Обработка результатов измерений
Мало знать точки, может произойти невязка. Для качественного выполнения полевой работы необходимо знать углы, с помощью которых строится то или иное пространство.
Для начала составляют проект, от которого будут отталкиваться на местности, часто это делается онлайн. Вычисление координат геодезических обоснований – важный шаг в работе.
Чтобы качественно обработать полученные результаты измерений, необходимо:
Составить таблицу с полученными углами.
Выписать точки начала и конца.
С помощью различных формул вычисляется сумма углов, а также длина. Расчет оформляется на отдельном полотне.
Далее необходимо вычислить теоретическую сумму для того, чтобы составить верное построение. Для каждого построения свои формулы.
Назначение и виды теодолитных ходов, в чем преимущество их использования?
Теодолитным ходом называется совокупность ломаных линий, образующих каркас снимаемой территории. Длины сторон хода измеряют при помощи мерных лент и рулеток, а углы — теодолитами. Теодолитные ходы включают в себя размещение станций съемки вдоль линий или по пути движения, затем ранее обследованные точки используются в качестве основы для наблюдения следующей точки.
Преимущества использования теодолитных ходов:
Существуют следующие виды теодолитных ходов: замкнутый, разомкнутый и висячий.
Замкнутый(полигон) — теодолитный ход в форме многоугольника, который возвращается на исходную точку, завершая цикл, либо проходит между двумя точками с известными координатами. Подходит для обследования больших площадей, определения границ озер, лесов и так далее.
Разомкнутым ход называется, в том случае, когда линии образуют цепи, концы которых опираются на станции с известными координатами. У разомкнутого хода примыкающими являются угол β(начальный) и β 1(конечный). Когда на известную точку опирается только один конец — ход называется висячим. Оба применяются для исследования линейных объектов: автострад, каналов, мостов, тоннелей и прочих.
Рисунок 1 — Теодолитные ходы
а — разомкнутый, б — замкнутый, в — висячий
Порядок действий при создании теодолитного хода
В начале на исследуемой территории проводятся рекогносцировочные работы, позволяющие определить удобные места для установления точек хода. Точки необходимо располагать так, чтобы между ними можно было измерить расстояние.
Для привязки рядом находят точки существующей геодезической сети, если таковых нет, то минимум пятую часть точек теодолитного хода необходимо обозначить долговечными метками и привязать к капитальным объектам на местности (углы сооружений, колодцы и т.п.).
Следующим шагом является осуществление замеров расстояний между станциями. Их длины должны находиться в диапазоне от 20 до 350 метров в зависимости от масштаба съемки и застройки территории. Допустимая погрешность при измерении сторон хода от 1/Т = 1/1000 – 1/3000. То есть если погрешность задана 1/2000, длина хода составляет 600 метров, то при измерении линии в одну и другую сторону ошибка должна быть не больше 600/2000 = 0,3 метров.
Проводится измерение левых или правых по ходу горизонтальных углов, а также вертикальных углов с внесенной поправкой за наклон местности. После чего выполняется съемка ситуации на исследуемой территории.
Чтобы передать координаты на точки теодолитного хода требуется выполнять их привязку к станциям государственной опорной сети.
При сопровождении вышеописанных операций необходимо вести полевой журнал, представленный в виде таблицы включающей в себя такие данные как: длины линий хода, отсчеты по верхней и нижней шкале на каждой станции при круге лево и круге право. Помимо этого требуется рисовать абрис.
Назначение и основные разновидности
Проводится с целью точного отображения местности и расположенных на ней объектов на крупномасштабной карте, плане или специальных схемах.
Данная процедура подразумевает создание системы точек, закрепленных в натуре, и определение их горизонтальных углов при помощи теодолита или тахеометра. Расстояние между пунктами определяется при помощи светодальномеров, рулеток и других приборов, позволяющих обеспечить необходимую точность. По форме обычно принято различать следующие виды ходов:
В разомкнутом первая и последняя точка базируется на разные пункты и направления геодезической сети, чьи координаты и дирекционные углы уже определены, а замкнутый образует геометрическую фигуру, поэтому может опираться только на один. Особенность же висячего хода состоит в том, что один его конец примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй остается свободным.
Его форма во многом зависит от того, на какой территории проводятся измерения. Например, для автодорог и трубопроводов хорошо подойдет разомкнутый ход, а на строительных площадках и земельных участках обязательно должен быть построен замкнутый полигон.
Достаточно распространённой процедурой является прокладывание внутри больших полигонов дополнительных сетей, чтобы полностью отобразить ситуацию на плане.
Порядок проведения
Выполнение теодолитного хода начинают с рекогносцировки, подразумевающей изучение ее особенностей и определение наиболее подходящих мест для установки точек.
Расстояние между ними должно варьироваться в пределах от 20 до 350 метров, но оно зависит также и от масштаба съемки. Наилучшей точности можно добиться, если расстояние будет одинаковым, но особенности территории далеко не всегда позволяют это сделать.
Съемку осуществляют на открытом пространстве с хорошей взаимной видимостью между пунктами, закрепленными специальными кольями из дерева, металла и других материалов. Для их долговременной сохранности нередко используются бетонные монолитные столпы. Также рекомендуется привязать каждый знак к твердым объектам поблизости, чтобы можно было восстановить его в случае потери.
Когда все подготовительные процедуры завершены и определено местоположение пунктов начинаются полевые работы. Прибор устанавливают на точке и измеряют угол за один прием, визируясь на соседние, после чего определяют расстояния между ними.
Если строится замкнутый полигон, за начальный берут магнитный азимут одной из сторон. Привязка к пункту геодезической сети необходима для определения дирекционного угла и координат, что позволит обеспечить должный контроль полученных результатов.
Все данные записываются в специальный журнал или автоматически заносятся в память электронного измерительного устройства. В дальнейшем они используются для камеральной обработки, которая подразумевает проведение расчетов с целью вычисления координат пунктов и жестких контуров.
Параллельно со съемкой составляется схематический чертеж, отображающий местоположение объектов на местности, который называется абрисом. Он представляет собой полноценный документ, является неотъемлемой частью технической документации и служит источником информации при построении плана или карты.
Во время снегопада, дождей и других неблагоприятных погодных условий, а также при плохой освещенности, проводить измерения запрещается.
Обработка полученных результатов измерений
Выполнение контурной съемки проводится с целью получения данных, необходимых для дальнейшего расчета координат:
– длин сторон теодолитного хода;
Подсчет теоретической суммы угловых измерений () хода осуществляют по формуле (табл. 3).
| замкнутый | разомкнутый |
| \(\beta _= 180\left ( n-2 \right )\) | \(\beta _=\left ( \alpha _+\alpha _ \right )\pm 180^\cdot \left ( n+1 \right )\) |
n – количество точек;
\(\alpha _\)– значение начального дирекционного угла, –конечного;
Далее производят расчет угловой невязки:
\(\beta _\)– сумма измеренных углов.
Следующим шагом будет сравнение \(f_\)с допуском \(f_\). Если результат не соответствует приведенному ниже выражению, необходимо перепроверь данные:
При правильном выполнении расчетов сумма поправок будет иметь отрицательное значение:
Далее следует вычисление дирекционного угла (α), который начинают отчитывать от северного направления осевого меридиана по часовой стрелке.
В данном выражении \(\alpha _\)– дирекционный угол предыдущей точки, \(\alpha _\)– последующей.
\(\beta _\)– исправленное значение правого по ходу угла, \(\beta _\)– исправленное значение левого по ходу угла.
Начальный α должен равняться конечному. Если же полученный α больше 360°, то перед тем, как занести показатели в журнал из них вычитают 360°.
Теперь вычисляется румб (r), который отсчитывают от самого близкого окончания осевого меридиана до ориентированной линии. Рассчитывается в зависимости от своего местоположения относительно четверти координат (табл. 4).
Таблица 4. Формула румба для каждой четверти.
| Четверть и ее название | Пределы α | Формула | Знаки приращения координат | |
| ΔХ | ΔУ | |||
| 1 С.В. | 0° – 90° | r = α | + | + |
| 2 Ю.В. | 90°-180° | r = 180° – α | – | + |
| 3 Ю.З. | 180°-270° | r = α – 180° | – | – |
| 4 С.З. | 270°-360° | r = 360° – α | + | – |
Приращение геодезических координат определяют:
где: d – горизонтальное проложение;
Уравнивание проводят при помощи приведенных ниже формул:
\( \sum \Delta X_\) и \(\sum \Delta Y_\)– сумма приращений координат, которые были определены с учетом знаков;
\(\sum \Delta X_\) и \(\sum \Delta Y_\) – теоретическая сумма приращения значений координат.
Стоит отметить, что в замкнутом полигоне последние значение равняются нулю, поэтому невязки должны быть равны сумме приращений или приближенными к нему.
Проверка условия допустимости:
1. Абсолютного значения:
где Р – периметр хода (сумма его горизонтальных проложений).
\(\left | f_ \right |\leq \left | f_ \right |\)
Невязки раскидывают с обратным знаком, предварительно выполнив поправки на приращение каждой стороны при помощи таких формул:
\(\imath\) – номер точки;
Все координаты вершин рассчитываются таким образом:
Составление плана
Полученные в процессе съемки и дальнейшей обработки данные используются для построения картографического материала, как с помощью специальных программ, так и вручную.
Выполняется в крупном масштабе и содержит подробную информацию о местности. Последовательность построения следующая:
На сегодняшний день обработку и создание графических материалов выполняют при помощи специально созданного для этих целей программного обеспечения (ГЕОМИКС). Благодаря ему процессы камеральной обработки стали значительно проще и занимают гораздо меньше времени. Но только на на этом возможности геодезических программ не заканчиваются. Осуществив все необходимые вычисления и уравнивания, можно построить план в электронном виде и распечатать, а в случае необходимости провести коррективы.
