Проект створення планових інженерно-геодезичних мереж

У даному проекті необхіднорозробити проект згущення інженерно-геодезичної мережі методом тріангуляції,полігонометрії, виконати предрасчет точності проекту мережі тріангуляції, виконатипредрасчет точності проекту мережі полігонометрії, визначити наявність видимостіміж пунктами тріангуляції. Для вивчення місцевості, на якій проектуєтьсяінженерно-геодезичні мережі скласти фізико-географічний описмісцевості.

1.Загальні відомості про інженерно-геодезичних мережах

Дляскладання карт і планів, рішення геодезичних задач, у тому числігеодезичного забезпечення будівництва, на поверхні Землі розташовують рядточок, пов'язаних між собою єдиною системою координат. Ці точки маркірують наповерхні Землі або в будівлях і спорудах центрами (знаками). Сукупністьзакріплюються на місцевості або будинках точок (пунктів), положення якихвизначено в єдиній системі координат, називають геодезичними мережами.

Длявизначення координат пунктів мережі між ними вимірюють відстані і кути.Відрізки ліній, обмежені геодезичними пунктами, уздовж яких вимірюваласядовжина або напрямок, називають сторонами мережі.

Коженнаступний пункт геодезичної мережі, починаючи з другого, має бути пов'язаний зпопередніми пунктами не менше ніж двома виміряними елементами (кут, довжинабоку, дирекційний кут).

Геодезичнумережу створюють таким чином, щоб її боку утворювали простігеометричні фігури, зручні для вирішення, тобто визначення плановихгеодезичних мереж.

Геодезичнімережі підрозділяють на планові і висотні: перші служать для визначеннякоординат Х і У геодезичних центрів, другі - для визначення їх висот Н.

Геодезичні мережі ділятьсяна:

глобальні, що покриваютьповерхню всієї Землі;

національні(Державні), створювані на території даної країни;

мережі згущення,геодезичне знімальне обгрунтування (для топографічних зйомок);

спеціальні (місцеві)геодезичні мережі.

При побудовігеодезичних мереж дотримується принцип переходу від загального до приватного ісистематичний контроль всіх видів робіт.

Глобальна геодезичнамережа створюється методами космічної геодезії за матеріалами спостереженьштучних супутників Землі (ШСЗ). Положення пунктів визначається вгеоцентричної системі прямокутних координат з початком в центрі мас Землі,вісь Z збігається з віссю обертання Землі, площина XZ - з площиною початковогомеридіана, вісь 0Y доповнює систему до правої. Глобальну геодезичну мережувикористовують для вирішення наукових і науково-технічних завдань геодезії, геофізики,астрономії та інших наук. Наприклад, для уточнення фундаментальних геодезичнихпостійних, вивчення фігури і гравітаційного поля Землі, визначенняпереміщення і деформації літосферних плит земної кори і т.п. Глобальнагеодезична мережа повинна безперервно удосконалюватися шляхом підвищенняточності визначення координат її пунктів, що необхідно для більшефективного вирішення традиційних і нових наукових проблем геодезії та іншихнаук.

Державнагеодезична мережа є головною геодезичної основою топографічнихзйомок усіх масштабів і повинна задовольняти вимогам народного господарства іоборони країни при вирішенні відповідних наукових та інженерно-технічнихзадач. Планова мережа створюється методами тріангуляції, полігонометрії,трилатерації і їх сполученнями; висотна мережа створюється побудовою нівелірнихходів і мереж геометричного нівелювання. Державна геодезична мережапідрозділяється на мережі 1, 2, 3 і 4 класів, що розрізняються точністю вимірюванькутів, відстаней і перевищень, довжиною сторін мережі і порядком послідовногорозвитку.

Державнагеодезична мережа 1 класу, звана ще астрономо-геодезичної мережею(АГС), будується у вигляді полігонів периметром близько 800 - 1000 км, утворенихтріангуляційними або полігонометричних ланками довжиною не більше 200 км ірозташовуваними по можливості уздовж меридіанів і паралелей.

Державнагеодезична мережа 2-го класу будується у вигляді тріангуляційних мереж, суцільнопокриваючих трикутниками полігони, утворені ланками тріангуляції абополігонометрії.

Усередині полігонів 1 класуна декількох пунктах 2 класу виробляються астрономічні визначення широти,довготи та азимуту.

Пункти мереж 3 і 4класів, які визначаються методом тріангуляції, будуються у вигляді окремих системтрикутників, що опираються на боку мережі вищого класу.

На всіх пунктахдержавної тріангуляції або полігонометрії передбачається установка двохорієнтирних пунктів на відстані 500-1000 м від основного пункту і видимих ​​зземлі. Між основними сторонами мережі і напрямками на оріентірние пунктивимірюються кути зі середньої квадратичної похибкою В± 2,5 ``. Орієнтирніпункти призначаються для азимутальних прив'язок геодезичних мереж нижчихрозрядів.

Щільність геодезичнихпунктів як опорної мережі для топографічних зйомок встановлена:

- для зйомок в масштабах1:25000 і 1:10000 - 1 пункт на 50-60 км 2 ;

- для зйомок в масштабах1:5000 - 1 пункт на 20-30 км 2 ;

- для зйомок в масштабах1:2000 і крупніше-1 пункт на 5-15 км 2 .

Склад робіт з розвиткугеодезичної мережі на кожній ділянці полягає в наступному:

- складання проектугеодезичної мережі за наявними картами найбільшого масштабу;

- рекогносцировка,що полягає в уточненні проекту на місцевості - у відношенні розташуванняпунктів, висот знаків, перевірки доцільності наміченої в проекті методикоюі т. д.;

- споруда геодезичнихзнаків і закладка центрів;

- виробництвогеодезичних вимірювань - кутових, лінійних, астрономічних, гравіметричних;

- математичнаобробка результатів вимірювань, в результаті якої обчислюються координатигеодезичних пунктів, зводяться далі в каталоги. Послідовність обробки- Від вищого до нижчого.

При проектуваннігеодезичної мережі, методів її розвитку і використання повинні вибиратисяваріанти, найбільш вигідні в економічному відношенні в данихфізико-географічних умовах.

Геодезичні мережізгущення, службовці для подальшого збільшення щільності геодезичної мережі,поділяються на:

- мережі 1 і 2 розряду,розвиваються методом тріангуляції,

- Тріангуляційні мережізгущення;

- мережі 1 і 2 розряду,розвиваються методом полігонометрії;

- мережі технічногонівелювання, що розвиваються методом геометричного нівелювання.

Мережі згущенняпрокладаються, як правило, між сторонами і пунктами державноїгеодезичної мережі.

Постійні знакизакріплюються підземними знаками - центрами. Конструкції центрів забезпечують їхзбереження і незмінність положення в плині тривалого періоду часу. Якправило, підземний центр являє собою бетонний моноліт, що закладаєтьсянижче глибини промерзання грунту і не в насипний масив. У поверхні землі вмоноліті встановлюють чавунну марку, на якій наносять центр у вигляді хрестаабо точки. Положення цього центру відповідають координати Х і У і в багатьохвипадках позначки Н.

Для того, щоб з одногознака був видний інший (суміжний), над підземними центрами встановлюютьзовнішній знак у вигляді металевих або дерев'яних трьох-або чотириграннихпірамід або сигналів.

Як правило, пунктирозбивочних мереж і мереж згущення закріплюють підземними центрами, такими ж,як і пункти державних мереж. Так як відстань між цими пунктамипорівняно невеликі, оформлення їх зовнішніми знаками не потрібно. Інодінад ними встановлюють Г - образні металеві або дерев'яні віхи. Вмістах знаки оформляють у вигляді спеціальної надбудови на дахах будівель абоусередині самих будинків (стінні).

Спеціальні (місцеві)геодезичні мережі створюють у тих випадках, коли для вирішення поставлених завданьна даній ділянці потрібно мати пункти, взаємне розташування яких в плані іпо висоті визначено з найвищою точністю. Систему координат в таких мережахзазвичай підбирають так, щоб редукційні поправки за перехід від вимірянихвеличин до їх проекціям на місцеву поверхню відносності були мінімальними.Такі мережі будують, наприклад, у сейсмоактивних регіонах для прогнозуванняземлетрусів, при будівництві великих споруд і т. п.

1.1 Тріангуляція

Тріангуляція (від лат.triangulum - трикутник) - один з методів створення опорної геодезичної мережі(Малюнок 1).

Рисунок 1 -Тріангуляція і трилатерації

Складається в побудовірядів або мереж примикають один до одного трикутників і у визначенніположення їх вершин в обраній системі координат. У кожному трикутникувимірюють всі три кути, а одну з його сторін визначають з обчислень шляхомпослідовного вирішення попередніх трикутників, починаючи від того з них, вякому одна з його сторін отримана з вимірів. Якщо сторона трикутникаотримана з безпосередніх вимірювань, то вона називається базисною стороноютріангуляції. В рядах або мережах тріангуляції для контролю і підвищення їхточності вимірюють більше число базисів або базисних сторін, ніж це мінімальнонеобхідно.

Прийнято вважати, щометод тріангуляції винайшов і вперше застосував В. Снелліусом в 1615-17 рр.. припрокладці ряду трикутників в Нідерландах для градусних вимірювань. Роботи позастосуванню методу тріангуляції для топографічних зйомок в дореволюційній Росіїпочалися на рубежі 18-19 вв. До початку 20 ст. метод тріангуляції отримавповсюдне поширення.

Тріангуляція маєвелике наукове і практичне значення. Вона служить для: визначення фігури ірозмірів Землі методом градусних вимірювань; вивчення горизонтальних рухівземної кори; обгрунтування топографічних зйомок в різних масштабах і цілях;обгрунтування різних геодезичних робіт при вишукуванні, проектуванні ібудівництві великих інженерних споруд, при плануванні та будівництві місті т.д.

При побудовітріангуляції в державної геодезичної мережі (ДГМ) виходять з принципупереходу від загального до приватного, від крупних трикутників до дрібнішим. У зв'язкуз цим тріангуляція підрозділяється на класи, що відрізняються точністю вимірюваньі послідовністю їх побудови. У малих по території країнах тріангуляціявищого класу будують у вигляді суцільних мереж трикутників. У державах звеликою територією (Росія, Китай, Індія, США, Канада та ін) триангуляциюбудують за деякою схемою і програмою.

Малюнок 2 - Державнатріангуляція ділиться на 4 класи

Державнатріангуляція 1-го класу будується у вигляді рядів трикутників із сторонами 20-25км, розташованих приблизно уздовж меридіанів і паралелей і утворюють полігониз периметром 800-1000 км. Кути трикутників в цих рядах вимірюютьвисокоточними теодолітами, з похибкою не більше В± 0,7 ". У місцяхперетину рядів тріангуляції 1-го класу вимірюють базиси за допомогою мірнихдротів, причому похибка вимірювання базису не перевищує 1: 1000000 частки йогодовжини, а вихідні сторони базисних мереж визначаються з похибкою близько 1:300 000. Після винаходу високоточних електрооптичних далекомірів сталивимірювати безпосередньо базисні сторони з похибкою не більше 1:400 000.

Простору усерединіполігонів тріангуляції 1-го класу покривають суцільними мережами трикутників2-го класу із сторонами близько 10-20 км, причому кути в них вимірюють з тією жточністю, як і в 1-му класі. В суцільній мережі тріангуляції 2-го класу всерединіполігону 1-го класу вимірюється також базисна сторона з вказаною вищеточністю. На кінцях кожної базисної сторони 1-го і 2-го класів виконуютьастрономічні визначення широти і довготи з похибкою не більшеВ± 0,4 ", а також азимута з погрішністю близько В± 0,5". Крім того,астрономічні визначення широти і довготи виконують і на проміжнихпунктах рядів тріангуляції 1-го класу через кожні приблизно 100 км, а за деякимиособливо виділеним рядах і значно частіше.

На основі рядів і мережтріангуляції 1-го і 2-го класів визначають пункти тріангуляції 3-го і 4-гокласів, причому їх густота залежить від масштабу топографічної зйомки. Наприклад,при масштабі зйомки 1:5000 один пункт тріангуляції має припадати на кожні20-30 км2. У мережах тріангуляції 3-го і 4-го класів похибки вимірювання кутівне перевищують відповідно 1,5 "і 2,0".

У практиці допускаєтьсязамість тріангуляції застосовувати метод полігонометрії. При цьому ставиться умова,щоб при побудові опорної геодезичної мережі тим і ін методом досягаласяоднакова точність визначення положення пунктів земної поверхні.

Вершини трикутниківтріангуляції. позначаються на місцевості дерев'яними або металевими вежамивисотою від 6 до 55 м залежно від умов місцевості (див. Сигналгеодезичний). Пункти тріангуляції в цілях довготривалої їх збереження намісцевості закріплюються закладкою в грунт особливих пристроїв у вигляді металевихтруб або бетонних монолітів з вправленими в них металевими марками (див.Центр геодезичний), що фіксують положення точок, для яких даютьсякоординати у відповідних каталогах.

Координати пунктівтріангуляції визначають з математичної обробки рядів або мереж. Побудоватріангуляції та її математична обробка приводять до створення на всійтериторії країни єдиної системи координат, що дозволяє ставититопографо-геодезичні роботи в різних частинах країни одночасно і незалежноодин від одного. При цьому забезпечується з'єднання цих робіт в одне ціле істворення єдиної загальнодержавної топографічної карти країни ввстановленому масштабі (таблиця 1).

Таблиця 1 - Основніхарактеристики тріангуляції

1.2 трилатерації

трилатерації - побудована місцевості примикають один до одного трикутників і вимірювання довжин усіх їхсторін. Мережі трилатерації, створювані для вирішення інженерно - геодезичнихзавдань, часто будують у вигляді вільних мереж, що складаються з окремих типовихфігур: геодезичних чотирикутників, центральних систем або комбінацій зтрикутниками. Вирішуються трикутники за формулами тригонометрії, знаходяться кутитрикутників аналогічно обчисленням елементів системи трикутників на малюнку1.

Широке поширеннямережі трилатерації отримали при будівництві високоповерхових будинків, димовихтруб, атомних електростанції. Удосконалення та підвищення точності світло-ірадиодальномеров збільшує роль трилатерації, особливо вінженерно-геодезичних роботах.

1. 3 Полігонометрія

Полігонометрія (від грец.polГЅgonos - багатокутний) - один з методів визначення взаємногоположення точок земної поверхні для побудови опорної геодезичної мережіслужить основою топографічних зйомок, планування і будівництва міст,перенесення проектів інженерних споруд в натуру і т.п.

Положення пунктів вприйнятій системі координат визначають методом полігонометрії шляхом вимірювання намісцевості довжин ліній, послідовно з'єднують ці пункти і створюючихполігонометричних хід, і горизонтальних кутів між ними. Так, вибравши намісцевості точки 1, 2, 3, ..., n, n + 1 вимірюють довжини s1, s2, ..., sn. ліній між

Рисунок 3 -У початковійТоді(3)

Таблиця 2

2.