UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI F A C U L T A TE TE A D E H I D RO R OT E H N I C A SPECIA L I ZAREA: I .S. .S.P.M P.M ..
PROI ECT
PRACTICA TOPOGRAFICĂ
PROFESOR COORDONATOR: Saracin Aurel MIRAUTE ROXANA-ANDREEA…… DANCA RAISA-ISABELL…………… MERLAN MARIANA ………………... RADULESCU GABRIELA…………… TUDOR LORENA-IULIANA………… GALAGIE FLORINA………………… VOICU MIRELA-ELENA……………. IONESCU RADU-ALEXANDRU ……
Cuprins I. Studiul instrument topografice: A. Studiul teodolitului: 1.Părti componente 2.Dispozitive de citire 3.Asezarea teodolitului în statie 4.Metoda de masurare a unghiurilor unghiurilor -unghiuri oriontale -unghiuri verticale 5.Metoda de măsurare a distanetelor -directă -stadimetrică
B .Studiul instrumentului de nivelment cu luneta: 1.Părti componente 2.Metoda de determinare a diferentelor de nivel -Nivelmentul -Nivelmentul geometric -Nivelmentul -Nivelmentul trigonometric trigonometric
II. Ridicarea planimetrică a detaliilor topografice: 1. Drumuirea planimetrică închisă pe punctual de plecare 2. Ridicarea detaliilor planimetrice ultilizând metoda Radierii 3. Redactarea planimetrică III. Ridicarea altimetrica a detaliilor topografice: 1. Drumuirea de nivelment geometric închisă pe punctual de plecare 2. Ridicare altimetrică a detaliilor topografice prin metoda radierii altimetrice 3. Realizarea profilelor topografice: -longitudinal -transversal
1
Cuprins I. Studiul instrument topografice: A. Studiul teodolitului: 1.Părti componente 2.Dispozitive de citire 3.Asezarea teodolitului în statie 4.Metoda de masurare a unghiurilor unghiurilor -unghiuri oriontale -unghiuri verticale 5.Metoda de măsurare a distanetelor -directă -stadimetrică
B .Studiul instrumentului de nivelment cu luneta: 1.Părti componente 2.Metoda de determinare a diferentelor de nivel -Nivelmentul -Nivelmentul geometric -Nivelmentul -Nivelmentul trigonometric trigonometric
II. Ridicarea planimetrică a detaliilor topografice: 1. Drumuirea planimetrică închisă pe punctual de plecare 2. Ridicarea detaliilor planimetrice ultilizând metoda Radierii 3. Redactarea planimetrică III. Ridicarea altimetrica a detaliilor topografice: 1. Drumuirea de nivelment geometric închisă pe punctual de plecare 2. Ridicare altimetrică a detaliilor topografice prin metoda radierii altimetrice 3. Realizarea profilelor topografice: -longitudinal -transversal
1
I. STUDIUL INSTRUMENTELOR INSTRUMENTELOR TOPOGRAFICE
A. STUDIUL TEODOLITULUI Teodolitul este instrumentul topografic care permite măsurarea pe teren a unghiurilor orizontale (omega) (omega) si veriticale(alfa sau z). Daca teodolitul este construit sa masoare si distante pe cale optica (stadimetrica), (stadimetrica), atunci el se numeste todolit-tahimetru. CLASIFICARE Teodolitele se clasifica dupa mai multe criterii: a.) Dupa vechime se disting: teodolite clasice (cercuri gradate din metal, piese le componente sunt “la
vedere”, lecturile pe cercuri gradate se realizeaza cu ajutorul unor
dispozitive precum vernierul, etc); teodolite moderne (realizate pe acelasi principiu constructiv ca si teodolitele clasice, dar cu perfectionari in ceea ce priveste mecanica fina, optica de precizie, materialele constructive, cercuerile gradate sunt din stricla, lecturi;e pe cercurile gradate se realizeaza cu dispozitive micrimetrice, au aspect compact); teodolite ultramoderne ultramoderne (sunt automatizate; au incorporat un microprocesor prin intemediul caruia se afiseaza pe display rezultatele masuratorilor, o serie de elemente calculate automat, datele masurate sunt inmagazinate in memoria unui calculator ce poate fi conectant la un PC, aceste caracteristici ducan la marirea eficientei, productivitatii si preciziei masuratorilor).
b.) Dupa principiul principiul constructiv se disting: teodolite optice; teodolite elctronice. elctronice.
2
c.) Dupa pricizie se disting teodolite: c de precizie redusa ( cea mai mica diviziune d≥10 ; ex: THEO 080, THEO 120, KERN DK1) – teodolite de santier; c c de perecizie medie ( 20 ≤d≤1 ; ex: THEO 020, THE0 030, WILD T16. KERN K1A, KERN K1S, etc) - teodolite de santier; cc cc de precizie ( 2 ≤d≤1 , ex: THEO 010, WILDT T2, KERN DKM2, etc) – teodolite geodezice; cc de inalta precizie (d≤1 , ex: THEO OO2, WILDT T4, KERN DKM3, etc) – teodolite astronomice.
d.) Dupa gradele de libertate a miscarii cercului gradat orizontal: teodolite simple – se deplaseaza numai alidada; teodolite repetitoare – limbul se deplaseaza simultan cu alidada; teodolite reiteratoare – limbul se poate deplasa independent fata de alidada, prin intermediul unui surub numit surub iterator.