Основные технические требования к линейным измерениям
Любые геодезические работы должны быть выполнены с четким соблюдением всех правил, дабы обеспечить получение самых точных результатов измерений. Основные требования к данной процедуре изложены в инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500, а также ряда других нормативных документов.
В зависимости от предельной относительной погрешности длина теодолитного хода должна соотносится со следующими показателями, приведенными в табл.1.
| Буровая установка | № скважины | Литологический тип | Коэф. крепости | Размер отдельности, м | Скорость фактическая, м/c |
|---|---|---|---|---|---|
| DM LP | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 6,0 | 3,0 |
| СБШ | 3,0 | 2,0 | 1,0 | 3,6 | 1,5 |
| 1:1000 | 1,8 | 1,2 | 0,6 | 1,5 | 1,5 |
| 1:500 | 0,9 | 0,6 | 0,3 | — | — |
\(m_\) – среднеквадратическая ошибка измеренных расстояний.
Показатели предельно допустимых длин между узловой точкой и исходной уменьшается на 30%, а также должны быть:
– больше 20 м, но меньше 350 м на застроенных участках;
– свыше 40 м и не более 350 м.
Аналогичные требования (табл. 2) есть и к висячим теодолитным ходам:
| Масштаб | Местность | |
| Застроенная | Не застроенная | |
| 1:5000 | 350 | 500 |
| 1:2000 | 200 | 300 |
| 1:1000 | 150 | 200 |
| 1:500 | 100 | 150 |
Измерение длин необходимо проводить в обе стороны и высчитать их среднее значение, а точность приборов должна быть не менее 30”. Допустимое отклонение при центрировании – не более 3 мм.
Основные виды теодолитных ходов
Опытные эксперты выделают несколько типовых схем ломаного построения:
Замкнутый ход представляет собой многоугольную фигуру, которая имеет начало и конец в одной только точке. Само название говорит о построении этой линии. Замкнутая фигура это и есть система такого вида. Чаще всего нужна такая линия для того, чтобы создать контур на любой местности.
Висячий ход используют редко, потому что для его вычисления потребуется специальная формула. Суть его такова, что он имеет только начало в определенной точке координат. Конец нужно вычислять.
Разомкнутый ход можно охарактеризовать как простую линию. Проект трассы или любого другого продолжительного участка невозможен без разомкнутой линии. Опора у нее на известные точки. В отличие от замкнутого, начало и конец располагаются в разных точках.
Схема теодолитного хода
Каждый путь имеет определенную схему, по которой можно определить его вид и назначение, положение. Как говорилось ранее, каждая линия имеет свои отличительные признаки.
Замкнутая схема напоминает собой закрытую фигуру. Для того, чтобы огородить любой участок, нужно именно это построение.
Необходима только одна известная относительная точка, чтобы сделать замкнутое пространство. Так как линия состоит из множества координат, то нахождение углов не является проблемой. Схема напоминает многоугольник.
Висячий ход нужен для тех участков, которые еще находятся в проекте. Эта схема имеет единственную координату, так как конца у нее нет. Конец у данной линии свободен.
Разомкнутый план удобен тем, что координаты известны. Остается только вычислить необходимые углы по координатам.
Начало и конец на данной линии лежат на геодезических обоснованиях. Эта фигура любима многими геодезистами-новичками, которые только пришли в это дело, для них есть допустимая минимальная погрешность.
Применение замкнутого теодолитного хода в картографии
Замкнутый теодолитный ход – метод определения исходных геодезических координат точек на местности с использованием теодолита. Этот метод позволяет строить картографические планы территории, основываясь на измерениях угловых и линейных величин.
Применение замкнутого теодолитного хода в картографии позволяет создавать детальные карты местности, которые широко используются в различных областях деятельности. Вот несколько примеров применения:
- Создание топографических карт. Замкнутый теодолитный ход позволяет измерять углы и расстояния между точками на местности. Эти данные затем используются для построения плана местности, включая высотные отметки, дороги, реки и другие элементы ландшафта.
- Планирование строительства. Замкнутый теодолитный ход используется на строительных площадках для получения точных измерений исходных координат. Это позволяет определить местоположение зданий, трасс дорог и других инженерных сооружений.
- Топографические и инженерно-геодезические работы. Замкнутый теодолитный ход применяется также в различных геодезических изысканиях и исследованиях, связанных с обследованием местности, замерами улучшений и преобразованиями плановых координат.
- Создание карт для навигации. Замкнутый теодолитный ход используется при разработке карт для навигационных систем. Измерение углов и расстояний между точками позволяет определить местоположение объектов на карте и создать навигационную сетку для ориентации.
Замкнутый теодолитный ход – важный инструмент в картографии, который позволяет получать точные данные о местоположении исследуемой территории. Этот метод имеет широкое применение и используется в различных областях, требующих точных измерений и координатных данных.
