1. Подготовка и организация теодолитного хода
- Теодолитный ход может иметь различные конфигурации: замкнутый, разомкнутый или висячий выбор формы зависит от задачи съемки.
- Полевые работы начинаются с рекогносцировки местности для проверки возможности выполнения намеченного маршрута и оценки условий видимости.
- Исходные пункты (ГДС) проверяются на сохранность, после чего производится закрепление временных знаков (колок) на маршруте.
- Для обеспечения беспрепятственного визирования в лесистой местности вырубаются «визирки» — проходы сквозь кустарник и деревья.
- На каждой вершине хода выполняются центрирование прибора над точкой и горизонтирование его оси вращения.
2. Измерения углов и длин линий, ведение журналов
- Горизонтальные углы измеряются методом приемов (прямое и обратное измерение) для исключения систематических ошибок.
- Длины линий определяются мерной лентой, стальной рулеткой или дальномерами электронного тахеометра в прямом и обратном направлениях.
- К камеральным работам относится обработка полевых журналов: журнала измерения углов, журнала длин линий, журнала съемки и абриса.
- Абрис — это схематичный от руки рисунок местности с точками обоснования, объектами ситуации и записью результатов измерений.
- Журналы служат основой для вычисления координат пунктов съемочного обоснования и построения ситуационного плана.
3. Способы съемки ситуации: перпендикуляры и полярные координаты
- Способ перпендикуляров применяется для съемки контуров вытянутой формы вблизи сторон теодолитного хода (до 50 м).
- При этом способе от створа линии $AB$ прокладывают перпендикуляры к характерным точкам и измеряют расстояния $d_1, d_2, ...$.
- Способ полярных координат используется для съемки удаленных объектов; задается направление (ось) и измеряются угол $eta$ и расстояние $D$.
- Координаты точки на плане восстанавливаются путем отложения угла от базового направления и масштабирования расстояния.
- Ключевое требование: форма треугольника при засечках должна быть близка к равносторонней для минимизации ошибок.
Схема перпендикуляров
$$d_1, d_2, ... \text{— расстояния от створа } AB \text{ до точек контура}$$
- $d_1$
- расстояние от точки А до перпендикуляра
- $d_2$
- расстояние от точки А до следующего перпендикуляра
Схема полярных координат
$$\beta \text{ — угол от направления } AB, \quad D \text{ — расстояние до точки}$$
- $\beta$
- измеренный горизонтальный угол
- $D$
- измеренное расстояние
4. Способы съемки ситуации: угловые засечки, линейные засечки и створ
- Способ угловых засечек применяется для определения положения труднодоступных точек (например, через реку) по измерениям двух углов $\gamma$ и $\delta$.
- Способ линейных засечек используется для доступных объектов; откладывают расстояния на створе и измеряют до объекта, формируя треугольник.
- Способ створа (промеров) применяется, когда продолжение стороны теодолитного хода пересекает границу снимаемого объекта (дорога, река).
- При съемке озер или других объектов способом обхода разбивается дополнительный вспомогательный ход для детальной привязки.
- Все способы съемки фиксируются на абрисе с указанием типа метода и результатов измерений.
Схема угловых засечек
$$\gamma, \delta \text{ — измеренные углы в точках } A \text{ и } B$$
- $\gamma$
- угол в точке А
- $\delta$
- угол в точке Б
Схема линейных засечек и створа
$$d_1, d_2, d_3 \text{ — расстояния на створе или до объекта}$$
- $d_1$
- расстояние от точки А
- $d_2$
- расстояние от точки Б
- $d_3$
- расстояние до объекта на створе
5. Обработка угловых измерений: вычисление и уравнивание
- Для замкнутого теодолитного хода сумма внутренних углов должна быть равна теоретическому значению: $\sum \beta_{теор} = (n-2) \cdot 180^\circ$.
- Невязка по углам ($f_\beta$) определяется как разность между измеренной и теоретической суммой углов: $f_\beta = \sum \beta_{изм} - (n-2) \cdot 180^\circ$.
- Поправка к углам вводится с обратным знаком невязки ($v_\beta = -f_\beta$). Из-за дискретности измерений (точность отсчета 30"), поправка распределяется неравномерно, обычно начиная с первых углов.
- Процесс распределения невязки и вычисления исправленных значений называется увязкой или уравниванием. Контролем является равенство суммы исправленных углов теоретической сумме.
Важно / на экзамене: Материал отмечен как важный для понимания процесса увязки хода.
Важно / на экзамене: Формулы вычисления дирекционных углов являются базовыми для дальнейших расчетов.
