Учебники и пособия / Подшивалов В. П. Инженерная геодезия

Рис. 7.29. Геометрические виды цифровых моделей местности:

а, б – в вершинах прямоугольных и треугольных сеток; в – на поперечниках к магистральному ходу; г – на горизонталях; д, е, ж – на структурных линиях (д – структурные линии, определяющие положение горизонтального рельефа; е – исходные точки структурных линий контуров и рельефа местности; ж – структурные линии соответствующей модели местности)

координатами хi, уi, Нi, размещается на горизонталях через заданные интервалы (рис. 7.29, г). Данные регистрируются с помощью специального прибора – дигитайзера при перемеще-

ниях его визира вдоль горизонтали плана.

Структурные ЦММ могут строиться по данным тахеометрической съемки (рис. 7.29, д, е, ж) или имеющегося топографического плана. Структурные линии образуют системы треугольников, стороны которых соединяют точки, определяющие положение контуров местности и горизонталей. Структурные линии внедряются в регулярные ЦММ для более точного моделирования элементов контуров и рельефа.

240

Статистические ЦММ основаны на определении координат точек, случайно и достаточно часто выбранных на мест-

ности.

Методы получения данных для формирования ЦММ.

Основаны на результатах наземных топографических съемок или обработки материалов аэрофото- и сканерной съемок, а также измерений по крупномасштабным топографическим планам. Данные, полученные непосредственными измерениями на местности, являются наиболее точными (используются координаты точек теодолитных ходов, абрисы съемки ситуации, материалы тахеометрической съемки, нивелирования поверхности, сканирования местности).

При использовании для построения ЦММ существующих топографических карт и планов, материалов аэрофотосъемки анализируют их точность и, если она недостаточна, переходят к съемкам местности. Необходимое разрешение цифровой модели выбирается с учетом требуемой точности решаемых с ее помощью инженерных задач. В числе общих требований: погрешность планового положения контуров ситуации не должна выходить за пределы 1 мм в масштабе плана; погрешности высот при моделировании рельефа не должны выходить за пределы 1/4 высоты сечения рельефа для равнинной местности и 1/2 высоты сечения для пересеченной.

В равнинной местности среднее расстояние между точками исходного массива (см. рис. 7.29, а, б, в, г) принимается

равным 20–30 м, в пересеченной – 10–15 м и меньше.

Отдельные инженерные задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей местности и программного комплекса CREDO. Изыскания, проектиро-

вание, строительство, ремонт и реконструкция автомобильных дорог, инвентаризация дорожной сети в современных условиях производятся с применением комплексных инновационных технологий автоматизированной обработки исходной топографической информации. Цифровые данные результатов полевых топографо-геодезических работ на трассах автомобильных дорог и данные, полученные по имеющимся картографическим материалам, используются в качестве геодезических исходных данных в автоматизированном проектировании дорог и дорожных сооружений. В настоящее время проектирование выполняется в геоинформационных системах CREDO ТОПОПЛАН, CREDO ЛИНЕЙНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ и ОБЪЕ-

241

МЫ. Функционал CREDO ДОРОГИ (CREDO III) обеспечивает специалисту возможность проектировать автомобильные дороги всех технических категорий. Указанные системы проектирования созданы компанией «Кредо-Диалог», имеющей эффективно работающий филиал в г. Минске. Названные программные продукты обеспечивают вариантность проектирования автомобильных дорог с экономической и экологической оценкой вариантов проектных решений. Геоинформационная система наполняется набором цифровых данных в результате комплексных полевых геодезических, инженерно-геологиче- ских, гидрологических и других изысканий.

В программных продуктах заложены:

•математическая обработка полевых материалов геодезических измерений и их уравнивание при создании планового и высотного съемочного обоснования, создание топографических планов;

•создание ЦММ на основе топографических материалов изысканий;

•камеральное трассирование линейных объектов с составлением продольного профиля трассы и профилей поперечников;

•получение геологических разрезов по заданным маршрутам;

•проектирование продольного и поперечных профилей дороги с расчетом объемов работ (земляных, планировочных, укрепительных);

•получение продольного профиля и поперечных профилей других сооружений линейного вида (дорог, каналов, трубопроводов и др.);

•проектирование преобразованного рельефа на площадках застройки или отвалов из карьеров и определение в них объемов земляных масс;

•выпуск чертежей проекта, формирование цифровой модели проекта (ЦМП) для использования ее при детализации проекта.

Разрабатываются решения многих других задач, например по оптимизации процессов проектирования искусственного рельефа с учетом требований по минимизации нарушений естественной природной среды.

Вопросы и задания для самопроверки

1. Каково содержание топографического плана, полученного в результате теодолитной съемки? 2. Расскажите о содержании подго-

242

Изыскательские работы выполняются специалистами из штата проектных или проектно-изыскательских организаций.

Геодезические изыскания выполняются на основе технического задания, в котором указаны:

•наименование объекта, его границы;

•виды и объемы топографо-геодезических работ;

•масштаб съемок и высота сечения рельефа;

•очередность работ и сроки сдачи материалов. Техническое задание на сложные топографо-геодезические

изыскания и работы, требующие предварительного расчета точности геодезического обоснования строительства и разработки специальных методов геодезических измерений, составляется в виде проекта геодезических изысканий. В случаях, когда геодезические изыскания выполняются по типовым схемам, техническое задание составляется в виде программы геодезических изысканий.

В проекте и программе геодезических изысканий указываются сведения о физико-географических особенностях района работ, существующих геодезических сетях и картографических материалах, проектируемых опорных и съемочных геодезических сетях, методах топографических съемок и съемок подземных коммуникаций, инженерно-геологических выработок и других объектов, техническом контроле работ, их приемке, стоимости.

Для крупных строительных площадок при съемках в масштабах 1 : 500 или 1 : 1000 планово высотное обоснование может развиваться относительно пунктов государственной геодезической сети триангуляции и полигонометрии и нивелирных реперов в государственной системе координат. В случае применения местной системы координат геодезическая основа съемок может быть локальной, свободной от применения какой-либо картографической проекции.

Нет необходимости в проведении полного объема топогра- фо-геодезических изысканий, если для территории предстоящего строительства имеются топографические планы. Их обновляют нанесением новых объектов и удалением исчезнувших. С помощью компьютера получают планы масштабов 1 : 2000 и 1 : 1000 на основе сканированных планов масштаба 1 : 500. Используемые для проектирования планы называют геодезической подосновой (геоподосновой).

На планах застроенных территорий масштаба 1 : 1000 и 1 : 500 показывают также характерные элементы подземных ком-

245

муникаций (выходы, колодцы), а на специальных планах подземных сооружений все их виды с указанием высот (отметок).

Рельеф земной поверхности и искусственного покрытия, улиц, площадок и площадей на планах изображается горизонталями и уточняется подписями отметок характерных точек. При высоте сечения рельефа 0,5 м и меньше отметки записывают с округлением до 0,01 м, а при высоте сечения 1 м и больше – с округлением до 0,1 м. На 1 дм2 плана наносят не менее пяти надписей отметок для характерных точек рельефа.

Всостав топографо-геодезических изысканий при надобности входят составление продольных и поперечных профилей городских улиц и площадей по точкам через каждые 20 м

идополнительно в местах понижений и повышений поверхности, пересечений с другими улицами, трамвайными путями. Продольные профили составляют в масштабах: горизонтальном 1 : 1000 или 1 : 500, вертикальном – в 10 раз крупнее горизонтального. Поперечные профили составляют в масштабах: горизонтальном – 1 : 200, вертикальном – 1 : 100.

Вместах пересечения улиц или дорог с воздушными линиями электропередач определяют угол пересечения и наименьшую высоту провода над поверхностью земли и его высоту

над осью проезжей части.

Геодезические изыскания для проектирования сооружений линейного вида. В состав изысканий (дорог, водопрово-

да, канализации, тепловых сетей, линий связи, электропередач и др.) входят в комплекс изыскательских работ по выбору на местности положения линейного сооружения в плане и по высоте. На стадии предварительных изысканий ось проектируемого линейного сооружения наносят на имеющиеся карты (планы) в камеральных условиях и составляют профиль местности вдоль предварительного проекта трассы. Окончательные изыскания трассы производят непосредственно на местности и по материалам полевых геодезических измерений составляют рабочие документы: план проектируемой трассы, продольный и поперечные профили местности вдоль трассы.

8.2. Геодезические работы при изысканиях трассы

Трасса сооружения линейного вида или его продольная ось – это пространственная линия на местности, которая на инженерных чертежах (на планах и профилях, т.е. в проекциях на

246

Рис. 8.1. Схемы дорожной трассы:

а– план (прямые и кривые); б – привязка начала трассы к геодезическим пунктам;

в– главные элементы круговой кривой

горизонтальную и вертикальную плоскости) состоит из плоских прямолинейных и криволинейных участков. В плане между прямолинейными участками размещаются криволинейные участки трассы постоянного радиуса R – круговые кривые (рис. 8.1, а), а на скоростных дорогах для плавного перехода транспортных средств от прямолинейного движения к движению по кривой применяют переходные кривые, радиус которых постепенно изменяется от Rн = ∞ в начальной точке переходной кривой до постоянного значения R в конце переходной кривой.

На рис. 8.1, а начальная точка трассы обозначена нулевым пикетом ПК0; точками НК1 и КК1 – начало и конец первой круговой кривой радиуса R1; точками НК2 и КК2 – начало и конец второй круговой кривой радиуса R2. Угол поворота трассы θ измеряется между продолжением предыдущего прямого в плане участка и направлением последующего. Вершины углов поворота обозначаются по порядку ВУ1, ВУ2, … . Теодолитом измеряют правые по ходу углы β1, β2, …, а углы поворота трассы влево θл и вправо θп (рис. 8.1, б) вычисляют по формулам

Угол поворота трассы и радиус круговой кривой (рис. 8.1, в) служат исходными аргументами для вычисления основных элементов круговой кривой, именуемых тангенс кривой, биссектриса кривой, круговая кривая, домер.

247

Длина касательной АВ и СВ к круговой кривой называется тангенсом кривой Т. Угол θ между радиусами ОА и ОС круговой кривой равен углу поворота трассы. Из треугольника ОАВ следует, что тангенс кривой

Круговая кривая К равна дуге АМС. Поскольку справедливо равенство К / 2πR = θ° / 360°, то

Биссектриса круговой кривой Б выражается отрезком ВМ:

Б = ОВ – ОМ = R / cos (θ / 2) – R = R[1 / cos (θ / 2) – 1].(8.4)

Домер круговой кривой Д равен разности длины двух тангенсов и длины кривой:

Прямоугольные координаты точек круговой кривой

рассчитываются относительно линии тангенса АВ (рис. 8.2, а), которую принимают за ось абсцисс с началом в точке А (начале круговой кривой). Прямоугольные координаты точки k1, лежащей на круговой кривой, найдем из прямоугольного треугольника Оаk1:

где угол ϕ стягивается дугой l = Аk1. Он вычисляется по формуле

Для точек k2, k3, …, kn, расположенных на круговой кривой через равные отрезки дуги l, прямоугольные координаты вычисляются по формулам (8.6) и (8.7) при переменных 2ϕ, 3ϕ и других до середины кривой. Значения координат записывают в таблицу по примеру рис. 8.2, б, где хi и уi рассчитаны для круговой кривой радиуса R = 500 м при l = = 20 м.

248

Рис. 8.2. Детальная разбивка круговой кривой различными способами:

а, б – прямоугольных координат; в – углов и хорд; г – продолженных хорд

Вынос проекта трассы на местность. Проект планового положения трассы переносят с карты, плана или аэрофотоснимков на местность относительно ближайших геодезических пунктов и четких предметов местности, используя расстояния, измеренные по плану. При этом на местности закрепляют вершины углов поворота и точки прямолинейных участков через 500–1000 м. Затем прямые участки трассы обо-

249