отнести к оптическим. В настоящее время выпускаются только электронные тахеометры, различающиеся по точности, встроенному дальномеру и своей функциональности, но принцип действия в них один и тот же.

С 90-х гг. XX в. электронный  тахеометр - самый распространенный геодезический прибор. Это связано  в-первую очередь с его универсальностью. Тахеометр используется для вычисления координат и высот точек местности  при топографической съемке местности, при разбивочных работах, выносе в натуру проектных решений и  т. п.

В электронных тахеометрах  расстояния измеряются по разности фаз  испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), иногда (в некоторых  современных моделях) по времени  прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических  возможностей модели тахеометра, а  также от многих внешних параметров: температура, давление, влажность и  т.п. Диапазон измерения расстояний зависит так же от режима работы тахеометра: отражательный (фазовый) или  безотражательный (импульсный). Максимальная дальность линейных измерений для режима с отражателем(призмой) - до пяти километров (при нескольких призмах еще дальше); для безотражательного режима - до одного километра. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим могут измерять расстояния практически до любой поверхности, однако следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимым сквозь ветки, листья, потому как неизвестно, от чего отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он промеряет. Точность угловых измерений современным тахеометром достигает половины угловой секунды (0°00'00,5"), расстояний - до 0.6мм + 1мм на км - новейшие тахеометры серии TS30 от фирмы Leica Geosystems. Точность линейных измерений в безотражательном режиме - 2мм + 2мм*км. Дальномеры дают ошибку в безотражательном режиме 8 мм. На "марку" 6мм. На призму 2мм. Точность измерений можно достичь только в безветренную погоду при отсутствии солнца, а также при отсутствии вибраций от работающих механизмов.

Современные тахеометры оборудованы  вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять  координаты точек, недоступных для  прямых измерений по косвенным наблюдениям , некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Обработка результатов  теодолитной съемки

Камеральные работы при теодолитовой съемке слагаются из вычислений и графических построений. В итоге вычислений определяют плановые координаты вершин теодолитовых ходов; конечной целью графических построений является получение ситуационного плана местности. Измеренные углы и длины сторон теодолитных ходов содержат неизбежные случайные погрешности. В связи с скоплением этих погрешностей появляются несогласия измеренных либо вычисленных результатов с теоретическими, которые именуются н е -вязками. В зависимости от требуемой точности величины фактических невязок не должны превосходить определенных величин. При обработке результатов измерений возникшие невязки должны быть определенным образом распределены меж измеренными (вычисленными) величинами. Процесс распределения невязок и вычисления исправленных значений величин именуется увязкой либо уравниванием результатов измерений. Камеральную обработку результатов измерений, выполненных при прокладке теодолитных ходов, начинают с проверки и обработки полевых журналов. Повторно выполняют все вычисления, изготовленные в поле, и выводят средние значения измеренных углов (с округлением до 0,1м) и длин сторон (до 0,01 м). Потом составляют схему теодолитных ходов, направленную по сторонам света..

Измеренные углы и длины  сторон теодолитных ходов содержат неизбежные случайные погрешности, накопление которых приводит к возникновению  так называемых невязок.

Невязками называются разности между измеренными либо вычисленными результатами и их теоретическими значениями.

В зависимости от требуемой  точности величины фактических невязок не должны превышать определенных величин. При обработке результатов измерений возникшие невязки должны быть определенным образом распределены между измеренными (вычисленными) величинами.

Процесс распределения  невязок и вычисления исправленных значений величин называется увязкой или уравниванием результатов измерений. После уравнивания обычно проводится оценка точности полученных результатов.

Камеральную обработку результатов  измерений, выполненных при прокладке  теодолитных ходов, начинают с проверки и обработки полевых журналов. Повторно выполняют все вычисления, сделанные в поле, и выводят средние значения измеренных углов (с округлением до 0,1^э) и длин сторон (до 0,01 м). Затем составляют схему теодолитных ходов, ориентированную по сторонам света. У вершин подписывают средние значения горизонтальных углов, а возле каждой стороны — ее горизонтальное проложение. На схему наносят также пункты геодезической сети, к которым осуществлялась привязка теодолитных ходов, координаты исходных пунктов и дирекционные углы исходных сторон.

Вычислительные  работы по определению координат  вершин теодолитного хода включают в себя:

1) обработку угловых измерений  и вычисление дирекционных углов сторон;

2) вычисление горизонтальных проложений сторон;

3) вычисление приращений  координат и координат вершин  хода.

Все вычисления ведутся в  специальной ведомости. Вычислительные работы для замкнутых и разомкнутых (диагональных) ходов имеют свою специфику.

 

 

 

4.4. Составление плана по координатной сетке

Одним из элементов географической карты является сетка координатных линий. Существуют два вида координатной сетки: картографическая, образуемая линиями меридианов и параллелей, и сетка прямоугольных координат, образуемая линиями, параллельными осям координат OX и OY.

