Тема 16. Робота на місцевості

 

Вид заняття: лекція

Час: 2 години

 

Навчальні питання:

 

1. Основні способи знімання ситуації.

2. Тахеометрична зйомка.

3. Сутність мензульної зйомки.

 

 

Література

1. Артамонов Б.Б., Штангрет В.П. Топографія з основами картографії: Навчальний посібник. – Львів: Новий Світ-2000, 2006. –248 с.

2. Грюнберг Г.Ю. Картография с основами топографии. М: – Просвещение, 1991, 367 с.

3. Картография с основами топографии, Часть II. Под. ред. А.В. Гедымина, М: - «Просвещение», 1973, 247 с.

4. Барановський В.А. Екологічна географія і екологічна картографія. – Національна академія наук України. Рада по вивченню продуктивних сил України. Київ: - Фітосоціоцентр. 2001, 250 с.

5. Шмаль С.Г. Військова топографія: Підруч. для слухачів і курсантів вищ. військ. навч. закл. – К.: Вид. ПАЛИВОДА А.В., 2003. – 280 с.

 

1. Основні способи знімання ситуації

Під час планового знімання ситуації - компасної, бусольно-візуальної, теодолітної, мензульної та ін., практично застосовують однакові способи безпосереднього знімання характерних точок.

Якщо знімають ситуацію, кожний об’єкт (характерну контурну точку) нумерують арабськими цифрами. Якщо точку знімають повторно з іншої станції, її номер не змінюється, він зберігається на весь період знімання. Це дає можливість запобігти плутанині.

Мета знімання - визначити положення точки, що знімається, відносно станції, на якій встановлено топографічний інструмент. Ту саму точку можна зняти різними способами.

 

Спосіб лінійної засічки

На рис. 16.1 зображено окреме дерево, яке треба зняти, тобто визначити його положення відносно робочої основи - станцій 1 і 6 та знайти місце цього дерева на плані.

Лінійну засічку наносять способом побудови трикутника за трьома відомими величинами: основою і двома прилеглими сторонами. Основою трикутника, його робочою стороною для лінійної засічки буде базис, тобто (у даному випадку) сторона полігона між станціями 1 і 6, довжина якої становить 50 м.

Мірною стрічкою чи рулеткою визначають відстань до дерева від станцій 1 і 6, які є прилеглими сторонами (32 і 29 м). На аркуші креслярського паперу (майбутньому плані), з попередньо нанесеною робочою основою (полігоном), у заданому масштабі 1:1000, відмічають результати вимірювання. На плані дерево буде розташоване у вершині трикутника, основою якого є сторона полігона між станціями 1 і 6.

Щоб знайти на плані вершину трикутника, на лінійці з міліметровими поділками циркулем відкладають 32 м, що у заданому масштабі становитиме 3,2 см, і із станції 1 проводять дугу (рис. 16.1).

 

Рис. 16.1 - Спосіб лінійної засічки

 

Потім із станції 6, розхилом циркуля 2,9 см (29 м), проводять другу дугу. Точка перетину двох дуг і буде засічкою - вершиною трикутника і місцем окремого дерева на плані.

 

Спосіб азимутальної засічки

Теоретичною основою способу азимутальної засічки є геометричний спосіб графічної побудови на плані трикутника, подібного до трикутника на місцевості за основою (базисом) і виміряними азимутами двох прилеглих сторін. Азимутальна засічка може бути прямою і зворотною.

Розглянемо пряму засічку (рис. 16.2 а). Нехай треба зняти окреме дерево. Кутовимірювальним приладом (компас, бусоль, теодоліт, шкільна астролябія) визначаємо азимут на дерево із станції 1 (65о), а потім із станції 6 (300о).

Щоб визначити місце дерева на плані, спочатку на план наносять робочу основу і на кожній станції креслять напрям меридіана (магнітного чи дійсного). За допомогою транспортира і лінійки із станції 1 відкладають азимут 65° і проводять лінію візування на дерево. Потім таким самим способом із станції 6 відкладають азимут 300о і проводять другу лінію візування. Точка перетину двох ліній і буде місцем дерева на плані.

Рис. 16.2 - Пряма і зворотня азимутальна засічка

 

Щоб збільшити точність знімання, роблять ще одну засічку з найближчої станції, наприклад із станції 5. Тоді при кресленні на плані третьої лінії візування вона може не пересікти точку, утворену перетином перших двох ліній візування. У такому разі утворюється трикутник погрішностей показників (рис. 16.2 в). Точка, посередині цього трикутника буде місцем дерева.

Спосіб прямих азимутальних засічок широко використовується під час компасного, бусольного та візуального знімання, бо він не потребує вимірювання довжини ліній, а це набагато прискорює роботу. Крім того, можна легко визначити положення точок вимір відстаней до яких затруджений, наприклад, розташованих на протилежному березі річки або озера тощо.

 

Спосіб кутової засічки

Кутову засічку (пряму чи зворотну) застосовують для знімання недоступних або віддалених об’єктів (точок), відстань до яких недоцільно або неможливо вимірювати мірною стрічкою чи рулеткою.

При прямій кутовій засічці компасом, бусоллю або теодолітом вимірюють кут між лінією базису і напрямом на предмет. На рис. 16.3 показано знімання окремого дерева у тих самих умовах, що й при азимутальній засічці.Нульову поділку горизонтального лімба орієнтують не за північним кінцем магнітної стрілки, а за віхою станції на протилежному кінці базису.

Це означає: якщо компас чи бусоль встановлено на станції 1, то нульова поділка має бути спрямованою на віху станції 6; якщо на станції 6, то нульова поділка має бути спрямованою на віху на станції 1.

На станції 1 вимірюють внутрішній кут b1 між базисом (стороною полігона 1-6) і лінією візування на дерево. На станції 6 вимірюють внутрішній кут b2 (рис. 16.3 а). Для цього на плані із станції 1 і 6 відкладають транспортиром виміряні кути b1 і b6, креслять лінії візування, перегин яких буде місцем окремого дерева.

 

Рис. 16.3 - Спосіб прямої кутової засічки

 

Для визначення місцеположення дерева способом зворотньої кутової засічки на станції 1 (рис. 16.4) вимірюють внутрішній кут b1, потім компас чи бусоль установлюють на невідомій точці (біля дерева). Нульову поділку орієнтують за віхою на станції 6, тобто за лівою відомою точкою, і вимірюють кут b між напрямами на станціях 1 і 6.

 

Рис. 16.4 - Спосіб зворотньої кутової засічки

Кут між лінією базису і напрямом на дерево із станції 6 визначають за формулою

          b6 = 180° - (b1 + b)      (16.1)

Знаючи величину кутів b1 і b6, можна на плані транспортиром відкласти їх величину, як це роблять при прямій кутовій засічці, і таким чином визначити місце дерева.

 

Спосіб полярної засічки (полярних координат)

Теоретичною основою знімання ситуації способом полярної засічки є спосіб полярних координат, який застосовують у математиці для визначення положення точки на площині.

Вибирають точку, відносно якої визначають координати, - вона називається полюсом. З полюса у напрямі початку відліку проводять полярну вісь (вісь координат). Положення будь-якої точки на площині визначають двома величинами:

- полярним кутом а, утвореним полярною віссю (магнітним меридіаном), і напрямом на точку, що знімається (на рис. 16.5 точки Д, Е, М);

- відстанню від полюса до точки, що знімається; цю відстань називають радіусом-вектором і позначають буквою r.

Спосіб полярних координат застосовують під час знімання ситуації на відкритій, слабо розчленованій та доступній для вимірювання мірною стрічкою місцевості. Полюсом знімання є центр компаса чи іншого кутомірного приладу, встановленого на станції. За полярну вісь беруть північний напрям магнітного меридіана або напрям на віху передньої станції. Якщо за початок відліку (полярну вісь) взято напрям північного кінця магнітного меридіана, то полярними кутами на точки Д, Е, М будуть магнітні азимути. Відстані від центра компаса (станції чи полюса) до точок Д, Е, М - це радіуси-вектори, довжина яких вимірюється мірною стрічкою або рулеткою.

 

Рис. 16.5 - Спосіб полярної засічки

 

Полярну засічку, що визначає місце точки (об’єкта), яка знімається на плані, можна дістати, якщо на лінії візування, проведеній із станції за допомогою транспортира і лінійки, відкласти у заданому масштабі виміряну відстань до точки, яку знімають.

Якщо із станції (полюса) накреслити напрями (радіуси-вектори) до точок навколо станції, то одержимо зображення, що нагадуватиме сітку меридіанів на карті Арктики, які відходять від Північного географічного полюса. Звідси й назва способу знімання - полярний.

 

Спосіб перпендикулярів

Його часто називають способом прямокутних координат, бо теоретичною основою знімання ситуації цим способом є система прямокутних координат.

Положення точки, яку знімають, тобто її координати, визначають не відносно станції, а відносно базису, чи сторони полігона. За відомими координатами точки Х і У, вираженими у метрах, знаходять її місце на плані.

Способом перпендикулярів найчастіше знімають точки (об’єкти), розташовані на невеликій відстані від робочої основи (до 25...30 м).

На рис. 16.6 а зображено дерево, місце якого визначалося способом полярних засічок, і нова точка А. Абсцисою є сторона полігона між станціями 6 і 1.

 

Рис. 16.6 - Спосіб перпендикулярів

 

Щоб визначити координати дерева, треба за допомогою екера, від зображення дерева до абсциси опустити перпендикуляр, який буде ординатою, потім виміряти рулеткою довжину абсциси від станції 6 до основи перпендикуляра і довжину ординати - від абсциси до дерева. У нашому прикладі (рис. 16.6 б) Х = 27,3 м, У = 19,6 м. Ці величини і будуть координатами окремого дерева. Щоб визначити координати точки А, також за допомогою екера з точки А опускають на абсцису перпендикуляр і вимірюють довжину абсциси від станції 6 до основи перпендикуляра і довжину ординати. На рис. 16.6 б : Х = 41,2 м, У = 12,8 м.

Слід пам’ятати правило: координати Х усіх точок, які зніматимуться, вимірюють тільки від початкової точки абсциси (у нашому прикладі від станції 6). Ситуацію на план накладають графічною побудовою таким самим способом, яким була знята дана точка ситуації.

 

2. Тахеометрична зйомка

 

Тахеометрична зйомка - один з видів топографічної зйомки, що виконується за допомогою геодезичних приладів - тахеометрів. Слово «тахеометрія» означає швидкий вимір. Швидкість тахеометричної зйомки досягається завдяки тому, що при одному спостереженні знімального пікету одержують дані, необхідні для визначення як планового, так і висотного його положення.

Тахеометрична зйомка має ряд переваг перед іншими видами наземних зйомок в умовах, коли польові роботи необхідно виконувати в порівняно короткий термін чи при несприятливої погоди для виконання зйомки іншими методами. Недолік тахеометричної зйомки полягає у тому, що при складанні плану в камеральних умовах виконавець не бачить місцевості, тому можливий пропуск окремих деталей і пов’язане із цим деяке перекручування в зображенні рельєфу.

 

Прилади тахеометричної зйомки

Для тахеометричної зйомки застосовуються технічні теодоліти (Т30, Т15 і ін.), а також спеціальні прилади - тахеометри. Сучасні тахеометри - це оптичні теодоліти, що мають ряд пристроїв, які дозволяють без додаткових обчислень одержувати перевищення й горизонтальні проложення, тобто редуціровані відстані між точками місцевості. Тому такі тахеометри називаються редукційними.

Тахеометри класифікують по типах застосовуваних у них для визначення відстаней далекомірів.

Тахеометри номограмні визначають редуціровані відстані й перевищення за допомогою спеціальних номограм, видимих у поле зору труби. Номограми - система кривих, нанесених на скляну пластинку. Відстань між кривими змінюється залежно від величини вертикального кута й фокусної відстані труби. Оптична система розрахована так, що стала далекоміра дорівнює 0. До цього типу тахеометрів ставляться: ТН, ТА-2, Дальта 020, Дальта 010А и ін.

Тахеометри з авторедукційними далекомірами подвійного зображення мають оптичні пристрої, які дозволяють автоматично визначати по горизонтально розташованій рейці горизонтальні проложення похилих відстаней. До цих тахеометрів ставляться: ТД, Редта 002 і ін.

Тахеометри внутрібазні, з базою в точці стояння приладу використовуються при тахеометричній зйомці важкодоступних ділянок місцевості для виміру горизонтальних проложень і вертикальних кутів нахилу при спостереженнях на місцевий предмет або спеціальну рейку. Для виміру відстаней далекоміри цих тахеометрів мають змінну базу, розташовану усередині приладу.

Електронно-оптичні тахеометри (ЕТ) дозволяють результати обмірюваних відстаней світодалекомірними пристроями горизонтальних і вертикальних кутів, а також результати обчислення збільшень прямокутних координат автоматично реєструвати на світловому табло або в умовному коді на перфострічці. До цих тахеометрів ставляться ТЭ, Та5, ЕОТ-2000 і ін.

Точність виміру кутів і відстаней тахеометрами залежить від їхнього типу. Основні характеристики чотирьох типів тахеометрів представлені в табл. 16.1.

Таблиця 16.1. Основні характеристики тахеометрів

Основні параметри	Тахеометри
	ТЭ	ТД	ТН	ТВ
Збільшення зорової труби	25х	25х	25х	15х
Кут поля зору зорової труби, град	1,5	1,5	1,2	12
Точність виміру кутів: горизонтальних, с вертикальних, с	5 5	8 12	8 12	45 60
Точність виміру відстаней до рейки на 100 м, см	2	4	20	15
Маса приладу, кг	20	6,5	5,0	7,5

 

Крім того, при тахеометричній зйомці широко використовується номограмний тахеометр (ТН). Це оптичний теодоліт, зорова труба якого дає пряме зображення спостережуваних об’єктів. Він може комплектуватися напівавтоматичним столиком типу «Карті».

Столик «Карті» являє собою креслярське пристосування у вигляді підставки з обертовим диском, на якому укріплений аркуш креслярського паперу.

Спільне використання картографічного столика й тахеометра дозволяє безпосередньо в поле опрацьовувати й візуально контролювати план місцевості.

Виконання тахеометричної зйомки

Зйомка елементів ситуації й рельєфу складається у визначенні координат і висот пікетів ділянки місцевості, що знімається.

Пікети, призначені для визначення тільки елементів ситуації, називаються контурними або ситуаційними (рис. 16.7), а для зйомки рельєфу - орографічними. Для того щоб пікети без пропусків і рівномірно покривали територію зйомки, перед початком роботи проводять детальний огляд місцевості, визначають характер і структуру рельєфу, намічають положення знімальних пікетів на місцевості. Пікети намічають по всім орографічним лініях іточкам рельєфу: вододілам, тальвегам, перегинам скатів, уступам і т.д. (рис. 16.8).

 

Рис. 16.7. Вибір контурних пікетів

 

 

Рис. 16.8. Вибір висотних пікетів

 

Основний спосіб зйомки подробиць місцевості - полярний. Зйомка місцевості може виконуватися одночасно з прокладкою тахеометричного ходу або роздільно. Порядок виконання робіт на знімальній точці залежить від застосовуваних приладів і прийнятої технології зйомки.

Камеральні роботи

Камеральні роботи при тахеометричній зйомці включають:

- перевірку польових журналів;

- обчислення планових координат точок тахеометричного ходу;

- обчислення точок ходу;

- обчислення координат пікетів;

- побудову топографічного плану місцевості.

Перевірка журналу необхідна в тому випадку, якщо роботи виконуються за допомогою теодолітів. При цьому перевіряють правильність обчислення місця нуля, вертикальних кутів і ін. Одночасно проводять обчисленнягоризонтальних проложень і перевищень, використовуючи тахеометричні таблиці (є багато варіантів тахеометричних таблиць, правила роботи з якими описані в поясненні до них).

Обчислення планових координат виконується так само, як і для точок теодолітного ходу.

Обчислення точок тахеометричного ходу й всі контрольні обчислення виконуються у тому ж порядку й у тій же послідовності, що при тригонометричному нівелюванні. Висотне не в’язання (у см.) замкнутого й розімкнутого тахеометричного ходу визначаються по формулах тригонометричного нівелювання.

На підставі отриманих оцінок висоти точок тахеометричного ходу й даних перевищень між ними й відповідними пікетами обчислюють висоти кожного пікету. По закінченні обчислень приступають до графічної обробки отриманих матеріалів, у результаті якої повинен бути побудований топографічний план місцевості.

Остаточне оформлення плану проводиться відповідно до прийнятого «Умовними знаками для топографічних планів масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000 і 1:500».

 

 

3. Сутність мензульної зйомки

Мензульна зйомка - один з видів топографічної зйомки, при якій за допомогою мензули (столика на тринозі) і кіпрегеля (оптико-механічного приладу) безпосередньо на ділянці зйомки створюється топографічний план (рис. 16.9). При мензульній зйомці горизонтальні кути не виміряються приладом. Їх одержують шляхом графічних побудов на планшеті (рис. 16.10), тому мензульну зйомку називають також кутоначертальною (графічною). Мензульна зйомка проводиться в основному в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 і 1:500.

Рис. 16.9. Кіпрегель КН

 

Перевагою мензульної зйомки є те, що план будується безпосередньо на місцевості. Це дає можливість зрівняти його з натурою, більш точно, безпосередньо на місцевості, провести горизонталі, виключити камеральні обчислювальні роботи. Недоліками мензульної зйомки є залежність її від стану погоди, відносно низька продуктивність праці, а також порівняльна громіздкість знімального устаткування.

Рис. 16.10. Графічні побудови на планшеті при мензульній зйомці

 

Прилади мензульної зйомки

У мензульний комплект крім мензули й кіпрегеля входить орієнтир-бусоль, центровочна вилка з виском, дві рейки.

Мензула складається із трьох основних частин: мензульної дошки 4, підставки з настановними пристосуваннями 7 і штатива 9 (див. рис. 16.9).

Мензульна дошка служить для закріплення креслярського планшета й встановлення на ній кіпрегеля. Дошка виготовляється із сухого витриманого дерева, пластичних мас або легких сплавів у вигляді квадрата 600 на 600 мм.

Кіпрегель - прилад, що служить для візування на об’єкти місцевості, які підлягають зйомці; креслення прямих ліній у напрямку візування; визначення відстаней і перевищень. Конструктивні особливості приладу йприналежностей розглянемо на прикладі мензульного комплекту кіпрегеля номограмного КН. Кіпрегель КН дозволяє визначати відстані й перевищення, редуціровані (приведені) на горизонтальну площину (тобто горизонтальні проложення) при одному наведенні зорової труби на вертикальну рейку. Він складається (див. рис. 16.9) із зорової труби з вертикальним колом 1, колонки 15 і лінійок - основної 13 (виконує роль основи приладу) і додаткової 12.

Зорова труба дає пряме зображення предмета. Збільшення труби 25Х, поле зору 1,5°.

При роботі з кіпрегелем КН використовуються двометрові рейки, які мають висувну п’яту для установки нуля рейки на висоту приладу.

Зйомка ситуації та рельєфу

Зйомка ситуації та рельєфу проводиться із всіх точок знімального обґрунтування, а також з усіх, пунктів тріангуляції або полігонометрії, наявних на планшеті. Рельєф знімається одночасно зі зйомкою ситуації. Зйомка характерних точок рельєфу і елементів ситуації ведеться, як правило, полярним способом з визначенням відстаней і перевищень від станції до пікетних точок за допомогою номограми кіпрегеля. Метод вибору знімальних точок тойже, що й при тахеометричній зйомці. Замість виміру полярного кута, в цьому випадку, напрямок на точку, що знімається, подано скошеним краєм лінійки кіпрегеля, уздовж якого відкладають горизонтальну відстань до точки.

Для зйомки контуру місцевості А, В, С, D (рис. 16.11) треба лінійку кіпрегеля прикласти до точки т станції на плані, навести трубу кіпрегеля на рейку, встановлену в точці А, визначити по номограмі відстань S, по ребрулінійки в масштабі від точки т відкласти відстань S і одержати на плані точку а. Одночасно з відстанню по номограмі визначають і перевищення обумовленої точки. Аналогічно проводять зйомку точок В, С, D і т.д.

На плані точки контуру з’єднують суцільною лінією. Висоти визначають і підписують на характерних точках і лініях рельєфу: вершинах, вододілах, перегинах скатів, сідловинах, тальвегах, розгалуженнях вершинах і устях лощин, в улоговинах, ямах, вирвах і по краях їх, у рік, струмків на рівні води (урізи), у підошов височин і т.д.

Рис. 16.11. Визначення положення пікетів при мензульній зйомці

 

На кожній точці знімають і креслять на оригіналі планшета тільки ту частину рельєфу й ситуації ділянки, що знімається, яка видна безпосередньо з даної станції (не більше 250...300 м).

По закінченні польових робіт на планшеті вичерчують тушшю, відповідними умовними знаками для топографічного плану, в масштабі зйомки всі зняті в полі об’єкти ситуації і рельєфу.

Над північною стороною рамки вказують номенклатуру аркуша плану (карти), рік зйомки, а під південною стороною рамки - чисельні, іменовані й лінійний масштаби, висоту перетину рельєфу.

 

Курс «Топографія з основами картографії»