Геодезия

Состав полевых и камеральных работ при проложении мензульных ходов

1. Сущность мензульной съемки.

2. Мензулы и  их устройства.

3. Производство мензульной съемки.

1. Сущность мензульной съемки

Совместная съемка контуров и рельефа местности, при которой топографический план составляется непосредственно в поле графическим путем, называется мензульной или углоначертательной.

Название мензульной съемки происходит от латинского слова mensula, что означает столик, поскольку прибор, на котором строится план, имеет вид стола: гладко выстроганная квадратная доска, называемая мензулой, установленная на штативе. Наблюдатель при помощи визирного прибора кипрегеля строит топографический план на планшете, т.е. на листе плотной бумаги, наклеенной на жесткую основу (лист алюминия или фанеры толщиной 3 мм).

Для производства мензульной съемки необходимо знать на местности длину хотя бы одной линии. Такой линией может служить либо специально измеренный базис, либо сторона геодезической сети. В заданном масштабе съемки эту линию строят на плане; длины всех других линий, определяемых графическим путем, получают в том же масштабе.

При мензульной съемке план составляют непосредственно на местности. В результате мензульной съемки могут быть получены контурные и топографические планы. В первом случае съемка называется горизонтальной, а во втором - топографической. При съемке ситуации и рельефа применяют обычно полярный способ, реже – способ засечек.

Рис. 71. Производство мензульной съемки

Мензульная съемка отличается простотой, наглядностью, небольшим объемом математической обработки измерений, но зависит от природных условий и отличается громоздкостью используемых приборов.

2. Мензулы и их устройства

Мензула состоит из штатива, подставки и планшета .В зависимости от устройства подставок, соединяющих планшет со штативом, мензулы бывают различных конструкций.

Кипрегели при мензуально – топографической съемке предназначены для:

1) визирования по направлениям (отрезкам линий), составляющим углы на местности, горизонтальные проекции которых строят на планшете;

2) прочерчивания на планшете прямых отрезков линий в направлении визирования;

3) определения расстояний по дальномерной рейке;

Рис. 72. Графическое построение на мензульном планшете

4) определение углов наклона, образуемых линией визирования и горизонтом;

5) определение превышений.

Кипрегель, мензульная доска, подставка, штатив, вилка, буссоль, зонт и дальномерная рейка составляют мензульный комплект.

3. Производство мензульной съемки

В процессе мензульной съемки выполняют подготовительные, полевые и камеральные работы. Подготовительные работы включают поверки и юстировки кипрегеля с его принадлежностями и подготовку планшета к съемке. Подготовка планшета к съемке заключается в наклейке чертежной бумаги на жесткую основу, построении координатной сетки, нанесении углов рамок трапеций и пунктов геодезической основы, прикреплении планшета к мензуальной доске и натяжении поверх него «рубашки».

Рис. 73. Комплект для мензульной съемки:

1 – мензульная доска; 2 – линейка; 3 – колонка; 4 – зрительная труба; 5 и 6 – вертикальный и цилиндрический уровни; 7 – вилка; 8 – штатив; 9 – отвес; 10 – ориентир – буссоль.

На подготовительном планшете строят при помощи линейки Дробышева координатную сетку в виде квадратов со сторонами 10 см, проверяют правильность ее построения и оцифровывают.

При выполнении топографической съемки в масштабах 1:5 000 и 1:2 000 с косоугольной разграфкой наносят по координатам углы рамок трапеции и над северной рамкой выписывают номенклатуру планшета. Затем наносят на планшет по координатам все имеющиеся опорные пункты и точки съемочной сети, размещающиеся не только в пределах рамки трапеции, но и за ее пределами. Контроль правильности нанесения исходной геодезической основы выполняют, сравнивая горизонтальные проложения, существующие между двумя пунктами на местности и определении графически по плану между теми же пунктами. Допустимое расхождение результатов, выраженных в масштабе плана, не должно превышать 0,2 мм. Далее надписывают название или номер пункта и его отметку.

Подготовленный для съемки планшет (с жесткой основой) прибивают к мензульной доске мелкими гвоздями через предварительно просверленные в нем отверстия. Для предохранения планшета от загрязнения поверх его натягивают прозрачную бумагу, называемую «рубашкой», которая приклеивается к нижней поверхности мензульной доски. В процессе съемки в «рубашке» прорезают окно вблизи точки стояния прибора, определенной на плане тем или иным способом, и графические построения выполняют непосредственно на планшете. По мере продвижения съемки окно увеличивается. В случае необходимости прорезанную «рубашку» меняют на новую.

