Геодезия

Геометрической основой проекта  для перенесения его на местность служат разбивочные оси, относительно которых в рабочих чертежах показано расположение всех элементов и конструкций сооружения. Различают несколько видов разбивочных осей: главные, основные и промежуточные или монтажные. Главными осями являются оси симметрии зданий и сооружений, рис. 1.3.1.

Для линейных сооружений (дорог, плотин, каналов и пр.) главными осями  служат продольные оси этих сооружений. Основными осями называются оси, определяющие форму и габариты зданий и сооружений. Промежуточные или детальные оси – это оси отдельных конструкций и элементов сооружения. Оси на чертежах изображают штриховыми линиями и обозначают буквами и цифрами, которые размещают в окружностях.

Необходимые величины для  перенесения проекта на местность  определяют в процессе геодезической подготовки данных генплана и составления на его основе разбивочных чертежей.

Цифровые величины геодезической  подготовки генплана – это координаты и отметки характерных точек  зданий и сооружений, величины углов, линий и превышений, которые необходимо перенести и закрепить на местности от опорных точек разбивочной основы.

Подготовка генплана осуществляется графическим, аналитическим и графоаналитическим методами, и производится путём измерений  на генплане и математических расчётов. При подготовке данных генплана крупного строительства все эти три метода применяются в совокупности и дополняют друг друга.

Графический способ заключается в том, что координаты выносимых на местность точек определяются на генплане графически, при помощи циркуля-измерителя и масштабной линейки. Точность этих данных зависит от масштаба плана и деформации бумаги, на которой составлен план. Чем крупнее масштаб плана, тем выше точность получаемых с плана линейных величин. Например, при отсутствии существенной деформации бумаги ошибка mD расстояния D на местности определяется по формуле

                                  mD = md ·M,                                 (1.3.1)

где md - ошибка длины d отрезка линии, взятой графически с плана, которую можно принять равной графической точности масштаба, т.е. 0,2 мм с учётом деформаций бумаги;

М – знаменатель масштаба плана. Так для плана масштаба 1:500, измеренный отрезок на плане будет иметь ошибку в натуре  mD = 0,2 мм ·500 = 0,10 м.

Если учесть, что проектирование производится на копиях топографических планов, то реальная точность будет ещё ниже. Поэтому графический метод подготовки, будучи наименее точным, применяют крайне редко, лишь для разбивок, не требующих взаимной увязки разбиваемых точек.

Аналитический способ заключается в вычислении координат проектных точек, решением прямых геодезических задач. Для решения прямых геодезических задач необходимые данные (длины линий и дирекционные  углы) находят или берут из геометрических связей между осями, элементами и конструкциями зданий и сооружений, используют аналитические связи между исходными пунктами и разбиваемыми. Дирекционные углы и длины линий могут быть найдены из решения обратных геодезических задач, а разбивочные углы как разность дирекционных углов направлений.

На рис. 1.3.2. показаны пункты геодезической основы Т и N c известными координатами (ХТ, YТ) и (XN, YN). Координаты характерных точек здания А, В, С, и т.д. находят по геометрическим связям между этими точками и их расположению по отношению к пунктам основы. Расстояние между любыми точками с координатами находится из решения обратной геодезической задачи. Тут же находят дирекционный угол направления.

 

 

Так для стороны ТА имеем

                                                             (1.3.2)

                            ;                    (1.3.3)

                                       .                                            (1.3.4)

Найдя и, руководствуясь знаками числителя и знаменателя формулы (1.3.4), находят четверть, в которой расположен румб и, наконец, вычисляют дирекционный угол .

Легко видеть, что по разности дирекционных углов, каких либо двух направлений, исходящих из одной точки, можно найти горизонтальный угол между ними. Например на рис. 1.3.2.

Графоаналитический способ представляет собой сочетание аналитического и графического способов.

Результаты геодезической подготовки отображают на разбивочных  чертежах. Разбивочный чертёж – графический документ, по которому на местности производят разбивочные работы. Чертёж выполняют в крупном масштабе (1:500 – 1:5000), но также и без масштаба. Главное, на разбивочном чертеже должны быть отражены разбивочные элементы, подлежащие построению на местности. Во-первых, на чертеже схематически отображают исходные пункты и контуры зданий и сооружений, точки которых должны быть вынесены, их размеры и расположение осей, выписывают значения разбивочных элементов (горизонтальных углов и длин линий). Иногда на чертеже выписываются значения исходных данных, высот, координат и дирекционных углов, что позволяет выполнять контрольные измерения и вычисления в случае каких либо неувязок.

 

1.3.2. Указания по выполнению работы

 

Технология аналитической подготовки проекта рассматривается на примере  проекта группы зданий 405 – 408 (рис. 1.3.3).

Расположение здания на местности  определяется его основными осями  и привязками этих осей к существующим в натуре знакам геодезической основы.

В качестве исходных пунктов геодезической  основы в задании приводятся координаты полигонометрических знаков пз 17 и пз 18 (на рис. не отображены).

 

 

Целью задания является расчёт разбивочных  элементов для выноса и построения на местности нескольких точек сооружения известными способами (полярных координат, прямой угловой и линейной засечками).

Детальная схема  расположения и привязки основных осей сооружения выдаётся преподавателем. Здесь же на рис. 1.3.3 приводится контурная схема сооружения с целью пояснения сути задания.

Индивидуально каждому студенту выдаются координаты точки 1 и дирекционный угол оси 90. Кроме того, по вариантам выдаются координаты точек пз 17 и пз 18, являющиеся пунктами разбивочной сети, которые закреплены на местности.

На первом этапе следует вычислить проектные координаты характерных точек сооружения – это точки 1, 2...10. Координаты вычисляются последовательным решением прямой геодезической задачи между точками 1 – 2, 2 -3 и т.д. 10 – 1, которые образуют замкнутый теодолитный ход. Длины сторон хода, равно как и правые горизонтальные углы между сторонами берутся со схемы расположения и привязки основных осей сооружения. Исходными данными также служат координаты точки 1 и дирекционный угол направления 10-1. Расчёты, связанные с вычислением координат характерных точек сооружения размещают в ведомости вычисления координат теодолитного хода. Поскольку в расчётах используются проектные данные (горизонтальные углы и горизонтальные проекции длин линий), то вычисленная сумма приращений координат замкнутого хода должна быть равна нулю в пределах ошибок округления, что является контролем вычислений.

На втором этапе следует вычислить разбивочные элементы для выноса на местность нескольких точек (4 точки), указанных в Задании.

Если точка выносится способом линейной засечки, то разбивочными элементами являются два отрезка, образованные исходными пунктами пз17 и пз 18 и данной точкой.

Если точка строится способом прямой угловой засечки, то разбивочными элементами являются два горизонтальных угла на пунктах пз17 и пз 18, образованные базисом разбивки и направлением на выносимую точку.

Если точка выносится способом полярных координат, то в качестве полюса выбирается ближний к выносимой  точке из полигонометрических знаков. Разбивочными элементами в способе являются полярный угол и полярное расстояние.

Разбивочные элементы в любом из способов разбивки рассчитываются из решения обратных геодезических  задач по координатам пунктов  геодезической основы и разбиваемой точки.

На третьем этапе следует рассчитать точность построения разбивочных элементов на местности по данной средней квадратической ошибке планового положения разбиваемой точки.

Если точка строится способом линейной засечки, то для решения задачи можно использовать формулу (3.21) «Методических указаний» [1], где в качестве неизвестной величины выступает ошибка m_s. Зная остальные величины, уравнение решают относительно m_s и, подставив числовые значения находят искомую среднюю квадратическую ошибку построения линейных величин.

Если точка выносится способом прямой угловой засечки, то для указанных  расчётов можно воспользоваться  формулой (3.13) [1], где неизвестной величиной будет являться средняя квадратическая ошибка построения горизонтального угла m_β. Уравнение (3.13) следует решить относительно m_β и, подставив известные значения горизонтальных углов и ошибки положения точки, найти значение m_β.

Естественно, для более точного  решения задачи следует учесть другие, сопутствующие способу элементарные ошибки (ошибки центрирования, фиксации и др.). Однако на данном этапе можно ограничиться полученным результатом и считать задачу решённой.

Если точка строится способом полярных координат, то для расчётов следует  воспользоваться формулой средней  квадратической ошибки этого способа, а именно

                                         (1.3.5)

где в правой части расположены  два неизвестных искомых члена m_s и m_β.

Для решения задачи можно поставить  условие, а именно: влияние ошибок построения полярных координат (угла β и расстояния S) на положение точки должно быть равным. Иначе говоря, эллипс ошибок построения точки должен быть близок к окружности. Таким образом, следует принять , т. е. или

Отсюда можно найти m_s по заданному значению m_пол. Таким же путём находится ошибка построения угла m_β.

Работа оформляется на бумаге формата  А4. Приводится вариант задания, исходные данные, последовательность и способ решения поставленных задач. К описанию прикладывается так называемый разбивочный чертёж, который составляется в произвольном масштабе на миллиметровой бумаге. На чертеже отображаются исходные геодезические знаки, схематически показываются выносимые точки и разбивочные элементы, посредством которых точки выносятся в натуру.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Авакян В.В., Максимова М.В. Программа и методические указания по курсу «Прикладная геодезия». Часть 1. Изд. МИИГАиК. УПП «Репрография», 2012 г., с. 70.
2. Инженерная геодезия. Под ред. Михелева Д.Ш., М., Академия, 2009.
3. Авакян В.В. Прикладная геодезия: Геодезическое обеспечение строительного производства. М.: Вузовская книга, 2011.-256 с.: ил.
4. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства.
5. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. - М., Недра, 1981.
6. Левчук Г.П., Новак В.Е., Лебедев Н.Н. Прикладная геодезия. Геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений. Под ред. Г.П. Левчука. Учебник для вузов. М., Недра, 1983.
7. ГОСТ 21779-82. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски.
8. Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и её применение. Тверь, ООО ИПП «АЛЕН», 2006.
9. Тревого И.С., Шевчук П.М. Городская полигонометрия. – М., Недра, 1986. – 199 с., с ил.
10. Шануров Г.А., Мельников С.Р. Геотроника. Наземные и спутниковые радиоэлектронные системы и методы выполнения геодезических работ: Учебное пособие – М.; УПП «Репрография», МИИГАиК, 2001, - 136 с.; ил.
11. Клюшин Е.Б., Маркелова Е.Ю., Шлапак В.В. Методические указания по подготовке выпускных квалификационных работ. Изд. МИИГАиК. УПП «Репрография», 2006, 52.