Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 045790 из МГОУ им. Черномырдина (ныне в сост. МАМИ) (бывш. ВЗПИ)

Составители:

Смирнов Леонид Алексеевич

Спиридонов Валерий Петрович

(c) Издательство МАМИ‚ 2015.

Практикум содержит сведения о лабораторных работах по курсу "Геодезия" для всех специальностей горно-нефтяного и строительного факультетов. Целью лабораторных занятий является изучение геодезических инструментов - теодолитов, нивелиров и приобретение навыков работы с ними, а также с планиметром и топографической картой.

Количество часов, отводимое на лабораторные работы, указано в учебных графиках. Причём в объём часов для студентов специальности 0801, 0804, 0908 входят лабораторные работы по аэрофотосъемке.

1. Теодолиты

Теодолиты предназначены для измерения горизонтальных, вертикальных углов, измерения расстояний нитяным дальномером, магнитных азимутов с использованием буссоли и нивелирования

горизонтальным лучом.

Согласно ГОСТу теодолиты различаются по материалам изготовления кругов /лимбов/ и по точности измерения углов.

По материалам изготовления лимбов теодолиты подразделяют на теодолиты с металлическими лимбами и стеклянными /оптические теодолиты. ГОСТом предусмотрено изготовление только оптических теодолиты взамен устаревших теодолитов с металлическими лимбами.

По точности измерения углов среди оптических теодолитов выделяются: высокоточные Т-I. точные Т-2,Т-5, Т-5К и технические Т-15‚ Т-ЗО, характеризующиеся средней квадратической погрешностью измерения угла одним приёмом. Например, Т-ЗО означает, что погрешность угла, измеренного одним полуприёмом, будет составлять ± 30.

1.1. Устройство теодолита.

Устройство теодолита показано на рис. 1. Теодолит состоит из подставки 1 с тремя подъёмными винтами 2, горизонтального круга- лимба З, алидадной оси 4, корпуса алидады 5, колонки 6, цилиндрического уровня 7, горизонтальной оси вращения трубы 8, вертикального круга-лимба 9, зрительной трубы 10.

В теодолите выделяют горизонтальную ось цилиндрического уровня L-L1, вертикальную ось вращения теодолита J-J1, горизонтальную ось вращения трубы Т-Т1,параллельную горизонтальной плоскости лимба и перпендикулярную к ней визирную ось трубы V-V1, коллимационную плоскость, образуемую от вращения визирной оси трубы вокруг своей оси и перпендикулярную плоскости лимба.

Рассмотрим устройство одного из самых распространённых на производстве геодезических инструментов-теодолита Т-30 (рис.2). Теодолит имеет горизонтальный 3 и вертикальный круг 14, зрительную трубу 16 и отсчетные приспособления.

Горизонтальный круг, или лимб, предназначен для измерения горизонтальных углов. Он представляет собой стеклянный круг, по краю которого нанесены деления через 10 (цена деления лимба) и оцифрованные через 1° от 0 до 360° по часовой стрелке. Горизонтальный круг 3 (рис.2) имеет полую вертикальную ось 5, которая входит во втулку подставки 1. Для приведения лимба в горизонтальное положение подставка имеет три подъёмных винта 2 (рис.2). Подъёмные винты своими заострёнными концами упираются в дно (основание) футляра 24. Со штативом теодолит крепится с помощью станового винта.

Горизонтальный круг закрывается корпусом низка, который вместе с колонкой 15 составляет основную несущую конструкцию алидадной части теодолита. Ось алидадной части теодолита входит во втулку лимба 5 (рис.2). При общей оси вращения лимба и алидады конструкция теодолита обеспечивает возможность как их совместного вращения, так и вращения по отдельности. Для этого лимб и элидада снабжены соответственно наводящими и закрепительными винтами. На рис.2 виден только наводящий винт алидады 18.

Закрепительный винт лимба не виден, так как расположен за плоскостью чертежа. Алидадная часть теодолита с лимбовой крепится пластинкой.

На алидадной части теодолита (рис.2) расположены цилиндрический уровень 11, вертикальный круг 14, зрительная труба 16 и узлы отсчётной системы.

Цилиндрический уровень служит для приведения осей (плоскостей) теодолита в горизонтальное и вертикальное положения. Он представляет собой стеклянную ампулу, у которой основанием является плоскость, верхняя часть-шаровым сегментом. Ампулу наполняют нагретым спиртом или эфиром. При остывании в ней образуется пузырёк. На внешней поверхности ампулы нанесены деления. Наивысшая точка ампулы имеет средний штрих шкалы и называется нуль-пунктом. При положении пузырьков уровня в нуль-пункте ось уровня занимает горизонтальное положение. Осью цилиндрического уровня называется касательная к кривой сфере, проходящая через нуль-пункт. Цена деления уровня соответствует 45".Уровень имеет юстировочные винты для изменения его положения относительно плоскости алидады.

Зрительная труба является визирным устройством, с помощью которого точно наводят на предмет (веху, рейку). Труба имеет объектив 16 (рис.1) и окуляр 17. С помощью окуляра наблюдатель видит предмет увеличенным, обратным и мнимым. Кроме того, в поле зрения окуляра видна сетка нитей (рис.3), предназначенная для точного наведения (рис.3, в).

Она имеет взаимно перпендикулярные вертикальную и три горизонтальные нити, награвированные на стеклянной (круглой формы) пластине. Эта пластина установлена в оправе и закреплена четырьмя исправительными винтами. Расположена она в фокальной плоскости окуляра и закрыта колпачком 5 (рис.2). Фокусирование изображения сетки нитей осуществляется диоптрийным кольцом (рис.2). Воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей (пересечения вертикальной и средней горизонтальной нити) и оптический центр объектива, называется визирной осью трубы. За пределами объектива визирная ось превращается в визирный луч. Зрительная труба должна давать резкое изображение предмета. Это достигается перемещением внутренней линзы 11 (рис.1) трубы с помощью винта наводки на резкость 22 (рис.2,13). При наведении трубы на предмет сначала добиваются четкого изображения сетки нитей вращением кремальеры 17 (рис.1), а затем самого предмета вращением винта наводки на резкость 22.

