Инж. Геодезия и ее задачи при изысканиях, строит. И эксплуат. Сооруж.

Соотношение между истинным азимутом и румбом.

   Связь между румбами и  азимутами или дирекционными углами, т. к. в зависимости от исходного направления румбы могут быть истинными, магнитными или дирекционными.  Прямой и обратный румбы одной линии равны по величине и отличаются друг от друга противоположными названиями.

На рисунке 2.9 показана зависимость между дирекционными углами и осевыми румбами по четвертям.

 

Приборы  для  ориентирования  на

местности.

Наиболее простым способом ориентирования на местности является определение магнитного азимута линии с помощью буссоли.

  Б у с с о л ь ю  называется прибор для измерения магнитных азимутов. Буссоли могут применяться как самостоятельные инструменты или входить в комплект к другим геодезическим  приборам, например к теодолитам (ориентир-буссоли).

 На рисунке 2.11 изображена ручная буссоль, которая представляет собой круглую коробку с градусным кольцом и магнитной стрелкой, вращающейся в центре кольца. Деления на кольце буссоли нанесены через 1^о. Счет делений идет от 0 до 360^о против хода часовой стрелки.

 

    Ручная полевая буссоль, применяемая как самостоятельный инструмент, снабжена глазным и предметным диоптрами. Глазной диоптр имеет узкую щель, а предметный диоптр состоит из прорези, посередине которой натянута нить. Для определения азимута линии визируют через щель глазного и нить предметного диоптров вдоль заданной линии, а по кольцу буссоли отсчитывают угол между северным концом магнитной стрелки и заданным направлением линии, который и является магнитным азимутом.

     При работе с буссолью необходимо принять меры к тому, чтобы вблизи не находились железные и стальные предметы. Есть места, называемые магнитными аномалиями, где пользоваться буссолью вообще нельзя (например, Курская магнитная аномалия). Исходя из указанных причин, ориентирование линии при помощи буссоли производится только в отдельных случаях при съемке небольших участков земной поверхности.

 

   Ориентир-буссоль  представляет собой прямоугольную коробку с магнитной стрелкой, указывающей направление север-юг. Деления на ориентир-буссоли не нанесены. Ориентир-буссоли используют как принадлежность для измерения магнитных азимутов теодолитом или для ориентирования планшета при мензульной съемке. Определение магнитных азимутов с помощью ориентир-буссоли будет рассмотрено при изучении соответствующих приборов.

 

       

 

 

Оценка точности в Неравноточные измерения

 

Были рассмотрены равноточные измерения. Однако на практике часто производятся и неравноточные измерения, которые выполнены в различных условиях или приборами различной точности, различным числом приемов. В этом случае уже нельзя ограничиваться простым арифметическим средним, здесь надо учитывать степень надежности каждого результата измерений.

Основные части теодолита

   З р и т е л ь н а я   т р у б а.  З р и т е л ь н а я т р у б а. В современных геодезических приборах применяют зрительные трубы с внутренней фокусировкой, которая состоит из трех оптических систем: окуляра, объектива и фокусирующей линзы.                     

О т с ч е т н ы е   у с т р о й с т в а.  

 Отсчетные устройства служат для оценки долей делений лимба. В качестве отсчетных устройств используют штриховые и шкаловые микроскопы, оптические микрометры.

П р и с п о с о б л е н и е  д л я  ц е н т р и р о в а н и я. Установка центра лимба теодолита над вершиной измеряемого угла называется центрированием. Оно выполняется при помощи отвесов или центриров. Простейшим приспособлением для центрирования является нитяной отвес.

Л и м б Лимб представляет собой круг, разделенный по окружности на градусные или градовые деления (градус – 1/360 часть окружности, а град – 1/400 часть окружности). Центр лимба устанавливают на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла (см. рисунок 5.1).

   Величина центрального угла, опирающегося на дугу, соответствующую наименьшему делению лимба, называется ценой деления лимба. Лимбы геодезических приборов изготавливают из прозрачного высококачественного стекла. Теодолиты, использующие такие лимбы, называют оптическими.

 А л и д а д а, Алидадой называют круг или линейку для отсчитывания градусов и их долей по лимбу. Алидада располагается в плоскости лимба или над ним. Оси лимба и алидады совпадают, причем ось вращения алидады называют основной или вертикальной осью прибора. На алидаде имеется индекс, позволяющий фиксировать ее положение на шкале лимба. Для повышения точности снятия отсчета имеется специальное отсчетное устройство.

Геодезические сети сгущения

   Геодезические сети сгущения развивают там, где требуется дальнейшее сгущение государственной геодезической сети (в населенных пунктах, на объектах крупного строительства и т. д.).  Обычно такие сети сгущения называют

Теодолитные ходы  и их виды

 

    

Различают два вида теодолитных ходов: замкнутые (полигоны) и разомкнутые, опирающиеся на две исходные стороны (рисунок 9.1).