3
1. PĂRTI COMPONENTE
Schema generală a unui teodolit clasic: V 2
3
1
20
Cv
O
O
4
4
16
5 15 N
17
Vs
N
17 6
8
18
7 19
9 10 11 12 21
14
13
V
4
Pãrtile componente, asa cum sunt prezentate în figura de mai sus sunt:
1 - luneta teodolitului; 2 - cercul vertical; 3 - axa de rotatie a lunetei; 4 - furcile lunetei; 5 - cercul alidad; 6 - cercul gradat orizontal (limbul); 7 - axul teodolitului; 8 - coloana tubularã a axului teodolitului; 9 - ambaza teodolitului; 10 - suruburi de calare; 11 - placa de tensiune a ambazei; 12 - placa ambazei; 13 - surub de prindere (surub pompa); 14 - dispozitiv de prindere a firului cu plumb; 15 - nivela toricã a cercului orizontal; 16 - nivela sfericã a cercului orizontal; 17 - dispozitiv de citire a cercului orizontal; 18 - surub de blocare a cercului alidad; 19 - surub de blocare a limbului; 20 - surub de blocare a miscãrii lunetei; 21 - ambaza trepiedului; VV - axa principalã a teodolitului (verticalã); OO - axa secundarã a lunetei; NN - directricea nivelei torice; VsVs - axa nivelei sferice; Cv - centrul de vizare al teodolitului.
5
2. Dispozitive de citire
Teodolidele obisnuiite permit efectuarea centralizata a citirilor la cele 2 cercuri intro mica luneta situata langa luneta propriuzisa a aparatului. Microscopul cu fir Pe reticulul microscopului este gravata o trasatura drept reper care constituie indexul de citire pe cercul gradat.
Partea I se vor citi direct pe cercul gradat,gradele scrise drept in stanga firului si numarul intreg de diviziuni pana la fir reprezentand zeci de minute. Partea a-II-a se apreciaza fractiunile de diviziuni reprezentand unitatile de minut.
6
Microscopul cu scărită Pe reticulul micoscopului este gravata o scarita egala ca lungime cu distanta dintre 2 diviziuni de pe cercul gradat,aceasta avnd 100 de diviziuni.
Partea I a citirii sunt gradele care se afla in domeniul scaritei. Partea a-II-a a citirii reprezinta numarul de intervale de la 0 al scaritei pana la firul corespunzator gradelor si reprezinta minutele. Partea a-III-a se aproximeaza in cadrul unei diviziuni,spert,jumatate sau ¾ si reprezinta 25 sec,50 sec sau 70 sec. 3.Microscopul cu micrometru-are fereastra cu coincidenta.Acesta permite citirea unghiurilor pana la secunda. 4.Afisajul electronic-la teodolidele electronice.
7
3.
Asezarea in statie a teodolitului
Asezarea in statie reprezinta pozitionarea intrumentului deasupra unui punct materializat pe teren astfel incat axa principala VV sa fie vericala si sa treaca prin acest punct topographic. Centrarea=aducerea dispozitivului centrat deasupra punctului de statie. 3.1 Calarea aparatu lui
Prin acasta se urmareaste verticalizarea axei VV,lucru care se face prin 2 etape: a)calarea aproximativa-se face utilizand nivela sferica a teodolidului care este aclcatuit dintr-o fiola in forma cilindrica,care are la partea superioara o calota sferica pe care este gravat un cerculrt reper.
8
Pentru aducerea bulei in interiorul cerculetului reper se va actiona convenabil din suruburile de calare in cazul realizarii centrarii cu ajutorul firului cu plimb.Daca vom utiliza dispozitivul optic de centrare,calarea nivelei sfericese realizeaza prin ajustarea convenabila a lungimii picioarelor trepiedului. b)calarea fina se realizeaza cu ajutorul nivelei torice a teodilidului care este alcatuita dintr-o fiola de sticla in forma de tor introdusa intr-un ulei,fixata cu ajutorul unor suruburi de rectificare.
Simetric fata de mijlocul fiolei M sunt trasate la intervale de 2mm diviziuni.Trasaturile centrale sunt mai mari si reprezinta reperele nivelei torice. Atunci cand centrul bulei de aer coincide cu mijlocul M al fiolei,spunem ca bula de aer se afla intre repere iar directricea nivelei NN va fi orizontala.In mod normal NNVV.Prin urmare,in urma calarii cu nivela torica teodolidul va fi adus in pozitie corecta de lucru,iar limbul va fi orizontal si indexul de citire de la carcul vertical va ocupa o pozitie corecta. Acest lucru se realizeaza astfel:se va aduce nivela torica parallel cu linia ce uneste 2 suruburi de calare.
9
Se vor roti suruburile de calare S1 si S2 simultan antagonic pana cand nivela torica g va fi calata.Se va roti suprastructura teodolidului cu 100 aducand nivela torica pe o directie fata de cea dinainte.
Se va actiona din surubul S3 convenabil caland dinnou nivela torica.Daca este necesar,operatia de calare se ca repeat fata de alte suruburi de calare pana cand in orice pozitie am roti suprastructura,bula de aer ramane intre nivele.
10
Conditiile care trebuiesc indeplinite de un teodolid: Conditii constructive: -cercul gradat orizontal sa fie pe axa VV. -axa VV sa treaca prin centrul cercului gradat orizontal. -cercul gradat vertical sa fie pe axa secundara OO. -axa OO sa treaca prin centrul cercului gradat vertical. 3.2 Cond itiile geom etrice
-NNVV -axa de vizare rOOO. -axa indecsilor de citire la cercul vertical trebuie sa ocupe o pozitie corectaorizontala sau verticala si sa contina axa de rotatie a lunetei OO. -firele reticulare sa aiba o pozitie corecta adica unul sa fie vertical si celalalt pe acesta adica orizontal. 4.MĂSURAREA UNGHIURILOR CU TEODOLITUL Operatii principale: verificarea si rectificarea teodolitului; asezarea in statie; vizarea punctului – vizare aproximativa; punerea la punct a lunetei; punctare; masurarea propriu-zisa a unghiurilor – citirea directiilor orizontale – dupa punctarea azimutala, - citirea valorii de pe cercul vertical – dupa punctarea nivelitica.