С осью вращения зрительной трубы наглухо скреплён лимб вертикального круга 14 (рис.2). Он предназначен для измерения вертикальных углов. Устройство лимба аналогично устройству лимба горизонтального круга.

Зрительная труба снабжена наводящим 23 и закрепительным 12 винтами (рис.2).

В стойке колонки со стороны вертикального круга установлены узлы отсчётной системы теодолита. С помощью оптической системы деления лимбов горизонтального и вертикального кругов предаются в штриховой микроскоп 6 (отсчётное приспособление). В теодолите применена одноканальная оптическая схема системы с отсчитыванием по одной стороне лимба. Оптическая схема отсчётной системы теодолита показана на рис.1. От зеркала через иллюминатор свет падает на вертикальный 9 и горизонтальный 3 круги лимбов. Изображения штрихов вертикального лимба с помощью призмы, линз и объектива передаются в плоскость штрихов горизонтального лимба. Изображение штрихов на лимбах передаётся с помощью призмы, объектива горизонтального круга, призмы на конденсатор, на который нанесён индекс для отсчитывания. Совместное изображение индекса и штрихов деления лимбов передаётся посредством призмы и объектива на плоскость изображения шкалы, которое через окуляр наблюдается в поле зрения отсчетного микроскопа. На рис.3,а в поле зрения отсчётного микроскопов видны штрихи деления горизонтального "Г" и вертикального "В" кругов. Отсчёты делаются по штриху-индексу, большему по размеру, чем штрихи лимба, и имеющему на конце горизонтальный штрих.

Для ориентирования линий относительно магнитного меридиана используется съёмочная буссоль-ориентир, которая крепится к подставке теодолита винтом (рис.2,9).

1.2. Поверки теодолита.

Для измерения углов с точностью, на которую рассчитан теодолит, необходимо, чтобы угломерный прибор удовлетворял следующим условиям: ось вращения теодолита должна быть отвесной; плоскость лимба-горизонтальной; коллимационная плоскость-вертикальной. Выполнение этих условий требует поверок.

Поверка 1.

Ось цилиндрического уровня при алидада горизонтального круга должна быть перпендикулярна основной оси теодолита.

Поворотом алидады устанавливают уровень по направлению двух подъёмных винтов теодолита и, вращая их в разные стороны, приводят пузырёк на середину. Открепив закрепительный

винт алидады, поворачивают её на 180°. Если пузырек остался на середине, то условие выполнено. В противном случае делают юстировку уровня. Для этого подъёмными винтами теодолита перемещают пузырёк на половину дуги отклонения, а исправительными винтами уровня доводят его до середины. Для контроля поверку повторяют.

Поверка 2.

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы.

Наводят центр сетки нитей на удаленную точку местности, расположенную на уровне высоты теодолита, и при положении вертикального круга справа КП и слева КЛ от трубы берут отсчёты на лимбе горизонтального круга. Значение коллимационной ошибки определяют по формуле

Если значение С не превышает двойной точности отсчётного приспособления (в нашем случае 2' ), то условие выполнено. В противном случае производят юстировку. Для этого устанавливают на лимбе отчет, равный КП' = КП + С или КЛ' = КЛ ? С, наводящим винтом алидады. При этом центр сетки нитей сместился с наблюдаемой точки. Горизонтальными юстировочными винтами сетки нитей возвращают её на наблюдаемую точку. Для контроля поверку повторяют.

Поверка 3.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита.

Теодолит устанавливают на расстоянии 15?20 м от стены здания. Зрительную трубу наводят на высоко расположенную точку М. Труба опускается на уровень высоты инструмента и отмечают на стене проекцию наблюдаемой точки m1 (перекрестие сетки нитей). Переводят трубу через зенит и выполняют те же действия при другом положении круга. В результате на стене получают вторую проекцию точки m2. Если точки m1 и m2 совпали, то условие выполнено. Исправление производят только в мастерской.

Поверка 4.

Вертикальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы.

Вертикальную нить наводят на хорошо видимую точку, после чего трубу плавно перемещают в коллимационной плоскости. Если нить не сходит с наблюдаемой точки или сходит не больше чем на 1/3 величины биссектора, то условие выполнено. При юстировке ослабляют три закрепительных винта окуляра и поворачивают его вместе с сеткой нитей, так чтобы условие оказалось выполненным.

Поверка 5.

Визирные оси коллиматорных визиров должны быть параллельны визирной оси зрительной трубы.

Коллиматорный визир наводят на предмет местности, расположенный на расстоянии 70 м. Затем смотрят в зрительную трубу. Если смещение предмета относительно сетки нитей составляет 1/5 поля зрения, то условие выполнено. При юстировке вывинчивают четыре закрепительных винта, скрепляющие визир с корпусом трубы теодолита. Визир поворачивают до нужного направления и вновь завинчивают винты.

Поверка 6.

Визирная ось зрительной трубы и ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должны быть горизонтальны при отсчёте по вертикальному кругу, равному нулю. Это условие называется местом нуля ( МО ).

При проверке подъёмными винтами подставки теодолита приводят пузырёк уровня на середину. Крест сетки нитей наводят дважды на удалённую точку при КЛ и КП и берут отсчёты по

вертикальному кругу при КЛ и КП. МО определяют по формуле (причём к отсчёту, меньшему 90°,прибавляют 360°).

