«И. Г. Картавенков, М. Г. Глебко ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ Методические указания для студентов специальностей 1-70 04 02 Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна, 1-70 04 03 Водоснабжение, водоотведение и ...»

При вычислительной обработке плановых сетей используются формулы тригонометрии.

Высотные государственные геодезические сети I – IV классов создавались и в настоящее время создаются геометрическим нивелированием из середины соответствующих классов.

Высотные сети сгущения и съемочного обоснования могут создаваться как геометрическим, так и тригонометрическим нивелированием.

В последние 10 лет на территории республики плановые и высотные сети стали создаваться спутниковыми методами. При этом для определения координат искомой точки может быть использован статистический, динамический или кинематический метод.

При изучении рассматриваемой темы следует уяснить, что государственная плановая геодезическая сеть включает: фундаментальный астрономо-геодезический пункт (Минск); ВГС (высокоточную геодезическую сеть), состоящую из 9 пунктов; CГС-1 (спутниковую геодезическую сеть), состоящую из 846 пунктов; государственную геодезическую сеть сгущения (ГСС), образованную 6581 треугольником пунктов II – IV классов, созданных по программе 1961 года.

Достоинством сетей развитых современными спутниковыми методами заключается в высокой точности во взаимном положении смежных пунктов, а их числовые характеристики в основном зависят от продолжительности наблюдений созвездия искусственных спутников Земли в спутниковой системе ГЛОНАС (Россия) или GPS (США).

Числовые характеристики государственных плановых сетей приведены в государственном стандарте СТБ 1653 – 2006.

Литература: [1, С. 23–29; 2, С. 17–21; 3, С. 24–27, 172–173; 4, С. 12– 18; 8, С. 25–29 и др.].

При проектировочных работах требуется знать расположение объектов по отношению к сторонам света. Карты и планы составляют так, что верхние их края являются северными. Для этого при измерениях на местности линии ориентируют по географическому (истинному) меридиану.

При составлении плана на небольшой участок иногда разрешается ориентировать линии по магнитному меридиану. Однако, географический и магнитный меридианы, как правило, не совпадают и образуют горизонтальный угол, который называют склонением магнитной стрелки.

Для ориентирования линий местности относительно меридиана служат азимуты и румбы. Линия имеет два направления: прямое и обратное, а поэтому различают прямые и обратные азимуты и румбы.

Азимут (географический или магнитный) может изменяться в пределах от 0 до 360, а румбы от 0 до 90. Чтобы направление линии было вполне определено, величине румба приписывают название, состоящее из двух букв названий сторон света. Например, СЗ:4515 – это значит, что направление линии лежит между направлениями на север и запад и составляет с меридианом угол 4515.

Вычисления азимутов и румбов связаны с трудностями, так как для прямой линии на земной поверхности в разных ее точках азимуты и румбы изменяются из-за непараллельности меридианов.

По этой причине прямой и обратный азимуты одной и той же линии различаются между собой, но не ровно на 180. Так же будут не равны между собой и величины прямых и обратных румбов. Поэтому для упрощения вычислений направлений линий пользуются дирекционными углами.

В отличие от азимута дирекционный угол откладывают не от меридиана, а от линии, параллельной осевому меридиану, поэтому дирекционным углом называют горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления линии, параллельной осевому меридиану, по ходу часовой стрелки до направления данной линии.

Разность между азимутом и дирекционным углом называют сближением меридианов. Сближение меридианов равно нулю, если начальная точка линии находится на осевом меридиане или на экваторе.

Румб, вычисляемый по дирекционному углу, принято называть просто румбом.

В этой теме особого внимания требует изучение области применения того или иного ориентирного угла, формул связи между различными углами. Следует уяснить, что, в общем случае, ориентирный угол – это отсчитываемый по определенному правилу угол между направлением, принятым за начальное (опорное), и направлением на данную точку.

В геодезической практике часто приходится решать прямую и обратную геодезические задачи в системе плоских прямоугольных координат, и решение должно выполняться с контролем вычислений.

Прямая геодезическая задача состоит в том, что по координатам одного конца А(А;A) линии АВ, по дирекционному углу этой линии АВ и длине ее горизонтального проложения SАВ вычисляют координаты другого конца В(В;В) этой линии. При этом пользуются правилом: координата точки последующей равна координате данной точки плюс соответствующее приращение.

Обратная геодезическая задача состоит в том, что по координатам концов линии АВ вычисляют дирекционный угол и горизонтальное проложение этой линии. То есть известно: А;А;В;В; вычислить АВ и SАВ.

При изучении подходов к решению обратной геодезической задачи следует уяснить, что ее решение возможно только через приращения координат (разностей координат по осям) и двумя путями, каждый из которых сопровождается контролем. Однако, контрольные вычисления могут не совпадать из-за нарушения правил техники вычислений. Это встречается в тех случаях, когда румбические углы близки к 0 или 90.

Литература: [1, С. 47–72; 2, С. 21–35; 3, С. 28–39; 4, С. 22–33; 6, С. 18– 42; 8, С. 30–47 и др.].

Особое внимание необходимо обратить на выявление принципиальных различий между картой и планом, уяснение понятия «точность масштаба», различий между масштабными и внемасштабными условными знаками, понимание сущности способа изображения рельефа горизонталями, а также на типы задач, решаемых по топографическому плану и карте, и методику их решения. Для приобретения навыков решения задач по топографическому плану предусмотрена лабораторная работа. Полное и сознательное выполнение индивидуального задания на лабораторную работу – необходимое условие грамотного использования топографических планов и карт в качестве топоосновы при проектировании инженерных сооружений, при решении многих специальных задач. При наличии индивидуального задания и методических указаний по его выполнению работа может быть выполнена самостоятельно. Особое внимание надо обратить на решение задач по топографической карте, плану с горизонталями, в частности, по построению профиля, определению уклонов, учитывая, что величина уклона может быть выражена в тысячных, процентах, промиллях, например i = 0,013 = 1,3 % = 13 ‰.

Одной из задач, решаемых с использованием планов, является вычисление площадей. Эта задача решается аналитическим, графическим и механическим способами или их комбинацией, а также на весах.

Литература: [1, гл. 3; 2, гл. 5; 3, гл. 3; 4, гл. 4; 6, С. 43–62; 8, С. 48–60].

Производственная деятельность инженеров строительных специальностей, включающая изыскания, проектирование и строительство различных инженерных сооружений, а также проведение работ по геодезическому контролю строительства, связана с различного рода измерениями, определением количественного значения измеряемой величины. Инженерыстроители выполняют оценку точности измерений. Им приходится иметь дело с оценкой точности геодезических работ на разных стадиях строительства: при создании съемочного обоснования и разбивочной основы, выполнении топографических съемок, вынесении проекта в натуру, оценке соответствия конструктивных элементов проектному положению в ходе строительства и эксплуатации объекта, проведении исполнительных съемок. В строительстве используется система допусков, регламентирующая геометрическую точность. Нормы точности геодезических работ, назначаемые в ТКП, СНиПе и других нормативных документах, даются в форме абсолютных и относительных средних квадратических или предельных погрешностей, допустимых невязок геодезических ходов, допусков при выполнении разбивочно-разметочных построений.

При изучении темы необходимо обратить внимание на следующие вопросы: оценка точности результатов измерений; отыскание из ряда произведенных измерений наиболее надежного значения измеряемой величины и оценка его точности; предвычисление ожидаемых погрешностей результатов измерений; обоснование рекомендаций по методике геодезических измерений и применению средств измерений, обеспечивающих необходимую точность в соответствии с нормативными документами.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы 1. Что называют уровенной поверхностью?

2. Почему обработку геодезических измерений выполняют на поверхности референц-эллипсоида?

3. Как определяют размеры участка земной поверхности, принимаемого за плоский, если влиянием кривизны Земли пренебрегают?

4. Как выбирают местную систему прямоугольных координат?

5. Что значит ориентировать линию? Что называют азимутом и румбом?

