9594
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего обра-
зования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Э.Ф. Кочетова
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ПРИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ, ГЕОТЕХНИЧЕСКОМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям для обучающихся по дисциплине «Инженерная геодезия»
направление подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство
Нижний Новгород
2022
1
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего обра-
зования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Э.Ф. Кочетова
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ПРИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ, ГЕОТЕХНИЧЕСКОМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям для обучающихся по дисциплине «Инженерная геодезия»
направление подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство
Нижний Новгород
2022
2
УДК (Присваивает библиотека)
Кочетова Э. Ф. Геодезические изыскания при гидротехническом, геотехническом и энергетическом строительстве [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / Э. Ф. Кочетова; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет – Н. Новгород: ННГАСУ, 2022. – 85 с. ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы построения геодезических сетей в геодезических изысканиях при гидротехническом строительстве, характеристики топографических планов в зависимости от их масштаба, виды и масштабы съемок местности для изысканий гидротехнических сооружений.
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Геологические и геодезические изыскания», по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство.
.
© Э.Ф., Кочетова, 2022 © ННГАСУ, 2022
3
1. Классификация геодезических сетей
1.1. Понятие о государственной геодезической сети
Геодезическая сеть – система закрепленных на земной поверхности точек – геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе координат.
Геодезические сети строят исходя из общего принципа геодезии – от общего к частному. Сначала на территории страны была создана редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, и координаты пунктов этих более плотных сетей опре-
делялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип построе-
ния геодезических сетей позволяет обеспечить территорию страны пунк-
тами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических съемок, геодезического обеспечения различных инженерных работ и решения других важных проблем.
При создании геодезической сети на местности производят комплекс геодезических работ: измерения горизонтальных и вертикальных углов,
измерений длин линий, определение превышений и высот точек, закрепле-
ние пунктов сети. При этом все геодезические работы производят с обяза-
тельным контролем для исключения грубых ошибок и для оценки точно-
сти проводимых измерений. Результаты геодезических измерений подвер-
гаются математической обработке с определением планового и высотного положения всех пунктов геодезической сети.
Если пункты данной геодезической сети несут только плановые ко-
ординаты Х и У, то такую сеть называют плановой, если только высоты Н,
то – высотной. Если пункты сети имеют все три координаты Х, У и Н, то такую геодезическую сеть называют планово-высотной.
По своему назначению и точности геодезические сети разделяют на государственные, сети сгущения и съемочные сети.
4
Точную геодезическую сеть, имеющую координаты, распространяе-
мые на всю территорию страны и являющуюся основой для построения других сетей, называют государственной геодезической сетью.
Сеть, полученную в результате развития между пунктами государ-
ственной геодезической сети и связывающую их со съемочными сетями,
называют геодезической сетью сгущения.
Геодезическую сеть, создаваемую для непосредственного производ-
ства топографических съемок, для геодезического обеспечения инженер-
ных работ и решения других, научных и практических задач, называют съемочной геодезической сетью.
Плановое положение пунктов геодезических сетей определяют мето-
дами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими ме-
тодами, в частности, наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации («GPS»). В ближайшей перспективе назем-
но-космический метод создания геодезических сетей, учитывая его до-
ступность, точность и простоту реализации, будет основным. Вышепере-
численные способы создания сетей были подробно изучены студентами в курсе дисциплины «Геодезия», ч.2.
1.1.1. Государственная плановая геодезическая сеть.
Государственные геодезические сети страны подразделяются на 1, 2, 3 и 4 классы.
Геодезическая сеть 1 класса проложена рядами триангуляции по па-
раллелям и меридианам, которые образуют звенья длиной по 200-250 км.
Звенья, пресекаясь между собой, образуют систему триангуляцион-
ных полигонов с периметрами порядка 800-1000 км. На пересечениях зве-
ньев триангуляции измеряют базисные стороны с относительной погреш-
ностью, не превышающей 1:400000. В пунктах на концах базисных сторон триангуляции или крайних линий полигонометрических ходов выполняют астрономические измерения широты и долготы, а также азимута или ди-
рекционного угла направления (пункты Лапласа).
