Полевые работы при буссольной съемке

Лекция №6: БУССОЛЬНАЯ СЪЕМКА

Буссоли

Буссолью выполняют работы, не требующие высокой точности: съемку внутриквартальной ситуации, привязку пробных площадей, отвод лесосек в рубку и др. При помощи этого прибора на местности измеряют азимуты или румбы направлений и горизонтальные углы между ними.

Основная часть буссоли — магнитная стрелка, ось которой устанавливается по направлению магнитного меридиана. Стрелка вращается на острие шпиля, укрепленного в центре латунной или пластмассовой коробки, прикрытой сверху стеклянной крышкой. Чтобы острие шпиля не затупилось, в нерабочем положении стрелку при помощи арретирующего устройства прижимают к стеклу коробки. Внутри коробки укреплено буссольное кольцо с градусными делениями.

Штативная буссоль БС-2.Коробка (рис. 47) прикреплена к горизонтальному угломерному кругу. Между коробкой икругом вращается алидадная линейка (алидада) с двумя вертикальными диоптрами. Край горизонтального круга (лимб) имеет деления. Буссольное кольцо и лимб круга разбиты через 1°, а оцифрованы через 10°. Кольцо имеет румбическую оцифровку (от 0 до 90° в каждой четверти), а лимб — азимутальную (от 0 до 360° по ходу часовой стрелки). На концах али-дадной линейки нанесены шкалы — верньеры, позволяющие отсчитывать углы на лимбе с точностью до 5'. Разновидность БС-2 —лесная буссоль, имеющая несколько больший диаметр лимба, уровень для приведения оси вращения прибора в отвесное положение и подставку в виде шаровой пяты.

Геодезическая буссоль БГ-2.Отличается от буссоли БС-2 тем, что имеет сменные алидадную линейку с диоптрами и зрительную трубу с вертикальным кругом. В равнинной местности, особенно при съемке близко расположенных объектов (не далее 200 м), на них наводят диоптры. При работе в холмистой и горной местности диоптры заменяют оптической зрительной трубой, скрепленной с вертикальным кругом (рис. 48). Этот круг разбит на градусные деления и оцифрован от 0 до 50° в обе стороны от начального (нулевого) диаметpa, занимающего горизонтальное положение в тот момент, когда визирная ось трубы также горизонтальна. На сетке нитей трубы имеются дальномерные штрихи (см. § 23). Буссолью БГ-2 можно измерять не только магнитные азимуты (румбы) и горизонтальные углы, но также вертикальные углы и расстояния.

Для измерения угла ABC (рис. 47, б) буссоль устанавливают в точке В на легком штативе и приводят в горизонтальное положение (по уровню или при помощи магнитной стрелки, добиваясь, чтобы оба ее конца оказались в плоскости буссоль-ного кольца). Это действие называют нивелированием прибора. Затем буссоль вращают по горизонту до тех пор, пока нулевой диаметр кольца не совпадет с направлением магнитной стрелки. Таким способом буссоль ориентируют.

У ориентированной буссоли диаметр 0—180° лимба лежит в плоскости магнитного меридиана, при этом деление 0° направлено на юг от центра коробки. Теперь, оставляя неподвижной коробку буссоли, поворачивают алидаду так, чтобы через диоптры был виден объект А. Точно совместив с объектом вертикальную плоскость, проходящую через прорезь глазного и нить предметного диоптров (в буссоли БГ-2 —вертикальный штрих сетки нитей), т. е. выполнив визирование на объект, берут на лимбе под глазным диоптром отсчет а. Он представляет собой магнитный азимут А'_м направления BA. Таким же образом визируют на объект С и определяют на лимбе отсчет с, являющийся магнитным азимутом А"_м направления ВС. Разность азимутов и является измеряемым углом β. Угол ABC можно измерить буссолью без ориентирования ее лимба; важно лишь, чтобы в процессе измерений он оставался неподвижным. Тогда при любом положении нулевого деления лимба угол β представляет собой разность отсчетов а и с.

Ручная призменная буссоль БШ-1.В коробке (рис. 49) на магнитной стрелке уложено легкое алюминиевое кольцо с градусными делениями. Диаметр 0—180° кольца совпадает с магнитной стрелкой, 0° поставлен у южного конца стрелки. К коробке прикреплены на шарнирах предметный и глазной диоптры. Под стойкой глазного диоптра находится призма, через которую в момент визирования читают деления на кольце. При помощи втулки буссоль можно насаживать на штатив.

Во время работы буссоль удерживают в руке или на штативе и поворачивают ее в горизонтальной плоскости так, чтобы через диоптры был виден объект. Одновременно с ним видят на кольце отсчет, который и является азимутом направления.

