Лекции. Система геотехнологий

Подождите немного. Документ загружается.

Масштабные знаки изображают предметы подобными оригиналу, и по

ним можно определить размеры и форму предметов; контуры обозначаются

точечным пунктиром или тонкой сплошной линией, а площади внутри

контура заполняются специальными значками. Как правило, внемасштабные

знаки определяют местоположение (точку) предметов, и по ним нельзя

определить их размеры. Как масштабные, так и внемасштабные условные

знаки дополняются значками и цифровыми данными, дающими

характеристики предметов, например, такими, как глубина и скорость течения

рек, грузоподъемность и ширина мостов, порода леса, характер дна брода,

ширина шоссейных дорог и т. п.

Условные топографические знаки должны давать ясное и наглядное

представление о местности и находящихся на ней предметах, внешне по

возможности напоминать вид и характер изображаемых предметов. Хорошее

знание условных знаков позволяет легко представить изображаемую

местность.

Рельеф местности

Под рельефом местности подразумевается совокупность неровностей

земной поверхности; он исключительно сложен для изображения. Сложность

проистекает из того, что рельеф — пространственный объект, и мы его обычно

рассматриваем в перспективе, тогда как изображаем ортогонально на

плоскости, Рельеф местности — важнейший элемент содержания

топографических карт. Учету рельефа при проектировании строительства

всех видов сооружений придается первостепенное значение.

На современных топографических картах и планах рельеф изображается

горизонталями.

Горизонталь — линия равных высот на карте. Для наглядного

представления вообразим озеро, в середине которого возвышается небольшой

остров в виде конусообразной возвышенности. Отметим береговую линию

уреза воды, далее будем снижать уровень воды равными ступенями; после

каждой ступени береговой линии острова будут соответствовать

определенные замкнутые линии, представляющие собой горизонтали

(рис. 17). Вертикальное расстояние между соседними уровенными

поверхностями, в которых лежат соседние горизонтали, называется

высотой сечения рельефа: она подписывается на каждом листе

карты под линейным масштабом.

Рис. 17. Изображение рельефа горизонталями

Расстояние между соседними горизонталями на карте называется

заложением. Высота сечения рельефа задается в зависимости от

масштаба карты и характера рельефа. Существует понятие нормальной

высоты сечения рельефа, которая в миллиметрах равна 0,2 знаменателя

численного масштаба карты. При слабо выраженном рельефе для более

точного его изображения принимают высоту сечения равной 0,5 и 0,25 м.

Местность по рельефу подразделяется на равнинную, пересеченную

(холмистую) и горную.

В табл. 4 для различных масштабов карт в зависимости от характера

местности даны высоты сечений рельефа топографических карт и планов.

Таблица 4

Из многообразия форм рельефа местности можно выделить наиболее

характерные.

Гора, холм, сопка. Основание горы называется подошвой, а

наивысшая точка —вершиной. Вершина в виде площадки называется плато, а

вершина остроконечной формы — пиком.

Котловина, или впадина — чашеобразное замкнутое со всех

сторон углубление; самую низкую часть котловины называют дном,

верхний ее край — бровкой.

Хребет — вытянутая возвышенность, постепенно понижающаяся в

одном направлении и имеющая два крутых склона, пересечение которых

образует ось хребта, называемую водораздельной линией.

Лощина — вытянутое углубление местности, постепенно

понижающееся в одном направлении. Самая низкая линия лощины

расположена вдоль ее, в пересечении двух скатов и образует водоток или

тальвег.

Рис. 18. Основные формы рельефа

Вершина горы, дно котловины, низкая точка седловины называются

характерными точками рельефа, а водораздел и тальвег —

характерными линиями рельефа (рис. 18). Для определения направлений

скатов на некоторых горизонталях, проводят короткие черточки в

направлении ската, называемые бергштрихами, или указателями

ската; подписывают некоторые горизонтали в направлении возвышения.

3.2.4 Решение задач на топографических планах и картах

а ) Определение географических и прямоугольных

координат. Чтобы определить широту φ

точки А (см. рис. 16),

проводят через нее параллель и по минутной шкале западной или восточной

рамки отсчитывают широту. Аналогично, пользуясь минутными шкалами

южной и северной рамок, проводят через точку А меридиан и находят ее

долготу.

