Глава 3. Тахеометрическая съемка

Глава 3
Тахеометрическая съемка

3.1. Сущность метода тахеометрической съемки

Тахеометрическая съемка является наиболее распространенным методом наземной топографической съемки. Быстрота тахеометрической съемки достигается благодаря тому, что все измерения, необходимые для определения положения снимаемой точки местности как в плане, так и по высоте, выполняются комплексно, одним измерительным инструментом - тахеометром при одном наведении трубы. План местности при этом методе составляется камеральным путем.

Тахеометрическая съемка имеет существенное преимущество перед всеми другими видами наземных съемок в тех случаях, когда полевую часть работы требуется выполнить в кратчайший срок или когда нет благоприятной погоды для выполнения съемки другими методами. Она применяется для создания планов небольших участков как основной вид съемки или в сочетании с другими видами, а также при съемках вдоль трасс, проектируемых и существующих линейных сооружений, застроенной территории и там, где применение другого вида съемки экономически нецелесообразно и технически невозможно. Этот метод съемки может применяться для вертикальной съемки рельефа с одновременной подсъемкой ситуации на площадях, покрытых горизонтальной съемкой.

Недостатком тахеометрической съемки является то, что составление плана камеральным путем исключает возможность сличения его с местностью, вследствие чего возможны пропуски отдельных деталей и искажения в изображении рельефа.

Плановое положение снимаемых точек местности при тахеометрической съемке определяется путем измерения полярных координат, т.е. измеряется горизонтальный угол между направлениями на точку съемочного обоснования и снимаемую точку до снимаемой точки местности.

Расстояния, как ранее отмечалось, при тахеометрической съемке определяются дальномером.

Если съемка ведется тахеометром с нитяным дальномером, то расстояние вычисляется по формуле

h = Kn + С, (16)

где K - коэффициент дальномера;

n - число делений на рейке между дальномерными нитями;

С - постоянная дальномера, равная полуторному значению длины трубы при фокусировке ее на удаленный предмет.

Фактическое значение коэффициента и постоянного слагаемого дальномера для каждого инструмента находится из специально поставленных измерений.

В большинстве случаев тахеометрическая съемка ведется наклонным лучом, вследствие чего формулы усложняются.

Горизонтальное проложение расстояний вычисляется по формуле

d=L-Lsin ². (17)

При тахеометрической съемке с помощью инструментов полуавтоматов и автоматов поправка за наклон линий вводится автоматически, что позволяет непосредственно по рейке измерять горизонтальное проложение.

Высотное положение снимаемых точек определяется в зависимости от типа применяемого инструмента и условий местности тригонометрическим нивелированием, нивелированием горизонтальным лучом тахеометров.

Превышение при тригонометрическом нивелировании определяется по формуле

h=dtg+i-v+f, (18)

где d - горизонтальное проложение линий;

i - высота инструмента;

v - высота визирной цели;

f - поправка за кривизну Земли и рефракцию.

Поправка за кривизну Земли и рефракцию вводится в измеренные линии, когда длина их превышает 270 м (см. 3.2).

Иногда в практике визируют на отсчет по рейке, равной высоте инструмента, в этом случае вычисление превышений значительно упрощается, и формула (11) принимает вид

h=dtg. (19)

При измерении расстояний нитяным дальномером превышения определяются по формуле

, (20)

где - угол наклона;

L - длина наклонной линии.

Вычисления горизонтального проложения и превышения по формулам (17) и (20) выполняются при помощи специальных таблиц, из которых ископаемые величины выбираются по углу наклона и дальномерному расстоянию.

В состав работ тахеометрической съемки входит:

- создание съемочного обоснования для техеометрической съемки;

- съемка ситуации и рельефа;

- составление плана тахеометрической съемки.

В следующих параграфах освещаются эти виды работ.

