Хід бусольної зйомки місцевості

Одним із методів створення топографічних карт є мензульне знімання.

Мензульне знімання є кутонарисним і відрізняється від тахеометричного тим, що, виконуючи його, горизонтальні кути не вимірюють, а за допомогою спеціального приладу будують на карті безпосередньо в полі.

Однією з головних переваг мензульного знімання є те, що ситуацію і рельєф викреслюють на карті під час знімання. Карту можна порівнювати і місцевістю, де виконують знімання, а помічені помилки (пропуски тощо) одразу ж виправити.

Недоліками мензульного знімання порівняно з тахеометричним є громіздкість обладнання, залежність від погодних умов та невисокий ступінь автоматизації робіт. Крім того, карту складають тільки в одному примірнику і в заздалегідь визначеному масштабі. Тому сьогодні в геодезичному виробництві для створення топографічних карт цей метод майже не використовують.

Оскільки мензульне знімання є наочним методом створення топографічної карти, то вважаємо, що з методичного погляду він все ж заслуговує на увагу.

Мензульне знімання виконують за допомогою мензульного комплекту (рис. 1), в який входить мензула, кіпрегель, штатив, орієнтир-бусоль, дві рейки, центрувальна вилка, топографічна парасоля.

Латинською мовою mensula означає столик. До столика прикріплюють планшет, на якому викреслюють карту місцевості.

Планшет - це прозорий пластик або наклеєний на лист фанери чи алюмінію цупкий папір з нанесеною на ньому координатною сіткою. Під час мензульного знімання на планшеті створюють польовий оригінал карти.

Кіпрегель - це прилад, за допомогою якого на планшеті будують горизонтальні кути, вимірюють віддалі, перевищення між пунктом, з якого виконують знімання, і характерними точками місцевості та наносять ці точки на планшет.

Для побудови на карті горизонтального кута місцевості ВАС (рис. .2) мензулу з прикріпленим на ній планшетом встановлюють на штативі над точкою А так, щоб можна було нанести на планшет точки б і с, а в точках В і С місцевос ті встановлюють прямовисно рейки або візирні цілі. Зорову трубу кіпрегеля вертикальною ниткою сітки ниток наводять на точки С і В місцевості. Водночас на планшеті вздовж скошеного краю лінійки кіпрегеля прокреслюють напрямки аС і аВ відповідно. На перетині прокреслених ліній отримують точку а та кут і - проекцію кута ВАС місцевості на площину планшета. Щоб проекція кута була горизонтальною, поверхня планшета має бути горизонтальною, а точка а на планшеті і точка А місцевості знаходитись на одній прямовисній лінії.

Рис. 1. Мензульний комплект: а - мензула з центровочною вилкою: 1 - мензульна дошка-планшет; 2 - мензульна центровочна вилка; 3 - підставка; 4 - штатив; 5 - нитяний схил вилки; 6 -становий гвинт; 7 - підйомний гвинт; 8, 9 - що наводить і закріплюючий гвинт підставки; б - кипрегель КН : 1 - масштабна лінійка; 2 - рівень при колонці; 3 - окуляр; 4 – закріпний гвинт труби; 5 - навідний гвинт труби; 6 - рівень вертикального круга; 7 - рівень зорової труби; 8 - дзеркало для спостереження рівня при трубі; 9 - навідний гвинт рівня вертикального круга; 10 - вертикальний круг; 11 - зорова труба; 12 - кремальєра; 13 - колонка; 14 - основа; 15 - додаткова лінійка

 

Рис. 2. Побудова горизонтального кута на місцевості на планшеті.

Якщо над точками В і С встановити рейки, виміряти нитковим віддалеміром віддалі (горизонтальні проекції) від точки А до точок В і С та Зорову трубу кіпрегеля вертикальною ниткою сітки ниток наводять на точки С і В місцевості. Водночас на планшеті вздовж скошеного краю лінійки кіпрегеля прокреслюють напрямки аС і аВ відповідно. На перетині прокреслених ліній отримують точку а та кут і - проекцію кута ВАС місцевості на площину планшета. Щоб проекція кута була горизонтальною, поверхня планшета має бути горизонтальною, а точка а на планшеті і точка А місцевості знаходитись на одній прямовисній лінії у масштабі карти на відповідних лініях, то отримаємо на планшеті точки « і с , які і є проекціями точок В і С на горизонтальну площину. Крім цього, мегодом тригонометричного нівелювання можна визначити перевищення hAB та hAC і обчислити висоти цих точок. За знайденими висотами точок без посередньо в полі викреслюють рельєф місцевості за допомогою горизонталей

Нині випускаються кипрегели КН і КНК. Обидва кипрегеля авторедукційні. Вони визначають перевищення і зредуковані на горизонтальну площину відстані.

