Геометрическая сеть

Производство мензульной съемки, как и любой другой съемки местности, выполняется в два этапа. На первом этапе на местности создается съемочная сеть (съемочное обоснование), а на втором этапе с точек съемочной сети производится непосредственно съемка ситуации и рельефа местности.

Рассмотрим первый этап мензульной съемки. В зависимости от размера территории и условий местности съемочное обоснование может создаваться аналитическим или графическим способами. К аналитическим способам относят прокладку теодолитных ходов и сетей микротриангуляции. Аналитический способ используют при съемке больших территорий. Если съемке подлежит небольшой участок местности, то съемочная сеть может быть создана графическим способом с помощью построения геометрической сети или проложения мензульных ходов.

Геометрическая сеть – сеть опорных точек, полученных на планшете при помощи засечек. Она может строиться на основе пунктов аналитической сети или на основе измеренного базиса. При построении геометрической сети на основе базиса его выбирают обычно в середине снимаемого участка на ровном открытом месте и дважды измеряют мерной лентой или рулеткой.

Длину базиса берут такой, чтобы на плане он изображался отрезком не менее 5 см. Вокруг базиса намечают равномерно по всему участку точки геометриической сети, которые закрепляют колышками и устанавливают на них вешки. Обычно точки геометрической сети выбирают на возвышенных местах с учетом взаимной видимости и хорошего обзора местности. Затем на планшете намечают точку базиса I (рисунок 2.8) с таким расчетом, чтобы снимаемый участок изобразился в центральной части планшета.

Устанавливают мензулу на точке I в рабочее положение (центрируют ее, горизонтируют и ориентируют по буссоли) и, приложив скошенный край линейки кипрегеля к начальной точке I, визируют и прочерчивают направление на конечную точку базиса II. Вдоль полученного направления откладывают длину базиса в масштабе съемки и получают точку II базиса. Затем через точку I при круге лево визируют и прочерчивают направление на все видимые точки геометрической сети (на рисунке 2.8 это точки III–V).

После этого переходят на точку II базиса, центрируют и горизонтируют планшет и ориентируют его по линии II – I. Визируют кипрегелем через точку II планшета на все соседние точки геометрической сети и прочерчивают соответствующие направления. Пересечения направлений на точках III – V обводят карандашом и переходят на одну из определяемых точек, например на точку III. Установив мензулу в этой точке, ориентируют ее по линии III – I и проверяют правильность определения точки III по линии III – I. С точки III визируют и прочерчивают направления на точки IV и V. Каждую точку геометрической сети получают пересечением не менее трех направлений, при этом сторона полученного треугольника погрешности не должна превышать 0,4 мм. Точку пересечения направлений накалывают, обводят окружностью диаметром 1,5 мм и подписывают ее номер.

Определение высот точек геометрической сети. Для нахождения высот точек геометрической сети определяют превышение методом тригонометрического нивелирования в прямом и обратном направлениях по сторонам образующим треугольники. Превышения h определяют по формуле (рисунок 2.9)

h = h' + i – v, (2.1)

где h'– превышение над горизонтальным лучом;

i – высота прибора;

v – высота наведения,

h' = d ∙ tgυ; (2.2)

υ – вертикальный угол на верх вешки или рейки;

d – расстояние между точками геометрической сети, которое измеряют на планшете по масштабу плану.

Превышения определяют одновременно с построением точек геометрической сети. Для этого на каждой станции берут отсчеты при круге лево и круге право по вертикальному кругу (КЛ и КП), по которым вычисляют место нуля и вертикальные углы на все видимые точки геометрической сети. Результаты измерений заносят в журнал, форма которого приведена в таблице 2.1 (для кипрегеля КА-2).

Таблица 2.1 – Образец журнала определения превышений точек геометрической сети

В журнал (таблица 2.1) записывают также высоту прибора и высоту вешек или реек, на которые производилось визирование. Затем по формулам (2.1) и (2.2) вычисляют превышения по каждой стороне сети в прямом и обратном направлениях. Расхождения между прямым и обратным превышениями не должны быть более 4 см на 100 м расстояния. Например, в таблице 2.1 для стороны I – II прямое превышение h_I-II = +0,57 м, а обратное превышение h_II-I = – 0,51 м. Для расстояния d = 182 м допустимое расхождение составит 7 см, а получилось расхождение (0,57 – 0,51) = 0,06 м.

Если расхождение допустимо, то вычисляют среднее превышение, которое берут со знаком прямого превышения (в таблице 2.1 h_ср = +0,54 м). Средние превышения выписывают на схему сети и уравнивают методом сравнения невязок. Для этого в треугольниках полученной геометрической сети подсчитывают невязки в превышениях:

f_h = Σh_ср. (2.3)

Полученную невязку сравнивают с допустимой невязкой:

f_hдоп = 0,04 Σd / , (2.4)

где Σd – периметр треугольника в сотнях метров;

n – число сторон.

Если невязки допустимы, то их распределяют по следующему правилу: при различных знаках невязок в двух смежных треугольниках максимальную поправку вводят в среднее превышение по общей стороне, а если знаки невязок одинаковы, в среднее превышение по общей стороне вводят минимальную поправку. Знаки поправок должны быть противоположными знаку невязки. С учетом поправок вычисляют уравненные превышения:

h_уравн = h_ср + V_h. (2.5)

Высоты точек геометрической сети определяют по формуле

Н_посл = Н_пред + h_ур, (2.6)

где Н_посл и Н_пред – высоты последующей и предыдущей точек.