Теоретическая сумма внутренних углов
$$(n-2) \cdot 180^\circ$$
- $n$
- число вершин (углов) полигона
- $180^\circ$
- размер прямой угловой меры
Вычисление невязки по углам
$$f_\beta = \sum \beta_{изм} - (n-2) \cdot 180^\circ$$
- $f_\beta$
- невязка углов
- $\sum \beta_{изм}$
- сумма измеренных внутренних углов
Формулы вычисления дирекционных углов последующих сторон
$$\begin{aligned} \alpha_{i+1} &= \alpha_i + 180^\circ - \beta_i & (\text{для правых углов}) \\ \alpha_{i+1} &= \alpha_i - 180^\circ + \beta_i & (\text{для левых углов}) \end{aligned}$$
- $\alpha_{i+1}$
- дирекционный угол последующей стороны
- $\alpha_i$
- дирекционный угол предыдущей стороны
- $\beta_i$
- измеренный внутренний угол в вершине i
6. Обработка линейных измерений: вычисление невязок и уравнивание
- Приращения координат ($\Delta x, \Delta y$) вычисляются по формулам проекции длины стороны на оси: $\Delta x = d \cdot \cos \alpha$, $\Delta y = d \cdot \sin \alpha$.
- Координатные невязки для замкнутого хода равны сумме приращений и должны стремиться к нулю: $f_x = \sum \Delta x_i$, $f_y = \sum \Delta y_i$.
- Абсолютная линейная невязка вычисляется как модуль вектора невязок: $f_d = \sqrt{f_x^2 + f_y^2}$.
- Относительная невязка выражается в виде дроби со знаменателем, равным периметру хода ($1 : P$), и сравнивается с допустимой величиной (обычно $1:2000$ для теодолитных ходов).
- Если относительная невязка превышает допустимую, измерения считаются неудовлетворительными, и требуется повторное измерение расстояний.
Важно / на экзамене: Расчет относительной невязки и сравнение с допуском — критически важный этап проверки качества измерений.
Вычисление приращений координат
$$\begin{aligned} \Delta x &= d \cdot \cos \alpha \\ \Delta y &= d \cdot \sin \alpha \end{aligned}$$
- $\Delta x$
- приращение координаты X
- $\Delta y$
- приращение координаты Y
- $d$
- измеренное расстояние (длина стороны)
- $\alpha$
- дирекционный угол стороны
Координатные невязки замкнутого хода
$$\begin{aligned} f_x &= \sum \Delta x_i \\ f_y &= \sum \Delta y_i \end{aligned}$$
- $f_x$
- невязка по оси X
- $f_y$
- невязка по оси Y
- $\Delta x_i$
- измеренное приращение X для i-й стороны
- $\Delta y_i$
- измеренное приращение Y для i-й стороны
Абсолютная линейная невязка
$$f_d = \sqrt{f_x^2 + f_y^2}$$
- $f_d$
- абсолютная линейная невязка
- $f_x$
- невязка по оси X
- $f_y$
- невязка по оси Y
7. Уравнивание линейных невязок и вычисление координат
- Поправки к приращениям ($v_{\Delta x}, v_{\Delta y}$) вводятся с обратным знаком невязки и распределяются пропорционально длинам сторон: $v_i = -f \cdot \frac{d_i}{P}$.
- Исправленные приращения координат вычисляются как сумма измеренного приращения и поправки: $\Delta x_{испр} = \Delta x_{изм} + v_{\Delta x}$.
- Координаты точек полигона определяются последовательным суммированием исправленных приращений от исходной точки: $x_{i+1} = x_i + \Delta x_{испр}$, $y_{i+1} = y_i + \Delta y_{испр}$.
- Контроль правильности вычислений для замкнутого хода — совпадение координат конечной точки с координатами исходной точки (замыкание хода).
- Для разомкнутого хода контролем является равенство суммы исправленных приращений разнице координат конца и начала хода.
Важно / на экзамене: Проверка замыкания хода (совпадение координат) является обязательным условием корректности всех предыдущих вычислений.
Вычисление исправленных координат вершин полигона
$$\begin{aligned} x_{i+1} &= x_i + \Delta x_i^{испр} \\ y_{i+1} &= y_i + \Delta y_i^{испр} \end{aligned}$$
- $x_{i+1}$
- координата X следующей точки
- $y_{i+1}$
- координата Y следующей точки
- $x_i$
- координата X предыдущей точки
- $\Delta x_i^{испр}$
- исправленное приращение по оси X
- $\Delta y_i^{испр}$
- исправленное приращение по оси Y