Кіпрегелі мають наступні частини: зорову трубу, колонку і лінійку.

Зорова труба обертається відносно вертикального круга, що дозволяє при її нахилах бачити в полі зору різні ділянки круга з номограмами кривих

Рис. 3. Поле зору зорової труби кіпрегеля.

Кіпрегелі мають наступні частини: зорову трубу, колонку і лінійку. Зорова труба обертається відносно вертикального круга, що дозволяє при її нахилах бачити в полі зору різні ділянки круга з номограмами кривих (рис. 3, 4). Номограми перевищень івідстаней нанесені на поверхню скляного вертикального круга. Їх зображення передається за допомогою системи призм в поле зору труби і проектується на зображення місцевості.

Знак (-) перед коефіцієнтом кривих перевищень показує пониження місцевості, а ( + ) - підвищення. Початкове коло номограми позначають буквою Н з оцифрованними діленнями лімба вертикального круга через 1° і не оцифрованнами через 5'.

 

Рис. 4. Кіпрегель КН.

Значення місце нуля вертикального круга визначають по формулі:

Кут нахилу обчислюють за формулою:

Точність вимірів кипрегелем КН характеризується наступними даними: середня квадратична помилка виміру відстаней на 100 м – 20 см; середня квадратична помилка виміру перевищень на 100 м від 3 до 15 см залежно від величини кута нахилу; середня квадратична помилка виміру кута нахилу одним прийомом - 45".

2. Мензульну зйомку роблять на основі опорної геодезичної сітки. Мережа може бути у вигляді ходів теодолітів, мензульних ходів, геометричній мережі.

Мензульний хід є рядом закріплених на місцевості точок, планове положення яких на планшеті отримують графічно з допомогою мензули і кіпрегеля.

Геометрична мережа - система трикутників, пункти яких отримують на планшеті графічним способом. Якщо з точок створеного знімального обгрунтування не можна повністю виконати зйомку місцевості, то закріплюють перехідні точки. Їх положення на планшеті отримують кутовими засічками.

Зйомка ситуації і рельєфу робиться, як і при тахеометричній зйомці, полярним способом при вертикальному крузі кипрегеля зліва від спостерігача.

Встановивши мензулу над точкою знімального обгрунтування, планшет центрують, горизонтують і орієнтують.

Для центрування планшет заздалегідь орієнтують на око і діючи ніжками штатива мензули, приводять його в горизонтальне положення. При цьому стежать, щоб відповідна точка планшета знаходилася приблизно над точкою місцевості.

При зйомці 1:2000 і більше мензулу центрують за допомогою центрировочной вилки, а при зйомці 1: 5000 і дрібніше – на око.

Горизонтують планшет циліндричним рівнем на лінійці кіпрегеля.

Орієнтують планшет або за допомогою орієнтир-бусоли або по нанесеному на планшет напряму.

Рейкові точки вибирають на характерних місцях і над цією точкою прямовисно тримають далекомірну рейку.

Приклавши скошений край лінійки кіпрегеля до точки знімального обгрунтування, зорову трубу візують на точку, що знімається, і беруть відстань S і перевищення h по номограмах. Після зняття декількох точок викреслюють ситуацію, а по висотах точок роблять інтерполяцію.

Вибір рейкових точок (пікетів) робиться так само, як і при тахеометричній зйомці. В процесі зйомки щодня після польових робіт заповнюють кальку висот, наносячи на неї усі рейкові точки з їх висотами і складають кальку контурів ситуації.

Кальки потрібні для контролю викреслювання планшетів і відновлення випадково стертих точок на планшеті під час польових робіт.

Мензульна зйомка з одночасною зйомкою ситуації і рельєфу в теперішній час застосовується рідко, зазвичай її використовують для зйомки рельєфу на готових контурних планах або фотопланах, т. е. при виробництві комбінованої зйомки місцевості.

3. Підготовка планшета до роботи. Перед початком польових робіт за допомогою координатографа або лінійки Дробишева на планшеті розмічують координатну сітку розмірами 10x10 см (рис. 5). Сітку оцифровують відповідно до масштабу знімання, наносять за координатами всі пункти геодезичної основи, які потрапляючі, на планшет, підписують назви і висоти точок. Розходження сторін розмічених квадратів з теоретичними розмірами не повинно перевищувати 0,2 мм, а сторін рамки - 0,3 мм. Розходження у діагоналях < 0,5 мм. Віддаль від рамки до краю планшета має становити 5 см для знімання в масштабах 1:500, 1:1000 і 1:2000 і 10 см для-1:5000.

Рис. 5. Підготовка планшету до роботи.

Щоб полегшити орієнтування на полях планшета, прокреслюють додаткові лінії, коли мензулу необхідно орієнтувати за лінією, коротшою за 5 см, або коли точки, за якими орієнтують, розміщені на двох планшетах.

На підготований планшет прикріплюють аркуш цупкого або прозорого паперу (сорочку), щоб захистити його від забруднення.

Знімання контурів та рельєфу. Перед початком знімання виконують рекогностування місцевості, під час якого знаходять пункти основи та визначають послідовність робіт. Після цього встановлюють мензулу над точкою знімальної основи, орієнтують, центрують і горизонтують її. Нуль рейки встановлюють на висоті приладу.

Орієнтування мензули виконують не менше як за двома напрямами або за допомогою бусолі. Для контролю під час роботи і в кінці її на станції обов'язково перевіряють орієнтування. Розходження між повторними напрямами орієнтування на межі ділянки не повинно перевищувати 0,4 мм на плані.

МОвертикального круга визначають не менше ніж двічі на день. Нагадаємо, що Інструкцією щодо мензульного знімання передбачено, що:

• методи засічок застосовують для знімання окремих точок ситуації;

• кожну таку точку визначають не менше ніж з трьох станцій;

• довжини променів, які визначають точку, не повинні перевищувати

200 м для масштабу 1:5000;

150 м для масштабу 1:2000;

100 м для масштабу 1:1000;

• висоти знімальних пікетів обчислюють до 0,01 м і виписують на планшет із заокругленням до 0,1м для перерізу рельєфу 1 м, 2 м і більше. Для перерізу рельєфу 0,5 м, 0,25 м висоти пікетів на планшетах вказують із точністю до 0,01 м.

Знімальний пікет - це точка, планово-висотне положення якої визначають відносно точки знімальної основи.

Обов'язково підписують висоти пікетів на вершинах, перегинах схилів і сідловин, дні ям. Висоти рівнів води вказують з датою визначення.

Крім рельєфних точок, обов'язково підписують висоти гребель, мостів, роздоріжжя, люків тощо.

Знімання контурних і рельєфних точок виконують полярним способом.

Віддаль і перевищення пікетних точок вимірюють за допомогою кривих номограмм кіпрегеля КН. Візування на пікетні точки здійснюють завжди при крузі ліворуч. За виміряними віддалями пікетні точки наносять на планшет безпосередньо в полі, не прокреслюючи напрями від станції до точок. Висоти точок обчислюють Нп = Нст ± h безпосередньо під час знімання і підписують біля точок.

Під час знімання в рівнинній місцевості перевищення можна визначати точніше горизонтальним променем візування, встановивши зорову грубу кіпрегеля КН горизонтально за допомогою рівня на трубі.

Для знімання контурних точок реєчник ставить рейку на всіх поворотах контуру, якщо вони відхиляються від прямої більше ніж на подвійну точність масштабу карти. Контури викреслюють олівцем безпосередньо в польових умовах. Замість викреслювання заповнювальних умовних знаків значні за площею контури дозволяється підписувати (лука, сад тощо).

Для знімання рельєфу реєчник ставить рейку на всі перегини місцевості (вершини, улоговини, лощини, сідловини).

Горизонталі викреслюють обов'язково в полі на кожній станції інтерно люванням "на око" між висотами точок. Горизонталі не повинні перегинат и рік і доріг, які зображують двома лініями, будівель, споруд, скель, обрииіп. Якщо під час інтерполювання горизонталей виявиться, що пікетних точок недостатньо для їх викреслювання, то визначають додаткові знімальні пікетні точки Під час мензульного знімання ведуть журнал. Зарис не викреслюють.

Кальки висот і контурів. Калька висот - це документ на кальці, призначений для зберігання отриманої під час топографічного знімання інформації про рельєф.

Калька контурів - це документ на кальці, який слугує для зберігання одержаної під час топографічного знімання інформації про ситуацію.

На знімальні планшети в польових умовах для масштабів 1:5000 і 1:2000 складають кальку висот та кальку контурів. Якщо ситуація і рельєф нескладні, то Інструкція дозволяє суміщати обидві кальки. Кальки викреслюють під час знімання планшета щоденно.

