Построение топографической карты местности или нивелирование по квадратам.
Итак, наш второй выезд. Осмотр участка показал, что нам придется иметь дело с защитой органического хозяйства от стоков с полей соседнего СПК. Кроме того, рельеф участка на первый взгляд не ярко выраженный, будет иметь влияние на микроклиматические условия. У хозяев, как следовало предполагать, топографической карты местности не оказалось. Ну что же, нам предстоит работа, а вам – урок.
Для больших пространств можно воспользоваться программой GOOGLE EARTH. Эта программа позволяет выстроить горизонтали с точностью 1 метр (по уровню высот). Такая точность достаточна для общего понимания направления водных потоков и для определения критических точек, но для ландшафтного проектирования, предусматривающего использование особенностей рельефа, а также для производства работ по его изменению (вертикальная планировка), составляется план рельефа в горизонталях на местности.
Если вам понадобится официальный документ о топографической съемке местности, без специалистов не обойтись, но для пермакультурного проекта нашего урока будет достаточно.
Для составления плана рельефа местности в горизонталях необходимо произвести вертикальную съемку. Простейшим способом вертикальной съемки, при большом желании доступным и непрофессионалу, является нивелирование по квадратам. В процессе съемки определяются превышения закрепленных на местности точек относительно друг друга.
Для осуществления съемки понадобятся:
- схема участка, полученная после освоения предыдущего урока;
- прямой угол (две, закрепленные под прямым углом друг к другу рейки длиной около 1 метра);
- землемерная лента (не меньше 30 м.);
- нивелир (можно взять в прокат);
- штатив, нивелирная рейка (прилагаются к нивелиру);
- колышки (несколько десятков, длина зависит от состояния поверхности: вершина колышка должна быть выше травостоя);
- блокнот для записей;
- карандаш, ручка;
- помощник.
Сначала на местности с помощью рулетки и прямого угла разбиваем сетку квадратов.
Понятно, что нивелира с собой не оказалось, но колья, рулетка прямой угол и энтузиазм – все это было, поэтому мы приступили к разбивке местности на квадраты. Так, как площадь участка достаточно большая (4 га), и на участке уже имеются различные объекты, отображенные на схеме, то мы использовали их углы в качестве опорных точек и не стали разбивать на квадраты весь участок.
Если участок пустой, то сперва одна из его сторон разбивается на равные отрезки, длина отрезка должна быть равна выбранному размеру стороны квадрата. Размер стороны квадрата выбирается исходя из глазомерной оценки крутизны рельефа - чем круче склон, тем меньше должна быть сторона квадрата. Затем с помощью прямого угла и землемерной ленты в перпендикулярном направлении от каждой точки откладывается расстояние, также равное стороне квадрата (рисунок 1: сторона квадрата принята равной 5 м). Следующий ряд можно выстраивать, ориентируясь на уже закрепленные кольями точки.
Рисунок 1.
Существует еще один способ разметить прямой угол на местности, не используя специальные приспособления. Метод подсмотрен у строителей, которые размечали фундамент под будущую постройку, и носит конспиративное название “Метод 3-4-5”. Суть метода в том, что у прямоугольного треугольника с катетами равными 3 м и 4 м гипотенуза будет равна 5 м. То есть на местности закрепляем колышком вершину будущего прямого угла (точка А). Затем параллельно границе участка откладываем первый катет, равный 3 м, закрепляем точку В колышком, и между колышками А и В натягиваем бечевку. От точки В отрезок бечевки, длинной 9 м вторым концом привязываем к вершине угла А. Если от точки В по натянутой бечевке отложить 4 м, то до точки А останется 5 и мы получим прямоугольный треугольник с прямым углом в вершине А с катетами 3 м и 4 м и гипотенузой – 5 м. Этот метод можно рекомендовать для небольших участков.
Нам пришлось работать с использованием угла и глазомера. Так как на всю площадь (4 га) колышков заготовить не удалось, мы особенно тщательно разметили коридор в месте, где вероятнее всего пройдет будущая линия фильтрационного стока, при этом наши «квадраты» представляли собой прямоугольники. Если вы – хозяин достаточно большого участка и без предварительных измерений можете выделить зону, нуждающуюся в вертикальной планировке (для устройства дренажных стоков, для устройства системы водоемов с перетоками в виде ручьев и водопадов, для систем дозированного полива и т. д.), смело можете ограничиться детальной разбивкой на квадраты только этого участка.
Итак, закрепленные на местности с помощью колышков вершины квадратов также отмечаются на схеме участка. Вершины удобно нумеровать по принципу нумерации клеток шахматной доски – буквами по горизонтали и цифрами по вертикали.
Результатом этого этапа станут колышки, вбитые на участке ровными рядами и соответствующие им точки на схеме участка.
Для следующего этапа съемки необходим оптический нивелир.
Нивелир оптический — оптико-механический прибор для нивелирования, то есть измерения разности высот (превышений) между несколькими точками.
