9.4. Мензульная съемка

Мензульная съемка – один из видов наземной топографической съемки, при которой топографический план составляется непосредственно на местности при помощи мензулы, кипрегеля и дальномерной рейки.

При мензульной съемке горизонтальные углы не измеряются, а их получают путем графических построений на планшете. В связи с этим мензульную съемку часто называют углоначертательной.

Достоинство этого вида съемки состоит в том, что план составляется непосредственно в поле, т. е. зарисовка контуров и предметов местности, рисовка и укладка горизонталей выполняется в полевых условиях. Это позволяет исключить камеральные вычислительные работы и обеспечить более высокую точность съемки местности.

К недостаткам съемки следует отнести зависимость от погодных условий и громоздкость комплекта инструментов.

Приборы и их поверки. Мензульный комплект включает: штатив, планшет, подставку, кипрегель, ориентир-буссоль, центрировочную вилку, дальномерные рейки и полевой зонт.

Мензула(в переводе с латинского означает – столик) состоит из доски-планшета, подставки и штатива.

Подставка имеет вид круглой коробки и соединяет со штативом планшет, который сделан из досок мягких пород деревьев и имеет размеры 60×60 см. Подставка имеет три подъемных винта для приведения планшета в горизонтальное положение и закрепительный и наводящий винты для поворота планшета при его ориентировании.

Кипрегель – оптико-механический прибор, предназначенный для визирования по направлениям, графического построения этих направлений на планшете, измерения вертикальных углов, расстояний и превышений.

В настоящее время для съемок используется кипрегель КН (рис. 9.11). Он состоит из линейки 1, являющейся основанием прибора, колонки 2 и зрительной трубы 3 с вертикальным кругом. На основной линейке имеется цилиндрический уровень 4, по которому планшет приводится в горизонтальное положение, и к ней посредством подвижного                   Рис. 9.11параллельного шарнира прикрепляется узкая дополнительная линейка 5. По узкой линейке передвигается масштабная линейка 9 с иглой для накалывания точек (пикетов). Колонка кипрегеля соединяет основную линейку с вертикальным кругом и зрительной трубой. Зрительная труба с лимбом вертикального круга совместно вращаются вокруг горизонтальной оси. Четкая видимость изображения сетки нитей, делений вертикального круга и кривых, которые на нем нанесены, достигается вращением окулярного кольца 6, а наблюдаемого объекта – с помощью кремальерного винта 10. Вертикальный круг имеет цилиндрический уровень 7 с его установочным винтом 8. Зрительная труба кипрегеля имеет цилиндрический уровень 11, который используется для приведения визирного луча в горизонтальное положение при определении превышений геометрическим нивелированием.

На вертикальном круге нанесены и подписаны секторно угловые деления от 0º до + 50º и от 0º до – 50º. Наименьшая величина деления составляет 5´. Аналогично, как и у тахеометра, на нем выгравированы кривые превышений с коэффициентами  10,  20,  100 и горизонтальных проложений с коэффициентами 100 и 200.

Рис. 9.12

На рис. 9.12 представлены основная кривая SS, кривая горизонтальных проложений dd с коэффициентом K_d =100 и кривая превышений hh с коэффициентом K_h =10, подписанной у соответствующей кривой. При определении расстояний или превышений основную кривую наводят на нуль рейки (в мензульный комплект входит специальная рейка, которая имеет нуль, устанавливаемый с помощью выдвижной подставки на высоту прибора). По кривой горизонтальных проложений отсчитывают отрезок l_d , который умножают на коэффициент номограммы расстояний K_d , т. е. d = l_d K_d . Тогда, согласно рис. 9.12, d = 17,9 см  100 = 17,9 м. Вертикальная нить сетки должна проходить при этом посередине рейки. Величина отрезка рейки l_h между основной кривой и кривой превышений, умноженная на коэффициент номограммы превышений K_h , соответствует превышению со знаком, который указан около кривой, т. е. h = l_h K_h . Тогда h = 6,4 см  10 = + 0,64 м.

