Работа с геодезическими приборами

ВВЕДЕНИЕ
Целью геодезической практики является научиться работать с геодезическими приборами. Са¬мостоятельно и правильно выполнять топографо-геодезические работы. За время практики мы должны научиться правильно носить, устанавливать приборы, выполнять поверки, а также выбирать место для установки реек. Правильно распределять работу по времени и обязанности между членами бригады. Все вычисления в полевых журналах, нужно произ¬водить аккуратно, быстро и внимательно.























1 ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1.1 Цели и задачи практики
Целью геодезической практики является: закрепление теоретических знаний полученных во время семестра, получение навыков работы с геодези¬ческими приборами, методикой полевых работ, обработкой полевого мате¬риала и графического построения плана.
1.2 Программа практики
Выполнить поверки приборов и подготовить их к полевым работам. Освоить следующие виды топографических съемок:
1. Теодолитная съемка. План в масштабе 1:500
2 Нивелирование по трассе. Профиль в масштабе горизонтальный 1:2000
вертикальный 1:200
1.3 Организация работ
Работа выполняется бригадой в соответствии с заданием, получен¬ным от руководителя практики ежедневно. Работой бригады руководит бри¬гадир, который распределяет работу каждому члену бригады.
1.4 Отчетность
Отчет на бригаду составляется в виде пояснительной записки, в ка¬честве приложений - полевые журналы, ведомости, графические планы. По окончании практики студенты сдают зачет, который оценивается по 5-и бальной системе и выставляется в зачетную книжку.
При этом учитывается посещаемость, соблюдение требований, инструкций, правильное ведение и вычисление в полевых журналах, камеральных ведомостях (согласно инст-рукции), аккуратное оформление полевых и камеральных документов и гра¬фических приложений.
1.5 Инструменты
Инструменты выдаются на бригаду под ответственность бригадира, который закрепляет приборы за каждым членом бригады и оформляет в таблице №1.
Таблица № 1 - Инструменты
Наименование прибора Марка и номер прибора Количество За кем закреплён Подпись
Теодолит VEGA TEO- 20B
№28506487 1 И.А.Гайнутдинов
Нивелир УОМЗ
№03325 1 Р.Р.Саетгареев
Штатив 1 М.Герман
Вешки 2 М.Назаров
Нивелирные рейки 2 А.Иванов
Мерная лента М - 50 1 И.А.Гайнутдинов
Шпильки 2 Д.Г.Садыков
Рулетка М - 5 1 И.Локтев

1.6 Вопросы техники безопасности, охраны здоровья, сохранности приборов и охраны при¬роды

Эти вопросы включают в себя поведение студентов в полевых услови¬ях.
Все приборы следует сдать в таком виде, в котором они были выданы. В случае утери, поломки или других нарушений правил эксплуатации геоде¬зических приборов, учащиеся обязаны возместить ущерб учебному заведе¬нию.
На местности необходимо соблюдать правила техники безопасности, во избежание нанесения вреда здоровью окружающим. Бережно относится к окружающей среде - не разжигать костры, тщательно проверять местность после проведения полевых работ, не оставлять в поле вещи принесенные с собой, в солнечные дни обязательно работать с головным убором, не са¬диться на сырую землю или траву, запрещается работать и передвигаться босиком; использовать легкую обувь с крепкой, трудно прокалываемой подош¬вой, не браться за полотно мерной ленты, т.к. можно получить порезы.