В Минске существует несколько пунктов проката, где можно взять нивелир на необходимый срок. Стоимость аренды нивелира обычно от 10 до 15 у.е. в сутки. В комплекте с нивелиром обязательно должна быть нивелирная рейка и штатив.
Порядок действий при работе с нивелиром следующий:
- Для начала необходимо закрепить нивелир на штативе.
- Далее нивелир устанавливается на одну из вершин квадратов, разбитых на местности. Теперь такая точка местности будет называться станцией нивелирования. В блокноте отмечается шифр точки, на которую установлен нивелир (например, 3д). Для первой станции удобно выбрать самую низшую точку снимаемой местности.
- Для того, чтобы привести прибор в рабочее состояние, пузырек круглого уровня (рисунок 2) с помощью подъемных винтов (рисунок 2) приводится в нуль-пункт (цент концентрических колец), после этого прибор готов к работе. В блокноте для каждой станции нивелирования отмечается величина высоты прибора, которая представляет собой длину отвесной линии, соединяющей точку стояния прибора с центром зрительной трубы (рисунок 3).
- Далее осуществляется непосредственно съемка. Один человек находится у нивелира, а второй с нивелирной рейкой становится на точку, превышение которой определяется. Рейку необходимо держать отвесно. Зрительная труба нивелира направляется на рейку, наводится резкость и на пересечении сетки нитей поля зрения трубы нивелира снимается отсчет и записывается в блокнот.
Рисунок 2.
Рисунок 3.
Далее человек с рейкой переходит на другую точку. Так продолжается до тех пор, пока рейка находится в поле зрения трубы нивелира.
При необходимости нивелир переносят на следующую точку, закрепленную на местности, с тем условием, что превышение этой точки уже снято с предыдущей станции (рисунок 4).
Рисунок 4.
Все отсчеты записываются в блокнот. На каждой новой станции необходимо замерять высоту прибора. Таким образом, получают журнал нивелирования, который выглядит примерно так:
Станция – точка 3д; высота прибора – n м;
Определяемые точки:
3г–
3в –
3б –
После того, как съемка на местности завершена, в домашних условиях превышения точек относительно станции, с которой их снимали, определяются следующим образом:
Превышение = высота прибора – отсчет по рейке (рисунок 5).
Рисунок 5.
Если значение получается положительным – определяемая точка находится выше станции, если отрицательным – ниже станции.
Первой станции, с которой производилась съемка, присваивают нулевое значение (так как изначально в качестве первой станции выбрана низшая точка местности). Отметки остальных точек находят путем прибавления или вычитания их превышений от отметки точки, на которой находилась станция нивелирования.
Рисунок 6.
Не удивляйтесь, если нивелир определяет превышение большее, чем кажется невооруженному глазу – именно поэтому мы предложили обратиться к прибору. Недооценка рельефа невооруженным взглядом как раз и приводит к проблемам, связанным с подтоплениями участков, постоянными пересыханиями, неравномерному распределению влаги атмосферных осадков.
Следующий шаг от вертикальной съемки до построения топографической карты – построение горизонталей (линий равной высоты). Точки прохождения горизонталей будем рассчитывать методом интерполяции на сторонах квадратов. Например между точками 1а и 2а пройдет горизонталь с отметкой 3 м (рисунок 6). Предположим, что сторона квадрата принята равной 5 м. Тогда расстояние от точки 2а до горизонтали можно найти следующим образом:
(3 м – 2,8 м) / (3,56 м – 2,8 м) * 5 м = 1,3 м
Таким образом, выстраиваются горизонтали, которые позволяют приближенно определить направление уклона территории участка, а также и значение этого уклона (i = h/l, где i – уклон участка, h – превышение между двумя точками, l – расстояние между этими точками).
Фотоотчет рабочей поездки, в процессе которой производилась нивелирная съемка
Приборы для топографической съемки: штатив, нивелир, рейка.
Круглый уровень – необходим для горизонтирования зрительной трубы прибора.
Приведение пузырька круглого уровня в нуль-пункт с помощью подъемных винтов.
Измерение высоты прибора.
Определение превышения точки относительно станции нивелирования.
Определение превышения точки относительно станции нивелирования (точка оказалась ниже станции – рейку пришлось выдвинуть).
Описанный метод не является высокоточным и не подходит для осуществления профессиональной вертикальной съемки под строительство, прокладку коммуникаций и других инженерных изысканий, требующих высокой точности. Нам такая карта с полученными горизонталями понадобится для оценки ориентации склонов, для определения линий водораздела и водосбора, для определения ключевых точек.
В нашем выпуске, посвященном управлению водными потоками на местности, мы еще вернемся к определению этих понятий а также расскажем о разметке горизонталей на местности с помощью «А» – рамы, и строительного уровня.
Мы получили карту с горизонталями (рисунок 7).
Рисунок 7 (нажмите на изображение, чтобы увеличить).
Ждем вас в следующем выпуске, посвященном сбору информации, наблюдениям и анализу условий участка.
Алина Пашек