Центрировочная вилка служит для центрирования пункта на планшете над соответствующим пунктом местности с помощью нитяного отвеса. Ориентир – буссоль, изготовленная в виде прямоугольной коробки применяется для ориентирования плана по магнитному меридиану. Полевой зонт используют при работе в солнечную и ненастную погоду.

Поверки мензулы. 1. Мензула должна быть устойчивой. Закрепив все винты штатива и подставки, визируют зрительную трубу кипрегеля на удаленный объект. При нажатии рукой на край планшета центр сетки нитей сдвинется с точки; если руку отпустить, то центр сетки нитей должен занять прежнее положение на объекте.

2. Верхняя поверхность планшета должна быть плоскостью. Выверенную линейку прикладывают ребром в разных частях планшета. Если просветы не превышают 0,5 мм, то планшет считается пригодным к работе.

3. Верхняя поверхность планшета должна быть перпендикулярна к его оси вращения. По выверенному уровню линейки планшет приводят в горизонтальное положение. Затем планшет вращают вокруг его оси. Пузырек уровня не должен отклоняться больше чем на 2 деления. Неисправности подставки исправляют в мастерской.

Поверки кипрегеля. Перед поверками делается общий осмотр инструмента. Все винты и узлы кипрегеля должны работать плавно, без рывков, не должно быть их механических повреждений.

1. Скошенный край линейки должен быть прямой линией, а нижняя поверхность его – плоскостью. Для поверки по скошенному краю на планшете острым карандашом проводят линию. Кипрегель поворачивают на 180º приложив линейку к концам проведенной линии, вновь прочерчивают линию. Если линии совпадут, то условие выполнено.

Поверку нижней по верхности делают ребром выверенной линейки. Просвет между ними не должен превышать 0,5 мм.

2. Скошенный край подвижной линейки должен быть параллелен скошенному краю основной линейки. Для поверки проводят линии вдоль основной и подвижной линеек, при разных расстояниях последней от основной. По поперечных направлениях расстояния между проведенными линиями не должны отличаться более чем на 0,2 мм.

3. Ось уровня линейки кипрегеля должна быть параллельна нижней ее плоскости и перпендикулярна вертикальной оси. Кипрегель устанавливают по направлению 2-х подъемных винтов и прочерчивают прямую по линейке. Подъемными винтами пузырек уровня линейки приводят в нуль-пункт. Затем поворачивают кипрегель на 180º, т. е. совмещают с прочерченной линией. Если пузырек уровня сошел с нуль-пункта, то исправительными винтами уровня приводят его к середине на половину дуги отклонения, а подъемными винтами – в нуль-пункт. Поверку следует повторить. После этой поверки кипрегель поворачивают по направлению третьего подъемного винта подставки и приводят им пузырек уровня к середине, т. е. горизонтируют планшет.

4. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси ее вращения. Из точки, произвольно выбранной на планшете, при положениях КЛ и КП визируют на удаленный объект и прочерчивают направления. Если условие выполнено, то прочерченные линии должны совпасть. Если они образуют угол, то биссектриссой его делят пополам. К ней прикладывают скошенный край линейки и исправительными винтами центр сетки нитей совмещают с объектом. Повторяют поверку.

5. Ось вращения зрительной трубы должна быть параллельной к нижней плоскости линейки или перпендикулярна вертикальной оси вращения. Условие проверяется как и четвертая поверка теодолита (см. п. 5.2).

6. Вертикальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы. Условие проверяется аналогично третьей поверке теодолита (см. п. 5.2).

7. Коллимационная плоскость зрительной трубы должна совпасть или быть параллельной скошенному краю линейки. Перекрестие сетки нитей наводят на четко видимый невооруженным глазом объект, а по концам скошенного края линейки ставят две нижние иглы. Затем визируют на этот объект через иглы и, если они закрывают объект, то условие выполнено. Неисправность устраняется в мастерских.

