2 Теодолитная съёмка

Теодолитная съёмка заключается в определении на плане положения точек земной поверхности путём измерения углов и длин линий теодолитом. Снятый теодолитом полигон (теодолитный ход) используется в качестве опорной сети для выполнения тахеометрической или мензульной съёмки.

Комплект инструментов необходимый для проведения теодолитной съёмки включает в себя:

1. теодолит (со штативом);

2. буссоль;

3. вешки;

4. топорик (молоток);

5. колышки деревянные;

6. журнал теодолитной съёмки;

7. карандаш и линейка.

Теодолитная съёмка включает в себя несколько этапов, таких как поверка инструмента, рекогносцировка местности, измерение горизонтальных углов, измерение длин линий между вершинами углов, привязка теодолитного хода, математическая обработка результатов.

Прежде чем приступить к тому или иному виду съёмки, полученные инструменты необходимо тщательно осмотреть и выполнить основные поверки. Основные поверки теодолита сводятся к соблюдению следующих условий.

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения инструмента. Ось уровня горизонтального круга устанавливают по направлению двух подъёмных винтов, вращением которых в разные стороны пузырек уровня приводится к середине. Затем алидаду горизонтального круга поворачивают на 90 градусов и, пользуясь третьим подъёмным винтом, пузырек уровня горизонтального круга приводят к середине. Затем алидаду горизонтального круга поворачивают на 180 градусов и, если положение пузырька изменилось, то повторяют операцию до тех пор, пока при повороте алидады горизонтального круга на 180 градусов пузырек уровня не будет сходить с места.

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения зрительной трубы. Поверка этого условия сводится к определению и устранению «коллимационной ошибки».

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента.

Место нуля вертикального круга должно быть постоянным и близким к нулю. Место нуля это такой отсчет, при котором труба находится в горизонтальной плоскости, а пузырек уровня вертикального круга приведён к середине.

Следующим этапом этой съёмки является рекогносцировка местности, которая включает в себя выбор места установки точек, а так же закрепление этих точек. При теодолитной съемке геодезическая опорная сеть создается в виде замкнутого полигона, который является основой для съемки ситуации. Количество вершин полигона обуславливается условиями местности. При выборе на местности вершин углов необходимо, чтобы из каждой вершины полигона были видны вешки, которые установлены на задней и передней точках, а расстояние должно быть не менее 60 и не более 400 метров, во избежание возникновения ошибок.

Вершины углов на местности закрепляются кольями, причем один из них забивается вровень с землей и на верхней стороне его простым карандашом делается крест, по которому будет центрироваться теодолит. Рядом на расстоянии 5 – 10 см забивают второй колышек-сторожок, который возвышается над поверхностью земли на 10 – 15 см, и на нем пишут номер точки и номер бригады. Колышки окапывают неглубокой канавкой в форме треугольника со стороной 40 – 45 см, а нумерация вершин полигона ведется по ходу часовой стрелки.

Съемка опорной сети заключается в измерении углов и длин сторон полигона. Результаты съёмки простым карандашом записываются в журнал теодолитной съёмки.

Перед измерением угла необходимо привести теодолит в рабочее положение, то есть выполнить три операции: центрирование, горизонтирование (нивелирование) и установку зрительной трубы.

Центрирование теодолита – это установка оси вращения алидады над вершиной измеряемого угла; операция выполняется с помощью отвеса, подвешиваемого на крючок станового винта, или с помощью оптического центрира (если последний имеется у теодолита).

Горизонтирование (нивелирование) теодолита – установка оси вращения алидады в вертикальное положение (соответственно, плоскости лимба горизонтального круга – в горизонтальное); операция выполняется с помощью подъемных винтов и уровня на алидаде горизонтального круга.

Установка трубы – это установка трубы по глазу и по предмету; операция выполняется с помощью подвижного окулярного кольца (установка по глазу – фокусирование сетки нитей) и винта фокусировки трубы на предмет.

Измерение горизонтальных углов выполняется строго по методике, соответствующей способу измерения. Известно несколько способов измерения горизонтальных углов, но наиболее распространенным является способ отдельного угла (способ приемов).