11
a. Metode de masur are a ungh iurilo r orizontale 1. Metoda simpla – folosita numai la masurarea unghiurilor izolate a. Procedeul prin diferenta citirilor ' 1
C1
ω
S C2 2
- se fixeaza limbul intr-o pozitie oarecare; - se elibereaza miscarea inregistratoare, si se vizeaza: in pozitia I punctele 1 si 2 I sens orar; in pozitia a II-a punctele 2 si 1 in sens antiorar ω 1= C2 – C1; ω2= C2„– C1‟ , daca Δω≤ T ≤ 2e ω (eroarea de citire a unei directii intr-o singura pozitie a lunetei) atunci:
1
2 2
b. Procedeul cu zerouri in coincidenta: se aplica numai la teodolitele repetitoare; se aduce 0 al limbului pe directia de plecare: - in pozitia I : ω 1=C2‟ – 0 - in pozitia II : ω2= C2‟‟ – C1‟‟.
12
2. Metoda repetitiei – se foloseste pentru masurarea mai precisa a unghiurilor cu teodolitele repetitoare. Consta in masurarea unui unghi de mai multe ori, luand ca origine valoarea unghiului, obtinuta din masurarea precedenta. 1
C0
C1
C0
1 C1
ω1 ω1
1
C2 ω2
ω1
ω2
C0
ω3
C3 C1
2
C
n
2
2
C 0
n , unde Cn – citirea finala; C0 – citirea initiala; n- numarul de repetitii. Daca: Cn
K 400G C n C 0 n iar
numarul de repetitii se stabileste in functie de precizia dorita.
3. Metoda seriilor (reiteratiilor) – se foloseste in cazul masurarii mai multor unghiuri dintr-un punct de statie. Se alege ca punct de plecare pe acela care are conditii optime de vizare si este mai departat. 200
A 0
D
C'4
C"1
C'1
C4
C1
C"'1
C2 C'3
C3
C'2 B
C
13
in pozitia I : CA‟;CB‟;…;CE‟; CAi‟ in pozitia a II-a : C Ai‟‟; CE‟‟;…;CB‟‟;CA‟‟. Intervalul dintre originile seriilor se calculeaza cu relatia:
I
200G n
, unde n= numarul de serii.
4.Operatii de control si corectare a vizelor
ex:
ex:
ex:
controlul pe fiecare directie masurata in pozitiile I si II; ‟ ‟‟ CB – CB ≤ T = ± (2+3.ec) calculul directiilor medii; C B' C B'' C B 2 calcul neinchiderii in turul de orizont; en=CAi – CA ≤ TI T p n i , unde p= axproximatia teodolitului; n= numarul punctelor vizate; compensarea in statie a directiilor; q u (cor .unitara )
en n
c C q C A 0 u A c C B C B 1 qn ....................... C C Ai C Ai n qu C A
calculul reducerii la zero a originii; c C c D A C A A 0 c c D B C B C A ...................... D C c C c Ai Ai A .
14
Măs u r a r e a u n g h i u r i l o r v e r t i c al e c u t e o d o l i t u l
Se vizeaza cu firul reticular orizontal la inaltimea instrumentului instalat in statie (I) sau cand acest lucru nu este posibil la inaltimea semnalului (S) sau la o valoare oarecare ce se noteaza in carnetul de teren. linia de vizare
s
Z
i
B i
A Precizia măsurarii unghiurilor cu teodolitul. edir ec2 er 2 em2 ei2 ece2 en
edir
2
Unde:
ec = eroarea de centrare; er = eroarea de reducere; em = eroarea de masurare (vizare + citire); ei = erori instrumentale (colimatie, inclinarea axelor, divizarea limbului, excentricitatea alidadei, etc); ece = erori datorate conditiilor exterioare (incalzire neuniforma, refractie, etc).
15
Mă surarea distantelor pe cale optică
Exista doua metod e de măsurare pe teren a distantelor, s i anume măsurarea directă, cu ajutorul panglicilor, ruletelor si/sau firelor de invar sau otel, divizate in metri si submultiplii lor (prin acest procedeu nu se masoara decat lungimile inclinate L) sau m ăsurarea indirecta(stadimetrică ), cu ajutorul a diverse instrumente optice sau prin unde electromagnetice. Aceste instrumente sunt completate cu mire sau reflectoare speciale. Se masoara cu usurinta si cu precizii bune atat lungimile inclinate L, cat si distantele orizontale D. Metode optice, care folosesc instrumente cu luneta - tahimetre sau teodolite - tahimetre. Partea din Topografia Generala care se ocupa cu masurarea indirecta a distantelor se numeste Tahimetrie (din grecescul takhus = viteza si metron = masurare [25] - masuratoare rapida). Tahimetria cu fire stadimetrice (tahimetria stadimetrica), foloseste teodolitul cu fire stadimetrice si mira centimetrica verticala, numita si stadie. Precizia masuratorilor tahimetrice optice este cuprinsa intre 1/700 si 1/5000 din distanta de masurat. Aceasta eroare relativa este deci cuprinsa intre ±(2... 15) cmpentru o distanta de 100 m. Măsurarea indirecta a distantelor prin tahimetria stadimetrică. Se foloseste luneta cu fire stadimetrice si mira (stadia) centimetrica. Teoremafundamentala a stadimetriei este urmatoarea: intervalul interceptat pe o mira de catre proiectia pe ea a firelor stadimetrice este proportional cu distanta dintre mira si focarul anterior al obiectivului lunetei.
16
Cazul 1 : Axa de vizare orizontala .
Masurarea unei distante prin tahimetrie stadimetrica, cu axa optica orizontala: in punctul B se tine mira, in pozitie verticala, cu diviziunea zero in jos. In capatul A al lungimii de masurat se instaleaza teodolitul-tahimetru. El este reprezentat prin axa principala VV , axa de vizare orizontala, lentila obiectiv cu focarul sau anterior F si reticulul. Acesta din urma este reprezentat atat in sectiune, cat si vazut din fata, pentru ca firele stadimetrice sa fie vizibile pe desen. De asemenea, sunt reprezantate razele optice care, venind de la mira, ajung pe firele stadimetrice ale reticulului. Rezulta : DAB = d + (f+c) Si, din cele doua triunghiuri asemenea hasurate : d / H = f/h; d = Hf/h;DAB = Hf/h + ( f + c ) = HKl + K2 unde : f = focarul obiectivului; h = distanta dintre firele stadimetrice ; H = lungimea interceptata pe mira intre firele stadimetrice : H=|L1 - L2|; d = distanta intre mira si focarul anterieur al obiectivului; Kl = f /h = constanta stadimetrica a lunetei; K2 = f + c = constanta aditionala a lunetei. Pentru lunetele moderne: Kl = 100; K2 = 0; DAB = 100H = 100 (L2 - LI) Cazul : Axa de vizare inclinata.
