Тахеометрическая съёмка

Процесс геодезической съёмки обычно состоит из двух основных этапов: планово-высотного съёмочного обоснования и собственно съёмки интересующих точек на местности. В результате выполнения съёмочного обоснования с высокой точностью определяется положение станций (обычно это места установки таких геодезических приборов, как нивелиры, теодолиты, тахеометры, лазерные сканеры) в пространстве. После этого выполняется уже сама съёмка с этих станций.

В настоящее время для планово-высотного съёмочного обоснования большинства инженерно-геодезических работ используется метод теодо­литного (тахеометрического) хода.

Теодолитный ход - это последовательность пунктов (станций) на местности, увязанных между собой с помощью геодезических измерений. В каждом пункте теодолитного хода устанавливается теодолит или тахео­метр, а затем измеряются углы и расстояния до предыдущего и следующе­го пункта хода. На рис. 4.9 приведены 2 примера теодолитных ходов (ра­зомкнутый и замкнутый). Цифрами 1-9 на рисунке показаны места уста­новки теодолита, буквами А и В - пункты С известными координатами, a_i - измеренные теодолитом (тахеометром) углы между направлениями на предыдущий и следующий пункты, d_i__j - измеренные каким-либо дально­мером (например, встроенным в тахеометр) расстояния между пунктами i и j. Участки между последовательными пунктами хода называются сторо­нами хода.

Рис. 4.9. Теодолитные ходы: а – разомкнутый; б – замкнутый

Для того чтобы установить реальные координаты пунктов теодолит­ного хода, необходимо выполнить привязку этого хода к некоторой систе­ме координат. Привязка выполняется к некоторым пунктам на местности, которые имеют известные координаты. Это могут быть пункты государст­венной геодезической сети (пункты А и В на рис. 4.9) либо любые иные пункты, координаты которых измерены с помощью приборов спутниково­го позиционирования. В случае если в пункте геодезической сети есть воз­можность точно установить направление на север и, соответственно, угол α_А (рис. 4.9), то достаточно выполнить привязку теодолитного хода толь­ко к одному известному пункту. Иначе привязка должна выполняться, по крайней мере, к двум известным пунктам, обычно в начале и в конце тео­долитного хода. Если ход замкнутый, то привязку надо делать в начале и в середине хода.

В приведенных на рис. 4.9 примерах теодолитных ходов никак не учтена высота пунктов хода.

В теодолитно-нивелирном ходе дополнительно с помощью нивелира определяется превышение каждого очередного пункта по отношению к предыдущему и к следующему.

В теодолитно-тахеометрическом ходе дополнительно с помощью тахеометра (или теодолита с дальномером) определяется горизонтальный угол и расстояние от каждого очередного пункта до предыдущего и сле­дующего.

Всем выполняемым измерениям с помощью геодезических приборов всегда присуща некоторая погрешность, связанная с точностью приборов, точностью их установки на местности, погодными условиями и индивиду­альными особенностями человека, выполняющего измерения. Именно по­этому при выполнении съёмки необходимо закладывать некоторую избыточность измерений, например, делая привязку теодолитного хода к 3 и более геодезическим пунктам, выполняя дополнительные измерения углов. Ещё один распространённый приём повышения точности вычислений за­ключается в увеличении количества измерений за счёт выполнения обрат­ного теодолитного хода, когда повторно выполняются все измерения уг­лов и расстояний, но в обратном порядке, от последнего пункта к первому.

В результате выполнения избыточных измерений теоретическая сумма всех измеренных углов должны быть кратна 180°, если взять углы поворотов налево со знаком плюс, а направо - со знаком минус. Однако в действительности сумма измеренных углов будет несколько иная. Величи­на отличия теоретической суммы от суммы измеренных углов называется угловой невязкой хода.

Суть углового уравнивания теодолитного хода заключается в распре­делении общей величины угловой невязки хода на все выполненные изме­рения. В самом простом способе уравнивания величина угловой невязки делится на общее число измеренных углов и получается поправка, на ко­торую изменяется каждый измеренный угол.

После выполнения углового уравнивания необходимо уравнять пла­новые координаты точек. Для этого надо вначале вычислить координаты всех известных геодезических пунктов на основе положения остальных пунктов. Эти координаты будут отличаться от известных значений геоде­зических пунктов на величину плановой невязки.

Полученная плановая невязка с помощью планового уравнивания распределяется на каждую сторону хода пропорционально длинам сторон хода. В результате корректируются углы а_; и длины сторон d_i__j.

После выполнения теодолитного хода и его уравнивания мы получа­ем с высокой точностью координаты всех станций хода и углы между его сторонами.

Теперь рассмотрим, как теодолитный ход используется в реальной геодезической работе. Теодолитный ход прокладывается на местности не ради самого себя, а для того, чтобы закрепить на местности положения станций и выполнить съёмку пикетов - разных характерных точек на по­верхности Земли. Съёмка пикетов выполняется теодолитами (тахеометра­ми) так же, как и съёмка других станций хода, то есть, измеряя расстояния и углы на пикеты со станций (рис. 4.10). Позже, уже выполняя камераль­ную обработку результатов геодезических изысканий, эти расстояния и уг­лы пересчитываются в реальные координаты пикетов на местности. При­чём этот пересчёт должен выполняться после уравнивания теодолитного хода, когда положения станций уже установлены с высокой точностью.

Рис. 4.10. Тахеометрическая съемка пикетов Р_i,j

Линейные изыскания

Ещё одним распространённым видом инженерно-геодезических изы­сканий, помимо тахеометрической съёмки, являются изыскания вдоль не­которого линейно-протяжённого объекта. Такие изыскания называют линейными.

Линейные изыскания состоят из трёх этапов:

1.Прокладка трассы и закрепление её на местности.

2.Выполнение пикетажных изысканий.

3.Нивелирование по поперечникам. Этот этап часто выполняется од­новременно с предыдущим.

Итак, для проведения линейных изысканий вначале на местности прокладывается трасса - некоторая линия, идущая вдоль линейного объ­екта (рис. 4.11). Затем от начала трассы на местности через 100 м отклады­вают пикеты (отметим, что термин «пикет» здесь используется в ином смысле, чем в предыдущем пункте; здесь «пикет» - не съёмочная точка, а некоторая условная отметка на оси трассы). Пикеты иногда откладываются через 10, 25, 50, 500, 1000 м или иное расстояние, а иногда даже и через нерегулярные интервалы.

Каждая точка на трассе откладывается от начала какого-то очередно­го пикета и обозначается в формате ПК <Номер пикета>+<Расстояние от начала пикета> (например, ПКО+55).

Далее выполняется съёмка каждой интересующей точки на местно­сти. Для этого через каждую точку проводится поперечник к трассе, то есть строится перпендикуляр к линии трассы, проходящий через данную точку, и измеряется расстояние от этой точки по перпендикуляру до трассы. Для точек, находящихся справа от трассы, результат записывается в виде П+<Расстояние до трассы> (например, П+20 или просто +20), для точек слева от трассы - в виде Л+<Расстояние до трассы> (например, Л+20 или просто -20).

Рис. 4.11. Линейные изыскания (пикетажные и нивелировочные измерения)