На кальку висот (рис. 6) наносять всі пікети та опорні точки, підписуючи їхні номери і висоти. За калькою висот зручно контролювати потрібну густоту пікетних точок.

На кальку контурів копіюють всі елементи контурів, рельєфу, що не показано горпзон цілими, підписують назви рік, населених пунктів, вказують характеристики лісів, мостів, доріг тощо. Замість зображень угідь умовними знаками допускається підписувати їхні назви.

Рис. 6. Калька висот.

4. Бусоль - це вдосконалений компас. Польова бусоль (рис. 7) більша за ;мірами і встановлюється на штативі. Головними деталями польової бусолі є: ліітна стрілка; зовнішнє азимутальне кільце; внутрішнє румбічне кільце; шй та предметний діоптри, які можуть обертатися навколо вертикальної осі юлі незалежно від кілець з градусними поділками. В нижній частині діоптрів ноніуси, які дають змогу підвищувати точність відліків зовнішнього імутального кільця. Діоптри разом з ноніусами є одночасно візуальним та діковим пристроєм бусолі. Магнітна стрілка оздоблена твердим каменем атом), яким вона спирається на вертикальний шпиль.

5. Бусольне знімання ділянки місцевості. Ув'язування полігона графічним способом Знімальні роботи починають із закріплення на місцевості вершин зімкнутого бусольного ходу (полігона) кілками або дерев'яними стовпами. Бусоллю вимірюють прямі та зворотні магнітні азимути або румби, а мірною стрічкою -довжини всіх сторін полігона. Виконують також знімання ситуації.

Для вимірювання напрямів бусоль центрують за допомогою виска над кожною вершиною полігона. Бусоль встановлюють горизонтально. Для контролю обов'язково вимірюють прямі та зворотні азимути чи румби. Румби мають бути однакової величини в градусах, але протилежних назв (наприклад, прямий румб - ПнС, зворотний - ПдЗ), а азимути повинні відрізнятися на 180°.

У градусних значеннях прямих та зворотних азимутів чи румбів можна допускати розбіжності до 20'. Якщо ж розходження більші, треба з'ясуват и їх причину повторними спостереженнями. На покази магнітної стрілки можуть впливати сторонні предмети та інші чинники.

Рис. 7. Загальний вигляд польової бусолі.

Коли в тій чи іншій точці неможливо надійно виміряти азимут або румб, (имірюють горизонтальний кут між напрямками, що виходять з точки, сористуючись зовнішнім (азимутальним) кільцем бусолі та діоптрами, що ювертаються незалежно від кільця. Для цього достатньо, встановивши кільце іерухомо, спрямувати діоптри на задню віху і відлічити, а потім - на переднюю віху і знову відлічити; різниця першого та другого відліків і буде значенням горизонтального кута у заданій вершині полігона. Враховуючи, що азимути румби) вимірюють з точністю 15-20', лінії полігона слід вибирати не коротшими ніж 10 м, але не довшими за 200 м, оскільки на довгих лініях буде шачне спотворення в положенні на плані кінцевих точок таких ліній.

У результаті виконання бусольного знімання виконавець складає схему,на якійпоказує станції, їхні номери, назви румбів ліній ходу та їхні величини.

Після складання схеми викреслюють план знімання у заданому масштабі. Досвід показує, що найкраще план будувати за румбами, користуючись гранспортиром, лінійками, трикутниками, а лінії відкладати в масштабі за допомогою поперечного масштабу та циркуля-вимірника.

Нехай бусольний хід складається з чотирьох станцій. Результати знімання записано на схемі та в польовому журналі. Приймають лівий край аркуша за напрям магнітного меридіана. Першу точку полігона наносять в довільному місці, але так, щоб план розмістився на вибраному аркуші паперу. Через точку 1 прокреслюють напрям магнітного меридіана (лінію, паралельну до лівого краю аркуша). За допомогою транспортира у точці 1 від північного кінця магнітного меридіана відкладають кут, що дорівнює румбу лінії 1-2.Прокреслюють напрям лінії 1-2.Довжину лінії 1-2відкладають у заданому масштабі за допомогою поперечного масштабу та циркуля-вимірника. Отримують точку 2'. Далі через точку 2' прокреслюють магнітний меридіан (не враховуючи зближення меридіанів і приймаючи, що всі меридіани - паралельні). Будують румб лінії 2-3. Прокреслюють напрям 2-3' і відкладають у масштабі довжину лінії 2-3. Отримують точку 3'. Аналогічно продовжуючи побудови, одержують положення точок 4' та 1'(рис. 8).

