Мензульная съемка. 
Геодезия. 
Общий курс

Сущность мензульной съемки. При мензульной съемке план участка местности создается прямо в поле, т. е. результаты съемки ситуации и рельефа наносят на план на каждом пункте, где установлен прибор для съемки. Для выполнения мензульной съемки применяют мензулу, кипрегель и рейку; внешний вид комплекта приборов изображен на.

1 — винт, 2 — линейка основная, 3 — линейка масштабная, 4 — линейка дополнительная, 5 — уровень, 6 — уровень зрительной трубы, 7 — зеркало уровня вертикального круга, 8 — маховичок трибки, 9 — штифт наколочный, 10 — буссоль, 11 — мензульная доска, 12 — диск, 13 — винт наводящий, 14 — винт, 15 — винт закрепительный.

Рис. 7.11.

При мензульной съемке горизонтальные углы не измеряют, а строят на планшете графически; для этого планшет должен быть ориентирован на местности. Над точкой, А местности центрируют точку, а планшета (рис. 7.12). Планшет устанавливают в горизонтальное положение и ориентируют по линии AB. Наводят трубу кипрегеля на точку C местности и проводят карандашом по линейке кипрегеля направление на точку C.

Угол bac на планшете — это горизонтальный угол B’A’C', т. е. искомый горизонтальный угол. Можно сказать, что плоскость планшета выполняет роль лимба с центром в точке a, а отсчет по лимбу заменяется прочерчиванием наблюдаемого направления. Мензульную съемку иногда называют углоначертательной.

Для определения планового положения точки C остается только измерить горизонтальное проложение линии AC и отложить его от точки a на прочерченном направлении в масштабе съемки. Затем измеряют превышение точки C относительно точки A, вычисляют отметку точки C и подписывают ее на плане; съемка точки C закончена.

Рис. 7.12.

Мензульная съемка выполняется полярным способом, при этом направление полярной оси задается направлением, по которому ориентирован планшет.

Устройство и поверки мензулы. Мензула состоит из штатива, подставки и планшета. Штатив обычно деревянный, укороченный, с нераздвижными ножками; можно использовать и обычный штатив для теодолита. Металлическая или деревянная подставка имеет подъемные винты, а также закрепительный и наводящий винты для вращения планшета вокруг оси подставки. Мензульный планшет — это доска размером 60×60×3 см; она имеет гнезда с резьбой для скрепления с подставкой. На планшет наклеивают чертежную бумагу высокого качества (ватман). В настоящее время применяют прикрепляемый к планшету струбцинами или гвоздями дюралевый лист, на котором наклеен ватман.

Перечислим поверки мензулы.

Мензула должна быть устойчивой, без люфтов в винтах, в наконечниках ножек штатива и в других местах.

Верхняя поверхность планшета должна быть плоской. Это условие проверяется линейкой; просвет между линейкой и планшетом допускается 0.5 — 1.0 мм.

Плоскость планшета должна быть перпендикулярна оси вращения подставки. Подъемными винтами планшет приводят в горизонтальное положение и затем, освободив закрепительный винт, медленно вращают мензулу вокруг оси. Если условие выполняется, то пузырек уровня на линейке кипрегеля остается в нульпункте. Если пузырек уровня уклоняется от нульпункта более трех делениий, то мензулу нужно сдать в ремонт.

Устройство и поверки кипрегеля. Прибор для выполнения мензульной съемки называется кипрегелем. Кипрегель состоит из следующих основных частей: линейка, колонка, ось вращения трубы, зрительная труба, вертикальный круг. На линейке кипрегеля старых моделей имеются цилиндрический уровень и поперечный масштаб; линейка кипрегеля новых моделей раздвижная и без поперечного масштаба.

Перечислим поверки кипрегеля.

Нижняя поверхность линейки должна быть плоской, а ее скошенное ребро — прямой линией. Для проверки прямолинейности скошенного ребра проводят по линейке линию, затем поворачивают кипрегель на 180o и проводят еще одну линию; эти линии должны совпадать или быть строго параллельны.

Ось цилиндрического уровня на линейке должна быть параллельна нижней плоскости линейки. Прочерчивают по линейке линию и приводят пузырек уровня в нульпункт; затем поворачивают кипрегель на 180o и ставят на планшет, прикладывая линейку к проведенной линии. Если пузырек сместился, то половину смещения устраняют подъемными винтами подставки, а вторую половину — исправительными винтами уровня.