Измерение отдельного угла складывается из следующих действий:

1) наведение трубы на точку, фиксирующую направление первой стороны угла, при «круге лево» (КЛ), взятие отсчета L ;

2) поворот алидады по часовой стрелке и наведение трубы на точку, фиксирующую направление второй стороны угла; взятие отсчет L ;

3) вычисление угла при КЛ: Ал = L – L ;

4) перестановка лимба на 1 – 2 градуса для теодолитов с односторонним отсчитыванием;

5) переведение трубы через зенит и наведение ее на точку, фиксирующей направление первой стороны угла, при «круге право» (КП), взятие отсчета R ;

6) поворот алидады по ходу часовой стрелки и наведение трубы на точку, фиксирующую направление второй стороны угла, при «круге право», взятие отсчета R ;

7) вычисление угла при КП: Ап = R – R ;

8) при выполнении условия Ал – Ап 1.5t, где t – точность теодолита, вычисляется среднее значение угла: Аср = 0,5(Ап + Ал).

Измерение угла при одном положении круг а (КЛ или КП) составляет один полуприём; полный цикл измерения угла при двух положениях круга составляет один прием.

Расстояние между вершинами полигона можно измерять при помощи нитяного дальномера. Теодолит 2Т30 снабжен дальномерным устройством, помещенным в зрительной трубе, к которому относятся два горизонтальных коротких штриха сетки нитей, расположенных выше и ниже перекрестия.

Измерение проводится таким способом: на одном конце линии устанавливают теодолит, а на другом – ставят нивелирную рейку, через окуляр зрительной трубы определяют количество сантиметровых делений, вмещающихся между крайними горизонтальными нитями.

Одной из задач математической обработки результатов измерений является распределение невязок между измерениями путем введения в них поправок по определенным математическим правилам. Невязкой называется разность между измеренным и теоретическим значениями определяемой величины.

Процесс распределения невязок называется уравниванием. Уравненные величины удовлетворяют определенным геометрическим условиям, например, сумма уравненных углов линейно-углового хода должна равняться теоретической. Все вычисления при обработке теодолитных ходов производятся в ведомостях координат.

После проверки полевых вычислений измеренные значения углов переписываются в графу «измеренные углы» ведомости координат и вычисляется их сумма. Угловая невязка равна разности между суммой всех измеренных углов и теоретической суммы углов полигона, которая равна

180(n – 2),

где n – количество углов полигона.

Прежде, чем распределить полученную невязку на все углы, надо определить, допустима ли она (не является ли она результатом влияния грубых ошибок, имеющихся в измерениях или вычислениях). Для углов, измеренных теодолитом с t = 30”, допустимая невязка определяется по формуле

f = ,

где n – количество углов полигона,

t – точность верньера.

Если угловая невязка допустима, ее распределяют на все углы поровну (принимая, что измерения всех углов равноточны), при этом поправки в углы имеют знак, обратный знаку невязки.

Полученная невязка очень редко делится на n без остатка, вследствие чего в разные углы приходится вводить разные по величине поправки. Обычно большие по величине поправки вводят в углы с короткими сторонами, так как они измерены с большей ошибкой (главным образом вследствие ошибок центрирования теодолита и установки вех над точками хода). Сумма поправок в углы должна равняться невязке, взятой с противоположным знаком. Сумма уравненных углов должна равняться теоретической сумме.

Для получения координат точек теодолитного хода нужно знать дирекционные углы и горизонтальные проложения линий. Зная дирекционный угол одной линии, можно вычислить дирекционные углы остальных линий хода по формуле

A = A + 180 – a,

где A и A – дирекционный угол предыдущей и последующей линии, a – угол между этими линиями.

По рассчитанным дирекционным углам находят румбы, а по которым вычисляется приращение координат (разность координат конечной и начальной точек линии). В замкнутом ходе теоретическая сумма приращений координат равна нулю. Затем определяется невязка в приращении координат, которую так же разбрасывают с противоположным знаком. По условным координатам первой точки вычисляются координаты всех вершин полигона.

Журнал измерений и абрис теодолитных ходов, а так же ведомость вычисления координат размещёны в приложении.