Laboratorium geodezji

Transkrypt

1 Laboratorium geodezji Treści kursu: tyczenie odcinków prostych i prostopadłych, pomiar szczegółów sytuacyjnych metodą ortogonalną, Teodolit budowa, sprawdzanie warunków geometrycznych, pomiar kątów poziomych oraz pionowych, pomiar wysokości metodą trygonometryczną, pomiar pionowości krawędzi budynku, niwelator budowa, sprawdzanie warunków geometrycznych, ciąg niwelacyjny pomiar oraz obliczenie i wyrównanie, niwelacja powierzchniowa metodą punktów rozproszonych Lokalizacja pozioma obiektu budowlanego

2 Laboratorium geodezji Literatura: Jagielski A.: Geodezja I w teorii i praktyce część 1 i 2, wydanie 3, Wydawnictwo Geodpis, 2013, Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 9 listopada 2011 r. w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego ( id=wdu ) Prowadzący: dr inż. Jakub Kalita, jakub.kalita@tu.koszalin.pl

3 1. Tyczenie prostych i prostopadłych. Bezpośredni pomiar odległości. Tyczenie prostych Tyczenie w terenie odcinka prostej, określonego przez dwa zadane punkty A, B, polega na wyznaczeniu punktów pośrednich: 1, 2, 3 leżących w tej samej płaszczyźnie pionowej co punkty A i B Metoda w przód

4 Tyczenie prostych i prostopadłych. Bezpośredni pomiar odległości. Z wykorzystaniem węgielnicy (pryzmatycznej pentagonalnej podwójnej) Z wykorzystaniem teodolitu

5 Tyczenie prostych i prostopadłych. Bezpośredni pomiar odległości. Tyczenie prostopadłych Wystawianie prostopadłej z wybranego punktu C na prostej Rzutowanie prostokątne punktu C na zadaną prostą AB

6 Tyczenie prostych i prostopadłych. Bezpośredni pomiar odległości. Zadanie 1. Pomiar długości 2-krotny (tam i z powrotem) 2. Wystawianie prostopadłej z wybranego punktu na prostej 3. Rzutowanie punktu na zadaną prostą (pomiar wybranego szczegółu sytuacyjnego) Sprzęt dla zespołu pomiarowego 2 ruletki 5 tyczek 5 stojaków do tyczek Szkicownik Węgielnica dopuszczalna różnica 2-krotnego Kreda pomiaru odcinka Kamizelki długość w pełnych metrach Przykładowy szkic pomiarowy współczynnik błędów przypadkowych

7 2. Pomiar szczegółów sytuacyjnych metodą ortogonalną Zadanie 1. Odnalezienie punktów osnowy na podstawie opisów topograficznych 2. Pomiar ortogonalny szczegółów sytuacyjnych dla wskazanego obszaru 3. Wyznaczenie współrzędnych pomierzonych punktów 4. Kontrola długości linii pomiarowej w oparciu o współrzędne punktów osnowy

8 2. Pomiar szczegółów sytuacyjnych metodą ortogonalną

9 3. Teodolit Budowa, centrowanie, poziomowanie, odczyty wartości kierunków na kręgu poziomym i pionowym

10 3. Teodolit Centrowanie instrumentu to takie ustawienie osi jego obrotu, aby przechodziła przez centr znaku utrwalającego stanowisko. Urządzenia do centrowania: Pion sznurkowy dokładność centrowania 3-7 mm Pion drążkowy dokładność 1-2 mm Pion optyczny dokładność ok. 0.5 mm Pion laserowy dokładność 2.5 mm Libele służą do doprowadzenia prostych i płaszczyzn elementów konstrukcyjnych przyrządów geodezyjnych do położenia poziomego i pionowego. Rodzaje libel: Okrągła (sferyczna, pudełkowa) Rurkowa

11 3. Teodolit Przykładowe układy kresek w siatkach celowniczych

12 3. Teodolit System odczytowy: mikroskop skalowy Hz krąg poziomy (Horizontal) V krąg pionowy (Vertical) Dokładność: Theo 020A to 20cc Odczyty kierunków robimy w I i II położeniu lunety