Pentru ca formula fundamentala a stadimetriei sa poata fi aplicata si in acest caz, trebuie ca schema din fig.49 sa fie adaptata (fig.50). Printr-un artificiu de desen, axa de vizare este perpendiculara pe mira si paralela cu lungimea inclinata LAB din
17
teren. in consecinta, din triunghiurile hasurate, aproximativ egale si dreptunghice, rezulta :
Atunci: LAB = 100 H'= 100 H cosot ; DAB = 8hAB = LAB sina = 100 H- sina • cosa = 100 H cos2a Pe teren se masoara unghiul de panta a cu teodolitul, vizand pe mira la inaltimea i a instrumentului (v.III.A.9); de asemenea se fac citirile in dreptul firelor stadimetrice ale reticulului (Csus si Cjos sau Cl si C2 in fig.49 si 50). OBSERVATIE : Pentru controlul citirilor, este de asemenea indispensabil sa se faca citirea la firul reticular orizontal median (firul din mijloc) - Cmijloc Sau C3 (fig.51). Deci: C3 = (Cl + C2) / 2.
18
STUDIUL INSTRUMENTELOR DE NIVELMENT CU LUNETA
Pozitia in inaltime a punctelor se determina prin masurarea diferentelor de nivel intre puncte. Masurarea diferebtelor de nivel poate sa fie efectuata utilizand trei principii diferite: a. nivelment geometric. Diferentele de nivel se obtin in functie de inaltimea unor vize orizontale, realizate cu ajutorul unor instrumente numite niveluri , date deasupra celor doua puncte, inaltime care se masoara pe mire verticale. Δh = a – b b. nivelment trigonometric. Diferentele de nivel se obtin in functie de unghiul de panta α, masurat cu teodolitul sau tahimetrul si de dista nta dintre cele doua puncte:
Δh = D.tg α c. nivelment barometric. Diferentele de nivel se obtin in functie de presiunea atmosferica si de temperatura masurata in cele doua puncte. Acesta este un nivelment aproximativ.
Instrumente de nivelment geometric
Instrumentele de nivelment geometric realizeaza riguros orizontalizarea axei de vizare a lunetei, in dreptul careia se fac citiri pe mire verticale. Clasificari a. – dupa modul in care se realizeaza orizontalizarea axei de vizare instrumente de nivelment geometric clasice – la care orizontalizarea axei de vizare a lunetei se face cu o nivela torica; instrumente de nivelment geometric cu compensator (automate) – care folosesc pentru orizontalizarea axei de vizare un compensator. b. – in functie de posibilitatile de miscare ale lunetei si nivelei torice nivele rigide – la care nivela torica este montata rigid pe luneta, iar luneta este fixata de cercul alidad;
19
nivele reversibile – la care luneta si nivela se pot roti in jurul axei de vizare; nivele independente – la care luneta este independenta; c. – in functie de precizia de citire pe mira si caracteristicile tehnice ale
instrumentului (sensibilitatea nivelei torice “v” sau sensibilitatea
sistemului compensator si puterea de marire a lunetei M) instrume nte de precizie redusa (nivele de santier): “v” > 30‟‟; M<25X;
instrumente de precizie medie: 30‟‟ > “v” > 10‟‟ ; M > 25X; instrumente de mare precizie: “v” < 10‟‟; M > 40X
Aparatele folosite în nivelmentul geometric poartã denumirea de nivele, iar principala lor caracteristicã este aceea cã realizeazã orizontalizarea precisã a axei de vizare. Acest lucru este de o importanþã deosebitã deoarece la nivelul axei de vizare se fac citirile pe mirã. Dupã modul de orizontalizare a axei de vizare, instrumentele de nivelment se clasificã în : nivel rigid simplu; nivel rigid cu surub de basculare; nivel cu orizontalizare automatã a axei de vizare. Nivelul rigid. Schema unui astfel de instrument este prezentatã în figura 1. El se compune din lunetã topograficã, nivelã toricã si sfericã, ambazã, suruburi de calare si placã de tensiune. Poate fi dotat obþional cu cerc orizontal gradat. Pentru a se efectua mãsurãtori cu un astfel de aparat trebuie ca dupã efectuarea unei calãri aproxomative cu nivela sfericã, înainte de efectuarea unei citiri pe mirã trebuie sã se procedeze la orizontalizarea axei de vizare cu ajutorul suruburilor de calare convenabil amplasate, orizontalizare ce se constatã cu ajutorul nivelei torice a aparatului. Aceastã operaþiune se repetã înainte de fiecare citire efectuatã pe mirã.
20
V N
N'
O
r
V
Figura.1- Nivelul rigid.
Nivelul rigid cu urub de basculare. Din punct de vedere al pãrþilor componente are aceleasi componente la care se adaugã surubul de basculare cu rolul de a înclina fin luneta astfel ca aceasta sã capete o pozitie orizontalã. Acest dispozitiv este situat între lunetã si pivotul instrumentului. La fel ca si la nivela rigidã, calarea se face aproximativ, cu suruburile de calare si dupã vizarea mirei dar înainte de efectuarea citirilor se procedeazã la aducerea bulei nivelei torice între repere. Pentru o cât mai bunã orizontalizare, nivela toricã folositã este una cu coincidenþã. Exemple de astfel de nivele sunt Ni 030 si Ni 004 fabricate de Karl Zeiss Jena.