По той же схеме можно определить прямоугольные координаты Х

А И YА точки

А. Для этого измеряют ее расстояния ∆х и ∆у по перпендикулярам до

ближайших километровых линий с координатами х

и у

и находят:

xxx

, yyy

б ) Определение расстояний. Для измерения прямолинейных

отрезков на топографических картах и планах используют линейный и

поперечный масштабы. Измерение длин криволинейных отрезков

целесообразно выполнять с помощью прибора, называемого

курвиметром.

в ) Измерение на карте (плане) углов

ориентирования. Для измерения дирекционного угла линии можно

через начальную ее точку провести линию, параллельную оси абсцисс, и

непосредственно при этой точке измерить дирекционный угол. Однако обычно

проще продолжить данную прямую линию до пересечения ею координатной

линии и измерить дирекционный угол в точке пересечения.

Для непосредственного измерения географического азимута линии через

начальную ее точку проводят меридиан (параллельно восточной или западной

рамке листа) и относительно него измеряют азимут. Так как проведение

меридиана затруднительно, то проще первоначально определить

дирекционный угол искомого направления, а затем вычислить азимут по

формуле

где γ — сближение меридианов — берут с вспомогательного чертежа,

помещенного за южной рамкой листа карты (рис. 19).

На этом же чертеже (графике) указывается магнитное склонение, которое

позволяет определить магнитный азимут по формуле

−

АAм

где δ — магнитное склонение.

г ) Определение высот точек. На рис. 20, б изображен участок

карты с горизонталями. Высоту Н

точки А определяют по высоте

близлежащей горизонтали. Для этого проводят через точку А прямую,

перпендикулярную горизонтали, и находят превышение ∆h точки А над ней

(рис. 20, а).

Высота Н

точки А определяется по формуле

Н =H

+ ∆h,

где H

— высота ближайшей к точке горизонтали; ∆h — превышение точки

над этой горизонталью. Считая, что высоты точек изменяются

пропорционально заложению, имеем

∆h

(d/а) h,

где а — заложение между последовательными горизонталями, d —

расстояние от точки до ближайшей горизонтали, h — высота сечения рельефа

горизонталями.

Рис. 19. График углов ориентирования:

1 – географический меридиан,

2 – осевой меридиан;

3 – магнитный меридиан.

Рис. 20. Решение задач на плане с горизонталями:

а – определение отметки точки А;

б – проведение линии заданного уклона.

д ) Определение крутизны ската. Крутизна ската по

направлению заложения определяется двумя показателями — уклоном i

и углом наклона ν (рис. 21) по формуле

tg ==

Для графического определения углов наклона ν по заданному значению

заложения а, масштабу М и высоте сечения рельефа h строят график

заложения (рис.22, а). Вдоль прямой линии основания графика

намечают точки, соответствующие значениям углов наклона. По

перпендикуляру к основанию графика от этих точек откладывают отрезки (в

масштабе карты), равные соответствующим заложениям, а именно

а = h ctg ν

Концы этих отрезков соединяют плавной кривой. Такой график

помещают за южной рамкой топографических карт. Заложение линии kl, угол

наклона которой определяется, снимают с карты при помощи измерителя, а

затем находят на графике соответствующее ему значение угла наклона.

Сходным образом строят и пользуются графиком заложений для

уклонов (рис. 22, б).

э ) Построение линии с заданным уклоном. При

проектировании трасс канализации, водопровода и других линейных

сооружений возникает задача из некоторой точки, опознанной на карте,

провести линию с заданным уклоном i по заданному же направлению. Для

этого сначала вычисляют значение заложения а, соответствующее заданным i

и h, а = h/i.

Далее, взяв в раствор измерителя полученное значение а, ставят одну

его ножку в начальную точку, а другой засекают ближайшую горизонталь и

тем намечают точку трассы, из которой в свою очередь засекают следующую

горизонталь, и т. д. (см. рис. 20, а).

Рис. 21. Элементы ската:

h – высота сечения рельефа

а – заложение ската;

ν –

угол наклона;

Р – горизонтальная плоскость

Рис.22. Графики заложений

а – для углов наклона;

б – для уклонов

е ) Построение профиля по топографической карте

Профилем местности называют уменьшенное изображение

вертикального разреза местности по заданному, направлению.

