 |
Проектирование геодезической сети сгущения
|
|
|
|
Для сгущения ГГС проектируют полигонометрические ходы 4 класса таким образом, чтобы созданная геодезическая сеть сгущения наилучшим образом удовлетворяла задаче построения съемочного обоснования.
При проектировании следует руководствоваться инструкцией по топографической съемке для масштабов 1:5000, 1:2000,1:1000, 1:500.
Основные требования полигонометрии 4* класса
| Основные показатели | Полигонометрия | ||
| 4* класс | 1 разряд | 2 разряд | |
| Предельная длина хода, км | |||
| - между твердыми пунктами | |||
| - между твердыми пунктами и узловой точкой | |||
| - между узловыми точками | 1,5 | ||
| Длина сторон, км | |||
| Smax | 2,0 | 0,8 | 0,35 |
| Smin | 0,25 | 0,12 | 0,08 |
| Sопт. | 0,50 | 0,3 | 0,2 |
| Число сторон в ходе, не более | |||
| Относительная погрешность хода, не более | 1/25000 | 1/10000 | 1/5000 |
| СКП измерения угла не более | 2” | 5” | 10” |
| Предельная угловая невязка | 5”√n+1 | 10” √n+1 | 20” √n+1 |
*n- число сторон в ходе, n+1 – число углов в ходе
Так как измерения углов и линий будет производиться электронным тахеометром то максимальная длина стороны может быть увеличена на 30%. Создаваемая геодезическая сеть относится к основным. Проектирование необходимо производить на местности, удобной для линейных и угловых измерений, проверяя наличие прямой видимости между пунктами хода. В данном проекте прямая видимость присутствует не везде, так как проект учебный, в некоторых случаях мы принимаем видимость за условную. Согласно закону вырубка в лесу запрещена. Проектирование ходов предлагается проводить по дорогам, вершинам холмов, нежелательно на пашне, так как это частная собственность. В редких случаях в полигонометрические ходы можно включать опознаки, то есть объединять пункты полигонометрии с опознаками. Запроектированные ходы показаны на основной (общей) кальке №1 в соответствии с условными знаками. (см. приложения)
|
|
|
В проекте необходимо выполнить расчеты для наиболее сложного из запроектированных ходов. В данном случае возьмем ход Т1-Т3
Измерим длины сторон хода (между пунктами полигонометрии) и занесем результаты измерений в таблицу 3.1
Таблица 3.1
| № | Название пункта | S, м |
| Т1 | ||
| пп1 | ||
| пп1 | ||
| пп2 | ||
| пп2 | ||
| пп3 | ||
| пп3 | ||
| пп4 | ||
| пп4 | ||
| пп5 | ||
| пп6 | ||
| пп7 | ||
| пп7 | ||
| пп8 | ||
| пп8 | ||
| пп9 | ||
| пп9 | ||
| пп10 | ||
| пп10 | ||
| Т3 | ||
| [S]= 9825м |
3.1. Определение формы полигонометрического хода Т1-Т3
1) Перенесем ход на кальку №2 и по ней произведем дополнительные построения и измерения:
- проведем замыкающую L
- графическим способом определим положение центра тяжести хода
- проведем линию через центр тяжести параллельно замыкающей хода
2) Определим:
- η - удаление пункта от линии, параллельной замыкающей, проходящей через центр тяжести хода
- α (град.) – угол между направлением замыкающей хода и каждой стороной по направлению хода от 0 до 180 градусов
и занесем результаты измерений в таблицу 3.2
Эти данные необходимы нам для того, чтобы определить форму полигонометрического хода
Таблица 3.2
| i | ηi (м) | αi (градусы) |
| 825 | ||
| 825 | ||
| 1275 | ||
| 1000 | ||
L=6700м
Для определения СКО конечной точки хода необходимо определить форму хода, которая определяется по 3-м критериям.
1) 
; 
= 837,5м=3,35см в масштабе карты
2) 
, если 
то ход изогнутый; 
= 168 
3) 
, если 0, то замкнутый, 1 – вытянутый; 
= 1,3
Так как критерии 1 и 2 не выполняются, то ход Т1-Т3 является изогнутым.
