Общие сведения о форме и размерах Земли

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ИнженернАЯ геодезиЯ

Учебное пособие

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2007

УДК 528.48 (076.5) + 528,4 (075.8)

М636

Одобрено

учебно-методической комиссией

архитектурно-строительного факультета.

Рецензенты:

Рецензенты: Проценко Г.Г., Игнатьев В.Ф.

М636

Миркина, Т.Е. Инженерная геодезия: учебное пособие. Конспект лекций для студентов I курса специальности 270115 «Экспертиза и оценка недвижимости» /Т.Е. Миркина.- Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. - 96 с.

ISBN Пособие составлено в соответствии с учебным планом и рабочей программой для специальности 270115 при изучении дисциплины “Инженерная геодезия”, и является помощью студентам и преподавателям в части подготовки к лекционному и лабораторно-практическому курсам, а также к зачетам по дисциплине. УДК 528.48 (076.5) + 528,4(075,8)

ISBN © Издательство ЮУрГУ, 2007

Оглавление

Тема 1. Введение……………………………………………………………………… 5

1.1. Предмет и задачи геодезии……………………………………………………. 5

1.2. Общие сведения о форме и размерах Земли…………………………………. 6

1.3. Математические модели поверхности Земли, применяемые в геодезии…… 7

Тема 2. Системы координат

2.1. Система географических (астрономических) координат……………………. 9

2.2. Система геодезических координат……………………………………………. 9

2.3. Прямоугольная система координат Гаусса – Крюгера………………………10

Тема 3. Ориентирование……………………………………………………………… 12

3.1. Ориентирование линий в геодезии…………………………………………… 12

3.2. Прямая и обратная геодезические задачи. Их применение в геодезическом

производстве……………………………………………………………………………16

Тема 4. Масштабы. Сведения из теории погрешностей

4.1. Масштабы……………………………………………………………………… 18

4.2. Основы математической обработки геодезических измерений…………… 20

Тема 5. Топографические карты и планы

5.1. Геодезические планы, карты………………………………………………… 22

5.2. Условные знаки на планах, картах, геодезических

и строительных чертежах……………………………………………………………. 22

5.3. Номенклатура топографических планов и карт…………………………… 24

5.4. Понятие о рельефе местности……………………………………………….. 35

5.5. Задачи, решаемые по карте…………………………………………………… 40

Тема 6. Плановые и высотные геодезические сети………………………………… 42

6.1. Плановая геодезическая сеть………………………………………………… 42

6.2. Высотная геодезическая сеть………………………………………………… 44

Тема 7. Линейные измерения………………………………………………………… 46

7.1. Приборы для измерения расстояний………………………………………… 46

7.2. Измерение линий лентой……………………………………………………. 46

7.3. Измерения расстояния нитяным дальномером…………………………….. 47

7.4. Дальномерные определения расстояний…………………………………… 49

7.5. Измерение линий оптическими дальномерами…………………………….. 50

Тема 8. Теодолитные работы………………………………………………………… 51

8.1. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов……………… 51

8.2. Основные части теодолита…………………………………………………… 52

8.3. Изучение устройства и поверки теодолита типа Т30……………………….. 54

8.4. Измерение горизонтальных и вертикальных углов………………………… 59

8.5. Теодолитные работы………………………………………………………….. 63

8.6. Топографические съемки…………………………………………………….. 67

Тема 9. Нивелирные работы

9.1. Нивелирование. Назначение. Методы нивелирования…………………….. 70

9.2. Системы высот………………………………………………………………… 72

9.3. Нивелиры, рейки, принадлежности, классификация………………………. 72

9.4. Геодезические работы при проектировании и строительстве трасс желез-

ных и автомобильных дорог, проектировании трасс трубопроводов, ЛЭП и дру-

гих линейных сооружений……………….………………………………………….. 79

Тема 10. Геодезические работы, связанные со строительством

10.1. Основные элементы разбивочных работ…………………………………… 87

10.2. Геодезические работы при вертикальной планировке строительной пло-

щадки………………………………………………………………………………….. 91

10.3. Передача отметок на дно котлована и на этаж…………………………….. 94

Библиографический список………………………………………………………….. 96

Тема 1. Введение

Краткая историческая справка о развитии Геодезии

Возникновение геодезии относится к глубокой древности. Известно, что в государствах Ближнего Востока за несколько тысячелетий до н.э. была создана сложная ирригационная система. За 2150 лет до н.э. был построен тоннель длиной 0,9 км под рекой Евфрат, при этом река была отведена в новое русло. На территории многих государств сохранились остатки древних подземных сооружений, свидетельствующие о высоком уровне строительного искусства тех времен. Эти работы нельзя было выполнить без геодезических измерений соответствующей точности.

В середине XV – XVI вв. оживляется торговля, расширяется мореплавание, открываются новые земли – все это вызвало потребность в картах и планах.

В конце XVII столетия учеными был сделан вывод, что Земля имеет форму шара, сплюснутого у полюсов. Перед геодезистами встала задача определить форму и размеры Земли. Появлялись новые инструменты. Возникали новые задачи, стоящие перед геодезической службой. В 1919 г. 15 марта был подписан декрет о создании Высшего геодезического управления (позже ГУГК, позже Роскартография), которое взяло на себя функции руководства всеми общегосударственными и ведомственными геодезическими работами. Значительное развитие получили инженерно-геодезические работы, выполняемые многочисленными ведомствами в целях обеспечения изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации различных объектов народного хозяйства.

Предмет и задачи геодезии

Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности, проводимых для определения формы и размеров Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей, для решения инженерных и народнохозяйственных задач.

Геодезия в процессе своего развития разделилась на ряд научных и научно-технических дисциплин:

высшая геодезия (с разделом Морская геодезия) занимается изучением формы и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, определяет координаты и высоты отдельных точек земной поверхности в единой системе на территории всей страны;

геодезия (топография) изучает методы детальных измерений и изображения участков земной поверхности на топографических планах и картах;

картография изучает методы изображения земной поверхности или ее частей в виде карт и планов (в различных проекциях);

фототопография занимается изучением приборов и методов фотографирования местности с воздуха или с земли и преобразования фотоснимков в планы и карты;

космическая геодезия решает основные задачи геодезии, а также задачи геодезического обеспечения космических съемок поверхности Земли, Луны и планет с помощью космических летательных аппаратов;

маркшейдерия изучает методы и средства геодезических измерений, выполняемых в условиях горных выработок (карьерах, шахтах), а также при строительстве подземных сооружений (тоннели, метро).

прикладная (инженерная) геодезия занимается изучением методов и средств производства геодезических работ, связанных с решением задач изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации всех видов и типов инженерных сооружений, монтажа, выверки и наладки технологического оборудования, включая наблюдения за осадками и деформациями этих сооружений.

Геодезия использует достижения целого ряда наук: математики, физики, астрономии, географии, геоморфологии, фотографии, механики. В геодезии используют современные методы и средства вычислений, счетные машины, программные комплексы, позволяющие получать картографический материал в электронном виде.

Велика роль геодезии в народном хозяйстве и обороне страны. Большое значение имеет прикладная геодезия при изысканиях и строительстве газовых, водопроводных, канализационных сетей и сооружений. Инженерно-геодезические измерения необходимы при разработке проекта инженерных коммуникаций для перенесения их на местность, для возведения и эксплуатации сооружений. Геодезическими измерениями и построениями осуществляется беспрерывный контроль за соблюдением проектной геометрической формы и размеров сооружения и его стабильностью. В процессе строительства и эксплуатации сооружений методами и средствами прикладной геодезии производят наблюдения за осадками и деформациями сооружений. Широкое развитие землеустроительных работ, направленных на наиболее рациональное использование земли, учет качества сельскохозяйственных земель, проведение оросительных и осушительных мероприятий невозможно без геодезических измерений.

Тема 2. Системы координат

Тема 3. Ориентирование

Ориентирование линий в геодезии. Дирекционный угол, истинный и магнитный азимуты, румбы. Сближение меридианов и магнитные склонения, их использование при вычислении азимутов. Прямая и обратная геодезические задачи. Применение их в геодезическом производстве.

Масштабы

Масштаб – отношение длины линии на плане к соответствующей проекции этой линии на местности.

а) Численный масштаб – число, правильная дробь, в числителе – единица, знаменатель – степень уменьшения изображения.

Пример: Масштаб 1:1 000 – 1 сантиметру карты (плана) соответствует 1 000 сантиметров на местности или 10 метров. Масштаб 1:100 000 – 1 см карты соответствует 100 000 см местности или 1 000 м.

б) Линейный масштаб – графический чертеж (рис.4.1). Расстояние между большими отрезками постоянное и называется основанием масштаба. Обычно выбирают основанием отрезок в 2 см.

Масштаб 1: 10 000

Рис. 4.1. Линейный масштаб

Для масштаба 1: 10 000: в 1 см 100 м, в 2 см 200 м.

Левая часть делится на 10 частей, каждая часть делится еще пополам. Для данного масштаба одно маленькое деление соответствует 10 метрам.

Для определения расстояний по карте (плане) циркулем переносят на линейный масштаб (рис. 4.2) расстояние и оценивают его.

Пример: 400 + 90 = 490 м

Рис. 4.2. Пример определения расстояния по карте

в) Поперечный масштаб – применяют для более точного определения длин отрезков

Рис. 4.4. Принцип определения наименьшего деления поперечного масштаба

На прямой линии (рис.4.3) откладывают отрезки по 2 см (основание масштаба). Вверх по перпендикуляру откладывают на равном расстоянии 10 равных частей. Левая часть полученного прямоугольника делится 10 наклонными линиями (трансверсалями). Наименьшее деление поперечного масштаба (рис.4.4) равен 1/10 части левой шкалы.

Пример 1: для масштаба 1:10 000, в 1 см 100 м, в 2 см 200 м. Одно деление слева от 0 - 20 м, одно деление при подъеме вверх по трансверсали - 2 м.

Расстояние АВ: по 200 м – 3 деления, по 20 м – 3 деления, по 2 м – 4 деления. Итого: 600 м + 60 м + 8 м = 668 м.

Пример 2: для масштаба 1:25 000, в 1 см 250 м, в 2 см 500 м. Одно деление слева от 0 - 50 м, одно деление при подъеме вверх по трансверсали - 5 м.

Расстояние АВ: по 500 м – 3 деления, по 50 м – 3 деления, по 5 м – 4 деления. Итого: 1500 м + 150 м + 20 м = 1670 м.

Наименьшее расстояние, различаемое глазом, 0,1 мм. Точностью масштаба называют горизонтальное расстояние на местности, соответствующее в данном масштабе 0,1 мм плана. Так для масштаба 1:5 000 в 1 см – 50 м, в 1 мм – 5 м, в 0,1 мм – 0,5 м. Для 1:5 000 точность масштаба 0,5 м.

Предельная точность масштаба 0,2 мм (точность, различаемая глазом 0,1 мм, и точность применяемых измерительных приборов 0,1 мм), т.е. для масштаба

1:5 000 это 1 м.

Задачи

Какому масштабу соответствуют номенклатуры?

К–42 1:1 000 000

К–42–А 1:500 000

IX–К–42 1:300 000

К–42–IX 1:200 000

К–42–144 1:100 000

К–42–144–В 1:50 000

К–42–144–В–б 1:25 000

К–42–144–В–б–2 1:10 000

К–42–144–(250) 1:5000

К–42–144–(250–ж) 1:2000

10 1:5000

10–В 1:2000

10–В–IV 1:1000

10–А–14 1:500

Определить номенклатуры карт, граничащих с 8-и сторон с картой К–42–133.

К–42–134

К–42–133

К–41–144

Определить географические координаты карты с номенклатурой

К–42–144–В–б–2.

Колонна 42 (табл.5.1): 66° – 72°;

ряд К (табл.5.2): 40° – 44°.

К–42 (1:1 000 000)

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13											24
25											36
37											48
49											60
61											72
73											84
85											96

Ответ:

Найти номенклатуру листа масштаба 1:10 000, внутри которого расположена точка с географическими координатами:

j = 49°18¢33²;

l = 93°16¢09².

Ряд М: 48° - 52°; колонна 46: 90° - 96°.

М–46 (1:1 000 000)

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13											24
25											36
37											48
49											60
61											72
73											84
85											96
97

В пересечении по горизонтали и вертикали по получен 103 лист с номенклатурой М–46–103 масштаба 1:100 000.

В пересечении по вертикали и по горизонтали получен лист Б масштаба

1:50 000 с номенклатурой М–46–103–Б.

В пересечении по вертикали и по горизонтали получен лист а масштаба

1:25 000 с номенклатурой М–46–103–Б–а.

В пересечении по вертикали и по горизонтали получен лист 1 масштаба

1:10 000 с номенклатурой М–46–103–Б–а–1.

Ответ: М–46–103–Б–а–1.

Понятие о рельефе местности

Рельеф – совокупность неровностей физической поверхности Земли (рис.5.15).

Рис. 5.15. Рельеф:

d – заложение горизонталей (расстояние между соседними горизонталями на плоскости);

h – высота сечения рельефа (разность высот двух соседних горизонталей);

n – крутизна склона;

– горизонталь;

– бергштрих (направление понижения скатов).

Основные формы рельефа

а) Гора, холм (рис. 5.16) – куполообразная или коническая возвышенность земной поверхности

Рис. 5.16. Гора

Небольшая гора – холм (сопка), искусственный холм – курган.

б) котловина (рис. 5.17) – чашеобразное замкнутое со всех сторон углубление

Рис. 5.17. Котловина

в) хребет (рис. 5.18) – возвышенность, вытянутая в одном направлении и образованная двумя противоположными скатами

Рис. 5.18. Хребет

г) лощина (рис. 5.19) – вытянутое в одном направлении желобообразное углубление с наклоном в одну сторону

Рис. 5.19. Лощина

Широкая лощина – долина; узкая лощина – балка; в горах узкая лощина – ущелье.

д) седловина (рис. 5.20) – понижение между двумя соседними горными вершинами или возвышенностями

Рис. 5.20. Седловина

Горизонтали

Горизонталь - замкнутая кривая линия, все точки которой имеют одну и ту же высоту над начальной уровенной поверхностью

Свойства горизонталей:

– точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют одинаковую высоту;

– все горизонтали должны быть непрерывны;

– горизонтали не могут пересекаться или раздваиваться;

– расстояния между горизонталями в плане характеризуют крутизну ската – чем меньше расстояние (заложение), тем круче скат;

– кратчайшее расстояние между горизонталями соответствует направлению наибольшей крутизны ската;

– водораздельные линии и оси лощин пересекаются горизонталями под прямыми углами;

– горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных кривых.

Когда расстояние между горизонталями на плане превышает 2 см, для уточнения форм рельефа применяют дополнительные горизонтали – полугоризонтали (рис.5.21).

Рис. 5.21. Полугоризонталь

Задачи, решаемые по карте

Рис. 5.25 Фрагмент топографической карты

Задачи, которые можно решать по карте, следующие:

1. Определение по карте географических координат т. а (рис. 5.25):

т. а г. Малиновская j = 54°40¢21²;

l = 18°05¢03².

2. Определение по карте прямоугольных координат т. б (см. рис. 5.25):

т. б т.148,1 х = 6065 300 м;

у = 4312 800 м.

3. Определение направления аб (см. рис. 5.25):

a = 60°;

А = a + g = 60° + (-2°22¢) = 57°38¢;

А_м = А - d = 57°38¢ - (6°12¢ + 1°02¢) = 50°24¢.

4. Определение крутизны ската по линии а – б (табл. 5.4): n₁ = 1,8° и т.д.

Таблица 5.4

№	1	2	3	4	5	6
n	1,8°	1,6°	1,6°	0,40°	0,50°	1,2°

5. Построение линии заданного уклона (рис. 5.26):

i = h : d; d = h : i; h = 2,5 м; i = 0,035; d = 2,5 : 0,035 = 71 м.

Для масштаба 1: 10000: в 1 см – 100 м;

х см - 71 м; х = 0,71 см или » 7 мм.

Раствором циркуля в 7 мм (или более) шагают от горизонтали до горизонтали, выбирая наиболее рациональный ход:

Рис. 5.26. Построение линии заданного уклона

6. Построение продольного профиля по линии а – б (рис. 5.27):

Рис. 5.27. Продольный профиль

7. Определение расстояния аб (см. рис. 5.25): d = 1053 м.

Тема 6. Плановые и высотные геодезические сети

Государственная геодезическая сеть – совокупность пунктов с известными координатами (х, у) и высотой (Н), равномерно расположенных на всей территории страны.

Плановая геодезическая сеть

Типы знаков и типы центров

Для обеспечения видимости между геодезическими пунктами над центрами устанавливают различные типы знаков, конструкция и высота которых зависят от физико-географических условий местности, а также целесообразности применения материалов, дающих наибольший экономический эффект.

сигнал пирамида насадка надстройка на здании

Рис. 6.5. Типы знаков

Для сохранности геодезических пунктов на длительное время, возможности их дальнейшего использования и исходя из физико-географических условий местности, глубины промерзания почвы, наличия зданий и сооружений закладывают центры различных типов. Существует специальный альбом типов центров.

фундаментальный грунтовый стенной стенная временный

репер репер репер марка репер

Рис. 6.6. Типы центров

Высотная геодезическая сеть

Высотная (нивелирная) геодезическая сеть предназначена для создания единой системы высот на территории государства, для решения научных и прикладных задач. В настоящее время наряду с традиционными методами нивелирования применяются современные методы определения высотного положения геодезических пунктов с помощью спутниковых и лазерных приборов, что позволяет сократить время и средства на выполнение данной работы.

Типы нивелирных центров

Все линии нивелирования закрепляют марками или реперами через 5 км, в сейсмической зоне через 3 - 4 км, в труднодоступной территории через 6 - 7 км. Через 50 - 60 км закладывают фундаментальные реперы. В стенах зданий и сооружений закладывают стенные марки или реперы, в скальных породах устанавливают скальные реперы и марки.

фундаментальный грунтовый стенной временный стенная

репер репер репер репер марка

Рис. 6.8. Типы нивелирных центров

Тема 7. Линейные измерения

Линейные измерения бывают непосредственные и косвенные:

непосредственные – измерения с помощью приборов для измерения длин линий;

косвенные – расстояния вычисляются по другим, непосредственно измеренным величинам.

7.1. Приборы для измерения расстояний

рулетки 5, 10, 20, 30, 50 м;

ленты 20,24,50,100 м;

нитяной дальномер;

дальномеры двойного изображения

светодальномеры; ;

радиодальномеры; ;

инварные проволоки, жезлы; .

Измерение линий лентой

провешивание линий

Рис. 7.1. Измерение линии лентой

Измеренное расстояние вычисляется по формуле

, (7.1)

где Д – расстояние между точками,

– длина ленты,

m – число шпилек в комплекте,

k – число передач комплекта шпилек,

n – число шпилек у заднего мерщика,

r – остаток.

В длину линии, измеренной лентой (рулеткой), вводят поправки:

поправка за компарирование (за длину мерного прибора):

D _к = - (поправка за компарирование одной ленты), (7.2)

(поправка во всю линию). (7.3)

поправка за температуру:

(7.4)

где a – линейный коэффициент расширения стали,

t – температура измерения,

t_о – температура компарирования,

поправка за угол наклона (всегда со знаком “-” (рис. 7.2):

(7.5)

где n - угол наклона линии.

Рис. 7.2. Введение поправки за угол наклона

Окончательно длина линии вычисляется по формуле

d = Д + DД_к + DД_t +DД_n. (7.6)

Пример.

Даны измерения: _о = 20 м; m = 11; n = 4; k = 2; r = 15,37 м; = 19,95 м;

t = +20^o; t_о = +15^o; a = 0,0000125; n = - 2^о 30¢.

Вычислить окончательную длину линии и выполнить оценку точности измерения линии.

Д = 20 (11 – 1) × 2 + 20 × 4 + 15,37 = 495,37 м.

Вычисляем поправки:

за компарирование D = 19,95 – 20 = - 0,05 м; DД_к = .

за температуру DД_t = 0,0000125 × (20-15) × 495,37 = +0,031 м.

за угол наклона DД_n = 2 × 495,37 × 0,0218² = - 0,47 м.

Окончательно длина линии равна

d₁ = 495,37 – 1,24 + 0,031 – 0,47 = 493,69 м.

При измерении во второй раз остаток r = 15,84 м, d₂ = 493,84 м.

Разность двух измерений Dd = 493,84 – 493,69 = 0,15 м – абсолютная ошибка измерений. Среднее значение измеренной линии d_ср = 493,765 м.

Относительная ошибка измерений .

Тема 8. Теодолитные работы

Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов. Изучение устройства и поверки теодолита типа Т30. Измерение горизонтальных и вертикальных углов. Теодолитные работы

Основные части теодолита

Основными частями теодолита являются: лимб или горизонтальный круг, алидада, зрительная труба, цилиндрический уровень, подставки, вертикальный круг, подъемные винты.

Лимб (рис.8.3) является одной из основных частей всех геодезических приборов и представляет собой проградуированный от 0 до 360° круг, изготовленный из стекла или металла (в настоящее время применяют только стеклянные лимбы).

Алидада (см. рис. 8.3) соосна с лимбом, изготовлена также из стекла и представляет собой круг, на который нанесен штрих или шкала.

Рис. 8.3. Лимб, алидада

Зрительная труба (рис. 8.4) состоит из ряда линз, как выпуклых так и вогнутых и применяется для визирования на наблюдаемый предмет.

1 2 3 4 5 6

Рис. 8.4. Зрительная труба:

1 – предмет, 2 – объектив, 3 – фокусирующая линза,

4 – сетка нитей, 5 – окуляр, 6 – глаз

Сетка нитей (рис. 8.5) представляет собой стеклянную пластинку, на которую гравировкой нанесены нити сетки. Она служит для точного наведения на наблюдаемый предмет, а также снабжена дальномерными нитями для измерения расстояния.

Рис. 8.5. Сетки нитей:

1 – вертикальная нить, 2 – горизонтальная нить, 3 – дальномерные нити

Уровни (рис. 8.6) в теодолите позволяют установить прибор в строго вертикальное положение. Существует две конструкции уровней: цилиндрический и круглый.

Рис. 8.6. Уровни:

а) цилиндрический уровень: 0 – нульпункт уровня,

uu¢ – ось цилиндрического уровня;

б) круглый уровень: 0 – нульпункт уровня,

uu¢ – ось круглого уровня

Ось цилиндрического уровня – касательная к внутренней поверхности ампулы уровня в его нульпункте.

Ось круглого уровня – нормаль, проходящая через нульпункт 0, перпендикулярно к плоскости, касательной внутренней поверхности ампулы уровня в его нульпункте.

Поле зрения отсчетного микроскопа (для горизонтального и вертикального кругов) индивидуально для разных типов теодолитов и представлено на рис. 8.7 и

рис. 8.8.

а) б)

а) б)

Рис. 8.8. Поле зрения теодолита Т30:

а) ВК: 3°42r, ГК: 54°23r; б) ВК: 178°12r, ГК: 233°42r

Порядок работы на станции

При КЛ, при закрепленном лимбе, поворачивают алидаду, пока по ГК

будет отсчет 0°0¢;

при закрепленной алидаде поворачивают лимб, пока стрелка буссоли

укажет на север, закрепляют лимб;

открепляют алидаду, наводят на заднюю точку А, снимают отсчет а₁

по ГК;

открепляют алидаду, наводят на переднюю точку В, снимают отсчет а₂

по ГК.

Наводящим винтом лимба поворачивают лимб на 1 – 2° (для ослабления

влияния инструментальных ошибок теодолита), трубу переводят через зенит.

При КП открепляют алидаду, наводят на заднюю точку, снимают отсчет

по ГК;

открепляют алидаду, наводят на переднюю точку, снимают отсчет

по ГК;

1 и 2 полуприемы составляют один полный прием.

Вычисляют угол b₁ = а₂ – а₁ (левый угол) или = а₁ – а₂ (правый угол). Вычисляют угол b₂ = - . Разность углов b₂ - b₁ из двух полуприемов допускается

± 1¢.

Данные угловых измерений заносят в специальный полевой журнал (табл. 8.1):

Таблица 8.1

Журнал измерения горизонтальных углов

Точка		Круг	Отсчет по гориз. кругу		Угол		Среднее из углов
стояния	наблюд		Отсчет по гориз. кругу		Угол		Среднее из углов
стояния	наблюд		°	¢	°	¢	°	¢
1	2	3	4	5	6	7	8	9
С	А	КЛ	27	16
	В	КЛ	105	36	78	20
	А	КП	210	32			78	20
	В	КП	288	53	78	21

б) Способ круговых приемов (при n > 2)

КЛ: 1, 2, 3, 1

КП: 1, 3, 2, 1

Рис. 8.19. Способ круговых приемов

Порядок работы на станции

При КЛ, при закрепленном лимбе, поворачивают алидаду, пока

отсчет по ГК будет 0° 0¢;

при закрепленной алидаде поворачивают лимб, пока центр сетки

будет наведен на 1 точку (со средней удаленностью и наилучшей види-

мостью),

закрепляют лимб, снимают отсчет по ГК (близкий к 0);

открепляют алидаду, наводят последовательно на 2, и 3 точки,

(замыкание горизонта), каждый раз снимая отсчет по ГК;

трубу переводят через зенит, при КП наводят последовательно

на 1, 3, 2 и 1 точки, снимая каждый раз отсчет по ГК.

Лимб переставляют на 90° и все действия повторяют (2 прием).

Данные угловых измерений на пункте С заносят в специальный полевой журнал (табл. 8.2). Вначале вычисляют значения направлений как среднее из отсчетов при круге лево и круге право (с учетом того, что разность отсчетов 180°). Уравненные направления вычисляют как разность значения направлений на каждую точку наведения и значением направления на первую точку: 124°16,5¢ - 0°02¢ = 124°14,3¢. Незамыкание горизонта (разность значений направлений на первую точку в начале и конце приема): Dср = +0,5 распределяется пропорционально направлениям: в первое направление - одна часть поправки (-0,2¢), во второе – две части (-0,4¢) и т.д.

Таблица 8.2

Журнал измерения горизонтальных направлений

№ точек наведения	Круг	Отсчет по ГК		Значение направлений		Уравненные направления
№ точек наведения	Круг	°	r	°	r	°	r
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Л	0	02		0
	П	180	02	0	02	0	02
2	Л	124	16		-0,2
	П	304	17	124	16,5	124	14,3
3	Л	265	39		-0,4
	П	85	40	265	39,5	265	37,1
1	Л	0	02		-0,5
	П	180	03	0	02,5	0	-
		D_л=0	D_п=+1	D_ср=+0,5

в) Способ повторений

Способ заключается в последовательном откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Способ применяется при измерении теодолитами с отсчетными приспособлениями малой точности. Т.к. этот способ применяется редко, в пособии он рассмотрен не будет.

8.4.2. Измерение теодолитом вертикальных углов (углов наклона)

Поскольку вертикальные углы измеряются в основном при тригонометрическом нивелировании, работу начинают с измерения высоты инструмента i. Каждый раз, наводя на наблюдаемую точку, отмечают высоту наведения визирной оси v.

Измерение углов наклона выполняется в следующей последовательности:

ж)при КЛ наводят на наблюдаемую точку, отмечают высоту наведения и снимают отсчет по вертикальному кругу;

з) при КП наводят на ту же точку, снимают отсчет по вертикальному кругу.

Вычисляют место нуля вертикального круга (МО) по формулам

для теодолита Т30: , (8.7)

для теодолита 2Т30, 4Т30: . (8.8)

Вычисляют угол наклона по формулам

для теодолита Т30:

или n = М0 – КП – 180°, (8.9)

для теодолита 2Т30, 4Т30:

(8.10)

Данные измерений заносят в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Журнал измерения углов наклона

Точка		Круг	Вертикальный круг
стояния	наблюдения		отсчет		место нуля		угол наклона
стояния	наблюдения		°	¢	°	¢	°	¢
1	2	3	4	5	6	7	8	9
С	А	КЛ	2	22		-1	2	23
		КП	177	36
	В	КЛ	352	35		-1	-7	24
		КП	187	23

Теодолитные работы

Топографические съемки

Съемка местности – совокупность угловых и линейных измерений, выполняемых на земной поверхности для создания плана, карты или профиля.

Съемки делятся на:

наземные (теодолитная, тахеометрическая, мензульная, фототеодолитная, буссольная, глазомерная);

воздушные (комбинированная, стереотопографическая).

Контурная съемка (горизонтальная) служит для получения плана без рельефа. Топографическая съемка служит для получения плана местности с рельефом. Высотная (вертикальная) съемка выполняется для получения изображения только рельефа.

По виду использованных инструментов съемка бывает:

теодолитная, инструменты: – теодолит, лента, рейка;

тахеометрическая – теодолит-тахеометр, рейка;

мензульная – мензула, кипрегель, рейка;

фототеодолитная – фототеодолит;

аэрофотосъемка:

комбинированная съемка – мензула с планшетом, кипрегель, рейка;

стереотопографическая съемка – аэрофотоаппарат, стереоприбор;

буссольная – буссоль;

глазомерная – планшет, компас, визирная линейка.

Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съемка применяется при изысканиях новых железных и автодорог, проектировании вторых путей, развитии станции, проектировании и строительстве искусственных сооружений. На основании материалов тахеометрической съемки составляют планы трассы в масштабе 1:10 000, на планах более крупных масштабов (1:1000, 1:2000, 1:5000) проектируют строительство зданий, искусственных сооружений, пересечение трассы железнодорожного пути с автодорогами.

Тахеометрическая съемка – съемка, при которой определяют положение точек земной поверхности по 3-м измерениям: направлению, расстоянию и высоте. В результате тахеометрической съемки получают план местности и ее рельеф. Расстояния получают по дальномеру, направления – по горизонтальным углам, превышения – методом тригонометрического нивелирования. Тахеометрическая съемка выполняется на местности с ярко выраженным рельефом для составления планов в масштабах 1:1000, 1:2000, 1:5000.

Полевые работы

- Рекогносцировка местности: уточнение положения станций теодолитного хода на местности, обзор местности.

- Ведение абриса (рис. 8.24):

o ориентирование на север;

o зарисовка контуров, числовые характеристики объектов;

o направление склонов;

o нумерация пикетов.

- Работа на станции:

1. устанавливают тахеометр над колышком, центрируют, нивелируют, измеряют высоту теодолита i до 0,01 м;

2. определяют на станции место нуля М0;

3. ориентируют по одному из исходных пунктов, устанавливают по ГК 0°00¢, записывают в журнал № станции ориентирования;

4. открепляют алидаду, наводят на рейку на первом пикете, определяют расстояние по дальномеру d;

5. опускают зрительную трубу как можно ниже, снимают отсчет по ГК;

6. наводят среднюю нить сетки зрительной трубы на высоту v рейки (для удобства v = i), берут отсчет по ВК;

7. наводят последовательно на все пикеты, действия повторяют;

8. замыкают горизонт, для чего наводят снова на ориентирный пункт, незамыкание допускается ±1¢.

Рис. 8.24. Абрис съемки

Камеральные работы

Обрабатывают полевой журнал:

вычисляют горизонтальные проложения

d = D·cos²n, (8.35)

где D – расстояние, измеренное дальномером,

n – угол наклона;

вычисляют превышения

h = h^/ + i - v, (8.36)

где h^/ = d · tgn,

i – высота прибора,

v – высота наведения;

вычисляют отметки пикетов

Н_пк = Н_ст + h. (8.37)

На бумагу наносят координаты теодолитного хода. Устанавливают транспортир, откладывают все горизонтальные углы, расстояния и подписывают отметки пикетов. С абриса переносят ситуацию по номерам пикетов.

Тема 9. Нивелирные работы

Детальная разбивка кривых

1. Способ прямоугольных координат (в открытой местности при больших радиусах R).

Рис. 9.16. Способ прямоугольных координат

Кривая разбивается на равные части через k = 1; 5; 10; 20; … м. Для построения точек на местности по значению длины дуги k вычисляется угол , по значению b вычисляются координаты точек 1, 2, 3 и т.д. по формулам:

Х₁ = Rsinb, У₁ = ;

Х₂ = Rsin2b, У₂ = . (9.7)

На местности для построения т. 1 отрезок Х₁откладывают от НК по линии тангенсов, по перпендикуляру - У₁. Для построения т. 2 отрезок Х₂откладывают от НК по линии тангенсов, по перпендикуляру - У₂.

Более точно положение т. 1 получают откладыванием отрезка k по линии тангенсов и назад отступают на величину k – х₁, т. 2 откладыванием отрезка 2k по линии тангенсов и назад отступают на величину 2k – х₂ и т.д.

2. Способ продолженных хорд (в стесненных условиях при 200 £ R £300 м).

Шаг разбивки кривой а. По значению а и радиусу R вычисляют координаты т. 1 по формулам (9.8)

Для построения т. 1 (рис. 9.17) по линии тангенсов на местности откладывают от НК отрезок х₁, а по перпендикуляру - у₁. Для построения т. 2 соединяют НК, т. 1 и далее в створе откладывают отрезок а. Получают вспомогательную т. 2^¢. Из т. 2^¢отрезком, равным b, а из т. 1 отрезком, равным а, получают т. 2. Для построения т. 3 соединяют т. 1, т. 2 и далее в створе откладывают отрезок а. Получают вспомогательную т.3^¢. Из т. 3^¢ отрезком, равным b, а из т. 2 отрезком, равным а, получают т. 3.

;

у₁ = ; . (9.8)

Рис. 9.17. Способ продолженных хорд

3. Способ углов (в любых условиях, при любых R)

Угол вычисляют по формуле sin = . (9.9)

Для построения т. 1 (рис. 9.18) теодолитом от линии тангенсов строят угол , откладывают хорду а. Для построения т. 2 теодолитом от линии тангенсов строят угол 2 , из т. 1 делают засечку отрезком, равным а, на построенном луче угла.

Рис. 9.18. Способ углов

9.4.3. Вынос пикета на кривую

Рис. 9.19. Вынос пикета на кривую

От НК до пк 11 (рис. 9.19) вычисляют расстояние = 1100 – 1058,50 = 41,50 м.

С учетом формулы вычисляют (9.10)

b = ,

а затем координаты выносимого пикета по формулам:

х = R sinb, у = . (9.11)

х = 500 м × sin 4°45¢20² = 41,45 м;

У = 2∙ 500 sin² 2°22¢40² = 1,72 м.

Для выноса пикета на кривую от пк 11 назад отступают на величину

41,50 – 41,45 = 0,05 м

и по перпендикуляру откладывают у = 1,72 м.

Нивелирование трассы

По пикетным точкам и поперечникам, а также по установленным вдоль трассы постоянным и временным реперам производят техническое нивелирование (рис. 9.20). Постоянные знаки устанавливают через 20 - 30 км, временные – через 2 - 3 км. Реперы должны находиться вне зоны земляных работ.

Рис. 9.20. Нивелирование трассы: с – связующие точки; п – промежуточные точки

Пикеты и плюсовые точки закрепляют колышками длиной 15 – 20 см и сторожками (рис. 9.21), на которых надписывают номер пикета или значение плюсовой точки. Вершины угла поворота и главные точки кривых закрепляют кольями или металлическими штырями на глубину 30 – 40 см и опознавательным столбом с надписью организации, даты, номера угла. Ось трассы на длинных прямых участках закрепляют осевыми столбами через 200 – 500 м.

Рис. 9.21. Оформление пикета

Расстояние от нивелира до рейки допускается до 100 м, при благоприятных условиях до 150 м. Связующие точки намечают через 3 – 4 пикета, остальные точки берут как промежуточные. Невязка хода между твердыми пунктами:

f_h_доп= ± 50 мм ÖL, км.

Результаты нивелирования записываются в журнал (табл. 9.1), в котором вычисляют отметки всех пикетов и плюсовых точек. Одновременно ведется пикетажная книжка.

Таблица 9.1

Полевой журнал технического нивелирования

№ станций	№ нивелируемых точек	Отсчеты по рейке			Превышения	Средние превышения	Горизонт инструмента	Абсолютные отметки
№ станций	№ нивелируемых точек	задние	передние	промежуточные	Превышения	Средние превышения	Горизонт инструмента	Абсолютные отметки
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Рп19	1582					501,582	500,000
1		6266			-102
	пк0		1684		-104	-103		499,897
			6370
	пк0+10			1320				500,262

Связующие точки нивелируются по двум сторонам рейки, остальные пикеты – только по черной стороне рейки. Горизонт инструмента вычисляется по формуле

ГИ = Н_ст + а_{черн.стор.задн.рейки}. (9.12)

Отметка промежуточной точки вычисляется по формуле

Н_пром = ГИ – b_{черн.стор.перед.рейки}. (9.13)

После обработки результатов нивелирования вычисляют основные элементы кривой и по ним – значения главных точек кривой. Эти записи ведут в пикетажной книжке.

Со строительством

Строительной площадки

Для выноса на местность строительной площадки и основных осей здания (рис. 10.7) прокладывают теодолитный ход с расчетом, что с точек хода будут вынесены площадка и оси здания. Точки хода закрепляют на местности временными знаками. Определяют координаты и высоты точек хода.

т. 1

т. 2

т. 3

Рис. 10.7. Разбивка горизонтальной площадки

На плане определяют разбивочные элементы, по которым будут выноситься на местность оси горизонтальной площадки 1 – 11, 11 – 14 (аналогично будут выноситься оси здания):

координаты точек 1, 11, 14 берут с плана с учетом деформации бумаги;

координаты т. 1, т. 2 и т. 3 берут из ведомости вычисления координат точек теодолитного хода;

решая обратную геодезическую задачу, вычисляют дирекционные углы направлений с точки на точку a:

, (10.8)

где за первую точку берут ту, на которой стоит теодолит, а за вторую – ту, на которую наблюдают.

Например, для направления т.1 – 1: ; (10.9)

вычисляют разбивочные углы b:

b₁ = a_т.1, _т.2 - a_т.1, ₁;

b₂ = a_т.2, ₁₁ - a_т.2, _т.1;

b₃ = a_т.3, ₁₄ - a_т.3, _т.2;

вычисляют горизонтальные проложения d_i:

. (10.10)

Например, для расстояния . (10.11)

теодолитом выносят проектные углы b, лентой выносят расстояния D, соответствующие горизонтальным проекциям d_i, контролируют проектные расстояния 1 – 11, 11 – 14;

разбивают площадку размером 10´10 м² или 20´20 м², для чего теодолитом строят прямые углы и лентой откладывают по 10 (или 20) м, закрепляют вершины квадратов колышками;

вершины квадратов нивелируют нивелиром, снимая отсчеты по черной и красной сторонам рейки, вычисляют высоты всех вершин квадратов;

по вычисленным отметкам вершин квадратов вычисляют проектную отметку балансирующей поверхности по формуле

, (10.12)

где SН₁ = Н₁+ Н₃+ Н₁₀+ Н₁₁+ Н₁₄ (сумма отметок точек, лежащих в одном квадрате),

SН₂ = Н₂+ Н₄+ Н₆+ Н₇+ Н₁₂+ Н₁₃(сумма отметок точек, лежащих в двух квадратах),

SН₃ = Н₉(сумма отметок точек, лежащих в трех квадратах),

SН₄ = Н₅+ Н₈(сумма отметок точек, лежащих в четырех квадратах),

k = 7 (число квадратов);

вычисляют рабочие отметки для каждой вершины квадратов по формуле

а_i = Н₀ - Н_i, (10.13)

где Н_i – высоты вершин квадратов;

контроль вычислений выполняют по формуле

= 0; (10.14)

рабочие отметки выписывают в каждую вершину, при смене знака рабочих отметок вычисляют расстояния до точки нулевых работ по формулам:

(10.15)

где d = 10 м (сторона квадрата).

20,94 19,94

20,10 -0,84 20,10 +0,16

Рис. 10.8. Пример вычисления рабочих отметок:

точки нулевых работ соединяют прямыми линиями – линиями нулевых работ, они делят территорию на насыпь (при положительных рабочих отметках) и выемку (при отрицательных):

+ -

Рис. 10.9. Картограмма земляных работ

нумеруют полученные фигуры, в них определяют площадь s (по размерам х и у, выписываемым на схему), сумму рабочих отметок, среднюю рабочую отметку а_ср (как Sа : n), объем земляных работ v (как а_ср · s );

определяют объем земли из котлована здания размером а´b:

Рис. 10.10. К расчету объема котлована

Объем котлована определяют по формуле

, (10.16)

где а и b – размеры котлована по низу, а₁ и b₁ – по верху, h – глубина котлована.

за счет грунта, вынутого из котлована под здание, и за счет остаточного разрыхления грунта в отметку балансирующей поверхности вводят 2 поправки:

за счет грунта, вынутого из котлована:

(10.17)

за счет разрыхления грунта и учета коэффициента k остаточного разрыхления:

; (10.18)

v_{ост.разр.} = (v_выемки + v_котл) × k, (10.19)

где k – коэффициент остаточного разрыхления грунта и равен 0,05 (5 %).

Отметка горизонтальной площадки: Н_ок = Н₀ + DН₁ + DН₂. По уточненной проектной отметке все вычисляется по второму разу. Определяется, сколько земли надо вывезти с участка, чтобы выровнять площадку и выйти на ее проектный уровень.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной

Федоров, В.И. Инженерная геодезия / В.И. Федоров, П.И. Шилов.– М.: Недра, 1982.

Курс инженерной геодезии / Под ред. В.Е. Новака – М.: Недра, 1989.

Митин, Н.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах / Н.А. Митин. – М.: Недра, 1985.

Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. – М.: Недра, 1989.

Дополнительный

Булгаков, Н.П. Прикладная геодезия / Н.П. Булгаков, Е.М. Рывкина,

Г.А. Федотов. – М.: Недра, 1990.

Кулешов, Д.А. Инженерная геодезия для строителей / Д.А. Кулешов. – М.: Недра, 1990.

Сироткин, М.П. Справочник по геодезии для строителей / М.П. Сироткин, В.С. Сытник. – М.: Недра, 1987.

Ворошилов, А.П. Геодезическое обеспечение транспортного строительства / А.П. Ворошилов, Т.Е. Миркина. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004.

Власов, Д.И. Таблицы для разбивки на железных дорогах / Д.И. Власов, В.Н. Логинов. – М.: Транспорт, 1969.

ИнженернАЯ геодезиЯ

Учебное пособие

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2007

УДК 528.48 (076.5) + 528,4 (075.8)

М636

Одобрено

учебно-методической комиссией

архитектурно-строительного факультета.

Рецензенты:

Рецензенты: Проценко Г.Г., Игнатьев В.Ф.

М636

Оглавление

Тема 1. Введение……………………………………………………………………… 5

1.1. Предмет и задачи геодезии……………………………………………………. 5

1.2. Общие сведения о форме и размерах Земли…………………………………. 6

1.3. Математические модели поверхности Земли, применяемые в геодезии…… 7

Тема 2. Системы координат

2.1. Система географических (астрономических) координат……………………. 9

2.2. Система геодезических координат……………………………………………. 9

2.3. Прямоугольная система координат Гаусса – Крюгера………………………10

Тема 3. Ориентирование……………………………………………………………… 12

3.1. Ориентирование линий в геодезии…………………………………………… 12

3.2. Прямая и обратная геодезические задачи. Их применение в геодезическом

производстве……………………………………………………………………………16

Тема 4. Масштабы. Сведения из теории погрешностей

4.1. Масштабы……………………………………………………………………… 18

4.2. Основы математической обработки геодезических измерений…………… 20

Тема 5. Топографические карты и планы

5.1. Геодезические планы, карты………………………………………………… 22

5.2. Условные знаки на планах, картах, геодезических

и строительных чертежах……………………………………………………………. 22

5.3. Номенклатура топографических планов и карт…………………………… 24

5.4. Понятие о рельефе местности……………………………………………….. 35

5.5. Задачи, решаемые по карте…………………………………………………… 40

Тема 6. Плановые и высотные геодезические сети………………………………… 42

6.1. Плановая геодезическая сеть………………………………………………… 42

6.2. Высотная геодезическая сеть………………………………………………… 44

Тема 7. Линейные измерения………………………………………………………… 46

7.1. Приборы для измерения расстояний………………………………………… 46

7.2. Измерение линий лентой……………………………………………………. 46

7.3. Измерения расстояния нитяным дальномером…………………………….. 47

7.4. Дальномерные определения расстояний…………………………………… 49

7.5. Измерение линий оптическими дальномерами…………………………….. 50

Тема 8. Теодолитные работы………………………………………………………… 51

8.1. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов……………… 51

8.2. Основные части теодолита…………………………………………………… 52

8.3. Изучение устройства и поверки теодолита типа Т30……………………….. 54

8.4. Измерение горизонтальных и вертикальных углов………………………… 59

8.5. Теодолитные работы………………………………………………………….. 63

8.6. Топографические съемки…………………………………………………….. 67

Тема 9. Нивелирные работы

9.1. Нивелирование. Назначение. Методы нивелирования…………………….. 70

9.2. Системы высот………………………………………………………………… 72

9.3. Нивелиры, рейки, принадлежности, классификация………………………. 72

9.4. Геодезические работы при проектировании и строительстве трасс желез-

ных и автомобильных дорог, проектировании трасс трубопроводов, ЛЭП и дру-

гих линейных сооружений……………….………………………………………….. 79

Тема 10. Геодезические работы, связанные со строительством

10.1. Основные элементы разбивочных работ…………………………………… 87

10.2. Геодезические работы при вертикальной планировке строительной пло-

щадки………………………………………………………………………………….. 91

10.3. Передача отметок на дно котлована и на этаж…………………………….. 94

Библиографический список………………………………………………………….. 96

Тема 1. Введение

Краткая историческая справка о развитии Геодезии

Предмет и задачи геодезии

Геодезия в процессе своего развития разделилась на ряд научных и научно-технических дисциплин:

Общие сведения о форме и размерах Земли

Физическая поверхность Земли имеет сложную форму, суша занимает 29%, моря и океаны – 71% всей поверхности. Чтобы изобразить земную поверхность на плане, надо знать фигуру Земли. Это позволит выбрать такой метод проектирования изображения земной поверхности, которая бы позволила спроектировать неправильную форму Земли в виде математической модели.

Прежде всего, дадим понятие «уровенной поверхности». Уровенная поверхность (рис.1.1) – поверхность, перпендикулярная в каждой точке к направлению силы тяжести (отвесной линии).

Уровенных поверхностей можно провести сколько угодно, т.к. Земля неоднородна и состоит из слоев, плотность которых различна. За фигуру Земли принимается уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью океанов и морей при спокойном состоянии водных масс и мысленно продолженная под материками. Такая уровенная поверхность называется геоидом.

Рис. 1.1. Понятие уровенной поверхности

Дата: 2018-12-28, просмотров: 551.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