Наука геодезия, и её основные задачи.

Наука геодезия, и её основные задачи.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).

Понятие о формах и размерах Земли.

Фигура земли формируется под действием сил внутреннего тяготения и центробежной силы. Принято считать что земля имеет две поверхности

Ф). физическую образованную твердой оболочкой земли и уровневую поверхность мирового океана мысленно продолженную под сущей.

Тело ограниченное уровненной поверхностью называется геоидом. Геоид имеет сложную форму и не вырежется математическим способом.

В связи с этим для математической обработки результатов геодезических измерений и построений топокарт используют другую фигуру эллипсоид вращения.

 

Земной эллипсоид характеризуется размерами:

а – большой полуаси

б – малой полуаси

или полярным сжатием

Несмотря на то что поверхность геоида отклоняется или различается от поверности элипсоида на 105 м в практике инженерно геодезических работ принято считать одинаковыми.

Изоуровенную поверность принимаетсясредний многолетний уровень балтийского моря.

Для различных расчетов используется радиус шара равновеликого элипсойду и равный R=6371,1 км

 

Понятие о географ. корд.

Широта, долгота. Минутная географич. рамка карты.

В этой системе за координатную поверхность принимается шар, а за координатные линии – географич.(ист) меридианы и параллели.

Сечения поверхности шара плоскостями, проходящими через полярную ось вращения Земли PP1 называют меридианами. За начальный принят меридиан, проходящий через центр зала Гринвичской обсерватории вблизи Лондона.

Сечения поверхности шара плоскостями, перпендик. к оси вращ. Земли наз. параллелями. Параллель, плоскость которой проходит через центр шара O, наз. экватором.

Долгота –это двухгранный угол между гринвичским меридианом и меридианом проходящим через точку. Она бывает западной и восточной.Измеряется в градусах. От 0 до 180

Широта –это угол между плоскостью экватора и параллелью проведённой через точку.1 градус-111 км. От 0 до 90

 

Зональная система координат Гауса-Крюгера.

В основу этой системы положено поперечно-цилиндрическая равноугольная проекция Гаусса-Крюгера (названа по имени немецких ученых ее предложивших). В этой проекции поверхность земного эллипсоида меридианами делят на шестиградусные зоны и номеруют с 1-й по 60-ю от Гринвичского меридиана на восток (рис.7). Средний меридиан шестиугольной зоны принято называть осевым.

 

Исходные геодезические сети.

Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет совокупность пунктов с известными координатами и высотами, равномерно расположенных на всей территории страны. ГГС создается для распространения на территории республики единой системы координат и высот, которые определяются для геодезических пунктов (ГП), закрепленных на местности. ГП состоит из знака и центра (рис.13). Знак представляет собой устройство или сооружение, обозначающее положение ГП на местности и необходимое для взаимной видимости между смежными пунктами. Центр является носителем координат и высот (X,Y,H), определяемых с погрешностью до 1 мм.

 

Рис.13.Схемы геодезических пунктов

 

ГГС делится на плановую и высотную. Плановая ГГС создается астрономическими или геодезическими методами. Высотная ГГС создается методами геометрического нивелирования, т.е. горизонтальным лучом визирования.

С целью увеличения числа плановых и высотных пунктов на единицу площади строятся сети сгущения, на основе которых создается съемочное обоснование. На примере учебного комплексного задания 1 можно предположить: пунктом ГГС является пункт триангуляции «Грабово»; сети сгущения - пункты полигонометрии 511, 512, 513; съемочного обоснования – пункты 1,2,3,В1. Пункты высотной сети закрепляется на местности реперами.

Репером называется знак предназначенный для долговременного и надежного закрепления на местности высоты точки. Реперы по конструкции различают грунтовые и стенные.

В зависимости от точности геометрическое нивелирование делится на четыре класса и техническое. Для технического нивелирования предельно допустимая погрешность определяется по формуле

f_hдоп.=30ммÖL,

где L - число километров.

В отдельных случаях, когда неизвестна длина нивелирного хода

f_hдоп.=10ммÖn,

где n - число нивелирных станций.

 

Прямая геодезическая задачи

Дано: X_A, Y_A, a_AB, d_AВ

Определить: X_B, Y_B

 

Рис.11. Прямая и обратная геодезические задачи

Решение:

X_B=X_A+d_AB^. cos a_AB=X_A+DX,

Y_B=Y_A+d_AB^. sin a_AB=Y_A+DY,

где DX и DY - приращения координат, т.е. проекции горизонтального проложения на соответствующие оси координат.

Контроль вычислений координат выполняют по формуле

ПГЗ – заключ. в том, что по известным прямоугольным координатам одной

точки X, Y, горизонт. Проложению d и её направлению (румбу r или дирекционному углу альфа линии А-В) требуется определить координаты другой точки X, Y.

Знаки приращения координат зависят от направлений румбов (т.е. от cosr и sinr)

 

Угловые измерения.

Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек в пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений полигометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок, решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов. Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты. По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные - ТО5,Т1; точные -Т2, Т5 и технические - Т15, Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения горизонтального угла одним приемом в секундах.

В теодолитах со стеклянными угломерными кругами применяются отсчётные микроскопы, а в приборах с металлическими кругами –верньеры. Отсчётный микроскоп - сложная оптическая система, которая выводит через окуляр, изображение градусных делений горизонтального и вертикальный кругов.

 

Главные точки кривой.

Чтобы уточнить положение кривой на местности, обычно выполняют разбивку кривой способом прямоугольных координат и обозначают пикетные и плюсовые точки. Для каждой точки определяют расстояние к от начала или конца кривой. Прямоугольные координаты вычисляют в соответствии с рис.46 по следующим формулам:

Рис.46.Вынос пикетов на кривую

 

где к - расстояние от начала или конца кривой до переносимого пикета.

Из рис.46 к_пк10= 70.00 м, к_пк11 =170.00 м, к_пк12 = 44.16 м, тогда

Е_пк10 =(к_пк10^.180°) /pR = (70.00м ^.180°) /3.1416^.200м =20.053.

Е_пк11 =(к_пк11^.180°) /pR =(170.00м ^.180°) /3.1416^.200м =48.701.

Е_пк12 =(к_пк12^.180°) /pR =(44.16м ^.180°) /3.1416^. 200м =12.651.

X_пк10=R^. sinЕ_пк10=200.00^. sin20.054 =68.58 м,

Y_пк10 =2R^. sin2(Е_пк10/2)=400.00^. sin 2(20.054/2)=12.13 м,

X_пк11=R^. sinЕ_пк11=200.00^. sin 48.702 =150.26 м,

Y_пк11=2R^. sin2(Е_пк11/2)=400.00^. sin 2(48.702/2)=68.00 м,

X_пк12=R^. sinЕ_пк12=200.00^. sin12.651 =43.80 м,

Y_пк12=2R^. sin2(Е_пк12/2)=400.00^. sin 2(12.651/2)=4.86 м.

Детальная разбивка круговой кривой

а) Способ прямоугольных координат

При определении прямоугольных координат точек круговой кривой за ось абсцисс принимают линию тангенса, а за начало координат начало или конец кривой. Прямоугольные координаты точек (рис.46), лежащих на круговой кривой, находят из прямоугольного треугольника

Х_n = R^. sin(nE), Y_n = R - R^. cos(nE) = 2R^. sin2(nE/2),

где угол Е соответствует длине дуги к, т.е. Е = к^. 180° /pR.

Элементы круговой кривой.

При разбивке пикетажа в вершинах углов поворота трассы измеряют горизонтальные углы b₁, b₂ (рис.45.1) и вычисляют углы поворота (отклонения от прямой) трассы Q_лев, Q_прав

 

Рис.45.1. Углы поворота трассы

Q_лев= b₁ - 180°

Q_прав= 180° - b₂.

Имея углы поворота трассы и, принимая радиусы круговой кривой R согласно технических условий проектируемой дороги, вычисляют следующие основные элементы круговой кривой: тангенс (Т), биссектрису (Б), кривую (К) и домер (Д) (рис.45.2)

Рис.45.2. Элементы круговой кривой

 

Для вставки кривой в пикетаж определяют пикетажные наименования начала и конца круговой кривой по формулам

НК = ВУ - Т, КК = НК + К.

Результаты вычислений контролируют повторным вычисление КК

КК = ВУ + Т - Д.

Пример. Пусть R = 200 м, Q = 90° 00', ВУ ПК11+30. Необходимо определить пикетажное наименование НК и КК.

По формулам, полученным из рис. 45.2, имеем: Т = 200 ^. tg 45° = 200.00 м, К = 3.1416^. 200^. 90/180 =314.16 м, Д = 2^. 200.00 -314.16 = 85.84 м. Б = 200(1/cos45° - 1) = 82.84 м.

Вычислим НК и КК:

Расчет Контроль

ВУ ПК 11 + 30.00 ВУ ПК 11 + 30.00

-Т 2 + 00.00 +Т 2 + 00.00

НК ПК 9 + 30.00 S ПК 13 + 30.00

+К 3 + 14.16 -Д 85.84

КК ПК 12 + 44.16 КК ПК 12 + 44.16

 

Разбивка начала и конца круговой кривой на местности сводится к отложению расстояния 30.00 м от ПК9, и расстояния 44.16 от ПК12, сдвинутого вперед на величину домера Д = 85.84.

 

Проектирование на профиле

При проектировании проектной линии необходимо руководствоваться заданными предельными уклонами, отметками фиксированных точек, техническими, экономическими и природными условиями проектирования. Проектные отметки точек трассы вычисляют по формуле:

Н_к=Н_н+id,

где Нк и Нн - конечная и начальная точки прямого отрезка трассы;

i - проектный уклон, округленный до тысячных (целых промиллей);

d - горизонтальное проложение прямого отрезка трассы.

Рабочие отметки - разность между проектными и фактическими отметками. Положительные рабочие отметки записывают над проектной линией. Они соответствуют высоте насыпи. Отрицательные отметки - глубине выемки. Их записывают под проектной линией.

Точки пересечения проектной линии с линией земли называют

42Точкой нулевых работ, их расстояние до ближайших пикетов. Вычисление отметок точек нулевых работ. Для точек нулевых работ определяют расстояние до ближайших пикетов, а ее положение на профиле отмечается пунктирной ординатой

Х = h_н ^. d /(I h_н I + I h_в I),

Y = h_в ^. d /(I h_н I + I h_в I).

Контроль: X + Y = d.

Пример:

Х = 0.60 ^. 60/(0.60+0.40) = 36.0 м, Y = 0.40 ^. 60/(0.60+0.40) = 24.0 м.

В местах изменения уклона продольного профиля наклонные прямые сопрягаются вертикальными кривыми (ВК) большого радиуса. Расчет основных элементов ВК выполняют по следующим приближенным формулам:

Т = R^. Di/2 = K/2, K = R^. Di, Б = Т²/2R,

где Di = i₁ + i₂ - сумма встречных уклонов, взятых по модулю.

Вычисление значений записывают над продольным профилем.

Линии тангенсов ВК принимают за оси абсцисс, а вертикальные ординаты точек ВК вычисляют по формуле

y = x²/2R.

Пример: i₁=- 0,004, i₂=+0,033, R=10 000 м

Решение: Т=10 000 ^. 0,037/2= 185 м; К=370 м; Б=185²/20 000=1,71 м

Подготовка гедезич. Данных для выноса проекта в натуру. Аналитич. и графич.

Способы. Разбивочн. чертёж.

Способы разбивки основных осей соответствуют способам съемки си­туации при теодолитной съемке: 1) прямоугольных координат; 2) линейных засечек; 3) угловых засечек; 4) полярных координат; 5) створа; 6) проектного по­лигона.

Процесс перенесения на местность проекта представляет собой дейс­твия, связанные с построением (откладыванием) на местности углов, расстояний и превышений. При этом в большинстве случаев используют го­ризонтальные и вертикальные углы, горизонтальные проложения, получен­ные одним из трех способов:

- графический - суть которого заключается в том, что на плане из­меряют горизонтальные углы и проложения. К недостатку этого способа следует отнести графическую точность полученных исходных данных, ко­торая в большинстве случаев не удовлетворяет требованиям;

- аналитический - горизонтальные углы, проложения получают по ко­ординатам проектных объектов, которые увязывают математически с коор­динатами объектов существующей застройки и геодезических пунктов. К некоторым недостаткам следует отнести большой объем вычислений.

- графоаналитический - предусматривает определение с плана коор­динат некоторых проектных точек с их последующим аналитическим уточне­нием.

Точность (СКП) выноса проекта в натуру определяется по формуле:

где m_р - средняя квадратичная погрешность геодезических разбивочных работ;

m_f - средняя квадратичная погрешность фиксации проектных точек на местности;

m_i - средняя квадратичная погрешность положения исходных точек на плане.

 

Нивелирные шашечные рейки.

Шашечные рейки изготовляются из высушенной первосортной ели; допускается изготовление реек из пластмасс, металлов и сплавов, если при этом выполняются требования ГОСТа на массу рейки, на температуру ее использования и т.п.. Перед покраской рейку пропитывают водоотталкивающим составом и грунтуют; деления в виде шашечек наносят черной краской на одну сторону рейки и красной краской на другую. Дециметровые деления подписывают.

На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. На черной стороне пятки соответствует нулевое деление рейки; на красной - отсчет, больший 4000 мм; поэтому отсчеты по красной и черной сторонам рейки не могут быть одинаковыми. Разность пяток для данной рейки является постоянной величиной, что позволяет контролировать правильность отсчетов. В литературе разность пяток называют также разностью нулей рейки.

Для установки рейки в отвесное положение на ней имеется круглый уровень или отвес.

На штриховых односторонних рейках деления наносят на инварную ленточную полосу, которая натягивается вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов наносят через 5 мм.

Рис. Схема передачи отметок методом геометрического нивелирования

Метод тригометрического нивелирования, выполняемый с помощью технического теодолита, на порядок менее точен по сравнению с геометрическим и сводится к вычислению и построению вертикального угла n и закреплению соответствующей этому углу точки С с заданной проектной отметкой Н_пр (рис. 68)

Рис.. Схема передачи проектной отметки на монтажный горизонт

методом тригонометрического нивелирования

Угол наклона визирной оси теодолита определяется в этом случае по известной формуле:

n = arctg(h/d),

где h = Н_пр - Н_рп - I,

d - горизонтальное проложение между прибором и точкой С,

I - высота прибора.

При невозможности непосредственного измерения величины d, это расстояние может быть определено как неприступное по теореме синусов.

 

56. Генеральный план. Виды генеральных планов и их назначение.Генеральный план – это топографический план огромного масштаба(от 200 до 2000по размеру)архитектурного планшета 1,2*1,2 м на котором помимо топографических характеристик нанесены все подземные и наземные коммуникации,все построенные и реконструированные объекты данного административного участка.

 

 

Наука геодезия, и её основные задачи.

Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:

- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат;

- топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверхности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;

- фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;

- картография рассматривает методы составления и издания карт;

- маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;

- инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Задачами инженерной геодезии являются:

1) топографо-геодезические изыскания различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей;

2) инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;

3) вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;

4) выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;

5) наблюдения за деформациями зданий и сооружений.

При топографо-геодезических изысканиях выполняют:

а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);

б) вычислительную (камеральную) обработку результатов полевых измерений на ЭВМ;

в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей местности (ЦММ).