Если полученное МО не отличается от нуля на величину, не превышающую двойной точности отсчётного приспособления (в нашем случае не больше 2? ), то условие считается выполненным. При юстировке по полученным отсчетам при КП и КЛ вычисляют угол наклона V= КЛ - МО = МО - КП. Устанавливают на лимбе вертикального круга отсчёт, равный вычисленному углу наклона, наводящим винтом вертикального круга. При этом крест сетки нитей сместится с наблюдаемой точки. Вертикальными исправительными винтами сетки нитей устанавливают крест сетки нитей на наблюдаемую точку. Для контроля поверку МО повторяют так же, как и поверку перпендикулярности визирной оси трубы к оси вращения трубы (коллимационную ошибку).

1.3. Установка теодолита в рабочее положение.

Для установки теодолита в рабочее положение необходимо произвести: центрирование, горизонтирование, подготовку зрительной трубы для наблюдений, микроскопа для взятия отсчётов.

Центрирование теодолита проводится с целью установки вертикальной оси теодолита над вершиной угла с достаточной точностью. Центрирование бывает предварительное и окончательное. При предварительном центрировании штатив с установленным на нем теодолитом устанавливают "на глаз" над крестом на колышке, обозначающим вершину измеряемого утка. При этом головка штатива должна занимать горизонтальное положение. После этого ножки штатива заглубляются, а ось вращения теодолита подъемными винтами приводится в отвесное положение. Далее центрирование уточняют. Для этого открепляют становой винт и, перемещая теодолит на головке штатива, добиваются, чтобы остриё отвеса попало в перекрестие на колышке. Теодолит вновь закрепляют становым винтом. Центрирование необходимо проводить тем точнее, чем короче длины сторон измеряемого угла. Если точность отсчетного приспособления теодолита 30", то допустимая погрешность центрирования не должна быть больше 4 мм при длине сторон угла 50 м и 8 мм при длине сторон 100 м.

Горизонтирование теодолита заключается в приведении лимба горизонтального круга в горизонтальное положение, для чего уровень устанавливают по направлению двух подъёмных винтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек па середину. Затем поворачивают алидаду горизонтального круга примерно на 90° ( т.е. по направлению третьего подъемного винта) и третьим подъёмным винтом вновь приводят пузырек на середину. Эти действия повторяют, добиваясь стабильного положении пузырька на середине при вращении теодолита. Если после приведения теодолита в горизонтальное положение пузырек уровня не будет находится в нуль-пункте при работе с теодолитом, это говорит о том, что его ось не перпендикулярна оси вращения теодолита и тогда необходимо сделать первую поверку.

Подготовка зрительной трубы для наблюдений начинается с получения четкого изображения сетки нитей вращением диоптрийного кольца зрительной трубы.

Подготовить шкаловой микроскоп к работе - это значит обеспечить достаточную освещенность шкал отсчета, четкость изображения штрихов делений лимбов горизонтального и вертикального кругов. Хорошую освещенность шкал отсчета получают от зеркала подсветки, а четкое изображение штрихов шкал - вращением диоптрийного кольца микроскопа.

Взятие отсчетов по микроскопу. Отсчеты по шкале горизонтального и вертикального кругов берутся относительно вертикального штриха-индекса с точностью 1'. Вначале считывается меньшее значение градусов. К нему добавляется целое число 10-ти минутных штрихов и часть 10-ти минутного интервала взятого на глаз с точностью до минуты. На рис. 3.б отсчет по вертикальному кругу равен - 358°49', по горизонтальному кругу - 70°05'.

1.4. Измерение горизонтальных углов.

Горизонтальные углы измеряют при теодолитной и тахеометрической съёмках способом полных приемов, который состоит из двух полуприёмов. Для этого теодолит устанавливают в вершине измеряемого угла и приводят его в рабочее положение ( рис.З,в ).

Порядок измерения угла следующий.

1. Открепив закрепительный винт алидады наводят центр сетки нитей трубы на основание задней вешки. По шкале горизонтального круга берут отсчёт О3.

2. Опять открепив закрепительный винт алидады наводят центр сетки нитей трубы, аналогично визируют на переднюю вешку. Снова берут отсчёт Оп.

3. Вычисляют горизонтальный угол по формуле ? = О3 ? Оп.

Если из заднего отсчёта нельзя вычесть передний, то к заднему отсчету прибавляют 360°. На этом заканчивается измерение угла первым полуприёмом, например, при положении вертикального круга справа КП.

4. Для измерения угла вторым полуприёмом при круге лево КЛ трубу переводят через зенит. Затем открепляют закрепительный винт лимба и поворачивают теодолит на некоторый угол. Снова закрепляют закрепительный винт лимба. Угол при КЛ измеряют так же как и при КП. Величина угла будет также равна ?1 = О3 ? Оп. На этом заканчивается второй полуприём.

5. Проверяют расхождение угла между полуприёмами. Оно может отличаться не более чем на двойную точность отсчётного приспособления (в нашем случае не более чем на 2? ) За окончательное

значение принимается среднее

1.5. Измерение вертикальных углов

При теодолитной съёмке, при наклоне местности более З°‚ для вычисления горизонтальных проложений наклонных линий местности, которые наносят на план при тахеометрической съёмке для получения превышения одной точки местности над другой методом тригонометрического нивелирования необходимо знать угол наклона местности.

Для измерения угла наклона используют вертикальный круг теодолита. Порядок измерения вертикального угла на точке стояния теодолита следующий:

1. Теодолит приводят в рабочее положение (центрируют с помощью уровня приводят в горизонтальное положение).

2. Открепив закрепительные винты трубы и алидады горизонтального круга, наводят трубу на веху или рейку, на которых отмечена высота инструмента (от земли до оси вращения трубы) сначала приближенно, а затем закрепив закрепительные винты наводящими винтами, точно совмещают горизонтальную нить сетки нитей с отметкой высоты инструмента на рейке или вехе. Затем берут отсчет по шкале "В" микроскопа.

3. Переводят трубу через зенит и выполняют измерения в том же порядке. В результате получают два отсчета по вертикальному кругу при КЛ и КП.