5
Длины сторон полигонометрических ходов 1 класса измеряют с от-
носительной ошибкой 1:300000. Горизонтальные углы в сетях 1 класса из-
меряют высокоточными теодолитами типа Т-05 со среднеквадратическими ошибками угловых измерений на пунктах триангуляции mβ=0,5˝ и на пунк-
тах полигонометрии – mβ=0,7˝.
Геодезическая сеть 1 класса является геодезической основой для дальнейшего развития сетей в единой системе координат на всей террито-
рии страны.
Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции и полигономет-
рии создается геодезическая сеть 2 класса. Базисные стороны в сетях три-
ангуляции 2 класса измеряют не реже чем через 25 треугольников с отно-
сительной погрешностью не более 1:300000, а стороны полигонометрии – не более 1:250000. Горизонтальные углы в триангуляции и полигономет-
рии 2 класса измеряют теодолитом типа Т-1 с погрешностью, не превы-
шающей mβ=1,0˝.
Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущают пунктами геодезиче-
ских сетей 3 и 4 классов. Относительную допустимую ошибку измерения длин базисных сторон в триангуляции 3 и 4 классов принимают 1:200000, а
в полигонометрии – 1:200000 и 1:150000 соответственно. Горизонтальные углы измеряют точными теодолитами типа Т-2 с допустимой среднеквад-
ратической ошибкой mβ=1,5˝ для сетей 3 класса и mβ=2,0˝ - 4 класса.
Данные, характеризующие правила и точность построения государ-
ственной геодезической сети, представлены в таблице 1.1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика |
|
Метод создания геодезической сети |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
триангуляция (полигонометрия) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 кл. |
|
2 кл. |
3 кл. |
|
4 кл. |
|
|
|
|
|
|
|
Длина звена, км |
|
200-250 |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Длина стороны, км |
20 |
|
7-20 |
5-8 (3-8) |
|
2-5 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Относительная ошиб- |
1:400000 |
|
1:300000 |
1:200000 |
|
1:200000 |
ка длины стороны |
(1:300000) |
|
(1:250000) |
(1:150000) |
|
|
|
|
|
||||
6
Средняя квадратиче- |
|
|
|
|
ская ошибка измере- |
0,7 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
ния угла, с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для обоснования топографических съемок устанавливаются следу-
ющие нормы плотности пунктов государственной геодезической сети: для съемок в масштабах 1:25000 и 1:10000 – 1 пункт на 50 – 60 км2; для съемок в масштабе 1:5000 – 1 пункт на 20 – 30 км2; для съемок в масштабе 1:2000
и крупнее – 1 пункт на 5 – 15 км2.
Норма плотности 1 пункт на 50 – 60 км2 создается построением сетей
1, 2 и 3 классов.
Для всех пунктов государственной геодезической сети вычисляются прямоугольные координаты на плоскости в проекции Гаусса в шестигра-
дусных зонах, а высоты пунктов государственной нивелирной сети счита-
ются от нуля Кронштадского футштока (Балтийская система высот).
Геодезические сети сгущения (местного значения), являющиеся обоснованием топографических съемок масштаба 1:5000 – 1:500 и инже-
нерных работ создаются построением: аналитических сетей 1, 2 разрядов,
полигонометрических сетей 1 и 2 разрядов и сети нивелирования IV клас-
са.
Полигонометрические сети сгущения 1 и 2 разрядов прокладывают для создания геодезического обоснования в виде одиночных теодолитных ходов или их систем, наиболее часто в закрытой местности с ограниченной видимостью (населенные пункты, пересеченная, залесенная местность и т.
д.). Полигонометрические сети прокладывают между пунктами государ-
ственных геодезических сетей либо строят самостоятельные сети с после-
дующей их привязкой к пунктам государственной геодезической сети.
Технические характеристики геодезических сетей сгущения представлены в таблице 1.2.
