Обчислення координат вершин замкнутого ходу

Усі обчислювальні роботи ведуть у відомості обчислень координат (Додаток В). Далі розглянуті усі етапи камеральных робіт по теодолітній зйомці.

Камеральная обробка результатів теодолітної зйомки розпочинається з перевірки усіх польових обчислень в журналі. Перевіряють правильність обчислень кутів з напівприйомів і середніх значень кутів. Обчислюють середні значення виміряних ліній і їх горизонтальні проложения шляхом введення поправок за нахил ліній, що мають кут нахилу більше 1⁰ 30’ (поправки за компарування і температуру в цій роботі не вводяться).

У графу "дирекційні кути" записуємо заданий дирекційний кут сторони 1 - 2, в графи "координати" - координати першої точки ходу.

Обчислюють суму виміряних кутів .

Обчислюють кутову нев'язку за формулою:

;

.

.

Визначають допустимість кутової нев'язки по формулі:

,

де n - число кутів ходу.

Якщо , то нев'язка допустима та обчислюють поправки у виміряні кути шляхом ділення нев'язки на число кутів з округленням поправок до 0,1’. Поправки мають знак, протилежний до знаку нев'язки, їх записуємо над значеннями виміряних кутів.

Контролюють правильність обчислення поправок. Їх сума повинна дорівнювати нев'язці з протилежним знаком, тобто

.

Обчислюють виправлені кути за формулою:

.

Контролюють правильність обчислення виправлених кутів: сума виправлених кутів повинна дорівнювати теоретичній сумі кутів.

Обчислюють дирекційні кути сторін ходу за правилом: дирекційний кут подальшої сторони ходу дорівнює дирекційному куту попередньої сторони плюс 180° і мінус виправлений кут, ув'язаний між цими сторонами, справа по ходу. Початковим дирекційним кутом є кут сторони 1 – 2 (), його значення задається керівником практики.

виправлені (праві) кути сторін ходу.

Контролюють правильність обчислення дирекційних кутів шляхом обчислення дирекційного кута сторони 1 - 2:

.

Вичислений дирекційний кут повинен дорівнюватися початковому дирекційному куту .

Обчислюємо румби по величинах дирекційних кутів і залежностях наведених у таблиці 1.

Вичислені румби записуємо в графу 9 відомостей обчислення координат.

Обчислюємо прирощення координат, лінійної нев'язки, виправлених приростів координат і координат вершин ходу.

Прирощення координат обчислюють з точністю до 0,01 м по формулах:

;

,

де d - горизонтальне проложення лінії;

r - величина румба лінії;

Таблиця 1

Залежність між дирекційними кутами і румбами

Дирекційний кут	Назва румбу	Величина румбу у градусній мірі
0° – 90°	СВ	r = a
90° – 180°	ЮВ	r = 180° - a
180° – 270°	ЮЗ	r = a - 180°
270° – 360°	СЗ	r = 360° - a

Знаки приростів координат визначають по назві румба.

Підраховують нев'язки в прирощеннях координат. Для замкнутого теодолітного ходу вони обчислюються по формулах:

, .

Для визначення допустимості підраховують абсолютну нев'язку:

,

Обчислюють поправки в прирощення координат Δx і Δy шляхом розподілу нев'язок на прирощення координат пропорційно довжинам сторін ходу. Поправки мають знак, протилежний знаку нев'язки.

Контролюємо правильність обчислення поправок в прирощенні координат: їх сума повинна дорівнювати нев'язці з протилежним знаком.

Обчислюємо виправлені значення прирощень координат шляхом додавання до вичислених прирощень координат відповідних поправок. Їх заносять в графи 17 і 19 відомості.

Контролюємо правильність обчислення виправлених значень приростів координат. Їх сума в замкнутому ході повинна дорівнювати нулю.

Послідовно обчислюємо координати усіх точок ходу за правилом: координата подальшої точки дорівнює координаті попередньої точки плюс відповідне виправлене прирощення координат. За початкові приймають координати х1 і у1, які задаються керівником практики.

Контролюємо правильність обчислення координат шляхом повторного визначення у кінці обчислень координат точки 1. Їх значення мають в точності дорівнювати початковим координатам.