Визирная линия трубы должна быть перпендикулярна оси вращения трубы (поверка коллимационной ошибки). Наводят трубу на удаленную точку при КЛ и прочерчивают направление по линейке. Затем поворачивают кипрегель на 180o, переводят трубу через зенит, наводят ее на точку при КП и опять прочерчивают напрвление по линейке. Если обе линии совпадают, условие соблюдается. В противном случае проводят среднее направление, совмещают с ним линейку кипрегеля и исправительными винтами сетки нитей смещают вертикальную нить так, чтобы она проходила через изображение точки в поле зрения трубы.

Ось вращения трубы должна быть параллельна нижней плоскости линейки. Эта поверка соответствует поверке равенства подставок теодолита. Завод гарантирует выполнение этого условия, поэтому при его наруше…

У кипрегеля-автомата КН труба дает прямое изображение, номограммные кривые проходят по всему полю зрения трубы и основная кривая находится внизу поля зрения (рис. 7.8-б).

На трубе кипрегеля-автомата крепится цилиндрический уровень, который дает возможность использовать кипрегель в качестве нивелира. Если местность вокруг точки установки мензулы не имеет больших перепадов высот, то превышения высотных пикетов можно определять через горизонт прибора. Для этого устанвливают пузырек уровня на трубе в нульпункт и берут отсчеты по рейке. Отметки пикетов вычисляют по формулам:

Hг = Hст + i, (7.29).

Hпк = Hг — b, (7.30).

где: Hст — отметка пункта установки мензулы (станции),.

i — высота прибора (расстояние по вертикали от центра пункта до оси вращения трубы кипрегеля),.

Hг — горизонт прибора,.

Hпк — отметка пикета,.

b — отсчет по рейке, установленной на пикете.

Использование кипрегеля в качестве нивелира требует, чтобы выполнялось главное условие нивелира: ось уровня при трубе должна быть параллельна визирной линии трубы. Это условие проверяется двойным нивелированием вперед на расстоянии 80 — 100 м. Если величина x окажется больше 1 см, то исправительными винтами уровня смещают его относительно трубы.

Ошибки графических построений. Положение точки на планшете обычно фиксируют наколом иглы циркуля-измерителя. Диаметр накола имеет размеры 0.1 — 0.2 мм; чтобы накол не потерять, его обводят кружком диаметром 2 — 3 мм. Не следует ставить ножки циркуля наклонно, чтобы накол не разрабатывался.

Толщина линии, прочерченной твердым остро отточенным карандашом, в лучшем случае равна 0.1 мм. Ошибка накола точки на пересечении двух линий зависит от угла, под которым пересекаются эти линии. Наименьшая ошибка в положении точки получается при угле пересечения 90o; она оценивается величиной 0.08 мм. При угле пересечения 45o ошибка увеличивается до 0.2 мм. Отсюда вытекает важное правило: при определении положения точек угловой засечкой следует добиваиться, чтобы угол засечки был близок к 90o (практически от 30o до 150o).

Рассмотрим задачу проведения прямой линии через две точки.

Обозначим через r радиус точек и через S — расстояние между ними ними (рис. 7.13). На этом рисунке AB — правильное положение оси линии, CD — максимально ошибочное положение оси линии, на глаз неотличимое от правильного. Обозначим через е угол, равный ошибке направления линии, тогда:

Рис. 7.13.

Sinе = е рад = 2 * r / S.

и е ' = 2 * r * с' / S .

При r = 0.05 мм = 0.005 см получим.

(7.31).

Ошибка направления линии обратно пропорциональна расстоянию между точками, и при е 1' должно соблюдаться условие S 34 см.

Сформулируем практические правила, которым надо следовать при графическом оформлении результатов мензульной съемки:

диаметр накалываемых точек должен быть как можно меньше, линии нужно проводить твердым остро отточенным карандашом по далеко разнесенным точкам, углы засечек и вообще всех пересекающихся линий должны быть близки к 90o.