13 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Geometryczne osie teodolitu

14 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Warunki osiowe (dotyczą wzajemnego położenia najważniejszych osi geometrycznych instrumentu): Płaszczyzna główna libeli okrągłej (Q) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu (v) błąd libeli okrągłej Oś libeli rurkowej (la) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu (v) błąd libeli rurkowej Os celowa lunety (c) powinna być prostopadła do osi obrotu lunety (p) błąd kolimacji Oś obrotu lunety (p) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu (v) błąd inklinacji Poprzeczna kreska siatki celowniczej powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu skręcenie krzyża kresek Czynności związane z usuwaniem błędów nazywamy rektyfikacją Pozostałe warunki konstrukcyjne (związane z działaniem poszczególnych części teodolitu): Oś celowa powinna przecinać oś obrotu instrumentu mimośród osi celowej Oś obrotu alidady powinna przechodzić przez środek kręgu limbusa, zaś w teodolitach dwuosiowych osie alidady i limbusa powinny się pokrywać mimośród alidady Podział kręgów i skal powinien być naniesiony dokładnie, zaś mikroskopy właściwie wyjustowane błędy kół podziałowych i urządzeń odczytowych Przy spoziomowanej osi celowej odczyty na kole pionowym zenitalnym powinny wynosić: KL = 100g, KP = 300g błąd indeksu lub błąd miejsca zera Pionowa część osi celowej pionu optycznego powinna się pokrywać z osią obrotu instrumentu

15 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Sprawdzanie warunku libeli okrągłej Rektyfikacja: 1/2 wychylenia Xs i Ys usuwamy śrubami rektyfikacyjnymi, pozostałą część śrubami poziomującymi

16 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Rektyfikacja: 1/2 wychylenia pęcherzyka libeli usuwamy śrubami poziomującymi S1 i S2, pozostałą część śrubami rektyfikacyjnymi libeli Sprawdzanie warunku libeli rurkowej

17 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Sprawdzanie warunku kolimacji Błąd kolimacji k Wyznaczenie kąta (2k) poprzez dwukrotne celowanie na ten sam punkt w dwóch położeniach lunety (I i II) Poziomujemy teodolit Wyszukujemy odległy, wyraźny punkt do celowania, tak położony, aby oś celowa była w przybliżeniu w poziomie Celujemy na ten punkt i wykonujemy odczyt na limbusie (Hz) K1 wartość kierunku w I położeniu lunety Przerzucamy lunetę przez zenit i obracamy alidadę o 200g, celujemy ponownie na ten sam punkt K2 - wartość kierunku w II położeniu lunety Przyjmuje się, że warunek nie jest zachowany gdy 2k przekracza podwójny błąd odczytu danego teodolitu Rektyfikacja ustawiamy Ks za pomocą leniwki alidady. Krzyż kresek naprowadzamy na punkt celowania za pomocą poziomych śrubek rektyfikacyjnych krzyża kresek g K II = K I k K II K I 200 g k= 2 K I +200 g + K II K s= K II k = 2

18 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Sprawdzanie warunku inklinacji Wybieramy wysoko położony punkt P Pod punktem kładziemy poziomo łatę niwelacyjną Celujemy na punkt P w I położeniu lunety Przy zablokowanej alidadzie opuszczamy lunetę na podział łaty i wykonujemy na niej odczyt O1 Celujemy na punkt P w II położeniu lunety Przy zablokowanej alidadzie opuszczany lunetę na podział łaty, odczytujemy na niej O2 Jeżeli rozbieżność odczytów O1 i O2 przekracza 2 mm to badany instrument jest obarczony błędem inklinacji Możliwość jego rektyfikacji występuje tylko wtedy, gdy można podnosić lub opuszczać jedno z łożysk osi obrotu lunety we wsporniku lunety. Oś obrotu lunety będzie prostopadła do osi obrotu instrumentu, gdy kreska pionowa siatki pokryje się z odczytem średnim Os