4. Для вычисления вертикальных углов пользуются формулой

5. При измерении вертикального угла необходимо всегда вычислять и учитывать МО, а если МО превышает двойную точность отсчёта, провести поверку и исправление.

1.6. Измерение расстояний нитяным дальномером

При тахеометрической съёмке расстояния между точками местности измеряют нитяным дальномером. Дальномер состоит из двух горизонтальных нитей сетки нитей, расположенных на одинаковом расстоянии от центра сетки нитей (рис. 3,в). Для измерения расстояний трубу наводящим винтом наводят на рейку с сантиметровыми делениями так, чтобы верхняя дальномерная нить попала на начало отсчёта дециметрового значения. Подсчитав число сантиметровых делений между верхней и нижней дальномерными нитями, (если нижняя нить попала между делениями, то определяют часть сантиметрового деления "на глаз" с точности 1/10), определяют расстояние до рейки l по формуле l = С·n, где С - коэффициент дальномера, равный 100, а n - число миллиметровых делении между дальномерными нитями. Данной формулой можно пользоваться при измерении расстоянии на участках равнинной местности. Если измеряемая линия имеет угол наклона V‚ то расстояние до рейки определяют по формуле l = C·n·cos?V. Относительная погрешность измерения расстояния нитяным дальномером 1:300.

1.7. Измерение магнитных азимутов

Магнитные азимуты сторон теодолитного хода измеряют ориентир-буссолью, закреплённой с посадочным пазом теодолита винтом. Азимут измеряют следующим образом. Открепляют закрепительный винт алидады и, перемещая ее, добиваются совпадения штриха алидады с нулём лимба на шкале горизонтального крута. Алидаду закрепляют. Затем открепляют закрепительный винт лимба и вращают теодолит до того момента, пока магнитная стрелка буссоли не установится на направлении север-юг, которое обозначено штрихами. Закрепят лимб. Открепляют алидаду и вращают её по часовой стрелке до ориентируемой стороны хода. Закрепляют алидаду и по шкале горизонтального круга берут отсчёт. Он и будет соответствовать магнитному азимуту ориентируемой стороны.

1.8. Тригонометрическое нивелирование

Тригонометрическое нивелирование основано на определении превышения одной точки местности над другой по углу наклона местности и расстоянию d (рис. 4,а).

Тригонометрическое нивелирование используется при тахеометрической съёмке при определении превышения наклонным визирным лучом.

Определение превышения между двумя точками местности осуществляется следующим образом. Теодолит устанавливают' над одной точкой и приводят его в рабочее положение. Измеряют высоту инструмента с точностью до 1 см и откладывают её на рейке. Рейку ставят над другой точкой. Среднюю горизонтальную нить сетки нитей трубы наводят на отметку высоты инструмента на рейке и делают отсчёт по вертикальному кругу теодолита при КЛ, затем переводи трубу через зенит, снова наводят горизонтальную нить на высоту инструмента и делают отсчет при КП. Далее определяют расстояние до рейки Д, для чего наводящим винтом вертикального круга наводят верхнюю дальномерную нить на начало дециметрового деления на рейке, а по нижней дальномерной нити делают отсчет.

Превышение вычисляют по формуле:

При углах наклона меньших 3°, h = Д·tgV. Если угол наклона больше 3°, вычисляют горизонтальное положение по формуле d = Д·cosV, или вводят поправку. Тогда d = Д - ?d, где

?d = Д·sin?V. При измерении угла наклона иногда невозможно навести среднюю нить сетки нитей на высоту прибора, отложенную на рейке, расстояние от земли до нее измеряют. В этом случае превышение вычисляют по формуле h = d· tgV + i ­ V.

2. Нивелиры

Нивелир - прибор, позволяющий определять превышение одной точки местности над другой горизонтальным визирным лучом (рис. 4,б).

Современные нивелиры бывают:

а) с уровнем и элевационным винтом, с помощью которых визирную ось трубы устанавливают горизонтально;

б) с компенсатором, визирная ось трубы которых при небольших наклонах инструмента (до 8°) устанавливается горизонтально автоматически.

На рис.5.а,б показана схема нивелира Н-З с уровнем и элевационным винтом.

Основной частью прибора является зрительная труба 1, с которой жестко соединён цилиндрический уровень 2. Зрительная труба крепится на подставке 3, которая имеет три подъёмных винта 4, круглый уровень 5, закрепительный 6 и наводящий 7 винты, позволяющие поворачивать трубу влево и вправо, и элевационныи винт 8, с помощью которого визирную ось трубы устанавливают горизонтально по цилиндрическому уровню. Цилиндрический уровень заключен в коробке 2, скрепленной с корпусом зрительной трубы. В этой же коробке находится и оптическая визирная система, передающая в поле зрения окуляра трубы изображение концов пузырька уровня, которые должны быть соединены с помощью элевационного винта так, как показано на рис.8‚б перед взятием отсчёта по рейкам. На трубе соску имеется винт наводки на ревность 9. с помощью которого получают резное изображение рейки на различном расстоянии от нивелира.

Схема нивелира НС3 с самоустанавливающейся линией визирования аналогична вышеизложенной, только зрительная труба этого нивелира кроме объектива, фокусирующей линзы, сетки нитей и окуляра имеет компенсатор, позволяющий выравнивать визирный луч горизонтально.

2.1.Поверки нивелиров Н-З и НСЗ.

Поскольку принципиальная схема определения превышений нивелирами различных конструкций одинакова, то поверки нивелиров различных конструкций различных марок во многом сопадают.

Поверка 1.

Ось круглого уровня должна быть параллельна вертикальной оси вращения нивелира (одинакова для нивелиров Н-З и НСЗ).

