Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волжская государственная академия водного транспорта»

Кафедра водных путей и гидротехнических сооружений

М.В. Шестова

Инженерная геодезия

Конспект лекций

для студентов заочного обучения

специальности «Гидротехническое строительство»

Нижний Новгород

Издательство ФБОУ ВПО «ВГАВТ»

2011

УДК 528.48:69

Ш52

Рецензенты:

Р.Д. Фролов – канд. техн. наук, профессор;

И.В. Липатов – докт. техн. наук, профессор

Шестова, М.В.

Инженерная геодезия : конспект лекций для студ. заоч. обуч. специальности «Гидротехническое строительство» / М.В. Шестова. – Н. Новгород : Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. – 52 с.

Приведены общие сведения по инженерной геодезии. Даны основные теоретические положения по методам геодезических измерений, вычислений и оценки точности их результатов; геодезическим приборам; инженерно-геодезическим работам, выполняемым при изыскании, проектировании и строительстве инженерных сооружений. Представлена методика широко используемых в водных изысканиях, путейской и маркшейдерской практике крупномасштабных съемок: теодолитной, тахеометрической и мензульной. Даны сведения по геодезическому использованию спутниковых технологий, наблюдению за деформациями сооружений.

Для студентов заочного обучения специальности «Гидротехническое строительство».

Работа рекомендована к изданию кафедрой водных путей и гидротехнических сооружений (протокол № 39 от 03.03.2011 г.).

© ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2011

Введение

Геодезия – это наука об измерениях, производимых с целью изучения формы и размеров Земли в целом, а также отдельных участков ее поверхности.

Геодезия как учебная дисциплина включает в себя следующие разделы [1, 2, 3, 4, 5]:

1. Высшую геодезию – занимается определением фигуры и размеров Земли, созданием высокоточных геодезических сетей; изучает методы определения координат точек на поверхности для территории всей страны.

2. Аэрогеодезию (или аэрофотосъемку) – геодезический измерительный процесс выполняется с воздуха (получаемый материал – аэрофотоснимки).

3. Космическую геодезию – геодезические задачи решаются с помощью искусственных спутников Земли с применением космических снимков.

4. Картографию – занимается изучением методов и процессов создания сплошных изображений значительных территорий земной поверхности в виде карт или специальных моделей местности.

5. Геодезию (или топографию) – занимается созданием изображений небольших участков земной поверхности в виде планов и карт.

6. Инженерную геодезию – изучает методы геодезического обеспечения для решения конкретных технических задач при проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений, а также при изучении, освоении и охране природных ресурсов.

Методы решения научных и практических задач основаны на математике (формулы) и физике (геодезические оптические приборы). Инженерная геодезия тесно связана с астрономией (дает исходный материал), географией (дает возможность правильно трактовать элементы рельефа, населенные пункты и т. д.), геологией и геоморфологией (знание форм рельефа), топографическим черчением.

Во всякого рода инженерных изысканиях геодезия занимает существенное место. Речные изыскания на не освоенных еще реках производятся с целью организации на них судоходства. В первую очередь геодезическими методами составляется план ее берегов; выясняются препятствия в русле и на ее берегах; определяются глубины, скорости течений, колебания уровней воды и т. д. Особое внимание уделяется мелководным участкам реки (перекатам).

На освоенных участках рек изыскания производятся с целью улучшения судоходных условий.

Результаты геодезических наблюдений необходимы также при составлении проекта работ по строительству сооружений (морские и речные порты, гражданские объекты). В процессе эксплуатации сооружений производятся специальные геодезические наблюдения с целью проверки устойчивости сооружений, выявления деформаций и устранения их.

Конспект лекций предназначен для самостоятельной работы студентов. Однако необходимо помнить, что изложенный материал лишь разъясняет теорию и существо поставленных вопросов, но ни в коей мере не заменяет практическое изучение современного геодезического оборудования, принципов и методов работы с ним.

Г л а в а 1. Форма Земли и определение положения точек на земной поверхности

§ 1. Фигура и размеры Земли

Фигуру, которую приняла бы Земля, находясь в состоянии гидростатического равновесия, называют земным сфероидом (т.е. это шар, сплюснутый по направлению полюсов).

Для изучения физической поверхности Земли вводится понятие уровенная поверхность – это поверхность, совпадающая с поверхностью воды Мирового океана в спокойном состоянии. Фигура,

	образованная уровенной поверхностью, называется геоидом. Т.к. поверхность геоида не может быть представлена достаточно простым уравнением, то ее заменяют (аппроксимируют) другой более простой поверхностью (рис. 1). Это сжатый эллипсоид вращения (тело, образованное вращением
1 – физическая поверхность Земли, 2 – уровенная поверхность (геоид), 3 – поверхность земного эллипсоида, 4 – нормаль к поверхности земного эллипсоида, 5 – направление отвесной линии Рис. 1. Аппроксимация поверхности Земли

эллипса вокруг его малой оси). Эллипсоид, характеризующий форму и размеры Земли вообще, называют земным эллипсоидом, а принятый для обработки геодезических измерений – референц-эллипсоидом.

В СССР размеры земного эллипсоида были получены в 1940 г. Ф.Н. Крассовским: большая полуось м, малая полуось м, полярное сжатие (рис. 2).

Рис. 2. Земной эллипсоид

При приближенных расчетах геоид аппроксимируют шаром радиуса км.