Реферат Курсовая Конспект
ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ И ИНЖЕНЕРНОГО БЛАГОУСТРОЙСТВА ТЕРРИТОРИЙ - Конспект Лекций, раздел Геология, А.н. Петухов Основы Геодезии И Инженерного Благоу...
|
А.Н. ПЕТУХОВ
ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ И ИНЖЕНЕРНОГО БЛАГОУСТРОЙСТВА ТЕРРИТОРИЙ
Конспект лекций для студентов первого курса направления «Архитектура»
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Введение
Предмет геодезии
Геодезия (греч. «землеразделение») - прикладная наука об измерениях на поверхности Земли.
Задачи геодезии
Определение формы и размеров Земли.
Изображение земной поверхности в виде планов, карт, профилей и компьютерных моделей.
Создание основы для проектирования, строительства и эксплуатации различных инженерных сооружений.
Разделы геодезии
Высшая геодезия - изучение формы и размеров Земли, определение координат отдельных точек земной поверхности.
Геодезия (топография) - создание технологий отображения сравнительно небольших участков земной поверхности в виде планов, карт и компьютерных моделей.
Космическая геодезия - изучение геометрических соотношений между точками земной поверхности с помощью искусственных спутников Земли.
Картография - разработка методов составления, издания и использования разнообразных карт.
Фотограмметрия - разработка методов и технологий использования фотоизображений для создания карт и моделей объектов местности.
Инженерная геодезия
- построение опорной геодезической основы для проведения съемочных и разбивочных работ;
- составление крупномасштабных планов и профилей для проектирования инженерных сооружений;
- вынос проектов сооружений в натуру и текущее обслуживание строительно-монтажных работ;
- контроль возведенных сооружений и исследование их деформаций в процессе эксплуатации;
- измерения и построения при планировке, озеленении и благоустройстве населенных мест.
Форма и размеры Земли
Физическая поверхность Земли
Физическая поверхность Земли общей площадью 510 млн. кв. км представляет собой сложную комбинацию впадин и возвышенностей и имеет уникальную форму. Например, высочайшая вершина Мира Эверест имеет высоту 8848 м, а максимальная глубина Мирового океана в Марианской впадине составляет 11022 м. В среднем, глубина Мирового океана около 3800 м, а высота суши над уровнем океана приблизительно 875 м.
Физическая поверхность Земли и геоид
Так как Мировой океан занимает 71 % поверхности Земли, то его поверхность можно воспринять как сглаженную поверхность Земли, называемую геоидом.
Определить форму и размеры Земли - значит:
- установить вид и параметры некоторой математически задаваемой поверхности, наиболее близкой к геоиду.
- изучить отклонения геоида и физической поверхности Земли от математически заданной поверхности.
Примерная форма геоида
Геоид - поверхность океанов в спокойном состоянии, мысленно продолженная под материки.
Геоид не совпадает ни с одной математически задаваемой поверхностью.
Уровенная поверхность
Геоид также называют уровенной поверхностью, которая обладает свойством: в каждой данной точке она перпендикулярна отвесной линии, то есть горизонтальна. Отвесная линия (вертикаль) - это линия, которая в каждой точке геоида совпадает с направлением силы тяжести в этой точке.
Референц-эллипсоид
Это эллипсоид, ориентированный в геоиде так, чтобы уменьшить погрешности аппроксимации для некоторой территории. В России пользуются, как правило, референц-эллипсоидом Красовского.
Погрешности аппроксимации геоида референц-эллипсоидом Красовского
Отклонение от геоида не более 150 м. Уклонение нормали к эллипсоиду от отвесной линии в среднем 3-4″.
Земной сфероид
Иногда, для упрощенного решения некоторых практических задач, геоид аппроксимируют сферой, равновеликой по объему эллипсоиду. Условие равенства объемов сфероида и эллипсоида вращения .
Откуда радиус сфероида .
Радиус сфероида Красовского R = 6371,11 км.
Принципы проектирования
Изучение соотношений между частями физической поверхности Земли производится на уровенной поверхности (геоиде) или на эллипсоиде вращения. Для этого точки физической поверхности проектируют на поверхность геоида или эллипсоида, пологая область проекций горизонтальной в определенных пределах.
СИСТЕМЫ КООРДИНАТ И ВЫСОТ
Системы координат
Положение точек земной поверхности может быть определено в различных системах координат.
Влияние кривизны Земли
ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТА И ПЛАН
На картах и планах в определенных системах координат и высот изображают в заданном масштабе геодезическую ситуацию и рельеф. Документы, на которых изображена только геодезическая ситуация называются ситуационными. Документы, на которых изображена геодезическая ситуация и рельеф называются топографическими.
Требования к картам и планам
Изображение элементов местности должно быть достаточно полным и соответствовать назначению карты или плана.
Точность изображения элементов местности должна соответствовать масштабу карты или плана.
Карта
Это уменьшенное и обобщенное изображение на плоскости большого участка или всей поверхности Земли с учетом её кривизны. Линейные размеры изображаемых участков более 20 км!
План
Это уменьшенное и подобное изображение относительно небольшого участка местности на горизонтальной плоскости. Линейные размеры изображаемых участков не более 20 км!
Масштаб карт (планов)
Это степень уменьшения проекций линий местности при их изображении на карте или плане. Масштаб может быть задан следующими способами.
Числом (например, 1:50000) - численный масштаб.
Графиком – линейным или поперечным масштабом.
Условия разграфки листов карт более крупных масштабов
Границами карт должны служить меридианы и параллели. Размеры листов должны быть удобными для издания и практического использования. Лист карт мелкого масштаба должен делиться на целое число листов карты более крупного масштаба.
Изображение геодезической ситуации
Совокупность предметов местности называется геодезической ситуацией. Геодезическая ситуация изображается на картах и планах условными знаками, соответствующими каждому из её элементов. Начертание условных знаков напоминает действительный вид изображаемых элементов ситуации. Условные знаки делятся на четыре группы: масштабные, линейные, внемасштабные, и пояснительные.
ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ
Ориентировать линию – значит определить горизонтальный (ориентирный) угол между некоторым исходным направлением и направлением данной линии.
Возможные исходные направления
На сфероиде - северное направление истинного (географического) или магнитного меридианов.
На плоскости – северное направление осевого меридиана зоны (положительное направление оси Х).
Ориентирные углы
Истинный азимут - АИ
Дирекционный угол - α
Магнитный азимут - АМ
Сближение меридианов
Меридианы не параллельны между собой. Поэтому азимут в каждой точке линии имеет различное значение. Угол между этими меридианами называется сближением меридианов g.
Связь между прямым и обратным азимутами ААВ=АВА+180°- g.
Зональное сближение меридианов
В проекции Гаусса это угол между истинным меридианом в точке и линией, параллельной осевому меридиану зоны.
Восточное сближение имеет знак плюс, западное – знак минус.
Магнитное склонение
Магнитный и истинный меридианы не совпадают в каждой точке. Угол между ними называется магнитным склонением или склонением магнитной стрелки d.
Восточное склонение имеет знак плюс, западное – знак минус.
В каждой точке величина магнитного склонения непостоянная и изменяется во времени (вековые, годичные и суточные вариации склонения).
Румбы
Иногда линии ориентируют с использованием румбов: истинных, магнитных, дирекционных. Румбы (r) отсчитывают от ближайшего направления (северного или южного) меридиана, их значения изменяются в пределах от 0° до 90°. Перед значением румба указывается координатная четверть, в которой расположена линия.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ
Измерение – это процесс сравнения какой-либо существующей величины с другой величиной, принятой за эталон.
Построение – это процесс создания какой-либо величины с использованием другой величины, принятой за эталон.
К основным видам измерений в геодезии относятся угловые, линейные и высотные измерения.
Единицы измерений углов
Градус – 1/360 доля окружности; 1°=60΄; 1΄=60"; 1°=3600".
Радиан - отношение длины дуги к радиусу окружности (1ρ- это угол при длине дуги, равной радиусу) 1ρ=57,3°=3438΄=206265".
Град - 1/400 доля окружности 1g=100g΄; 1g΄=100g"; 1g= 10000g".
Единицы измерений длин и высот
Метр - 1/10000000 часть четверти Парижского меридиана от экватора до северного полюса (с 1791 года), или расстояние, которое лазерный луч проходит за 1/299791458-ю долю секунды (с 1983 года); 1м=100см=1000мм; 1000м=1км.
Единицы измерений площади
Квадратный метр; 10000 м2 = 1гектар (га).
Теодолит
Геодезический прибор (инструмент) для угловых измерений.
Классификация по точности:
- высокоточные - Т05, Т1;
- точные - Т2, Т5;
- технические - Т15, Т30.
Цифры в аббревиатуре означают возможную ошибку из двойного измерения угла в секундах (например, Т30 - ±30˝).
Классификация по конструкции:
- оптические (аналоговые);
- электронные (цифровые).
Измерения с применением теодолита
ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Приборы и методы измерений
ВЫСОТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Высотное положение точек земной поверхности определяют нивелированием. Нивелирование – это определение разности высот (превышений) точек с последующим вычислением их абсолютных или относительных отметок.
Методы нивелирования
Механическое нивелирование
Механическое (автоматическое) нивелирование производится с помощью механических или электромеханических нивелиров-автоматов, основу конструкции которых составляет маятниковое устройство.
При этом строится профиль пути, по которому перемещается нивелир-автомат.
Геометрическое нивелирование
(основной метод)
Измерения превышений выполняют нивелиром и рейками с делениями.
Нивелир – это прибор с горизонтальной осью визирования.
Нивелирные рейки
Для технического нивелирования применяются, как правило, двусторонние рейки с сантиметровыми делениями длиной 3 или 4 метра. На одной стороне рейки деления наносят черной краской, на другой – красной; на черной стороне деления начинаются с нуля, на красной – с произвольного числа.
Отсчет по рейке производится относительно центральной горизонтальной нити сетки нитей нивелира с оценкой доли сантиметрового деления на глаз до 1 мм.
Вычисление отметок
связующих точек ;
промежуточных точек , где ГИ – горизонт инструмента, т.е. отметка визирной оси нивелира на данной станции .
Принципы построения геодезических сетей
От общего к частному, т.е. вначале создают более крупные и точные сети, от которых развивают более мелкие и менее точные сети (основной принцип).
Постоянный контроль точности на всех стадиях геодезических работ.
Виды геодезических сетей
По точности каждый вид сети подразделяется на классы и разряды.
Требования, предъявляемые к геосетям
Сети должны удовлетворять соответствующим данному виду (классу, разряду) требованиям точности.
При создании сетей должна быть предусмотрена возможность их сгущения по запросам различных ведомств.
Пункты сетей должны быть долговечны и неподвижны, их расположение - удобным для пользования и быстрого нахождения на местности.
Плановые геодезические сети
Их создают методами: триангуляции, трилатерации и полигонометрии.
Трилатерация
Это сеть треугольников, в которых измеряют длины всех сторон, а углы вычисляют. Различают сети 4-х классов, 1-го и 2-го разрядов.
Полигонометрия
Это система ломаных линий в виде многоугольников (полигонов) или отдельных ходов. Измеряют длины всех сторон и все горизонтальные углы. По точности делится на 4 класса.
Съемочные сети в основном создают методом полигонометрии с пониженными нормами точности.
Высотные геодезические сети
Их создают методом геометрического нивелирования.
Государственные сети прокладывают вдоль железных и шоссейных дорог.
Закрепление пунктов сетей на местности
Пункты плановых государственных сетей закрепляют постоянными центрами, а съемочных сетей - временными центрами.
Пункты высотных государственных сетей закрепляют постоянными знаками – реперами и марками, а съемочных сетей – временными знаками.
Обозначение пунктов геодезических сетей
Пункты государственных плановых сетей обозначают сигналами и пирамидами.
Пункты съемочных сетей – вехами.
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ НА МЕСТНОСТИ
Под позиционированием понимают измерения, выполняемые с целью определения координат местонахождения наблюдателя или объекта на земной поверхности.
Основные геодезические задачи
Прямая задача
Известны:.
Определяются: X2 и Y2.
Решение:
; ;
где и - приращения координат.
Обратная задача
Известны: .
Определяются: a1-2 и d1-2.
Решение:
; ;
.
ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ
Топосъемкой называется процесс геодезических измерений на местности по определению взаимного положения элементов ситуации и рельефа в целях составления топографической карты, плана или компьютерной цифровой модели местности.
Теодолитная (плановая) съемка
Этогоризонтальная контурная съемка местности с целью получения данных о плановом положении контуров и местных предметов.
Съемочным обоснованием служат теодолитные ходы.
Полевые работы
Измерения, по результатам которых определяют плановое положение точек местности относительно точек и линий обоснования.
Камеральные работы
Результаты съемки в соответствии с абрисом наносят на план съемочного обоснования с помощью транспортира, треугольника, измерителя и поперечного масштаба. После проверки и корректировки плана его оформляют и вычерчивают по требованиям условных топографических знаков.
ГЕОДЕЗИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ИНЖЕНЕРНОМ БЛАГОУСТРОЙСТВЕ ТЕРРИТОРИЙ
Примеры допустимых ошибок разбивочных работ
Вид сооружения | В плане (см) | По высоте (см) |
Котлованы под фундамент | ||
Основания железобетонных колонн | 0,5 | 0,2 |
Отклонение колонн от вертикали при h более 5 м | 1-2 | |
Каркасы стен | 0,5 | |
Плотины земляные | ||
Центры круглых сооружений |
Последовательность работ
Проектирование и рекогносцировка трассы
При рекогносцировке производят визуальный осмотр местности, намечают места закрепления начальной и конечной точек трассы, а также места поворота трассы. Одновременно выясняют места расположения реперов высотной сети для дальнейшей привязки нивелирного хода.
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ
Выполняется с целью составления детального крупномасштабноготопографическогоплана, на котором составляются проекты промышленных предприятий, населенных пунктов, инженерного благоустройства (вертикальной планировки).
Нивелирование по параллельным линиям
Применяется в закрытой местности со спокойным рельефом. На параллельных линиях обозначают характерные высотные точки. Нивелирование и съемка проводятся как при продольном нивелировании.
Нивелирование по магистралям с поперечниками
Применяется при нивелировании местности со сложной ситуацией и рельефом. По линиям водоразделов и водосливов прокладывают магистральные теодолитные ходы. От их сторон разбивают поперечники, чтобы покрыть нужную площадь. Нивелируют и обрабатывают как при продольном нивелировании.
ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ РАЗБИВОЧНАЯ СЕТЬ И РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ
Строительная сеть
Является основой для разбивочных работ при гражданском и промышленном строительстве. Сеть должна равномерно покрывать всю стройплощадку; пункты должны быть устойчивыми, их расположение удобным для использования при выполнении основных разбивочных работ.
Проектирование
Проектирование выполняется на стройгенплане. Линии сетки проектируют параллельно основным осям возводимых сооружений. Пункты выбирают в местах, удобных для производства измерений и обеспечивающих их сохранность.
Длины основных фигур 100-200 м, вспомогательных – 20-40 м.
Определение координат предварительно закрепленных пунктов
По предварительно разбитой сетке прокладывают полигонометрические ходы в виде примыкающих многоугольников. Углы измеряют теодолитами точными (Т2, Т5) или техническими (Т15, Т30). Для линейных измерений применяют стальные ленты, рулетки, подвесные проволоки, длиномеры, светодальномеры. По результатам измерений производят уравнивание полигонов строгим способом. Вычисляют координаты временных пунктов и сравнивают их с проектными.
Редуцирование
Определяют отклонения пунктов от проектного положения и производят редуцирование (смещение). Пункты заменяют постоянными знаками. Положение центра знака определяют способом створной засечки.
Элементы разбивочных работ
Данные для выполнения разбивочных работ могут быть получены графически, аналитически, графоаналитически.
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ МОНТАЖЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Геодезические работы при монтаже стройконструкций
Основные виды работ:
1) проверка геометрических размеров конструкций;
2) разбивка в плане и по высоте фундамента, грунтовых подушек и других опор;
3) наблюдение за установкой конструкций в проектное положение;
4) определение геометрических размеров сооружения (исполнительные съемки);
5) наблюдения за деформациями и осадкой сооружения.
Пункты 4 и 5 выполняются как в процессе строительства, так и после его завершения.
Разбивки при монтаже сборных железобетонных конструкций
Перед монтажом проверяют опорные поверхности фундаментов и перекрытий фундаментов. Эти поверхности должны быть плоскими и находиться на проектной отметке с точностью ±3мм.
Разбивочные оси на верхние этажи передают с помощью наклонного луча теодолита или приборами вертикального проектирования. Точность передачи около 2мм на 100 м высоты. По высоте на каждый этаж переносят отметку от строительного нуля.
Литература
Обязательная
1. Киселев М.И., Михелев Д.Ш. Основы геодезии. М., Высшая школа, 2001.
Дополнительная
1. Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. (под редакцией Михелева Д.Ш.) Инженерная геодезия. М., Высшая школа, 2000.
2. Багратуни Г.В, Ганьшин В.Н., и др. Инженерная геодезия. М., Недра,1984.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 1
Введение. 1
Форма и размеры Земли. 1
Принципы проектирования. 3
СИСТЕМЫ КООРДИНАТ И ВЫСОТ. 3
Системы координат. 3
Система высот. 5
Влияние кривизны Земли. 5
ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТА И ПЛАН.. 6
Требования к картам и планам.. 6
Номенклатура карт. 6
Изображение геодезической ситуации. 6
Изображение рельефа. 7
ОРИЕНТИРОВАНИЕ ЛИНИЙ.. 7
Ориентирные углы.. 7
Соотношения между ориентирными углами. 8
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ.. 9
УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ.. 9
Теодолит. 9
Измерения с применением теодолита. 11
ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ.. 11
Приборы и методы измерений. 11
ВЫСОТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ.. 14
Методы нивелирования. 14
Нивелиры.. 15
Способы геометрического нивелирования. 16
Последовательное нивелирование. 16
Влияние воздушной рефракции и кривизны Земли. 17
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ОПОРНЫЕ СЕТИ.. 17
Плановые геодезические сети. 18
Высотные геодезические сети. 19
Закрепление пунктов сетей на местности. 19
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ НА МЕСТНОСТИ.. 19
Позиционирование от пунктов опорных сетей. 19
Спутниковое позиционирование. 20
СЪЕМОЧНЫЕ СЕТИ.. 21
Теодолитно-высотный ход. 21
ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ.. 23
Теодолитная (плановая) съемка. 23
Тахеометрическая съемка. 24
Фототопографическая съемка. 25
ГЕОДЕЗИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ИНЖЕНЕРНОМ БЛАГОУСТРОЙСТВЕ ТЕРРИТОРИЙ.. 26
Этапы геодезического обслуживания строительства. 26
Строительные допуски и нормы точности. 26
ПРОДОЛЬНОЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ.. 27
Последовательность работ. 27
Полевые работы.. 29
Камеральные работы.. 29
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ.. 30
Последовательность работ. 30
Расчет вертикальной планировки. 31
ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ РАЗБИВОЧНАЯ СЕТЬ И РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ... 32
Строительная сеть. 32
Элементы разбивочных работ. 33
Способы разбивки зданий и сооружений. 34
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ МОНТАЖЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.. 34
Литература. 37
– Конец работы –
Используемые теги: основы, Геодезии, инженерного, благоустройства, территорий0.084
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ И ИНЖЕНЕРНОГО БЛАГОУСТРОЙСТВА ТЕРРИТОРИЙ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов