Нивелирование, виды нивелирования, область их применения.

Нивелирование – это вид геодезических работ, при которых определяют превышения и высоты точек. Методы нивелирования:

1.

2. Геодезическое – при котором превышения (h) и высоты (H) определяют по измеренному углу наклона и расстоянию между точками.

3. Физическое:

ü Барометрическое – h и H определяют по разности атмосферного давления в точках.

ü Гидростатическое – h и H получают по разности столбов жидкости в сообщающихся сосуда.

ü Стереофотограмметрическое – h и H определяют измерением макета местности полученному по стереопаре аэроснимков в специальных приборах.

ü Механическое – h и H получают при помощи приборов устанавливаемых на движущихся механизмах.

№32. Тригонометрическое нивелирование (принцип, формулы, точность). Тригонометрическое нивелирование-процесс измерения разности высот точек местности(превышений) и определения их высот с помощью наклонного луча визирования угломерного геодезического прибора (теодолита).

На этом рисунке представлена схема тригонометрического нивелирования с целью определения превышения h между точками А и В местности. Расстояние между точками не превышает 300м, поэтому в этом случае можно не учитывать влияние кривизны Земли и рефракции атмосферы и считать, что уровенная поверхность является плоской, а визирный луч прямолинеен. Для определения превышения h в точке А устанавливается теодолит, его приводят в рабочее положение и измеряют высоту оси вращения зрительной трубы над точкой, называемой высотой прибора i. Если направить визирную ось трубы на некоторую точку М рейки, установленной в точке В, измерить угол наклона визирной оси к горизонту ОN(точка N расположена между оранжевой и черной фигурными скобками) и и горизонтальную проекцию расстояния d, то получим: MN=d tg h+l=dtg + i откуда получим искомое превышение h=dtg +i- l

Ошибка измерения превышения из тригонометрического нивелирования оценивается величиной от 2 см до 10 см на 100 м расстояния. При последовательном измерении превышений получается высотный ход; в высотном ходе углы наклона измеряют дважды: в прямом и обратном направлениях №33. Порядок работы при создании планов путем наземной топографической съемки (теодолитный ход, съемка ситуации). Всем топографическим съемкам предшествует создание геодезического(планово-высотного)обоснования. Геодезическое обоснование съемок-система закрепленных на местности точек с известными плановыми или пространственными координатами(создается сеть сгущения и съемочная сеть).Все работы по созданию геод.обоснования выполняют посоедоватьельно в следующем порядке: проектрирование геод.сетей. Т.е. исходят из директивных сроков производства работ, наличного парка геодезического оборудования, физико-географических условий района, требуемой точности и плотности пунктов обоснования, возможности привязки к государственным сетям, возможности дальнейшего сгущения обоснования,, удобства линейных измерений, долговременности сохранности пунктов вновь создаваемой сети и, самое главное, наибольшего охвата местности в ходе съемки с 1го пункта. В итоге проектирования создается план производства работ и смета затрат. Рекогносцировка. (изучение местности и прилежащих к ней объектов для выбора точек теодолитного хода).В результате рекогносцировки на местности уточняют проект обоснования, корректируют, если необходимо. Закрепление пунктов обоснования.Все пункты геод.олбоснования закрепляют на местности капитальными или временными знаками Полевые геод.работы.Измеряют величины, нобхождимые для определения планового или планово-высотногоположения всех пунктов обоснования. Камеральные работы. Заключительный этап создания съемочного обоснования-камеральное вычисление координат пунктов X, Y, H, опредляющих положение пунктов съемочного обоснования в принятой системе координат. Теодолитный ход -геодезическое построение в виде ломаных линий, в которых углы измеряют полным приемом теодолита, а длины сторон землемерными лентами, рулетками или дальномерами.

№34. Нивелирный ход Служит для определения высот нивелирных знаков (реперов). Нивелирный ход создается путем измерения превышений между точками.Вычисление высот точек начинается с высоты Н1 первой точки полигона. Ее находят от высоты репера Нрп через горизонт прибора ГП на станции 1: ГП=Нпр+Р, Н1=ГП-а, где Р и а отсчеты по черонй шкале рейки Нн=Н(н-1)+Ниспр

№35. Способы съемки ситуации Съемку местности производят в зависимости от конкретных условий местности одним из следующих методов: прямоугольных координат, полярным, прямых угловых засечек, линейных засечек, обхода, створов.