Отримані координати пунктів полігону заносяться до абрису теодолітної зйомки.

1.8. Перелік документів, що представляються в звіті

У звіті по учбовій практиці бригада представляє наступні документи по теодолітній зйомці:

1. Польовий журнал теодолітної зйомки з даними по вимірюванням горизонтальних кутів і абрисом;

2. Робочий зошит із зарисовками;

3. Відомість обчислень координат.

2. Подовжнє технічне нівелювання траси

Необхідними інструментами і спорядженням при нівелюванні траси є:

1) нівелір зі штативом;

2) нівелірні рейки, 2 шт.;

3) теодоліт зі штативом;

4) мірна стрічка з комплектом шпильок;

5) топор;

6) кілки, 30 шт.;

7) польова сумка;

8) журнал геометричного нівелювання;

9) пікетажний жунал;

10) калькулятор.

2.1. Рекогностування і закріплення осі траси. Розбивка пікетажа

Рекогностування полягає в ознайомленні з ділянкою робіт, напрямком траси і опорними знаками (реперами) для прив'язки. Під час рекогностування бригада знайомиться з загальними установками виробництва робіт і здійснює закріплення осі траси на місцевості.

При закріпленні осі траси забивають кілки на початку траси, на кутах повороту, в місцях перегину рельєфу і в кінці траси. На ділянках траси з нахилом більше 2⁰, за допомогою теодоліта вимірюють кут нахилу. На прямих відрізках траси за допомогою бусолі визначають магнітний румб напрямки кожного відрізка. У місцях повороту траси теодолітом вимірюють горизонтальний кут між напрямками прилеглих відрізків траси.

Розбиття пікетажа є підготовкою траси для нівелювання і полягає в закріпленні 100-метрових горизонтальних інтервалів (пікетів), кутів повороту траси, характерних точок ситуації і рельєфу на її лінії і в розрахунку пікетажних позначень. В процесі розбиття пікетажа усі закріплювані на лінії траси кілками точки для їх швидкого виявлення означають сторожками - що виступають із землі і рослинності іншими кілочками з відповідними написами. На рис. 6 зображений план траси з 12 пікетів з двома поворотами.

Стосовно зображеної траси покажемо роботу бригади по розбиттю пікетажа для нівелювання.

Рис.6. Схема розбиття пікетажу на трасі

На початку траси бригада забиває кілочок до рівня із землею, а поруч з ним інший - сторожок, на рівні 10 - 12 см над землею (рослинністю). На сторожці роблять напис «ГК0», через дріб показують номер бригади. У напрямі траси від ГКО закріплюють кілком і сторожком кут повороту, на сторожці роблять напис «Уг 1 правий», через дріб - номер бригади.

Після цього бригада розбивається на дві групи. Перша група в напрямі на Уг1 від ГКО відміряє 100-метрові горизонтальні інтервали і закріплює їх так само, як і вказані вище точки, роблячи на сторожках написи, що вказують номер пікету і номер бригади. Якщо пікетна точка опиняється в такому місці, де закріпити її не представляється можливим, пікет роблять довільної довжини, яку фіксують в пікетажній книжці. В процесі розбиття пікетів група закріплює кілками і сторожками характерні точки траси. До числа характерних точок відносять: точки максимального підвищення і опускання поверхні, точки перетину лінії траси зі шляхами сполучення, проїздами, ярами і так далі. Закріплені характерні точки називають плюсовими. На сторожках цих точок роблять напис номера пікету заднього по ходу, і відстані від нього до цієї точки.

Наприклад, якщо характерна точка знаходиться від ГК3 вперед по трасі на відстані 53 метра, то вона отримує на сторожці позначення:«ГК2 + 53». По ходу розбиття пікетажа група робить зйомку подробиць що знаходяться праворуч і ліворуч від траси, способом перпендикулярів і заносить їх в пікетажну книжку. Приклад пікетажної книжки приведений в додатку Д.