Отсчетные приспособления. Верньер.При угловых измерениях с использованием магнитной стрелки отсчеты с буссольного кольца снимают по северному концу магнитной стрелки, если кольцо азимутальное, и по концу, ближайшему к предметному диоптру, если кольцо румбическое. Сделать отсчет по концу стрелки — значит определить, в пределах какого деления кольца находится этот конец. Точность такого отсчета невелика, не выше 0,5°. Углы на лимбе горизонтального круга отсчитывают при помощи верньера, что выполняется более точно.

Верньер представляет собой равномерную шкалу штрихов, нанесенную на алидаду вдоль ее края, соприкасающегося с лимбом. Дугу MN верньера (рис. 50, а) разбивают так, чтобы η ее делений приходилось против η—1 деления на лимбе. Разность t между ценой деления l лимба и ценой деления а верньера называют точностью верньера, ее необходимо знать для отсчета лимба. Точность верньера найдем из уравнения MN = na=(n—1)/l. Решая уравнение относительно а, находим a= (ln-l)/n, поэтому t = l — a = l — (ln-l)/n, или окончательно

Таким образом, точность верньера равна частному от деления цены деления лимба на число делений верньера. Если, например, цена деления лимба буссоли БС-2 (см. рис. 50, в) составляет 1°, а шкала верньера разбита на 12 делений, то t = 60' : 12 = 5'.

При снятии отсчета с круга при помощи верньера определяют величину дуги между нулевым Ол штрихом лимба и нульпунктом Oa верньера (см. рис. 50, б). Отсчет складывается из числа целых делений лимба и части деления, расположенной между нульпунктом верньера и ближайшим к нему меньшим по номеру (младшим) штрихом А лимба. Число целых делений определяют по их оцифровке, а дробную часть деления по штрихам верньера, которая равна произведению точности верньера на номер штриха его шкалы, совпадающего с каким-либо штрихом лимба.

Если штрих К верньера совпадает скаким-то штрихом лимба, то штрих с номером К—1 верньера отстоит от ближайшего к нему штриха лимба на угловое расстояние, равное t, а штрих с номером К—2 на расстояние M и т. д. (см. рис. 50, б). Следовательно, нульпункт верньера Oa находится от штриха A лимба на угловом расстоянии Kt.

Чтобы упростить нахождение отрезка O_aA-Kt, штрихи верньера нумеруют не порядковыми номерами, а числами, равными произведению номера штриха на точность верньера. Так, на верньерах буссоли БС-2 (см. рис. 50, в, г) штрихи пронумерованы числами, кратными 5'; каждый третий штрих подписан. Пользуясь такой оцифровкой, сначала на лимбе находят ближайший к нулю верньера младший градусный штрих (на рис. 50, в это 166°); затем на шкале верньера находят штрих, совпадающий с каким-либо штрихом лимба, и по его цифровому значению читают число минут, в данном случае 40'. Полный отсчет 166°40'.

Поверка буссоли.Прибор проверяют до начала работы. Главное внимание уделяют правильной работе магнитной стрелки, так как от длительного пользования, случайных толчков и под воздействием других внешних факторов она может размагнититься, а острие оси ее вращения затупиться.

При получении новой буссоли убеждаются, что ее коробка не содержит железа. Для этого вынимают стрелку из коробки и разными сторонами подносят ее к другой буссоли или к стрелке этой же буссоли, свободно подвешенной на игле, воткнутой в стол. Если стрелка не колеблется, коробка не содержит железа; в противном случае буссоль не годна для работы.

Чувствительность и плавность работы стрелки проверяют следующим образом: к буссоли подносят какой-либо железный предмет и отводят стрелку в сторону, затем дают ей успокоиться. Сравнивая отсчеты по одному из концов стрелки до и после испытания, устанавливают, возвращается ли стрелка в плоскость магнитного меридиана. Если отсчеты неодинаковы, следует выяснить причину недостаточной чувствительности стрелки. Если последняя колеблется очень долго, но отсчеты равны, значит, она плохо намагничена. Когда стрелка быстро останавливается, но отсчеты разные, это значит, что плохо отточено острие оси ее вращения или плохо отшлифован агат-камень, которым она опирается на ось. Плохо намагниченную стрелку вынимают из коробки и намагничивают при помощи двух магнитов (рис. 51,а). Разными полюсами магниты водят по стрелке одновременно от середины к краям по нескольку раз с обеих сторон. Буссоль с затупившимся острием оси или плохо отшлифованным агатом сдают в мастерскую.