По правилам, если хотя бы один из критерием не выполняются, то ход является изогнутым. В данном случае мы проверили ход по всем 3-м критериям.
|
|
|
3.1.1Определение предельной погрешности положения пункта в слабом месте хода.
Средняя квадратическая погрешность (СКП) положения пункта в самом слабом месте хода после уравнивания примерно в 2 раза меньше СКП положения конечной точки хода до его уравнивания.
Для запроектированного хода должно выполняться условие:
В соответствии с инструкцией (1) для полигонометрического хода 4* класса
так как 
, то СКП положения конечного пункта полигонометрического хода Т1-Т3 до уравнивания равен
М= 
= 
0,197м = 197мм
Следовательно, предельная ошибка положения пункта, в слабом месте хода после уравнивая равна
3.1.2 Расчет влияния погрешностей линейных измерений; выбор приборов и методов измерений.
Так как выполнено проектирование светодальномерного полигонометрического хода, то СКП положения конечного пункта полигонометрического хода до уравнивания в случае, когда углы предварительно исправлены за невязку, вычисляются с использованием формулы:
так как ход изогнутый:
Используя принцип равного влияния погрешностей линейных и угловых измерений на величину М, можно записать:
0,0194(м2)
Для измерения длин линий необходимо выбрать такой светодальномер, чтобы выполнялось условие:
С учетом этой формулы можно записать:
где n – число сторон хода
Для рассматриваемого примера получаем:
Выбираем прибор с запасом точности - Leica TC802 с СКП измерения длин линий:
Вычисляем для каждой стороны хода 
а затем [ 
(Таблица 3.3)
Условие выполнено, следовательно, выбранный тахеометр пригоден для выполнения линейных измерений в запроектированном ходе Т1-Т3.
Таблица 3.3
 мм
|  мм
|
| 3,85 | 14,82 |
| 3,6 | 12,96 |
| 4,55 | 20,7 |
| 4,1 | 16,81 |
| 3,7 | 13,69 |
| 5,6 | 31,36 |
| 4,25 | 18,06 |
| 3,7 | 13,69 |
| 3,55 | 12,6 |
| 2,75 | 7,56 |
[  =162,25
|
| Технические характеристики тахеометра Leica TC802 | |
| Точность угловых измерений, " | |
| Увеличение зрительной трубы, х | |
| Компенсатор | двухосевой, диапазон работы 5" |
| Точность линейных измерений, (с отражателем) | ±(2 + 2ppm x D) мм |
| Дальность линейных измерений (одна призма), м | |
| Диапaзон рабочих температур | –20°C до + 50°C |
| Вес, кг | 5.4 |
|
|
|
3.1.3 Проектирование контрольного базиса
В современных реалиях построение контрольного базиса экономически нецелесообразно.
Поэтому, прежде чем начать полевые работы, все измерительные приборы должны быть поверены государственной поверкой в лицензированной метрологической компании. Свидетельство о государственной поверке должно прикрепляться к техническому отчету.
3.1.4 Расчет точности угловых измерений
Для расчёта точности угловых измерений применим принцип равных влияний.
(центр тяжести) найдём графическим способом. В результате этого процесса составлена таблица.
Таблица расстояний от центра тяжести до каждой точки хода
| № п/п | 
| 
| |
| T1 | |||
| Пп1 | |||
| Пп2 | |||
| Пп3 | |||
| Пп4 | |||
| Пп4 | |||
| Пп6 | |||
| Пп7 | |||
| Пп8 | |||
| Пп9 | |||
| Т3 | |||
| Сумма | |||
Таблица 3.4
СКО измерения горизонтального угла в полигонометрическом ходе 4 класса должна быть 
. Согласно вычислений она 
.
Вывод: для того, чтобы обеспечить такую точность измерения горизонтального угла необходимо применять тахзеометр Leica TC 802 и ему равноточные тахеометры.