6. Что называют географическим, или истинным, азимутом и дирекционным углом? Какова зависимость между прямым и обратным дирекционными углами и румбами данной линии?

7. Покажите на рисунке зависимость между дирекционными углами и румбами. Для чего от дирекционных углов и азимутов переходят к румбам? Есть ли в этом необходимость в настоящее время?

8. Приведите формулы для перехода от дирекционных углов к румбам. Вычислите румб линии, если ее дирекционный угол равен 315°30'.

9. Что называют магнитным азимутом и как перейти к нему от измеренного на плане или карте дирекционного угла линии?

10. Какими ориентирными углами удобнее пользоваться при ориентировании на местности?

11. Вычислить румбы линии, если ее дирекционный угол равен 90.

Показать решение на чертеже.

12. В чем сущность и особенность конформной поперечной цилиндрической проекции Гаусса?

13. Сущность ортогональной проекции, и ее применение в геодезии.

14. Изложите задачи инженерной геодезии.

15. В чем состоят основные принципы построения и развития геодезических сетей?

16. В чем сущность метода триангуляции?

17. В чем сущность метода трилатерации?

18. В чем сущность полигонометрии и линейно-угловых засечек?

19. Как измеряют углы и длины сторон при проложении теодолитновысотного хода для создания планово-высотного съемочного обоснования?

20. В чем сущность прямой и обратной геодезических задач? При выполнении каких работ они находят применение?

21. В какой последовательности уравнивают углы и приращения координат при обработке измерений в теодолитных ходах?

22. В какой последовательности уравнивают превышения при обработке теодолитно-высотного хода?

23. В какой последовательности уравнивают превышения нивелирного хода в качестве высотного съемочного обоснования?

24. Чем определяется выбор метода создания высотного съемочного обоснования?

25. Что такое топографический план и топографическая карта? В чем их сходство и различие?

26. Что называется масштабом карты (плана) и как он выражается?

Что называют предельной точностью масштаба? Укажите предельную точность масштабов 1:10000, 1:1000 и 1:500.

27. В чем состоит различие между масштабными и внемасштабными условными знаками?

28. Что называют высотой сечения рельефа и заложением? Как определить отметку точки, лежащей между горизонталями?

29. Что такое уклон, по какой формуле он определяется? Как его выразить в процентах и промиллях? Как построить график заложений для уклонов и провести на плане или карте линию заданного уклона?

30. Рассчитайте величину заложения, соответствующую заданному уклону, величина которого (в тысячных) численно равна двум последним цифрам учебного шифра студента, если масштаб плана 1:2000, а высота сечения рельефа 1 м.

31. Как построить профиль линии местности по карте (плану)?

32. Как измерить на карте дирекционный угол и перейти от него к магнитному азимуту?

33. Какие способы применяют для определения площадей на планах и картах и какова их точность?

34. Что называют водосборной площадью, и как на топографическом плане или карте определяют ее границу?

35. Изложите сущность определения положения точки местности на основании координат (; ; Н) навигационных искусственных спутников Земли (НИСЗ).

36. Приведите основные формы рельефа и изобразите их на рисунке.

37. Как выполняется разграфка и определяется номенклатура карт и планов?

38. Системы координат, используемые в практике на небольших строительных площадках.

39. Вычислить и показать на чертеже приращения координат по обеим осям, если дирекционный угол линии составляет 35841, а ее проложение 153,51 м.

40. В чем главное различие между случайными и систематическими погрешностями измерений?

41. Какими свойствами обладают случайные погрешности?

42. Почему среднее арифметическое из результатов равноточных измерений является вероятнейшим значением измеряемой величины?

43. Как вычисляют истинные и вероятнейшие погрешности? Каким свойством обладает сумма вероятнейших погрешностей, как это свойство используется при обработке результатов геодезических измерений?

44. Точность измерения каких величин оценивают абсолютной и относительной погрешностью? Как представляют относительную погрешность в геодезии?

45. Что такое предельная погрешность и как ее определяют в зависимости от доверительной вероятности?

46. Как обрабатывают результаты многократных равноточных измерений?

47. Как обрабатывают двойные измерения?

48. Как определяют среднюю квадратическую погрешность функции измеренных величин? Ответ составьте на примере функции общего вида F = f(х1, х2 … хn).

49. Как обрабатывают результаты неравноточных измерений? Вес измерения.

50. Записать формулы Гаусса и Бесселя и обосновать их принципиальное отличие.

51. Покажите, что сумма уклонений ([]) многократно измеренной величины, от ее арифметической середины равна 0.

52. Вычислить объем грунта, необходимого для подсыпки высотой 1,05 м, если площадка имеет форму прямоугольника с размерами 100,45 и 151,55 м, учитывая, что приведенные цифры приближенные.

53. При расчете точности измерений (аргументов функции) пользуются принципом равных влияний. Покажите его сущность на примере функции Р = (1/2) ab sin.

54. Определите среднюю квадратическую и предельную погрешность превышения h = a – b, если ошибка отсчета (взгляда) составляет 3 мм.

55. Обоснуйте основные принципы выполнения геодезических работ (полевых и камеральных).

56. Установите зависимость между весами измерений и их средними квадратическими ошибками, если измерены две неоднородные величины (линия, угол).

57. С помощью линейки и измерителя построить углы в 90 и 45.

Пояснить порядок работы.

58. Построить поперечный масштаб удобный для работы с планом масштаба 1:1000. Пояснить порядок построения и пользования.

59. Объяснить сущность понятий «горизонталь», «высота сечения рельефа», «заложение», «мера крутизны скатов».

60. С какой точностью следует измерить ширину и длину прямоугольника, если его линейные размеры составляют 25,15 и 65,35 м, а площадь требуется определить с погрешностью (ошибкой) 5 м2? Чему равна предельная относительная ошибка площади?

РАЗДЕЛ 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Горизонтальные и вертикальные углы. Принципиальная схема оптикомеханического теодолита, его основные части. Зрительная труба, ее устройство и установка для наблюдений. Уровни, их назначение и устройство, точность уровня. Угломерные круги, цена деления лимба. Отсчетные устройства: микроскопы штриховой и шкаловый. Эксцентриситет алидады. Горизонтирование теодолита. Классификация теодолитов по точности. Типы оптико-механических теодолитов. Полевые поверки и юстировки технических теодолитов.

Методика измерения горизонтальных углов способами отдельного угла и способом круговых приемов. Меры по уменьшению погрешностей угловых измерений. Измерение вертикальных углов, юстировка места нуля вертикального круга. Сведения о кодовых теодолитах и автоматизации угловых измерений.

2.2. Измерение расстояний. Геодезические светодальномеры.

Приборы для непосредственного измерения расстояний (стальные ленты и рулетки), их компарирование. Способы вешения створа и подготовка линий местности для непосредственного измерения расстояний. Техника измерений лентами и рулетками, вычисление горизонтального проложения с учетом поправок на компарирование, наклон линий и температуру ленты.

Косвенные способы измерения расстояний.

Светодальномеры. Устройство. Принцип измерения расстояний фазовым методом. Сведения о современных лазерных дальномерах и точности измерений расстояний. Лазерные рулетки. Оптические дальномеры геометрического типа, их точность, измерение расстояний, вычисление горизонтального проложения. Понятие о спутниковых методах измерения расстояний и их точности. Расчет значимости погрешностей линейных и угловых измерений при обосновании точности геодезических работ и выборе приборов для их производства.

2.3. Измерения превышений. Оптико-механические и цифровые нивелиры, электронные тахеометры. Задачи и сущность методов нивелирования: геометрического, тригонометрического, спутникового, стереофотограмметрического, физических. Способы геометрического нивелирования. Понятие о влиянии кривизны Земли и вертикальной рефракции на величину измеренного превышения. Принципиальные схемы нивелира с уровнем, нивелира с компенсатором. Классификация нивелиров по точности. Полевые поверки и юстировки нивелиров. Методика технического нивелирования. Погрешность измерения превышения, фактическая и допустимая невязки превышения в нивелирном ходе, уравнивание превышений, вычисление отметок пунктов. Общие сведения о цифровых и лазерных нивелирах. Способы тригонометрического нивелирования, их точность. Электронные тахеометры, их технические характеристики. Измерение превышений электронным тахеометром, точность результатов.