Высоту исходной точки определяют из привязки к реперу сети высотной основы.

Подготовка планшета. Съемка ситуации и рельефа местности.

Оформление плана мензульной съемки

Мензульная съемка выполняется на листах плотной чертежной бумаги, которую наклеивают на планшет перед выходом на полевые работы. Для уменьшения деформации бумаги ее иногда наклеивают на лист фанеры или алюминия, и эту жесткую основу прибивают к планшету латунными гвоздями. Затем на планшет наносят опорные пункты аналитической сети (триангуляции, полигонометрии, точки теодолитных ходов), а при их отсутствии на планшете строят геометрическую сеть или прокладывают мензульные ходы.

После создания съемочного обоснования приступают к съемке ситуации и рельефа местности, которую выполняют обычно с точек опорной и съемочной сетей полярным способом.

Пусть мензула установлена в точке А местности, и с этой точки необходимо снять контур BCDE (рисунок 2.11). Для этого в характерной точке В контура устанавливают рейку и, визируя кипрегелем через точку a планшета на точку В местности, определяют по кривой горизонтальных проложений расстояние до точки В и откладывают его циркулем вдоль скошенного края линейки кипрегеля. В результате получают на планшете точку b, соответствующую точке В местности.

Затем, визируя кипрегелем на точки C, D, E местности, определяют положение этих точек на планшете. Соединив эти точки, получают контур bcde на планшете, подобный контуру BCDE местности. Аналогично снимают и другие точки вокруг станции А.

Если точки контуров являются характерными и в отношении рельефа местности, то на них кроме расстояния, измеряют еще и превышения по кривой превышений кипрегеля-автомата. Для этого начальную кривую кипрегеля при круге лево наводят на нуль рейки, установленной на высоте прибора, приводят пузырек уровня алидады вертикального круга в нульпункт и делают отсчет по номограмме превышений с меньшим коэффициентом. Зная отметку станции и прибавив к ней измеренное превышение (с учетом знака превышения), получают отметки (высоты) реечных точек. Эти отметки выписывают на планшете возле соответствующих наколов точек.

После получения отметок характерных точек рельефа местности вокруг станции, здесь же в полевых условиях, не сходя со станции, проводят горизонтали, используя при этом графический способ интерполирования с помощью кальки (восковки).

Интерполируют обычно линии с равномерными скатами местности, которые соединяют по характерным точкам рельефа. Все номера реечных точек, расстояния до них, превышения и их высоты записывают в журнал мензульной съемки.

Расстояния от станции до реечных точек не должны превышать в зависимости от масштаба съемки тех же величин, как и при тахеометрической съемке. Например, для масштаба 1:1000 эти расстояния составляют 80–100 м, а расстояния между пикетами должны быть не более 30 м.

Иногда с точек съемочной сети не удается снять все точки ситуации и рельефа местности, поэтому для установки мензулы определяют дополнительные точки, которые называют переходными. Положение переходных точек можно определять засечками, полярным способом, прокладкой мензульных ходов и решением задачи Потенота, которая дает возможность определить положение четвертой (переходной) точки по трем данным. Она имеет много решений. Наиболее простым из них является способ Болотова. Для решения задачи по способу Болотова устанавливают мензулу в переходной точке М и прикрепляют к планшету лист кальки (прозрачной бумаги). Наметив на кальке произвольную точку m, визируют через нее на точки А, В и С местности и прочерчивают направления mA, mB, mC (рисунок 2.12, а). Открепив прозрачную бумагу, передвигают ее по планшету, так чтобы прочерченные линии одновременно проходили через соответствующие точки a,b и c планшета. Достигнув этого, перекалывают точку m на планшет. Это и будет положение искомой точки, над которой стоит мензула (рисунок 2.12, б). Приложив скошенный край линейки кипрегеля к полученной точке и к одной из данных точек, ориентируют мензулу по линии и проверяют ориентирование по другим точкам. Измеряя превышения или углы наклона на точки А, В, С, определяют высоту станции. Расстояния при вычислении превышений можно определить по масштабу с планшета. Съемку ситуации и рельефа местности с переходных точек ведут так же, как и с точек съемочной или опорной сети.

В результате полевых работ, выполненных при мензульной съемке, получают план местности в карандаше. Иногда во время полевых работ ведут кальки контуров и высот, на которые переносят с планшета снятую ситуацию и отметки точек. Эти кальки помогают разрешить вопросы, возникающие в отдельных местах при оформлении плана.

План мензульной съемки оформляют с обязательным соблюдением условных топографических знаков для заданного масштаба. На плане подписывают высоты всех опорных, съемочных и реечных точек, а также высоты утолщенных горизонталей. Горизонтали не проводят через изображение водоемов, рек, каналов, железных и автомобильных дорог и других искусственных сооружений. Достоинством мензульной съемки является возможность составления топографического плана на местности одновременно с производством измерений, что позволяет обнаружить и исправить ошибки в холе съемки. К недостаткам мензульной съемки следует отнести громоздкость мензульного комплекта и зависимость работ от условий погоды.