После подготовки планшета переходят к выполнению полевых работ, включающих рекогносцировку, сгущение съемочного обоснования, съемку ситуации и рельефа местности.

Цель рекогносцировки – выбрать оптимальные положения пунктов съемочного обоснования, определить наиболее эффективные способы мензуальной съемки различных участков. Рекогносцировку начинают с точки, позволяющей просмотреть большую часть снимаемой площади.

Количество точек съемочной сети (вместе с исходными пунктами) в зависимости от масштаба съемки должно быть доведено до следующей густоты:

Меньшее число точек съемочного обоснования используют при съемке простой ситуации и рельефа; большее – при съемке застроенной территории или при сложном рельефе.

Построение съемочной сети

Мензульная съемка производится на основе государственной геодезической сети, полученной в результате построения сетей триангуляции, трилатерации, полигонометрии и теодолитных ходов. В случае недостаточного количества опорных пунктов в поле может строиться геометрическая сеть. При этом комплекс операций на местности складывается из установки планшета на станции и действий по определению положения пунктов съемочной сети на планшете.

Установка планшета на станции.

Работу начинают с геодезического пункта, имеющего видимость на большее число установленных вех. Установить планшет на станции означает правильно его расположить для выполнения полевых работ. Для этого геодезист должен обеспечить центрирование, горизонтирование и ориентирование планшета.

Центрирование планшета. Первоначально следует приближенно сориентировать планшет, затем путем параллельного переноса штатива вместе с планшетом расположить точку станции (нанесенную на планшет) на вертикали, проходящей через соответствующую точку местности. Планшет при этом должен занимать горизонтальное положение. Погрешность центрирования планшета допускается в пределах половины графической точности масштаба съемки.

Горизонтирование планшета. Устанавливают рейку кипрегеля в направлении двух подъемных винтов и приводят пузырек уровня в ноль – пункт. Затем переставляют линейку на планшете в перпендикулярном направлении по отношению к первому подъемному винту и, вращая третий, приводят пузырек в середину.

Ориентирование планшета. Выбирают наиболее удаленную и хорошо видимую точку геодезической сети. При «круге лево» совмещают скошенный край линейки кипрегеля с точкой станции, нанесенной на планшете, и с выбранной точкой сети. Затем открепляют закрепительный винт мензулы и планшет медленно поворачивают вокруг вертикальной оси до появления изображения точки геодезической сети в поле зрения трубы. Наводящим винтом мензулы добиваются точного совмещения вертикальной  нити с изображением точки визирования, после чего фиксируют мензулу при помощи закрепительного винта. Ориентировать планшет следует по линиям не короче 10 см на плане. В процессе работы на станции периодически проверяется ориентировка планшета. По окончании работ проводится заключительный контроль. Контроль ориентирования выполняют путем определения поперечного сдвига между начальным и контрольным направлениями, который не должен превышать 0,4 мм на предельно допустимом удалении от станции границы съемки.

Работа на станции. Положение точек съемочной сети определяют путем построения геометрической сети, проложения мензульных и буссольных ходов, используя различного рода засечки.

При построении геометрической сети, после установки планшета на станции (т.е. после центрирования, нивелирования и ориентирования), визируют последовательно на все видимые ближайшие вехи, прочерчивают по основной линейке кипрегеля направления и измеряют вертикальные углы. Прочерченные направления подписывают за пределами рамки, чтобы их не путать. Выполнив контрольное визирование на исходный пункт и убедившись в том, что планшет не сместился во время работы, измеряют высоту прибора. При помощи рулетки измеряют вертикальное расстояние от головки репера (или верха колышка) до планшета, затем толщину планшета и высоту кипрегеля, т.е. расстояние от нижней плоскости его линейки до оси вращения зрительной трубы. Две последние составляющие являются постоянными, поэтому в ходе работы для получения высоты прибора достаточно измерить расстояние между головкой репера и нижней плоскостью планшета и прибавить постоянную величину. На этом, работу на станции заканчивают.

Способы определения точек съемочной сети.

Если положение искомой точки Р (Рис. 67.) находят прямым визированием на нее с исходных геодезических пунктов А и В, то такой способ называется прямой засечкой. Пересечение направлений АР и ВР определяет положение точки Р.

Если положение искомой точки Р (Рис. 67.) находят прямым визированием на нее с исходных геодезических пунктов А и В, то такой способ называется прямой засечкой. Пересечение направлений АР и ВР определяет положение точки Р.