На топографических картах меридианы и параллели являются границами листа карты; в углах  карты подписываются их долгота  и широта. Внутри листа вычерчивается  сетка прямоугольных координат  в виде квадратов, называемая иногда километровой сеткой, так как на картах масштаба 1:10 000 и мельче линии  сетки проводятся через целое число километров.

Вертикальные линии сетки  параллельны осевому меридиану  зоны (оси OX) и имеют уравнение Y = Const; значение координаты Y подписывается у каждой линии. Горизонтальные линии сетки параллельны оси OY и имеют уравнение X = Const; значение координаты X подписывается у каждой линии.

Графические работы состоят  в построении плана теодолитной  съемки на основе координат вершин теодолитного хода и абрисов съемки ситуации. Составление плана выполняется в следующей последовательности:

1) построение координатной  сетки; 

2) накладка теодолитного  хода на план;

3) нанесение ситуации;

4) оформление плана. 

1. Построение координатной сетки. Построение координатной сетки является ответственной задачей, требующей особого внимания и аккуратности. От точности построения сетки во многом зависит точность нанесения ситуации, а следовательно, и точность решаемых по плану инженерно-геодезических задач.

Для планов масштабов 1:10 000 и  крупнее стороны квадратов координатной сетки принимают равными 10 см. Построение сетки может быть выполнено с помощью циркуля-измерителя (или штангенциркуля) и масштабной линейки, линейки Дробышева (линейки ЛТ), а также координатографом.

Построение координатной сетки начинается с расчета необходимого числа квадратов по осям х и у. Пусть для ранее рассмотренного примера требуется составить план в масштабе 1:2000, при котором длина стороны квадрата сетки (10 см) соответствует 200 м горизонтального проложения местности. Исходя из значений координат хода, определяют величины

где х_тах , у_тах — максимальные значения координат точек, округленные в большую сторону до величин, кратных длине квадрата сетки в данном масштабе; x_min, y_min — минимальные значения координат, округленные в меньшую сторону до величин, кратных длине квадрата сетки в данном масштабе.

Вычерчивание координатной сетки с небольшим числом квадратов  выполняется с помощью циркуля и масштабной линейки. Циркулем-измерителем проверяют правильность построения координатной сетки путем измерения диагоналей ее квадратов; длины диагоналей должны быть равны 14,14 см или отличаться от этой величины не более чем на ± 0,2 мм.

Координатные сетки 50 х  50 см удобно строить с помощью линейки Ф.В. Дробышева ЛД-

 При больших объемах  работ для построения координатных  сеток используют координатографы. Координатографы бывают полевые, с помощью которых строят координатные сетки в полевых условиях, и стационарные, устанавливаемые в цехах геодезических и картографических предприятий. С помощью координатографов одновременно с построением координатной сетки можно по координатам наносить точки на план с точностью до 0,05 мм.

Координатную сетку подписывают  в соответствии с координатами точек  теодолитного хода Для этого берут минимальное и максимальное значения хну, которые использовались для нахождения числа квадратов сетки по осям х и у. У нижней горизонтальной линии сетки слева от крайней вертикальной линии подписывают минимальное значение абсцисс (x_min — 6000 м), а у верхней крайней линии — максимальное значение (х_тах = 6600 м). Промежуточные горизонтальные линии сетки имеют абсциссы, кратные длине стороны квадрата сетки. Аналогично подписывают вертикальные линии (ординаты) сетки. При оцифровке сетки следует помнить, что значения абсцисс возрастают снизу вверх, а ординат — слева направо.

 

2. Нанесение на план точек теодолитного хода производится по их вычисленным координатам. Для этого сначала определяют квадрат сетки, в котором должен находиться пункт. Далее на противоположных сторонах этого квадрата циркулем с использованием поперечного масштаба откладывают отрезки, соответствующие разностям одноименных координат точки и «младших» сторон квадрата. Точки отложения отрезков на сторонах квадрата попарно соединяют линиями, пересечение которых дает положение наносимого на план пункта. Для контроля производят повторное нанесение того же пункта относительно «старших» сторон квадрата.

Аналогично наносят по координатам все вершины теодолитного хода. Правильность нанесения на план двух соседних точек проверяют по длинам сторон хода. Для этого на плане измеряют расстояния между вершинами хода и сравнивают их с соответствующими горизонтальными проекциями сторон, взятыми из ведомости вычисления координат; расхождение не должно превышать 0,2 мм на плане, т. е. графической точности масштаба. Кроме того, правильность нанесения теодолитного хода на план можно проконтролировать, измерив транспортиром горизонтальные углы и дирекционные углы сторон и сравнив их с соответствующими значениями, приведенными в ведомости.