2 ПОВЕРКИ ПРИБОРОВ
2.1 Поверки теодолита
2.1.1 Поверка цилиндрического уровня при горизонтальном круге
Ось цилиндрического уровня при ГК должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.
Цилиндрический уровень теодолита ставим по направлению двух подъёмных винтов. Вращаем одновременно два подъемных винта и приводим пузырёк уровня в нуль пункт, повернули на 90о, после чего третьим подъем¬ным винтом пузырёк доводим в нуль пункт. Повернули на 180 о алидаду теодолита и видим, что пузырек не ушел с нуль пункта.
Вывод: Поверка соблюдена.
2.1.2 Поверка коллимационной ошибки
Визирная ось должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения зрительной трубы.
Приводим теодолит в рабочее положение. На уровне высоты теодолита выбрали точку но стене здания, поверку начали при круге лева. Наводим зрительную трубу но выбранную точку, совмещаем центр сетки нитей с центром точки, снимаем отчеты по ГК. Переводим зрительную трубу через зенит и наводимся на точку при круге права.
После того как сняли отчеты, вычисляем коллимационную ошибку по формуле:
С = КЛ - КП ± 1800/2, (1)
где КЛ - отсчет по горизонтальному кругу при круге лево;
КП - отсчет по горизонтальному кругу при круге право;
С - коллимационная ошибка.
С =33405855 - 15405836 - 1800 / 2 = 000010
Коллимационная ошибка равна 000010, контроль С ≤1 , следовательно усло¬вия поверки соблюдается.
2.1.3 Поверка места нуля вертикального круга
Место нуля вертикального круга должна быть равна нулю или быть величиной постоянной, но не больше двойной точности теодолита
Установили теодолит над точкой, приводим его в рабочее положение. Выбрали удаленную точку, выше высоты инструмента. Выполняем наблюдения при двух положениях круга КЛ и КП, и снимаем отсчеты по вертикальному кругу. При этом не забываем следить за пузырьком уровня.
Вычисляем М0 по формуле:
М0 = (КЛ - КП) /2, (2)
где КЛ - отсчет по вертикальному кругу при круге лева;
КП - отсчеты по вертикальному кругу при круге права;
М0 - место нуля;
М0 = (-000538 + 000553) /2 = 0000008
Поверка выполнена верно, т.к. МО = 000008
2.1.4 Поверка сетей нитей
Горизонтальная нить сетки нитей должна быть горизонтальна, а вертикальная вертикальна.
Привели теодолит в рабочее положение. Подвесили на нить отвес в безветренном месте на расстоянии не более 20 метров от теодолита ЗТ наводим на отвес, причем работаем только с наводящим винтом зрительной трубы. Навели центр сетки нитей на нить отвеса, вертикальная нить сетки нитей совпала с вертикальной нитью отвеса
Условие поверки соблюдается.

2.2 Пробные измерения горизонтальных и вертикальных углов
Установили вешки по створу, отцентрировали их над точкой 1 и 3. Измерили высоту инструмента, отложили её на вешках, отметили тесемкой. Установили теодолит над точкой 2. Привели его в рабочее положение, на¬вели зрительную трубу на точку 3, на низ вешки, так чтобы вертикальная ось сетки нитей прошла строго посередине вешки при КП сняли отсчеты по горизонтальному кругу. Навели среднюю нить сетки на тесемку, сняли от¬счет по вертикальному кругу.
Поворачиваем алидаду, зрительной трубой навились на вешку нахо¬дящуюся на точке 3 и сняли отчет по горизонтальному кругу. Навелись на верх вешки, с помощью наводящего винта зрительной трубы и сняли от¬чет по вертикальному кругу.
Сделали перестановку лимба на 90° , перевели зрительную трубу через зенит (перешли на КЛ) навелись на вешку 1 и сняли отчет по горизонтальному кругу и вертикальному. Повернули алидаду на точку 3 и сняли отчет по горизонтальному кругу и вертикальному. Вычис¬ления записали в журнал №1. Все углы при КЛ и КП могут расходиться не более чем на 1 минуту и должны отличатся знаками.

2.3 Пробное измерение расстояний
Получили мерную ленту М-50, 2 шпилек, 2 вешки Установили вешки по створу линии. Начинаем измерения расстояний с первой точки. Задний рабо¬чий закрепляет мерную ленту шпилькой, в центре 1-ой точки. После этого дает команду переднему
рабочему, чтобы он перемещая ленту в право или влево попал на створ линии. После этого встряхнув, натянув мерную ленту, закрепляет другой конец шпилькой. После чего передний рабочий дает ко¬манду заднему рабочему, чтобы выдернул шпильку. После этого передний рабочий двигается дальше, дойдя до точки 2, одевает конец вешки на шпильку.
Действия повторяем те же, что и на точке 1. Имеется допуск но разность расстояний прямо и обратно для 2 и 3 КЛ 1:2000
Вычисляется по формуле:
Fs=(Sпр-Sобр)/Sср, (3)
где Sпр - расстояние, измеренное в прямом направлении, м;
Sобр - расстояние измеренное в обратном направлении, м;
Sср - среднее расстояние между прямым и обратным расстоянием, м;
Fs 1-2 = (63,56-63,54) / 63,55 = 1/3177
Fs 2-3 = (38,66-38,65) /38,65 = 1/3865
Вывод: относительная ошибка равна 1/3177 и 1/3865, расстояние между точками из¬мерено верно.

2.4 Поверки нивелира
2.4.1 Поверка круглого уровня

Ось круглого уровня должна быть параллельна. оси вращения ниве¬лира.
Для поверки этого условия подъёмными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль пункт и поворачивают верхнюю часть нивелира на 1800. Пузырек остался в нуль пункте, условие поверки выполнено.

2.4.2 Поверка цилиндрического уровня

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.
Поверка выполняется двойным нивелирным методом вперед. Выбирается участок местности с небольшим уклоном. Забиваем два колышка на расстоя¬нии не ближе 50 м. На один колышек ставим рейку. Устанавливаем нивелир на точку стояния, приводим нивелир в рабочее положение. Замеряем высоту прибора, откладываем ее на рейке. В ходе работ мы измерили прямое и об¬ратное превышения. Разница между ними должна быть не больше 4 мм.

Х = (hпрям + hобр)/ 2, (4)
где hпрям - прямое превышение, мм;
hобр - обратное превышение, мм;
Х = (-598+ 595) = -3 мм
Вывод: Условие поверки выполнено, т.к. допуск Х = 4 мм
2.4.З Поверка пяточной разности нивелирных реек
В ходе поверки устанавливаем нивелир над точкой стояния, приводим в рабочее положение. На расстоянии 20-30 м от нивелира забиваем 3 колыш¬ка, расстояние между колышками 10 м. Вертикально ставим первую рейку на первый колышек, снимаем отчет по черной стороне рейки, затем по красной стороне.
Находим пяточную разность по формуле:
ак-ач , (5)
где ак - отсчёт по красной стороне задней рейки;
ач - отсчёт по чёрной стороне задней рейки.
6269 - 1584 = 4685
Переносим рейку на второй колышек, берем отчеты по черной и крас¬ной сторонам, определяем пяточную разность, аналогично поступаем на третьем колышке. Таким же образов поступаем со второй рейкой. Получен¬ные данные заносим в таблицу.
2.5 Пробные измерения на станции методом «из середины»
При нивелировании из середины прибор устанавливают между точками А и В (рис. 67). Тогда точка В называется передней, точка А - задней, от¬счет «в» - передним отсчетом, «а» - задним отсчетом, рейка в точке В - передней рейкой, в точке А - задней рейкой. Превышение будет равно раз¬ности отсчетов по задней и передней рейкам:
h = a - b, (6)
где h - превышение, мм;
a - отсчёт по задней реке;
b - отсчёт по передней рейке.
hч = 0758 - 1280 = -522 мм
hк = 5440- 5964= -524 мм
Вывод: Условие поверки выполнено, т.к. допуск Х = 4 мм.
3 ТЕОДОЛИТНАЯ СЪЁМКА
Теодолитной съёмкой называется топографическая съемка, по её результатам составляют контурный план местности. При этой съемка границы строений, дорог, контуров угодий измеряют способами: обхода, промерным, перпендикуляров, засечек. ДЛЯ этого на местности надо иметь опорные точки и линии, от которых и производятся детальные измерения. Сеть опорных точек называется съёмочным обоснованием. Основными полевыми документами теодолитной съёмки являются журналы измерения углов и линий.
3.1 Рекогносцировка участка местности
При рекогносцировке местности производится визуальное обследование местности. Назначаются места установки точек съемочного обоснования и намечают пути привязки полученных точек с пунктом ГГС.
В результате рекогносцировки местности составляют схематический чертеж - абрис расположения теодолитного хода.
3.2 Измерения углов и расстояний в теодолитном ходе
Теодолит установили над точкой стояния, отцентрировали с помощью отвеса, привели в рабочее положение (начало первой поверки), лимб сориентировали на север с помощью буссоли. В точках теодолитного хода устано-вили вешки по створу, измерили горизонтальные углы, вертикальные, запи¬сали их в журнал 1.
Расстояния в теодолитном ходе измеряли с помощью мерной ленты.
Данные измерений записали в журнал 1.
3.3 Съемка ситуации. Абрис
Абрис - схематический чертеж местности, составляемый топографом в произвольном масштабе, на котором показывают: точки геодезического обоснования, расположение объектов местности относительно точек или линий геодезического обоснования. Заносятся результаты угловых и линей¬ных величин измеряемых в ходе съемки. Чертеж составляют четко, аккурат¬но и понятно простым карандашом с помощью линейки и резинки
Для съемки ситуации мы пользовались методами полярной засечки, промеров, перпендикуляров, линейной засечки.
3.4 Обработка полевых результатов измерений
Общие вопросы обработки полевых измерений сводятся к приведению опорных ходов к теоретическим требованиям и подготовки их для состав¬ления планово-топографического материала.
При обработке горизонтальных углов теодолитного хода подсчитывается сумма углов сомкнутого полигона, выявляется невязка и производится её распределение.