3.2. Сгущение съемочной сети

Станциями при тахеометрической съемке служат пункты триангуляции, полигонометрии, съемочного обоснования, тахеометрических ходов, а также переходные (висячие) точки от основного хода съемочного обоснования.

До начала тахеометрической съемки геодезическая основа должна быть доведена до плотности, обеспечивающей возможность производства съемки ситуации и рельефа с необходимой точностью.

Съемочные точки должны равномерно покрыть площадь, подлежащую съемке.

Минимальное количество съемочных точек на 1 кв. км, необходимое для тахеометрической съемки в зависимости от масштаба съемки, приводится в табл. 10.

Таблица 10

Масштаб	Минимальное количество съемочных точек
	Четкие контуры		Нечеткие контуры
	на 1 кв. км	на 1 планшет	на 1 кв. км	на 1 планшет
1:5000	22	89	10	40
1:2000	50	50	22	22
1:1000	80	20	36	9
1:500	142	9	64	4

Примечание. Количество точек на один планшет дается для прямоугольной разграфки.

Если густота съемочных точек, полученных при проложении теодолитных ходов, не отвечает требованиям табл. 10, то производится сгущение съемочных сетей.

При тахеометрической съемке сгущение съемочных сетей выполняется тахеометрическими ходами, за исключением застроенных территорий, где тахеометрическая съемка выполняется только на съемочном обосновании.

В отличие от теодолитных ходов линейные измерения в тахеометрических ходах выполняются при помощи дальномера и дополнительно измеряются вертикальные углы.

Работы по продолжению тахеометрических ходов выполняются тем же инструментом, что и сама съемка, это позволяет производить их одновременно со съемкой. Направление и форма ходов выбираются так, чтобы с точек этих ходов имелась максимальная возможность обеспечения съемки подробностей. Для выполнения указанных требований по прокладке тахеометрических ходов обязательно проводится рекогносцировка. Тахеометрические ходы прокладываются в виде одиночных ходов, опирающихся на пункты съемочной сети более высокого разряда. Так как измерения линий в тахеометрических ходах выполняют дальномером, длины ходов между твердыми пунктами не должны превышать величины, вычисленной по формуле

L=7,5·N·T·10 ^-4,

где L - длина хода в м;

N - знаменатель численного масштаба съемки;

Т - знаменатель относительной точности тахеометрического хода.

Максимальные длины ходов с относительной погрешностью 1:400 приведены в табл. 11.

Таблица 11

Масштаб	Максимальная длина хода, м	Максимальная длина линий, м	Максимальное число линий в ходе
1:5000	1500	300	8
1:2000	600	200	4
1:1000	300	150	3
1:500	Не применяются

При прокладке тахеометрических ходов такие виды работ, как рекогносцировка, закрепление и привязка, выполняются по тем же правилам, что и при прокладке теодолитных ходов.

На участках с большими разностями отметок при выполнении съемки с сечением рельефа горизонталями через 1,0 м и больше, допускается, в виде исключения, выполнять тригонометрическое нивелирование в пределах одного планшета без привязки к исходным пунктам геометрического нивелирования.

До начала производства работ в поле выполняются все необходимые поверки инструмента и определяется коэффициент дальномера используемого инструмента.

При проложении тахеометрических ходов на каждой станции выполняются угловые и линейные измерения в следующей последовательности:

1) установка инструмента над станцией;

2) измерение высоты инструмента;

3) наведение трубы на рейку (веху), установленную на задней (передней) точке хода;

4) взятие отсчета по дальномерным нитям;

5) взятие отсчета по горизонтальному кругу;

6) взятие отсчета по вертикальному кругу.

Операции 3, 4, 5, 6 повторяются для рейки, установленной на передней (задней) точке хода.

Так выполняется один полуприем, после чего трубу переводят через зенит, и все действия повторяются.