   Для определения координат точек   з а м к н у т о г о  теодолитного хода в нем измеряют все внутренние углы (правые по ходу) и длины сторон         d₁, d₂, …, d_n.    В  р а з о м к н у т о м  ходе измеряют или правые по ходу       β₁, β₂, …, β_n (показаны на рисунке 9.1, б) или левые по ходу углы поворота, которые по возрастанию номеров хода лежат с левой стороны. Как видно из рисунка,   β_лев = 360^о – β_пр.

Для привязки теодолитных ходов к пунктам государственной сети и сетям сгущения измеряются примычные углы (на рисунке 9.1 эти углы обозначены  через β₀ и β_n).

       

 

а)

 

 

 

   б)

 

Рисунок 9.1 – Схемы теодолитных ходов:

а – замкнутый ход; б – разомкнутый ход

 

   Геодезические работы по проложению теодолитных ходов, выполняемые  на местности, называют полевыми,   а обработку результатов в помещении –       камеральными работами.

 

   Полевые работы при проложении теодолитных ходов

   Полевые работы по проложению теодолитного хода выполняют в такой последовательности:

   1. Рекогносцировка участка местности и закрепление точек теодолитного хода. Рекогносцировкой называется изучение местности с целью окончательного выбора положения точек теодолитного хода и привязки его к пунктам опорной геодезической сети.

   2.   Измерение углов хода. Его обычно выполняют точными или техническими теодолитами (моделей Т-30; 2Т-30; 2Т-30П; 2Т5К; 3Т5К) способом приемов. Для этого устанавливают теодолит над точкой и приводят его в рабочее положение (центрируют и горизонтируют). В соседних точках теодолитного хода устанавливают вешки. После этого, при круге лево, наводят зрительную трубу теодолита на правую точку хода и снимают отсчет по горизонтальному кругу (лимбу), затем, вращая алидаду, наводят трубу на левую точку и снимают отсчет по лимбу. Отсчеты записывают в журнал теодолитной съемки.

   Величина угла получается как разность отсчетов по лимбу на правую и левую точки хода, при этом, если отсчет на правую точку меньше чем на левую, то к отсчету на правую точку надо прибавить 360^о. На этом заканчивается первый полуприем измерения угла при круге лево.

   Измерение угла одним полуприемом полностью не освобождает результат измерения от влияния инструментальных ошибок, а также не гарантирует от возможных просчетов. Поэтому угол измеряют вторично, но уже при круге право. Для этого переводят трубу через зенит, делают перестановку лимба теодолита и измеряют угол при круге право так же, как и при круге лево. Расхождение величин углов между полуприемами не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита. За окончательный результат принимают среднее из двух значений углов.

   Аналогичные измерения выполняют на остальных точках теодолитного хода. Результаты измерений записывают на левую часть страницы журнала теодолитной съемки. В замкнутом теодолитном ходе обходят полигон, начиная с 1-й точки, по направлению движения часовой стрелки, при этом измеренные углы будут правые по направлению движения.    

   3.   Измерение длин сторон теодолитного хода. Длину каждой стороны теодолитного хода измеряют дважды – в прямом и обратном направлениях. Измерения производят землемерной лентой или дальномерами, обеспечивающими заданную точность. Относительная погрешность двух измерений длины сторон хода не должна превышать 1:2000 для благоприятных условий местности и 1:1000 – для неблагоприятных (пашня, болото, пересеченная местность, высокая трава и т. д.).

   Для исключения систематических погрешностей в результаты измерений вводят поправки за компарирование прибора, его температуру и наклон линии. При этом, если разность температур измерения и компарирования не превышает 8^о, то поправку за температуру не учитывают.

   Перед измерением стороны теодолитного хода провешивают способом на себя. Если измеряемая сторона теодолитного хода имеет угол наклона к горизонту более 2^о, его измеряют по вертикальному кругу теодолита или эклиметром. Зная угол наклона и длину наклонной линии, определяют поправку за наклон и вычисляют горизонтальное проложение стороны хода.

   Если линия теодолитного хода пересекает реку, овраг, озеро, болото или другое препятствие, то длину этой линии определяют как неприступное расстояние или измеряют дальномерами.

   Методика измерения расстояний и формулы для вычисления поправок и длин сторон подробно рассмотрены в разд. 6. Результаты измерения сторон теодолитного хода заносят в журнал теодолитной съемки.

Инж. геодезия и ее задачи при изысканиях, строит. и эксплуат. сооруж.

   Основными видами инженерно-геодезических работ являются топографо-геодезические изыскания, инженерно-геодезическое проектирование, геодезические разбивочные работы, выверка конструкций и агрегатов, исполнительные съемки, наблюдения за деформациями и осадками сооружений. Каждый из этих видов работ связан с определенным этапом инженерно-строительного процесса и отличается решаемыми задачами и точностью измерений.

   Топографо-геодезические изыскания включают:

   - создание обоснования и топографическую съемку строительных площадок;

   - трассирование линейных инженерных сооружений (железных и автомобильных дорог, линий электропередач, связи, водоснабжения и канализации, теплотрассы, газопроводов и др.)

   - геодезическую привязку геологических выработок, гидрометрические работы для проектирования мостов и привязку точек геофизической разведки.

   Топографо-геодезические изыскания служат основой для проектирования  инженерных сооружений. Широкое развитие получают методы аэроизысканий и космической съемки с искусственных спутников Земли.

   Инженерно-геодезическое проектирование входит в комплекс проектирования сооружений и включает:

   - составление для проектирования сооружений топографических материалов в необходимых масштабах (планов, карт, профилей и цифровых моделей местности);

   - геодезическую подготовку проекта для перенесения его в натуру, проектирование разбивочных работ;

   - решение задач горизонтальной и вертикальной планировки, подсчет площадей затопления и объемов водохранилищ.

   Геодезические разбивочные работы являются основным видом при перенесении проектов в натуру. В состав разбивочных работ входят:

   - построение разбивочной основы в виде строительной сетки или других построений;

   - вынесение в натуру главных и основных осей сооружений;

   - детальная разбивка сооружений;

   - исполнительные съемки.

   Установка в проектное положение конструкций и оборудования и их выверка. Этот вид работ предполагает установку и выверку конструкций в плане, по высоте и вертикали и является наиболее точным видом инженерно-геодезических работ, использующим специальные приборы и методы измерений.

   Наблюдения за деформациями сооружений включают:

   - измерение осадок оснований и фундаментов;

   - определение плановых смещений сооружений;

   - определение кренов высотных зданий, башен, дымовых труб и др.

   Наблюдения за деформациями сооружений преследуют как научные цели (обоснование правильности теоретических расчетов устойчивости сооружений), так и производственно-технические (нормальная эксплуатация сооружений и принятие мер при выявлении недопустимых величин деформаций).

   В современных условиях роль инженерной геодезии резко возрастает. Механизация высотного строительства и автоматизация технологического производства требуют значительного повышения точности геодезических измерений, поэтому дальнейшей задачей развития инженерно-геодезических работ является внедрение высокоточных электронных и лазерных приборов для точной установки и выверки конструкций, а также применение современных фотограмметрических методов и приборов космической съемки для определения динамических процессов и автоматизации обработки результатов измерений.  

  

    

 

   2.   Понятие о форме и размерах Земли

   Поверхность Земли состоит из возвышенностей, впадин, равнин и водных пространств океанов и морей. Водная поверхность составляет 71 %, а суша – 29 % всей земной поверхности. Поэтому под общей фигурой Земли в геодезии понимают фигуру, ограниченную замкнутой поверхностью вод морей и океанов, мысленно продолженную под материками. Такая поверхность называется основной уровенной поверхностью. В каждой точке она перпендикулярна к отвесной линии, проведенной через данную точку.

    Общую фигуру Земли, ограниченную основной уровенной поверхностью называют геоидом. Геоид еще недостаточно полно изучен. По своей форме он не совпадает ни с одним известным в математике геометрическим телом, но многолетние геодезические, астрономические и геофизические измерения показали, что его фигура близка к эллипсоиду вращения, получаемому вращением эллипса вокруг его малой оси РР₁ (см. рисунок 2.1). Такую фигуру называют земным эллипсоидом. Размеры земного эллипсоида определяются длинами его полуосей: a = OQ;

b = OP и полярным сжатием α = (a–b)/ a.

      Результаты измерений, которые производятся на земной поверхности, можно путем соответствующих вычислений привести к поверхности геоида. Для того, чтобы отнести их к поверхности земного эллипсоида, последний должен быть достаточно хорошо совмещен с геоидом, то есть чтобы центры эллипсоида и геоида возможно лучше совпадали и чтобы поверхность эллипсоида имела минимальное отклонение от поверхности геоида. Совмещенный таким образом с геоидом земной эллипсоид называется      референц - эллипсоидом.

На территории Республики Беларусь и стран СНГ в качестве референц-эллипсоида принят эллипсоид Красовского.  Размеры этого референц-эллипсоида получены из обработки обширных астрономо-геодезических измерений, выполненных под руководством профессора          Ф. Н. Красовского и наилучшим образом, подходят для территории стран СНГ.

    Размеры земного эллипсоида

 

Автор	Год определения	Большая полуось, м	Малая полуось, м	Полярное сжатие α = (a – b)/a
Красовский	1940	6 378 245	6 356 863	1: 298,3

 В других странах за основу геодезических и картографических работ приняты размеры других авторов. Например, в Англии – эллипсоид Кларка, в США – эллипсоид Хейфорда и т. д. Величина полярного сжатия земного эллипсоида небольшая, поэтому для практических задач, не требующих высокой точности,  общую фигуру Земли приближенно принимают за шар с радиусом, равным 6371,11 км.

   В практике инженерно-геодезических работ поверхность эллипсоида и геоида считают совпадающими.