При съемках методом прямоугольных координат положение каждой ситуационной точки местности устанавливают по величинам абсциссы Х(расстояние от ближайшей точки съемочного обоснования по стороне теодолитного хода или расстоянием от начала трасы) и ординатой Y(расстояние от соответствующей стороны теодолитного хода или от трассы). Определение ординат Y обычно производят с помощью зеркального эккера и рулетки.

Метод прямоугольных координат наиболее часто используют при съемке притрассовой полосы линейных сооружений в ходе разбивки пикетажа. Ширину съемку притрассовой полосы в масштабе 1: 2000 принимают по 100 м в обе стороны от трассы, при этом в пределах ожидаемой полосы отвода съемку ведут инструментально, а далее глазомерно.

Теодолитную съемку методом полярных координат применяют преимущественно в открытой местности, при этом положение каждой ситуационной точки определяют горизонтальным углом b, измеряемым от соответствующей стороны теодолитного хода, и расстоянием S, измеряемым от соответствующей точки съемочного обоснования. Съемку характерных точек местности наиболее часто осуществляют оптическими теодолитами с измерением расстояний нитяным дальномером.

Съемка методом полярных координат оказывается особенно эффективной при использовании электронных тахеометров.

Метод прямых угловых засечек применяют главным образом в открытой местности, там, где не представляется возможным производить непосредственное измерение расстояний до интересуемых точек местности. Положение каждой снимаемой точки относительно соответствующей стороны теодолитного хода определяют измерением двух горизонтальных углов b1 и b2, примыкающих к базису. В качестве базиса обычно служит одна из сторон съемочного обоснования или её часть. Съемку методом прямых угловых засечек обычно ведут оптическими теодолитами и особенно часто используют при производстве гидрометрических работ на реках: измерение поверхностных скоростей течения поплавками, траекторий льдин и речных судов, при выполнении подводных съемок дна русел рек и водоемов и т. д.

Метод линейных засечек применяют, если условия местности позволяют легко и быстро производить линейные измерения до характерных ситуационных точек местности. Измерения производят лентами или рулетками от базисов, расположенных на сторонах съемочного обоснования. Положение каждой снимаемой точки местности определяют

Суть метода створов состоит в том, что на прямо между двумя известными точками, размещенными на сторонах съемочного обоснования, с помощью одного из мерных приборов определяют положение характерных ситуационных точек местности.

Метод створов находит применение, главным образом, при изыскании аэродромов, для установления ситуационных особенностей местности в ходе топографических съемок методом геометрического нивелирования по квадратам. При производстве изысканий других инженерных объектов метод створов применяют крайне редко.

№36. Государственные геодезические сети и сети сгущения. Геодезическая сеть – это система закрепленных точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат. Геодезическая сеть бывает 2-х видов: плановая и высотная. В России геодезические сети, как плановые, так и высотные, подразделяются на государственную геодезическую сеть, геодезическую сеть сгущения и съемочную геодезическую сеть. Государственная геодезическая сеть является исходной для построения всех других геодезических сетей. Сеть сгущения служит для дальнейшего увеличения количества точек геодезической сети. Съемочная сеть является геодезическим обоснованием для производства топографических съемок, а также для выполнения различного рода инженерно-геодезических работ.

Плановые геодезические сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации.

§ При построении геодезической сети методом триангуляции на местности закрепляют ряд точек, которые в своей совокупности образуют систему треугольников. В треугольниках измеряются все углы и некоторые стороны, которые наз базисными.

§ Метод полигонометрии заключается в построении на местности ломанных линий, наз полигонометрическими ходами. Эти ходы прокладываются обычно между пунктами триангуляции. В полигонометрических ходах измеряются все углы поворота и длины всех сторон.

§ При построении сети методом трилатерации на местности также строится сеть треугольников, в которых при помощи свето- и радиодальномеров измеряются все стороны.

Высотная геодезическоя сеть строится методом геометрического или тригонометрического нивелирования.