Установка инструмента включает две операции: центрировку его над точкой и приведение основной оси инструмента в вертикальное положение (нивелировку). Чем короче стороны тахеометрических ходов, тем точнее надо делать центрирование. Высота инструмента измеряется с помощью ленты или по рейке. Для этого трубу инструмента устанавливают горизонтально и измерение делается до середины окуляра. Отсчет берется с точностью до 1 см.

Визирование на рейку делается так, чтобы вертикальная нить сетки делила рейку примерно пополам.

Для определения длины стороны хода нижнюю дальномерную нить лучше наводить на целое число делений. Разность отсчетов по нижней и верхней нити, умноженная на коэффициент дальномера, дает длину стороны хода. Длина одной и той же стороны определяется дважды: по красной и черной сторонам рейки или по одной стороне, но по разным делениям рейки.

Относительная погрешность измерения длины линии зависит от типа используемого инструмента, поэтому разность между двумя измерениями расстояний не должна быть больше установленной допустимой относительной погрешности, приведенной в табл. 3.

При измерении горизонтального угла визирование делается на низ рейки, установленной ребром к инструменту. При измерении следует вращать инструменты по часовой стрелке. Если визирование производится на переднюю точку хода, то получают правые по ходу углы, а при визировании на заднюю точку - левые.

Угловые измерения выполняются при двух положениях круга, одним приемом. Колебания значений углов, полученных из полуприемов, должны быть не более двойной точности отсчитывания по горизонтальному кругу.

При измерении вертикальных углов можно визировать на отсчет, равный высоте инструмента, либо на верх рейки. Допускается измерять вертикальные углы при одном положении круга, но в этом случае делают два визирования на рейку, на разную высоту.

Перед каждым отсчетом по вертикальному кругу необходимо проверять положение пузырька уровня при вертикальном круге. В случае уклонения от середины более чем на одно деление он приводится на середину с помощью винта при алидаде вертикального круга. Контролем измерения вертикальных углов является постоянство места нуля вертикального круга в пределах полуторной точности отсчитывания по вертикальному кругу. Место нуля вычисляется по формуле

, (21)

а угол наклона

=КП-М0 или =М0-КЛ. (22)

Все измерения записываются в полевой журнал (см. прил. 1).

Обработка полевого журнала должна вестись параллельно с производством работ. Вычисление горизонтальных проложений сторон хода и превышения выполняется по тахеометрическим таблицам [2] или с помощью логарифмической линейки.

Расхождение между результатами измерений стороны в прямом и обратном направлениях не должно превышать 1:400. Расхождение в превышениях, полученных в прямом и обратном направлениях, допускается не более 4 см на 100 м.

Вычисление координат и отметок тахеометрических ходов выполняется в поле. Уравнивание ходов делается так же, как и теодолитных ходов. Оценка их определяется по следующим формулам:

, (23)

где f  - угловая невязка;

n - число станций в ходе;

, (24)

где f _s - линейная невязка, м;

s - длина хода, м;

n - число измеренных линий в ходе.

Дирекционные углы при обработке вычисляются с округлением до 1', приращения до 0,01 м.

Обработка высотной части тахеометрического хода делается в отдельной ведомости. Допустимая высотная невязка вычисляется по формуле

, (25)

где s - средняя длина линий в сотнях м;

n - число линий в ходе.

Невязку тахеометрического хода определяют по формуле

, (26)

где - алгебраическая сумма средних значений превышений;

Н ₀, H _n - отметки соответственно начальной и конечной точек хода.

Полученные невязки распределяют пропорционально длине линии. Высоты вычисляют с точностью до 0,01 м.

В результате обработки для каждой точки тахеометрического хода вычисляются координаты и отметки, которые в дальнейшем используются для составления плана.

Для получения координат переходных точек измеряют:

- горизонтальные углы одним полным приемом;

- расстояние дальномером дважды в прямом и обратном направлениях;

- вертикальные углы при двух положениях круга в прямом и обратном направлениях.