Создание съемочного обоснования для мензульной съемки. Съемочное обоснование для мензульной съемки создают на основе пунктов опорной геодезической сети, т. е. пунктов ГГС и сетей сгущения. Для построения съемочного обоснования разрешается применять теодолитные и тахеометрические ходы, триангуляционные построения, различные засечки и, кроме того, мензульные ходы и геометрическую сеть. Первые четыре вида образуют так называемое аналитическое съемочное обоснование, так как координаты его пунктов получают из уравнивания конкретного геодезического построения. Последние два вида относятся к графическому съемочному обоснованию. Применение графического съемочного обоснование позволяет уменьшить плотность аналитического обоснования.

Мензульный ход. Мензульный ход прокладывается между пунктами аналитического обоснования и имеет ограниченную длину, зависящую от масштаба съемки (например, 500 м при масштабе 1:2000 [14]). Положение пунктов мензульного хода определяют графически с помощью кипрегеля. Расстояние между пунктами измеряют нитяным дальномером в прямом и обратном направлениях; допустимое расхождение между Sпр и Sобр не должно превышать 1/200 от измеряемого расстояния; при съемке в масштабе 1:500 расстояния следует измерять мерной лентой или рулеткой. Направления на пункты прочерчивают по линейке кипрегеля.

Поскольку мензульный ход прокладывают между известными пунктами, положение которых на планшете уже зафиксировано, может появиться невязка хода (рис. 7.14).

Рис. 7.14.

Допустимая линейная невязка мензульного хода на планшете равна 0.8 мм; она распределяется на все пункты хода методом параллельных линий. Суть этого метода состоит в следующем: параллельно линии невязки хода прочерчивают линии в пунктах мензульного хода 1' 2' и т. д. Затем на этих линиях откладывают отрезки.

v1 = - S1 * fS / S, v2 = - (S1 + S2) * fS / S, и т. д.,.

где: S1, S2 — длины сторон мензульного хода в м,.

fS — линейная невязка хода на планшете в мм,.

S — длина мензульного хода в м,.

v1, v2 — поправки к положению пунктов хода на планшете в мм.

На концах отложенных отрезков накалывают точки, которые и будут являться уравненными положениями пунктов мензульного хода.

Превышения между пунктами мензульного хода определяют кипрегелем в прямом и обратном направлениях; расхождение допускается в пределах 4 см на 100 м расстояния. Допустимая высотная невязка мензульного хода подсчитывается по формуле (n — количество сторон в ходе):

(7.32).

Невязка распределяется в превышения между пунктами хода с обратным знаком пропорционально длинам сторон.

Геометрическая сеть. Если на местности имеются три пункта с известными координатами, то при мензульной съемке в масштабе 1:5000 и мельче графическое съемочное обоснование разрешается создавать в виде геометрической сети. Применяя прямую угловую засечку с трех известных пунктов A, B, C, определяют графически положение одного пункта, например, пункта 1 (рис. 7.15).Затем с любых трех имеющихся на планшете пунктов прямой угловой засечкой определяют положение пункта 2 и так далее, пока не будет определено положение всех пунктов сети.

Рис. 7.15.

Отметки пунктов геометрической сети получают из ходов технического нивелирования или из высотных ходов.

Подготовка планшета и мензулы к работе. До начала съемки на планшет нужно нанести все пункты опорной сети и пункты съемочного обоснования. На рубашке планшета строят координатную сетку и наносят все пункты с известными координатами, попадающие на данный планшет. Затем выходят в поле и строят графическое съемочное обоснование. После этого вершины квадратов координатной сетки и все пункты перекалывают на планшет. За границей плана проводят ориентирные линии. Рубашка планшета становится ненужной, но ее не убирают, а используют как защитный чехол планшета. Иногда все построения выполняют сразу на планшете, не используя рубашку.

Установка мензулы на станции включает три операции: центрирование, горизонтирование и ориентирование.

Центрирование мензулы выполняют с помощью центрировочной вилки. Один конец ее прикладывают к точке на планшете, и отвес, висящий на другом конце вилки, должен находиться над точкой местности. Точка, изображенная на плане и имеющая размер 0.1 мм, соответствует на местности кругу диаметром 0.1 мм. M (M — знаменатель масштаба съемки). Поэтому центрировать мензулу достаточно с тосностью 0.05 мм. M. В Инструкции [14] даются следующие допуски на ошибку центрирования:

для масштабов 1:1000 и 1:500 — 5 см, для масштаба 1:2000 — 10 см, для масштаба 1:5000 — 25 см.

Планшеты масштаба 1:5000 и мельче можно центрировать на глаз.

Горизонтирование планшета — приведение его верхней плоскости в горизонтальное положение. Оно выполняется с помощью уровня на линейке кипрегеля и подъемных винтов подставки мензулы. Сначала кипрегель ставят линейкой по направлению двух подъемных винтов и с их помощью приводят пузырек уровня в нульпункт. Затем переставляют кипрегель на 90o — линейкой по третьему подъемному винту — и приводят пузырек уровня в нульпункт этим винтом. Перед горизонтированием планшета нужно обязательно выполнить поверку уровня на линейке кипрегеля и поверку перпендикулярности плоскости планшета оси вращения подставки.

Ошибка направления линии вследствие наклона планшета выражается той же формулой, что и ошибка направления вследствие наклона оси вращения алидады в теодолите, т. е.

е = i * tgн ,.

где: i — угол наклона планшета,.

н — угол наклона визирной линии трубы.

Поставим условие, чтобы ошибка направления е не превышала 1', тогда при н=1o i=60', при н =5o i=11'.

Таким образом, точность горизонтирования планшета зависит от характера рельефа местности: если рельеф пересеченный и пикеты приходится брать при больших углах наклона трубы кипрегеля, горизонтирование планшета нужно выполнять более тщательно. Практически планшет горизонтируют так, чтобы отклонение пузырька уровня от нульпункта не превышало трех делений при произвольной установке кипрегеля на планшете.

Ориентировать планшет — значит установить его так, чтобы имеющиеся на нем линии были параллельны горизонтальным проложениям соответствующих линий местности. Ориентирование планшета выполняют с помощью кипрегеля по линиям, соединяющим пункты съемочного обоснования.

Выбирают на планшете линию наибольшей длины; лучше пользоваться продолжениями линий за рамкой плана — так называемыми ориентирными линиями. Прикладывают линейку кипрегеля к выбранной линии и поворачивают мензулу вокруг оси подставки до тех пор, пока труба кипрегеля не окажется наведенной на нужную точку. Затем проверяют правильность ориентирования по другой линии.

Вся трудность установки мензулы на пункте заключается в том, что при выполнении одной операции нарушаются условия других, в связи с чем приходится применять метод последовательных приближений.

Производство мензульной съемки. Мензульная съемка выполняется с пунктов съемочного обоснования; способы съемки — полярный и засечек.

Перед съемкой пикетов измеряют высоту инструмента i и отмечают ее на рейке. Затем исполнитель намечает места пикетов и дает задание реечнику в каком порядке их обходить. Плановые пикеты располагают на изгибах контуров, дорог, пересечениях и ответвлениях дорог, у канав, углов изгородей и строений, у отдельных объектов и т. п.

Высотные пикеты располагают на характерных точках и линиях рельефа, на перегибах скатов. Расстояние между высотными пикетами на ровных участках не должно превышать 20 мм на плане; на один квадратный дециметр плана обычно набирают не менее 25 высотных пикетов.

На каждой станции после полного набора пикетов проводят контурные линии, наносят условные знаки объектов местности, проводят горизонтали и только после этого переходят на другой пункт съемочного обоснования.

Ежедневно составляют кальку высот, на которую копируют все высотные пикеты, а также кальку контуров.

Сводка планшетов по рамкам. Если участок съемки располагается на нескольких планшетах, то выполняют их сводку по рамкам. Если приложить один планшет к другому по общей рамке, то горизонтали и контуры должны совпадать; однако, вследствие ошибок измерений при съемке полного совпадения может и не быть. Для устранения возможных разногласий съемка выполняется за границей планшета на ширину 4 мм в масштабе плана.

Процесс сводки планшетов заключается в следующем. На полоску кальки копируют с планшета углы рамок трапеции, координатную сетку, ситуацию и рельеф в зоне шириной 24 мм: 20 мм внутри рамки и 4 мм за рамкой. Кальки двух соседних планшетов накладывают одна на другую и сличают. При допустимых расхождениях устанавливают окончательное положение контуров и горизонталей и переносят его на планшеты. При недопустимом расхождении все разногласия устраняются прямо на местности при повторной съемке.