Друга група з теодолітом прямує на Уг1 і над кілком що закріплює його, встановлює, центрує і приводить в робоче положення теодоліт. На відстані від Уг1 у напрямі траси група закріплює точку наступного повороту і на сторожці її робить напис: «Уг2 - лівий».

Виставивши на ГК0 і Уг2 рейки (віхи), група вимірює повним прийомом горизонтальний кут. По бусолі, прикріпленій до теодоліта, вимірюють магнітний азимут першого прямого відрізку траси. По виміряному горизонтальному куту група обчислює кут повороту θ і заносить його в пікетажну книжку.

Після цього по заданому викладачем радіусу повороту і куту повороту θ визначають основні елементи кривої по формулах приведених в пікетажному журналі.

Потім обчислюють пікетажні позначення початку і кінця кривої. Усе обчислення зводять в спеціальну відомість (Додаток Г).

Далі обидві групи працюють разом по розбиттю кривої в головних точках. Від Уг1 відміряють назад і вперед по трасі відрізок Т. Отримані точки означають на місцевості почало кривої і кінець кривої - ПК і КК.

Точки ПК і КК закріплюють кілками, а на сторожках відмічають пікетажні позначення (Додаток Е). Від будь-якої із сторін виміряного кута, бісектриса якого спрямована у бік центру теодолітом відкладають кут і у напрямі візирного променя, у бік центру відміряють відрізок Б. Отриману точку, що означає також буквою Б, закріплюють кілочком і сторожком з написом «Уг1Б».

Маючи пікетажне позначення точки КК, відміряють від неї вперед по новому напряму траси недостатню кількість метрів до наступного пікету, який закріплюють, як і попередні пікети.

Друга група переходить з теодолітом на Уг2 і так далі.

2.2. Зйомка ситуації. Пікетажна книжка

Одночасно з розбиттям пікетажа знімається смуга місцевості по 20 м в обидві сторони від лінії траси. Зйомці підлягають межі угідь: лугів, лісів, річок. Знімаються дороги, окремі будови, лінії електропередачі і зв'язку і так далі. Зйомку виконують переважно способом створів і перпендикулярів. Застосовують також кутові і лінійні зарубки. Результати промірів заносять в пікетажну книжку.

Зазвичай пікетажні книжки (Додаток Д) виготовляють з міліметровки або з паперу в клітину. У учбових нівелірних журналах іноді відводять вільну другу половину розвороту для пікетажної книжки і розграфлюють її в клітину, надаючи кожній клітині довільний, але зручний масштаб, наприклад в одній клітинці 5, 10 або 20 метрів. Передусім в книжці зображують у вигляді прямої лінії трасу. Кути повороту траси зображують стрілками, спрямованими у відповідні сторони. На лінію траси наносять пікетні і плюсові точки справа підписують їх цифрові позначення. Поряд з кутами повороту показують елементи кривої і пікетажні позначення головних точок ПК, Б і КК. Відмічають перетин траси дорогами, річками і так далі. Записують румб першого прямого відрізку траси. Уздовж лінії траси стрілками показують напрям водостоку. Замальовують ситуацію і заносять результати усіх промірів при її зйомці, схему прив'язки до постійних предметів, дають зарисовку зовнішнього вигляду цих предметів.

2.3. Загальні зауваження по нівелюванню траси.

Порядок роботи на станції.

Черговою роботою після розбиття пікетажа і кривих є нівелювання траси. Для цієї роботи бригаді необхідно мати:

1) нівелір з штативом;

2) нівелірні рейки, 2 шт.;

3) топор;

4) рулетку для продовження зйомки подробиць;

5) журнал нівелювання;

6) пікетажну книжку;

7) олівець;

8) лінійку;

9) польову сумку.

