11.1 Общие сведения о съемке местности
Топографической съемкой называется комплекс работ по созданию плана местности. План может быть составлен в графическом виде или с применением современных технологий – в цифровом виде как цифровая модель местности (ЦММ).
различают съемки:
§ наземные, когда работы по сбору информации о местности выполняют на земной поверхности;
§ аэрокосмические, когда сбор информации выполняется с помощью приборов, находящихся на летательных аппаратах (самолетах, вертолетах, искусственных спутниках Земли и др.).
В зависимости от применяемых приборов среди наземных видов съемки различают: теодолитную, мензульную, тахеометрическую, стереофотограмметрическую (фототеодолитную) и сканерную. При этом фототеодолитные и сканерные съемки используют аппаратуру и методы, аналогичные применяемым в аэрокосмических съемках, поэтому они будут рассмотрены отдельно (см. разд. 13).
В ряде случаев выполняется съемка только контуров местных предметов (без отображения рельефа). Такую съемку называют горизонтальной, или контурной. Съемку только рельефа называют вертикальной.
При картографировании больших территорий основными являются аэрофототопографическая и космическая съемки. При выполнении работ под строительство различных объектов обычно применяют наземные виды съемки: тахеометрическую и теодолитную и реже – мензульную. Вид съемки выбирают с учетом экономических затрат на ее выполнение, площади снимаемого участка, наличия геодезических приборов, подготовленности исполнителей и др.
Наземная съемка местности включает создание съемочной сети, съемку подробностей, обработку результатов измерений с составлением плана местности.
Съемочная сеть – это совокупность закрепляемых на местности точек, положение которых в плане и по высоте определяют в принятой для съемки системе координат и высот.
Плановую съемочную сеть чаще всего создают в виде системы замкнутых и разомкнутых теодолитных ходов. В таких ходах длиной до 1,2 км относительные невязки не должны превышать 1:2000, а угловые невязки –
, где n – число углов в ходе. Съемочная сеть должна опираться не менее чем на два исходных пункта высшего класса.
Высоты пунктов съемочной сети определяют, как правило, методом геометрического нивелирования. Сеть должна быть привязана не менее чем к двум реперам высшего класса. При этом невязки ходов (в миллиметрах) не должны превышать 
, где L – длина хода, км.
При съемке с сечением рельефа через 2 и 5 м, а также при съемке всхолмленной местности с сечением рельефа через 1 м высотное съемочное обоснование можно создавать методом тригонометрического нивелирования. В этом случае высотные невязки в ходах не должны превышать допуска 0,0004×
, где P – длина хода и n – число линий в ходе.
Для съемки небольших участков местности съемочная сеть может быть построена в местной системе координат и высот без привязки к пунктам высшего класса.
Часть пунктов съемочной сети (2-3 пункта на съемочный планшет) закрепляют на местности знаками долговременной сохранности – бетонными пилонами, заложенными в землю на глубину до 80 см. Остальные пункты закрепляют временными знаками – металлическими трубами, деревянными столбами, кольями.
Опираясь на пункты съемочной сети, выполняют съемку подробностей – контуров и рельефа местности. При съемке подробностей определяют положение съемочных пикетов – точек, расположенных в характерных местах контуров или рельефа. Нанеся пикеты на план, рисуют контуры местных предметов и горизонтали.
11.2 Теодолитная съемка
Теодолитной съемкой называют горизонтальную съемку, выполняемую с помощью теодолита и мерных приборов (лент, рулеток) или дальномера.
Теодолитную съемку выполняют для составления крупномасштабных контурных планов внутриквартальной застройки городов, населенных пунктов в сельской местности, внутризаводских территорий, железнодорожных станций, подъездных путей промышленных предприятий.
Съемочной основой теодолитной съемки служат, как правило, теодолитные ходы (замкнутые и разомкнутые). При необходимости сгущение съемочной сети может быть выполнено путем определения координат дополнительных точек засечками – полярной, линейной, угловой, опирающимися на пункты проложенных ранее теодолитных ходов.
Съемку ситуации выполняют путем измерений, связывающих положение характерных контурных точек объектов с пунктами съемочной основы. Наиболее распространены следующие способы съемки.
