4.3. Наземные съемки высокой точности

4.3.1. Теодолитная съемка

Теодолит используют для измерения горизонтальных и вертикальных углов при проложении опорных сетей между пунктами государственной геодезической сети с целью ее сгу­щения и дальнейшего обеспечения опорными точками.

Теодолитный ход может быть замкнутым, т. е. начинаться и заканчиваться на одной и той же точке опорной геодезической сети, или разомкнутым — соединять две удаленные друг от друга точки геодезической сети с известными координа­тами.

Принцип теодолитной съемки заключается в геометриче­ском способе нахождения координат последующей точки те­одолитного хода по известным координатам предыдущей и вычисленным в результате съемки приращениям координат Δу и Δх (рис. 20). После полевых измерений производится вычисление координат точек хода. Полученные координаты конечной точки сравниваются с теоретическими. Оценивает­ся точность проведенных съемок. Если относительная ошибка измерений не больше предельной ошибки, оговоренной зара­нее для данных условий съемки, то полученные результаты полевых измерений уравниваются, т. е. ошибка измерений равномерно распределяется между всеми точками хода.

Последовательность теодолитной съемки. Перед производством съемки все вершины (точки) теодолитного хо­да закрепляют на местности колышками или другими марка­ми, затем измеряют стороны и горизонтальные углы между точками хода. По каждой стороне измеряют также угол на­клона (вертикальный угол), чтобы вычислить горизонтальное проложение (s) стороны теодолитного хода.

Эти измерения по­зволяют вычислить плановые координаты (x_i; y_i) всех точек хода.

Использование современных автоматизированных теодо­литов (тахеометров) позволяет с высокой точностью получать конечные результаты. Если теодолит используют для съемки контурной ситуации местности, то такую съемку называют тахеометрической. Быстрота достигается тем, что положение наблюдаемой точки в плане и по высоте определяют при одном наведении трубы тахеометра на рейку, получая расстоя­ние, горизонтальный и вертикальный угол или превышение.

С овременный тахеометр вычисляет автоматически расстоя­ния, координаты и абсолютную высоту точки над уровнем моря.

Рис. 20. Определение координат точек теодолитного хода:1,4 — пункты опорной геодезической сети; 2,3 — точки теодолитного хода; — дирекционные углы сторон теодолитного хода; S_i — горизонтальное проложение измеренной на местности линии

На рисунке 21 представлены современные теодолиты (та­хеометры), используемые для геодезических работ. По точ­ности теодолиты подразделяются на высокоточные, точные и технические. Для тахеометрической съемки в учебных целях можно применить технические теодолиты с точностью изме­рения угла 15—30".

Основные функции теодолита — измерение горизонталь­ного и вертикального углов между наблюдаемыми точками местности.

Рис. 22. Электронный тахеометр GTS-220 (а) и оптический теодолит

Т = 15 (б): 1 — вертикальный круг; 2 — зрительная труба; 3 — фокусирующий винт трубы (на рис. не виден);

4 — цилиндрический уровень; 5 — лимб и алидада горизонтального круга; 6 — подъемные винты; 7 — наводящий винт трубы

При измерении горизонтального угла ABC направления ВА и ВС проектируются на горизонтальную плоскость, и между проекциями этих направлений и образуется горизон­тальный угол β, измеряемый в процессе теодолитной съемки (рис. 22, а). Роль горизонтальной плоскости у теодолита вы­полняет круг, называемый лимбом (5) (рис. 22, б), на кото­рый нанесена круговая шкала с градусными делениями. При измерении угла лимб закрепляется в статическое положение. Центр лимба должен находиться точно в вершине измеряемо­го угла, поэтому теодолит устанавливают на точке местности на штативе и центрируют его оптическим отвесом.

Рис. 23. Принципиальная схема измерения горизонтального (а) и вертикального (б) углов на местности теодолитом

О

Рис. 5.5. Принципиальная схема измерения горизонтального (а)

и вертикального (б) углов на местности теодолитом

тсчет по лимбу фиксируется с помощью отсчетного устрой­ства, расположенного на алидаде. Через зрительную трубу (2) теодолита оператор наблюдает точку А, а затем и точку С. Зрительная труба имеет фокусирующий и наводящий (7) винты, позволяющие точно направить вертикальную линию сетки ни­тей вдоль вешки (или рейки) в точку визирования. Разность от­счетов по лимбу дает величину горизонтального угла β (см. рис. 23, а). Прибор должен работать в строго горизонтальном положении, т. е. вертикальная ось теодолита должна быть пер­пендикулярна горизонтальной плоскости, и в частности плос­кости лимба. Для выполнения этого условия в горизонтальной плоскости прибора установлен цилиндрический уровень (4), ко­торый указывает на горизонтальность его. Регулируется уровень с помощью подъемных винтов теодолита (6).

Вычисляя приращения координат (Δ х и Δ у), используют ве­личины горизонтальных проложений наклонных линий мест­ности АВ и ВС.

Для их определения измеряют углы наклона линий мест­ности ВА и ВС с помощью лимба на вертикальном круге (1), скрепленном со зрительной трубой в одной плоскости. Али­дада вертикального круга неподвижна. По ее верньерам от­считывают деления лимба при визировании на точку А (см. рис. 23, б).

Отсчеты теодолитом можно выполнить, если на точке ви­зирования установить геодезическую рейку, по которой и вы­числяют углы наклона. Поле зрения трубы и отсчетное при­способление алидады (шкала микроскопа) теодолита Т-15 изо­бражены на рис. 24, а, б.

Если в процессе съемки участвует прибор, не имеющий электронного устройства определения координат и высот, то горизонтальное проложение линий местности ВА определяют по формуле:

S = D cos ,

где S — горизонтальное проложение линии ВА; D — длина наклонного расстояния ВА на местности; — угол наклона линии ВА.

Расстояния на местности вычисляются любым способом измерения длин линий в зависимости от заданной точности съемки (например, дальномером).

Нитяной дальномер трубы дает точность измерения линии 1:500 и несколько ниже для расстояний свыше 300 м. Поэто­му его рекомендуется использовать для измерения коротких линий и применять для геодезических работ, в которых не требуется высокая точность измерений.

Тахеометрическая съемка производится теодолитом с целью топографической съемки ситуации местности на основе увя­занного теодолитного хода или параллельно с теодолитными работами. Съемка зависит от правильно выбранной тактики проведения маршрутов съемочных ходов. Применяют следую­щие классические методы съемки: способ обхода, перпенди­куляров, створов, полярный, обратной и прямой засечек

Рис. 24. Поле зрения трубы теодолита (а) и отсчет по шкалам микроскопа горизонтального и вертикального кругов теодолита Т-15 (б); а, b — дальномерный отсчет по рейке