Mathcad - 3. Niwelacja szczególów terenowych.xmcd

Mathcad - 3. Niwelacja szczególów terenowych.xmcd

3
Niwelacja
szczegółów
terenowych
3.1. Pomiary wysokościowe
Przedmiot pomiaru wysokościowego
Przedmiotem pomiaru wysokościowego są następujące elementy szczegółów terenowych
wykazywanych na mapie zasadniczej (instrukcja techniczna G-4, wytyczne techniczne
G-4.1):
•
naziemne:
- charakterystyczne punkty powierzchni terenu, w oparciu o które rzeźba terenu
przedstawiona zostanie na mapie warstwicami,
- wybrane punkty powierzchni terenu w przypadku przedstawienia na mapie rzeźby
terenu w postaci opisu rzędnych wysokości tych punktów,
- naturalne i sztuczne formy ukształtowania terenu,
- przekroje poprzeczne ulic i dróg urządzonych,
- elementy naziemne podziemnego uzbrojenia terenu (rys. 3.1.1);
• podziemne:
- górne krawędzie włazów i dna studzienek kanalizacyjnych oraz wloty i wyloty
kanałów lub przykanalików w ich najniŜszych punktach,
- osie przewodów wodociągowych, gazowych i cieplnych bez obudowy,
- wierzchy i dna kanałów oraz dna komór i studni sieci cieplnej, teletechnicznej
i elektroenergetycznej,
- górne krawędzie (powłoki) lub wierzchy rur ochronnych kabli doziemnych,
- załamania przewodów (osi) pionowe i poziome.
Przedmiotem pomiaru wysokościowego mogę być takŜe inne elementy szczegółów
terenowych, ustalone w warunkach technicznych ze zleceniodawcą.
Dokładność pomiaru wysokościowego
Pomiar wysokościowy wykonuje się w oparciu o osnowę wysokościową z taką
dokładnością, aby błąd średni określenia wysokości mierzonego punktu nie przekroczył
wartości:
• dla obiektów (tab. 3.1.1):
29
Tabela 3.1.1
Błąd średni
wysokości
punktów
Rodzaj obiektów
1.
2.
3.
4.
Budowle i urządzenia techniczne o konstrukcji trwałej.
Obiekty uzbrojenia terenu:
a) naziemne,
b) podziemne: sztywne
inwentaryzowane przed zasypaniem.
Budowle i urządzenia techniczne ziemne
Obiekty uzbrojenia terenu podziemne:
elastyczne lub mierzone elektromagnetycznie.
± 0.01 m
± 0.10 m
(o ile dokładność identyfikacji punktów nie przekracza odpowiednio ± 0.005 m i ± 0.05 m)
•
dla punktów - pikiet powierzchni terenu (tab. 3.1.2):
Tabela 3.1.2
Nachylenie terenu
kąt nachylenia
∆h na odcinku 100 m
Błąd średni
wysokości
pikiet
< 2°
< 3.5 m
± 0.10 m
2°- 6°
3.5 - 10.5 m
± 0.20 m
> 6°
> 10.5 m
± 0.50 m
Błąd średni
Błąd
warstwic nie
połoŜenia
powinien
poziomego
przekroczyć
1/3 cięcia
warstwicowego
2/3 cięcia
≤ 0.5 m
warstwicowego
3/3 cięcia
warstwicowego
PołoŜenie poziome punktów obiektów określa się zgodnie z wymaganiami przypisanymi
grupie dokładności, do której obiekty te przynaleŜą (tab. 3.1.3), natomiast pikiety
określa się z błędem połoŜenia 0,5 m.
Metody pomiaru wysokościowego pikiet powierzchni terenu
Pomiar ukształtowania terenu, w zaleŜności od celu jakiemu ma słuŜyć wykonuje się
metodami bezpośrednimi:
• niwelacji punktów rozproszonych (rozdz. 4),
• niwelacji siatkowej (rozdz. 5),
• niwelacji profilów (rozdz. 6),
• tachimetrii (Wykłady z geodezji i geoinformatyki: Tachimetria).
Rozmieszczenie pikiet powierzchni terenu
Pikiety rozmieszcza się w odstępach 50 m, w miejscach charakterystycznych dla
konfiguracji terenu, a w szczególności (rys. 3.1.1):
• na szczytach, siodłach i najniŜszych miejscach form,
• na górnych i dolnych krawędziach zboczy,
• na liniach szkieletowych (grzbietowych i ściekowych), a szczególnie w miejscach
załamania ich profilów.
30
Dla powierzchni, których układ przestrzenny powstał w wyniku działalności
gospodarczej człowieka (budowle ziemne, tereny rozkopane), pikiety rozmieszcza się
w taki sposób, aby charakteryzowały:
• układ przestrzenny i krawędzie płaszczyzn utworu regularnego,
• naturalną powierzchnię terenu, która nie uległa zmianie.