№37. Вертикальная планировка горизонтальной площадки под условием соблюдения баланса земляных работ.

№38. Камеральное трассирование Основной задачей проектирования линейных сооружений является выбор оптимального положения линии трассы на местности. Выбранный вариант должен предусматривать сбалансированность объемов земляных работ, хорошо вписываться в окружающую среду, обечпечивая наименьшие нарушения окружающей среды. Трассирование - проектирование направления и профиля трассы дороги, трубопровода, канала, линии электропередачи или линий связи и прочих линейных сооружений по топографической карте и непосредственно на открытой местности. Камеральное трассирование выполняют oбычнo в масштабе 1: 25 000, 1: 50 000. Eсли трacca не пoмещается на oднoм листe карты, тo cначaлa испoльзуют карту бoлее мeлкoгo масштаба, на котoрoй вблизи прямoй, сoединяющей началo и конец трассы, выбирают опорные точки, через котoрые oбязательно должна прoйти дорога. Oтрезки между опорными точками дoлжны пoмещаться на карте бoлее крупнoгo масштаба, на кoтoрой и выполняют камеральное трассирование. В равнинной местности пpи уклонах мeньшe дoпустимых выпoлняют «свoбoдное» проектирование, при которoм направлeниe и пoлoжение дороги зависит только oт eстeствeнных и искуccтвeнных прeпятствий.
В схолмленной и горной местности крутизна скатов прeвышаeт дoпуcтимыe уклоны дороги, и в таких условиях трассу прокладывают «напряженным ходом», т. е. oтыскивaют такие ee направления, кoтoрые имеют предельно допустимый уклон. В рeзультатe получают извилистую трассу, кoтoрую нa отдельных участках спрямляют, замeнив ломаную линию на пpямую. В гоpной мeстнoсти для обeспeчения допустимого уклона трассу прокладывают в видe серпантин и петель.
Крoме рeльефа на выбoр трассы (трассирования) влияют гeолoгичeские, экoлoгические другие услoвия. Пoстрoив с учeтом всeх услoвий трассу на карте, oпределяют координаты углов поворота, нанoсят пикеты, рассчитывают сoпрягающие кривые, сoставляют прoдольный профиль пo отметкам, определенным пo горизонталям.

№39. Перенесение на местность оси трассы. Разбивка пикетажа и поперечников. Перенесению на местность проекта должно предшествовать создание планового и высотного съёмочных обоснований. Плановое съёмочное обоснование представляет собой сеть теодолитных ходов, проложенных между пунктами опорной сети. Теодолитные ходы прокладывают вдоль трасс строящихся коммуникаций с учетом удобства выполнения разбивочных работ с пунктов хода и обеспечения их максимальной сохранности. Высотное обоснование на участках строительства подземных коммуникаций создают путем проложения системы ходов, опирающихся на грунтовые и стенные реперы нивелирования II, III, IV классов. Точность создания высотного обоснования зависит от величины уклона самотечных сетей на участке строительства. Если уклоны самотечных линий не меньше 0, 001, то создают нивелирную сеть IV класса; если меньше 0, 001, то создают нивелирную сеть III класса. Расстояние между смежными реперами выбирают из расчета передачи отметок на точки трассы при одной установке нивелира. При недостаточной густоте пунктов геодезического обоснования вдоль трассы закладывают постоянные или временные реперы, отметки которых определяют нивелированием не ниже IV класса точности. Перенесению на местность подлежат: начальные, конечные и промежуточные точки трассы, углы поворота, характерные точки трассы, места подключений и присоединений, колодцы, камеры, а для совмещенных прокладок (дополнительно) - ось основной сети. Обязательному перенесению подлежат места пересечения с другими коммуникациями. На прямолинейных участках трасс точки выносят на местность не реже чем через 100 м. Для перенесения на местность подземных коммуникаций составляют на основе генерального плана и продольного профиля разбивочный чертеж, на котором показывают: оси и размеры проектных трасс, пункты опорной сети, схему привязки трассы коммуникации к существующей застройке или к пунктам опорной сети. Кроме того, на него наносят ближайшие пункты геодезического разбивочного обоснования, относительно которых указывают положение переносимого на местность участка коммуникаций с углами поворота трассы, пикетами, колодцами. Около узловых колодцев на чертеже выписывают их координаты, а между колодцами - расстояния. Для составления разбивочного чертежа необходимы: координаты и отметки точек опорной геодезической сети на район трассы; координаты точек начала и конца трассы, вершин её углов поворота; длины прямых участков трассы; элементы привязки. Разбивка пикетажа, поперечников, съемка полосы местности Расстояния на трассе измеряют дважды. Сначала вместе с угловыми измерениями с помощью светодальномеров или мерных лент определяют расстояния между вершинами углов. При углах наклона более 2° измеренные расстояния уменьшают на величину поправки за наклон. Второй раз расстояния измеряют для разбивки пикетажа, элементов кривых и поперечных профилей. Данные измерения выполняют обычно мерными лентами или 50-ти метровыми рулетками. В зависимости от условий местности предельная относительная по-грешность линейных измерений допускается 1: 1000 – 1: 2000. Пикетом принято называть конечные точки, обозначающие участки определенной длины. Для железных и автомобильных дорог пикетом считается отрезок в 100 метров. Пикеты закрепляют на местности, забивая вровень с землей кол. Рядом с ним (впереди него по ходу трассы, на расстоянии 20 – 25 см) забивают второй кол – сторожок, возвышающийся над поверхностью земли. На сторожке подписывают порядковый номер пикета, например ПК12. Там, где местность имеет заметный (более 1: 5) поперечный уклон, на каждом пикете и плюсовой точке разбивают перпендикуляры к трассе, называемые поперечниками. Их разбивают в обе стороны от трассы длиной 15 – 30 м с таким расчетом, чтобы обеспечить съемку всей полосы местности. Конечные точки поперечников закрепляют точкой и сторожком, плюсовые точки, располагаемые в местах изменения наклона местности, – только сторожками. На них пишут расстояние от оси трассы: с буквой «П», если справа от оси, «Л» – слева..

№40. Разбивка круговых кривых по трассе. Основными элементами круговой кривой является угол поворота i, радиус R, выбирается в зависимости от условий местности.Круговые кривые разбивают в тех местах трассы, где угол поворота большой, а расстояние между соседними вершинами углов небольшие.

№41. Способы детальной разбивки круговых кривых. При трассировании пикетаж разбивают по тангенсам, поэтому возникает необходимость построения кривой на местности (вынесение проектного положения точек с касательных). Существует несколько способов детальной разбивки кривых.

1 способ: способ прямоугольных координат

За ось абсцисс принимают линию тангенса (касательную), за начало координат – начало кривой. Задавшись удалением К промежуточной точки кривой от начала координат, находят центральный угол y по формуле: ѱ =K/R*ρ, а по нему вычисляют прямоугольные координаты точек 1, 2, …, n по формулам: Xi=Rsin(i*ѱ) Yi=R(l-cos(i*ѱ)), где i – текущий номер точки кривой. Вместо абсциссы часто пользуются величиной (К – х) – кривой без абсциссы. Величины (К – х) и у даются в таблицах и выбираются по аргументу К. Для разбивки точки сначала откладывают вдоль касательной величину К, а затем, отступив назад на величину (К – х), фиксируют временную точку и строят в ней перпендикуляр. На нем откладывают ординату у, в конце которой закрепляют точку кривой. Данный способ применяется для разбивки круговых и переходных кривых, особенно в тех случаях, когда кривая близко подходит к тангенсу, а также при выносе пикета на кривую.

2 способ - способ углов.

В этом способе используется то положение, что углы с вершиной в какой-либо точке круговой кривой образован касательной АМ(Т) и соответствующей секущей равны половине соответствующего центрального угла. Данный способ заключается в построении угла q/2 в начале системы координат и последовательном откладывании хорды. При заданной длине хорды угол y определяют по формуле: sinϴ /2=b/2R, где b – длина хорды. Для разбивки промежуточных точек кривой, теодолит устанавливают в НК или КК, ориентируют его по линии тангенса и откладывают от этой линии угол q/2. Отложив вдоль построенного направления хорду l, закрепляют первую точку (В). Затем, в той же точке НК строят угол 2q/2 и откладывают хорду (В-С), получая на пересечении направления угла и хорды точку 2, и т.д.

Линейные измерения выполняют вблизи кривой, что выгодно при разбивке точек на насыпи. Этот способ применяют для разбивки кривых земляных сооружений.

Порядок выполнения разбивки следующий:

- Выбирают из таблиц по радиусу угол ϴ /2 в зависимости от величины b (b=10, 20, 30 м).

- Устанавливают теодолит в точку А и от линии АМ фиксируют направление под углом ϴ /2.

- Вдоль этого направления откладывают длину хорды b и закрепляют на местности точку.

- Из точки А от направления АМ Фиксируют следующее направление под углом ϴ и вдоль него откладывают длину хорды. В такой последовательности выполняют разбивку всей кривой.

3 способ- способ продленных хорд (рис. 180).

y=b^^2/2R D=2y=b^^2/R

Задавшись длиной хорды, например 10 м, определяют смещение: a=b^^2/R, где b = 10 м (принятая длина хорды).

При помощи вычисленной величины смещения а разбивают все точки кривой, кроме первой точки. Первую точку получают по прямоугольным координатам х»в и у=а/2 (рис. 14). Протянув через НК (точка А) и точку 1 мерный прибор или трос длиной 2в, например рулетку, на продолжении получают предварительную точку 2’. Для получения на кривой точки 2 рулетку придерживают в точку 1, а ее конец сдвигают к кривой на величину а и фиксируют точку 2. Точку 3 получают аналогично на основе линии 1-2 и т.д. до середины кривой. Разбивку кривой выполняют без теодолита, по радиусу кривой и по величине хорды b, из таблиц выбирают d и y (рис. 14). Положение первой точки может быть определено с помощью прямоугольных координат x и y или линейной засечкой. Закрепив первую точку, на продолжении створа А1 откладывают длину хорды с и отрезок С2=d. Точку 2 получают линейной засечкой (1-2=b, C-2=d) и т.д.

№42. Фотограмметрия и ее применение в строительстве. Фотограмметрия— технология дистанционного зондирования Земли, позволяющая определять геометрические, количественные и другие свойства объектов на поверхности земли по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов. В настоящее время изображения для фотограмметрии получают как кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и с помощью радиолокационных, телевизионных, тепловых и лазерных систем.
В простейшем случае пространственные координаты точек объекта определяются путём измерений, выполняемых по двум или более фотографиям, снятым из разных положений. При этом на каждом изображении отыскиваются общие точки. Затем луч зрения проводится от местоположения фотоаппарата до точки на объекте. Пересечение этих лучей и определяет расположение точки в пространстве. Более сложные алгоритмы могут использовать другую, известную заранее, информацию об объекте: например, симметрию составляющих его элементов, в определённых случаях позволяющую реконструировать пространственные координаты точек лишь по одному фотографическому изображению.
Фотограмметрия находит применение в различных видах деятельности:
• создание топографических карт и ГИС;
• геологические изыскания;
• охрана окружающей среды (изучение ледников и снежного покрова, бонитировка почв и исследование процессов эрозии, наблюдения за изменениями растительного покрова, изучение морских течений);
• проектирование и строительство зданий и сооружений;
• археологические раскопки;

№43. Полевое трассирование линейных сооружений. Полевое трассирование-перенос запроектированной трассы на местность Трасса определяется на местности положением ее главных точек: НК и КК; ВУ; СК; точки пересечения с осями сооружения Эти точки на местности закрепляются знаками. Перенос трассы с карты на местность производится либо по координатам ее главных точек, либо по данным привязкам трассы к предметам местности. После перенесения точек трассы на местность прокладывают теодолитные ходы. В процессе этих работ между углами поворота между углами поворота производят «вешанье» и измерения линий, измеряют горизонтальные углы, разбивают пикетаж. При разбивке пикетажа линии измеряют мерной лентой в одном направлении. Начало трассы обозначают ПК0. Номер следующего обозначает число сотен метров трассы от ее начала. При разбивке пикетов на наклонных участках в измеренные расстояния вводят поправки за наклон