Способ прямоугольных координат обычно применяют при съемке объектов с четкими контурами. Так, при съемке здания (см. рис. 11.2, а) из каждой характерной точки его контура на сторону теодолитного хода опускают перпендикуляр и измеряют расстояние по стороне хода до основания перпендикуляра (координата x) и длину перпендикуляра (координата y). Расстояния измеряют рулеткой или лентой. Для контроля выполняют обмер здания.
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.1 Двухзеркальный экер:
а – вид прибора: 1, 2 – окна; 3, 4 – зеркала; б – ход лучей:
2 – пункт съемочной сети; Q – направление перпендикуляра
При построении перпендикуляров длиной более 8 м пользуются экером. Экер (рис. 11.1, а) имеет два зеркала 3 и 4, расположенных под углом d = 45°. Луч, падающий на одно из зеркал, после двойного отражения выходит под прямым углом g к исходному направлению. Действительно (см. рис. 11.1 б):
g = 180° – (w + e) = 180° – [(180° – 2a) + (180° – 2b)] = 180° – 360° + + 2×(a + b) = 180° – 2×[180° – (a + b)] = 180° – 2d.
Следовательно, при d = 45° имеем g = 90°.
Экер позволяет находить на стороне теодолитного хода 1–2 (см. рис. 11.2, а) точку, в которой линия хода и направление на съемочный пикет (угол здания) взаимно перпендикулярны. В этой точке в окне экера 2 (см. рис. 11.1, а) видна веха, установленная на пункте теодолитного хода, а под ней в зеркале – изображение угла здания.
|
|
|
|
Рис. 11.2 Способы съемки ситуации:
а – прямоугольных координат; б – угловой засечки;
в – линейной засечки; г – полярных координат
Способ угловой засечки применяют при съемке удаленных или недоступных объектов. Так, для определения положения центра водонапорной башни (рис. 11.2, б) на пунктах съемочной сети 1 и 2 теодолитом измеряют горизонтальные углы b1 и b2. Наилучший угол g для засечки – 90°. Практически угол g должен быть в пределах от 30° до 150°.
Способ линейной засечки (рис. 11.2, в). Положение точки M определяют, измеряя расстояния до точек, положение которых известно. Способ удобен, когда расстояния не превышают длины применяемого мерного прибора.
Способ полярных координат (рис. 11.2, г). Для определения положения точки 1 измеряют горизонтальный угол b и расстояние d.
Результаты выполненных в ходе съемки измерений записывают в полевой журнал. Одновременно составляют абрис – схематический чертеж, на котором в произвольном масштабе показывают расположение пунктов съемочной сети и снимаемых объектов, характеристики снимаемых объектов и результаты измерений.
Составление плана выполняют в следующем порядке.
Вычисляют координаты пунктов съемочной основы (вершин теодолитных ходов и точек, полученных засечками).
Разбивают на планшете сетку прямоугольных координат и оцифровывают ее.
Наносят на план пункты съемочной сети.
Наносят на план съемочные пикеты и вычерчивают контуры.
Оформляют план в соответствии с руководством "Условные знаки".
11.3 Тахеометрическая съемка
Тахеометрической называют топографическую съемку местности, выполняемую с помощью тахеометров. Съемке подлежат и ситуация, и рельеф.
Тахеометром называют прибор, сочетающий теодолит – для измерения углов и дальномер – для измерения расстояний. Простейшим тахеометром является любой теодолит, снабженный нитяным дальномером.
Тахеометрическую съемку применяют при съемке в крупных масштабах небольших участков местности, особенно незастроенных или малозастроенных. Ее применяют также при съемке трасс существующих и проектируемых линейных сооружений (автомобильных и железных дорог, ЛЭП, трубопроводов и т. п.).
Съемочной основой тахеометрической съемки чаще всего служат теодолитно-высотные ходы – теодолитные ходы, в которых измеряют ещё и вертикальные углы, что позволяет методом тригонометрического нивелирования вычислить высоты пунктов хода.