19 4. Sprawdzanie warunków geometrycznych teodolitu Sprawdzenie prostopadłości poprzecznej kreski krzyża kresek do osi obrotu instrumentu (skręcenie krzyża kresek) Naprowadzamy boczną część pola widzenia lunety na wyraźny punkt P tak, aby jego obraz znalazł się dokładnie na kresce poziomej Obrotami leniwki alidady przesuwamy obraz tego punktu na drugi skraj pola widzenia Gdy zachowany jest warunek, wówczas obserwowany punkt nie schodzi z kreski poprzecznej. W razie powstania odchylenia należy usunąć jego połowę przez obrót płytki ogniskowej.

20 5. Pomiar kątów poziomych i pionowych Kątem poziomym między dwoma kierunkami (SA, SB) wychodzącymi z jednego punktu nazywamy kąt dwuścienny utworzony przez dwie płaszczyzny pionowe przechodzące przez te kierunki. Miarą kąta dwuściennego jest kąt płaski mierzony w płaszczyźnie prostopadłej do jego pionowej krawędzi. SA lewe ramie kąta β (kierunek lewy) KL odczyt dla kierunku lewego SB prawe ramię kąta β (kierunek prawy) KP odczyt dla kierunku prawego β=k P K L Kierunek prostokątny rzut celowej na płaszczyznę poziomą

21 5. Pomiar kątów poziomych i pionowych K L = g ; K P = g β= β= g K L = g ; K P = g β= β= g Metoda pojedynczego pomiaru kąta a) pomiar kąta w I położeniu lunety, odczyty kierunków: K PI, K LI β I =K PI K LI b) pomiar kąta w II położeniu lunety, odczyty kierunków: c) obliczanie średniej wartości kąta K,K PII LII β II =K PII K LII K PII, K LII β I +β II βśr = 2

22 5. Pomiar kątów poziomych i pionowych α kąt pochylenia (wysokości) z kąt zenitalny Kąt pochylenia (α) to kąt leżący w płaszczyźnie pionowej instrumentu pomiędzy kierunkiem osi celowej a rzutem tej osi na płaszczyznę poziomą (horyzont instrumentu) Kąt zenitalny (z) to kąt leżący w płaszczyźnie pionowej instrumentu pomiędzy kierunkiem osi celowej a pionową osią obrotu instrumentu z+α=100 g ; z=100 g α

23 5. Pomiar kątów poziomych i pionowych Pomiar kąta pionowego w dwóch położeniach lunety KI odczyt na kręgu pionowym w I położeniu lunety KII odczyt na kręgu pionowym w II położeniu lunety K I =z I g g K II =400 z II ; z II =400 K II g K I +400 K II z śr = 2 K I = g g K II = z śr =( )/ 2 α śr = = g

24 6. Pomiar wysokości obiektu metodą trygonometryczną Przy pomiarze może wystąpić jeden z przedstawionych przykładów. Stanowisko instrumentu ustawiamy w odległości minimum półtorej wysokości obiektu ze względu na umożliwienie celowania lunetą na górę i dół obiektu) GD=hG +h D =d tg αg +d tg α D =d (tg αg +tg α D ) ( ) g z śr = = =z G 2 α śr = = g g z śr = =z D α śr = = g GD=20.00 tg ( )+20 tg ( ) GD= =16.99[m] Pomiar punkt G: O I = G G O II = Pomiar punkt D: O I = G O II = G d=20.00 m

25 6. Pomiar wysokości obiektu metodą trygonometryczną GD=hG h D=d tg α G d tg α D =d (tg αg tg α D ) Sprzęt: teodolit Theo 020/020A ruletka do pomiaru odległości (pomiar w poziomie) szkicownik kartka do zapisywania wyników i narysowania szkicu pomiarowego