Литература: [1, гл. 4; 2, гл. 8; 3, гл. 4; 4, гл. 4; 6, С. 63–104; 8, С. 81– 100; 9, С. 4–9 и др.].

В указаниях по разграничению обязанностей между работниками геодезической службы и линейным персоналом строительства сформулированы требования к инженеру-строителю: уметь самостоятельно работать с основными геодезическими приборами и выполнять комплекс простейших геодезических измерений.

Для измерения горизонтальных и вертикальных углов еще используются оптико-механические теодолиты, которые в настоящее время постепенно вытесняются кодовыми теодолитами и электронными тахеометрами.

Принципиальные схемы устройства угломерных приборов их классификация, типы, юстировки, полевые поверки и правила геодезических измерений достаточно подробно изложены в учебниках, пособиях, учебнометодических комплексах и указаниях завода-изготовителя.

Навыки работы с угломерными приборами студенты заочной формы обучения должны приобретать в ходе обязательных лабораторных работ, полевой учебной практики и по месту работы.

При самостоятельном изучении темы необходимо обращать самое серьезное внимание на типы отсчетных устройств, измерение горизонтальных углов способом отдельного угла, круговых приборов (при круге право и круге лево) и способом повторений. Последний позволяет повышать точность измерений. При измерениях вертикальных углов следует убедиться в постоянстве места нуля вертикального круга и путем юстировки привести его к нулю.

Литература: [1, гл. 5; 2, гл. 6 и 9; 3, гл. 5; 4, гл. 5; 6, гл. 5; 8, С. 101– 114; 9, С. 29–44 и др.].

С давних пор непосредственное измерение расстояний выполняли стальными лентами, рулетками и проволоками различной длины, ширины, толщины и диаметра.

Перед началом работы, перечисленные мерные приборы компарируют на полевых или стационарных компараторах. Компарированием называется процесс сравнения длины мерного прибора с другим прибором, принятым за эталон или эталонным расстоянием, длина которого известна с более высокой точностью. При этом находится поправка (L) за компарирование.

С изменением температуры меняется длина мерного прибора, а чтобы это учесть определяют поправку (Lt) за изменение температуры. Тогда уравнение мерного прибора можно записать как L0 – номинальная длина; t0 – температура компарирования; = 12510–7град–1.

где При измерении наклонных расстояний в них вводится еще поправка за наклон (всегда имеет знак минус) для определения горизонтального проложения, когда углы наклона превышают 1,5 – 2,0.

При непосредственном измерении линий мерные приборы укладывают в их створе. Если длина линии превышает 100 м, то выполняют вешение линий (в створе ставят дополнительные вехи к двум вехам, установленным на концах линии).

В практике иногда расстояния измеряют косвенными способами.

Например, если две точки линии расположены на противоположных стенах здания. В этом случае используют простейшие геодезические построения, в которых косвенно определяемая длина линии вычисляется по соответствующим формулам геометрии и тригонометрии.

Приведенные в пособиях примеры по определению длин линий, пересекающих реки и дороги, косвенными способами, в настоящее время решаются непосредственно применением светодальномеров, электронных рулеток и тахеометров. В этой теме следует уяснить принципы измерения линий импульсными и фазовыми светодальномерами, лазерными рулетками и спутниковыми методами.

Учитывая, что измеряемая величина характеризуется количественно – числом и качественно – точностью, то следует уяснить пределы измерения длин различными мерными приборами, а также величины их абсолютных и относительных погрешностей.

Литература: [1, гл. 6; 2, гл. 7; 3, гл. 6 и 7; 4, гл. 6; 6, гл. 6; 8, С. 115– 127; 9, С. 10–29 и др.].

Превышение – это вертикальное расстояние, или разность отметок двух точек. Превышения определяются геометрическим, тригонометрическим, гидростатическим, барометрическим нивелированием и другими способами, включая спутниковые методы.

При выполнении геометрического нивелирования (горизонтальным лучом) используют два способа («вперед» и «из середины») с применением оптико-механических и цифровых нивелиров, а также теодолитов и электронных тахеометров.

Геометрическое нивелирование нельзя осуществить без комплекта реек и надежной опоры под них (костылей, башмаков, кольев и т.п.).

Тригонометрическое нивелирование – нивелирование наклонным лучом, а поэтому здесь нужно применять такие приборы, которые позволяют измерять углы наклона и расстояния.

Этот вид нивелирования можно выполнить с одной точки на другую, если прибор установлен на одной точке, а рейка на другой («вперед»), или двумя точками, а рейки – на концах («из середины»).

При выполнении обоих видов нивелирования на конечные результаты влияет кривизна Земли и вертикальная рефракция, которая вносит существенные ошибки при работах в близ полуденные часы.

Изучая эту тему, следует уяснить задачи и сущность основных методов нивелирования, классификацию нивелиров и электронных тахеометров, их принципиальные схемы, полевые поверки и юстировки, а также точностные характеристики.

Заметим, что во всех приборах, где конструктивно используется лазерное излучение, существует понятие энергетическая ось, поэтому одно из условий правильной работы такого прибора заключается в том, что визирная ось трубы должна совпадать или быть параллельной энергетической оси прибора.

РАЗДЕЛ 3. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ

3.2. Тахеометрическая съемка. Съемка электронными тахеометрами. Сущность тахеометрической съемки. Используемые геодезические приборы. Планово-высотное съемочное обоснование. Технология тахеометрической съемки местности при помощи теодолита-тахеометра. Камеральные работы, составление топографического плана. Общие сведения об особенностях тахеометрической съемки с помощью электронного тахеометра.

3.3. Аэрофото- и космическая съемка. Понятие о цифровых и математических моделях местности. Сущность аэрофото- и космических съемок.

Получение топографических планов и карт, а также пространственных изображений земной поверхности и объектов методами: аэрофотосъемки, космической съемки, наземной фототеодолитной съемки, лазерного сканирования местности. Применение соответствующих материалов съемки в строительстве.

Аэрофотосъемка: пленочные и цифровые аэрофотоаппараты. Снимок – центральная проекция. Масштабы снимков, искажения аэрофотоснимка местности за счет его наклона и неровностей рельефа. Связь между координатами одноименных точек на снимке и на местности. Трансформирование аэроснимков, составление контурного фотоплана. Элементы внешнего и внутреннего ориентирования. Изготовление топографического плана с помощью оптикомеханических стереоприборов. Компьютерная обработка цифровых аэроснимков с выдачей конечной продукции в виде цифровой модели местности и топографического плана на бумажном носителе. Понятие о цифровых и математических моделях местности и их использовании в системах автоматизированного проектирования (САПР) сооружений.

Литература: [1, С. 169–193; 2, с. 118–122; 3, с. 179–199; 4, с. 92–111;

6, с. 201–231; 8, с. 152–172; 9, с. 186–208; 13, 14–17с. и др.].

Топографической съемкой называется комплекс полевых и камеральных работ, выполняемых с целью получения топографической карты или плана. Топографические съемки производятся согласно общему принципу геодезических работ – от общего к частному. Это означает, что вначале на участке съемки создают съемочное обоснование. Опираясь на его пункты, определяют затем плановое положение предметов и контуров местности (ситуации) и изображают (снимают) рельеф.

Топографическая съемка состоит из подготовительных и полевых работ. После окончания полевых измерений производят вычислительную и графическую обработку результатов.

Основным видом съемки больших по размерам территорий является аэрофото- и космическая съемка. Для составления топографических планов небольших участков местности применяются наземные съемки: теодолитная, тахеометрическая, нивелирование поверхности, мензульная, фототеодолитная и лазерное сканирование.

Теодолитной съемкой называется один из видов наземных съемок, целью которого является получение контурного плана местности, без изображения на нем рельефа. Чаще всего теодолитная съемка выполняется на участках со сложной ситуацией и равнинным рельефом.

Съемочным обоснованием теодолитной съемки служат разомкнутые или сомкнутые теодолитные ходы (полигоны), внутри которых прокладывают диагональные ходы. Таким образом, ход, опирающийся на основу точек сомкнутого хода, будет диагональным.

Угловые измерения на пунктах ходов выполняют теодолитами технической точности одним приемом с погрешностью не более 0,5.

Стороны измеряют в прямом и обратном направлениях рулетками, мерными лентами или дальномерами с относительной погрешностью не более 1:2000, а отсчеты производят с точностью до целых сантиметров.

Длины сторон должны находиться в пределах от 20 до 400 м. Следует избегать сочетания в ходе минимальных и максимальных длин.

Результаты полевых измерений, выполненные в теодолитных ходах, уравниваются раздельным способом, который является приближенным. При этом сначала уравниваются углы, а потом приращения координат по каждой оси в отдельности. Уравненные приращения являются исходными для вычисления координат точек. Вычисления выполняются в специальной ведомости.

В отдельных случаях теодолитные ходы могут быть заменены микротриангуляцией, угловыми и линейными засечками. При этом средняя погрешность положения точек плановой съемочной сети относительно пунктов опорной геодезической сети не должна превышать 0,1 мм в масштабе создаваемых планов на открытой местности и на застроенной территории и 0,15 мм – на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью.

При изучении рассматриваемой темы следует уяснить, что теодолитная съемка ситуации местности выполняется относительно пунктов и сторон съемочного обоснования способами: перпендикуляров, обходов, угловых и линейных засечек, створов, обмеров и полярным способом, а также их сочетаниями.

Названные способы (схемы) приводятся практически во всех учебниках и пособиях, но в их иллюстрациях иногда не показываются контрольные измерения, а читателя авторы учебников отсылают к тексту.

При выполнении теодолитной съемки ведется абрис (схематический чертеж участка местности). На нем показывают взаимное расположение пунктов теодолитных ходов, их связи с пунктами плановой опорной сети, а также снимаемых объектов со всеми числовыми результатами измерений и пояснительными надписями.

Далее на листе чертежной бумаги строят координатную сетку со стороной квадрата 10 см, служащую основой для нанесения пунктов теодолитных ходов. Построение координатной сетки производится координатографом, специальными металлическими линейками, например, ЛД–1 Ф.В. Дробышева, а также с помощью измерителя и масштабной линейки. Длины сторон квадрата не должны отличаться от 10 см больше чем на 0,2 мм, а диагонали – на 0,3 мм.

После построения координатной сетки с помощью циркуля и масштабной линейки на план наносят пункты теодолитных ходов по их координатам. Правильность построений контролируется измерением расстояний между каждой парой пунктов. В пределах точности масштаба эти расстояния должны быть равны соответствующим длинам сторон хода в ведомости вычисления координат.

Пользуясь поперечным масштабом, измерителем и транспортиром или тахеографом, по данным абриса на план наносят ситуацию в условных знаках. После этого план вычерчивается тушью и подписывается.

Литература: [1, С. 194–216; 2, С. 122–127; 3, С. 199–206; 4, С. 116– 122; 6, С. 232–256; 8, С. 172–180; 9, С. 222–223; 13, С. 18–21 и др.].

Тахеометрическая съемка является одним из методов топографической наземной съемки местности, в результате которой получают план с изображением предметов, контуров и рельефа местности.

Тахеометрическая съемка – основной вид съемки для создания планов небольших незастроенных и малозастроенных участков, а также узких полос местности вдоль линий будущих дорог, трубопроводов, каналов и других инженерных коммуникаций. С появлением тахеометров-автоматов и электронных тахеометров этот способ съемки становится основным и для значительных по площади территорий, особенно когда необходимо получить цифровую модель местности (ЦММ).

Отличие тахеометрической съемки от теодолитной состоит в том, что здесь, кроме съемки контуров и предметов местности, производят также съемку рельефа. Поэтому точки стояния прибора – станции должны иметь отметки. Однако, как и при теодолитной съемке, здесь ведется журнал и абрис, на котором дополнительно показываются характерные точки и линии рельефа (высотные пикеты).

Из характерных линий выделяют водораздел, тальвег, бровку и подошву, а из характерных точек выделяют вершину, дно и точки перегиба рельефа. Для правильного отображения рельефа пикеты выбирают на урезах воды, переходах одной формы рельефа в другую.

В зависимости от масштаба и назначения съемки, характера рельефа и принятой высоты сечения рельефа густота пикетов разная. Чем крупнее масштаб, расчлененнее рельеф, меньше высота сечения рельефа, тем чаще (гуще) должны выбираться высотные пикеты.

При тахеометрической съемке ситуацию и рельеф снимают одновременно, но в отличие от мензульной съемки план составляют в камеральных условиях по результатам полевых работ. Последнее требует внимательности при составлении абриса (кроки), где в обязательном порядке показываются направления скатов местности, а в отдельных случаях, схематично, – горизонтали. Контурные условные знаки заменяются словами (пояснительными надписями).

Съемку производят с исходных точек – пунктов любых опорных и съемочных геодезических построений. Съемочная сеть может быть создана в виде теодолитно-нивелирных ходов, когда отметки точек теодолитного хода определяют геометрическим нивелированием технической точности. В большинстве же случаев для съемки прокладывают тахеометрические ходы, в которых все элементы хода (углы, длины линий и превышения) определяют теодолитом, тахеометром-автоматом или электронным тахеометром. При этом одновременно с проложением тахеометрического хода производят съемку.

Для выполнения съемки теодолит или тахеометр устанавливают на точки съемочной сети, центрируют и горизонтируют. Измеряют высоту прибора с точностью до 1 см. Ориентируют горизонтальный круг, то есть устанавливают его в такое положение, чтобы при трубе, направленной по одной из двух сторон съемочного хода, отсчет по горизонтальному кругу был равен 000. По соответствующим формулам вычисляют место нуля вертикального круга, что необходимо для определения углов наклона, в последующем, – и превышений.

Далее, реечник устанавливает рейку на пикете. Наблюдатель наводит трубу прибора на рейку, читает по рейке высоту наведения и производит отсчеты: по нитяному дальномеру (наклонную дальность); по горизонтальному кругу (горизонтальный угол); по вертикальному кругу (отсчеты КЛ и КП) не меняя его положения. Все отсчеты записываются в полевой журнал с указанием даты и времени наблюдений, погодных условий и исполнителей. Одновременно с полевым журналом на каждой станции ведется абрис.

Камеральная обработка тахеометрической съемки включает в себя:

1) вычисление координат и отметок пунктов тахеометрических ходов;

2) вычисление отметок реечных (пикетных) точек; 3) построение плана тахеометрической съемки.

При производстве вычислений следует помнить, что угловые невязки в ходах, линейные невязки в периметре и невязки в превышениях хода должны удовлетворять допускам, приведенным в СНБ 1.02.01–96.

При построении плана реечные точки наносятся на каждой станции в соответствии с абрисом с помощью измерителя, масштабной линейки и кругового транспортира или тахеографа. Для всех высотных пикетов подписываются номера и отметки, а по отметкам, пользуясь методом графического интерполирования, проводят горизонтали.

При изучении рассматриваемой темы особое внимание следует обратить на глубокое уяснение сущности формул тахеометрической съемки и технических требований к ней, а также особенности производства тахеометрической съемки электронным тахеометром (ЭТ).

Часто тахеометрическую съемку ЭТ выполняют в локальной системе координат, принимая за начало координат станцию установки прибора. Затем, согласно данным измерений опорных пунктов станций установки приборов, с результатами съемок объединяются в единую систему координат. Плановое и высотное положение тахеометра на станции может определяться разными видами засечек: прямой, обратной, линейной и комбинированной.