Другой вид съемочной основы – теодолитно-нивелирные ходы – теодолитные ходы, в которых высоты пунктов определяют геометрическим нивелированием, ходы которого прокладывают по сторонам теодолитных ходов.
Применяют также тахеометрические ходы, в которых длины линий измеряют нитяным дальномером, а превышения – методом тригонометрического нивелирования.
Съемку ситуации и рельефа выполняют тахеометром, в основном способом полярных координат.
Для выполнения съемки тахеометр устанавливают на точке съемочной сети (на рис. 11.3, точка А), центрируют и горизонтируют. Измеряют высоту прибора k над центром пункта.
Ориентируют горизонтальный круг, то есть устанавливают его в такое положение, чтобы при трубе, направленной по стороне хода AB, отсчет по горизонтальному кругу был равен 0° 00¢.
Определяют место нуля М0 вертикального круга.
Реечник устанавливает рейку на пикете 1 (рис. 11.3). Наблюдатель наводит трубу прибора на рейку, читает по рейке высоту точки наведения l и берет отсчеты: по нитяному дальномеру (расстояние s1), по горизонтальному кругу (угол b1), по вертикальному кругу (отсчет Л (лево) или П (право)).
Рис. 11.3 Абрис тахеометрической съемки
Помощник наблюдателя записывает результаты измерений в полевой журнал и составляет схематический чертеж снимаемого участка местности – абрис (см. рис. 11.3).
Реечник переносит рейку на следующие пикеты (2, 3, …), а наблюдатель вновь выполняет наведения и отсчеты.
Обработка результатов измерений, полученных теодолитом типа Т-30, выполняется по формулам:
- вычисление углов наклона v = Л – М0 (или v = М0 – П);
- вычисление горизонтальных расстояний d = s·cos2 ν,
- вычисление превышений h = ½ s·sin(2ν) + k – l
или h = d · tgν + k – l,
- вычисление высоты съемочных пикетов Нп = Hст + h,
где Hст – высота точки стояния прибора.
Составление плана местности включает:
– вычисление координат x, y и высот Н точек хода;
– разбивку на планшете сетки прямоугольных координат;
– нанесение на план точек хода по координатам x, y;
– нанесение точек и рисовку контуров, используя записи в журнале и абрис;
– рисовку горизонталей с заданной высотой сечения рельефа с использованием вычисленных высот точек и абриса;
– оформление плана в соответствии с указаниями руководства "Условные знаки".
Современные технологии
Использование электронных тахеометров (см. ч. I, разд. 8), регистрирующих результаты измерений на магнитные носители, и программных продуктов при обработке результатов измерений позволяет автоматизировать процесс составления плана.
При съемке местности электронный тахеометр устанавливают на точке съемочной основы, вводят в память координаты и высоту точки стояния, высоту прибора и отражателя, температуру воздуха и атмосферное давление. Наведя трубу на соседнюю точку хода, устанавливают отсчет по горизонтальному кругу, равный 0° 00¢.
Реечник ставит веху с отражателем поочередно на съемочных пикетах. Тахеометром измеряют горизонтальный и вертикальный углы и расстояние до отражателя. Горизонтальный угол и вычисленные по результатам измерений горизонтальное расстояние d, превышение h и высота пикета Нп высвечиваются на табло и регистрируются в памяти прибора. Предусмотрена возможность высвечивания и регистрации и иных данных.
Собранную информацию экспортируют в память компьютера и обрабатывают, используя такие пакеты программ, как "CREDO", "Топаз" и др. При этом получают электронную версию топографического плана. При необходимости ее можно распечатать на плоттере и получить план на бумаге.
Особенности крупномасштабной съемки железнодорожных
станций и узлов
Съемка железнодорожных станций и узлов выполняется в соответствии с ведомственными строительными нормами[1] в масштабе 1:500 или 1:1000. Станции IV–V классов снимают работники дистанции пути, станции II–III классов – геодезическая группа отделения дороги, станции I класса и внеклассные – специализированные организации.
Планы станций можно составлять в государственной системе координат, но чаще применяют местную (станционную) систему, в которой за начало координат принимают точку пересечения оси пассажирского здания (ось x) с базисным ходом, проложенным вдоль главного пути (ось y). Система высот – обычно Балтийская.
