Principii ale Ridicarilor Topografice Speciale, Domeniul Acestora In Masuratorile Inginerestidoc

=== Principii ale ridicarilor topografice speciale, domeniul acestora in masuratorile ingineresti ===

CAPITOLUL I – PRINCIPII ALE RIDICĂRILOR

TOPOGARIFCE SPECIALE, DOMENIUL ACESTORA ÎN

MĂSURĂTORILE INGINEREȘTI

Ridicările în planimetrie precum și ridicările altimetrice, realizarea procesului de compensare a măsurătorilor se finalizează prin unele reprezentări specifice, ce urmăresc redarea cât mai corectă și sugestivă a ternului și a detaliilor naturale și artificiale de pe acesta.

Astfel, se obțin funcție de conținutul lor, hărți, planuri și profile topografice, piese ce pot ilustra detaliile existente de suprafață sau relieful pe anumite direcții. După caz, în funcție de perioada realizării lor, aceste produse finale se pot prezenta fie sub formă grafică, clasică, ce va fi discutată aici, fie sub formă digitală, modernă, obligatorie în prezent, care va fi prezentată în capitolele următoare.

Rezultatele măsurătorilor topografice sunt reprezentări convenționale ale terenului, prin care distanțele orizontale și verticale sunt reduse la scară într-o anumită proporție. Raportul de scară în care numărătorul este egal cu unitatea, iar numitorul, de o valoare rotundă, arată de câte ori au fost micșorate distanțele din teren D spre a fi reprezentate pe plan d, se poate scrie:

În reprezentările grafice se utilizează scările de micșorare, al căror numitor N poate avea, conform STAS 2-59, valorile:

n fiind un număr întreg.

În funcție de aceste valori se disting scări mari când numitorul N este mic (de ex. 1:500) și scări mici, când numitorul este mare (de ex.1:25.000).

Scara în cazul reprezentărilor grafice sau analogice devine un element hotărâtor, deoarece condiționează conținutul și precizia acestora. Astfel, pe un plan de scară mare pot fii redate mai multe detalii decât pe o hartă la scară mică, iar siguranța determinărilor sporește în primul caz. În consecință, scara se alege în funcție de obiectivul ridicării și de densitatea detaliilor din teren, ca elemente date.

Folosirea planurilor analogice presupune, în esență, determinarea distanțelor din teren în funcție de cele din plan, prin intermediul scării numerice. Din relația (1.1) rezultă:

în legătură cu care trebuie menționat fapul că:

numitorul N este un număr adimensional, iar D și d ca mărimi liniare se consideră în aceeași unitate de măsură. Spre exemplu, la scara 1:5.000 un milimetru de pe plan reprezintă 5.000mm în teren, respectiv 5m, iar la scara 1:25.000 va reprezenta 25m;

scara grafică permite citirea directă a distanței corespunzătoare din teren și suprimarea calculelor. Un asemenea auxiliar (scărar) are forma unei rigle speciale, de secțiune triunghiulară sau a unei lere cu riglete din plastic pentru scările cele mai frecvente;

precizia grafică de citire sau de raportare este de ±0,2mm la scara planului pentru o vedere normală, ceea ce însemnează că la scara 1:500 eroarea de evaluare a unei distanțe din teren este de ±10cm, iar la scara 1:10.000 de ±2m.

În cazul planurilor digitale, bazate pe ridicări numerice, aspectele menționate mai sus pierd din importanță, având în vedere multiplele avantaje ale acestora: sunt depozitate în memoria calculatorului sau pe memorii mobile (laptop), pot fi vizionate în ansamblu sau pe porțiuni, se listează la scara dorită, problemele de calcul se rezolvă automat ș.a..

1.1 Clasificarea reprezentărilor cartografice

Produsele ridicărilor geotopografice pot fi clasificate după mai multe criterii, în toate cazurile elementele definitorii rămânând precizia și conținutul. În principiu, distingem planuri și hărți ce conțin suprafețele de teren proiectate pe un plan orizontal și profile topografice, ce redau relieful pe anumite direcții prin proiecție pe un plan vertical.

După scară reprezentările grafice în plan orizontal pot fi grupate în (Tabelul 1.1):

planuri topografice întocmite la scară mare, până la 1/10.000, ce cuprind suprafețe mici de teren, dar cu multe detalii, respectiv corpuri de proprietate, o zonă a unui cartier, un sector cadastral, etc. În cazul unor teritorii administrative, comune, orașe, planurile se întocmesc pe mai multe foi sau secțiuni, ce se racordează între ele conform unor scheme de dispunere.

hărțile sunt reprezentări la scări mici, pe cuprind pe aceeași foaie suprafața unui oraș, județ, provincii sau a țării. Scara nu mai este riguros constantă pe tot cuprinsul hărții, ci variază lejer în funcție de sistemul de proiecție adoptat, de suprafață și numitorul N. În funcție de scară se disting hărți topografice și hărți geografice (tab.1.1).