Уравновешенность стрелки проверяют после приведения коробки буссоли в горизонтальное положение по выверенному уровню. Если концы стрелки находятся на одной и той же высоте относительно плоскости угломерного круга, стрелка уравновешена; в противном случае поднимающийся ее конец надо обернуть станиолевой полоской или прикрепить к нему кусочек сургуча. На некоторых стрелках есть муфта, перемещением которой уравновешивают стрелку. Далее проверяют правильность установки оси вращения стрелки и диоптров.

Ось вращения стрелки должна находиться в центре буссольного кольца. Нарушение этого условия называется эксцентриситетом стрелки. Для его выявления буссоль вращают по азимуту и по обоим концам стрелки снимают отсчеты через каждые 10°. Если отсчеты LиM (рис. 51, б) по азимутальному кольцу разнятся на 180° (по румбическому кольцу — одинаковы), на данном диаметре кольца влияние эксцентриситета стрелки не проявляется. При его наличии получают отсчеты L' и M', искаженные на величину х. Правильный отсчет, равный дуге OM, можно вычислить по уравнению

Чтобы исключить влияние эксцентриситета на результаты измерений, с кольца снимают отсчеты по северному и южному концам стрелки. За окончательный отсчет берут среднее арифметическое из них, изменив предварительно отсчет по южному концу на 180°, если оцифровка кольца азимутальная.

Наличие эксцентриситета стрелки в ручной призменной буссоли выявляют измерением прямого и обратного азимутов одной и той же линии. В буссоли БС-2 выявлять его нет необходимости, так как при помощи этих приборов магнитные азимуты измеряют по горизонтальному кругу. Однако у них может быть другой эксцентриситет — несовпадение центра вращения алидады с центром лимба. Его влияние исключается также вычислением среднего арифметического из двух отсчетов: у глазного и предметного диоптров.

Диоптры должны быть перпендикулярны плоскости буссольного кольца. Проверяя это условие, коробку буссоли при помощи уровня приводят в горизонтальное положение и в 20—30 м от нее вешают отвес. Наводят плоскость диоптров на нить отвеса и перемещают глаз вверх и вниз. Если волосок предметного диоптра пересекает нить, диоптр поставлен неверно. Если же при каком-то положении глаза волосок закрывает нить отвеса на всем протяжении, а при перемещении глаза по вертикали отходит от нити в сторону, неверен глазной диоптр. Чтобы исправить положение диоптра, ослабляют винты, прикрепляющие его к коробке, и подкладывают под тот или иной край слой бумажных полосок, а затем закрепляют винты.

При проверке буссоли выявляют также коллимационную ошибку. В буссоли БС-2 под коллимационной ошибкой понимают несовпадение нулевого диаметра буссольного кольца с диаметром 0—180° лимба и несовпадение плоскости, проходящей через прорезь глазного и волосок предметного диоптров, с линией, соединяющей нулевые штрихи верньеров. Выявляя ошибку, ставят алидаду так, чтобы нулевые штрихи верньеров совпали со штрихами 0 и 180° лимба. Через прорезь глазного и волосок предметного диоптров натягивают тонкий волосок и, глядя сверху, замечают, на какую примерно величину (в градусной мере) отклоняется проходящая через волосок вертикальная плоскость от нулевого диаметра буссольного кольца. Эта величина и есть коллимационная ошибка. Точных способов ее определения не существует.

Исправить коллимационную ошибку буссоли можно только в мастерской, но в этом нет необходимости. Дело в том, что коллимационная ошибка увеличивает или уменьшает все магнитные азимуты направлений на одну и ту же величину и, следовательно, не искажает углов между ними. При нанесении направлений на план эта ошибка также не оказывает влияния, поскольку она исключена поправкой направления (см. § 25).

Полевые работы при буссольной съемке

Буссольная съемка состоит из прокладки буссольного хода и съемки подробностей местности с линий и точек этого хода. Перед съемкой определяют π ο-правку направления (ПН) буссоли. Для этого ее ставят на геодезическом пункте (точке съемочного обоснования) и измеряют магнитный азимут на другой пункт, на который известен дирекционный угол. Поправку направления вычисляют по формуле (4).