21
V N
N'
O
r
V
Figura.2- Nivelul rigid cu s urub de basculare. Acestor nivele li se poate ataºa un dispozitiv cu plãci plan paralele care permite sporirea considerabilã a preciziei mãsurãtorilor pânã la sutime de milimetru. Pentru aceasta însã este nevoie sã se foloseascã mire de invar. Schema generală a unei nivele Oricare ar fi aspectul exterior si performantele tehnice, partile componente ale unui asemenea instrument sunturmatoarele: 1 - luneta topografica modernă; 2 - ocular; 3 - obiectiv ; 4 - surub de focusare ; 5 - surub de miscare fină a lunetei in plan orizontal; 6 - nivela sferica pentru calarea aproximativa (realizarea conditiei VV =vertical); 7 - nivela torică cu coincident^, de 10-15 ori mai precisa decat nivela torica de la cercul orizontal al teodolitului. Serveste la orizontalizarea perfectă axei de vizare; 8 - articulatia sistemului de basculare a lunetei in plan vertical; 9 - surub de basculare (de miscare fina) a lunetei in plan vertical, care serveste la calarea nivelei torice ; 10 - ambaza ; 11 - cele 3 suruburi de calare ale nivelei sferice ; 22
12 - placa de tensiune ; 13 - trepied, realizat fie din lemn (cu saboti si placa superioara metalice), fie inintregime din aluminiu ; 14 - surubul de prindere a instrumentului de trepied. Aceste doua ultime tipuri de instrumente folosesc mire de lemn cu banda de invar ("mire de invar"), cu cea mai mica diviziune de 5 mm. Precizia unei citirieste e± 0,01mm. Axele instrumentului sunt: VV = axa de rotatie a lunetei; ea trebuie sa fie verticala in timpul masuratorilor; LL = axa principala, pe care trebuie sa se afle in linie dreapta punctele r (central reticulului), O (centrul optic al ocularului) si o (central optic al obiectivului). Orizontalitatea axei de vizare este conditia principala pe care trebuie sa o indeplineasca instramentul de nivelment; NN = directricea nivelei torice, obligatoriu paralela cu axa de vizare a lunetei; VsVs = axa nivelei sferice, paralela cu axa VV . Asezarea în statie
• Se instaleaza nivelul pe trepied. • Se caleaza nivela sferica din suruburile de calare. • Se vizeaza mira in asa fel incat firul vertical al reticulului sa coincida cu axa mirei
• Se caleaza nivela torica 7 (fig.59 si 59.a) prin coincidenta capetelor bulei de aer actionand surubul corespunzator. Luneta topografică modernă Spre deosebire de luneta teodolitului clasic (luneta cu focusare exterioara), constituita din 3 tuburi (tubul ocular, tubul obiectiv si tubul reticular), luneta teodolitului modern (cu focusare interioara) - fig.31- nu are decat doua tuburi concentrice si anume : tubul ocular (1) si tubul obiectiv (2). Pentru a atinge parametrii inalti de precizie si o lungime mica, lunetele moderne sunt prevazute cu teleobiectiv. In figura anterioara se prezinta schema unei lunete moderne, cu precizarea ca exista multe tipuri de lentile ocular - obiectiv - focusare, in functie de firma producatoare si de performantele lunetei.
23
Luneta mai contine :
• filet, care permite rotirea tubului ocular ; • lentilele ocular, cu centrul optic in punctul O ;
• reticul, format din doua lame de sticla, lipite, avand fetele plan paralele; pe una din fetele aflate in contact sunt gravate firele reticulare; reticulul standard are un fir orizontal, un fir vertical si doua fire mai scurte, orizontale si simetrice, numite fire stadimetrice; punctul r este centrul reticulului; Vizarea se face in trei faze (timpi): 1. Vizarea aproximativa, care se face cu miscarile lunetei deblocate, prin suprapunerea colimatorului (5) - fig. 27 - pe semnalul topografic din teren, dupa care se blocheaza miscarile generale in plan orizontal si vertical. Apoi se realizeaza focusarea imaginii semnalului topografic din teren, actionand asupra surubului sau inelului de focusare.
Vizarea cu luneta a) Vizarea aproximativa; b) Vizarea definitiva (punctarea).
24
Punerea la punct a imaginii din luneta se incepe prin clarificarea imaginii reticulului prin intermediul ocularului, respectiv ajustarea ocularului la posibilitatile vizuale ale operatorului, glisand mai mult sau mai putin tubul (1) in tubul (2) pana ce imaginea firelor reticulare apare foarte clara si atat de neagra pe cat e posibil. Vizarea definitiva (punctarea) Consta in aducerea centrului r al reticulului pe semnalul vizat S actionand asupra suruburilor de miscare fina in plan orizontal si in plan vertical - (29) si (10) in fig. 27 si 27.a. Pozitiile lunetei (pozitiile teodolitului sau ale cercului vertical) au fost alese prin conventie precum urmeaza: - pozitia I, in care cercul vertical se afla la stanga lunetei (respectiv la stanga operatorului care vizeaza prin luneta); pentru a diminua o eroare de constructie, prin conventie s-a stabilit ca in pozitia I sensul de rotatie in plan orizontal al alidadei si al lunetei sa fie sensul acelor de ceasornic ; - pozitia a Il-a in care cercul vertical este situat in dreapta lunetei ; in acest caz s-a convenit ca sensul de rotatie in plan orizontal al alidadei si al lunetei sa fie sensul antiorar. La paragraful Verificarile si rectificarile teodolitului se arata ca este important ca unghiurile sa fie masurate in ambele pozitii ale lunetei, pentru eliminarea sau micsorarea erorilor de constructie si/sau de reglaj ale instrumentului (si, prin urmare, pentru marirea preciziei de masurare a unghiurilor). Diferentele intre directiile masurate in cele doua pozitii ale lunetei sunt: - La cercul orizontal : > n 1 n 1 C = C + 200g sau C = C - 200g ; La cercul vertical care masoara unghiurile de panta a: 11 1 8 1 11 g a = a + 200 sau a = a - 200 - La cercul vertical care masoara unghiuri zenitale Z : Zl+Z2 = 400g Pentru a calcula unghiul de panta Hcand se masoara unghiul zenital 1 1 11 g Z, in pozitia I a lunetei rezulta : a = 100 - Z si in pozitia a doua: a = 100 g n n g (400 - Z ) = Z - 300 . Obs: Spre deosebire de masurarea unghiurilor verticale (la care se vizeaza la inaltimea instrumentului, adica undeva sus, pe mira sau jalon), pentru masurarea unghiurilor orizontale se vizeaza la baza semnalului, folosind eventual un pix sau o fisa metalica ascutita, tinuta pe tarus sau pe borna. In acest mod, se evita erorile datorate inclinarii mirei sau jalonului.
25
• Se trece luneta in pozitia a doua. • Se vizeaza succesiv punctul B si apoi punctul A (in sens invers miscarii acelor de ceasornic) si se fac citirile II CB si II CA la cercul orizontal. Obs: In pozitia a doua a lunetei se admite sa se vizeze mai intai punctual A si apoi punctul B, respectand insa sensul trigonometric d e rotire a lunetei. Calculul unghiului orizontal w se poate face in doua 1 l 2 2 moduri: Prin diferenta citirilor: W = C B - C\ ; w =c B2 => 1 2 C A w=(w +w )/2.
Măsurarea diferentelor de nivel. Cum s-a aratat, nivelmentul geometric se bazeaza pe principiul vizei orizontale furnizate de un instrument de nivelment (nivel) cu luneta. Dupa pozitia acestuia fata de punctele A si B intre care se masoara diferenta de nivel, exista 3 tipuri de nivelment geometric : Nivelmentul geometric de mijloc (cu portee egale).
In acest caz, instrumental este instalat la jumatatea distantei dintre cele doua puncte A si B. Nivelment geometric de mijloc (cu portee egale). Pozitia instrumentului este apreciata prin masurare cu pasul, caci abaterea admisa fata de jumatatea distantei este de ± (1-2) m. In punctele A si B se tin vertical mire de nivelment de 3,4 sau 5 m lungime, cu diviziunea "0" pe punctele din teren. Aceste mire, cu diviziuni centimetrice, sunt confectionate din lemn sau, mai nou, din aluminiu. Distanta orizontala dintre capetele tronsonului AB se numeste niveleu, iar distanta partiala dintre instrument si mira - portee.Nivelmentul de mijloc, sau cu portee egale, este eel mai precis. Cu luneta orizontala se vizeaza mai intai pe mira din A, "inapoi", si se face citirea a la firul din mijloc (firul nivelor) al reticulului. (v. observatia 1). Apoi se vizeaza in acelasi mod mira din punctul "inainte" B si se face citirea b.
26
Nivelmentul trigonometric.
Deoarece se efectueaza cu ajutorul unui teodolit, se mai numeste si nivelment cu vize înclinate. Dupa directia vizei, se disting nivelmentul trigonometric cu vize ascendente, când punctul ce se va determina este situat deasupra liniei orizontului si nivelmentul trigonometric cu vize descendente, când punctul este situat sub linia orizontului. Principial, diferenta de nivel se calculeaza functie de unghiul de panta sau unghiul zenital si distanta orizontala.
Nivelmentul trigonometric cu vize ascendente .
Dtg
s
B
hAB
i
HB
HA
A
sensul masuratorilor Suprafata de nivel "0"
Figura 2.3 - Nivelment trigonometric cu vize ascendente.
Pentru determinarea diferentei de nivel si a cotei unui punct, se instaleaza un teodolit în punctul A. Instrumentul are înaltimea “i” si vizeaza un semnal instalat în punctul B cu înaltimea “s”. Considerând cunoscuta distanta DAB, se poate calcula cota punctului B din figura 2.3 observând ca : HA + i + D.tgα = H B + s de unde rezultă : HB = HA + D.tgα+ i - s dar mai rezulta din figura si expresia
diferentei de nivel:
δhAB + s = i + D.tgα
δhAB = D.tgα + i – s.
Daca se tine cont ca relatia între unghiul de panta α si unghiul zenital z este : α + z = 100g putem sa exprimam relatiile în funcție de unghiul zenital z : HB = HA + D.ctg z+ i - s δhAB = D.ctg z + i – s. respectiv:
27
Nivelmentul trigonometric cu vize descendente .
Dtg
i A
s
hAB HA
HB
B
sensul masuratorilor Suprafata de nivel "0"
Figura 2.4 - Nivelment trigonometric cu vize descendente.
Daca punctul B este situat sub linia orizontului ce trece prin punctul A, problema se rezolva, conform figurii 2.4, astfel: HA + i = HB + s + D.tgα si rezulta expresia pentru H B : HB = HA - D.tgα+ i - s Diferenta de nivel se determina din la egalitatea: δhAB = HB - HA unde valoarea lui HB se înlocuieste cu
relatia de mai sus : δhAB = -D.tgα + i - s Relatiile de calcul pentru diferenta de nivel si a cota punctului, asa cum sunt prezentate mai sus, sunt valabile numai în cazul în care distanta orizontala D este mai mica de 500m. Daca aceasta valoare este mai mare, atunci intervine o corectie datorata sfericitatii si refractiei atmosferice, ce are expresia : C 1 k
D
2
[7.20] k este coeficientul de refractie atmosferica (k=0,13 pentru teritoriul 2 R
în care: României), R este raza medie a pamântului (R = 6379 km) Aceasta corectie este totdeauna pozitiva si se adauga la diferenta de nivel.