Эта поверка выполняется так же, как поверка цилиндрического уровня теодолита. Устанавливают уровень между двумя подъёмными винтами и вращением их в разные стороны приводят пузырек на середину. Поворачивают трубу с уровнем на 180° и замечают отклонение пузырька от середины. Половину дуги отклонения возвращают исправительными винтами уровня. Окончательно доводят пузырёк до середины подъёмными винтами нивелира. После исправления уровня в одном направлении повторяют поверку, повернув уровень на 90° (направление, перпендикулярное первоначальному).

Поверка 2.

Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения нивелира, т.е. должна быть горизонтальной.

На расстоянии 25м вешают отвес и наводят на него зрительную трубу. Вертикальная нить сетки должна совпадать с отвесом. Регулировку проводят исправительными винтами сетки горизонтальна (основная поверка нивелиров).

Для нивелира Н-З эта поверка выполняется следующим образом.

Выбирают ровную линию АВ длиной 70?80м (рис 6.). Установив нивелир в точке А до 1мм, измеряют высоту прибора i1 (труба предварительно приводится в горизонтальное положение), берут отсчет по рейке а1, установленной в точке В.

Поменяв местами нивелир и рейку, измеряют снова высоту инструмента в точке В - i2 и берут отсчёт по рейке в точке А - а2. Негоризонтальность визирной оси, выраженная в делениях рейки, будет равна:

х = а1 + а2 /2 - i1 + i2 / 2

Погрешность считается допустимой при х, равной не более 4мм. В противном случае вычисляют правильный отсчёт а' = а2 - х, на который устанавливают среднюю нить сетки нитей элевационным винтом. Тогда пузырёк уровня сойдёт с середины. Исправительными винтами уровня выводят пузырёк на середину.

Для нивелира НСЗ поверку делают так: выбирают ровную линию АВ длиной 100м (рис.7). В точке Д строго посередине устанавливают нивелир. Не менее трёх раз, меняя горизонт инструмента (его высоту), берут отсчёты по рейкам в точках А и В и определяют превышение между ними h1. Вычисляют среднее превышение hср. Переносят нивелир из точки Д в точку С (рис.7), отстоящую от точки В на расстоянии 10м. Снова берут отсчёты по рейкам в точках А и В и определяют превышение между ними h2. Если превышение, определённое из точки С, будет отличаться от превышения, определённого из точки Д, более чем на 2мм, исправительными винтами сетки нитей устанавливают по рейке в точке А исправленный отсчет, который вычисляют по формулам:

где х - поправка в отчет на дальнюю рейку; d1 - расстояние от нивелира до дальней рейки в точке А; d2 - расстояние от нивелира до ближней рейки в точке В; f - разность превышений, определённых из точек Д и С.

2.2.Нивелирные рейки

Для нивелирования используют рейки с сантиметровыми делениями. На одной стороне деления нанесены черным цветом, на другой - красным. Нуль деления на черной стороне совпадает с основанием рейки (пяткой), а на красной стороне - отсчёты 4687 или 4787. На обеих сторонах рейки подписаны дециметровые деления. Отсчёт по рейке берут по горизонтальной нити сетки нитей. Он состоит из четырёх цифр. Первая отмечает метры, вторая - дециметры, далее сантиметры и миллиметры (часть сантиметрового деления, которую берут "на глаз"). На рис.8 отсчёт по рейке (т.е. расстояние от поверхности земли до визирного луча нивелира в точке, где установлена рейка) равен 1145мм.

2.3.Определение превышения нивелиром

Нивелир используют в инженерно-техническом нивелировании в производстве горных работ, при проектировании и строительстве железных и шоссейных дорог (продольное нивелирование) и даже для составления топографического плана местности (нивелирование по квадратам). При проведении этих работ нивелиром определяют превышение между двумя точками в следующем порядке:

1.Устанавливают нивелир посередине между пикетами и приводят его ось вращения в отвесное положение с помощью круглого уровня. Для этого сначала двумя подъёмными винтами выводят пузырек уровня на середину в направлении этих винтов, а затем, повернув трубу по направлению третьего подъёмного винта, также им выводят пузырек на середину. После этого при вращении нивелира в любом направлении пузырек должен стабильно стоять на середине. В противном случае необходимо делать поверку уровня.

2. Наводят зрительную трубу на рейку на заднем пикете сначала грубо, поворачивая нивелир рукой, затем точно наводящим винтом трубы.

3. Делают отсчёт по черной стороне рейки - ач.

4. Визируют на передний пикет и снова берут отсчёт по черной стороне рейки - вч.

5. Вычисляют превышение hч = ач - вч.

6. Поворачивают рейки красной стороной и берут отсчёты по ним акр, вкр. Они будут другими, так как пятки отличаются от черных.

7. Вычисляют превышение по красной стороне hкр = акр - вкр, оно не должно отличаться от первого не более чем на 4мм.

Так определяют превышение между двумя пикетами нивелиром НСЗ. При работе с нивелиром Н-З перед взятием отсчётов по рейке элевационным винтом соединяют концы пузырька уровня, изображение которого выведено в поле зрения трубы (рис.8).

3. Планиметр.

Планиметр-это механический прибор, который предназначен для определения площади контура любой фигуры. Используется он для определения площадей на планах и картах. Планиметр состоит из двух шарнирно связанных рычагов-полюсного 1 и обводного 5 (рис.9).

Полюсный рычаг оканчивается грузиком 2 с иглой-полюсом, с помощью которого он неподвижно укрепляется на плане. На обводном рычаге имеется ручка 3, обводное приспособление с индексом 4 и счётным механизмом 6. Устойчивое положение на плане обводному рычагу придают три опорные точки: счетное колесо 9, опорные ролики 10 и обводное приспособление.

Счётный механизм планиметра (рис.10) состоит из горизонтального циферблата (диска счёта оборотов) 1,счетного колеса 2, верньера 3. Отсчёт выражается четырёхзначным числом.