(н-р 3Т2КП)
Организация угловых измерений:
1) Необходим угломерный комплект, который состоит из:
Теодолита 3Т2КП, 3 штативов, Комплекта визирных целей (КВЦ)
Перечень необходимых поверок теодолита:
- Внешний осмотр на наличие повреждений или неисправностей механизмов
- Поверка оси цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга
- Поверка положения нитей сетки
- Поверка положения визирной оси
- Поверка положения оси вращения зрительной трубы
- Поверка вертикального круга (определение места зенита)
- Поверка оптического центрира теодолита
Методика угловых измерений: (Приложение 3.1)
3.1.5 Расчет влияния отдельных источников ошибок
Учитывая основные источники ошибок угловых измерений запишем:
Применяя принцип равного влияния получим
отд.ист. ош.
Тогда
отд.ист. ош. = 
= 1,35”
|
|
|
Рассчитаем необходимую точность центрирования теодолита и марок
– наименьшая сторона полигонометрического Т3-Т1.
Произведем расчёт СКО редукции по формуле
Для создания запаса точности рекомендуется центрировать оптическим центриром и марки и теодолит.
Рассчитаем необходимое число приемов при измерении горизонтальных углов
3.2 Проектирование высотной сети сгущения
На территории имеется 3 пункта с известными высотами Т1, Т2, Т3.
Для сгущения высотного обоснования (определение высот пунктов полигонометрии) предлагается проложить 2 хода нивелирования IV класса параллельных полигонометрическому ходу.
Согласно требованию инструкции по нивелированию, предельная невязка составляет
При нивелировании IV класса рекомендуется применять нивелир 4Н3КЛ
2. Нивелирование IV класса. Методика измерения и допуски
- Нивелирование IV класса выполняют в одном направлении способом "средней нити".
- Нивелирование IV класса производят нивелирами с уровнем или компенсатором.
- При нивелировании IV класса отсчеты по черным и красным сторонам реек делают по среднему штриху, а для определения расстояний от нивелира до реек используют отсчеты по верхнему дальномерному и среднему штрихам по черным сторонам реек.
- Порядок наблюдений на станции следующий:
- отсчеты по черной стороне задней рейки;
- отсчеты по черной стороне передней рейки;
- отсчет по красной стороне передней рейки;
- отсчет по красной стороне задней рейки.
- Нормальная длина луча визирования - 100 м. Если работы выполняют нивелиром, у которого труба имеет увеличение не менее 30, то при отсутствии колебаний изображений разрешается увеличивать длину луча до 150 м. Расстояние от нивелира до реек можно измерять дальномером. Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции допускают до 5 м, а их накопление по секции - до 10 м.
Высота луча визирования над подстилающей поверхностью должна быть не менее 0,2 м.
- Во время наблюдений на станции нивелир с уровнем защищают от солнечных лучей зонтом.
- Рейки устанавливают отвесно по уровню на костыли, башмаки, а на участках с рыхлым и заболоченным грунтом - на колья.
По окончании нивелирования по линии между исходными реперами подсчитывают невязку, которая не должна превышать 20 мм. В таких же пределах допускают невязки в замкнутых полигонах, образованных линиями нивелирования IV класса. По мере завершения нивелирования заполняют ведомость превышений установленной формы
Технические характеристики нивелира 4Н3КЛ
| Зрительная труба | |
| Увеличение | 23х |
| Наименьшее расстояние визирования, м | 1,2 |
| Изображение | Прямое |
| Длина, мм | |
| Угол поле зрения | 2° |
| Предел разрешения | 4.1” |
| Коэффициент нитяного дальномера | 100±1 |
| Компенсатор | |
| Тип демпфирования | Магнитный |
| Диапазон работы | 15’ |
| Систематическая погрешность работы компенсатора на 1’ наклона оси нивелира | 0.5” |
| Горизонтальный круг | |
| Диаметр, мм | |
| Цена деления лимба | 1° |
| Допустимая СКП измерения горизонтального угла | 0.5° |
| Точность нивелирования | |
| Допустимая СКП на 1 км двойного хода, мм | 2,5 |
| Устойчивость к воздействию внешней среды | |
| Диапазон рабочих температур | -40...+50 °C |
| Защита от пыли и влаги (по стандарту IEC) | IP52 |
| Защита от пыли и влаги в футляре (по стандарту IEC) | IP64 |
| Вес и габариты | |
| Вес инструмента, кг | 1,5 |
| Вес транспортировочного футляра, кг | 1,3 |
| Габариты инструмента (Д х Ш х В), мм | 181 х 128 х 131 |
| Габариты транспортировочного футляра (Д х Ш х В), мм | 285 х 245 х 200 |
| Установка инструмента | |
| Цена деления круглого уровня | 5’/2 мм |
| Форма опорной поверхности подставки | Плоская |
| Управление инструментом (наводящее устройство) | |
| Тип | Фрикционное |
| Расположение винтов | С обеих сторон |
|
|
|
4. Проект геодезических работ для планово-высотной привязки опознаков
При выборе методов планово-высотной привязки опознаков стоит опираться на требования инструкции для съемочной сети, так как при стереотопографической съемке именно опознаки являются съемочным обоснованием.