Сумму измеренных углов вычисляют по формуле:
, (7)
8404509 + 9702125 + 12000820 + 5704513 = 54000031
Сумму теоретических углов вычисляют по формуле:
18000000 (n-2), (8)
= 18000000 (5-2) = 54000000’
Угловую невязку в измеренных углах вычисляют по формуле:
, (9)
где угловая невязка;
сумма измеренных углов;
сумма теоретических углов.
54000031 - 54000000 = 0031
Допустимую угловую невязку вычисляют по формуле:
, (10)
где T - точность прибора;
n - количество углов.
2*20 = 0130
После вычисления приращений вычисляют невязку в приращениях координат по формуле:
(11)
0,065= -0,065
(12)
- 0,106 = 0,106
где невязка в приращениях координат;
невязка в приращениях координат.
Для вычисления невязки, вычисляют линейную невязку по формуле:
, (13)
где абсолютная линейная невязка;
невязка в приращениях;
невязка в приращениях.

После проверяют в допуске или нет наши измерения по формуле:
, (14)
где - абсолютная линейная невязка;
сумма расстояний, м.
0,124/264,16 = 1/2130 1/2000
Измерения выполнены качественно, т.к 1/2130 1/2000
3.5 Построение плана участка местности
Построение плана начинается с построения координатной сетки. Для нанесения опорных точек на план по координатам, надо иметь на бумаге сеть взаимно перпендикулярных линий, которые образуют квадраты, называемые координатной сеткой. Строится сетка с помощью линейки Дробышева с контролями.
После построения координатной сетки оцифровали её в соответствии с заданным масштабом (1:500). Нанесли точки теодолитного хода, проверяя расстояния между соседними наколотыми точками, допуск (± 0,2 мм *масштаб) и отобразили ситуацию, опираясь на абрис.

4 НИВЕЛИРОВАНИЕ
Нивелированием называется определение превышений над отдельными точками земной поверхности с последующим вычислением их высот над принятой уровенной поверхностью.Если высоты точек вычислены относительно основной уровенной поверхности, их называют абсолютными высотами, отметками. Если они вычислены относительно любой другой, их называют условными.
4.1 Рекогносцировка участка местности
Рекогносцировка - это визуальное исследование местности. Выбирает¬ся место для закрепления точек нивелирования. Для привязки хода техни¬ческого нивелирования к пунктам государственной высотной опоры заранее устанавливают наличие реперов в районе производимых работ. Рекогносцировку трассы выполняют на местности для уточнения намеченного направ¬ления выбора углов поворота трассы из расчета технической и экономической выгоды.
4.2 Закрепление пикетов. Пикетажная книжка
Разбивка пикетов заключается в том, что по оси трассы отмерили отрезки через 50 м. Эти отрезки называются пикетами. Конец каждого пи¬кета обозначается деревянным колышком, забитым вровень с землей. В последствии при нивелировании на этих колышках ставят рейки для определе-ния превышений между точками.
При разбивке пикетов результаты всех из¬мерений заносят в пикетажную книжку - это полевой документ, в котором в произвольно выбранном масштабе указываются пикеты, все промежуточные точки, плюсовые точки, углы поворота трассы и снимаемая ситуация влево и вправо от оси трассы методами промеров и перпендикуляров, в пределах заданной ширины (в нашем случае 10 м).
4.3 Нивелирование по трассе
Нивелирование, как правило, начинают с репера или с точки, отметки которых известны. Нивелировали методом «из середины». Характерные точки излома рельефа местности между пикетами отмечали колышками. Эти точки называются плесовыми. На каждой из плюсовых точек брали по одному от¬счету по черной стороне рейки.
При нивелировании крутых склонов выбирали точку между пикетами, закрепляли ее она называется иксовой точкой. Для такой точки брали от¬четы по черной и красной сторонам рейки. Таким образом дошли до конца трассы. Все порученные данные записали в журнал 2.
4.4 Обработка нивелирного журнала. Увязка превышений.
После нивелирования трассы приступаем к обработке полученных результатов.
Производим постраничный контроль нивелирного журнала, общий постраничный контроль. После этого вычисляем невязку в превышениях. Для вычисления отметок промежуточных точек вычисляем горизонт инструмента.
4.5 Построение профиля
Для решения многих вопросов проектирования необходимо иметь профиль оси трассы нивелирования.
Профиль строят на миллиметровой бумаге по отметкам пикетных точек. Если имеются пикеты с отметками H1 H2 и так далее, то для построения профиля на бумаге проводят горизонтальную линию АВ, означающую условный горизонт. На этой линии откладывают в масштабе (1:500) расстояние между пикетами. Из полученных точек восстанавливают перпендикуляры, на которых в более крупном масштабе чем по горизонту, откладывают отметки пикетов и получают изображение точек земной поверхности. После соединения этих точек плавной линией получают профиль, то есть изображение вертикального разреза местности.
Для построения проектной линии необходимо иметь начальную красную отметку, проектный уклон и длину проектной линии. При проектировании под дороги важным является, чтобы объем земляных работ по насыпям и выемкам был примерно одинаковым. Имея исходные данные, отметки и проектный уклон, вычисляем красные отметки последующих пикеты, промежуточных точек.
Долее вычисляются точки нулевых работ, то есть точки пересечения проектного уклона с профилем трассы. Под профилем указывается масштаб трассы: вертикальный - 1:200, горизонтальный - 1:2000.