Planurile topografice, ca produse reprezentative ale ridicărilor curente, se pot prezenta sub două forme diferite:

analogică, respectiv grafică, obișnuită, la purtător, cunoscută din lucrările topografice și fotogrammetrice clasice, ce redau la o anumită scară detaliile terenului folosind puncte, linii, forme, simboluri și/sau culori;

digitală sau analitică, bazată pe ridicări numerice, ce presupun calculul coordonatelor punctelor caracteristice care definesc entitățile și elementele topografice ale terenului ce pot fi ordonate, la nevoie, pe straturi tematice (layere). Planul de ansamblu rezultă din sinteza acestora și poate fi afișat, vizualizat și tipărit (printat) la orice scară în ansamblu sau pe straturi, permițând intervenții și operarea de modificări.

Din motive practice, pentru utilizarea pe teren, planul digital se prezintă întotdeauna și sub formă grafică, analogică sau se transferă în laptop.

Clasificarea reprezentărilor cartografice Tabelul 1.1

Profilele topografice, ca reprezentări ale liniei de intersecție dintre suprafața terenului și un plan vertical, pot fi:

longitudinale, când planul vertical se consideră desfășurat în lungul unei direcții date (axul unui drum, a unei văi etc). Pentru a fi mai expresive, scara lungimilor se ia mai mare decât a înălțimilor de 10, 20, 25, 40 sau 50 ori, după caz;

transversale, când planul vertical este dispus perpendicular pe direcția dată. În acest caz, graficul cuprinde ca punct central unul comun cu profilul longitudinal, iar scările de raportare în plan și în înălțime sunt egale.

Aceste reprezentări sunt specifice proiectelor instalațiilor de transport – drumuri, căi ferate, funiculare – constituind suportul pentru fundamentarea soluțiilor propuse.

1.2 Lucrări topografice în etapele de studii, proiectate și execuție

Specificul acestui domeniu al construcțiilor, presupune o asistență topografică de specialitate în toate fazele realizării unor proiecte de căi de comunicații (drumuri, căi ferate, amenajarea cursurilor de apă. lucrări de artă, etc), atât în faza de studii (ridicări topografice la scară mare pentru asigurarea bazei topografice la proiectare) cât și la proiectare (lucrări topografice specifice la realizarea proiectului) și execuție (aplicarea pe teren a variantei de proiectare, optime). Fiecare etapă de realizare ale unei lucrări inginerești din domeniul construcțiilor presupune mai multe etape și anume:

A. Faza lucrărilor preliminare

Această fază cuprinde o serie de etape obligatorii:

a. Documentarea, care este operația de culegere a tuturor datelor
necesare întocmirii studiului. Aceste date rezultă din studii existente asupra zonei în care se va executa lucrarea, din hărți și planuri cât mai recente, la diverse scări.

Se adună toate datele necesare întocmirii studiului tehnico economic. Sunt necesare planuri și hărți la scări cuprinse între 1:100000 … 1:2000. Acestea trebuie sa permită o vedere de ansamblu a zonei în care se va realiza calea de comunicație / construcția / barajul / ect.. Se mai culeg informații geologice, hidrografice și referitoare la climă. În cazul în care documentația nu mai corespunde cu realitatea, se vor efectua ridicări topografice la scări mari ale zonei.

b. Studiul pe hartă. Documentația topografică e constituită din planuri la scări de 1:2000 … 1: 100000 la șes și 1:5000 … 1.25000 pentru terenuri accidentate sau populate.

c. Recunoașterea terenului

Se face verificarea pe teren a traseelor, sau a zonelor studiate. Se procedează la completarea hărții și planului, cu modificări constatate atât din punct de vedere planimetric cât și nivelitic, se verifică declivitățile, se verifică nivelul apelor subterane și natura și forma reliefului. Se definitivează varianta optimă.

d. Elaborarea studiului

Pe baza datelor de la proiectarea preliminară și a informațiilor de la recunoaștere se elaborează studiul tehnico-economic de justificare pentru varianta optimă. Se abandonează traseele necorespunzătoare și se stabilește varianta cea mai probabilă, care se marchează pe teren.

Proiectarea și realizarea rețelei de sprijin pentru ridicare/trasare, concepută în apropierea traseului / construcției cu amplasarea cea mai probabilă.

Aceasta poate fi concepută ca:

rețea de sprijin planimetrică

rețea de sprijin altimetrică

B Faza lucrărilor definitive

Are ca scop elaborarea și aplicarea ulterior pe teren a proiectului de execuție.

Faza lucrărilor definitive cuprinde o scrie de lucrări topografice obligatorii care conduc în final la realizarea căii de comunicație / construcției proiectate:

trasarea pe teren a elementelor caracteristice soluției de proiectare definitive;

1.3 Rețeaua geodezică de sprijin

1.3.1 Materializarea punctelor geodezice

Marcarea este operația de fixare a mărcilor / bornelor topografice la suprafața solului sau zidăria construcțiilor, în scopul materializării permanente a punctelor topografice. Marcarea punctelor se face în mod diferențiat după importanța și destinația lor.

Pentru desfășurarea lucrărilor topografice, precum și pentru referirea lucrărilor ulterioare de actualizare și/sau trasare, pe lângă fiecare teren în parte în lucrare se va realiza un sistem de puncte bornate.

Bornele se vor realiza din beton armat, conform schiței din figura 1.1 (dimensiunile sunt date în cm):

Fig. 1.1 Model bornă

Materializarea punctelor pe teren prin borne cu reper în subsol se execută respectând următoarele condiții:

axa de simetrie a bornei să coincidă cu verticala locului ce trece prin punctul materializat;

reperul la sol și cel din subsol să fie pe aceeași verticală, neadmițându-se o abatere mai mare de 1 cm;

între marca din subsol și marca la sol se va forma un strat semnalizator, gros de 15-20 cm, constituit din cărbune, cărămidă sfărâmată sau zgură.

Punctele de drumuire din localități se materializează de regulă cu borne prevăzute cu placă de fontă protectoare.

În trecut, în locul bornelor din beton se puteau folosi și borne de piatră naturale cioplite la fața superioară și pe fețele laterale, iar restul cu o cioplitură brută. Pe fața superioară, la mijloc se va încastra un bulon de fier cu cap rotund.

Marcarea se mai poate face cu picheți / țăruși de fier sau țeava în intravilan, iar in extravilan prin țăruși de lemn cu un cui bătut la partea superioară.

La orașe, punctele poligonometrice se materializează prin borne sau prin repere încastrate în construcții.

În vederea vizării de la depărtare, punctele marcate la sol trebuie semnalizate. Semnalizarea se realizează astfel:

prin semnale permanente pentru punctele rețelei de sprijin și de îndesire (triangulație, intersecție) constând din piramide cu poduri, piramide la sol, balize la sol și în arbori ;

prin semnale portabile (jaloane) pentru punctele de drumuire.

Modul de semnalizare se stabilește în urma recunoașterii și studiului executat asupra înălțimii semnalelor.

Semnalul geodezic sau topografic este o construcție sub forma unei piramide sau balize cu scopul punerii în evidență a unui punct geodezic sau topografic făcându-l observabil de la distanță.

Baliza este un semnal confecționat dintr-o manelă sau riglă de 3-5 m lungime și de 7-10 cm grosime, care se introduce într-o cutie de 22x190x800 mm, îngropată în pământ în poziție verticală. La partea superioară se găsesc fluturi formați din 4 scânduri de 12x170x800 mm,

Pentru a fi perfect vizibil și ușor de identificat, semnalul se vopsește pe toată lungimea cu o vopsea albă, iar în mijlocul semnalului pe o lungime de l m se vopsește în negru.

Baliza în arbore este asemănătoare cu cea de la sol, fiind fixată pe arbori în poziție verticală.

Punctele de sprijin vor fi determinate planimetric în Sistemul de Coordonate Stereografic 1970 și altimetric în Sistem de Cote Marea Neagră 1975 sau funcție de specificațiile fiecărei lucrări în parte.

1.3.2 Rețele de sprijin, triangulație, intersecții, drumuiri.

Pentru efectuarea unei ridicări topografice este necesară existența unei rețele de sprijin constituită din puncte de triangulație. Forma și dimensiunea rețelei de triangulație depind de mărimea și forma suprafeței de ridicare.

În general se consideră două mari categorii de rețele de triangulație:

A. Rețele de sprijin formate din triangulația geodezică

B. Rețele de sprijin formate din triangulația topografică locală.

Rețeaua de triangulație geodezică constă în folosirea unor puncte pe întinderi mari formată din puncte de ordin I, II, III, IV, V

Ridicările topografice se sprijină pe puncte de ordin IV, V. Fiecare punct geodezic este definit prin coordonatele X, Y, H .

Cazul A: Prezintă următoarele caracteristici:

se desfășoară pe suprafețe întinse, mari

oricărui punct de ordin I, II, III i se determină atât coordonatele geografice cât și rectangulare într-un sistem de coordonate la nivelul țării

distanțele sunt reduse la nivelul zero

distanțele suferă o anumită deformație.

În general este necesară folosirea unui sistem de proiecție cartografic. Indiferent de sistemul de proiecție adoptat suprafața va fi proiectată pe o suprafață plană.

Rețeaua de sprijin legală și obligatorie este rețeaua geodezică de stat.

Cazul B: Constituie o excepție care se aplică numai în cazuri speciale și cu anumite aprobări.

atunci când rețeaua de triangulație geodezică lipsește de pe suprafața unde se face ridicarea.

când suprafața de ridicat este relativ mică și nu se justifică din punct de vedere economic cheltuielile de ridicare.

utilizată în unele ridicări speciale în care deformații liniare, unghiulare sunt inadmisibile.

Principalele caracteristici ale cazului B :

se desfășoară pe suprafețe limitate, fără a depăși totuși o suprafață prea mare

proiecția punctelor se face pe un plan orizontal paralel cu suprafața geoidului sau elipsoidului de referință.

nu se ține seama de curbura Pământului

deformațiile suprafețelor, distanțelor și unghiurilor sunt considerate aproape nule

forma, dimensiunea și direcția după care se desfășoară în general triangulația topografică locală depind de suprafața de ridicat

fiecare triangulație topografică locală are un sistem propriu de axe de coordonate și uneori și altitudinile sunt date față de o suprafață de nivel luată arbitrar.

Executarea unei triangulații topografice locale comportă o serie de operații care se desfășoară astfel :

studiul pe hartă (proiectarea triangulației).

recunoașterea pe teren.

marcarea și semnalizarea punctelor.

măsurarea bazelor de triangulație și calculul lungimilor ei.

măsurarea tuturor unghiurilor rețelei de triangulație (compensarea unghiurilor în stație).

compensarea unghiurilor în rețea;

orientarea rețelei de triangulație determinată fie prin măsurători astronomice, cu giroscopul, giroteodolitul sau magnetic; de cele mai multe ori se iau valori arbitrare;

calculul lungimii laturilor de triangulație;

alegerea sistemului de axe de coordonate;

calculul coordonatelor punctelor de triangulație;

întocmirea dosarului tehnic al lucrării.

În funcție de forma terenului și de obstacolele pe care trebuie să le evităm și funcție de relieful terenului se aleg tipuri de rețele de triangulație:

poligon cu punct central, cu bază normală și cu baza scurtă;

lanț de poligoane cu punct central;

patrulater cu diagonale observate;

lanț de patrulatere

lanț de triunghiuri;

1.3.3 Clasificarea drumuirilor

Drumuirea este o metodă de ridicare în vedere determinării poziției planimetrice a punctelor rețelei de sprijin sau a punctelor de detaliu și constă în măsurarea pe teren a unghiurilor a pe care le fac între ele aliniamentele care constituie drumuirea, precum și lungimile D ale acestor aliniamente, adică laturile drumuirii.

Drumuirea se dezvoltă între punctele de triangulație de ordin I și V, între punctele rețelelor poligonometrice, precum și între punctele de intersecție.

a) după ordinul punctelor pe care se sprijină:

drumuiri principale, atunci când acestea se sprijină pe puncte de triangulație, intersecție sau poligonometrie

drumuiri secundare, atunci când se dezvoltă între un punct de triangulație sau poligonometrie și un punct de drumuire principal sau când ambele capete de drumuire se sprijină pe puncte de drumuire principală.

b) după forma pe care o au:

drumuiri întinse sprijinite pe două puncte de coordonate cunoscute

Fig. 1.2 Drumuire închisă pe punctul de plecare

Fig. 1.3 Drumuire sprijinită la capete pe puncte de plecare

drumuiri cu un punct nodal

Fig. 1.4 Drumuire cu punct nodal

drumuiri închise pe puncte de plecare. Executarea drumuirilor în circuit închis se admite numai în cazuri excepționale, cu condiția ca pe parcurs să se dea vize de control către punctele de triangulație din jur. Unghiurile formate între vizele de control și traseul drumuirii să fie în jur de 100 g .

c) după modul de măsurare a lungimilor laturilor:

drumuiri cu laturi măsurate direct

drumuiri cu laturi măsurate indirect – stadimetric

d) după modul de execuție:

● drumuiri cu stații sărite

Fig. 1.5 Drumuire cu stații sărite

Se aplică în terenurile descoperite sau inaccesibile și fără prea multe detalii, încât stațiile sărite pot reprezenta chiar punctele de detaliu ale terenului. Staționarea cu teodolitul nu se face în fiecare punct, ci din două în două puncte.

drumuiri de aliniament

Fig. 1.6 Drumuiri sprijinite la capete de aliniament

drumuiri cu stație unică care se aplică în terenurile descoperite și constă în aceea că pe teren se staționează într-un singur punct al drumuirii, de unde se vizează celelalte puncte; în teren se măsoară unghiurile ω și laturile l

drumuiri fără măsurarea unghiurilor

drumuiri fără închidere pe orientare în punctul final de sprijin

drumuiri care se sprijină pe două puncte de coordonate cunoscute, fără nici o viză de orientare

drumuiri de mare precizie

drumuire paralactică

e) după modul de determinare a orientărilor:

drumuire cu orientări deduse prin calcul

drumuiri cu orientări directe

drumuiri cu orientări magnetice

1.3.4 Ridicări de detaliu

Prin ridicarea detaliilor se înțelege determinarea poziției reciproce a punctelor de detaliu ale trenului față de rețeaua de ridicare formată din puncte de intersecție, retrointersecții, drumuiri planimetrice, etc., astfel încât pe baza acestor determinări să se poată obține planul topografic. Punctele de detaliu sunt puncte caracteristice ale ridicărilor planimetrice și altimetrice.

Ridicarea detaliilor poate fi efectuată pe cale numerică, grafică, etc.

Ridicarea detaliilor de planimetrie pe cale numerică se sprijină pe rețeaua de ridicare și se realizează prin următoarele metode:

A) Metoda drumuirii

Drumurile pot servii efectiv prin punctele lor la ridicarea pozițiilor unor puncte de detaliu ( puncte de frângere la drumuri – canale , căi ferate, limită de parcele- rețele edilitare-tehnice, etc.).