8. Место нуля (МО) вертикального круга должно быть равно 0º00´. Поверка выполняется, как у теодолита, а МО определяется по формуле: . Если МО не равно 0º, то при положении КЛ установочным винтом уровня вертикального круга пузырек его приводят в нуль-пункт, а наводящим винтом зрительной трубы устанавливают отсчет, равный МО. Затем установочным винтом уровня совмещают нули лимба и алидады, при этом пузырек сойдет с середины. Исправительными винтами уровня пузырек приводят в нуль-пункт.

Установка мензулы для съемки включает центрирование, горизонтирование и ориентирование. Центрирование планшета означает, что нанесенный пункт съемочного обоснования на планшете должен находиться по отвесной линии над этим пунктом. Центрирование выполняют с помощью центрировочной вилки и в процессе его необходимо следить за приблизительным ориентированием по линиям на планшете и местности.

Горизонтирование планшета выполняется при помощи цилиндрического уровня линейки и трех подъемных винтов подставки. Окончательное ориентирование выполняется по точкам съемочного обоснования, для чего кипрегель скошенным краем линейки прикладывается к ориентируемой линии. Поворачивая наводящим винтом подставки планшет визируют на второй опорный пункт. Правильность ориентирования должна быть проверена по третьему пункту.

Плановое съемочное обоснование может создаваться аналитическими и графическими способами.

При аналитическом способе на планшет по прямоугольным координатам наносятся точки съемочного обоснования, плановое положение которых получено после обработки теодолитного хода, сетей микротриангуляций, решения угловых засечек. Для нанесения их на планшете разбивается координатная сетка.

Графические способы используются главным образом для сгущения планового обоснования непосредственно во время съемки. Графически плановое положение определяется мензульными засечками, построением геометрической сети и проложением мензульных ходов.

Для определения положения точки С прямой засечкой мензулу устанавливают в точках А и В местности, положение которых соответственно а и b известно на планшете (рис.9.13). В каждой из этих точек планшет центрируют, чтобы точка на планшете находилась над соответствующей точкой местности, горизонтируют и ориентируют по линии АВ и ВА. Затем из этих точек кипрегелем визируют на пункт С и прочерчивают на планшете направления ас и bс. Их пересечение будет являться проекцией точки С.

Рис. 9.13	Рис. 9.14

Способом боковой засечки (рис. 9.14) находят положение точки по двум известным. Для этого в одном из известных пунктов, например А, устанавливают мензулу в рабочее положение, ориентируя по известному направлению АВ. Кипрегелем с этой точки визируют на определяемую точку С и прочерчивают направление ас. После этого переходят в точку С, планшет приближенно центрируют, горизонтируют и ориентируют по прочерченной линии са. Кипрегель линейкой прикладывают к другой известной точке В, визируют на нее и прочерчивают линию. В пересечении прочерченных линий ас и аb получают положение точки С.

Геометрическая сеть, как один из способов графического построения съемочного обоснования применяют на открытой местности, в том случае, когда имеется недостаточная плотность точек съемочной сети. Положение точек геометрической сети получают главным образом прямыми засечками. Работа по созданию геометрической сети включает выбор и закрепление пунктов на местности, построение плановой сети на планшете и определение их высотных отметок. При построении сети планшет устанавливают в рабочее положение на одном из пунктов, полученных аналитическим способом. Визируют кипрегелем на все видимые определяемые пункты, прочерчивают направления и их подписывают за рамкой.

Аналогичные действия повторяют с каждого пункта аналитической сети. В пересечении соответствующих направлений находятся определяемые пункты. Каждую точку геометрической сети получают не менее чем с трех направлений.

Мензульные ходы используют в закрытой местности и прокладывают их между точками съемочного обоснования.

Проложение хода начинается с одной из точек аналитического съемочного обоснования, имеющей лучшие условия для ориентирования планшета. Мензулу в этой точке устанавливают в рабочее положение (центрируют, горизонтируют, ориентируют и измеряют высоту прибора), проверяют правильность ориентирования по всем видимым точкам. Кипрегель визируют на рейку, установленную в первой точке мензульного хода, прочерчивают направление, определяют превышение и горизонтальное проложение, которое откладывают на прочерченой линии в масштабе плана. На всех последующих станциях мензулу ориентируют по построенным (задним) направлениям, а горизонтальные проложения определяют в прямом и обратном направлениях. Расхождения между ними не должны превышать 1/200 от длины линии (0,5 м на каждые 100 м).

Построение хода заканчивается определением конечной опорной точки. Как правило, ее положение не совпадает с построенной по прямоугольным координатам. Отрезок между точками В и В' (рис. 9.15) является абсолютной линейной невязкой, которая не должна быть больше 1/300 от длины хода.

Рис. 9.15

Невязку, в случае ее допустимости, распределяют графическим способом (рис. 9.15). Для этого в точках мензульного хода проводятся линии параллельные отрезку ВВ'. Для определения поправок в масштабе плана или в более мелком масштабе строится отрезок, равный длине хода, на котором отмечают длины сторон. В полученных точках восстанавливают перпендикуляры, а в конечной точке по перпендикуляру откладывается линейная невязка (отрезок ВВ'). Точку В' соединяют с начальной исходной А и в полученном треугольнике отрезки 1 – 1', 2 – 2' и т. д. будут поправками, которые откладываются на прочерченных линиях на плане в направлении В'В.

Высотное съемочное обоснование. Выбор способов создания высотного обоснования зависит главным образом от принятой высоты сечения рельефа и способов создания планового обоснования.

При высоте сечения рельефа h_с ≤ 1 м высотное положение определяется проложением через пункты планового обоснования ходов геометрического нивелирования технической точности. При высоте сеченияh_с ≥ 2 м высотное обоснование может создаваться тригонометрическим нивелированием путем проложения высотных ходов.

При создании высотного обоснования для геометрической сети и мензульных ходов превышения определяются кипрегелем в прямом и обратном направлениях. Расхождение между ними не должно превышать 4 см на 100 м горизонтального проложения. Допустимая невязка средних превышений для высотных ходов определяется по формуле (см. п. 9.4).

Съемка ситуации и рельефавыполняется с пунктов съемочного обоснования. На каждом пункте (станции) планшет приводят в рабочее положение и измеряют высоту инструментаi. Ориентирование планшета выполняется по двум направлениям.

Съемка ведется полярным способом. Снимаемые точки местности (пикеты) выбирают в характерных местах ситуации и рельефа (см. рис. 9.5, 9.6). При наблюдении визируют на высоту реек v, установленных на пикетах и по кривым вертикального круга определяют горизонтальное проложениеsи превышениеh. Для контурных пикетов превышение не определяется. Высоты пикетовН_п определяют по формулеН_п=Н_ст+h+i-υ.

В масштабе съемки снятые пикеты наносят на планшет и подписывают их высотные отметки. После набора пикетов карандашом изображают снятую ситуацию и проводят горизонтали.

В процессе мензульной съемки, чтобы избежать ошибок ежедневно с планшета снимаются копии – кальки высот и контуров. На кальку высот наносят пункты съемочного обоснования, высотные пикеты с их отметками и урезы воды, а на кальку контуров – всю снятую ситуацию. В случае несложной ситуации ведут общую кальку высот и контуров.

Составленный в результате полевой съемки топографический план оформляется тушью. Перед вычерчиванием следует внимательно просмотреть его в отношении пропусков, особое внимание уделить укладке горизонталей. При вычерчивании плана тушью используют условные знаки для данного масштаба.