117

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет науки и технологий

имени академика М.Ф. Решетнева»

Кафедра лесной таксации, лесоустройства и геодезии

Рекомендовано

для использования в учебном процессе

методической комиссией института ЛТ

протокол № от «___»_____2017г.

Воробьева И.А.

Инженерная геодезия

курс лекций для студентов направления 35.03.02 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств всех форм обучения

Красноярск, 2017

УДК 528(075,8)

Инженерная геодезия: курс лекций для студентов направления 35.03.02 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств всех форм обучения / И.А. Воробьева. – Красноярск: СибГУ, 2017.- 119 с.

Настоящий курс лекций представлен в виде основного курса лекций по инженерной геодезии, составленного на основе образовательного стандарта для студентов очной и заочной форм обучения.

Рецензенты: доцент О.П. Ковылина ( Научно-методический совет СибГУ).

© И.А. Воробьева, 2017

© ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет», 2017

Содержание

Введение…………………………………………………………………… 6

Лекция 1. Введение. Предмет и задачи геодезии……………………….. 7

1.1 Введение. Задачи долговременные и на ближайшие годы………. 7

1.2 Понятие о фигуре Земли. Геоид и квазигеоид…………………….. 8

1.3 Референц-эллипсоид Красовского………………………………….. 10

Лекция 2. Определение положения точек земной поверхности………... 10

2.1 Астрономические координаты……………………………………... 10

2.2 Геодезические координаты…………………………………………. 12

2.3 Прямоугольные координаты……………………………………….. 13

2.4 Полярные координаты……………………………………………… 13

Лекция 3. Топографические карты и планы……………………………… 14

3.1 Масштабы……………………………………………………………. 15

3.2 Разграфка и номенклатура топографических карт……………….. 16

3.3 Координатная сетка………………………………………………... 17

3.4 Условные знаки топографических карт…………………………… 18

3.5 Изображение рельефа на планах и картах……………………….. 19

Лекция 4. Ориентирование линий………………………………………. 21

4.1 Ориентирование по географическому меридиану точки………. 21

4.2 Ориентирование по осевому меридиану зоны…………………... 22

4.3 Ориентирование по магнитному меридиану точки……………... 23

4.4 Румбы линий………………………………………………………. 24

4.5 Понятие о карте, плане, аэроснимке…………………………….. 25

4.6 Картографическая проекция Гаусса……………………………… 27

Лекция 5. Обработка геодезических измерений……………………….. 28

5.1 Принципы обработки измерений………………………………… 28

5.2 Начальные сведения из теории ошибок………………………….. 29

5.3 Элементы техники вычислений………………………………….. 31

Лекция 6. Метод проекций……………………………………………….. 32

6.1 Центральная проекция……………………………………………. 33

6.2 Ортогональная проекция…………………………………………. 33

6.3 Горизонтальная проекция………………………………………… 34

6.4 Расчет искажений при замене участка сферы плоскостью…….. 34

Лекция 7. Линейно-угловой ход………………………………………… 36

7.1 Классификация линейно-угловых ходов………………………… 37

7.2 Вычисление координат пунктов разомкнутого теодолитного хода 38

7.3 Вычисление координат пунктов замкнутого теодолитного хода.. 41

7.4 Привязка линейно-угловых ходов………………………………… 41

Лекция 8. Конструктивные элементы геодезических измерительных

приборов…………………………………………………………………. 41

8.1 Верньер. Штриховые и шкаловые микроскопы…………………... 42

8.2 Зрительная труба…………………………………………………… 42

8.3 Уровни……………………………………………………………….. 44

8.4 Устройство теодолита……………………………………………… 45

8.5 Поверки теодолита…………………………………………………. 46

Лекция 9. Способы измерений горизонтальных углов………………….. 50

9.1 Виды теодолитов в зависимости от точности измерения углов…. 50

9.2 Способы измерения горизонтальных углов……………………….. 51

9.3 Измерение вертикальных углов…………………………………….. 53

9.4 Измерение расстояний……………………………………………... 56

9.5 Оптические дальномеры…………………………………………… 58

9.6 Понятие о светодальномерах……………………………………… 59

Лекция 10. Топографические съемки…………………………………….. 60

10.1 Введение…………………………………………………………… 60

10.2 Классификация съемок…………………………………………… 61

10.3 Горизонтальная съемка…………………………………………… 61

10.4 Тахеометрическая съемка…………………………………………. 64

10.5 Мензульная съемка…………………………………………………. 67

10.6 Специальные съемки…………………………………………………68

Лекция 11. Измерение превышений……………………………………….. 69

11.1 Балтийская система высот………………………………………… . 69

11.2 Виды нивелирования……………………………………………… . 70

11.3 Виды геометрического нивелирования……………………………. 70

11.4 Нивелиры. Их устройство и поверки……………………………… 73

11.5 Нивелирные рейки……………………………………………………76

11.6 Нивелирные знаки………………………………………………….. 76

11.7 Понятие о тригонометрическом нивелировании………………... 77

11.8 Понятие о гидростатическом нивелировании……………………. 78

11.9 Понятие о барометрическом нивелировании……………………. 79

Лекция 12. Производство геометрического нивелирования по трассе… . 79

12.1 Понятие о трассе…………………………………………………… 79

12.2 Подготовка трассы к нивелированию…………………………….. 80

12.3 Нивелирование трассы…………………………………………….. 82

12.4 Построение продольного профиля……………………………… 85

12.5 Проектирование на профиле………………………………………. 86

Лекция 13. Вынос в натуру круговых кривых…………………………… 87

13.1 Введение…………………………………………………………… 87

13.2 Способ прямоугольных координат………………………………. 88

13.3 Разбивка кривой по координатам от хорды……………………… 90

13.4 Способ продолженных хорд………………………………. ……… 91

Лекция 14. Полевые работы при перенесении проекта в натуру……….. 92

14.1 Введение…………………………………………………………… 92

14.2 Перенесение горизонтального проектного угла на местность….. 93

14.3 Перенесение проектной линии на местность……………………. 94

14.4 Вынесение на местность точки с проектной отметкой…………. 95

14.5 Передача отметок на дно котлована……………………………. 96

14.6 Построение линии с проектным уклоном……………………… 97

14.7 Построение проектной плоскости……………………………….. 98

Лекция 15. Государственная геодезическая сеть………………………... . 99

15.1 Общие сведения…………………………………………………… 99

15.2 Плановые геодезические сети……………………………………...100

15.3 Высотные геодезические сети……………………………………...102

15.4 Закрепление геодезических сетей на местности………………….104

Лекция 16. Вертикальная планировка поверхности………………………105

16.1 Общие сведения……………………………………………………..105

16.2 Нивелирование поверхности……………………………………….106

16.3 Составление плана местности в горизонталях……………………108

16.4 Геодезическое проектирование горизонтальной и наклонной площадок……………………………………………………………………..108

Лекция 17. Измерение площади участков местности …………………. 111

17.1 Геометрический способ…………………………………………….112

17.2 Аналитический способ……………………………………………...113

17.3 Механический способ………………………………………………114

Заключение……………………………………………………………….......116

Библиографический список…………………………………………………117

Приложение А (справочное) Перечень ключевых слов…………………..118

Введение

Актуальность и социальная значимость курса «Инженерная геодезия» в подготовке кадров обусловлены тем, что для улучшения качественного состава лесов, которые служат лесосырьевой базой и для постепенного перехода к ведению лесного хозяйства по принципу непрерывного и рационального лесопользования, должны предшествовать топографо-геодезические съемки и лесохозяйственное проектирование по картографическим материалам.

Целью и задачами курса «Инженерная геодезия» является профессиональная подготовка инженеров природоохранного обустройства территории и инженеров лесной промышленности в области овладения способами полевых измерений для получения планово-картографических материалов для дальнейшего проектирования инженерных сооружений.

Структура курса предусматривает изучение принципов съемочных работ и общих способов выполнения методики и технологии работ, использование современной геодезической техники. Предусматривает рассмотрение вопросов, относящихся к математической основе, содержанию и оформлению топографических и лесных планов и карт, определению по ним количественных и качественных характеристик местности.

Особенности изучения дисциплины обусловлены необходимостью проведения расчетно-графических работ на реальных примерах, отражающих полевые измерения геодезическими приборами и инструментами.

Освоение курса предполагает прослушивание лекций, выполнение лабораторно-практических заданий, расчетно-графических работ, курсовой работы, являющейся продолжением расчетов, проводимых в аудитории. По завершению курса студенты сдают экзамен. Для полного усвоения теоретических основ курса и приобретения практических навыков проводится полевая геодезическая практика.

Лекция 1

Предмет и задачи геодезии

План

1.1 Введение. Задачи долговременные и на ближайшие годы

1.2 Понятие о фигуре Земли. Геоид и квазигеоид

1.2 Референц - эллипсоид Красовского

1.1 Введение. Задачи долговременные и на ближайшие годы

Геодезия - в переводе с греческого дословно – «землеразделение». Это название соответствовало содержанию геодезии во времена ее зарождения и начального развития. Так, в Египте задолго до нашей эры измерялись размеры земельных участков, строились оросительные системы; все это выполнялось с участием геодезистов.

С развитием человеческого общества, повышением роли науки и техники расширялось содержание геодезии, которые ставила перед ней жизнь.

В настоящее время геодезия – это наука о методах определения фигуры и размеров Земли и изображения ее поверхности на картах и на планах, а также о способах проведения различных измерений на поверхности Земли (на суше и акваториях), под землей, в околоземном пространстве и на других планетах.

Среди многих задач геодезии можно выделить долговременные задачи и задачи на ближайшие годы.

К первым относятся:

• определение фигуры, размеров и гравитационного поля Земли;

• распространение единой системы координат на территорию отдельного государства, континента и всей Земли в целом;

• изображение участков поверхности земли на топографических картах и планах;

• изучение глобальных смещений блоков земной коры.

Ко вторым в настоящее время относятся:

• создание и внедрение ГИС – геоинформационных систем;

• создание государственных и локальных кадастров: земельного, водного, лесного, городского и т.д.;

• топографо-геодезическое обеспечение делимитации (определения) и демаркации (обозначения) государственной границы России;

• разработка и внедрение стандартов в области цифрового картографирования;

• создание цифровых и электронных карт и их банков данных;

• разработка концепции и государственной программы повсеместного перехода на спутниковые методы автономного определения координат;

• создание комплексного национального атласа России и др.

Усложнение и развитие геодезии привело к разделению ее на несколько научных дисциплин.

Высшая геодезия изучает фигуру Земли, ее размеры и гравитационное поле, обеспечивает распространение принятых систем координат в пределах государства, континента или всей поверхности Земли, занимается исследованием древних и современных движений земной коры, а также изучает форму, размеры и гравитационные поля других планет Солнечной системы.

Топография (описание местности) изучает методы топографической съемки местности с целью изображения ее на планах и картах.

Картография изучает методы и процессы создания и использования карт, планов, атласов и другой картографической продукции.

Фотограмметрия (фототопография и аэрофотосъемка) изучает методы создания карт и планов по фото- и аэрофотоснимкам.

Инженерная геодезия изучает методы и средства проведения геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

Маркшейдерия (подземная геодезия) изучает методы проведения геодезических работ в подземных горных выработках.

Геодезия, как и другие науки, постоянно впитывает в себя достижения математики, физики, астрономии, радиоэлектроники, автоматики и других фундаментальных и прикладных наук. Изобретение лазера привело к появлению лазерных геодезических приборов – лазерных нивелиров и светодальномеров; кодовые измерительные приборы с автоматической фиксацией отсчетов могли появиться только на определенном уровне развития микроэлектроники и автоматики.