Съемочной основой при съемке станций служат точки одного или нескольких базисных теодолитных ходов и опирающихся на них съемочных теодолитных ходов. Базисные ходы прокладывают вдоль главного пути или парка путей, съемочные – в местах, удобных для геодезических измерений и съемки путевого развития и пристанционной территории.
Базисные ходы привязывают в плане к пунктам геодезической сети ближайшего города (поселка), по высоте – не менее чем к двум реперам государственной нивелирной сети.
Точки ходов закрепляют как постоянными знаками, так и временными (дюбелями, деревянными колышками). Постоянными знаками должно быть закреплено не менее трех точек базисных ходов на каждый парк и не менее двух точек на 1 км главного пути.
Измерение углов и расстояний в ходах выполняют электронными тахеометрами или теодолитами Т2 или Т5 и светодальномерами, применяя трехштативную систему. Углы и длины линий измеряют двумя приемами. Невязки в ходах не должны превышать допусков, приведенных в табл. 11.1.
Высоты точек ходов определяют, прокладывая ходы технического или тригонометрического нивелирования.
Таблица 11.1
Допустимые невязки в ходах
|
Допустимые невязки |
угловые |
линейные |
Высотные |
|
Базисные и съемочные ходы на железнодорожных станциях |
|
1:4000 |
|
|
Съемочные ходы на станциях вне путевого развития, базисные ходы на разъездах |
|
1:2000 |
|
![clip_image018[1]](http://kursak.net/wp-content/uploads/2017/03/clip_image0181103.gif "clip_image018[1]"){kind=small}
Съемку местных предметов выполняют в основном электронными тахеометрами, используя способы полярных и прямоугольных координат, реже – угловой засечки. Точность съемки – 0,2 мм в масштабе плана, но для элементов станционной ситуации и путевого развития она не должна превышать: вдоль путей – 6 см, поперек путей – 2 см.
В ходе съемки определяют координаты элементов путевого развития, углов пассажирского здания, локомотивного и вагонного депо, постов централизации, служебных и технических зданий, расположенных между путями или вблизи них, наружных граней опор искусственных сооружений, прожекторных мачт, мачт ЛЭП, высоких и низких платформ.
На стрелочных переводах выполняют их обмер. Определяют координаты центра стрелочного перевода, марку крестовины, тип рельсов, род балласта, способ управления и освещения.
При съемке производственных, служебно-технических и других зданий и сооружений определяют координаты не менее двух углов и выполняют обмер наружного периметра. Регистрируют наименование сооружения, состояние, принадлежность, материал стен, фундамента, кровли.
Геометрию станционных путей (прямые вставки, кривые, изломы) определяют по характерным точкам стрелочных переводов и точкам на осях путей через 40 м для планов масштаба 1:1000 и через 20 м для 1:500.
На каждом пикете измеряют междупутные расстояния и геометрическим нивелированием определяют отметки головок рельсов.
План составляют на листах малодеформируемого пластика (лавсана). При необходимости на план наносят углы съемочных планшетов и сетку координат. На плане показывают все элементы ситуации, в том числе – путевое развитие, искусственные сооружения, устройства наземных и подземных коммуникаций, здания, сооружения и пр. В пределах путевого развития железнодорожной станции, насыпей и выемок горизонтали не проводят.
Планы железнодорожных станций и узлов обновляют раз в 10 лет.
11.4 Мензульная съемка
Мензульная съемка – топографическая съемка местности, выполняемая с помощью мензулы и кипрегеля. Применяется при съемке в крупных масштабах небольших участков местности.
Комплект приборов для мензульной съемки включает мензулу, кипрегель, мензульную рейку, центрировочную вилку с нитяным отвесом и ориентир-буссоль.
Мензула (рис. 11.4) состоит из штатива, подставки и мензульной доски.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.4 Мензула и кипрегель:
1 – штатив; 2 – подставка; 3 – мензульная доска;
4 – линейка кипрегеля; 5 – стойка; 6 – зрительная труба;
7 – уровень при вертикальном круге кипрегеля; 8 – уровень при линейке;
9 – центрировочная вилка; 10 – отвес
Кипрегель - прибор, предназначенный для прочерчивания направлений на планшете, определения превышений и расстояний. В настоящее время пользуются номограммным кипрегелем КН. В поле зрения трубы кипрегеля КН видны линии номограммы, которые при трубе, наведенной на рейку, позволяют отсчитать горизонтальное расстояние до рейки и превышение (см. рис. 11.6).
Подготовительные работы включают создание съемочной сети и подготовку планшета.
Съемочную сеть создают, прокладывая на участке съемки теодолитно-высотные или теодолитно-нивелирные ходы. При необходимости для сгущения сети определяют положение отдельных точек засечками, а в ходе съемки и графическими способами.
Для создания планшета используют лист пластика (лавсана) или бумаги, наклеенной на лист алюминия. На планшете с помощью линейки Дробышева вычерчивают координатную сетку, наносят по координатам пункты съемочной сети и подписывают их высоты. Планшет крепят на мензульной доске.
Установка мензулы на съемочной точке. Мензулу устанавливают на пункте съемочной сети и приводят ее в рабочее положение, выполняя следующие действия.
Мензулу центрируют, т. е. устанавливают в такое положение, чтобы изображение пункта сети на планшете было расположено на одной отвесной линии с центром пункта на местности (например, колышком). Центрирование выполняют с помощью центрировочной вилки 9 (см. рис. 11.4).
Мензулу ориентируют – поворачивают планшет так, чтобы направления на нем совпадали с соответствующими направлениями на местности. Так, для ориентирования планшета на пункте съемочной сети A (рис. 11.5) линейку кипрегеля прикладывают к линии ab, где a и b – изображения на планшете пунктов A и B. Затем поворачивают мензульную доску с планшетом так, чтобы веха, установленная на точке B, была видна в трубу кипрегеля в центре сетки нитей. Ориентирование проверяют, приложив линейку кипрегеля к изображению ac направления на другой пункт C.
В необжитых районах разрешается ориентировать мензулу по магнитному азимуту, используя ориентир-буссоль.
Рис. 11.5 Ориентирование мензульного планшета:
A, B, C – закрепленные на местности точки;
a, b, c – их изображения на планшете
Мензулу горизонтируют, т. е. приводят плоскость планшета в горизонтальное положение. Для этого устанавливают линейку кипрегеля по направлению двух подъемных винтов подставки и, действуя ими, приводят пузырек уровня при линейке в нуль-пункт. Переставляют кипрегель, повернув на 90°, и третьим подъемным винтом приводят пузырек уровня в нуль-пункт.
Измеряют высоту прибора над центром пункта и устанавливают нуль мензульной рейки на высоте прибора.
Определяют место нуля вертикального круга.
Съемка ситуации и рельефа. Рейку устанавливают на точках (пикетах), расположенных в характерных местах контуров ситуации и рельефа.
Приложив линейку кипрегеля к изображению съемочной точки (на рис. 11.5 это точка a), наводят трубу на рейку и по номограммам кипрегеля отсчитывают горизонтальное расстояние d и превышение h. Вычисляют отметку пикета
Hп = Hст + h,
где Hст – отметка съемочной точки, то есть точки, на которой установлен кипрегель. Результаты измерений и вычислений записывают в журнал.
Рис. 11.6 Поле зрения трубы кипрегеля КН:
отсчет горизонтального расстояния d = 14,7 м;
отсчет превышения h = +0,55 м
Горизонтальное расстояние d в масштабе составляемого плана откладывают вдоль скошенного края линейки кипрегеля и на планшете накалывают точку – изображение пикета. Рядом подписывают ее высоту H.
Одновременно с нанесением пикетов на планшете рисуют контуры местных предметов и, ориентируясь на отметки пикетов, проводят горизонтали.
Достоинством мензульной съемки является минимальный объем камеральных работ – план составляется в поле. Работа в полевых условиях позволяет сопоставить составляемый план с натурой и добиться наиболее полного соответствия плана и местности. С другой стороны, мензульная съемка не поддается автоматизации и очень зависит от погодных условий.
[1] ВСН-208-89 и СНиП 1.02.07–87.