Fig. 1.7 Drumuire cu radieri

În mod frecvent, o dată cu executarea drumuirii se ridică și punctele accesibile prin radierii fapt pentru care această metodă mai este denumită metoda drumuirilor cu radieri.

B) Metoda radierii

Se folosește la ridicarea detaliilor planimetrice în jurul unui punct pe o rază a cărei lungime maximă variază în funcție de scara ridicărilor.

Pe teren se vor culege coordonatele polare ale punctelor radiate, adică se măsoară distanțele de la punctul de stație la punctele radiate și unghiurile polare ω.

Fig. 1.8 Metoda radierii punctelor de detaliu

C) Metoda absciselor și ordonatelor

Se aplică în terenuri aproximativ orizontale la ridicarea fațadelor străzilor și curților în localități,ridicarea detaliilor din interioarele curților, ridicarea malurilor râurilor, conturul lacurilor, limite de parcele, etc.

Fig. 1.9 Ridicare detaliilor utilizând metoda absciselor și ordonatelor

Poziția unui punct de detaliu l se determină prin ordonata Y și prin abscisa X .

Principiile Măsurătorilor Batimetrice

Conținutul măsurătorilor terestre a evoluat odată cu dezvoltarea altor științe, în special cu matematica, fizica si astronomia, pe care se bazează. Astfel, cunoștințele din domeniul matematic aplicate la măsurătorile terestre, pun la dispoziție metodele de prelucrare a rezultatelor măsurătorilor. Instrumentele pentru măsurători sunt construite pe principiile fizicii, iar astronomia furnizează datele de plecare necesare rețelelor de sprijin pentru măsurarea suprafețelor mari și stabilirii formei și dimensiunilor pământului. Cartografia, permite trecerea de la măsurătorile terestre executate pe suprafața neregulată a pământului la o suprafață matematică cu formă neregulată. Pentru ca planurile si hărțile să reprezinte căt mai real diversitatea de obiecte și forme de pe suprafața terenului, sunt necesare informații suplimentare trecute pe hărți și planuri din domenii precum: geografie, geologie și geomorfologie. Cunoașterea geografiei permite interpretarea corectă a elementelor naturale ale terenului (relief, vegetație, soluri, căi de comunicații, etc.), iar geologia și geomorfologia permit cunoașterea formelor de relief și legile de modificare ale acestora. Realizarea fotografiilor pentru reprezentarea suprafețelor de teren, impune cunoașterea proceselor fizico-chimice, prin care se realizează fotografiile. Pentru o redactare grafică cât mai sugestivă a suprafeței pământului trebuie să se cunoască metodele desenului topografic.

În acest context, batrimetia este domeniul ce se ocupă cu măsurarea adâncimii râurilor, lacurilor, mărilor și oceanelor prin realizarea unor așa zise hărți batimetrice care redau relieful terenului aflat sub apa. Batrimetria este metoda prin care sunt realizate hărți topografice detaliate ale adâncurilor mărilor sau oceanelor, foarte importante în stabilirea rutelor de navigație precum și studiul aluviunilor. De asemenea, hărțile batimetrice permit determinarea punctelor în care mareele sunt foarte puternice, puncte foarte potrivite pentru construirea centralelor mareice, etc..

În scopul unei mai bune deserviri a navigației, a apărut necesitatea întocmirii unor hărți batimetrice pe care să fie indicată linia șenalului navigabil. Astfel de hărți au fost întocmite în perioada 1905-1910 pe baza lucrărilor batimetrice. Adâncimile indicate în hărți sunt raportate față de altitudinea planurilor 0 ale mirelor din zonă .

În scopul familiarizării cu termenii folosiți in batimetrie se vor prezenta și defini cele mai importante elemente ale acestor măsurători terestre. În termeni uzuali, procesul de măsurare a adâncimilor se mai numește și ridicare batimetrică și cuprinde ansamblul lucrărilor de măsurare, calcul și reprezentare a reliefului subacvatic al unei zone. În acest scop se urmăresc și se determină un număr suficient de puncte pe suprafața apei, judicios alese ca număr și poziție, în funcție de scara planului ce se va redacta și precizia urmărită. Măsurătorile adâncimii apei denumite și sondaje constituie problema de bază a lucrărilor hidrografice cu scopul de a determina relieful subacvatic, adică a denivelărilor unui bazin hidrografic.

Relieful în topografie se definește ca fiind totalitatea neregularității naturale a terenului. Reprezentarea reliefului în plan se realizează de regulă, prin curbe de nivel. Curba de nivel se definește ca fiind locul geometric al punctelor care au aceeași cotă, iar cota unui punct reprezintă distanța pe verticală între o suprafață de nivel zero și suprafața de nivel ce trece prin punctul respectiv.

Punctele ale căror cote se determină, se află deasupra geoidului (care corespunde aproximativ cu suprafața mărilor și oceanelor), se numesc puncte topografice, iar cele situate sub acesta (pe fundul mărilor și oceanelor) se numesc puncte batimetrice.

