Теодолитная съемка

Теодолитная съемка. Виды съемок.
Теодолитной съемкой называется горизонтальная или контурная съемка местности, которая выполняется с помощью теодолита.
Теодолитные ходы представляют собой системы ломаных линий, в которых горизонтальные углы измеряются техническими теодолитами, а длины сторон — стальными мерными лентами и рулетками либо оптическими дальномерами.

Сущность теодолитной съемки.
По точности теодолитные ходы подразделяются на ходы точности 1:5000, 1:2000 и 1:1000. Обычно теодолитные ходы не только нужны для выполнения съемки ситуации местности, но и служат геодезической основой для других видов инженерно-геодезических работ. Теодолитные ходы развиваются от пунктов плановых государственных геодезических сетей и сетей сгущения.

По форме различают следующие виды теодолитных ходов:
1) разомкнутый ход, начало и конец которого опираются на пункты геодезического обоснования (рис. а);
2) замкнутый ход (полигон) — сомкнутый многоугольник, обычно примыкающий к пункту геодезического обоснования (рис. б);
3) висячий ход, один из концов которого примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй конец остается свободным (рис. в).

Виды теодолитных ходов

Теодолитная съемка складывается из следующих видов работ:
• прокладка теодолитных ходов и привязка их к пунктам геодезической сети,
• съемка ситуации,
• обработка результатов полевых измерений,
• построение плана.

Порядок производства работ при прокладке теодолитных ходов.
Работы по прокладке теодолитных ходов производятся в следующем порядке.
1)Камеральная подготовка включает: изучение картографического материала, каталогов плановой и высотной опорной сетей, географического описания района и составление предварительного проекта работ.
2)Рекогносцировка - в процессе, которой отыскиваются пункты геодезической плановой и высотной сетей на местности и окончательно устанавливаются вершины углов поворота теодолитных ходов. Результаты рекогносцировки наносятся на карту самого крупного масштаба, а при ее отсутствии, на схему, составленную в процессе работ.

3)Прокладка теодолитных ходов состоит из следующих этапов.
а) Закрепление точек поворотов ходов колышками со сторожками, на которых указывается номер точки, название организации, год работы. Через 1 км., устанавливают деревянные столбы или полигонометрические центры, такие точки называются закладными.
б) измерение углов 30 секундным или 1 минутным теодолитом, который перед замерами должен быть тщательно вымерен.
в) Измерение длин линий в прямом и обратном направлениях.
Привязка теодолитных ходов к пунктам геодезической опорной сети.

Съемка ситуации местности
Съемка ситуации местности заключается в определении положения характерных точек контуров и местных предметов относительно вершин и сторон теодолитного хода. Съемка может выполняться одновременно с прокладкой теодолитного хода либо независимо. Результаты измерений при съемке заносят в абрис.
На абрисе показывают взаимное расположение вершин теодолитных ходов, линий и снимаемых объектов со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными записями. Абрис ведется в карандаше четко и аккуратно. Он является основным документом съемки и служит материалом для составления плана местности.

Абрисом называется схематический чертеж, масштаб которого принимается произвольным.

Способы съемки ситуации.
В зависимости от характера местности и расположения контуров относительно теодолитных ходов применяют тот или иной способ съемки ситуации.
Основными из них являются следующие:
1. Способ перпендикуляров;
2. Способ полярных координат (полярных направлений);
3. Способ биполярных координат (засечек);
4. Способ створов (промеров);
5. Способ обхода.

1. Способ перпендикуляров
применяется на открытой местности для съемки контуров вытянутой формы и местных предметов, расположенных вблизи сторон теодолитного хода. Сторона теодолитного хода (например, АВ, рис. 78, а) принимается за ось абсцисс, а точка А — за начало координат. Положение снимаемых точек 1, 2, 3 определится длинами перпендикуляров l1, l2, l3 и расстояниями d1 d2, d3 от точки А теодолитного хода до основания соответствующего перпендикуляра. Следовательно, для каждой характерной точки контура местности определяются прямоугольные координаты (абсциссы d1, d2, d3 и ординаты 11э 12э, 13), по которым эти точки можно нанести на план.

2. Способ полярных координат (полярных направлений)
применяется на открытой местности для съемки отдельных местных предметов и характерных точек контуров, удаленных от теодолитного хода.
Сторона теодолитного хода АВ (см. рис. 78, б) принимается за полярную ось, а вершина А (или В) — за полюс. Для определения планового положения точек (например, 1 и 2) достаточно измерить горизонтальные утлы ß1э и ß2 между исходным направлением и направлениями на снимаемые точки и расстояния l1, l2 до этих точек.

3. Способ биполярных координат (засечек)
Для съемки труднодоступных точек на открытой местности целесообразно применять способ угловых засечек. Для этого в точках А и В (см. рис. 78, в) с помощью теодолита измеряют углы у, 5 между стороной теодолитного хода АВ и направлениями на снимаемую точку N. Точка N на плане будет получена в пересечении направлений, построенных по этим углам. Следует иметь в виду, что наиболее выгодным является случай, когда угол при засекаемой точке N близок к 90°. Засечки под углом менее 30° и более 150° дают неточные положения снимаемых точек.

При съемке доступных объектов с четкими очертаниями (здания, инженерные сооружения и т. п.), расположенных вблизи сторон теодолитного хода, можно использовать способ линейных засечек. Для этого на стороне теодолитного хода АВ (рис. 78, г) выбирают две вспомогательные точки О; и О2, отрезок между которыми является базисом. Из точек Ot и О2 лентой или рулеткой измеряют расстояния 1р 12 до снимаемой ситуации точки М. Пересечение линейных засечек отрезками /г, и /2 определит положение точки М на плане. При линейных засечках форма треугольника О{МО2 должна быть по возможности близка к равносторонней, а длины сторон — не превосходить длину мерного прибора.

4. Способ створов (промеров)
применяется в случаях, когда границы ситуации пересекают стороны теодолитного хода или продолжение сторон (см. рис. 78, д), а также для определения положения вспомогательных опорных точек (точка О). Положение снимаемых точек 1, 2, 3 определится линейными промерами d1, d2, d3. Способ створов находит широкое применение при съемке застроенных территорий, особенно в сочетании его со способами перпендикуляров и линейных засечек.

5. Способ обхода.
применяется на закрытой местности для съемки важных объектов, которые из-за дальности и местных препятствий не могут быть засняты от вершин и сторон основного теодолитного хода. В этом случае вокруг снимаемого объекта (см. рис. 78, е) прокладывают дополнительный съемочный ход 1-2-3-4-5, который привязывают к основному ходу. Углы в съемочном ходе измеряют одним полуприемом, а стороны стальной лентой или с помощью нитяного дальномера (в коротких ходах). Границы контура снимают от сторон съемочного хода способом перпендикуляров.

Камеральные работы при теодолитной съемке
Камеральные работы при теодолитной съемке слагаются из вычислений и графических построений. В результате вычислений определяют плановые координаты вершин теодолитных ходов; конечной целью графических построений является получение ситуационного плана местности.
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.

Вычислительные работы по определению координат вершин теодолитного хода включают в себя:
обработку угловых измерений и вычисление дирекционных углов сторон;
вычисление горизонтальных проложений сторон;
вычисление приращений координат и координат вершин хода.
Все вычисления ведутся в специальной ведомости.
Вычислительные работы для замкнутых и разомкнутых (диагональных) ходов имеют свою специфику.

Обработка материалов теодолитной съемки начинается с определения угловой невязки и ее распределения.
Для проверки точности измеренных углов нужно вычислить величину угловой невязки:
ƒβ=Σβпр- Σβтеор ,
где Σβпр - сумма измеренных внутренних углов;
Σβтеор - теоретическая сумма внутренних углов многоугольника, определяется по формуле:
Σβтеор=1800(n-2)
Здесь n - число углов в многоугольнике.
Предельно допустимое значение угловой невязки определяется по формуле:
ƒβдоп= ± (2...3) t√n;
где t- точность теодолита.
При применении теодолита Т - 30 формула принимает вид:
ƒβдоп = ±1,5′√n

Вычисление дирекционных углов и румбов.
Дирекционные углы сторон теодолитного хода вычисляют по формуле: α(n) - (n+1)= α(n-1) - (n) +1800 - βn;
где α(n) - (n+1) - дирекционный угол последующей линии;
α(n-1) - (n) - дирекционный угол предыдущей стороны;
βn - исправленный угол, лежащий вправо по ходу между стороной с известным дирекционным углом (n-1) - (n) и следующей стороной (n) - (n+1).
Например, если известен α1-2, то α2-3 можно получить по формуле:
α2-3=α1-2+1800-β2;
Контролем вычислений для замкнутого полигона является получение в конце расчета дирекционного угла стороны 1-2, т.е.
α1-2=α(к)-1+1800-β1;
где α(к)-1 - дирекционный угол стороны, соединяющий конечную и первую точки замкнутого полигона.

Рисунок 3. Значение румбов

Координаты точек вычисляют по формулам:
Xn+1=Xn+ΔX(n)-(n-1) ,
Yn+1=Yn+ΔY(n)-(n+1)
где Xn, Yn - координаты предыдущей точки
Xn+1, Yn+1 - координаты последующей точки хода.
Теоретическая сумма углов диагонального хода определяется по формуле:
Σβтеор=αн - αк+1800n ;
где αн и αк - соответственно начальный и конечный дирекционные углы;
n - число измеренных углов.
2. Теоретическую сумму приращений вычисляют по следующим формулам:
ΣΔXтеор=XК - XН,
ΣΔYтеор=YК - YН .
где XН,YН и XК,YК - координаты начальной и конечной точек соответственно.
3. Невязки приращениях координат определяют по формулам:
ƒx=ΣΔXвыч - ΣΔXтеор ,
ƒy=ΣΔYвыч - ΣΔYтеор .

Построение координатной сетки.
Для составления плана сначала необходимо построить координатную сетку, к точности которой предъявляются высокие требования. Сетка строится в виде системы квадратов. Такую сетку чаще всего строят при помощи координатной линейки Ф.В. Дробышева. Если ее нет, то построение может быть обычной линейкой. Сначала через лист бумаги проводят две диагонали и от точки их пересечения откладывают измерителем по направлению к каждой вершине листа одинаковые отрезки. Полученные точки на диагоналях соединяют и получают прямоугольник.