5 НИВЕЛИРОВАНИЕ ПО КВАДРАТАМ

5.1 Разбивка квадратов

Разбивку осуществляют при помощи теодолита и 30-ти метровой ленты по принципу от общего к частному, т.е. строят внешний квадрат (1, 3, 12, 10); а внутри него разбивают сетку квадратов. Стороны квадратов - 6м.
Принято нумерацию вершин квадратов начинать с верхнего левого угла и заканчивать правым нижним углом.
В начальную точку 1 устанавливают теодолит, в точке 1 разбивают прямой угол со сторонами 1-3 и 1-10.
Эти направления провешивают и откладывают 30-ти метровой лентой длины сторон квадратов. Получают точки 2, 3, 4, 7, 10. Эти точки закрепляют башмаками, на которых подписывают номер точки. Переносят теодолит в точку 10 и разбивают прямой угол 10 - 12 и откладывают в створе мерной лентой длины сторон квадратов, так получают точки 11 и 12, которые закрепляют и подписывают, как и предыдущие. Теодолит переносят в точку 12, разбивают прямой угол, получают направление 12 –3.
Откладывают в створе мерной лентой длины сторон квадратов, так получают точки 9, 6, 3. Их закрепляют и подписывают, как и предыдущие. Теодолит переносят в точку 3, в которой разбивают прямой угол 12, 3, 1; направление 3 – 1 провешивают и откладывают лентой длины сторон квадрата; закрепляют точки 1, 2.
Недостающие точки замеряли рулеткой.

5.2 Обработка результатов нивелирования.

В журнале-схеме записывают отсчеты по черной и красной сторонам рейки, поставленной на башмак, поочередно у каждой вершины квадратов. Контроль правильности отсчетов выполняют по разности нулей (РО), которая не должна отличаться от стандартного значения РО равного 4780 или 4782 мм не более 5 мм. Высоты целесообразно выражать в метрах с округлением до 0.01 м. Привязка сетки квадратов к пунктам геодезической сети с целью построения топографического плана в принятой системе координат выполняется прокладкой теодолитно-нивелирного хода.
Для выполнения графической работы вычисляем отметки передних точек по формуле:
H=HRp-hi (15)
H=142,184 – 1,153=141,031
где H - отметка промежуточной точки;
HRp- отметка репера;
hi- превышение точки относительно репера.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате геодезической практики мы закрепили теоретические знания, полученные в течении четвертого семестра, научились работать с геодезическими приборами в полевых условиях. Освоили методы съемки ситуаций и рельефа.
Проделали следующие виды топографической съемки:
1. Теодолитная съемка - М 1:500
2. Нивелирование - М 1:2000
Также в результате проведения геодезической практики научились водить вычисления по данным съемки и обрабатывать полевые журналы.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Закатов П.С. и др. «Инженерная геодезия». М.: Недра, 1978
2. «Геодезия» Голубкин В.М.
3. «Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1:5000, 1:2000,
1:1000 и 1:500. Наземные съемки». М.: Недра, 1977
4. «Основы геодезии» Н.И. Киселев