Якщо при розбитті пікетажа було допущено відставання зйомки подробиць, то її можна продовжувати в процесі нівелювання траси. Якщо при розбитті пікетажа прийнято розрізняти дві групи точок - пікетні і плюсові, то при виконанні нівелювання розрізняють єднальні точки і проміжні. Принципи ділення точок при розбитті траси і при нівелюванні різні. Тому як пікетні точки, так і плюсові, можуть при нівелюванні стати єднальними або проміжними. Проте, прагнуть до того, щоб пікетні точки при нівелюванні були єднальними, а плюсові - проміжними. При прокладенні нівелірного ходу на кожній установці нівеліра (станції) нівелюють дві точки - задню і передню. З переходом на наступну станцію, передня точка минулої станції стає задньою точкою нової станції. Точки, які при переході з однієї станції на іншу з передніх стають задніми, називають єднальними. До єднальних точок також відносять початкову і кінцеву точки ходу. Єднальним точкам приділяють особливу увагу, оскільки помилка, допущена при нівелюванні будь-якої пари цих точок, передається по усьому ходу. Усі інші закріплені на трасі точки, розташовані між єднальними називають проміжними. У нівелірних ходах для передачі відміток усі точки є єднальними. У даних ходах, технічне нівелювання проміжних точок роблять з тих же станцій, що і єднальних, але відліки беруть по одній стороні рейки.

Нівелювання траси виконують способом із середини. Це означає, що нівелір встановлюють точно на середині між єднальними точками. Середину між єднальними точками визначають на око, а відхилення від створу допускають до 5 метрів. На ділянках траси з великими ухилами доводиться виставляти «іксові» точки, що дістали свою назву за їх невідоме (невиміряне) положення. Необхідність виставляння «іксових» точок диктується неможливістю поставити між єднальними точками нівелір так, щоб забезпечити візування на рейки в цих точках (рис.7). «іксові точки» є єднальними.

Рис.7. Схема виставляння «іксових» точок при нівелюванні траси

Для числення висотних відміток усіх точок траси відносно рівня моря роблять прив'язку кінців траси до реперів – надійно закріпленим пунктам з відомими абсолютними відмітками. Прив'язку до реперам виконують по можливості на обох кінцях нівелірного ходу траси, хоча тільки для числення висотних відміток її вистачає виконувати на одному кінці. Друга прив'язка потрібна для оцінки якості нівелювання розімкнутого ходу. При більшій віддаленості реперів з відомими висотними відмітками іноді роблять прив'язку тільки одного кінця ходу (висячий хід), але тоді нівелірний хід повторюють у зворотному напрямі (зворотний хід) по одних єднальних точкам, включаючи в нього і репер, до якого була зроблена прив'язка. Іноді для робіт місцевого значення прив'язку взагалі не виконують, а числення висотних відміток ведуть в умовній системі. Для оцінки точності нівелювання такі ходи прокладають по трасі в прямому і зворотному напрямах, причому зворотний хід прокладають тільки по єднальним точкам.

Установка нівеліра на станції. Припустимо, що репер для прив'язки знаходиться у безпосередній близькості від початку траси, отже єднальними точками для першої установки нівеліра (станції) будуть репер і ПК0. Нівелір встановлюють на середині між цими точками. Нівелір закріплюють на штативі так, щоб будь-яка пара підйомних гвинтів була розташована упоперек створу єднальних точок. Для того, щоб елеваціонний гвинт після установки нівеліра по круглому рівню мав достатній запас ходу в обидва напрями, треба обертати його повністю, а потім повернути в зворотному напрямі на 10 оборотів. Після цього бульбашку круглого рівня підйомними гвинтами вивести на середину.

Візування і зняття відліків. Перше візування виконують завжди на рейку, поставлену на задню єднальну точку (в даному випадку, - на репер). При першому візуванні рейку тримають чорними діленнями до нівеліру. Тримаючи нівелір за відкріплений закріпний гвинт труби, з допомогою мушки «націлюють» трубу на рейку. «Націлену» трубу, не перериваючи спостереження за рейкою і мушкою, закріплюють. Потім кільцем окуляра і гвинтом кремальєри досягають чіткого зображення сітки ниток і ділень рейки. Відкривають (для нівелірів НВ-1) кришку з дзеркалом циліндричного рівня на бічному приливі труби і встановлюють її під кутом 45°. За допомогою наводного гвинта наводять вертикальну нитку сітки на вісь рейки. Стежачи за екраном рівня у полі зору труби, елеваціонним гвинтом виводять бульбашку циліндричного рівня на середину. Збіг двох пелюсток бульбашки на екрані свідчить про положення його на середині рівня (нуль - пункті). Задній реєчник, одночасно з виведенням бульбашки на середину, починає по сигналу спостерігача погойдувати рейку на нівелір і назад. Якщо відлік по рейці менше 1000, те рейку не погойдують. Спостерігач, утримуючи елеваціонним гвинтом бульбашку на середині рівня, бере по рейці найменший з відліків і диктує тому, який його записує для занесення у журнал нівелювання.

