Методика геодезических измерений на местности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уральский Государственный Горный университет

кафедра геодезии и кадастров

Клементьева Елена Кочнева Анастасия

Кузнецов Роман Лебедев Андрей

Ноженко Роман Шарифов Фарид

Преподаватели:

Екатеринбург 2010

Введение

Настоящий отчет составлен по материалам учебно-полевой практики по геодезии, проходившей с 27 июня по 8 июля 2010 года. Практика проводилась студентами I курса Уральского Государственного Горного Университета, предусмотренная программой образования.

Учебная практика по геодезии проводится после изучения теоретических положений геодезии и выполнения лабораторно-практических заданий в течение одного семестра 1-го курса. Продолжительность учебной практики согласно рабочим учебным планам нашей специальности - взрывное дело - 2 недели.

Все работы по программе учебной практики выполняются бригадами студентов в составе 6 человек. Работу в бригаде организует бригадир, в обязанности которого входит представительство бригады во всех официальных мероприятиях таких, как получение, хранение и сдача приборов и оборудования, участие бригады в хозработах и т. п.

Для выполнения программы практики каждая бригада получает следующие приборы и принадлежности: теодолит, штатив, две вешки, нивелир, две рейки, пять шпилек, уровень, молоток, линейку Дробышева.

Отчетными документами учебной практики являются: полевые журналы измерений, ведомости вычислений координат и отметок пунктов съемочного обоснования, отчет о практике, абрисы тахеометрической съемки, журнал съемки, пикетажный журнал, топографический план участка местности.

Практика проходила на Уктусе. Это жилой район Екатеринбурга. Расположен в Чкаловском административном районе Екатеринбурга, на южной окраине города по обоим берегам реки Исеть и её правого притока -- реки Патрушиха, у северных склонов Уктусских гор. С севера Уктус граничит с жилым районом «Ботанический», с запада с жилым районом «Вторчермет», на юго-западе с жилым районом «Елизавет», южной границей района является Уктусский лесопарк. Рекой Исеть район делится на две обособленные части: Уктус Правобережный и Уктус Левобережный.

1. Получение задания, проектирование, рекогносцировка и закладка пунктов съемочного обоснования

Задание на учебную практику по геодезии выдаёт руководитель практики. В этом задании указывается состав бригады, задачи и продолжительность практики, обеспеченность участка работ топографо-геодезическими материалами, виды и объёмы работ, приборы и оборудование, необходимые для выполнения работ, последовательность выполнения работ, перечень представляемых к отчёту материалов, формы контроля работы.

Для построения съёмочного обоснования применялся метод полигонов (замкнутых ходов). На участке работ было закреплено 6 точек на расстоянии от 55 до 74 метров. На местности точки были закреплены колышками длиной 20 см. (Смотреть схему теодолитного хода и геодезической привязки).

Так как участок съёмки (полигона) небольшой, проектирование теодолитного хода было выполнено непосредственно на местности.

В процессе рекогносцировки наметили местоположение пунктов и убедились во взаимной видимости между соседними пунктами. Для этого нужно было встать двум студентам на два соседних пункта; если они в таком положении видели друг друга, пункты можно было закреплять. Место закладки пункта должно быть удобным для установки штатива теодолита и обеспечивать хороший обзор для съёмки в радиусе 60 м - 100 м. За центр пункта удобно принять шпильку (колышек), который забивается в землю так, чтобы над землёй осталось не более 1 см его длины (рис.1).

Рисунок 1 - Закрепление пункта теодолитного хода

Для измерения горизонтальных и вертикальных углов можно применять теодолиты Т30, 2Т30, 2Т30П, 4Т30П, Т15, 2Т5К, 3Т5К и им равноценные. Буква "П" в шифре теодолита означает, что его зрительная труба даёт прямое изображение; буква "К", - что вместо уровня при алидаде вертикального круга используется компенсатор малых углов наклона. Модель теодолита, используемогобригадой для измерения углов 2Т30П.

- вращая алидаду, установить уровень при алидаде горизонтального круга параллельно линии, соединяющей два подъёмных винта, и, вращая эти два винта в противоположные стороны, привести пузырёк уровня в нульпункт;

- повернуть алидаду на 90о, то есть, установить уровень по направлению третьего подъёмного винта; вращая этот винт, привести пузырёк уровня в нульпункт.