Ошибка планового положения пунктов съемочной сети относительно пунктов обоснования не должно превышать 0,2мм в масштабе создаваемого плана (1:5000), что составит 1 метр (предельная ошибка), следовательно СКО равен 0,5м
В высотном ошибка по высоте в среднем 0,1 высоты сечения рельефа (2м),, следовательно 0,2м
Предельная ошибка равна 40 см, то есть 0,4 м
В качестве способов привязки опознаков предлагается:
- засечки многократные (прямые и обратные)
- теодолитные ходы
4.1.1 Расчет точности планового положения опознака полученного проложением теодолитного хода
Определяем плановое положение ОПВ5 с помощью теодолитного хода
Согласно требованию инструкции при проложении теодолитных ходов следует учитывать:
| Предельная относительная погрешность | Допустимые длины одиночных ходов [S], км | Максимальная длина стороны Smax, м | Минимальная длина стороны м, на тер. незастр./ застр. |
| 1/N=1/1000 | 2,0 | 40/20 | |
| 1/N=1/2000 | 4,0 | 40/20 | |
| 1/N=1/3000 | 6,0 | 40/20 |
При выборе пунктов необходимо обеспечить прямую видимость между пунктами и соблюдать технику безопасности.
Определяем форму хода
| Пункты хода | Si, м | 
| L, м | |
| пп12 | ||||
| ОПВ5 | ||||
| пп13 | ||||
| [S]= | 3425м | |||
| Sср= | 285м |
Критерии вытянутости хода
1. 
L
следовательно, первый критерий не выполняется
3. 
4,9 
1,3 следовательно критерий не выполняется
По правилам, если хотя бы один критерий не выполняется, то ход является изогнутым.
В нашем случае теодолитный ход пп12-пп13 изогнутый.
Для изогнутого хода имеем:
Длины сторон измерены тахеометром Pentax R325N.
Для запроектированного хода имеем Sср.=285м, тогда:
= 
Следовательно,
Краткие характеристики Pentax R325N представлены в Приложении 4.1
Определим [ D2ц.т.,i ].
| Пункты хода | [Dц.т.,i], м | [D2ц.т.,i], м |
| пп12 | ||
| ОПВ5 | ||
| пп13 | ||
| Σ |
Пусть горизонтальные углы измеряются способом приемов, выбранным тахеометром Leica TC 802. С учетом всех источников погрешностей СКП mβ=3,3′′, тогда
СКП положения конечного пункта хода до уравнивания равна
СКП положения в слабом месте хода после уравнивания
равна mсл.м.=M/2=0,03м ≤0,5м.
Следовательно, данный метод определения планового положения опознака ОПВ5 удовлетворяет требованиям инструкции.
Рассчитаем число приемов n′ при измерении горизонтальных углов для тахеометра Pentax R325N
Учитывая основные источники ошибок угловых измерений запишем:
Применяя принцип равного влияния получим
отд.ист. ош.
Тогда
Рассчитаем необходимую точность центрирования тахеометра и марок
– наименьшая сторона теодолитного хода пп12-пп13.
Произведем расчёт СКО редукции по формуле
Для создания запаса точности рекомендуется центрировать оптическим центриром и марки и тахеометр.
Рассчитаем необходимое число приемов при измерении горизонтальных углов
Согласно инструкции, углы в теодолитном ходе измеряются одним приемом
Следовательно, углы необходимо измерять 1 приемом
Технические характеристики тахеометра Pentax R325N представлены в Приложении 4.1
4.1.2 Расчет точности планового положения опознака полученного обратной многократной засечкой
В данном случае рассматривается ОПВ8
Схема засечки представлена на отдельной кальке №3
Измерим дирекционные углы направлений с исходных пунктов на определяемый и расстояния от пп до ОПВ8 и приведем результаты в Таблице 4.4
| Направление: | 
| Si, м |
| ОПВ8-Т3 | ||
| ОПВ8-пп7 | ||
| ОПВ8-пп10 | ||
| ОПВ8-пп11 |
Определяем СКП планового положения опознака Mp из обратной многократной засечки.
Для этого воспользуемся формулами:
Результаты вычислений представим в таблице 4.5
Таблица 4.5
D= 3596568,658 Py= 4685,52578 Px=-30194,49936
mx=0,001150975 my= 0,002921802
Mp= 0,03(м2) 
Вывод: обратная многократная засечка обеспечивает необходимую точность определения планового положения ОПВ8
Так как работаем по угловым измерениям, полигонометрия 4* класса будет совмещена с производством прямых засечек, для расчета положения опознака используем
Технические характеристики представлены в Приложении №4.1
4.1.3 Расчет точности планового положения опознака полученного прямой многократной засечкой
Выполним расчёты для ОПВ11
| Направление: |
| Si, км |
| пп6-ОПВ11 | 1,8 | |
| пп7-ОПВ11 | ||
| пп9-ОПВ11 | 0,6 |
Для определения планового СКП положения опознака полученного прямой многократной засечкой воспользуемся формулами:
Таблица 4.6
| Напр | 
| S | (ai) | (bi) | ai | bi | ai2 | bi2 | aibi |
| пп6- | 1,8 | -20,234 | -3,92 | -11,24 | -2,2 | 126,34 | 4,84 | 24,728 | |
| пп7- | -14,83 | -14,314 | -7,415 | -7,157 | 54,98 | 51,22 | 53,069 | ||
| пп9- | 0,6 | 2,513 | -20,461 | 4,2 | -34,102 | 17,64 | 1162,94 | -143,228 | |
| [*] | 198,96 | 1219 | -65,431 |
D=238251,025
Px=195,447
Py=1197,482
mx=0,035
my=0,014
Следовательно, СКО определения планового положения опознака равна:
Mp=0,038 
0,5м
Вывод: прямая многократная засечка обеспечивает необходимую точность определения планового положения ОПВ11
4.2 Проектирование высотной съемочной сети
Так как для определения планового положения опознака запроектированы засечки и проложение теодолитного хода с использованием тахеометра Pentax R325N,определение высоты опознаков предлагается выполнять тригонометрическим нивелированием.
4.2.1 Расчет ошибки высотного положения опознака полученного из обратной засечки
Схема и данные засечки прилагаются в Приложении №
По каждому направлению засечки должно быть выполнено тригонометрическое нивелирование.
Пренебрегая:
Ошибками измерения и ИВ, ошибкой вычисления f, ошибкой определения с карты расстояния S, и считая 
– малой величиной, рассчитаем ошибку превышения по отдельному направлению засечки:
Окончательное значение высоты опознака будет вычислено как среднее весовое из отметок, полученных по всем направлениям засечки
Так как используется тахеометр Pentax R325N, то 
| Направление | Si,м | Si2, м2 | 1/Si2, 1/м2 |
| пп6-ОПВ11 | 1800 | 3240000 | 0,0000003086420 |
| пп7-ОПВ11 | 2000 | 4000000 | 0,0000002500000 |
| пп9-ОПВ11 | 600 | 360000 | 0,0000027777778 |
| Σ1/S2, м | 0,0000033364198 |
Вывод: предложенный тахеометр и метод определения превышения (высоты) обеспечивает необходимую точность высоты опознака.
4.2.2 Расчет ошибки высотного положения опознака, полученного проложением теодолитного хода.
Использование тахеометра Pentax R325N при проложении хода позволяет выполнить тригонометрическое нивелирование по каждой стороне хода.
Полученный высотный ход, согласно требованию инструкции будет иметь предельную невязку:
считая, что 
, тогда 
0,39м 
0,4м
Вывод: предложенный метод определения высоты опознака обеспечивает требуемую точность высотного положения.
Заключение
Выполнено проектирование геодезического обоснования стереотопографической съемки для составления карты в масштабе 1:5000 с высотой сечения рельефа 2 метра на площади трапеции N-44-12-В-а
Выполнена Разграфка и определена номенклатура листов карты масштаба 1:5000. Определены маршруты аэрофотосъемки и поперечное перекрытие аэрофотоснимков.
Продольное перекрытие составляет P=80%, поперечное перекрытие Q=40%
Выполнено проектирование 12 планово-высотных опознаков.
Был выполнен расчет точности наиболее длинного полигонометрического хода. Его длина составляет 9825 м а, число сторон n=10. Углы и длины сторон могут быть измерены электронным тахеометром Leica TC 802. Высоты пунктов полигонометрического хода определяются геометрическим нивелированием IV класса c помощью нивелира 4Н3КЛ.
В результате оценки проекта полигонометрического хода получены следующие квадратические ошибки:
- предельная ошибка положения пункта в самом слабом месте после уравнивания 
, 
- в высотном положении 
Составлен проект планово-высотной привязки опознаков. Для определения планового положения ПВО используются следующие методы: прямые и обратные многократные засечки, теодолитные ходы. Высоты ОПВ определяются методом тригонометрического нивелирования.
В результате оценки проекта планово-высотой привязки опознаков получены следующие максимальные средние квадратические ошибки:
-СКО определения планового положения ОПВ11 полученного прямой многократной засечкой = 0,03м
- СКО определения планового положения ОПВ8 полученного обратной многократной засечкой = 0,03м
- СКО определения планового положения ОПВ5, полученного проложением теодолитного хода до уравнивания = 0,06м
- СКО определения высоты ОПВ8 полученного обратной многократной засечкой MH=0,01м
-СКО определения высоты ОПВ5 полученного проложением теодолитного хода 
Список используемой литературы
1. Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. МОСКВА «НЕДРА» 1982
2. Практикум по геодезии Селиханович В.Г, и др. МОСКВА «АЛЬЯНС» 2006
3. Инструкция по нивелированию I-IV класса. МОСКВА «НЕДРА» 1967
4. Интернет
Приложения
П.2.1
П.3.1
Измерение угла способом отдельного угла (способом приёмов):
- при КЛ (круге лево) навести трубу на заднюю точку п.2 (рис.7), взять отсчёт по горизонтальному кругу Л2;
- вращая алидаду, навести трубу на переднюю точку п.4, взять отсчёт по горизонтальному кругу Л4;
- вычислить значение левого по ходу угла при КЛ по формуле,
' = Л4- Л2[+360o]; если отсчёт Л4 меньше отсчёта Л2 (угол получается отрицательный), то нужно прибавить 360o; - сместить лимб горизонтального круга примерно на 1o - 1o30';
- перевести трубу через зенит в положение КП (круг право);
- вращая алидаду, навести трубу на заднюю точку п.2, взять отсчёт по горизонтальному кругу П2;
- вращая алидаду, навести трубу на переднюю точку п.4, взять отсчёт по горизонтальному кругу П4;
- вычислить значение левого по ходу угла при КП по формуле "= П4 - П2[+360o]; если отсчёт П4 меньше отсчёта П2 (угол получается отрицательный), то нужно прибавить 360o;
- если выполняется условие
, то вычисляется среднее значение угла = 1/2*( ' + ");
значение
доп следует принять
для теодолитов Т30 и 2Т30 доп=2',
для теодолитов Т15 и Т5 доп=1'
Если измеряются правые по ходу углы, то при вычислении угла при КЛ и КП нужно из отсчёта на заднюю точку вычитать отсчёт на переднюю точку.
П.4.1
П.4.2
| Технические характеристики тахеометра Leica TC802 | |
| Точность угловых измерений, " | |
| Увеличение зрительной трубы, х | |
| Компенсатор | двухосевой, диапазон работы 5" |
| Точность линейных измерений, (с отражателем) | ±(2 + 2ppm x D) мм |
| Дальность линейных измерений (одна призма), м | |
| Диапaзон рабочих температур | –20°C до + 50°C |
| Вес, кг | 5.4 |
|
|
|
