ЛЕКЦИЯ 1. Предмет и задачи курса «Прикладная геодезия»

1. Предмет и задачи курса. Связь с другими дисциплинами. 2. Изыскания для строительства. 3. Состав инженерно-геодезических изысканий. 4. Виды инженерных сооружений.

Литература. 1. Левчук Г.П. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ / Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов. М., Недра, С Булгаков Н.П. Прикладная геодезия / Н.П. Булгаков, Е.М. Рывина, Г.А. Федотов М., Недра, – 416 с. 3. Практикум по курсу прикладной геодезии/ под ред. Н.Н. Лебедева. М., Недра,1986. – 384 с.

1. Предмет и задачи курса. Связь с другими дисциплинами. Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности.

По разнообразию решаемых народно- хозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения: Высшая геодезия, занимается определением фигуры, размеров, гравитационного поля Земли. Топография ("топос" - место, "граф" - пишу), занимается детальным изучением конкретных участков Земли (земной поверхности), путём создания топографических карт на основе съёмочных работ (наземные, воздушные).

Фотограмметрия занимается обра- боткой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов. Спутниковая геодезия (космическая), в её задачи входит рассмотрение теории и методов использования искусственных спутников Земли для решения различных практических задач геодезии.

Картография это наука о картографическом отображении земной поверхности, о методах создания карт и их использовании. Маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей.

Прикладная (инженерная) геодезия, изучает методы, технику и организацию геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве, монтаже технологического оборудования и эксплуатации различных сооружений.

Основными задачами прикладной геодезии являются: выполнение топографо-геодезических изысканий на строительных площадках и трассах и получение топографических материалов, необходимых для проектирования и застройки территории;

выполнение геодезических расчетов при разработке проектной документации на объекты строительства, горизонтальной и вертикальной планировки территории застройки и определение объемов земляных работ; перенесение в натуру главных осей зданий, сооружений и коммуникаций, дорог и т.д.,

геодезическое обеспечение установки строительных конструкций и технологического оборудования ; контроль за формой и размерами сооружения в целом, исполнительные съемки готовых частей строящегося объекта;

измерение осадки фундаментов при сжатии оснований, определение крена (наклона) высотных зданий, башен, труб; проверки, совершенствования методов расчета устойчивости объектов строительства и своевременного выявления опасных деформаций дорогостоящих сооружений.

2. Изыскания для строительства. Инженерные изыскания – это комплексное изучение природных условий предполагаемого участка строительства для получения необходимых данных при проектировании и строительстве для принятия технически правильных и экономически целесообразных решений.

По направленности изыскания делятся на экономические и технические. Экономические изыскания проводят для определения географического района размещения и экономической целесообразности строительства, реконструкции или расширения существующего объекта строительства.

Технические изыскания заключаются во всестороннем изучении природных условий района строительства, для рационального размещения зданий и сооружений на местности, а также для разработки проектных решений. Технические (инженерные) изыскания, в зависимости от изучаемого фактора, подразделяются на следующие виды: инженерно-геодезические (топографо- геодезические);

инженерно-геологические, гидрогеологические, гидрологические, гидрометеорологические, почвенно-грунтовые, климатологические, геоботанические; изыскания месторождений местных строительных материалов; обследование состояния существующих сооружений; сбор данных для составления проекта организации строительства и смет.

Технические изыскания выполняют в три периода: подготовительный, полевой и камеральный. В подготовительный период собирают и изучают необходимые данные по объекту изысканий и намечают организационные мероприятия по проведению изыскательских работ.

В полевой период, кроме полевых работ, производят часть камеральных и лабораторных работ, необходимых для обеспечения непрерывности полевого изыскательского процесса и контроля полноты и точности полевых работ. В камеральный период осуществляют обработку всех полевых материалов. Используемые материалы предыдущих изысканий уточняют путем полевых обследований и проведения полевых и камеральных работ в требуемом объеме.

Производство инженерных изысканий регламентируется государственными стандартами и нормативными документами. На территории Республики Беларусь основными нормативными документами являются: СНБ «Инженерные изыскания для строительства»; СТБ «Система проектной документации для строительства».

3. Состав инженерно-геодезических изысканий В состав инженерно-геодезических изысканий для строительства входят: 1) сбор и обработка материалов изысканий прошлых лет, топографо- геодезических, картографических и других материалов и данных; 2) рекогносцировочное обследование территории;

3) создание (развитие) опорных геодезических сетей, включая геодезические сети специального назначения для строительства; 4) создание планово-высотных съемочных геодезических сетей; 5) топографическая (наземная, аэрофото-топографическая, стерео- фотограмметрическая и др.) съемка, включая съемку подземных и надземных сооружений;

6) обновление топографических (инженерно-топографических) и кадастровых планов в графической, цифровой, фотографической и иных формах; 7) инженерно-гидрографические работы; 8) геодезические работы, связанные с переносом в натуру и точек инженерных изысканий;

9) геодезические наблюдения за деформациями оснований зданий и сооружений; 10) инженерно-геодезическое обеспечение информационных систем государственных кадастров (градостроительного и др.); 11) создание и издание инженерно- топографических планов, кадастровых и тематических карт и планов, атласов специального назначения (в графической, цифровой и иных формах); 12) камеральная обработка материалов; 13) составление технического отчета.

При инженерно-геодезических изысканиях в период строительства и эксплуатации предприятий, зданий и сооружений в соответствии с техническим заданием заказчика выполняются следующие виды работ: – определение проектного положения объекта строительства на местности; – создание геодезической разбивочной сети (основы) для строительства;

– геодезические разбивочные и привоя- сочные работы в процессе строительства в соответствии с рабочей документацией; – геодезический контроль точности геометрических параметров зданий и сооружений в процессе строительства; – исполнительные геодезические съемки планового и высотного положения зданий и инженерных коммуникаций;

– контрольные исполнительные съемки законченных строительством зданий и инженерных коммуникаций; – наблюдения за осадками и деформациями зданий и сооружений, земной поверхности; – составление исполнительной геодезической документации.

4. Виды инженерных сооружений. К инженерным сооружениям относят различного назначения здания, дорожно- транспортные, гидротехнические сооружения, инженерные сети, специальные сооружения.

Здания – это сооружения, имеющие помещения для жилья, культурно- бытовых или производственных целей. Различают промышленные, гражданские и сельскохозяйственные здания. По этажности различают одноэтажные и многоэтажные здания. Здания могут быть бесподвальными, с подвалами, бесчердачными, с чердаками, монолитными и сборными и др.

К промышленным зданиям относят производственные, вспомогательные, энергетические, складские и другие здания. Гражданские здания делятся на жилые (дома, гостиницы, общежития) и общественные (школы, театры, магазины, больницы). Сельскохозяйственные – это здания для содержания скота и птицы, хранения и ремонта сельскохозяйственной техники.

Дорожно-транспортные сооружения: железные и автомобильные дороги, тоннели метрополитена, трубопроводы, водный и воздушный транспорт и специальные (подвесные дороги, мостовые переходы, эстакады). Гидротехнические сооружения: плотины ГЭС, каналы, шлюзы, затворы, судоподъемники, лесопропускные и гидротехнические тоннели, водохранилища, дамбы, волн обои и др.

Инженерные сети: воздушные линии электропередач (ЛЭП) и кабельные сети (электросети высокого и низкого напряжения, телефон, телеграф, сигнализация). Специальные сооружения: ускорители, телескопы, радиотелескопы, телевизионные башни, технологические линии, башенные сооружения, высотные здания (16 и более этажей).

ЛЕКЦИЯ 2 «ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ»

1. Общие сведения о геодезической сети. 2. Государственная геодезическая сеть. 3. Государственная геодезическая сеть Республики Беларусь. 4. Сети сгущения и съёмочные сети.

1. Общие сведения о геодезической сети. Геодезическая сеть представляет собой совокупность закрепленных на местности пунктов, для которых в единой системе определены координаты и высоты. Основной принцип построения геодезической сети – от общего к частному.

Он заключается в том, что вначале с высокой точностью определяется взаимное положение сравнительно небольшого числа пунктов, расположенных на большой территории. Затем, используя эти пункты, переходят к построению более густой сети меньшей точности. Такой метод позволяет быстро распространить единую координатную систему на большие территории.

Геодезические сети могут быть плановыми, высотными или одновременно теми и другими. Плановая сеть устанавливает взаимное положение точек на плоскости или на поверхности земного сфероида. Создается она методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и GPS.

При методе триангуляции в треугольниках измеряют все углы и минимум две стороны на разных концах сети (вторая сторона для контроля). Остальные стороны вычисляют, используя теорему синусов. Для вычисления координат всех точек надо знать координаты хотя бы одной точки и дирекционный угол одной линии. Метод триангуляции (от лат. triangulum – треугольник) был предложен голландским ученым Снеллиусом около 1610 г.

Метод полигонометрии заключается в построении сети ходов, в которых измеряются все углы и стороны. Полигонометрические ходы отличаются от теодолитных более высокой точностью измерений. Метод трилатерации (от лат. trilaterus – трехсторонний) отличается от триангуляции тем, что в треугольниках измеряются не углы, а стороны. Для измерения сторон обычно используют электронные дальномеры. Углы вычисляются по измеренным сторонам, например, по теореме косинусов.

Высотная геодезическая сеть создана для распространения по всей территории страны единой системы высот. Она создается методами геометрического, тригонометрического и барометрического нивелирования. Геодезические сети подразделяются на 3 вида: 1. Государственная геодезическая сеть (ГГС). 2. Геодезические сети сгущения (ГСС). 3. Съемочные сети.

2. Государственная геодезическая сеть. Государственной геодезической сетью (ГГС) называют сеть закрепленных точек земной поверхности, обеспечивающей распространение единой системы координат на территорию государства и являющейся исходной для создания других геодезических сетей. ГГС является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов.

Геодезическая основа Республики Беларусь реализована в виде ГГС, ранее созданной на территории бывшего СССР. Государственная (опорная) геодезическая сеть СССР подразделялась на: а) сети триангуляции, полигонометрии и трилатерации 1, 2, 3 и 4 классов; б) нивелирные сети I, II, III, IV классов.

Триангуляция 1 класса строилась в виде системы замкнутых полигонов периметром 800–1000 км. Полигоны образовывали триангуляционными рядами, которые стремились разместить в направлении меридианов и параллелей. Длина звена около 200 км. В местах пересечения звеньев измеряли базисные стороны. На обоих концах базисных сторон определяли астрономические широты, долготы и азимуты.

В закрытых, залесенных районах звенья триангуляции могли заменяться звеньями полигонометрии 1 класса. Схема построения триангуляции 1 класса

Триангуляция 2 класса строилась в виде сплошных сетей треугольников, заполняющих полигоны триангуляции 1 класса. Триангуляция 3 и 4 клас- сов является дальнейшим сгущением ГГС для целей крупномасш-табного картографиро-вания и обоснования строительства.

Государственная полигонометрия 1 класса строится в виде ходов, заменяющих ряд триангуляции 1 класса. Полигонометрические сети 2 класса строятся по особо разработанной программе. При построении сетей 3 и 4 классов проклады- вают системы полигоно- метрических ходов или одиночные ходы, опира- ющиеся на пункты высшего класса.

В целях долговременной сохранности сетей их пункты закрепляют на местности особо надёжными сооружениями – центрами. В районах неглубокого промерзания грунта (1,5 м) применяют центр из трех бетонных монолитов. Верхняя марка закладки монолитов находится на глубине 50 см от поверхности. Нижний монолит закладывается на 50 см ниже промерзания грунта.

Над центрами пунктов сооружают наружные знаки, которые служат визирными целями при измерении углов и линий (туры, пирамиды, простые сигналы, сложные сигналы). Геодезический сигнал.

Для каждого пункта сети определяется его высота методом геометрического или тригонометрического нивелирования. Государственная нивелирная сеть является главной высотной основой для решения научных и инженерно-технических задач. Создается методом геометрического нивелирования. Сети I и II классов обеспечивают единую систему высот на территории всей страны, а также используются для научных целей. Сети III и IV классов служат для обеспечения топографических съёмок и решения инженерных задач.

Предельные невязки в превышениях нивелирных ходов определяются по формулам I кл. II кл. III кл. IV кл.

Рассмотренная ГГС строилась по единой программе на территорию всего Советского Союза в течение многих десятилетий. Она включала около 164 тыс. пунктов 1 и 2 классов. На территории Беларуси таких пунктов было около 2,5 тыс. Плановые сети в течение многих лет не обновлялись. По своему состоянию и точности они уже не отвечают современным требованиям. Поэтому в России и Республике Беларусь разработаны программы модернизации ГГС на основе спутниковых методов определения координат.

3. Государственная геодезическая сеть Республики Беларусь Государственная геодезическая сеть представляет собой сеть закрепленных точек земной поверхности, относящейся к территории Республики Беларусь, положение которых определено в общих для них системах координат.

ГГС состоит из взаимосвязанных геодезических сетей различных классов точности, создаваемых по принципу от общего к частному. ГГС включает: фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС); высокоточную геодезическую сеть (ВГС); спутниковую геодезическую сеть 1-го класса (СГС- 1); геодезические сети сгущения (ГСС). Плотность пунктов ГГС должна составлять не менее одного пункта на 30 кв. км земной поверхности.

В основу создания ГГС РБ положен принцип сохране- ния единства геодезических сетей Беларуси и России. На первом этапе развития и модернизации ГГС в течение 2000 г. создан один пункт ФАГС «Минск». Пункт ФАГС должен иметь связь не менее чем с четырьмя пунктами астрономо- геодезической сети (АГС).

Следующим этапом модернизации ГГС стало создание ВГС, представленной пунктами Поставы, Полоцк, Витебск, Могилев, Гомель, Калинковичи, Микашевичи, Кобрин и Скидель.

ВГС представляет собой пространственное геодезическое построение, опирающееся на пункт ФАГС и геодезические пункты других государств. Расстояние между пунктами ВГС должно составлять 150–300 км. Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1) представляет собой пространственное геодезическое построение, опирающееся на пункты ФАГС и ВГС. Расстояние между пунктами CГС-1 должно составлять 15–25 км, а на территориях городов, больших промышленных объектов – 8–12 км.

Геодезическая сеть сгущения (ГСС) построены в соответствии с требованиями стандарта. Новые пункты ГСС определяются относительными методами космической геодезии, а также традиционными геодезическими методами: триангуляции, полигонометрии, трилатерации и с применением астрономических измерений.

4. Сети сгущения и съёмочные сети. Геодезические сети сгущения создаются на основе государственной сети для обоснования топографических съёмок масштабов 1:5000– 1:500. При этом в основном применяются те же методы, как и в государственных сетях. Они подразделяются на аналитические сети триангуляции 1 и 2 разрядов, полигонометри- ческие сети 1 и 2 разрядов и сети технического нивелирования. В настоящее время сети сгущения включены в ГГС.

Триангуляция 1 и 2 разряда обычно строится в виде типовых фигур вставка в угол геодезический четырехугольник центральная система цепь треугольников между исходными сторонами цепь треугольников между исходными пунктами

Минимальный угол в сплошной сети 1 и 2 разрядов – 20°, в цепочке треугольников – 30°. Число треугольников между исходными пунктами не более 10. Минимальная длина выходной стороны 1 км. Плановые сети сгущения можно создавать также методом трилатерации, полярно- лучевым методом и др.

Высотные сети сгущения создаются техническим нивелированием. Длины визирного луча допускается до 150 м. Предельная невязка в сумме превышений определяется по формуле или где L – длина хода в км, n – число станций в ходе.

Cъемочные сети являются непосредственной основой съёмок всех масштабов и других геодезических работ. Они могут строиться на основе государственных сетей, сетей сгущения или в условной системе координат. Точность съёмочных сетей устанавливаются соответствующими инструкциями. При создании плановых съёмочных сетей применяется метод триангуляции, трилатерации, теодолитные хода, полярно-лучевой метод, различные засечки и др. Высоты точек съёмочного обоснования определяются геометрическим или тригонометри- ческим нивелированием.

Допустимые невязки в превышениях определяются по формулам: – при техническом нивелировании; – при нивелировании горизонтальным лучом теодолитом или кипрегелем; – при тригонометрическом нивелировании