При наведении зрительной трубы на визирную цель (например, на вешку) следует, вращая алидаду и трубу, навести на вешку белый крест в окуляре визира и, придерживая одной рукой алидаду, осторожно завернуть её зажимной винт. Затем, придерживая одной рукой зрительную трубу, другой рукой завернуть зажимной винт трубы. После этого, глядя в окуляр трубы, нужно отфокусировать изображение вешки и, вращая наводящие винты алидады и трубы, установить изображение вешки в центре сетки нитей. Для ослабления ошибки из-за наклона вешки крест сетки нитей нужно наводить на самую нижнюю видимую часть вешки (рис.2.

Рисунок 2 - Правильное наведение зрительной трубы на вешку

Таблица - Общие характеристики теодолитов

Рисунок 3 - Поле зрения микроскопа теодолита 2Т30

- повернуть алидаду точно на 180о; сосчитать количество делений n, на которые пузырёк уровня отклонился от нульпункта;

- вращая эти же два подъёмных винта, сместить пузырёк уровня в сторону нульпункта на n/2 делений;

- вращая исправительные винты уровня, привести пузырёк в нульпункт.

Если после поворота алидады на 180о пузырёк уровня уходит за пределы шкалы, то отклонение пузырька следует измерять в оборотах подъёмных винтов и исправлять уровень методом последовательных приближений; кроме того, в этом случае можно применить способ Г.Ф. Лысова [7]. Порядок поверки уровня по способу Г.Ф. Лысова:

- вращая один (любой) подъёмный винт, наклонить теодолит на 1о - 2о (около двух полных оборотов винта);

- осторожно вращая алидаду, найти такое её положение, когда пузырёк уровня будет точно в нульпункте (пользоваться наводящим винтом алидады!); взять отсчёт N1 по горизонтальному кругу;

- осторожно вращая алидаду, найти второе её положение, когда пузырёк уровня будет точно в нульпункте (пользоваться наводящим винтом алидады !); взять отсчёт N2 по горизонтальному кругу;

- вычислить установочный отсчёт

- исправительными винтами уровня привести пузырёк уровня в нульпункт.

После исправления уровня нужно заново привести ось вращения алидады в вертикальное положение (выполнить горизонтирование теодолита).

- навести зрительную трубу при КЛ на хорошо видимую точку вблизи горизонта, взять отсчёт по горизонтальному кругу NL ;

- перевести трубу через зенит и, вращая алидаду, навести трубу при КП на эту же точку, взять отсчёт по горизонтальному кругу NR ;

- вычислить двойную коллимационную ошибку по формуле:

Если величина 2C превышает 5', то выполняются следующие операции:

- вычислить правильный отсчёт при КП

- вращая алидаду микрометренным винтом, установить этот отсчёт на лимбе горизонтального круга - в поле зрения трубы точка сместится с вертикальной нити;

- отвернуть защитный чехол на окуляре зрительной трубы и обеспечить доступ к исправительным винтам сетки нитей;

- ослабить вертикальные исправительные винты и, вращая горизонтальные винты, навести вертикальную нить на точку; зажать все исправительные винты:

- повторить определение коллимационной ошибки.

3. Поверка сетки нитей. Вертикальная нить сетки нитей должна быть параллельна оси вращения алидады. Для выполнения поверки нужно выполнить следующие операции:

- вращая алидаду, навести зрительную трубу на хорошо видимую точку;

- наводящим винтом трубы плавно смещать трубу по высоте сначала вниз, потом вверх; если изображение точки не отклоняется от вертикальной нити, условие выполнено; если изображение точки отклоняется от вертикальной нити, то при измерении углов следует всегда наводить трубу на визирную цель так, чтобы цель была в центре поля зрения трубы.

4. Поверка места нуля. При горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы и пузырька уровня при вертикальном круге в нульпункте (для теодолитов Т15 и Т5) отсчёт по вертикальному кругу должен быть равен нулю. Для выполнения поверки места нуля выполняют следующие операции:

- навести зрительную трубу на точку при КЛ;

- с помощью микрометренного винта алидады вертикального круга привести пузырёк уровня при вертикальном круге в нульпункт, взять отсчёт по вертикальному кругу VL;

- перевести трубу через зенит и навести трубу на эту же точку при КП;

- привести пузырёк уровня в нульпункт, взять отсчёт по вертикальному кругу VR;

- вычислить место нуля; для теодолитов 2Т30 по формуле

2.2 Поверки и исследования нивелира и реек

Перед выполнением поверок нивелира необходимо привести его ось вращения в вертикальное положение с помощью подъёмных винтов и установочного круглого уровня. Для этого нужно вращать подъёмные винты в произвольном направлении до тех пор, пока пузырёк уровня установится в центре малого круга.

Нивелирная рейка имеет чёрную шкалу на одной стороне и красную шкалу на другой стороне. Деления оформлены в виде дециметров, разделённых на 10 частей; каждый дециметр подписан двузначным числом, например, 03, 17, 29 - на чёрной стороне и 48, 57, 74 - на красной стороне. Начало каждого дециметра фиксируется тонким горизонтальным штрихом, от которого строится пятисантиметровая фигура в форме буквы Е; затем следуют ещё 5 делений: три белых и два закрашенных (рис. 4). В трубе с перевёрнутым изображением деления рейки возрастают сверху вниз.

Рисунок 4 - Изображение рейки в трубе нивелира

- установить ось вращения нивелира в отвесное положение;

- вращая нивелир по азимуту, установить трубу перпендикулярно линии, соединяющей два подъёмных винта (по направлению третьего подъёмного винта);

- элевационным винтом привести пузырёк уровня в нульпункт;

- вращая два подъёмных винта на 2 - 3 оборота в противоположных направлениях, наклонить нивелир сначала в одну сторону, затем в другую; если пузырёк уровня остаётся на месте или отклоняется оба раза в одну и ту же сторону, то условие выполнено; если пузырёк отклоняется в разные стороны, то условие нарушено.

Вторая часть поверки выполняется двойным нивелированием вперёд и включает следующие операции:

- на местности забивают два колышка на расстоянии 40 - 50 метров;

- устанавливают нивелир над первым колышком так, чтобы окуляр трубы находился с колышком на одной отвесной линии; измеряют высоту i1 центра окуляра над колышком в миллиметрах; на второй колышек вертикально устанавливают рейку;

- наводят трубу на рейку, с помощью элевационного винта устанавливают пузырёк уровня в нульпункт и берут отсчёт по рейке по центральной нити b1 ;

- меняют местами нивелир и рейку и повторяют измерения - получают i2 и b2;

- вычисляют величину x по формуле

где "=206265"; по Инструкции [4] угол i не должен превышать 20", что на расстоянии 50 м соответствует допуску x в 4 мм.

Пример: i1=1440; b1=1172;

i1+i2 =2820; b1+b2=2815; S = 40 м; x=+2,5мм; i=12".

- вычислить правильный отсчёт b2o=b2+x ;

- элевационным винтом установить среднюю нить на отсчёт по рейке b2o;

- исправительными винтами уровня при трубе привести пузырёк уровня в нульпункт;

- заново выполнить поверку второй части главного условия.

Исправление уровня, если это необходимо, разрешается только в присутствии преподавателя.

- тщательно установить ось вращения нивелира в вертикальное положение с помощью подъёмных винтов, элевационного винта и цилиндрического уровня при трубе;

- исправительными винтами круглого уровня привести его пузырёк в нульпункт.

3. Поверка сетки нитей. Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира, то есть быть горизонтальной. Эта поверка выполняется так:

- поставить рейку в 30 м от нивелира;

- навести трубу на рейку; установить изображение рейки в центре сетки нитей; элевационным винтом привести пузырёк уровня в нульпункт; взять отсчёт по рейке bo;

- наводящим винтом трубы сместить изображение рейки влево, затем вправо; оба раза взять отсчёты по горизонтальной нити bл и bп соответственно.

Если отсчёты bл и bп отличаются от bo более, чем на 1 мм, сетку нитей нужно развернуть; эту операцию можно выполнять только в присутствии преподавателя. Для исключения влияния наклона горизонтальной нити нужно всегда устанавливать изображение рейки точно в центре сетки нитей.

- закрепить рейку в вертикальном положении на расстоянии 8 - 10 м от нивелира;

- навести зрительную трубу на рейку;

- выделить в поле зрения трубы одно деление рейки и спроектировать его на рейку, видимую другим (невооружённым) глазом; сосчитать, сколько делений на рейке укладывается в одном делении изображения рейки - это и будет увеличение трубы.