Расхождения в превышениях, подсчитанных обязательно в поле, не должны превышать 4 см на 100 м. Общее количество переходных точек, полученных тахеометрическим методом, не должно быть больше половины числа точек тахеометрических ходов. При этом измерения до переходных точек с точек тахеометрического хода не допускаются. С определенных таким образом пунктов съемочного обоснования выполняется съемка ситуации и рельефа местности.

3.3. Съемка ситуации и рельефа местности

Производство тахеометрической съемки ситуации и рельефа местности заключается в определении координат и высот точек местности снимаемого участка, по которым создается топографический план. Поскольку топографический план создается в камеральных условиях, особо важное значение при съемке ситуации и рельефа местности имеет правильный выбор пикетов, а также соблюдение расстояний до снимаемых точек, которые приведены в табл. 2.

Тахеометрическая съемка производится тахеометрами различных конструкций. Наиболее распространенными являются тахеометры с вертикальным кругом. Основные требования к ним заключаются в следующем:

- вертикальный круг должен иметь точность отсчитывания не ниже 30';

- уровень при вертикальном круге должен иметь цену деления не более 25" на 2 мм, а при горизонтальном круге не более 30" на 2 мм ампулы;

- труба должна иметь увеличение не менее 22 ^х и дальномерный коэффициент, близкий к 100;

- желательно иметь компенсатор вертикального круга или уровень на трубе с ценой деления 20-25" на 2 мм.

Наиболее производительными и удобными в работе являются диаграммные тахеометры типа тахеометра-полуавтомата ТП, тахеометров Dahlta 020 и Dahlta 010 (ГДР). При работе с этими тахеометрами горизонтальное проложение и превышение считываются по рейке с помощью специальных диаграмм, выведенных в поле зрения трубы.

Рейки для тахеометрической съемки могут быть изготовлены по методике, описанной в первой главе данной части руководства, а также могут использоваться нивелирные рейки с сантиметровыми делениями и рейки с подвижной пяткой, позволяющие непосредственно по рейке считывать отметки снимаемых точек.

Работы по съемке ситуации и рельефа местности ведутся по аналогии с работами по проложению тахеометрических ходов, но более упрощенно с исключением контрольных измерений.

Порядок работы на станции следующий:

1) установка инструмента и измерение его высоты;

2) определение места нуля;

3) измерение высоты инструмента;

4) ориентирование;

5) визирование на рейку, установленную на снимаемой точке;

6) наведение средней нити сетки на высоту инструмента, или на отсчет с целым делением, или верх рейки;

7) взятие отсчета по дальномерным нитям;

8) приведение уровня при вертикальном круге на середину;

9) взятие отсчета по вертикальному кругу;

10) взятие отсчета по горизонтальному кругу;

11) контроль ориентирования.

Измерительные работы начинаются с определения места нуля, убедившись, что оно не требует исправления, приступают к выполнению следующих операций. Высота инструмента измеряется с помощью рейки или рулетки с точностью до 1,0 см.

Для ориентирования инструмента совмещаются нули лимба и алидады, горизонтального круга, закрепляется алидада, открепляется лимб и визирная ось трубы наводится на точку съемочной сети, выбранной в качестве ориентирной. После этого лимб закрепляется и ориентирование считается законченным.

Для производства съемки открепляется алидада и, выполнив визирование на рейку, установленную на снимаемой точке, производят операции с 6 по 10.

Все измерения ведутся при одном положении вертикального круга, поэтому для последующего вычисления вертикальных углов в полевом журнале фиксируется положение вертикального круга (круг право, круг лево). В процессе съемки отклонение пузырька уровня при вертикальном круге допускается до одного деления. Операции 5-10 повторяются для всех снимаемых точек местности.