Tabela 3.1.3. Grupy dokładności pomiaru sytuacyjnego
Grupa
Dokład
-ność
Wyszczególnienie
Obiekty dobrze identyfikowalne, zachowujące wieloletnią
niezmienność połoŜenia:
•
•
I
0.10 m
•
•
znaki graniczne: granicy państwa, jednostek podziału administracyjnego
i działek,
stabilizowane znakami naziemnymi punkty osnowy wysokościowej,
punkty podstawowej osnowy grawimetrycznej i punkty wiekowe
osnowy magnetycznej,
budynki, budowle i urządzenia techniczne, w tym mosty, wiadukty,
tunele, ściany oporowe, tory kolejowe i tramwajowe, przejazdy, estakady
itp.,
elementy naziemne sieci uzbrojenia terenu, studnie i szczegóły
uliczne, w tym krawęŜniki, latarnie, słupy, pomniki, figury i trwałe
ogrodzenia.
Obiekty o mniej wyraźnych i mniej trwałych obrysach
•
•
II
0.30 m
•
•
niestabilizowane punkty załamania granic działek,
obiekty o charakterze budowli ziemnych: nasypów, wykopów, rowów,
kanałów, grobli, tam, wałów przeciwpowodziowych,
elementy podziemne sieci uzbrojenia terenu i nierozgraniczone drogi
publiczne,
zieleń miejska (parki i zieleńce), zieleń przyuliczna (trawniki,
drzewa), boiska sportowe oraz pomniki przyrody;
Obiekty o niewyraźnych obrysach lub małym znaczeniu
•
III
0.50 m
•
•
•
•
•
uŜytki gruntowe, kontury klasyfikacyjne, podwodne elementy sieci
uzbrojenia terenu,
cieki i wody stojące o naturalnych liniach brzegowych,
oddziały leśne na obszarach Lasów Państwowych,
drogi biegnące w duŜych obszarach o jednolitym władaniu (Lasy
Państwowe, duŜa własność ziemska) i mające charakter stałych dróg
wewnętrznego transportu lub łączących siedliska, a takŜe stałych dróg
dojazdowych prywatnych,
inne obiekty o niewyraźnych konturach, moŜliwych do zidentyfikowania
z dokładnością nie mniejszą niŜ 0,50 m,
punkty wysokości naturalnej powierzchni terenu.
Ocena dokładności pomiarów powierzchni terenu
Ocenę dokładności wykonanych pomiarów powierzchni terenu przeprowadza się przez
wykonanie pomiaru przekroju kontrolnego z pikietami co 10 m oraz określenie średniego
błędu wysokości na podstawie wyniku tego pomiaru i danych interpolowanych.
31
Rys. 3.1.1
3.2. Ciąg niwelacyjny z punktami
pośrednimi
Pomiar wysokości punktów trwałych szczegółów terenowych takich jak studzienki
kanalizacyjne, wodociągowe i ciepłownicze oraz kratki ściekowe pokazane na rys. 3.2.1,
jest prowadzony metodą ciągu niwelacyjnego z punktami pośrednimi.
Stanowiska niwelatora są sytuowane w miejscach najbardziej dogodnych do wykonania
pomiaru, przy czym odległość najdalszego mierzonego punktu od niwelatora nie moŜe
przekroczyć 50 m.
Ciąg jest prowadzony między punktami geodezyjnej osnowy wysokościowej 1234 i 1235
nazywanymi punktami nawiązania ciągu. Podczas wykonywania pomiaru sporządza się
szkic polowy na formularzu określonego wzoru lub na mapie zasadniczej (rys. 3.2.1)
według standardów kreślenia obiektów mapy zasadniczej K-1.
32
1234
9
15
Wojrowicka
j. asf.
5
2
Ŝ
ch.bet.
1
k
woX120
6
kdB1000.800
ch.bet.
St 2
3
St 1
wlA100
4
cpB2x50
woX120
1235
10
wlA100
ch.bet.
7
St.
12
ch.asf.