28
II.Ridicarea planimetrica a detaliilor topografice 1. Drumuirea de planimetrica inchisa pe punctul de plecare Acest tip de drumuire are forma de poligon si isi propune determinarea cotelor punctelor 1,2,... ,k, care devin la randul lor puncte de sprijin pentru determinarea cotelor punctelor de detaliu (puncte radiate 101, 102,... etc. sau puncte de pe profile transversale, acolo unde se impune acest lucru prin tema de proiectare). *
Spre deosebire de drumuirea altimetrica sprijinita la capete, in drumuirea inchisa punctul final (capatul) B este identic cu punctul de pornire A, deci: B = A ; HB = HA. In vederea trecerii in faza de executie, proiectul este supus unei prelucrari numita pregatire topografica, ce presupune urmatoarele etape :
• Alegerea retelei topografice de trasare. Aceasta retea este alcatuita din puncte marcate pe teren cu tarusi (de lemn sau metal) sau cu borne de beton armat sau metalice. Coordonatele lor X, Y,H se determina cu precizia impusa de proiectantul general. Exista doua tipuri de retele topografice de trasare : a) Reteaua de sprijin de la ridicare, care exista deja si care serveste la ridicarea topografica a zonei. Ea se poate folosi ca retea de trasare 29
daca precizia necesara lucrarilor de constructie nu este prea mare (maximum ± 10-15 cm). b) Retele de trasare proiectate, masurate si calculate special pentru o anumita constructie, atunci cand precizia impusa este ridicata (mari constructii hidrotehnice, poduri, mari constructii industriale, ansambluri de locuinte, centrale nucleare).
Precizia unui punct este de regula £ ± 1 cm. O retea extrem de eficienta pentru trasarea marilor ansambluri de constructii civile si industriale este reteaua topografica de constructii, formata din patrate si dreptun-ghiuri care inconjoara viitoarele constructii. In acest caz, pentru trasarea in detaliu se foloseste metoda coordo-natelor rectangulare (numita si metoda absciselor si ordonatelor), care este comoda si precisa. De exemplu, pentru fixarea pe teren a punctului i din proiect se traseaza abscisa ai si ordonata bi fata de latura QR a retelei topografice de constructii.
2.Ridicarea detaliilor planimetrice. Metoda radierii.
Această metodă constă în determinarea, în vederea raportării pe plan, a coordonatelor punctelor de detaliu din teren. Se foloseşte atunci când punctele sunt dispuse în jurul unui punct de coordonate cunoscute ( punct de triangulaţie sau din drumuire), la distanţă de maxim 150m (figura 6.17). Se vor măsura lungimea înclinată de la punctul de staţie la punctul radiat, unghiul de pantă către punctul radiat precum şi unghiul orizontal făcut de o latură de drumuire (101-102) cu direcţia către punctul radiat. Dacă distanţele au fost măsurate direct, se vor aplica toate corecţiile cunoscute. Etapa de calcule de birou include fie raportarea punctelor în coordonate polare, situaţie în care se folosesc unghiurile orizontale măsurate în teren şi lungimile reduse la orizont, fie cu aceste valori se calculează coordonate rectangulare pentru punctele radiate. în acest ultim caz este nevoie să se calculeze orientările către punctele radiate cu relaţii de forma: θ 101102
θ 101 A β A1001 400 g
[6.36]
iar lungimile înclinate să fie reduse la orizont cu relaţii de fo rma: d i
[6.37]
l i cosαi
30
x 1001
1002
1005 1003
1004
101
103
A 102 y
Figura 0.1 - Metoda coordonatelor polare.
Cu aceste valori, se vor calcula pentru fiecare punct în parte,creşterile de coordonate: δ xi
d i cosθ
δ yi
d i sinθ l i sinαi d itg αi
δhi
[6.38]
şi respectiv coordonatele rectangulare faţă de punctul de staţie din care au fost măsurate la teren: X statie δ xi Y i Y statie δ yi H i H statie δ hi X i
[6.39]
Din punct de vedere practic, este posibil ca punctele radiate să fie măsu rate simultan cu determinările în vederea realizării drumuirii planimetrice. Coordonate pentru punctele radiate se calculează însă după calculul şi compensarea drumuirii planimetrice. Când un punct radiat este determinat din două staţii de drumuire diferite, spunem că acel punct este radiat dublu. 3. Redactarea planimetriei Redactarea planimetriei se poate face pe hârtie milimetrică, pe hârtie albă de desen caşerată pe un suport metalic (zinc sau aluminiu) sau pe folii de material plastic (astralon), ultimele două suporturi având avantajul că împiedică deformaţiile determinate de contracţie sau dilatare.
Succesiunea operaţiilor pentru realizarea unui plan topografic: Desenarea caroiajului:
Se duc paralele la axele de coordonate din 100 mm în 100 mm (sau din 50 mm în 50 mm), realizându-se pătrate (carotajul) ale căror colţuri se marchează pe plan prin "fluturaşi". Uneori sunt trasate integral laturile pătratelor (Fig. 5.26).
Se determină corespondentul în metri pe teren pentru laturile pătratului de pe plan 31
şi se înscriu coordonatele liniei de caroiaj pe cadrul planului, pornind de la originea sistemului de axe. Acestea se aleg în aşa fel încât toate punctele ridicării să se afle în cadranul I
Observaţie: Consideraţiile mai sus nu sunt valabile în cazul planu rilor topografice la scări mai mici de 1: 2000 (planurile topografice de bază - scara 1:5000, precum şi planurile la scările 1:2000 şi 1:10000) acestea fiind executate într un sistem de referinţă unic şi în condiţii grafice unice (ca şi hărţile topografice). Originea sistemului de axe XOY f pentru "proiecţia stenografiei 1970" utilizată în ţara noastră, este în zona centrala a ţării, având latitudinea 46 N şi longitudinea 250 E Greenwick
Raportarea punctelor de coordonate cunoscute:
In funcţie de valorile X şi Y ale coordonatelor unui punct se determină pătratul caroiajului unde se va afla punctul, se citesc valorile coordonatelor punctului din sud-vest al pătratului (punctul M). Se determină AX şi AY între coordonatele colţului din S -V ale pătratului ş i punctul de raportat P. Se transformă aceste valori, funcţie de scara planului Punctul P se obţine ca punct de intersecţie al paralelelor duse la distanţele 5x şi 5y faţă de laturile de sud şi respectiv de vest, ale pătratului caroiajului. Defor maţia hârtiei planului se va determina separat pe cele două direcţii X şi Y şi se va ţine seama de acesta.
Raportarea punctelor de detaliu determinate polar: Punctele de detaliu determinate polar (radieri) se pot raporta grafic prin
măsurarea unghiului polar faţă de referinţă cu ajutorul unui raportor iar distanţele orizontale, reduse la scară, se transpun pe plan cu ajutorul unei rigle gradate milimetric.
Raportarea precisă a punctelor, prin coordonate polare, se poate face cu coordonatograf ul polar de precizie, aplicarea unghiurilor polare fiind realizată cu c precizia de I iar a distanţelor cu precizia de 0,1 mm pe plan. Unirea punctelor de detaliu - se face conform schiţelor existente în carnetele de teren.
32
Trasarea în tuş a planurilor şi inscripţiile :
Trasarea în tuş se face după executarea în creion a întregii planşe. Inscripţiile (scrierea) se efectuează pentru numerotarea punctelor de sprijin, pentru toponimie (denumirile apelor, localităţilor, pădurilor, etc.) precum şi pentru titlul planului, care cuprinde natura planului (topografic, cadastral, etc.), regiunea
reprezentată, scara planului, anul ridicării. Grosimea liniilor la trasarea în tuş, mărimea şi forma semnelor convenţionale topografice, precum şi normele de scriere sunt expuse »n atlasele de semne convenţionale, realizate pentru diferite scări.
III.Ridicarea altimetrica a detaliilor topografice 1.Drumuirea de nivelment închisă pe punctul de plecare.
Dacă vom considera că într -o drumuire de nivelment geometric punctul iniţial coincide cu punctul final, între ele determinându -se cotele unor puncte intermediare, atunci drumuirea este închisă pe punctul de plecare. În acest caz, condiţia matematică este ca suma diferenţelor de nivel să fie nulă. Acest fapt conduce la determinarea valorii juste a diferenţei de nivel care trebuie să fie nulă, în timp ce suma diferenţelor de nivel calculată conform relaţiilor reprezintă valoarea eronată. Putem scrie aşadar că: eh
valoarea eronata valoarea justa Σδh
iar expresia corecţiei totale va fi de forma: ch
eh Σδh
Toate celelalte calcule se desfăşoară după modelul celor de la drumuirea de nivelment geometric sprijinită la capete. 2.Ridicarea detaliilor altimetrice.
Procedeele care permit determinarea poziţiei pe înăţime a detaliilor din teren sunt : radierea de nivelment, profile şi combinaţii de drumuire cu profile. Aceste metode sunt folosite funcţie de configuraţia suprafeţei de teren ce se va măsura şi funcţie de destinaţia lucrării. Astel, radierile de nivelment se vor folosi pentru suprafeţe mari, în timp ce metoda profilelor se pretează foarte bine cerinţelor proiectării căilor de comunicaţie terestră (drumuri sau căi ferate), în general acelor lucrări care necesită ridicări sub forma unor benzi.
33
Metoda Radierii.
Prin aplicarea acestei metode este posibilă determinarea cotelor mai multor puncte din aceeaşi staţie de nivelment. Se consideră date cunoscute cota punctelor 101 şi 102 . Acestea provin fie dintr-o drumuire de nivelment ce se execută simultan cu radierile dar se prelucrează fiecare separat, fie sunt puncte de nivelment de cotă cunoscută. După aşezarea pe punctele cunoscute a mirelor şi efectuarea citirilor a i şi bi din staţia de nivelment, se execută şi citirile c i către punctele 1001, 1002, 100 3, etc. Deoarece cota punctului 101, H101 este cunoscută, se poate calcula altitudinea planului de vizare Hv cu relaţia: H v
H 101 ai 1002 1003
101
102
1001
Hv
ai
c1
c2
c3
bi 102
1003 1002
1001 101
H1001
H1002
H101
Figura 0.2 - Radieri de nivelment.
Faţa de această valoare se vor putea calcula cotele punctelor radiate nivelitic cu relaţii de tipul : H 1001 H v
c1 H 1002 H v c2
Dacă instrumentul de nivelment are şi cerc orizontal, prin efectuarea lecturii la cerc şi calculând distanţa de la aparat la punct pe cale stadimetrică, se poate proceda la raportarea în coordonate rectangulare sau polare a punctelor radiate nivelitic.
34
3.Redactarea altimetriei Se vor uni punctele apropiate, iar punctele de intersecţie ale curbei de nivel alese cu linia de legătură dintre puncte se vor determina prin interpolare numerică liniară. La interpolarea în triunghiul de secţiune ABB‟ se vor dietermina distanţele orizontale dj între curbele de nivel reprezentate şi punctul de jos al terenului (A) printr-un calcul simplu de proporţionalitate.Pentru aceasta se vor calcula diferenţele de nivel dintre punctul A şi B, cât şi între punctul A şi punctele curbelor de nivel interpolate, având echidistanţa de lm.Se măsoară pe plan distanţa d AB sau se calculează - dacă este posibil - din datele de teren şi se pot obţine : Premisa interpolării liniare este suficientă dacă între punctele topografice ridicate altimetric există pantă constantă. Grafic, curbele de nivel pot fî interpolate cu ajutorul izografului. Izograful se constr uieşte pe o bucată de hârtie transparentă pe care se duc linii paralele şi echidistante, numerotându-se după echidistanţa curbelor de nivel impuse .
Se aşează izograful pe plan astfel încât punctul de cotă cunoscută să cadă peste linia izografului de cotă corespunzătoare şi se înţeapă cu un ac. Se roteşte izograful în jurul acestui punct, până ce al doilea punct de cotă cunoscută ajunge pe o linie a izografului de cotă corespunzătoare. Se înţeapă apoi cu un ac toate intersecţiile dintre linia de pe plan ce uneşte cele două puncte A şi B şi cele ale izografului. Se ridică izograful şi se marchează cu creionul înţepăturile trecându -se cotele corespunzătoare lângă ele. Se procedează în acelaşi mod pe toate laturile triunghiurilor care se formează. Prin unirea punctelor de cotă egală rezultă curbele de nivel.
Sfarsit… 35