26 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Instrumenty i przybory do niwelacji geometrycznej: Niwelatory Łaty niwelacyjne Libela pudełkowa do pionowego ustawiania łat Żabki niwelacyjne Niwelator jest to instrument geodezyjny, który za pomocą spoziomowanej osi celowej lunety lub wiązki lasera realizuje płaszczyznę poziomą (poziom geometryczny). Podział ze względu na rozwiązania konstrukcyjne: Niwelator libelowy ze śrubą elewacyjną Niwelator samopoziomujący(optyczny, cyfrowy łaty z podziałem w kodzie binarnym) Niwelator laserowy Podział ze względu na dokładność pomiaru: Budowlane 4-8 mm/km, powiększenie lunety < 20x Techniczne 2-4 mm/km, powiększenie lunety 25-30x Precyzyjne mm/km, powiększenie lunety > 40x mm/km to średni błąd podwójnej (czyli wykonywanej tam i z powrotem) niwelacji odcinka długości 1 km.

27 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. o oś obrotu alidady c oś celowa lunety l oś libeli niwelacyjnej α płaszczyzna główna libeli sferycznej (pudełkowej)

28 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sposoby wykonania Ze środka Δ h AB =w p W przód Δ h AB =i p i - wysokość instrumentu

29 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sprawdzanie warunków Prawidłowe działanie niwelatora polegające na realizowaniu przez niego płaszczyzny poziomej, jest możliwe wtedy, gdy spełnione będą następujące warunki geometryczne: 1L. Oś libeli niwelacyjnej (l) powinna być równoległa do osi celowej lunety 2L. Płaszczyzna główna libeli sferycznej (okrągłej) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu 3L. Kreska poprzeczna krzyża kresek powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu 1SP. Kompensator powinien zapewnić poziomość osi celowej 2SP. Płaszczyzna główna libeli sferycznej (okrągłej) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu 3SP. Kreska poprzeczna krzyża kresek powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu 4SP. Kompensator powinien działać sprawnie w przewidzianym przez niego zakresie kompensacji

30 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sprawdzanie warunku 1L i 1SP metoda podwójnej niwelacji S1 stanowisko 1 D ok metrów Δ h AB(1)=(w1 x) ( p1 x) Δ h AB(1)=w 1 p 1 S2 stanowisko 2 Δ h AB(2)=w 2 ( p 2 y) Δ h AB (2)=w 2 p2+ y Δ h AB(1) Δ h AB(2) 2 3 mm Dla S2 p=w 2 Δ h AB(1)

31 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sprawdzanie warunku 2L i 2SP S1 S 2 S3 S1 S2 S3 śrubki rektyfikacyjne libeli śruby poziomujące Pęcherzyk libeli w górowaniu Po obrocie o 180 stopni Jeżeli po obrocie pęcherzyk wyjdzie z górowania wówczas warunek nie jest spełniony: Połowę wychylenia y usuwa się śrubkami rektyfikacyjnymi S1 i S2, drugą połowę składowej y 0 śrubami poziomującymi S1, S2 Połowę wychylenia x usuwa się śrubką rektyfikacyjną S3, drugą połowę składowej x śrubą poziomującą S3

32 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sprawdzanie warunku 3L i 3SP Kierunek obrotu krzyża Naprowadzamy krańcową część pola widzenia lunety na wyraźny punkt, tak by jego obraz leżał na kresce poziomej. Następnie obrotem leniwki alidady powoli przesuwamy obraz punktu na drugą stronę pola widzenia. Gdy warunek jest zachowany obraz punktu nie zejdzie z kreski poprzecznej. W razie zaistnienia odchyłki należy usunąć jej połowę poprzez obrót płytki ogniskowej.

33 8. Niwelator rodzaje, budowa, pomiar, sprawdzanie warunków geometrycznych. Sprawdzanie warunku 4SP Ustawiamy niwelator tak, aby jedna ze śrub poziomujących znalazła się pod obiektywem lunety, zaś na kierunku osi celowej w odległości m od niwelatora stawiamy na żabce łatę. Po spoziomowaniu niwelatora za pomocą libeli okrągłej wykonujemy i zapisujemy odczyt z łaty. Obracamy śrubę ustawczą pod obiektywem (S3), kontrolując jednocześnie stałość odczytu. Po dokonaniu ok 1/8 obrotu zacznie się on zmieniać, ponieważ skończy się zakres pracy kompensatora, którego wahadło oprze się o zderzak. W tym położeniu pęcherzyk libeli wychyli się z położenia środkowego o około 2 mm. W momencie wyczerpania zakresu działania kompensatora odczyt na łacie nie powinien się zmienić o wartość przekraczającą 1 mm. Następnie obracamy śrubę poziomującą w stronę przeciwną i podobnie sprawdzamy odczyt. Jeżeli odczyty wykazują różnice większe niż 1 mm, wtedy kompensator wymaga naprawy w wyspecjalizowanym warsztacie mechaniki precyzyjnej.