Если на карте с горизонталями провести некоторую линию, то для

любой ее точки можно определить горизонтальное расстояние (удаление) от

начальной точки и высоту. Отложив эти величины соответственно по осям

абсцисс и ординат и соединив полученные точки плавной кривой, получим

изображение вертикального разреза земной поверхности вдоль данной линии.

Обычно масштаб горизонтальных расстояний принимается таким же,

как и масштаб карты, а масштаб для высот берется значительно крупнее (в 10

раз и более). При этом основанию профиля (началу отсчета высот)

приписывают некоторую высоту, обычно называемую условным

горизонтом.

Для того чтобы при построении профиля обойтись минимальным числом

точек, надо взять только те из них, в которых линия профиля изменяет уклон

(крутизну ската), т. е. по заданному направлению надлежит наметить

пересекаемые линии водоразделов, водосливов и точки перегибов земной

поверхности. Если линия профиля пересекает ряд горизонталей, идущих на

равном расстоянии друг от друга, то при построении профиля можно

пропустить все, кроме двух крайних. Однако при небольшом числе

горизонталей их надо учесть все.

ж ) Определение бассейна реки.

Бассейном реки называют водосборную площадь (участок

местности), с которой дождевая и талая вода поступает в данную реку.

Границами бассейна служат водораздельные линии. Следовательно, для

определения водосборной площади на карте достаточно провести

ограничивающие ее водоразделы, которые проводятся по нормалям к

горизонталям, начиная от заданной точки С речного створа (рис. 23).

Рис.23. Бассейн реки

з ) Вычисление объемов земляных масс. Представим себе

некоторый объем земли, ограниченный участком физической поверхности

земли, криволинейной вертикальной поверхностью, проходящей через

границы участка, и уровенной поверхностью (Н = 0). Если рассматриваемый

участок изображен на плане с горизонталями, то объем V его земляной массы

можно вычислить по формуле:

SHV

где S – площадь участка, Н

– средняя высота.

Приближенное значение Н

находят как среднее арифметическое из

высот п точек участка, взятых случайным образом, например, в вершинах

сетки квадратов, наложенной на участок (на плане).

и ) измерение площадей по топографическим

планам и картам

Определение площадей участков местности по топографическим планам

и картам может производиться графическим, аналитическим и механическим

способами.

Графический способ заключается в разбивке участка на плане

на простейшие фигуры (треугольники, четырехугольники и т. п.), вычислении

площадей их в отдельности и последующем суммировании. Определение

элементов фигур для вычисления их площадей производится графически.

Вместо разбивки участка на отдельные фигуры можно применять

палетки, изготовленные из прозрачного материала, на которые наносится

сетка квадратов со сторонами в 2—4 мм.

Аналитический способ определения площади фигур (рис. 24)

заключается в вычислении площади по формуле

∑∑

−++−

−=−=

iii

yyxxxyП

)(

).....3,2,1( ni

Механический способ измерения площадей основан на

использовании специального прибора – планиметра. Из трех

рассмотренных способов определения площадей наибольшую точность –

1/1000 – обеспечивает аналитический способ (механический – 1/200,

графический – 1/100).

4 ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

4.1 Угловые измерения

4.1.1 Общий принцип измерения углов на местности и устройство

теодолита

Угловые измерения производят для того, чтобы определить в

пространстве взаимное положение точек местности.

Пусть имеем точки А, В и О, одна из которых, например О, служит

вершиной угла АОВ (рис. 4.1). На сторонах угла ОА и ОВ построим две

вертикальные плоскости N и Р, а через его вершину проведем

горизонтальную плоскость Q.

Для определения планового положения точек измеряют

горизонтальный угол. Под горизонтальным углом понимают

двухгранный угол между плоскостями N и Р. Он определяется углом между

проекциями сторон ОА и ОВ на горизонтальную плоскость Q, то есть углом

А'ОВ'. Горизонтальный угол может принимать значения от 0° до 360°.

Для определения превышения между точками измеряют вертикальные

углы (углы наклона). Под вертикальным углом понимают угол

между стороной и ее проекцией на горизонтальную плоскость. На рис. 4.1

вертикальным углом стороны ОА будет угол А'ОА = ν

. Вертикальные углы

всегда отсчитываются от проекции к стороне.

Рис.4.1. Схема измерения углов на местности