7
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Показатели сетей сгущения |
Триангуляционная сеть |
Полигонометрическая |
||||||||
|
|
|
|
|
|
сеть |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 разряд |
2 разряд |
1 разряд |
|
2 разряд |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Длина сторон, км |
|
2-5 |
0,5-3 |
0,8-0,12 |
|
0,08-0,35 |
||||
Средняя квадратическая по- |
Не более 5˝ |
Не более |
Не более 5˝ |
|
Не более |
|||||
грешность измерения угла |
|
10˝ |
|
|
|
|
10˝ |
|||
Угловые невязки в треуголь- |
Не более |
Не более |
- |
|
- |
|||||
никах |
|
20˝ |
40˝ |
|
|
|
|
|
|
|
Угловая невязка хода или по- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
10˝ n |
|
20˝ n |
||||||||
лигона, не более |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительная |
погрешность |
Не более |
Не более |
- |
|
- |
||||
выходных сторон |
|
1:50000 |
1:25000 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Относительная |
погрешность |
|
|
Не более |
|
Не более |
||||
каждой стороны и допустимые |
- |
- |
|
|||||||
1:10000 |
|
1:5000 |
||||||||
невязки полигонометрического |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
хода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. . Методы планового обоснования геодезических сетей: а – триангуляция; б – трилатерация; в - полигонометрия
8
Рис. . Типовые схемы построения сетей 3 и 4 классов:
- пункты триангуляции высшего класса; - пункты триангуляции 3 и 4 классов.
Рис. 10. Схема сгущения методом трилатерации 
- пункты и стороны сети высшего класса; 
- пункты и стороны сети сгущения.
До начала угловых измерений на пунктах сети выполняют поверки и исследования инструментов, предусмотренные инструкциями и наставлениями.
Выгодное время для наблюдений в солнечные дни определяется от получаса после восхода солнца и заканчивается за 15 минут до его захода. Околополуденное время исключается, а измерение ведут в период спокойных и отчетливых изображений. В пасмурные дни наблюдения выполняют в течение всего дня.
При наблюдениях с земли рекомендуется устанавливать ножки штатива на колья, забитые в землю.
Измерение базисов. Базисные (выходные) стороны в самостоятельных сетях триангуляции 4 класса, 1 и 2 разрядов измеряются светодальномерами
9
различных типов или базисными приборами типа БП-2. Длина сторон должна быть не менее: 2 км — для 4 класса; 7 км — для 1 разряда; 0,5 км для 2 разряда.
При производстве светодальномерных измерений руководствуются следующими требованиями: 1) предельное отклонение вычисленного значения от его истинной величины не должно быть более 0,3 единицы (Н—число длин волн, уложенных в двойном измеряемом расстоянии); 2) до и после измерений выполнять эталонирование светодальномера; 3) температуру и атмосферное давление определять на обоих концах базиса 4 класса и только на станции установки светодальномера — при измерении базисов 1 в 2 разрядов.
Предельные расхождения в длинах базисных (выходных) сторон триангуляции, определенных светодальномером на разных частотах, не должны превышать: 4 см при длине стороны до 1 км; 5 см — от 1 км до 2 км; 6 см
— более 2 км.
Измерение базисных (выходных) сторон триангуляции 1 и 2 разрядов выполняется по программе измерения сторон полигонометрии 4 класса и 1 разряда.
Всложных условиях местности измеряют ломаный базис. На нем измеряют дополнительно все углы поворота и углы между замыкающей линией и начальным и конечным отрезками ломаного базиса с предельной погрешностью m= 5”.
Обработка всех материалов линейных измерений базисов (сторон) и проверка журналов производится в две руки.
Визмеренные длины базисов (сторон) вводят поправки: за температуру воздуха; за приведение к горизонту; за проектирование на эллипсоид Красовского (уровень океана); за редуцирование на плоскость в проекции Гаусса.
Полигонометрия Сетями полигонометрии сгущают государственную геодезическую сеть до
плотности, обеспечивающей проложение съемочных ходов. Полигонометрические сети 4 класса, 1 в 2 разрядов создаются в виде системы или отдельных ходов (рис. II. 5). Проложение замкнутых ходов, опирающихся на один исходный пункт, и висячих ходов не допускается. Проектирование выполняется аналогично требованиям, предъявляемым к проектированию сетей сгущения в соответствии с Инструкцией СН 212—73, инструкциями и руководствами ГУГК.
Полигонометрические сети, развиваемые на территориях городов, поселков, горнодобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий.
10