Рис. 74. Прямая засечка

Определение точки прямой засечкой тем точнее, чем ближе угол пересечения направлений к прямому углу, т.е. 90. С изменением угла засечки увеличивается погрешность планового определения точки, поэтому его не следует делать менее 30 и более 150. Для контроля каждую точку обязательно засекают минимум с трех пунктов. Все три прочерченных направления должны пересекаться в одной точке. Однако, в результате погрешностей установки планшета, графических построений и т.д. прочерченные направления, пересекаясь, образуют некоторый треугольник, называемый треугольником погрешностей. Если стороны треугольника не превышают 0,4 мм, то окончательное положение определяемой точки накалывают в его центре.

Геометрическая сеть может создаваться обратными засечками (задача Потенота), когда точка Р определяется по трем исходным пунктам А, В и С (без установки на них мензулы).

Высотное определение точек сгущения съемочной сети. Высоты находят из геометрического или тригонометрического нивелирования. Метод нивелирования зависит от высоты сечения рельефа. Если высота сечения менее 2 м, то отметки точек съемочной сети определяют из геометрического нивелирования, а свыше 2 м – из тригонометрического.

При определении отметок точек методом тригонометрического нивелирования следует знать, что точность высотных определений тем выше, чем ближе определяемая точка находится от станции. По линиям, образующих ход, в прямом и обратном направлениях измеряют вертикальные углы одним полным премом.

Контролем правильности измерений вертикальных углов служит постоянство места нуля в пределах удвоенной точности отсчета по вертикальному кругу.

Превышения определяют по формуле:

,

где s – длина линии между точками, определенная графически с планшета.

Высота прибора и высота визирования измеряются с точностью до 1 см. Поправка за кривизну Земли и рефракцию , где R – средний радиус Земли (6371 км). Она вводится со знаком «+» при расстояниях свыше 270 м (при меньших расстояниях поправка  менее 1 см).

Расхождение превышений в прямом и обратном направлениях не должно превышать 0,04 м по высоте на каждые 100 м расстояния. В случае допустимости расхождения за окончательный результат берут среднее арифметическое из абсолютных значений обоих превышений, которому приписывают знак, соответствующий прямому направлению хода. Теоретически алгебраическая сумма превышений хода между твердыми (опорными) пунктами должна быть равна разности их отметок (либо нулю в случае замкнутого полигона). Практически в результате небрежных погрешностей в измерениях получают невязку:

где алгебраическая сумма измеренных превышений по ходу;  - соответственно известные отметки конечной и начальной точек хода.

В случае если невязка не превышает допустимого значения (в см), определяемого по формуле:

то ее распределяют пропорционально расстояниям между пунктами. Отметки точек вычисляют до сантиметров. Если высота сечения более 1 м, тогда их округляют до дециметров.

Одним из распространенных графических приемов развития съемочного обоснования является проложение мензульного хода между точками съемочной сети с известными координатами.

Создав на планшете достаточно густую сеть пунктов съемочного обоснования, приступают к следующему этапу съемочных работ – съемке подробностей местности.

Съемка ситуации и рельефа. Съемку ситуации и рельефа местности выполняют одновременно с точек созданной съемочной сети. Наблюдатель определяет при помощи кипрегеля и его принадлежностей положение реечных точек (или пикетов), т.е. точек установки реек, принадлежащих контурам ситуации и различным элементам местности.

Последовательность работ на станции при этом следующая:

1. Устанавливают планшет на станции, т. е. центрируют, горизонтируют и ориентируют его. Измеряют высоту прибора.

2. Направляют речников на предварительно выбранные точки ситуации и рельефа местности, подлежащие съемке (съемка производится главным образом полярным способом). Если реечная точка служит только для определения планового положения объекта, то определяют лишь расстояния от станции до нее. Во всех других случаях кроме расстояния до пикета измеряют превышения между станцией и пикетом.

3. Откладывают измеренное горизонтальное проложение.

4. Вычисляют отметку точки и подписывают ее на планшете.

5. Определив плановое положение нескольких точек ситуации, их соединяют для того, чтобы определить и оформить контур объекта, используя соответствующий условный знак и подпись.

6. Определив высотное положение нескольких точек, характеризующих некоторый участок местности, следует вычертить горизонтали, сравнивая их с изображаемым рельефом.

7. Закончив рисовку ситуации и рельефа некоторой зоны местности, проверяют горизонтальность и ориентировку планшета, после этого приступают к съемке смежной зоны.

Выполнив съемку на одной станции, переходят на другие.

Камеральные работы при мензуальной съемке сводятся к окончательному оформлению плана. После составления топографических планов делают сводку рамок смежных планшетов. Изображения ситуации и рельефа на стыках смежных планшетов. Откорректированные планы вычерчивают в соответствии с условными знаками.