Прокладка буссольного хода.Съемку любого контура внутри квартала (рис. 52) начинают с одной из точек съемочного обоснования, например В. На ней измеряют магнитные азимуты на соседние точки (А, С, 1) и вычисляют по ним примычные углы βι и β₂. Землемерной лентой в прямом и обратном направлениях измеряют длину стороны В—1, а затем сторон 1—2, 2—3 и др. Относительные максимальные расхождения между результатами прямого и обратного измерений не должны превышать 1/500. Буссоль переносят в точку 1, а на точках В, 2 и 4 ставят вехи. В точке 1 измеряют азимут направления на точку В и угол между направлениями на вехи 4 и 2. Далее последовательно измеряют внутренние углы полигона на точках 2, 3 и 4. При наличии углов наклона местности более 4° их измеряют эклиметром, а при работе буссолью БГ-2 — с помощью вертикального круга. Правильность ν угловых измерений контролируют по сходимости прямого и обратного азимутов, а также по величине угловой невязки в полигоне. Отклонение обратного азимута от прямого допускается на величину не более ±30' (сверх 180°).

Угловая невязка f_β в полигоне представляет собой отклонение практической суммы Σβ_πρ углов от ее теоретического значения Σβ_T, т. е. f_β = Σβ_πρ—Σβ_T. Практическую сумму углов замкнутого буссольного хода получают из результатов измерения внутренних углов, а теоретическую подсчитывают по известной геометрической формуле Σβ_T = 180°(n—2), в которой n —число углов многоугольника. Допустимая угловая невязка — не более ± 10'√n.

Съемка подробностей местности.Ведется совместно спроложением буссольного хода способами, изложенными в § 17. При промере длины сторон хода съемку ведут способом прямоугольных координат. Для определения ординат снимаемых объектов применяют 30- или 50-метровые рулетки. При работе буссолями БС-2 и БШ-1 чаще всего применяют способ прямой засечки нескольких точек контура с одного базиса, представляющего собой сторону буссольного хода. Буссоль БГ-2 с нитяным дальномером выгодно применять для съемки объектов полярным способом.

При буссольной съемке ведут полевые документы — журнал и абрис. В журнале записывают данные, полученные при проложении буссольных ходов: номера точек стояния, азимуты (румбы) и горизонтальные углы, длину линий хода и углы наклона к горизонту. На абрисах схематически изображают контуры снимаемых объектов и записывают результаты линейных и угловых измерений.

Составление плана по материалам буссольной съемки

План снятого участка местности составляют непосредственно на лесоустроительном планшете или на листе кальки с последующей перекопировкой ситуации на планшет. Построение углов и линий на планшете ведут от соответствующих точек съемочного обоснования, нанесенных на планшет по координатам. Прежде чем наносить на планшет линии буссольных ходов и направлений, определенных от магнитной стрелки, магнитные азимуты переводят в дирекционные углы, используя установленную формулой (4) зависимость между ними.

Если план составляют на кальке (рис. 53), предварительно проводят ряд параллельных линий, принимаемых за направление магнитного меридиана. Положение точки 1 на кальке (рис. 53, а) подбирают так, чтобы весь план расположился в пределах данного листа. Ее намечают на одной из вертикальных линий, например, в точке 0. От этого меридиана транспортиром откладывают угол, равный румбу первой линии, а от точки 0— отрезок, равный длине линии 1—2 в масштабе плана. Так получают на плане точку 2, от нее строят следующую сторону хода, получая точку 3, и т. д.

Вследствие ошибок полевых измерений и камеральных построений конечная точка 1' может не совпадать с начальной точкой (см. рис. 53, б). Это — линейная невязка f_L, допустимая, если ее длина не превышает (1/30O)L, где L — периметр хода. Допустимую невязку устраняют смещением всех точек по линиям, параллельным направлению невязки 1'—1. Величины смещения (поправок) определяют графическим способом. Для этого на вспомогательной прямой I — I (рис. 53, в) в произвольном масштабе откладывают линии 1—2, 2—3, ..., n — 1. От крайней справа точки 1 строят перпендикуляр к линии 1—1 длиной 1—1';точку 1' соединяют с крайней левой точкой 1. В точках 2, 3, ..., n проводят перпендикуляры к линии I—I до пересечения с наклонной 1—1'. Длина этих перпендикуляров является поправкой в соответствующие точки. После введения поправок на плане вычерчивают сплошной линией буссольный ход.

Пользуясь абрисами, от точек и линий хода на план наносят ситуацию теми же способами, какими вели съемку контуров. Составленный в карандаше план проверяют в поле инструментально и глазомерным сличением плана с местностью. Пропущенные контуры доснимают. Проверенный в поле план вычерчивают тушью в точном соответствии с принятыми условными знаками.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие величины измеряют буссолями? 2. Как устроены буссоли БС-2 и БГ-2? 3. Как определяют поправку направления буссоли? 4. Как прокладывают буссольный ход? 5. Какими способами снимают подробности местности? 6. Как составляют план по данным буссольной съемки?