При спокойном рельефе местности съемку рекомендуется выполнять горизонтальным лучом, пользуясь тахеометром как нивелиром. Горизонтальность луча трубы тахеометра обеспечивается установкой по вертикальному кругу отсчета, равного месту нуля. В этом случае операция взятия отсчета по вертикальному кругу заменяется операцией установки отсчета, равного месту нуля. В процессе съемки диаграммными тахеометрами вместо отсчета по вертикальному кругу выполняется снятие превышения по рейке. При использовании тахеометров с компенсаторами вертикального круга исключается операция приведения пузырька уровня вертикального круга на середину, что существенно сказывается на производительности.

Работы на станции заканчиваются контролем ориентирования, изменение которого допускается не более 2,0'.

Если съемка выполняется одновременно с проложением тахеометрического хода, то к съемке пикетов на станции приступают после окончания всех измерительных работ, связанных с прокладкой хода.

Все данные измерений на станции заносятся в полевой журнал тахеометрической съемки (см. прил. 1). Вычисления в нем должны производиться в полевых условиях с использованием для вычисления горизонтальных проложений и превышений тахеометрических таблиц или логарифмической линейки. Поскольку все вычисления в журнале выполняются без контроля, необходима его повторная проверка.

Параллельно с журналом тахеометрической съемки ведутся кроки. Составление кроки является самой ответственной частью тахеометрической съемки, так как оно кладется в основу составления топографического плана камеральным способом в полевых условиях.

Кроки представляют собой сделанный от руки схематический план участка местности (см. прил. 1) и должны отражать взаимное расположение контуров ситуации, форм рельефа и направления главных линий скатов. В них заносятся все снятые контуры ситуации, местные предметы, отмечаются все станции стоянки и пикетные точки с номерами, показываются направления тахеометрических ходов, ориентирования инструмента. Элементы ситуации сопровождаются пояснительной подписью или рисуются в условных знаках. В кроки стрелками отмечается направление интерполирования горизонталей при составлении плана. Иногда при ярко выраженных формах рельефа в кроки горизонтали рисуются глазомерно.

При съемке необходимо следить за тем, чтобы нумерация реечных точек в журнале соответствовала нумерации этих же точек на кроки.

При производстве тахеометрической съемки особое внимание уделяется тому, чтобы между отдельными станциями, а также в радиусе съемки с каждой станции не было пропусков и "окон". Это достигается путем детального осмотра местности, подлежащей съемке с данной станции, и сопоставлением данных осмотра с кроки соседних станций. Границы съемки с отдельных станций стараются совместить с границами контуров.

В местности, бедной контурами и не имеющей ясно выраженного рельефа, границу съемки с каждой станции обозначают на местности.

Для контроля съемку на каждой станции выполняют с определенным перекрытием, равным не менее чем расстояние между реечными точками для данного масштаба съемки.

3.4. Составление плана

Результатом любой топографической съемки является топографический план снимаемого участка местности, способ создания которого зависит от метода съемки. При тахеометрической съемке план создается камеральным путем на основании результатов полевых измерений полярных координат и отметок снимаемых точек, кроки и абрисов.

Содержание топографических планов должно полностью отвечать требованиям нормативных документов.

Составление топографических планов по результатам тахеометрической съемки выполняется, как правило, в полевых условиях после обработки журналов и включает в себя следующие виды работ:

- построение координатной сетки;

- нанесение съемочных пунктов и точек тахеометрических ходов по координатам;

- накладка реечных точек по данным тахеометрического журнала и кроки.

Все графические построения производятся на жесткой основе (планшетах) и в исключительных случаях на плотной чертежной бумаге.

Перед составлением плана определяется номенклатура планшета для планов в масштабах 1:5000 и 1:2000, при косоугольной разграфке определяются координаты углов трапеций и наносятся на чертежную основу.

Перед накладкой съемочных точек на планшетах подписывают координатную сетку, начиная с нижнего левого угла, слева направо и снизу вверх для следующих масштабов:

- 1:5000 от 0 через 500 м до 2000 м и т.д.;

- 1:2000 от 0 через 200 м до 1000 м и т.д.;

- 1:1000 от 0 через 100 м до 500 м и т.д.;

- 1:500 от 0 через 50 м до 250 м и т.д.

Нанесение точек опорной и съемочной сети, тахеометрических ходов производят по координатам при помощи координатографа или циркуля-измерителя и масштабной линейки.

Накладка съемочных точек контролируется путем сравнения расстояния, полученного на плане, и горизонтального проложения, взятого из ведомости координат (каталога). Допускается расхождение этих величин 0,2 мм. Построенное таким образом плановое обоснование служит опорой для накладки снятых реечных точек.

При нанесении съемочных точек лучше накладывать сначала точки, расположенные вблизи границ снимаемого участка. Они дадут представление о размере и форме снятого участка.

Следующей операцией при составлении плана является накладка реечных точек, которая производится полярным способом с помощью транспортира. Построение облегчается, если использовать круглый транспортир или тахеограф [23].

Около нанесенных реечных точек подписываются их номера и отметки, в соответствии с кроки на плане рисуются контуры ситуации и сооружения. Виды угодий (лес, пашня и т.д.) при составлении плана в карандаше обозначаются подписями, а не условными знаками.

Рельеф местности изображается горизонталями, которые интерполируются "на глаз". При сложном рельефе могут применяться следующие способы интерполяции:

- способ построения вспомогательных профилей;

- способ определения следов горизонталей с помощью кальки (восковки).

Интерполирование и проведение горизонталей выполняется в полном соответствии с кроки, начиная с нанесения вершин, седловин, ям, хребтов, лощин, направлений скатов, обрывов, нижних частей скатов и линий перегибов. После этого проводятся горизонтали вблизи хребтов, дна лощин и перегибов скатов. На построенном таким образом каркасе проведение всех остальных горизонталей значительно облегчается. Горизонтали проводят плавными линиями, соединяя точки с одноименными отметками. Через изображения полотна дорог, строений, сооружений, карьеров, скал, обрывов и рек горизонтали не проводятся. В необходимых случаях, когда формы рельефа не могут быть достаточно четко выражены горизонталями, дополнительно проводятся полугоризонтали. Для лучшей "читаемости" рельефа проводят бергштрихи, которые указывают направление ската.

После составления плана делается сводка рамок смежных планшетов (листов). Изображения элементов плана на стыках рамок двух смежных планшетов (листов) приводят к среднему положению.

Выполненные в карандаше планы корректируются в поле, а на сомнительных местах, если это необходимо, проверяются инструментально.

Контрольные точки, взятые при полевой проверке, наносятся на план. Номера таких точек указываются с индексом "К".

Точность планов оценивается по расхождениям положения контуров и высот точек, рассчитанных по горизонталям, с данными контрольных измерений.

Кроме полевой корректуры плана делается проверка изображения элементов плана на сводках по рамках двух соседних планшетов (листов). Точность сводки должна удовлетворять вышеприведенным допускам.

Для каждого планшета составляется формуляр, который приклеивается к обратной его стороне. Формуляр составляется по образцу, данному в прил. 4. Затем переходят к зарамочному оформлению плана в карандаше, который выполняется в соответствии с действующими "Условными знаками для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500".

Если тахеометрическая съемка выполняется на листах чертежной бумаги (на мягкой основе), то строгого рамочного оформления не делают. Рамка выполняется в виде утолщенной линии. Над рамкой делается заглавная подпись плана и номер расположения листа плана в сетке, гриф. Под рамкой указывается масштаб плана, высота сечения рельефа, масштаб заложений, год съемки, фамилия и личная подпись исполнителя, схема с указанием расположения листов плана.

В результате производства тахеометрической съемки создается следующий материал:

- оригинал плана;

- журнал;

- ведомости координат (сгущения съемочной сети);

- формуляр;

- выкопировка сводок по рамкам;

- пояснительная записка.