У тих випадках, коли елеваціонного гвинта бракує для виводу бульбашки на середину, можна це зробити підйомним гвинтом розташованим під окуляром або об'єктивом труби.

Після взяття відліку по рейці на репері, так само беруть відлік по чорних діленнях рейки і на ПК0. Так само, як при нівелюванні обох єднальних точок по чорних сторонах рейок, роблять нівелювання точок по червоних діленнях рейок, але у зворотному порядку: спочатку візують на передню рейку на ПК0, а потім на задню на репері.

Перевищення обчислюють окремо по чорних і червоних відліках по формулі:

де - відлік по задній рейці

- відлік по передній рейці

На розбіжність між перевищеннями, вичисленими по чорним відлікам і по червоним, дотримуються допуску: він не повинен складати більше 4 міліметрів. При завищенні цього допуску нівелювання по обох сторонам рейок повторюють, а у журналі нівелювання відліки закреслюють однією діагональною рисою; відліки повторного нівелювання записують нижче. Застосування терки при виправленні записів відліків інструкцій по геодезичних роботах заборонено.

З отриманням допустимої різниці між перевищеннями в журналі окрім чорних і червоних, записують середні перевищення.

На цьому роботу на станції закінчують і нівелір переносять на наступну станцію між ПК0 і ПК1, на якій нівелювання вказаних точок роблять точно так, як і на першій станції. Задньою точкою тут стає ПК0, а передньою - ПК1 і так далі.

Якщо між єднальними точками на цій станції є проміжні точки, їх нівелюють після єднальних, встановивши на них рейки чорними діленнями до нівеліра, беруть один відлік по рейці. Відліки на проміжних точках записують в спеціальну графу 5 журналу нівелювання (Додаток Е).

Для контролю правильності обчислень в журналі виконують посторінковий контроль обчислень. Для цього кожній з граф підсумовують усі записані в них числа. У графах 3 і 4 будуть отримані суми записаних на цій сторінці відповідно задніх Σaзад і передніх Σ bпер. відліків по чорній і червоній сторонам рейок. У графах 6 і 7 буде отримана сума розрахованих перевищень Σhвыч, а в графах 8 і 9 Σhср - сума середніх перевищень.

Отримані суми записують у нижній частині таблиці під підсумковою рисою. Посторінковий контроль обчислень виконується по формулі:

2.4. Камеральна обробка журналу нівелювання

По відомих відмітках (графа11) початкової (репер №5) і кінцевої (репер №6) точок ходу обчислюють і записують під підсумковою рисою у кінці журналу теоретичну суму перевищень:

Після завершення польових робіт по нівелюванню траси знаходять і записують нев'язку ходу, рівну різниці: практична сума перевищень (середніх) мінус теоретична сума , тобто

мм.

тобто

де - алгебраїчна сума перевищень між єднальними точками, а також обчислюють допустиму величину нев'язки за формулою:

мм.

де L - довжина ходу в км.

в середні значення перевищень вводять поправки зі знаком, зворотним знаку нев'язки. Поправки вводять порівну (з округленням до цілих міліметрів) в усі перевищення. Переконавшись, що сума усіх поправок дорівнює нев'язці із зворотним знаком, поправки записують в графах 8 і 9 (над середніми значеннями перевищень).

Якщо фактична нев'язка перевищує допустиму нев'язку, то шукають помилки в обчисленнях, а при їх відсутності проводять повторні виміри.

Якщо фактична нев'язка не перевищує допустиму нев'язку, то обчислюють поправки до перевищень по формулі:

де - поправка у середні перевищення для кожної станції;

- число станцій у ході

Виправлення середніх перевищень на величини поправок роблять шляхом їх складання з поправками. Для висячих нівелірних ходів розподіляють по перевищеннях прямого ходу не усю фактичну нев'язку, а тільки її половину.