34 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. Osnowa wysokościowa zbiór punktów, których wysokości zostały określone względem przyjętego poziomu odniesienia, zaś wysokościom tym przypisano średni błąd ich wyznaczenia. Ze względu na rolę i znaczenie dla opracowań geodezyjno-kartograficznych osnowa wysokościowa dzieli się na: 1. Osnowę podstawową 2. Osnowę szczegółową 3. Osnowę pomiarową Niwelacja reperów jest pomiarem wysokościowym, którego celem jest utworzenie osnowy wysokościowej, a więc wyznaczenie wysokości bezwzględnych stabilizowanych lub markowanych punktów zwanych reperami, z dokładnością wymaganą dla danego rodzaju i klasy osnowy.

35 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie.

36 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. Ciąg niwelacyjny otwarty nawiązany dwustronnie

37 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. Ciąg niwelacyjny otwarty nawiązany dwustronnie

38 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. Dane: Wysokości reperów nawiązania oraz ich lokalizacja w terenie (punkty geodezyjnej szczegółowej osnowy wysokościowej) Szukane: Wysokości reperów roboczych (punkty pomiarowej osnowy wysokościowej) sprzęt: - Niwelator ze statywem - dwie łaty niwelacyjne - dwie libelki do łat - dwie żabki niwelacyjne - szkicownik - dziennik do niwelacji technicznej

39 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. [Δh]t = HB HA : teoretyczna suma różnic wysokości [Δh]p : praktyczna suma różnic wysokości fh = [Δh]p -[Δh]t : odchyłka wysokościowa ciągu fh dop : odchyłka dopuszczalna (dla osnowy pomiarowej fh dop = 20 L ) fi : poprawka do różnicy wysokości odcinka niwelacyjnego Li : długość odcinka niwelacyjnego f i =L i ( f n / L) pom H i =H i 1 +Δ hi + f i

40 9. Ciąg niwelacyjny pomiar,obliczenie, wyrównanie. Dane: Wysokości reperów nawiązania oraz ich lokalizacja w terenie (punkty geodezyjnej szczegółowej osnowy wysokościowej) Szukane: Wysokości reperów roboczych (punkty pomiarowej osnowy wysokościowej) sprzęt: - Niwelator ze statywem - dwie łaty niwelacyjne - dwie libelki do łat - dwie żabki niwelacyjne - szkicownik - dziennik do niwelacji technicznej

41 9. Ciąg niwelacyjny

42 10. Niwelacja powierzchniowa metodą punktów rozproszonych

43 10. Niwelacja powierzchniowa metodą punktów rozproszonych Cel zastosowania Pomiar rzeźby terenu na terenach o niewielkich, lecz wyraźnie widocznych spadkach Przedstawienie rzeźby terenu graficznie na mapie lub wykonanie numerycznego modelu terenu Określamy: Położenie sytuacyjne pikiety metoda biegunowa Wysokość pikiety niwelacja w przód Sprzęt: niwelator z kołem poziomym i dalmierzem kreskowym, łata niwelacyjna Na każdym stanowisku należy określić: Numer stanowiska Wysokość instrumentu (i) z dokładnością do 1 cm Kierunki orientujące na sąsiednie stanowiska Położenie kresek g, d, s Kierunek do pikiety Należy sporządzić szkic z pomiaru H c = H ST +i H i = H c s Wysokość osi celowej Wysokość pikiety

44 10. Niwelacja powierzchniowa metodą punktów rozproszonych