În ridicările batimetrice se utilizează următoarele noțiuni:

adâncimea este distanța pe verticală spre nadir, între suprafața de nivel zero (nivelul de referință) și un punct de pe fundul apei, (deci este o cotă negativă);

curba batimetrică sau izobată reprezintă locul geometric al punctelor de aceeași adâncime.

Pe hărțile topografice curbele de nivel negativ se reprezintă cu o linie de culoare albastră, iar notațiile se fac cu semnul minus. La mare, izobatele, sunt notate cu valoarea adâncimii fără semn.

1.4.1 Determinarea Nivelului de Referință

Nivelul de referință este un plan convențional față de care sunt raportate adâncimile. Se mai numește și zeroul hidrografic. Acest nivel de referință trebuie situat sub nivelul celor mai mici ape posibile și se determină în mod diferit la mare, față de fluviu (râuri). La o mare fără maree (în cazul Mării Negre) nivelul de referință s-a calculat pe baza datelor furnizate de un post hidrometric pe o perioadă de observații de cel puțin 30 – 50 ani.

Pentru țara noastră, suprafața de nivel zero este suprafața liniștită de nivel mediu al Mării Negre. Punctul zero fundamental se află în portul Constanța încastrat într-un monolit de beton.

Pentru corectarea adâncimilor măsurate față de zeroul hidrografic, în zonele de lucrări hidrografice se instalează posturi hidrometrice. Astfel de posturi sunt instalate în porturile Constanța, Mangalia și Sulina. Distanța dintre două posturi hidrometrice este de 40 – 100 km funcție de configurația coastei.

Un post hidrometric este compus din instalația de măsurare și reperul de nivelment. Instalația de măsurare poate fi o miră sau un maregraf.

La fluvii și râuri, nivelul zero reprezintă nivelul mediu multianual al celor mai scăzute ape determinate pe baza unor observații îndelungate, de cel puțin 25 de ani. Acest nivel zero reprezintă zeroul postului hidrometric față de care se corectează adâncimile măsurate.

Suprafața de nivel zero, ca referință pentru cote, se consideră geoidul, corp neregulat rezultat din prelungirea pe sub scoarța terestră a oceanelor și mărilor deschise, presupuse în echilibru.

În sectorul românesc al Dunării există 25 de posturi permanente situate unul față de altul la o distanță de aproximativ 40 km.

Posturile hidrometrice de la lacuri sunt organizate după aceleași principii ca și cele de la mare. Numărul posturilor hidrometrice depinde de suprafața lacului. Pentru lacuri cu suprafața mai mică de 10 km2 se folosește un post hidrometric, la suprafețe între 10 și 100 km2, două posturi, iar la suprafețe mai mari de 100 km2, patru posturi.

Toate adâncimile înscrise pe planul hidrografic reprezintă adâncimi corectate față de zeroul hidrografic. În acest scop, în timpul unei zile de lucru se citește nivelul instantaneu al apei de cel puțin două ori.

Pentru reducerea adâncimilor la nivelul de referință se aplică formula:

în care:

Hr – adâncimea redusă;

Ha – adâncimea măsurată;

ΔZ – corecția de nivel;

Z0 – gradația citită pe miră corespunzătoare nivelului zero;

Zi – cota nivelului instantaneu.

1.4.2 Linii de Sondaj și Desimea Sondajelor

Sondajul este o lucrare specială de măsurare a adâncimii apei în puncte situate în plan, de-a lungul unor direcții numite linii de sondaj.

Pe aceste linii situate la suprafața apei se deplasează ambarcațiunea de sondaj. În terminologia hidrografică, pe lângă linia de sondaj se mai folosește și noțiunea profil.

Profilul rezultă din intersecția unui plan vertical care conține linia de sondaj (la suprafața apei) și fundul apei. Are forma unei linii frânte.

Reprezentarea reliefului subacvatic pe planurile hidrografice este caracterizată de următoarele elemente:

desimea sondajelor;

direcția liniilor de sondaj;

precizia de măsurare a adâncimilor;

precizia de determinare a poziției în plan a sondajelor;

precizia de trasare a izobatelor.

Prin desimea sondajelor se înțelege numărul de adâncimi măsurate pe unitatea de suprafață. Ea depinde de distanța dintre liniile de sondaj și intervalul dintre adâncimile măsurate pe linia de sondaj.

Distanța dintre liniile de sondaj se stabilește în funcție de următoarele:

gradul de accidentare și caracteristicile morfometrice ale fundului apei;

importanța zonei și scopul ridicării hidrografice.

În funcție de aceste criterii se stabilește scara planșetei de sondaj. Scara se alege astfel încât distanțele dintre liniile de sondaj să fie egale cu 1 cm la scara planșetei.

Exemplu: pentru a realiza distanța dintre liniile de sondaj la o ridicare hidrografică în scopul dragajului de adâncime, care impune distanța de 10 m, planul hidrografic se va întocmi la scara 1:1 000 (1 cm pe plan este egal cu 10 m pe suprafața apei).

Intervalul dintre adâncimi de-a lungul liniilor de sondaj se impune atunci când adâncimile apei se măsoară cu sonda de mână sau cu sonda ultrason fără înregistrator. În cazul măsurării adâncimilor cu sonda ultrason înregistratoare apare profilul fundului apei pe o bandă înregistratoare (batigramă), din care putem extrage orice valoare a unei adâncimi măsurate.

Pe planul hidrografic, adâncimile se înscriu la un interval grafic de 3 – 5 mm la scara planului.

Exemplu: pe o planșetă de sondaj la scara 1:10 000 adâncimile se înscriu la un interval grafic de 3 – 5 mm ceea ce corespunde unei distanțe reale pe apă de 30 – 50 m, interval în care pot exista adâncimi diferite, important de a fi cunoscute.

Atunci intervalul dintre adâncimile măsurate (d):

unde:

c – numitorul scării hărții (exemplu: 10 000);

n – raportul între numărul adâncimilor măsurate și adâncimile înscrise (pentru sondele simple n = 2, iar pentru sondele ultrason fără înregistrator n = 3 sau 4).

În ridicările hidrografice pentru dragajul de adâncime, intervalul dintre adâncimile măsurate pe linia de sondaj este de 5 m.

Ridicarea hidrografică executată în scopul dragajului de adâncime pentru a corespunde normelor în vigoare și anume: distanța între liniile de sondaj de 10 m și intervalul dintre adâncimi de 5 m, impune ca scara planului hidrografic să fie 1:1 000.

1.4.3 Orientarea Liniilor de Sondaj

Liniile de sondaj se proiectează de regulă să fie perpendiculare pe o anumită direcție de referință care poate fi:

direcția nord;

o direcție materializată topografic (direcția generală a coastei; linia malului fluviului, canalului, lacului; axul unui dig etc).

Mulțimea liniilor de sondaj materializate pe plan formează un sistem de linii de sondaj. În ridicările hidrografice se folosesc următoarele sisteme de linii: paralele, radiale, în zigzag și combinate.

Sistemul de linii paralele este format din linii drepte paralele între ele și se proiectează în majoritatea ridicărilor batimetrice pentru că asigură desimea constantă a sondajelor pe unitatea de suprafață.

Fig.1.13 Sistemul de linii paralele de sondaj

Față de direcția de referință, liniile de sondaj pot fi:

perpendicular pe această direcție;

sub un unghi oarecare (ex.. 45o sau 135o) în cazul sondajelor la fluviu sau pe râuri (unde este curent).

Sistemul de linii radiale este alcătuit din linii drepte care converg într-un punct numit pol, sub anumite unghiuri și se proiectează în ridicările batimetrice din dreptul capurilor, în jurul insulelor și ale altor caracteristici ale terenului.

Fig.1.14 Sistemul de linii radiale de sondaj

Desimea sondajelor efectuate pe profilele radiale scade de la pol către zona periferică a sistemului unde trebuie să fie egală cu cea proiectată (adică 1 cm la scara planului hidrografic).

Unghiul sub care converg liniile (γ 0 sau γ g):

unde:

d – distanța între extremitățile liniilor de sondaj (va fi întotdeauna 1 cm la scara planului);

D – distanța de la polul sistemului la capătul liniei.

Sistemul de linii în zig-zag are aspectul unei linii frânte formată din segmente egale sau diferite ca lungime și se proiecteaza de regulă, în sondajele la fluviu, râuri, unde există curent.

Fig.1.15 Sistemul de linii de sondaj în zig-zag

Sistemul de linii combinate reprezintă combinații din sistemele prezentate anterior. Se proiectează în cazul ridicărilor batimetrice de mare precizie și pentru cercetarea suplimentară a zonei.

Fig.1.16 Sistem de linii de sondaj combinate

1.4.4 Poziționarea Sondajelor

După proiectarea liniilor de sondaj pe baza criteriilor stabilite, pe timpul sondajelor se fac simultan măsurătorile de adâncime la precizia stabilită și de determinare a poziției punctelor la precizia impusă de Instrucțiunile de sondaj.

Regulă: O adâncime măsurată nu are valoare din punct de vedere hidrografic dacă nu este poziționată în plan prin coordonate.

Pentru a se realiza precizia determinării pozițiilor punctelor pe linia de sondaj trebuie să se asigure:

deplasarea navei (ambarcațiunii de sondaj) în mod cât mai fidel pe linia de sondaj proiectată;

alegerea celor mai precise metode de poziționare a punctelor de sondaj.

1.5 Modalități de Reprezentare a Reliefului în Ridicări Topografice Speciale

Unul din elementele principale din continutul hărților si planurilor topografice este relieful. Relieful cuprinde totalitatea neregularitaților concave si convexe de pe suprafața topografică a Pământului. Relieful este studiat din punct de vedere al configurației sale, al formelor caracteristice și al elementelor care îl compun, deosebit de importantă fiind problema reprezentării sale cât mai corecte și expresive pe planuri si hărți.

Reprezentarea reliefului pe planuri si hărți se poate face prin urmatoarele metode: metoda curbelor de nivel, a planului cotat, a profilelor, a hașurilor, a umbrelor cu tente și a planului în relief. Metoda cea mai folosită este cea a curbelor de nivel.

1.5.1 Metoda Curbelor de Nivel

Metoda de reprezentare a reliefului prin curbe de nivel se mai numește și metoda orizontalelor. Prin această metodă se redă în mod sugestiv relieful terenului și totodată permite rezolvarea unor serii de probleme tehnice.

Curba de nivel este proiecția în plan orizontal a liniei care unește punctele de pe suprafața topografică care au aceeași cotă.

Curbele de nivel se obțin prin secționarea formei de teren respective prin suprafețele de nivel, care sunt perpendiculare pe direcția gravitației iar pe porțiuni limitate pot fi asimilate cu planuri orizontale. Intersecția fiecărei suprafețe de nivel, considerată plană și orizontală, cu suprafața topografică dă chiar proiecția orizontală a curbei de nivel de pe teren.

Fig.1.17 Principiul metodei curbelor de nivel

Aceasta, proiectată pe planul topografic și redusă la scară, dă curba de nivel de pe plan sau hartă .

Pentru reprezentarea reliefului prin curbe de nivel, în funcție de scara hărți se alege o echidistanță a curbelor. Echidistanța „E” reprezintă distanța verticală constantă dintre suprafețele plane și orizontale de secționare a reliefului; ea se mai numește si echidistanță naturală sau numerică și are de obicei o valoare de un număr întreg de metrii : 1, 2, 5, 10, 20 etc. Echidistanța naturală este specifică fiecărui gen de plan si hartă și depinde de mai mulți factori: de precizia care se urmărește în redare, de accidentația terenului, de scara planului. De exemplu, pe o hartă la scara 1:25 000 echidistanța este de 5 m; pentru scara 1:50 000, E=10 m; pentru scara 1:100 000, E = 20 m. În regiunile muntoase unde terenul prezintă o accidentație pronunțată echidistanța curbelor de nivel se dublează.

Echidistanța numerică redusă la scara planului sau hărții se numește echidistanță grafică „e”. Relația de legătura între aceste echidistanțe este :

unde n este numitorul scării.

Curbele de nivel se clasifică în funcție de valoarea echidistanței E: curbe de nivel normale, principale, ajutătoare si accidentale.

Fig.1.18 Tipuri de curbe de nivel

(a-principală; b-normală; c-ajutătoare; d-accidentală)

CURBELE DE NIVEL NORMALE

Curbele de nivel normale se trasează pe plan sau hartă prin linii subțiri, continue la echidistanța dată care trebuie aleasă așa fel încât să poată reda formele de relief de bază. Echidistanța se stabilește conform instrucțiunilor in funcție de relief, de scara planului și scopul urmărit în ceea ce privește folosirea planului topografic.

CURBELE DE NIVEL PRINCIPALE

Curbele de nivel principale sunt curbele de nivel normale îngroșate, care se trasează la cote rotunde mari. De exemplu, fiecare a cincea curbă se consideră principală pentru echidistanța de: 0,5 m; 1 m; 2 m; 5 m; 20 m.

CURBELE DE NIVEL AJUTĂTOARE

Se trasează pe planul topografic sau hartă prin linii întrerupte, având echidistanța egala cu jumătatea echidistanței curbelor de nivel normale. Se folosesc numai în locurile în care echidistanța curbelor de nivel normale este prea mare pentru a reda corect relieful terenului.

CURBELE DE NIVEL ACCIDENTALE

Sunt curbe de nivel care se trasează la ¼ din echidistanța normală prin linii întrerupte mai scurte decât cele ajutătoare. Ele se folosesc numai atunci când formele caracteristice de relief nu pot fi reprezentate prin curbe de nivel normale și ajutătoare.

1.5.2 Metoda Planului Cotat

Constă în raportarea planimetrică a punctelor nivelitice și scrierea lângă fiecare punct a cotei respective. Această metodă prezintă inconvenientul că formele de relief nu apar în ansamblu în mod sugestiv, iar scrierea cotelor încarcă planul cu multe cifre.

Planul cotat este de fapt piesa de bază pentru trasarea pe plan a curbelor de nivel și are utilizare în calculul terasamentelor, în lucrările de irigații, îndiguiri, etc.

1.5.3 Metoda Profilelor

Se folosește la reprezentarea reliefului după un singur plan vertical care secționează terenul după o anumită direcție. Astfel se întocmesc profile longitudinale și transversale necesare la executarea căilor de comunicații, diguri, canaluri și rețele edilitare tehnice.

1.5.4 Metoda Hașurilor

Hașurile sunt liniuțe care reprezintă gradul de iluminare a versanților de către razele soarelui, care se consideră căzând vertical asupra formei de teren. Intensitatea de iluminare se exprimă prin intervalul dintre hașuri și grosimea lor. Astfel cu cât suprafața este mai puțin înclinată cu atât este mai luminată și cu cât suprafața are o pantă mai mare cu atât este mai întunecată. Hașurile se trasează între curbele de nivel având direcția liniei de cea mai mare pantă.

Această metodă se aplică numai uneori în cazul hărților la scări mici și pentru reprezentarea anumitor forme tipice de relief cum sunt: movila, groapa, viroaga, ravena, rambleu, debleu etc.