Rys. 3.2.1
3.3. Pomiar ciągu niwelacyjnego
Pomiar w kierunku głównym
Na pierwszym stanowisku pomiarowym (rys. 3.2.1, tab. 3.4.1) wykonywane są
czynności:
1. Ustawienie łaty na reperze 1234 i pionowanie za pomocą libeli pudełkowej,
2. Spoziomowanie niwelatora za pomocą libeli pudełkowej,
3. Ustawienie ostrości krzyŜa kresek,
4. Naprowadzenie lunety na łatę za pomocą celownika,
5. Ustawienie ostrości obrazu łaty w lunecie,
6. Naprowadzenie kreski pionowej krzyŜa na środek łaty śrubą ruchu leniwego,
7. Odczyty kresek górnej g i dolnej d, obliczenie odległości łaty D = 100(g - d),
8. Odczyt kreski środkowej na łacie i zapisanie w dzienniku jako odczyt wstecz
I pomiar t1
9. Wybór trwałego punktu przeniesienia wysokości na następne stanowisko niwelatora,
w odległości w przybliŜeniu równej odległości reperu od niwelatora, ustawienie łaty
na tym punkcie, wykonanie czynności 4, 5, 6, 7 oraz odczyt kreski środkowej
i zapisanie w dzienniku jako odczyt w przód I pomiar p1,
10. Zmiana wysokości osi celowej przez lekkie wzruszenie instrumentu, powtórzenie
czynności 1 - 7 oraz odczyt kreski środkowej i zapisanie w dzienniku jako
odczyt wstecz II pomiar t2,
11. Naprowadzanie lunety za pomocą celownika na łatę ustawianą na kolejnych
punktach mierzonych, powtarzanie czynności 5, 6 oraz odczytywanie kreski
środkowej i zapisywanie odczytów w dzienniku jako pośrednie s,
33
12. Naprowadzenie lunety na łatę ustawioną na punkcie przeniesienia wysokości na
następne stanowisko, odczyt kreski środkowej i zapisanie w dzienniku jako odczyt
w przód II pomiar p2.
13. Zapisanie w dzienniku obliczeń kontrolnych: róŜnice t2- t1 i p2- p1 lub t1- p1
i t2- p2 nie powinny przekraczać 4 mm, w przeciwnym przypadku pomiar na
stanowisku naleŜy powtórzyć.
Po wykonaniu pomiaru na stanowisku 1 niwelator jest przenoszony na stanowisko 2
(rys. 3.2.1) na którym wykonywane są czynności 1 - 13, przy czym rolę punktu wstecz
przejmuje punkt przeniesienia wysokości, natomiast w przód kolejny punkt przeniesienia
wysokości na stanowisko 3. Na ostatnim n - tym stanowisku punktem w przód jest
reper o znanej wysokości. JeŜeli wokół stanowiska 1 nie jest dostępny reper w
odległości do 50 m, wtedy ciąg niwelacyjny jest rozpoczynany od najbliŜszego reperu.
W tym przypadku, na kolejnych stanowiskach niwelatora od reperu wyjściowego aŜ do
pierwszego stanowiska pomiarowego szczegółów terenowych wykonywane są odczyty na
łatach wstecz i w przód - bez pomiaru punktów pośrednich. JeŜeli na ostatnim
stanowisku pomiarowym szczegółów terenowych nie jest równieŜ dostępny reper wtedy
ciąg jest kontynuowany do najbliŜszego reperu - bez pomiaru punktów pośrednich, w
szczególności z powrotem do reperu wyściowego.
W rozpatrywanym przykładzie ciąg niwelacyjny zawiera dwa stanowiska między
reperami początkowym 1234 i końcowym ciągu 1235 (rys. 3.2.1).
Pomiar w kierunku powrotnym
Opisany pierwszy pomiar ciągu nazywany jest pomiarem w kierunku GŁÓWNYM
(tab. 3.4.1). NaleŜy następnie wykonać drugi pomiar - w kierunku POWROTNYM.
3.4. Dziennik niwelacji punktów pośrednich
Dziennik niwelacji punktów pośrednich jest obliczany w czterech etapach (tab. 3.4.1):
I Obliczenia kontrolne
•
•
obliczenie sumy wartości odczytów wstecz Σt = 5763 i w przód Σp = 5551,
obliczenie odczytów średnich na poszczególnych stanowiskach wstecz tśr i w
przód pśr oraz ich sum Σtśr = 5763, Σpśr = 5551,
•
kontrola obliczeń: (Σt - Σp)/2 = Σtśr - Σpśr = 106 mm,
II Wyrównanie ciągu niwelacyjnego
•
•
•
obliczenie róŜnicy wysokości między reperem początkowym i końcowym:
∆ H =101.312 - 101.205 = 0.107,
obliczenie odchyłki zamknięcia ciągu jako róŜnicy przewyŜszenia pomierzonego
∆ h = Σtśr - Σpśr = 106 mm i obliczonego ∆H = 107 mm: f = ∆h - ∆H = -1 mm,
sprawdzenie czy bezwzględna wartość odchyłki nie przekracza wartości