По виправлених середніх перевищеннях обчислюють висотні відмітки усіх єднальних точок за формулою:

- невідома висотна відмітка сполучної точки;

- висотна відмітка попередньої по ходу сполучної точки;

- виправлене середнє перевищення між цими точками (графа 8,9).

Послідовно обчислюють відмітки усіх єднальних точок ходу:

м.

м.

м.

м.

м.

м.

Контроль правильності обчислень відміток являється отримання у кінці ходу відомої відмітки кінцевої точки .

Завершують посторінковий контроль на кожній сторінці журналу. У графі 11 знаходять і записують під підсумковою рисою в нижній частині сторінки різницю вичислених відміток останньої і першої єднальних точок, записаних на цій сторінці. Ця різниця повинна дорівнювати сумі алгебри середніх перевищень і поправок в них. У кінці журналу за даними посторінкового контролю виконують аналогічний загальний контроль по усьому ходу.

На станції 3 обчислюють значення горизонту інструменту. Для кожної станції це роблять двічі - за спостереженнями на задню і передню точки. ГИ дорівнює відмітці задньої (чи передньою) точки плюс відлік по чорній стороні рейки, що стоїть на цій точці. Розбіжність між двома вичисленими значеннями ГИ допускається в межах ±2 мм; одне зі значень ГИ записують в графу 10 журналу.

Горизонт приладу обчислюється як відмітка задньої єднальної точки плюс відлік по чорній стороні рейки, встановленої на цій точці, тобто

м.

де - відмітка задньої точки;

- відмітка передньої точки;

- відліки по чорній стороні рейки.

Горизонт інструменту на третій станції буде рівний:

м.

м.

Середнє значення ГИ для третьої станції записується в графу "Горизонт інструменту". Відмітки плюсових точок (H+) дорівнюватимуть горизонту приладу мінус відліки по рейках на цих точках.

На станції 3 обчислюють відмітки проміжних точок. Обчислення виконують через горизонт інструменту: відмітка проміжної точки дорівнює ГИ на цій станції мінус відлік по рейці, що стоїть на цій проміжній точці:

де - відліки по чорній стороні рейки на відповідній проміжній точці.

Висотні відмітки усіх точок траси записують у графу 11 журналу геометричного нівелювання (Додаток Е).

Рекомендована література

1. Инженерная геодезия / Под ред. Л.С. Хренова. – М.: Высш. шк, 1985.

2. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000,

1:1000, 1:500. – М.: "Недра", 1985.

3. Условные знаки для топографических планов масштаба 1:5000, 1:2000,

1:1000, 1:500. – М.: Недра, 1989. – 286 с.

4. Ганьшин В.Н., Хренов Л.С. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. – М.: "Недра", 1985.

5. Сборник инструкций по производству поверок геодезических приборов. М.: "Недра", 1988. – 77 с.

6. Анисимов Вл.А., Васильев А.С. Изучение устройства и выполнение поверок геодезических приборов: Учебное пособие для студентов строительных специальностей. – Хабаровск: ДВГУПС, 1998.

7. Макарова С.В. Обработка материалов и построение плана тахеометрической съемки на основе теодолитно-высотного хода: Методическое пособие к расчетно-графической работе. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.

8. Макарова С.В. Определение истинного азимута направления по измеренным зенитным расстояниям Солнца. Руководство к выполнению работ на геодезической практике. – ХабИИЖТ, 1985.

9. Алаев Г.С., Макарова С.В., Анисимов Вл.А. Обработка материалов нивелирования трассы: Методические указания на выполнение расчетно-графической работы. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000.

Додаток А

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені Володимира Даля

Факультет систем рейкових комунікацій

Кафедра організації перевезень і управління на залізничному транспорті

Курс 2 Група РТ-2ХХ Семестр 4

Спеціальність 07010102 - Організація перевезень і управління на залізничному транспорті

ЗВІТ

Дата добавления: 2015-07-02