Якби знімальні польові роботи і всі кресленнявиконувались безпомилково, то кінець останньої лінії мав би точно збігтися з початковою точкою 1. Оскільки виникають похибки під час вимірювань в полі та викреслювання плану, то кінець останньої лінії, зазвичай, не збігається з початковою точкою, наприклад, розміщений у точці Г. Отже, зімкнений на місцевості хід на плані не зімкнувся. Лінія між точками 1' та 1 називається нев'язкою (рис. 9).Напрям нсв'язки показано стрілкою від точки Г до точки 1. Якщо нев'язка їх викликана накопиченням невеликих випадкових помилок, то її довжина – абсолютна величина, яку визначають графічно (за масштабом плану), не новішії перевищувати 1/300 від усього периметра ходу. Тобто:

Рис. 8. Побудова плану бусольного знімання.

Рис. 9. Розподіл лінійної нев’язки.

Таку нев'язку можна розподілити пропорційно до довжин ліній. Розподіл нев'язки виконують графічно (рис. 9). На прямій лінії у масштабі, в 2 - 4 рази меншому порівняно з масштабом плану, відкладають від точки 1 всі лінії. Н результаті отримують на прямій точки 2', 3', 4', 5’. Потім через ці точки будують до прямої перпендикуляри. На перпендикулярі від точки /' підкладають таку нев'язку fs, такою, яка виміряна на плані. З'єднують точки / з вершиною перпендикуляра, що побудований в точці /', нахиленою лінією. Ця лінія відсікає від прямої 1-І'відрізки перпендикулярів, на які потрібно змістити JKH 2', З', 4'.Залишається визначити напрями, за якими необхідно переміщати точки. Зрозуміло, що оскільки точка 1 нанесена довільно, то її положення є помилковим. Тому точку 1' будемо переміщати вздовж стрілки аж до збігання її з точкою 1. Очевидно, що й інші точки слід переміщати в цьому напрямку. Дня цього через точки 2', 3', 4'проводять лінії, паралельні до нев’язки, і на них відкладають відрізки 2'-2", З'-3", 4'-4".Ці відрізки можна вирахувати аналітично, знаючи довжини ліній та fs. Однак їх достатньо визначити графічно. Нові положення точок 2, 3, 4є виправленими. Ці точки з’єднано суцільними лініями, які утворюють зімкнутий (ув'язаний) полігон.

Контрольні запитання для самоперевірки

1. У чому полягає мета мензульної зйомки?

2. Які прилади входять в комплект мензули?

3. Які види знімального обгрунтування можуть бути створені при мензульній зйомці?

4. Для яких масштабів зйомки можна центрувати мензулу центрирною вилкою і на око?

5. Які переваги і недоліки мензульної зйомки?

6. Принципи бусольної зйомки?

7. Переваги та недоліки бусольної зйомки?

8. Методологія здійснення бусольної зйомки?

Рекомендована література

1. Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия. – М.: Высшая школа, 2000. – 464 с.

2. Геодезія. Частина перша (за загальною редакцією професора, д.т.н. Могильного С.Г. і професора, д.т.н. Войтенка С.П.). – Чернігів, КП „Видавництво „Чернігівські обереги”, 2002 р. – 408 с.

3. Визгин А. А., Ганьшин В. Н., Коугия В.А., Купчинов И.И., Хренов Л.С. Инженерная геодезия / Под общей ред. проф. Л.С. Хренова. – М.: Высшая школа, 1985. – 352 с.

4. Визгин А.А., Коугия В.А., Хренов Л.С. Практикум по инженерной геодезии: Учебное пособие для вузов. – М. : Недра, 1989. – 286 с.

5. Ямбаев Х.К., Голыгин Н.Х. Геодезическое инструментоведение. Практикум: Учебное пособие для вузов. – М.: “ЮКИС” 2005. – 312 c.

6. Инструкция по нивелированию І, ІІ, ІІІ, ІV классов. – М: Недра, 1990. – 167 с.

7. Справочник по инженерной геодезии / П.И. Баран, Н.Г. Видуев, С.П . Войтенко, Ю.В. Полищук, П.Г. Шевердин ; Под общей ред. Н.Г.Видуева. – К.: Вища школа, 1978. – 376 с.

8. Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 / ГКНТА –2.04-02-98 (видання офіційне, виправлене та доповнене). – К.: ГУГКК, 1999. – 156 с.

Лекція № 17

Тема:Основи супутникової геодезії

Мета: Ознайомитись з принциповими основами геодезичних вимірювань з використанням дистанційних засобів супутникового зв’язку і навігації

Тематичний план лекції: