Инженерная геодезия

Наиболее распространенный метод определения осадок — это  периодическое, точное геометрическое нивелирование. В этом случае осадки выявляют сравнением высот осадочных  марок, закрепленных на сооружениях. Указанные  марки размещают так, чтобы можно  было выяснить особенности осадок в  разных частях сооружения: вдоль осей фундаментов, в участках, где возможны наибольшие осадки, около трещин в  стенах зданий, вблизи деформационных и температурных швов, в местах большого давления и ненадежных грунтов. Высотной основой для определения  осадок служит сеть реперов, закладываемых  так, чтобы обеспечивалась стабильность их положения по высоте на весь период наблюдений. Необходимая точность определения  осадок составляет ±1 мм. При этом в  отдельных случаях (например, для  уникальных сооружений) точность нивелирования  повышается до десятых долей миллиметра.

Вообще говоря, наблюдения за крупными сооружениями начинают сразу  после закладки фундамента, а последующие  циклы выполняют по мере возведения сооружения и после завершения строительства, в процессе его эксплуатации.

По материалам наблюдений за осадками сооружений, во-первых, определяют абсолютные величины осадок для отдельных  частей и, во-вторых, выявляют общий  характер затухания осадок, чтобы  в случае необходимости провести профилактические мероприятия для устранения активного хода осадок, способных вызвать катастрофические последствия.

Чтобы уменьшить влияние  систематических ошибок на результаты измерений, нивелирование производят каждый раз по одной и той же схеме ходов. При этом после уравнивания  нивелирных ходов вычисляют отметки H осадочных марок и составляют ведомости, в которых указывают  для каждой марки следующие параметры:

• величину осадки S между двумя последними циклами;
• суммарную осадку с начала наблюдений;
• среднемесячную или среднегодовую скорость осадки конкретной марки N;
• среднюю скорость осадки всего сооружения;
• произведенную оценку точности измерений.

Для наглядности представления  о ходе осадок составляют совмещенные  графики осадок марки, профили осадок по продольным и поперечным осям зданий, план кривых равных суммарных осадок.

Весь комплекс работ можно  разделить на несколько этапов. Сюда входят:

• создание цифровой модели объекта с использованием модулей CADdy V1, V2, V3;
• создание базы данных координат планово-высотного обоснования и проекта размещения осадочных марок в CADdy V2 (рис. 2.4);
• проведение цикла наблюдений и формирование базы данных измерений на дату возведения сооружения (CADdy V1, CADdy KIS);
• уравнивание цикла наблюдений и получение высот осадочных марок (CADdy NA);
• формирование базы данных величин осадок, суммарных осадок, скоростей осадки и т.д. (CADdy KIS);
• организация систем запроса и анализ данных осадок с помощью CADdy KIS (по каждому объекту и по значениям, по датам проведения цикла наблюдений и т.п.).

Как видно из списка решаемых задач, все этапы работ могут  быть полностью выполнены в рамках одного программного обеспечения CADdy. В первой части статьи уже подчеркивалось, что это обеспечивается преемственностью всех данных (как числовых, включая геодезические координаты, результаты измерений, а также данные по геологии, так и графических, содержащих топографическую основу, планы зданий и сооружений, схемы и графики). Рассмотрим более подробно каждый этап всего комплекса работ.

Рисунок. 2.4 - Формирование каталога опорных пунктов геодезической сети

Создание цифровой модели объекта

На первый взгляд при создании проекта для наблюдения за осадками необязательно иметь полноценную  электронную модель объекта, а достаточно схемы расположения марок основных реперов. Однако в тех случаях, когда  комплекс выполняемых работ предназначен для обеспечения полнофункциональной  ГИС, имеет смысл ввести сюда всю  информацию по объекту, включая цифровую модель местности (ЦММ). Поскольку этап создания электронной модели объекта  уже был довольно подробно описан в ряде наших предыдущих статей журнала  «САПР и графика», остановимся  только на некоторых особенностях создания ЦММ по растровой подложке.

Общая контурная часть  ЦММ создается довольно просто. В  принципе, здесь применяется стандартная  процедура векторизации с использованием гибридной технологии.

Сложнее обстоит дело с  созданием цифровой модели рельефа  по существующим горизонталям. Дело в  том, что горизонтали, являясь произведением  искусства топографа, изображают рельеф с точностью до ±20 см (за счет ошибок интерполяции и сглаживания, с учетом опыта топографа). Поэтому ошибки положения горизонталей могут достаточно сильно сказаться на точности и качестве создания цифровой модели рельефа (ЦМР) для проектных работ.

Для задач ГИС цифровая модель рельефа, как правило, не строится (можно сказать, что она просто не востребована), а рельеф передается «отвекторизованными» горизонталями  с соответствующей атрибутикой. Поэтому здесь пока можно пренебречь точностью определения высот.

Что касается задач, выполняемых  с помощью САПР, то здесь построение ЦМР — актуально и давно  используется, от точности ее построения во многом зависят расчетные задачи (вертикальная планировка, построение профилей и т.д.). При этом для реальной работы необходимо иметь математическое описание рельефа в виде поверхности, где горизонтали играют лишь второстепенную роль (они визуально помогают проектировщику сориентироваться на местности и  вывести информацию по ЦМР на печать). Разумеется, все расчеты ведутся  не по изображенным горизонталям, а  по поверхности, математически описанной  в программе.

Поэтому для построения модели рельефа в САПР рекомендуется  использовать только высотные точки, существующие практически на всех планах и картах крупных масштабов. В крайнем  случае можно использовать изображения  горизонталей, размещая высотные точки  в характерных точках рельефа (бровках, тальвегах, водоразделах), где интерполяция и построение горизонталей являются наиболее точными — вне зависимости  от условий вычерчивания.

Имея уравненные значения высот осадочных марок, можно  заняться оценкой и анализом конечных результатов измерений на конкретную дату (в базе данных осадок). Основной статистический анализ можно выполнять  с помощью стандартных функций  модуля CADdy KIS. Помимо этого имеется возможность провести дополнительный анализ по графическому представлению величин осадок на карте объекта или, что удобнее, непосредственно на планах зданий и сооружений, осадки которых изучаются (рис.2.5). Для построения дополнительных графиков и схем анализа можно подключать другие модули CADdy.

Рисунок 2.5 - Анализ изменений положения осадочных марок

Например, для построения линий равных осадок на поэтажном  плане любого здания и сооружения достаточно выполнить действия по следующей  схеме:

• выбрать из базы данных осадок значения на конкретную дату и конкретный объект (работа с фильтрами запросов в модуле CADdy KIS);
• выбранные объекты передать в текстовый формат рабочих файлов координат модуля CADdy V3 (работа с экспортом данных во внешние базы данных CADdy KIS);
• в модуле CADdy V3 сформировать математическую модель поверхности сооружения, высотные отметки которого представлены значениями осадок;
• по заданным параметрам (шаг изолиний, условия вычерчивания) создать график распределения осадок в пределах выбранного здания или сооружения;
• полученный таким образом чертеж можно передать в модуль CADdy KIS, как справочную инфо-карту для дальнейшего анализа и ссылок.

Организация систем запроса  и анализ данных осадок по каждому  объекту и по значениям, по датам проведения цикла наблюдений.

Создавая общую базу данных по всем наблюдениям за деформациями зданий и сооружений, очень полезно  иметь базы данных по всем составляющим комплекса наблюдений, включая геологические  изыскания на объекте, которые также  влияют на характер и величину деформаций. Здесь особое место занимает информация о геологическом и гидрогеологическом режимах грунтов основания, их сезонных изменениях и неоднородности грунтов. По накопленным результатам наблюдений за деформациями проектировщики могут  решать дополнительные специальные  задачи:

• уточнение расчетных формул физико-механических свойств грунтов основания;
• установление предельно допустимой величины деформаций для различных категорий зданий, сооружений и их узлов;
• определение величины сжимаемой толщи грунтов основания.

Все вышеуказанные данные можно хранить в любых СУБД. Главное, чтобы они были всегда доступны для анализа. На этом этапе достаточно иметь возможность передавать данные через ODBC в структуру модуля CADdy KIS или работать по ссылке к соответствующей строке записи в базе данных по геологии. Подчеркнем, что возможность подключения дополнительной информации в виде графических схем или отсканированных чертежей повышает скорость и достоверность принятия решений при анализе ситуации.

Весь описанный комплекс работ позволяет дополнительно  осуществить правильный монтаж технологического оборудования в наиболее приемлемые сроки, с учетом фактических и  прогнозируемых деформаций. Результаты наблюдений, полученные в строительный период, будут исходными при приемке  зданий и сооружений в эксплуатацию и при назначении сроков и объемов  работ.

В период длительного накопления данных по наблюдениям за деформациями используемые информационные системы  позволяют быстро получать данные для  принятия своевременных мер инженерной защиты по устранению причин осадок, горизонтальных смещений и их предупреждений.

Рассматриваемый вид геодезического контроля неизменности положения сооружений и его частей с использованием САПР- и ГИС-технологий на практике может встречаться довольно часто. Измеряются осадки железнодорожных  насыпей, опор больших мостов, зданий, построенных на недостаточно надежных грунтах, а также технологического оборудования. Важно, чтобы во всех направлениях использовалась преемственность  проектных и эксплуатационных данных, что позволит в кратчайшие сроки  организовать единую компьютерную технологию сбора и анализа данных, различных  по своему составу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Геодезия – наука об определении местоположения объектов на земле, формах земной поверхности  и гравитационном поле. Отличительной особенностью геодезии от других наук, таких как география, геология и т.д., является изучение земли, основанное на очень точных измерениях различных величин и параметров, характеризующих землю. Геодезические измерения являются фундаментом в картографирования страны, а точнее в различных планах, топографических картах и т.д. Также геодезия лежит в основе изучения гравитационного поля земли.

Большую роль геодезия играет в военном деле. Так как без  геодезии невозможно действие ракетных войск и артиллерии, так как  расстояния до целей и положения  на местности определяются геодезическими методами.

Геодезия играет важную роль в городском и линейном строительстве. Сейчас развитите населенных пунктов  и городов, не выполнимо без подробного топографического плана, в котором  подробно отображены все подземные  коммуникации. На топографических картах также подробно показан рельеф и  названия улиц с номера домов.

Геодезические работы предшествуют проектированию как мелких, так и  крупных объектов строительства, осуществляют контроль строительства, сопровождают строительство, а при окончании  строительства создается исполнительная съемка, в которой четко отображены все деформации и отклонения от проекта.

Также большую роль геодезические  работы играют при оформлении земли  в собственность. Ведь любая сделка с участками в настоящий момент требуют межевого плана, а составление  межевого плана без геодезических  работ невозможно.

Сейчас изучением геодезии как основной науки занимаются многие колледжи и университеты, но основным из них считается Московский Государственный  Университет Геодезии и Картографии. Подробнее об этом и других университетах, которые занимаются изучением разных отраслей геодезии, Вы можете узнать в  соответствующем разделе нашего сайта.

Основные понятия геодезии. Роль геодезии в современном строительстве  и ведение кадастра. Основные ветви  геодезии и краткое описание каждой из них. Для чего нужные геодезические  работы. Определение объемом земельных  участков и оформление их в собственность. Где обучают геодезистов. Вся  информация о современной геодезии.

 

 

Список используемой литературы

 

1. Инженерная  геодезия:  учеб.  пособие [Электронный ресурс] : для студентов направления подготовки бакалавров 270800 .Строительство¤,  профиль  .Автомобильные  дороги¤ /  В. А.  Горбунова. – Электрон. дан. – Кемерово: КузГТУ, 2012.
2. Инженерная геодезия: учебник / Е. Б. Клюшин [и др.]; под ред. Д.Ш. Михелева. – М.: Академия. – 2008. – 480 с.
3. Курс инженерной геодезии: Учебник для вузов/Под ред. В. Е. Новака.— М.: Недра, 1989. —430
4. http://www.geo.by
5. http://www.credo-dialogue.com
6. http://geodetics.ru
7. Куштин, И. Ф. Инженерная геодезия. / И. Ф. Куштин, В. И. Куштин. – Ростов-на Дону: Изд. ФЕНИКС, 2002 – 416 с.
8. Левчук, Г. П. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических  работ:  учебник  для вузов  /  Г. П.  Левчук,  В.  Е. Новак, В. Г. Конусов. – М.: Недра, 1981. – 304 с.