Если в поле зрения трубы выделяется n делений и в них укладывается N делений рейки, то увеличение трубы равно Vx=N/n.

- установить рейку вертикально на расстоянии 40 - 50 м от нивелира;

- навести зрительную трубу на рейку;

- измерить с помощью нитяного дальномера расстояние S от нивелира до рейки;

- вычислить цену деления уровня в прямом и обратном ходе по формуле:

где

.

Пример определения цены деления уровня приведён в таблице 4.

Таблица 4- Определение цены деления уровня с помощью рейки

S=9,10 м = 9100 мм. пр = 21,3" , обр = 22,1" , ср = 21,7".

На расстоянии около 20 м от нивелира прочно забивают в землю 4 кола различной длины и в торцы их вбивают гвозди с полусферической шляпкой.

Последовательно на каждый кол ставят первую рейку и делают отсчёты по красной и чёрной сторонам. Затем такие же отсчёты делают по второй рейке. После изменения высоты нивелира на 5 - 7 см выполняют второй такой же приём. Порядок записи отсчётов и вычислений приведён в таблице 5.

Таблица 5- Определение разности высот нулей реек

Разность высот нулей красной и чёрной сторон рейки 1 - 4787 мм.

Разность высот нулей красной и чёрной сторон рейки 2 - 4688 мм.

чёрных сторон 487.5 - 487.2 = + 0.3 мм,

красных сторон 5274.8 - 5175.6 = + 99.2 мм,

пары реек + 0.3 - 99.2 = - 98.9 мм = - 99 мм.

Рисунок 5 - Схема установки вешек в створе сторон измеряемого угла

а) С помощью нитяного отвеса. Поставить штатив с отвесом над центром пункта так, чтобы верхняя площадка головки штатива была горизонтальной, а отвес в спокойном состоянии отклонялся от центра пункта не более 5 мм. Затем установить на штатив теодолит и закрепить становой винт; в случае необходимости подвигать теодолит по площадке, чтобы отвес не отклонялся от центра пункта более 5 мм. Выполнить горизонтирование теодолита с помощью подъёмных винтов и уровня при алидаде горизонтального круга.

У теодолитов Т30 и 2Т30 нет оптического центрира, но его роль может выполнять зрительная труба, установленная вертикально объективом вниз на отсчёт 90o 00'. Для визирования трубы на центр пункта в корпусе теодолита имеется сквозное круглое отверстие диаметром около 10 мм.

вычислить значение левого по ходу угла при КЛ по формуле ,' = Л4 - Л2[+360o]; если отсчёт Л4 меньше отсчёта Л2 (угол получается отрицательный), то нужно прибавить 360o;

"= П4 - П2[+360o];

если отсчёт П4 меньше отсчёта П2 (угол получается отрицательный), то нужно прибавить 360o;

если выполняется условие , то вычисляется среднее значение угла

= 1/2*( Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

' + " );

значение Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

доп следует принять для теодолитов Т30 и 2Т30 доп=2', для теодолитов Т15 и Т5 доп=1'.

Если измеряются правые по ходу углы, то при вычислении угла при КЛ и КП нужно из отсчёта на заднюю точку (п.2 - рис.5) вычитать отсчёт на переднюю точку (п.4 - рис.5).

3.2 Измерение расстояния нитяным дальномером

На одном конце линии установить теодолит на штативе, выполнить его горизонтирование и центрирование. На другом конце линии вертикально установить нивелирную рейку.

Навести трубу на рейку так, чтобы верхняя дальномерная нить была совмещена с круглым отсчётом N1 (например, N1=1000); взять отсчёт N2 по нижней горизонтальной нити (например, N2=1116).

Длина линии вычисляется по формуле , где C - коэффициент дальномера, равный 100. В нашем примере D = 100*(116 мм) = 11600 мм = 11,6 м. Если отсчёт N1 или N2 берётся по центральной горизонтальной нити, то коэффициент дальномера нужно взять равным 200.

Для приближённых измерений полезно помнить, что 1 см на рейке (одно деление рейки) соответствует 1 м на местности, а 1 дм на рейке соответствует 10 м на местности.

3.3 Измерение превышений в ходе технического нивелирования

Отметки любого геодезического пункта В обычно получают по формуле:

Если расстояние между пунктами невелико (до 150 м) и превышение между ними также небольшое (до 2 м), то превышение можно измерить с одной постановки (одной станции) нивелира и обойтись без башмаков (рис. 10).

установить нивелир примерно посередине между пунктами А и В, привести нивелир в рабочее положение; расстояние от нивелира до реек не должно быть слишком большим (не больше 100 м) или слишком маленьким (менее 5 м); если это расстояние по условиям местности получается меньше 5 м, то рекомендуется поставить нивелир в стороне от реек (рис. 6);

Рисунок 6 - Одна из возможных схем расположения нивелира и реек

-установить вертикально рейки на пункте А (задняя рейка) и на пункте В (передняя рейка); рейка устанавливается на центр пункта (верхняя часть марки исходного пункта или шляпка гвоздя на определяемом пункте);

-навести зрительную трубу на заднюю рейку, отфокусировать изображение рейки и установить его в центр поля зрения; элевационным винтом привести пузырёк уровня точно в нульпункт и взять отсчёт по чёрной стороне рейки по центральной горизонтальной нити ЗЧ; записать отсчёт в журнал;

-дать команду реечнику развернуть рейку красной стороной; проверить положение пузырька точно в нульпункте и взять отсчёт по красной стороне рейки по центральной горизонтальной нити ЗК; записать отсчёт в журнал;

-повернуть нивелир на переднюю рейку и повторить операции 3 и 4 для передней рейки - в результате получатся отсчёты ПЧ и ПК; записать отсчёты в журнал;

-выполнить обработку измерений на станции, то есть:

-вычислить разности нулей для задней Р0З и передней Р0П реек

СП = 1/2*[ЧП+(КП100)],

Допуски на станции: на расхождение вычисленной и теоретической разности нулей реек 5 мм; на расхождение чёрного и красного превышений 5 мм.

Если расстояние между пунктами А и В большое или превышение между ними больше 2 м, то превышение измеряют по частям; в качестве промежуточных пунктов используют нивелирные башмаки. Работа на каждой станции выполняется по описанной выше методике, а превышение между пунктами вычисляется как сумма средних превышений на станциях.

Вычислить сумму измеренных углов ;

где 0 - дирекционный угол исходного направления СА, а прим - левый примычный угол, и затем дирекционные углы всех остальных сторон хода по формуле для внутренних (правых по ходу) углов

Вычислить суммы приращений координат по всему ходу и ;

где S - сумма горизонтальных проложений сторон хода;

если контроль не выполняется, нужно изменить на 0,01 м одну или несколько поправок ( порознь для Vx и Vy ), начиная с самой длинной стороны; Вычислить исправленные значения приращений координат по формулам:

4.2 Вычисление отметок пунктов хода технического нивелирования (рис. 12)

где hтеор - теоретическая сумма превышений, найденная по формуле

где l - длина хода в км;

если контроль не выполняется хотя бы на 1 миллиметр, то нужно исправить одну или несколько поправок на 1 миллиметр, начиная с самой длинной секции, до абсолютного выполнения контроля;

Примечание: Отметки исходных пунктов подчёркнуты.

5.2 Построение плана тахеометрической съёмки

Сначала выполняется обработка журнала съёмки:

вычислить углы наклона для каждого пикета = КЛ - М0;

вычислить с точностью до 0.1 м горизонтальные проложения на микрокалькуляторе по формуле

S = D * Cos2()

вычислить с точностью до 0.01 м тахеометрические превышения на микрокалькуляторе по формуле

h = 0,5 * D * Sin(2 )

вычислить с точностью до 0.01 м отметки пикетов

План нужно вычерчивать на листе ватмана формата А1 (один план на всю бригаду).

с помощью тахеографа нанести на план все пикеты по их полярным координатам (отсчёту по горизонтальному кругу и горизонтальному проложению); пикет обозначить точкой, рядом с которой подписать номер пикета и его отметку с точностью до 0.1 м;

5.3 Инженерно-геодезическая задача

Преподавателями была поставлена задача: вынести н местность точку с заданной отметкой. Подготовительные работы для решения задачи выполняются по топографическому плану, составленному по результатам тахеометрической съемки.