dopuszczalnej:
34
f ≤ f dop = m km L = 9 mm
•
gdzie: L = 0.190 - długość ciągu w km, mkm = 20 mm - graniczna wartość błędu
niwelacji jednego kilometra ciągu,
rozdzielenie odchyłki f równomiernie na wszystkie odczyty średnie wstecz tśr
i w przód pśr z przeciwnym znakiem (w rozpatrywanym przykładzie rozrzucenie
odchyłki f = 1 mm po 0.5 mm na jeden odczyt wstecz i jeden odczyt w przód)
Tabela 3.4.1. Dziennik niwelacji punktów pośrednich
Nr stanowiska
Odcinek
Nr: 1
1
Odczyty na łatach
Oznaczenie
stanowisk łat
i reperów
pośredni
w przód
- t1
II pomiar - t2
s
- p1
II pomiar - p2
3
4
St.1
100m
St.2
90m
Do przeniesienia:
Odchyłka
dopuszczalna
= 20(0.190) 1/2
= 9 mm
I pomiar
tśr
pśr
5
6
7
Data pomiaru: 25.10.2008
Obserwator: T.Kowalczyk
Sekretarz: J.Kozubal
Wysokości punktów
Wysokość
osi
celowej
8
na
osi
na
poprzeczce
Uwagi i
szkice
9
10
11
×
Z przeniesienia:
AE1234
a
AE1234
a
1
2
3
4
5
a
AE1235
a
AE1235
5
6
7
Odczyty średnie
wstecz
I po miar
2
Kierunek:
główny
powrotny
Od reperu nr: AE1234
Do reperu nr: AE1235
1213
Kontrola:
1234-1213=21
1536-1512=24
101.205
1512
1234
+0.5
1223.5
1536
102.439
1524
100.905
1477
1677
1487
1449
1551
100.96
100.76
100.95
100.99
100.89
Kontrola:
1679-1637=42
1274-1229=45
1637
1229
1679
1658
1274
-0.5
1251.5
102.584
101.312
1863
1643
1829
5763
∑ t – ∑ p = 212
×
1
2
100.72
100.94
100.76
5551
(∑ t – ∑ p) = 106
2881.5
2775.5
∑ t śr – ∑ p śr =
106
1
2
Kontrola:
(∑ t – ∑ p )=∑ tśr – ∑ pśr
RóŜnica
wysokości
101.312
–101.205
= 0.107
Odchyłka:
106-107
= -1mm
III Obliczenie wysokości punktów wiąŜących ciągu
•
•
wychodząc z wysokości punktu początkowego ciągu 101.205 wysokość kolejnego
punktu wiąŜącego (na osi w tabeli 3.4.1; w rozpatrywanym przykładzie występuje
tylko jeden oznaczony jako a) równa się wysokość punktu poprzedniego plus
poprawiony średni odczyt wstecz tśr minus poprawiony średni odczyt w przód pśr
kontrola polega na sprawdzeniu czy otrzymano identyczną wysokość reperu
końcowego ciągu 101.312.
35
IV Obliczenie wysokości punktów pośrednich na kaŜdym
stanowisku
•
•
obliczenie wysokości osi celowej: do wysokości punktu wstecz dodawany jest
odczyt
wstecz z pomiaru drugiego t2,
po odjęciu od wysokości osi celowej wartości odczytów pośrednich otrzymuje się
wysokości punktów pośrednich, które są zaokrąglane do 0.01 m
36
37
Dolnośląska Szkoła WyŜsza we Wrocławiu. Wydział Nauk Technicznych
Kierunek studiów: GEODEZJA I KARTOGRAFIA
Specjalność: geoinformatyka
Rok studiów I, semestr 1 (2008/2009)
Ćwiczenia terenowe i laboratoryjne
z Geodezyjnych Pomiarów Szczegółowych
Prof. dr hab. inŜ. Edward Osada, Tel. 502247855, [email protected]
Ciąg niwelacyjny
z punktami pośrednimi
Zakres ćwiczenia:
1. Odszukanie reperu początkowego i końcowego ciągu w terenie na podstawie
opisów topograficznych
2. Sporządzenie szkicu ciągu niwelacyjnego na mapie zasadniczej z zaznaczeniem
mierzonych studzienek sieci technicznego uzbrojenia terenu,
3. Pomiar i obliczenie ciągu niwelacyjnego z punktami pośrednimi
Cel ćwiczenia
Praktyczna umiejętność pomiaru i obliczania ciągu niwelacyjnego między istniejącymi
dwoma reperami dla wyznaczania wysokości punktów pośrednich - praktyczna
realizacja geodezyjnych pomiarów wysokościowych za pomocą niwelatora.
Literatura:
1. Wykład z Geodezyjnych Pomiarów Szczegółowych: Ciąg niwelacyjny
z punktami pośrednimi dostępny na stronie e-lerningowej http://gik.wnt.dswe.pl/
2. Instrukcja techniczna G-4 i wytyczne techniczne G-4.1: www.gugik.gov.pl
Wyniki w załączeniu:
1. Dziennik niwelacji punktów pośrednich
2. Szkic ciągu na mapie zasadniczej
Nazwa niwelatora
Data pomiaru
...........................................
...........................................
Imię i nazwisko
studenta
...........................................
Zaliczenie na ocenę
...........................................
38