Сущность тахеометрической съемки и ее назначение

Тахеометрическая съемка является самым распространенным видом наземных топографических съемок. Высокая производительность тахеомет­рических съемок обеспечивается тем, что все измерения, необходимые для определения пространственных координат характерных точек мест­ности, выполняют комплексно с использованием одного геодезического прибора —тахеометра. При этом положение снимаемой точки местности в плане определяют измерением полярных координат: измеря­ют горизонтальный угол между направлениями на одну из соседних то­чек съемочного обоснования и снимаемую точку и измеряют расстояние до точки нитяным дальномером или лазерным дальномером электронно­го тахеометра. Высотное положение снимаемых точек определяют мето­дом тригонометрического нивелирования:

горизонтальная проекция расстояния

d = L cos²v; (6)

превышение

h = d tgv + i - l (7)

где L = Cn’ — дальномерное расстояние; n’ — разность отсчетов по дальномерным штрихам сетки нитей; v — угол наклона; i — высота прибора над съемочной точкой; l — высота наводки.

Тахеометрические съемки используют для подготовки крупномасш­табных топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ), по которым осуществляется системное автоматизированное проектиро­вание объектов строительства.

Основными масштабами для производства тахеометрических съемок являются: 1:500, 1:1000 и 1:2000. При этом масштаб съемки принимают в зависимости от ее назначения, стадии проектирования, ожидаемых раз­меров проектируемого объекта в плане, а также от категории рельефа и ситуационных особенностей местности и, в частности:

масштаб 1:500 с высотой сечения рельефа 0,25—0,5 м — для состав­ления планов и ЦММ при проектировании городских улиц и дорог, вре­менных и гражданских сооружений, малых водопропускных сооружений на дорогах, небольших карьеров и резервов грунта и т. д.;

масштаб 1:1000 с высотой сечения рельефа 0,5—1,0 м или масштаб 1:2000 с высотой сечения рельефа через 1,0—2,0 м для составления топо­графических планов и ЦММ при проектировании системы поверхностно-метрических съемок. Топографическая наземно-космическая съемка по сравнению с другими видами топографических съемок является самой производительной и эффективной, обеспечивая при этом полную автома­тизацию обработки результатов измерений и подготовки топографиче­ских планов и ЦММ.

При производстве тахеометрических съемок особенно эффективным оказывается использование электронных тахеометров, позволяющих фиксировать результаты измерений сразу на магнитные носители, с по­следующим или непосредственным вводом информации в память поле­вого или базового компьютера и ее автоматической обработкой, подго­товкой ЦММ и топографических планов на графопостроителях.

Таблица 1 Характеристика тахеометрической съемки

Планово-высотное обоснование тахеометрической съемки

Планово-высотное обоснование тахеометрических съемок, со съе­мочных точек которого осуществляют съемку подробностей рельефа и ситуации местности, обычно создают двумя способами:

· прокладкой теодолитного хода (разомкнутого или замкнутого) с из­мерением горизонтальных углов полным приемом оптического теодоли­та или электронного тахеометра и промерами горизонтальных проекций сторон землемерной лентой или светодальномером. Высоты съемочных точек определяют геометрическим нивелированием;

· прокладкой теодолитного хода с измерением горизонтальных углов полным приемом теодолита, определением горизонтальных расстояний между съемочными точками нитяным дальномером оптического теодо­лита или светодальномером электронного тахеометра (если тахеометри­ческую съемку выполняют электронным тахеометром). Высоты съемоч­ных точек определяют методом тригонометрического нивелирования. Таким образом, в этом случае планово-высотное обоснование создают используя один прибор — оптический теодолит или электронный тахео­метр.

Таблица 2. Допустимые значения расстояний между пикетами, от съемочных станций до пикетов

Съемочное обоснование по первому способу создают при тахеомет­рических съемках для проектирования объектов, занимаю­щих большие площади (средние и большие мостовые переходы, транс­портные развязки движения в разных уровнях, аэропорты и т. д.), а также при съемках в населенных пунктах.

Съемочное обоснование по второму способу создают при относи­тельно небольших площадях тахеометрических съемок (места со слож­ными инженерно-геологическими условиями, небольшие карьеры и резервы, пересечения и примыкания автомобильных дорог в одном уровне, малые водопропускные сооружения и т. д.).

Съемочным обоснованием тахеометрических съемок могут служить: трасса линейного сооружения, замкнутый полигон, сеть микротриангу­ляции и висячий ход. Выбор того или иного типа съемочного обоснования связан со стадией проектирования, рельефом местности, размерами и требуемым масштабом съемок.

Ориентирование съемочного обоснования тахеометрических съемок и определение координат съемочных точек обычно осуществляют при­вязкой к трассе линейного сооружения либо к пунктам государственной геодезической сети. При съемках небольших площадей допускается ори­ентирование съемочного обоснования по магнитному азимуту с вычисле­нием условных координат съемочных точек.

Таблица 3. Минимальное число съемочных точек в зависимости от масштаба съемки:

Съемочные точки обоснования размещают, как правило, на возвы­шенных участках местности с хорошо обеспеченной видимостью. Рас­стояния между съемочными точками не должны быть больше 350 м и меньше 50 м. В исключительных случаях минимальное расстояние между точками съемочного обоснования допускают до 20 м, но с обяза­тельным центрированием теодолита на карандаш, вставляемый взамен вынутой шпильки, и с визированием не на веху, а на шпильку.

Трассу линейного сооружения в качестве съемочного обоснования (рис. 11, а) используют в следующих случаях: при съемках притрассовой полосы дорог для проектирования системы поверхностного водоот­вода; для целей камерального трассирования на сложных участках мест­ности; на участках местности со сложным инженерно-геологическим строением; при съемках для проектирования малых искусственных соо­ружений; для проектирования пересечений и примыканий автомобиль­ных дорог в одном уровне и т. д. Трассу нередко используют и как часть съемочного обоснования другого типа.

Съемочное обоснование в виде замкнутого полигона используют при съемках участков местности для проектирования объектов, занимающих большие площади (рис. 11, б). В ряде случаев в поли­гон включают и часть трассы линейного сооружения. При расположении снимаемого участка местности в стороне от трассы осуществляют привязку съемочного обоснования к трассе, либо к ближайшим пунктам го­сударственной геодезической сети. Для съемки удаленных от основного съемочного обоснования подробностей ситуации и рельефа назначают диагональные или висячие теодолитные ходы, при этом последние могут размещаться как внутри полигона, так и вне его пределов. Увязку угло­вых измерений, длин линий и превышений осуществляют как для всего полигона в целом, так и для каждой его части в отдельности.

Съемочное обоснование по типу микротриангуляции (рис. 11, в) со­здают на местности, не удобной для измерения длин линий землемерной лентой или рулеткой, например, при пересеченном или горном рельефах. По форме треугольники сети должны приближаться по возможности к равносторонним с размещением их вершин на возвышенных точках мест­ности для обеспечения прямой видимости соседних вершин и большего охвата снимаемой площади. Одну из сторон обоснования размещают на удобном для измерения длины участке местности и принимают в качест­ве базиса. Его промеряют дважды в прямом и обратном направлениях с относительной невязкой не более 1:2000 и в случае необходимости вво­дят поправки за угол наклона линии. Все углы измеряют полным при­емом теодолита с последующим аналитическим вычислением остальных длин сторон и координат всех съемочных точек обоснования.

Рис 11. Виды съемочного обоснования тахеометрических съемок:

а — трасса линейного объекта: Р1, Р2 — пункты геодезической сети; Ст I — Ст. VIII — съе­мочные точки; В_уг 1 — В_уг 3 — вершины углов поворота трассы; б — замкнутый полигон: 1 — трасса линейного объекта; 2 — полигон; 3 — диагональный ход; в — микротриангуля­ция: / — трасса линейного объекта; 2 — триангуляционная сеть; г — висячий ход: / — трасса линейного объекта; 2 — теодолитный ход

При съемках относительно узких полос, вытянутых в поперечном на­правлении от трассы или от одной из сторон замкнутого полигона, в каче­стве съемочного обоснования тахеометрической съемки этого участка местности принимают висячий ход (рис. 11, г), т. е. теодолитный ход с числом сторон не более трех, опирающийся в своем начале на основное съемочное обоснование либо на трассу линейного сооружения. За начало висячего хода удобно принимать одну из съемочных точек основного обоснования или трассы линейного сооружения.

Привязку висячего хода к основному съемочному обоснованию и из­мерение его углов осуществляют полным приемом теодолита, а длины линий лентой или дальномером в прямом и обратном направлениях.

Висячий ход размещают по возможности в середине полосы съемки, при этом если ширина последней превышает двойной предел отсчета по рейке (150x2 = 300 м), то кроме основного висячего хода прокладывают поперечные ходы.

Висячие ходы допускают для съемок масштабов 1:1000 и 1:2000. Для масштаба 1:500 допускают лишь одну выносную съемочную точку на расстоянии не более 200 м от основного съемочного обоснования.

Предельную ошибку измерений углов при создании съемочного обоснования тахеометрических съемок принимают:

(8)

где п — число измеренных углов обоснования.

Допустимую невязку в превышениях принимают:

(9)

где L — длина двойного нивелирного хода, км.

Допустимую невязку в определении расстояний принимают:

(10)

где∑d— общая длина теодолитного хода, м.

Закрепление точек съемочного обоснования первоначально осущест­вляют сторожками и точками, при этом в центр точки вбивают гвоздь, над которым центрируют теодолит с точностью ±

0,5 см. При ответственных съемках больших площадей, когда съемочные точки необходимо сохра­нить, последние закрепляют стандартными деревянными или железобе­тонными столбами. На лицевой части сторожков и столбов закрепления надписывают сокращенное название организации, выполняющей изы­скания, номер съемочной точки и год производства съемки. При создании съемочного обоснования по типу микротриангуляции закрепление съемочных точек целесообразно делать обрезками - газовых труб, вбиваемых в землю, при этом исключается необходимость переста­новки вех при переходе с одной съемочной точки на другую (вехи встав­ляют в отверстия труб).

После создания на местности планово-высотного обоснования тахео­метрической съемки приступают к съемке подробностей рельефа и ситуа­ции местности. Съемку производят полярным способом со съемочных то­чек обоснования по реечным точкам, размещаемым в характерных мес­тах рельефа и ситуации (с определением направлений измерений гори­зонтальных углов по лимбу теодолита, расстояний — нитяным дальномером и превышений — методом тригонометрического нивелиро­вания).

Реечные точки не закрепляют, а рейки при этом ставят непосредст­венно на землю. Число реечных точек, снимаемых с каждой точки съе­мочного обоснования, зависит от рельефа местности, особенностей ситу­ации, видимости и масштаба съемки. Реечные точки размещают по воз­можности равномерно по снимаемой площади таким образом, чтобы рас­стояния между ними в среднем соответствовали величинам, указанным ниже:

Таблица 4 Расстояния между реечными точками

Реечные точки выбирают таким образом, чтобы на топографическом плане можно было бы однозначно изобразить рельеф и ситуацию: верши­ны возвышенностей, водоразделы, перегибы склонов, террасы, подошвы возвышенностей, котловины, тальвеги и овраги, седловины, обрывы, очертания берегов рек, ручьев, прудов, озер, очертания границ угодий, болот, дороги с основными элементами земляного полотна, линии связи и электропередачи, подземные коммуникации (кабели, газопроводы, нефтепродуктопроводы, водоводы), очертания границ населенных пунк­тов, отдельные здания и сооружения, изгороди и другие подробности ме­стности.

При производстве тахеометрических съемок рейки в характерных точках местности устанавливают рабочие — реечники. Общее число реечников у одного съемщика может быть от одного до четырех в зависимо­сти от его опыта и степени сложности съемки. Порядок расположения реечных точек должен быть таким, чтобы обеспечивать удобство и быстро­ту перехода реечников с одной снимаемой точки на другую. Наиболее ча­сто применяют способ обхода точек параллельными рядами.

На каждой точке съемочного обоснования производят работы в такой последовательности:

Ø на съемочной точке устанавливают теодолит или тахеометр, для чего его центрируют, устанавливают с помощью подъемных винтов по уров­ню в рабочее положение и с помощью рейки или рулетки измеряют высо­ту прибора над съемочной точкой обоснования;

Ø прибор ориентируют, т. е. устанавливают ноль лимба по исходному направлению (обычно на предыдущую съемочную точку обоснования), для чего открепив закрепительный винт алидады, совмещают ноль лимба с нулевым штрихом алидады, или иначе, устанавливают отсчет по гори­зонтальному кругу теодолита 0°00' и закрепляют алидаду;

Ø открепив закрепительный винт лимба, наводят перекрестье нитей зрительной трубы на низ вехи, установленной на предыдущей съемочной точке обоснования, закрепляют лимб и открепляют алидаду. Ориентиро­вание осуществляют при основном положении круга теодолита;

Ø наведение прибора на реечные точки осуществляют при основном по­ложении круга теодолита, при этом: измеряют расстояние нитяным даль­номером, наводят горизонтальный штрих сетки нитей на определенный отсчет (на высоту наводки), измеряют угол наклона по вертикальному кругу, по лимбу горизонтального круга считывают горизонтальный угол, т. е. определяют направление на точку и записывают в графу «Примеча­ния» семантическую информацию (угол дома, опора ЛЭП, урез воды и т.д.).

При определении расстояния нитяным дальномером отсчеты по дальномерным нитям можно брать одним из следующих способов (рис. 12):

· с одновременным измерением угла наклона v, когда средний штрих сетки нитей наведен на отсчет, равный высоте прибора /, берут отсчеты по верхнему а и нижнему Ь штрихам нитяного дальномера (рис. 12, а);

· со смещением нижнего штриха дальномера на ближайший отсчет, кратный целому метру (рис. 16.2, б), при этом для взятия отсчета по вер­тикальному кругу теодолита средний штрих сетки нитей возвращают в исходное положение.

В обоих случаях расстояния находят путем вычитания из большего отсчета меньшего, с последующим умножением полученного результата на коэффициент дальномера С:

L = (а - b) С.

Второй способ определения дальномерного расстояния во всех случа­ях является более предпочтительным, поскольку требуется взятие

Рис. 12. Способы определения расстояния нитяным дальномером:

с наведением средней нити на высоту прибора; б — со смещением нижней дальномерной нити на отсчет, кратный целому метру (расстояние 63,0 м)

только одного отсчета по верхнему штриху нитяного дальномера, нижний от­счет, равный кратному значению метра, отбрасывается и, таким образом, исключается арифметическая операция определения разности отсчетов, что очень важно для ускорения съемочного процесса.

В виде исключения, если не видна часть рейки, попадающая на один из дальномерных штрихов, допускается определение расстояния по двум штрихам — среднему и дальномерному с удвоением разности отсчетов.

При определении угла наклона v средний штрих сетки нитей обычно наводят на отсчет по рейке, равный высоте прибора l = i. Как следует из основной формулы тригонометрического нивелирования (12), в этом случае при вычислении превышения h не нужно вводить поправку за вы­соту наведения (i - l). При отсутствии видимости на отсчет, равный высо­те прибора, средний штрих сетки нитей наводят на отсчет, равный высоте прибора плюс 1,0 или 2,0 м (например, при отсутствии видимости на l = i = 1,43, наводят на 2,43 или 3,43 м).

При измерении угла наклона v, если прибор не имеет компенсатора вертикального круга, перед взятием отсчета пузырек при алидаде верти­кального круга выводят на середину (теодолит Т15), если прибор не име­ет уровня при алидаде вертикального круга (теодолиты 2Т30, 2Т30П, 4Т30П), то подводят в ноль-пункт пузырек уровня горизонтального круга одним из подъемных винтов.

Завершив съемку с данной съемочной точки, перед тем как перейти на следующую съемочную точку обоснования, вновь визируют прибор на исходную веху, проверяя, не сошел ли в ходе съемки отсчет по лимбу с 0°00'.