Например, 3721. Первая цифра читается на циферблате и показывает количество оборотов, сделанное счетным колесом относительно указателя. Если указатель стоит между двумя цифрами, то читается меньшее из них. Вторая цифра читается на счётном колесе относительно нуля верньера и показывает десятые доли оборота колеса. Третья цифра показывает сотые доли оборота колеса и читается на счётном колесе между штрихом, указывающим десятые доли оборота, и нулём верньера. Четвёртая цифра показывает тысячные доли оборота колеса и читается на верньере по штриху, совпадающему со штрихом счётного колеса. Одному обороту циферблата соответствует оборот счетного колеса на 10тыс. делений.

Счётный механизм планиметра может перемещаться и быть закрепленным в любом месте обводного рычага 5 в зависимости от размера определяемой площади. Для этого на верхней грани нанесены миллиметровые деления, а длина рычага диктуется относительно верньера 7.

Прежде чем приступить к работе с планиметром, необходимо сделать поверки:

Поверка 1.

Счётное колесо должно вращаться на оси свободно, без колебаний и прилегать к верньеру так, чтобы его штрихи являлись продолжением штрихов на верньере.

Свободное вращение колеса поверяется визуально. Движением пальца руки по колесу заставляют колесо вращаться. Вращение должно быть достаточно быстрым и длительным. Колебание колеса проверяют на ощупь. Ход счетного колеса регулируется винтом 4, зазор считается нормальным, если через него проходит тонкий лист бумаги. Величина зазора тоже регулируется винтом 4.

Поверка 2.

Плоскость ободка счётного колеса должна быть перпендикулярна оси обводного рычага. Ось обводного рычага есть прямая, проходящая через ось шарнирного соединения рычагов и обводного шпиля.

Для поверки этого условия обводят один и тот же контур при двух положениях обводного рычага вправо и влево относительно оси, соединяющей шпиль и полюс планиметра. Полученное значение площади в делениях планиметра должно различаться на величину, не превышающую 1/200 от их среднего арифметического. Если расхождение больше допустимого, то определяемую площадь вычисляют как среднее арифметическое из двух измеренных значений площади.

Поверка 3.

Поверхность верньера должна быть продолжением поверхности счётного колеса.

Это условие выполняется тогда, когда при совмещении штрихов счётного колеса и верньера первый и десятый штрихи будут совпадать.

3.1. Определение цены деления планиметра.

Чтобы площадь контура S1 выразить в квадратных метрах, нужно знать цену деления планиметра С, т.е. площадь, соответствующую одному делению планиметра, и умножить её на полученное число делений ?n, которое получается как разность начального и конечного отсчётов.

Практически цену деления планиметра определяют делением известной площади контура S1 на число делений ?n, получаемое при обводе этого контура планиметром.

Цена деления планиметра определяется для данного масштаба плана при данной длине обводного рычага. Если требуется определить цену деления для другого масштаба, то пользуются формулой.

В ряде случаев полученная цена деления планиметра имеет множество цифр, что требует определённых затрат времени при умножении. Для получения удобной величины устанавливают длину обводного рычага на величину, рассчитанную по формуле

где R1 - существующая длина рычага; С1 - существующая цена деления планиметра; R2 -рассчитываемая длина рычага; С2 - цена деления, соответствующая рычагу R2.

3.2. Определение площади

Площадь контура определяют в следующей последовательности:

1.Производят поверку планиметра.

2.Определяют цену деления планиметра.

3.Определяемую площадь обводят планиметром при двух положениях полюса. Расхождение в результате обвода не должно превышать при площади в делениях планиметра: до 200 - два деления;

от 200 до 2000 - три деления; свыше 2000 - четыре деления.

4.Определяют площадь контура умножением площади в делениях планиметра на цену деления и записывают с точностью до 0,01 м?.

При соблюдении вышеуказанных условий погрешность в определении площади не должна превышать 1:200.

4. План и карта.

Планом называют уменьшенное подобное изображение проекции незначительного участка земной поверхности на горизонтальную плоскость. Местность состоит из двух основных элементов-рельефа и местных предметов. Совокупность контуров местных предметов (неперемещающихся) составляет ситуацию.

Планы, на которых изображена только ситуация, называются контурными.

Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности естественного происхождения.

Планы с изображением на них ситуации и рельефа местности называются топографическими. На планах во всех его частях масштаб постоянен.

Изображение больших территорий земной поверхности (протяженностью более 20км) на плоскости бумаги, полученное с учётом кривизны Земли, называется картой.

Создание карты складывается из проектирования контуров земной поверхности на сферическую, а затем со сферической поверхности на плоскость с учётом искажения.

На плоскости бумаги строится сетка из параллелей и меридианов, которая называется картографической. Для того чтобы не было разрывов при перенесении изображений земной поверхности со сферы на плоскость, масштаб на карте меняется. Различают главный масштаб, когда он остаётся постоянным (обычно одна из параллелей или один из меридианов), и частные - в остальных частях карты. В масштабах главное отличие плана от карты.

Содержание и область применения карты зависит от масштаба, поэтому их принято классифицировать прежде всего по масштабам.

Основной государственной картой Советского Союза является карта масштаба 1:1 000 000.Карты этого масштаба издаются отдельными листами, которые ограничиваются 6° по долготе и 4° по широте,что в среднем составляет площадь 445-300 км?

4.1 Номенклатура карт.

Для изображения всей территории страны требуется много листов карт. Это вызывает необходимость создания системы учета отдельных листов карт различных масштабов. Такая система учета называется номенклатурой карт. В основе номенклатуры лежит международная разграфка карт масштаба 1:1000000.

Для получения листа карты масштаба 1:1000 000 весь земной шар делят меридианами на участки протяженностью 6° по долготе, которые называются колоннами, и параллелями через 4° по широте или поясами-рядами. По площади и фигуре колонны совпадают с координатными зонами. Но колонны в отличие от зон берут начало не от Гринвического меридиана, а от меридиана, противоположного ему‚ с долготой 180°. Обозначают колонны арабскими цифрами от 1 до 60.

Пояса начинаются от экватора к северному и южному полюсам и обозначаются заглавными буквами латинского алфавита. Таким образом, лист масштаба 1:1 000 000 имеет номенклатуру, состоящую из буквы латинского алфавита и цифры.

Например:

Определить номенклатуру листа карты масштабы 1:1 000 000 для точки, географические координаты которой ? = 41°15', ? = 55°26'.

Если счет колонн начинается от меридиана с долготой 180°, то до начала нулевого Гринвического меридиана будет 30 колонн. Наша точка находится в 7-й зоне - 41°15; 6° = 7 зона или 30 + 7 = 37 колонна.

Чтобы определить пояс делят широту точки на число градусов в одном поясе т.е. 55°26': 4 - получается 14 буква латинского алфавита, т.е. N. Таким образом, номенклатура листа карты 1:1000 000 будет N - 37.

Каждый лист масштаба 1:1000 000 делится на 4 листа масштаба 1:500 000, которые обозначаются буквами русского алфавита А, Б‚ В‚ Г‚ т.е. номенклатура карты масштаба 1:500 000 будет N - 37 - А.

В листе миллионной карты содержится 36 листов карты масштаб 1:200 000‚ которые обозначаются римскими цифрами от I до XXXYI. Например, 21 лист карты имеет номенклатуру N- 37 - ХХI.

В листе миллионной карты содержится 144 листа масштаба 1:100 000, которые обозначаются арабскими цифрами от 1 до 144.

Например: 68 лист этого масштаба имеет номенклатуру N - 37- 68.

Лист карты масштаба 1:100 000 делится на 4 листа масштаба 1:50 000, которые обозначаются буквами русского алфавита А‚Б,В, Г. Например, номенклатура листа А масштаба 1:50 000 будет N - 37 - 68 - А,

Лист карты масштабы 1:50 000 делится по 4 листа масштаба 1:25 000, обозначаемые строчными буквами русского алфавита а‚ б‚ в, г.

Например: лист масштаба 1:25 000 имеет номенклатуру N - 37- 68- А- а.

Лист карты масштаба 1:25 000 Делится по 4листа масштаба 1:10 000, которые обозначаются арабскими цифрами 1, 2, 3, 4.

Например: лист масштабы 1:10 000 имеет номенклатуру N -37- 68- А- а-1.

4.2. Географическая и километровая сетки планов и карт

Поверхность сфероида служит основной поверхностью, относительно которой изучается действительная поверхность Земли, причем на протяжении 20 км эту поверхность можно принять за горизонтальную плоскость, не принимая во внимание кривизну Земли. Поэтому в инженерной геодезии планы проектируют на горизонтальную плоскость.

На планах можно определить прямоугольные координаты любой точки местности, на топографических картах - прямоугольные и географические координаты.

Географические координаты - это широта и долгота точки Географическая система координат едина для всех точек земли.

Географическая широта - угол между отвесной линией в точке земной поверхности и плоскостью экватора.

Географическая долгота - двугранный угол между плоскостью начального Гринвического меридиана и плоскостью меридиана, проходящую через отвесную линии в точке земной поверхности.

Широту считают в обе стороны от экватора от 0 до 90°. В северном полушарии широты положительные, в южном - отрицательные. Долготу считают от начального меридиана в обе стороны на запад и на восток от 0 до 180°.

Для определения положения точек земной поверхности в этой системе используют градусную сетку, которая нанесена за рамкой карты с минутными интервалами и обозначением широт н долгот в углах рамки.

Пользование этой системой связано со сложными вычислениями. Поэтому используют более простую прямоугольную систему координат, где положение точки земной поверхности определяется абсциссой Х - расстояние в километрах экватора, и ординатой У - расстояние от осевого меридиана зоны, перенесенного на 500 км влево. Для облегчения пользования прямоугольными координатами топографическая карта покрывается сеткой квадратов через 1 км, которую называют километровой. За рамкой карты эта сетка также подписывается, горизонтальное линии - по отстоянию её от экватора‚ а вертикальные - первая цифра обозначает номер зоны, а остальные расстояние от осевого меридиана зоны, перенесённого на 500 км‚ чтобы не было отрицательных ординат в зоне.

На рис. II угол рамки имеет географические координаты: широта ? - 54°40' . долгота ? - 18°00', прямоугольные координаты Х- 6065 км, У- 4307 .

4.3. Масштабы планов и карт.

Отношение длины отрезка на плане или карте к горизонтальной проекции соответствующего отрезка на местности называется масштабом. На планах н картах указывается численный масштаб, который выражается дробью с единицей в числителе - 1:500‚ 1:25 000. Знаменатель масштаба показывает степень уменьшения. Когда необходимо знать линейные размеры, пользуются линейным или поперечным масштабами, причем последний позволяет измерять отрезки на картах с графической точностью.

4.4. Условные знаки планов и карт.

На планах и картах должно быть изображено все многообразие контуров местных предметов, а если план топографический - то и рельеф. Для этого используют систему единых условных обозначений.

Условные знаки делят на масштабные (контурные)‚ которые изображают местные предметы, занимающие некоторую площадь (пашня‚ лес, болото и т.п.), и внемасштабные, которые изображают те предметы местности, которые вследствие малых размеров не могут быть изображены в масштабе карты, но должны быть нанесены, так как имеют народнохозяйственное значение.

По характеру и назначению условные знаки подразделяют на группы: геодезические, населенные пункты, гидротехнические сооружения и т.д. В СССР изданы таблицы единых условных знаков для планов и карт различных масштабов, которые являются обязательными для всех геодезических и маркшейдерских предприятий

4.5. Изображение рельефа на топографических планах и картах.

Для полной характеристики местности на планах и картах кроме местных предметов необходимо отобразить и рельеф. Для этого используют горизонтали- кривые линии, полученные как следы пересечения горизонтальных плоскостей с земной поверхностью через равные промежутки, которые называются высотой сечения. Чем круче скат, тем ближе одна горизонталь к другой. Горизонтали не могут пересекаться или давать разветвлении, они всегда замкнуты. Хотя на границах листа карты или плана они могут быть и разомкнутыми.

Для указания направления ската горизонтали снабжаются бергштрихами, которые всегда направлены: а сторону понижения ската. Кроме бергштрихов о направлении ската можно судить по подписи отметки горизонтали, которые всегда ставится основанием в сторону понижения рельефа.

4.6. Задачи для решения на картах и планах.

Все приведенные примеры рассмотрены на участие карты масштаба 1:25 000 (рис. II).

Определение прямоугольных координат точек X и Y.

Для определения координат X и У точки по плану или карте измеряют циркулем-измерителем расстояние от точки до южной и западной линий квадратной координатной сетки, в которой находится данная точка. По масштабу определяют длины этих отрезков на местности в метрах. Прибавив эти величины соответственно к координатам юго-западного угла квадрата, получат координаты точки.

Приме: Найти координаты триангуляционного пункта с отметкой 197,1 м. Сторона координатной сетки на карте равна 4см‚ что при данном масштабе соответствует 1 км, т. е. сетка километровая. От данного триангуляционного пункта до километровых линий координатной сотки 64 и 08 измеряем циркулем отрезки Х = 3,34 см, У = 2,90 см. По масштабу определяем соответствующие им расстоянии 835 и 725 м. Прибавим полученные расстояния к координатам Х = 6065000 и У = 4308725 юго-западного угла квадрата координатной сетки, находим координаты триангуляционного пункта: Хтр.п = 6065835 м ; Утр.п = 4308725 м.

Определение географических координат точек - долготы и широты.

Для определения географических координат сначала следует разобраться в за рамочном оформлении, где написаны значения долгот и широт.

Лист масштаба 1 : 25 000. по которому решаются задачи с юга на север ограничен параллелями со значениями широт 54°40' и 54°45'. Его размер по широте равен 5'. С запада на восток ограничен меридианами со значениями долгот 18°00' и 18°07'30". Его размер по долготе составляет 7'5".

Для определения географических координат в за рамочном оформлении двумя линиями наносят градусную сетку, которую по широте и долготе делят на чести, кратные одной минуте. Чтобы чётко выделялись минутные интервалы, их через один интервал заливают на половину ширины чёрной тушью. Иногда минутные интервалы делят не шесть частей, обозначая их точками. Таким образом, одна честь будет соответствовать 10".

При определении географических координат точки через неё проводят две линии - одну, параллельную ближайшему (западному или восточному) меридиану, другую, параллельную параллели и по градусной сетке отсчитывают широту и долготу.

Приме: Найти долготу и широту триангуляционного пункта с отметкой 214‚2 м.

С данной точки проводятся линии, параллельные западному меридиану и южной параллели до градусной рамки и по ней снимаются показания. Географические координаты пункта: ? = 18°00'42";

? = 54°40'41"

Определение высотных точек по горизонтали.

Если точки расположены на горизонтали, то её отметка равна отметке горизонтали. Если между горизонталями, то ее отметку определяют следующим образом.

Прежде всего определяют отметку соседней к этой точке горизонтали по ближайшей к ней горизонтали с подписанной отметкой. Выясняют сечение горизонталей, которое всегда подписывается внизу карты под линейным масштабом. Определяют направление падения рельефа по бергштрихам или подписанной горизонтали, затем интерполяцией "на глаз" ‚ зная сечение горизонталей, определяют высотную отметку точки.

Пример: Определить высотную отметку точки А. Ближайшая к точке А горизонталь будет с отмытой 190м. Точка А находится выше этой горизонтали, о чем можно судить по написанию отметки, а также по бергштриху, расположенному через одну горизонталь выше точки А слева. Горизонтали проведены через 5 м. Таким образом точка А расположена между горизонталями с отметками 200 и 205 м.

Через точку А проводим заложения (кратчайшее расстояние между двумя соседними горизонталями). Точка А расположена в пропорции 3 к 7 к горизонталям, что в переводе в метры в означает 1,5 к 3,5м. Следовательно, отметка точки А будет 203,5 м.

Определение крутизны ската.

Угол наклона рельефа называется крутизной ската. На планах и картах он определяется по масштабу эаложений, который нанесен за нижней рамкой карты. Он построен по вычисленным значениям заложений, которые определились по различным значениям угла наклона и сечению горизонталей.

При определении крутизны ската и заданном месте циркулем-измерителем берут заложение и переносят его на масштаб заложении так, чтобы раствор циркуля был параллелен линиям заложения масштаба и нижняя его ножка касалась горизонтальной линии, а верхняя пересекла кривую масштаба. Против этого пересечения снимается показание угла наклона.

Пример: Определить угол наклона местности по заложению а-в.

Снимаем этот отрезок циркулем и прикладываем к масштабу. Против пересечения верхней ножки с кривой снимаем значение угла наклона - 1°30'

Построение профиля по заданному направлению.

На листе бумаги откладывают отрезок, на который переносят точки встречи этого отрезка с горизонталями. Выбирают условный горизонт таким образом, чтобы профиль не пересекал линию условного горизонта. По отметкам горизонталей вычисляют значение отрезков, равные отметке точки минус условна горизонт. В заданном масштабе (обычно он в 10 раз крупнее, чем масштаб плана или карты) откладывают на перпендикулярах, восстановленных к линии условного горизонта в точках пресечения горизонталей, вычисленные значения отрезков. Концы отрезков перпендикуляров соединяют линией и получают профиль или вертикальный разрез местности по данному направлению.

2

Показать полностью… https://vk.com/doc-108478326_442668031
Рекомендуемые документы в приложении