При съемке местности ЭТ устанавливают на точке съемочного обоснования, вводят в память координаты (Х, Y, Н), высоты прибора и отражателя, температуру и атмосферное давление воздуха. После наведения трубы на соседнюю точку хода, устанавливают отсчет по горизонтальному кругу равный 000.

Далее помощник ставит веху с отражателем на пикеты. После нажатия соответствующих клавиш ЭТ измеряет горизонтальный и вертикальный угол и расстояние до отражателя. Вычисленное по результатам измерений горизонтальное проложение, горизонтальный угол, превышение и высота пикета Н высвечиваются на табло и регистрируются в памяти прибора. В ЭТ предусмотрена возможность не только отображения, но и регистрации иных данных.

Всю собранную информацию экспортируют в память компьютера и обрабатывают, используя соответствующие пакеты программ, например, CREDO. Получив электронную версию плана, при необходимости ее можно распечатать на плоттере и получить план на бумажном носителе.

Литература: [1, С. 224–243; 2, С. 128–130; 3, С. 209–231; 6, С. 273– 281; 8, С. 180–184; 9, С. 208–218; 12, С. 100–109; 13, С. 21–26].

Изучение принципиальных основ фототопографических методов имеет целью получить первоначальные сведения об эффективности применения аэро- и космических материалов, прогрессивных фототопографических методов съемки при проведении проектно-изыскательских работ в строительстве: сгущения опорной планово-высотной съемочной сети фотограмметрическими методами; составления топографической подосновы в виде ортофотопланов и фотокарт; проектирования планировки и застройки населенных мест; выбора участка под строительство; выбора направлений трасс для строительства сооружений линейного типа; перенесения проектов на местность. При этом надо иметь в виду, что область применения фототопографических методов в строительстве постоянно расширяется, что отражено в соответствующих инструкциях, СНиПах и руководствах.

Различают три основных вида фототопографических съемок – наземную, аэрофото- и космическую и комбинированную.

Аэрофотосъемкой называют комплекс работ, который выполняется для получения топографических планов и цифровых моделей местности на основе материалов фотографирования местности с летательных аппаратов.

Космическая съемка ведется с искусственных спутников Земли.

Наибольшее распространение получила плановая аэрофотосъемка, при выполнении которой плоскость носителя фотоизображения (аэрофотоснимка) должна быть практически горизонтальной, и получается наибольший объем информации о рельефе, ситуации и других особенностей местности.

Перспективная аэрофотосъемка выполняется при наклонном положении (угол наклона более 3) оптической оси аэрофотоаппарата (АФА).

Аэрофотоснимки, которые последовательно получаются вдоль маршрута, должны иметь продольное и поперечное перекрытия соответственно 60 и от 20 до 60 %.

Для съемки применяют АФА с высокой разрешающей способностью, минимальными геометрическими искажениями снимаемых объектов, размерами снимков 18 18 и 23 23 см, которые могут быть черно-белые или цветные.

Аэрофотосъемка, как правило, выполняется в масштабе 1 : m, который в 4 – 6 раз мельче масштаба создаваемого плана или карты 1 : М.

Масштаб аэрофотоснимка равен фокусному расстоянию АФА, деленному на высоту полета самолета (1 : m = f : Н). Когда величина 1 : m и f задаются, то высоту фотографирования вычисляют (Н = fm).

Если высота фотографирования неизвестна, то масштаб аэрофотоснимка может быть определен как частное от деления расстояний, измеренных между двумя точками снимка и соответствующими точками местности (1 : m = l : L).

Записанные выражения позволяют определить высоту фотографирования и снимаемую площадь на земле. Например, какова должна быть высота фотографирования АФА с фокусным расстоянием f = 70 мм, размером снимка 18 18 см для изготовления фотоплана в масштабе 1:25000, то есть m = 25000. Нетрудно убедиться, что Н = fm = 70 25000 = 1750 м. Учитывая размер снимка, снимаемая площадь составит, или Масштаб изображения даже на одном снимке неодинаков и непостоянен, что вызвано неизбежным изменением высоты полета самолета и наклоном аэрофотоснимка в момент фотографирования.

Таким образом, для преобразования перспективного снимка в горизонтальный заданного масштаба необходимо: 1) устранить линейные искажения снимков вследствие отклонения оси аэрофотоаппарата от вертикали; 2) все аэрофотоснимки маршрутов привести к одному заданному масштабу.

Эти задачи решаются путем трансформирования, которое выполняется на специальных приборах-фототрансформаторах. Трансформирование выполняется по четырем ориентирующим (трансформационным) точкам, плановое положение которых получено на аэрофотоснимках по их геодезическим координатам. Для контроля следует пользоваться пятой точкой, расположенной вблизи главной точки аэрофотоснимка.

До проведения аэрофотосъемки выполняют маркирование пунктов геодезической основы, возможных опознавательных знаков, колодцев и камер инженерных коммуникаций и т.п., координаты которых необходимо определить. Маркировочные знаки должны быть контрастными, а им придают форму круга, квадрата, креста с размерами не менее 0,2 мм на аэрофотоснимке.

Плановые опознаки располагают в зоне поперечных перекрытий через 7–8 базисов фотографирования. Высотные опознаки при высоте сечения рельефа 0,5 м располагают так, чтобы каждую стереопару (два соседних снимка маршрута) обеспечить шестью опознаками.

Процесс трансформирования не устраняет смещения точек снимка, вызванного влиянием рельефа местности (). Значения смещений изображений точек снимка определяется зависимостью = rh / H, где r – расстояние от главной точки снимка до точки, в которую должна быть введена поправка за рельеф; h – превышение точки местности над средней плоскостью со своим знаком.

Из предыдущего равенства можно найти радиус r окружности, в границах которой смещение не превышает заданного значения r = H / h называемого радиусом полезной (рабочей) площади аэрофотоснимка.

При трансформировании снимков в положение ориентирующих точек вводят поправки за рельеф местности.

Для получения фотосхем нетрансформированные аэрофотоснимки укладывают последовательно перекрывающимися частями, соблюдая сходимость по контурам. Уложенные таким образом снимки разрезают посередине перекрытия. В результате остаются рабочие площади (центральные части) снимков, которые подклеивают на жесткую основу.

Фотопланы, в отличие от фотосхем, составляют из рабочих площадей трансформированных аэрофотоснимков, образующих фотографическое изображение участков местности.

Предварительно на планшет (основу) наносят все опорные (трансформационные) точки, по которым выполнялось трансформирование снимков. Эти точки на снимках прокалывают, а затем проколы совмещают с соответствующими точками основы. Далее разрезают снимки посередине перекрытий, а оставшиеся рабочие площади наклеивают на планшет (основу) и таким образом получают фотоплан.

Из фотоплана может быть получен контурный план в черно-белом изображении, но после дешифрирования фотоизображения.

Дешифрированием называется процесс распознавания по фотоизображению объектов местности, необходимых для составления плана или других целей, и выявление их содержания с обозначением в условных знаках качественных и количественных характеристик. Дешифрирование выполняется на отдельных снимках и фотопланах.

Различают дешифрирование топографическое и специальное. Топографическое дешифрирование выполняют с целью составления топографических карт и планов; специальное выполняется для сельскохозяйственных, военных, гидрографических и других целей. Дешифрирование выполняют в полевых и камеральных условиях. Часто сочетают оба метода, дополняя камеральное дешифрирование полевым. Раскрытие содержания элементов местности по их фотографическому изображению требует учета ряда дешифровочных признаков: формы и размеров изображения (геометрические признаки); свойства предметов отражать неодинаковое количество падающего на них света (оптические признаки); распределения света и тени; взаимной связи предметов. Таким образом, дешифровочные признаки делятся на прямые и косвенные.

Дешифрирование цветных и спектрозональных снимков дает намного больше специальной информации, чем можно получить по черно-белым снимкам.

При камеральном дешифрировании применяют ключи-эталоны, представляющие собой аэрофотоснимки с дешифрированными изображениями наиболее характерных объектов для данного района работ. Камеральное дешифрирование облегчается при применении цветных изображений. Кроме этого, эффективность камерального дешифрирования существенно повышается при использовании стереоскопической (пространственной) модели рельефа. Для этого нужно иметь два соседних снимка маршрута.

Чтобы облегчить получение стереоскопической модели местности, пользуются специальными приборами – стереоскопами.

Между координатами определяемых точек аэрофотоснимка (х, у) и местности (X, Y, Н) существуют известные зависимости вида где – угол наклона аэрофотоснимка.

Если снимок горизонтален ( = 0), записанные выражения преобразуются к виду x : X = у : Y = f : Н = 1: m.

Таким образом, горизонтальный снимок равнинной местности является планом, потому что в каждой его части сохраняется постоянный масштаб 1 : m = f : Н.

По стереомодели можно измерить (вычислить) и превышения, пользуясь упрощенной формулой рH : в = (р : P)H, где Р– продольный параллакс; р – разность продольных параллаксов двух пунктов (точек) снимка. Продольным параллаксом называют разность абсцисс изобразившегося одного и того же пункта (точки) на левом и правом снимках стереопары (Р = XЛ – XП).

Съемка рельефа при аэрофотосъемке может осуществляться комбинированным или стереофотограмметрическим способами.

При комбинированной съемке контурная часть плана создается при помощи аэрофотоснимков в поле при помощи мензулы. Съемка рельефа выполняется на фотопланах, фотосхемах и на отдельных снимках. Предварительно создается высотное съемочное обоснование, для чего определяют высоты плановых опознаков или четких контуров. Одновременно со съемкой рельефа может выполняться дешифрирование.

При стереофотограмметрической аэрофотосъемке рисовка рельефа выполняется в камеральных условиях по стереомодели на специальных приборах.

Различают два способа стереоскопической рисовки рельефа: универсальный и дифференцированный (дифференциальный).

При универсальном способе при помощи перекрывающихся снимков на стереофотограмметрических приборах создается пространственная модель местности, по которой определяют координаты X, Y, Н любой точки ее поверхности.

В результате измерений стереомодели при универсальном способе горизонтали автоматически вычерчиваются на бумаге (получают графический план).

В настоящее время топографические планы по снимкам создают в основном с помощью цифровых фотограмметрических систем, позволяющих выполнять все процессы преобразования снимков, а также получить цифровые модели местности (ЦММ) – множество точек с их координатами.

Для составления планов карьеров, транспортных узлов, уникальных сооружений, исторических памятников и других объектов применяют методы наземной стереофотограмметрии. В этом методе съемку производят фототеодолитом или цифровыми камерами с базисов. Базисы выбирают на возвышенных местах и по возможности ориентируют параллельно общему направлению снимаемого участка, чтобы хорошо были видны элементы ситуации и рельефа.

Для составления по стереопаре плана необходимо знать длину базиса фотографирования и координаты (X, Y, Н) нескольких опознаков на местности или сооружении. Смежные стереопары снимают с перекрытием 20 – 40 %. Для получения плана стереопары обрабатывают так же, как и аэрофотоснимки, с помощью цифровых фотограмметрических систем.

Для автоматического определения пространственных координат множества точек, расположенных на поверхности снимаемого объекта, в последние годы стали применять лазерное сканирование.

Сканер излучает лазерный луч, который, отразившись от поверхности объекта, возвращается в прибор. По времени прохождения сигнала туда – обратно, и скорости света определяется расстояние. Шаговый двигатель сканера системой зеркал изменяет направление лазерного луча, что позволяет по углам поворота зеркал и измеренному расстоянию вычислять трехмерные координаты точки.

Сканер соединен с компьютером, который по соответствующей программе не только управляет работой сканера, но и обрабатывает результаты измерений.

Сканирование выполняют с нескольких установок сканера, покрывая объект съемки «облаком точек» по частям. Части облака должны иметь перекрытия, то есть общие точки. Общие точки позволяют соединять (сшивать) эти точки в одно целое. В качестве общих точек выбирают характерные точки объекта или специальные марки (мишени), которые устанавливаются перед съемкой на поверхности объекта. При необходимости общие точки (мишени) геодезическими измерениями связывают с существующей сетью планово-высотного съемочного обоснования.

Метод лазерного сканирования перспективен и применяется в архитектуре для получения плана фасадов зданий и их точных чертежей, оперативного составления планов участков местности, а также определения кренов и деформаций зданий и сооружений.

Точность лазерных съемок зависит от метрологических характеристик сканера, его программного обеспечения и расстояния до объекта съемки и лежит в пределах 2 – 40 мм.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы 1. Какие приборы применяют для измерения только горизонтальных и только вертикальных углов? С помощью каких приборов измеряют горизонтальные и вертикальные углы?

2. Назовите требования к взаимному положению осей теодолита и электронных тахеометров.

3. Покажите на рисунке поле зрения штрихового микроскопа. Как сделать правильный отсчет?

4. Покажите на рисунке поле зрения шкалового микроскопа теодолита. Как сделать правильный отсчет?

5. Что называется местом нуля (М0) вертикального круга, для чего его надо знать, и как М0 приводится к нулю?

6. Какова последовательность работы при подготовке теодолита для наблюдений?

7. Какова последовательность работы при измерении угла наклона теодолитом?

8. Назовите способы измерения горизонтальных углов. Изложите сущность и области применения.

9. Опишите порядок работы при измерении теодолитом горизонтального угла «от нуля» (отсчет по горизонтальному кругу при визировании на опорную точку 0°).

10. Рассчитайте необходимое количество приемов, если значение угла должно быть определено со средней квадратической погрешностью не более 15", а средняя квадратическая погрешность измерения угла одним приемом 20".

11. Какова последовательность измерения линии землемерной лентой и стальной мерной рулеткой?

12. Какие поправки вводят в длину линии, измеренную землемерной лентой и рулеткой? Приведите формулы и дайте им объяснение.

13. Что такое компарирование мерного прибора и как определяют поправку за компарирование при измерении длины линии лентой, рулеткой и электронной рулеткой?

14. Как определяют поправку за температуру мерного прибора при измерении длины линии мерной лентой и рулеткой?

15. Как определяют поправку за приведение линии к горизонту при измерении длины линии лентой и рулетками? При каких значениях углов поправки не вводят?

16. Каков принцип измерения расстояний нитяным дальномером?

Напишите рабочую формулу.

17. Как определяют поправку за наклон линии, измеренной нитяным дальномером?

18. Чему равна абсолютная погрешность измерения линии длиной 150 м, если относительная погрешность равна 1/2000?

19. Найдите средние квадратические абсолютную и относительную погрешности определения расстояния по нитяному дальномеру, если коэффициент дальномера К = 100,0, длина линии 80 м, а длина отрезка рейки между дальномерными нитями (в поле зрения трубы) отсчитана со средней квадратической погрешностью 3 мм.

20. Как определяют неприступное расстояние?

21. Назовите главное условие нивелира с цилиндрическим уровнем.

22. Как вычисляют превышения и отметки связующих точек при геометрическом нивелировании «из середины»?

23. Как вычисляют отметки промежуточных точек при геометрическом нивелировании? Что называется горизонтом прибора?

24. Каков порядок работы при установке нивелиров в рабочее положение?

25. Какова последовательность работы на станции при техническом нивелировании?

26. Как определяют превышение при тригонометрическом нивелировании, если вычислено горизонтальное проложение?

27. Как вычисляют превышение при тригонометрическом нивелировании, если длина линии измерена нитяным дальномером?

28. Найдите погрешность определения превышения тригонометрическим нивелированием, если длина линии 150 м измерена с относительной погрешностью 1/2000, а угол наклона линии равен 15° и измерен со средней квадратической погрешностью 0,5'.

29. В чем сущность гидростатического нивелирования?

30. Найдите среднюю квадратическую погрешность определения превышения геометрическим нивелированием из середины, если погрешность отсчетов по рейкам 2 мм.

31. Как классифицируют топографические съемки в масштабах 1: и крупнее?

32. Каковы отличительные особенности теодолитной (горизонтальной), тахеометрической, мензульной, вертикальной и аэрофототопографической съемки?

33. Какие способы применяют для съемки контуров (ситуации)?

34. Каковы особенности съемки застроенных территорий?

35. Чем отличается журнал теодолитной съемки от журнала тахеометрической съемки?

36. Что называется абрисом съемки? Чем отличается абрис тахеометрической съемки от абриса теодолитной съемки?

37. Как вычисляют превышения реечных точек относительно точки стояния (станции) при тахеометрической съемке?

38. Как выполняют разбивку участка на квадраты, нивелирование по квадратам и вычисление отметок при вертикальной съемке?

39. Вычислите масштаб аэрофотоснимка, если длины отрезков между одними и теми же точками на аэрофотоснимке (lcн) и топографической карте масштаба 1:10000 (lк) имеют следующие значения: lсн (мм) равно числу, составленному из двух последних цифр учебного шифра студента;

lк равно стольким миллиметрам, сколько букв в фамилии студента.

40. Как перенести изображение объекта с аэрофотоснимка на топографическую карту? Что требуется знать, чтобы определить высоту объекта по стереопаре аэрофотоснимков?

41. Методы нивелирования, их сущность и точность.

42. Методы получения данных для формирования ЦММ. Инженерные задачи, решаемые с использованием ЦММ.

43.Назначение теодолита-тахеометра и его зрительной трубы.

44. Вычислить место нуля вертикального круга и вертикальный угол, если отсчеты составляют: КП = 17636,5 и КЛ = 330,5. Как место нуля здесь будет приводиться к нулю?

45. Определите предельную относительную разность длин, если Sпр = 383,13 м, а Sобр = 383,51 м.

46. В чем сущность параллактического метода определения длин?

47. Принцип измерения расстояний фазовым светодальномером.

48. Оптические дальномеры геометрического типа, их точность, измерение расстояний и вычисление горизонтального проложения.

49. Общие сведения о спутниковых методах измерения расстояний и их точности.

50. Вычертить поперечный масштаб и с его помощью отложить отрезок 70,35 м в масштабах 1:500, 1:1000, 1:2000 и 1:5000.

51. С помощью измерителя и линейки построить прямой угол и угол в 45. На сторонах прямого угла отложить отрезок в 20,05 м. Измерить длину линии между крайними точками отрезков и выразить ее в масштабе 1:500.

52. Перечислите основные источники ошибок при измерении длин линий стальными лентами и рулетками.

53. Полевые поверки и юстировки нивелиров с уровнем и компенсатором.

54. Общие сведения об электронных тахеометрах и их технические характеристики.

55. Рассчитать влияние кривизны Земли на величину измеренного превышения при расстояниях 75, 100, 150, 250 м и построить график зависимости.

56. Тахеометрическая съемка электронным тахеометром и ее особенности.

57. Дешифрирование аэрофотоснимков и его сущность.

58. Изготовление фотосхем и фотопланов и их применение.

59. Сущность комбинированной съемки рельефа.

60. Определить снимаемую площадь на земле и высоту фотографирования, если использовался аэрофотоаппарат с фокусным расстоянием 120 мм, размер снимка 24 24 см для изготовления фотоплана масштаба 1:10000.

РАЗДЕЛ 4. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Инженерно-геодезические изыскания для строительства, их виды. Нормативные документы, планирование и организация инженерно-геодезических изысканий. Обоснование масштаба картографо-геодезических материалов и методов создания съемочного обоснования, производства съемочных работ. Инженерно-геодезические работы в составе различных видов изысканий: инженерно-геологических и гидрологических на трассах проектируемых дорог, газо- и нефтепроводов, каналов и др.

Трассирование – инженерно-геодезические изыскания для проектирования и строительства сооружений линейного вида. Трасса, ее прямолинейные и криволинейные участки, углы поворота, основные элементы круговых кривых. Использование имеющихся топографических карт и фотоматериалов для предварительного (камерального) трассирования линейного сооружения. Перенесение проекта трассы в натуру, уточнение ее положения на местности и окончательные геодезические работы на выбранной оси сооружения: ориентирование прямолинейных участков трассы, измерение углов поворота, разбивка пикетажа и главных точек круговых кривых, съемка притрассовой полосы местности. Способы детальной разбивки круговых кривых трассы.

4.2. Профили сооружений линейного вида. Назначение нивелирования трассы. Техника нивелирования пикетных точек трассы. Уравнивание превышений. Вычисление отметок связующих и промежуточных точек. Составление продольного профиля трассы и профилей поперечников по линии земли. Нанесение на профиль проектного высотного положения оси линейного сооружения, на примере автомобильной дороги, в соответствии с техническими требованиями к ее проектированию, расчеты длины вертикальных круговых кривых. Расчеты по определению уклонов прямолинейных в профиле отрезков трассы, проектных и рабочих отметок для пикетных точек на участках постоянного уклона и на вертикальных кривых. Расчет в плане прямолинейных и криволинейных участков трассы. Оформление плана трассы.

4.3. Вертикальная планировка. Назначение и сущность вертикальной планировки участка застройки. Проектирование плоской поверхности искусственного рельефа (плана организации рельефа). Составление планов организации рельефа и земляных масс. Автоматизация расчетов вертикальной планировки.

4.4. Геодезическая основа разбивочных работ. Элементы разбивочных работ. Назначение геодезических разбивочных работ в строительстве, понятие о проекте их производства (ППГР). Геодезические плановые опорные разбивочные сети на стройплощадке, их назначение, геометрические виды, точность, методы создания, способы закрепления. Высотная основа строительной площадки, ее закрепление. Главные, основные и вспомогательные оси зданий и сооружений. Знаки для закрепления осей.

Элементы геодезических разбивочных работ: построение на местности проектного угла, расстояния, вынос точки на проектную отметку, построение проектной линии заданного уклона, построение проектной плоской наклонной площадки. Вынос в натуру в плане проектной точки способами: полярным, прямоугольных координат: засечками – угловой, линейной, створной.

Методика и последовательность разбивки главных, основных и вспомогательных осей объектов строительства. Вынос в натуру главных или основных осей относительно существующих капитальных зданий, красных линий, пунктов строительной сетки, пунктов теодолитного хода.

Геодезическая подготовка (аналитическая, графическая, графо-аналитическая) разбивочного чертежа по выносу в натуру проектной оси здания или сооружения.

Перенесение на местность в плане проектных линий планировки и застройки городских и сельских территорий, проектов планировки промышленных площадок.

4.5. Разбивочные работы и исполнительные съемки. Внутренние разбивочные геодезические сетки. Этапы разбивочных работ и исполнительных съемок. Согласование точности линейных и угловых измерений. Геодезическое обеспечение строительства подземной части зданий и сооружений. Вынос в натуру контура котлована. Устройство строительной обноски. Требования к точности закрепления осей на обноске. Передача отметки высотного обоснования на дно котлована и способы построения проектных отметок. Детальные разбивочные работы при возведении фундаментов: ленточных, под колонны, свайных. Пооперационный геодезический контроль возведения элементов подземной части зданий или сооружений и исполнительные съемки.

Геодезическое обеспечение строительства надземной части зданий и сооружений. Вынос опорных пунктов плановой и высотной (монтажной) геодезической сетки объекта на исходный монтажный горизонт. Закрепление опорных пунктов. Поэтапное наращивание пространственной разбивочной сетки за счет проецирования опорных пунктов с исходного на монтажные горизонты, определения строительной отметки на монтажном горизонте. Исполнительная документация.

4.6. Выверки и контроль геометрических параметров строительных конструкций. Детальные разбивочные работы на монтажном горизонте. Обоснование требуемой точности геодезических разбивочных работ на основе строительных допусков на геометрические отклонения строительных конструкций от проектного положения. Выверка положения в плане и по высоте колонн, конструкций стен и перекрытий, ферм под покрытиями, подкрановых балок, рельсовых путей и др. Пооперационный контроль строительно-монтажных работ и исполнительные съемки. Исполнительные планы элементов строительных конструкций. Текущие (оперативные) исполнительные планы и окончательный генеральный исполнительный план объекта или участка застройки.

4.7. Особенности съемки инженерных коммуникаций. Подготовительные работы. Рекогносцировка сетей. Съемки подземных коммуникаций искателем трубопроводов ИТ5. Точность определения положения прокладки в плане и по высоте.

4.8. Методы измерения деформаций зданий и сооружений. Задачи геодезических наблюдений за смещениями и деформациями зданий и сооружений. Причины возникновения и виды смещений и общих деформаций инженерных сооружений. Геодезические методы наблюдений за их осадкой, горизонтальными смещениями и креном. Геодезические опорные плановые и высотные сети и их закрепление. Деформационные знаки на сооружении. Методика высокоточных измерений перемещений и деформаций с помощью нивелиров, теодолитов, электронных тахеометров. Стереофотограмметрические, цифровые и сканерные методы определения смещений и деформаций сооружений. Периодичность наблюдений и требования к их точности.

4.9. Техника безопасности труда при геодезических разбивочных работах. При выполнении геодезических работ на строительном объекте следует руководствоваться правилами охраны труда, изложенными в ТКП 45-1.03-26-2006 «Геодезические работы в строительстве. Правила проведения», раздел 13 – «Охрана труда при выполнении геодезических работ в строительстве», разработанных и утвержденных в установленном порядке. Общие меры безопасности по вопросам трудового законодательства и охраны труда, инструктаж (вводный и на рабочем месте). Меры безопасности перед началом работы, в процессе и по окончании работы.

Меры безопасности в аварийных ситуациях.

Литература: [1, С. 244–260; 2, гл. 12; 3, С. 232–264; 4, С. 128–140;

6, С. 282–288; 9, С. 234–277; 10, С. 3–28].

Строительство и реконструкция всех видов сооружений производится по проектам, требующим знания ряда вопросов экономического и технического характера. Поэтому составлению проекта предшествуют инженерные изыскания – комплекс полевых и камеральных работ.

Программа инженерных изысканий включает экономические, инженерно-геодезические, геологические, гидрологические, климатологические, изыскания месторождений местных строительных материалов, обследование существующих инженерных сооружений и сбор исходных данных для составления проекта организации строительства и смет.

В состав инженерно-геодезических изысканий входят: сгущение опорных геодезических сетей, производство топографических съемок, съемок сетей подземных и воздушных коммуникаций, а также их трассирование.

Важнейшим документом проекта является генеральный план, то есть топографический план с размещенными на нем проектируемыми сооружениями и всеми инженерными коммуникациями.

В дополнение к генеральному плану составляется строительный генеральный план, на котором наносятся все временные производственные здания, сооружения и инженерные коммуникации в границах земельного участка, предоставленного для строительства или реконструкции.

Содержание и методика инженерно-геодезических изысканий обуславливается стадией составления проекта, но геодезические изыскания являются первым этапом геодезического обслуживания строительства.

Выбор масштаба топографических съемок и точности изображения рельефа являются решающими факторами при производстве инженерногеодезических изысканий. В то же время масштабы съемок устанавливаются в зависимости от стадий и способов проектирования, типов проектируемых инженерных сооружений, плотности застройки и контуров ситуации.

Масштабы съемок и высоты сечения рельефа устанавливаются в соответствии с таблицей 3.1 СНБ 1.02.01–96 – Инженерные изыскания для строительства [13].

Основная задача инженерно-геодезических изысканий для проектирования сооружений линейного типа независимо от их назначения сводится к определению на местности, карте или цифровой модели местности положения оси сооружения (трассы) в плане и по высоте. План трассы – ее проекция на горизонтальную плоскость.

К плановым параметрам трассы относятся углы поворота, радиусы горизонтальных кривых, длины переходных кривых и прямые вставки.

Углом поворота трассы, который определяет степень искривления трассы, называют угол с вершиной, образованный продолжением направления предыдущей стороны и направлением последующей стороны.

Угол поворота трассы вычисляют, а не измеряют. Измеряют углы (правые или левые) хода трассирования с ошибкой не более 0,5.

На трассах трубопроводов, железных дорог и линий электропередач углы поворота не должны превышать 20.

Прямолинейные участки трасс сопрягаются в основном круговыми кривыми, представляющими собой дугу окружности определенного радиуса. Так минимально допустимые радиусы на каналах – не меньше пятикратной ширины канала (ирригационные каналы), или шестикратной длины судна (судоходные каналы), на трассах трубопроводов – 1000d, где d – диаметр трубопровода в мм.

Наиболее полной по объему и типичной является программа геодезических работ применительно к дорожным изысканиям. Вначале на карте или фотоплане мелкого масштаба выполняют камеральное трассирование дороги, намечая в первом приближении наиболее целесообразное ее направление. После возможные варианты трассы изучают на планах более крупного масштаба и выбирают оптимальный вариант.

Независимо от типа линейных сооружений и параметров трассирования все трассы должны вписываться в ландшафт местности, не нарушая экологических требований и природной эстетики. По возможности трассу располагают на земельных участках, которые имеют наименьшую кадастровую цену.

В процессе полевого трассирования утвержденный вариант переносится на местность по координатам начала и конца трассы, вершин углов поворота или по данным их связи (привязки) с местными предметами.

По трассе прокладывается теодолитный ход. Вдоль трассы разбивают и закрепляют пикетаж. Для этого от ее начального пункта, называемого нулевым пикетом (ПК0), последовательно откладывают по 100 м и на кольях обозначают номера пикетов ПК1, ПК2, и т.д. Кольями закрепляются перегибы скатов, пересечение трассы с ручьями, реками, дорогами, подземными, наземными и воздушными коммуникациями. Положение каждой из таких точек, которые называют плюсовыми определяется ее расстоянием от ближайшего младшего пикета, например ПК1 + 35,56 м.

При проходе трассы по косогору, если поперечный уклон более 0,2 на местности разбиваются поперечники – перпендикулярные к оси трассы линии. Их контуры и точки пересечения с трассой закрепляют на местности.

Параллельно с разбивкой пикетажа и кривых ведется съемка ситуации прилегающей к трассе местности с каждой стороны. Результаты съемки заносятся в пикетажный журнал. В нем трасса показывается условно прямой, а углы поворота – стрелками. Журнал ведется в крупном масштабе, а условные знаки заменяются словами. Иногда в пикетажном журнале приводят расчеты круговых кривых.

Чтобы разбить круговую кривую, достаточно определить на местности (в натуре) положение ее трех главных точек: начало (НК), середину (СК) и конец (КК). Для этого от угла поворота оси трассы (ВУ) нужно отложить вперед и назад тангенсы кривой (Т) и биссектрису (Б) угла 180 –.

Кроме этого, необходимо вычислить длину кривой (К) и величину домера (Д) – разность между двумя тангенсами и длиной кривой.

Названные элементы кривой могут быть найдены по углу поворота и заданному проектом радиусу R из соотношений:

Расстояния по трассе считаются по кривым, а разбивка пикетажа ведется вдоль тангенсов. Следовательно, чтобы учесть разницу между длиной двух тангенсов и кривой, все пикеты за вершиной угла смещаются на величину домера. Тогда в пикетажном обозначении КК = ВУ + Т – Д.

Если для выноса трассы на местность трех главных точек недостаточно, строят дополнительные точки, при этом так часто, чтобы промежутки между ними можно было бы считать отрезками прямых. Например, для кривых радиуса менее 100 м эти отрезки принимают равными 5 м и выполняют детальную разбивку кривой.

Существует три основных способа детальной разбивки кривых:

1) способ прямоугольных координат;

2) способ углов;

3) способ продолженных хорд.

В способе прямоугольных координат пользуются условной системой.

За начало координат условной системы принимают начало кривой, а за ось абсцисс – линию тангенса. Координаты точек кривой 1, 2 и т.д. вычисляют по формулам: