Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Инженерная геодезия Учебное пособие для студентов

.pdf

Скачиваний:

576

Добавлен:

17.05.2015

Размер:

3.42 Mб

Скачать

☆

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Мосты и транспортные тоннели»

Ф.Е. Резницкий

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

для студентов специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»

Екатеринбург

2008

УДК 528.48:625.11

Резницкий Ф.Е. Инженерная геодезия: Учебное пособие для студентов специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство». – Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2008. –131 с., ил.

Пособие составлено в соответствии с утверждённой УМО МПС России программой дисциплины «Инженерная геодезия». Основное внимание уделено новой технике и технологии производства геодезических работ, использованию вычислительной техники при обработке результатов измерений, вопросам автономного определения координат с помощью спутниковых навигационных систем. Изложены вопросы установления фундаментальных геодезических постоянных, государственных систем координат на современном этапе, создания государственных и специальных геодезических опорных сетей.

Вопросы, излагаемые в лабораторном практикуме, в пособие не включены. Пособие может использоваться студентами всех форм обучения по специальности 270204 в качестве дополнения к основному учебнику для углублённого изучения предмета.

Рецензенты:

Пфаненштейн В.И. – главный специалист отдела изысканий ПИИ «Уралжелдорпроект»; д.т.н., проф. Блюмин М.А. – профессор кафедры «Геодезия и

кадастры» Уральской государственного горного университета; к.т.н., доц. Ворошилов А.П. – доцент Челябинского института путей сообщения, профессор кафедры «Градостроительство» Южноуральского технического университета

©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2008

СОДЕРЖАНИЕ
Введение ......................................................................................................................	6
1. Предмет геодезии ........................................................................................................	7
1.1. Определение дисциплины, ее задачи ..............................................................	7
1.2. Геодезия при строительстве железных дорог ..................................................	8
1.3. Сводка формул математики, необходимых для изучения курса,
основные термины ............................................................................................	9
1.4. Метрология в геодезическом производстве. Общие принципы
организации геодезических работ ....................................................................	10
2. Изображение поверхности Земли на плоскости .................................................	12
2.1. Сведения о фигуре и размерах Земли ..............................................................	12
2.2. Понятие о геодезических съемках ...................................................................	13
2.3. Системы координат, применяемые в геодезии ................................................	14
2.3.1. Проекция Гаусса эллипсоида на плоскость ..................................................	16
2.3.2. Прямоугольные координаты х, у в проекции Гаусса ..................................	17
2.3.3 Проекция UTM …………………………………………………………….	18
2.3.3. Системы высот ..............................................................................................	18
2.3.4. Условные системы прямоугольных и полярных координат .......................	19
2.4. Ориентирование линий ....................................................................................	20
2.4.1. Азимуты и дирекционный угол, связь между ними .....................................	20
2.4.2. Передача дирекционного угла на стороны геодезических сетей .................	21
2.5. Геодезические задачи на плоскости .................................................................	22
2.5.1.Прямая геодезическая задача (преобразование полярных
координат в прямоугольные) ........................................................................	22
2.5.2. Обратная геодезическая задача (преобразование прямоугольных
координат в полярные) .................................................................................	22
2.5.3. Использование вычислительной техники при решении
геодезических задач ......................................................................................	23
2.6. Изображение рельефа на топографических картах и планах ..........................	25
2.6.1. Основные определения ................................................................................	25
2.6.2. Основные формы рельефа, их изображение горизонталями .......................	28
2.6.3. Цифровые модели местности и рельефа .....................................................	28
3. Математическая обработка геодезических измерений ......................................	29
3.1. Погрешности измерений, их виды ...................................................................	29
3.2. Оценка точности прямых равноточных измерений .........................................	31
3.3. Оценка точности функций измеренных величин .............................................	33
3.4. Понятие об уравнивании результатов геодезических измерений ...................	34
4. Измерение углов ....................................................................................................	36
4.1. Принцип измерения горизонтального и вертикального угла,
классификация теодолитов .............................................................................	36
4.2. Основные части геодезических приборов ........................................................	37
4.2.1. Лимбы и алидады .........................................................................................	37
4.2.2. Отсчетные микроскопы ...............................................................................	38
4.2.3. Зрительные трубы ........................................................................................	39
4.2.4.Уровни и компенсаторы ..............................................................................	40
4.2.5. Прочие части, приспособления, принадлежности .......................................	42
4.3. Геометрическая схема теодолита ....................................................................	43
4.4. Измерение углов .............................................................................................	44

4.4.1. Измерение горизонтальных углов и направлений ........................................	44
4.4.2. Вертикальный круг теодолита, измерение углов наклона ............................
46
5. Измерение расстояний .........................................................................................	47
5.1. Непосредственное измерение расстояний ......................................................	47
5.2. Измерение расстояний с помощью оптических дальномеров,
нитяный дальномер .........................................................................................	48
5.2.1. Оптические дальномеры с постоянным базисом ........................................	49
5.2.2. Оптический дальномер с постоянным углом – нитяный ...........................	49
5.3. Измерение расстояний с помощью электронных дальномеров ......................	50
5.3.1. Виды электронных дальномеров в зависимости от способа
измерения времени ......................................................................................	50
5.3.2. Светодальномеры, их точность, типы .........................................................	51
5.4. Вычисление горизонтальных проложений измеренных расстояний .............	55
6. Спутниковый метод определения положения точек
(геодезическое использование спутниковых навигационных систем) ...........	56
6.1. Принцип работы и устройство спутниковой радионавигационной
системы..................................................................................................................	56
6.2. Прямой (кодовый) способ измерения времени .................................................	60
6.3. Косвенный (фазовый) способ измерения времени ............................................	62
6.4. Способы определения положения точек …………………….....................	64
6.4.1. Абсолютные способы определения положения точек....................................	64
6.4.2. Относительные способы определения положения точек...............................	66
6.5. Обработка материалов спутниковых измерений ............................................	67
7. Нивелирование .....................................................................................................	68
7.1. Геометрическое нивелирование, нивелирный ход ........................................	68
7.2. Нивелиры и рейки, их типы, устройство ......................................................	69
7.2.1. Устройство нивелиров …………………………………………………….	69
7.2.2. Поверка главного условия нивелира …………………………………….	71
7.2.3. Нивелирные рейки ………………………………………………………..	73
7.3.Основные источники погрешностей геометрического
нивелирования, ослабление их влияния .......................................................	74
7.4. Тригонометрическое нивелирование ............................................................	77
8. Геодезические опорные сети ................................................................................	78
8.1. Назначение, принцип построения, виды и классификация ГОС,
закрепление пунктов ГОС ..............................................................................	78
8.2. Методы построения плановых ГОС ..............................................................	79
8.3. Государственная плановая геодезическая сеть .............................................	82
8.4. Государственная нивелирная сеть .................................................................	83
8.5. Геодезические сети сгущения ........................................................................	84
8.6. Построение геодезических опорных сетей с использованием
спутниковых измерений, спутниковое нивелирование ...................................	85
8.7. Геодезические опорные сети специального назначения ................................	86
9. Геодезические съемки местности .......................................................................	87
9.1. Виды съемок, выбор масштаба и высоты сечения рельефа ..........................	87
9.2. Горизонтальная съемка .................................................................................	89
9.2.1. Плановая съемочная сеть, теодолитные ходы ...........................................	89
9.2.2. Плановая привязка теодолитных ходов .....................................................	90
9.2.3. Обработка материалов построения плановых съемочных сетей ...............	91
9.2.4. Способы съемки ситуации, абрис ..............................................................	91
9.2.5. Горизонтальная съемка железнодорожной станции ..................................	92

9.2.6. Обработка материалов горизонтальной съемки ........................................	93
9.3. Методы топографической съемки, тахеометрическая съемка .......................	93
9.3.1. Приборы для тахеометрической съемки .....................................................	94
9.3.2. Планово-высотная основа тахеометрической съемки .................................	95
9.3.3. Съемка ситуации и рельефа ........................................................................	96
9.3.4. Обработка материалов тахеометрической съемки ......................................	97
9.4. Нивелирование поверхности ..........................................................................	97
10. Геодезические работы при трассировании железных дорог .............................	97
10.1. Виды и задачи изысканий ............................................................................	98
10.2. Разбивка трассы на местности .....................................................................	99
10.3. Железнодорожные закругления ...................................................................	101
10.3.1. Виды и назначение железнодорожных кривых ........................................	101
10.3.2. Расчет и разбивка круговых кривых .........................................................	102
10.3.3. Перенос пикетов с тангенса на кривую ....................................................	103
10.3.4. Расчет и разбивка круговой кривой с двумя
переходными кривыми ...............................................................................	104
10.4. Нивелирование трассы и поперечников ......................................................	106
10.5. Съемка полосы местности вдоль трассы .....................................................	107
10.6. Камеральная обработка материалов трассирования ....................................	107
10.7. Элементы проектирования плана и профиля дороги ...................................	107
11. Геодезические разбивочные работы .................................................................	110
11.1. Задачи и состав геодезических разбивочных работ ......................................	110
11.2. Геодезическая основа разбивочных работ ....................................................	110
11.3. Исходная документация для выполнения разбивочных работ .....................	111
11.4. Разбивочные оси сооружения .......................................................................	111
11.5. Подготовка данных для выноса проекта сооружения в натуру ....................	112
11.6. Горизонтальная разбивка сооружений .........................................................	113
11.6.1.Построение проектного горизонтального угла ............................................	113
11.6.2. Построение проектного расстояния ..........................................................	114
11.6.3. Способы горизонтальной разбивки сооружений ......................................	114
11.7. Детальная разбивка кривых .........................................................................	117
11.7.1. Геометрия кривой .....................................................................................	117
11.7.2. Детальная разбивка кривой способом прямоугольных координат ...........	119
11.7.3. Детальная разбивка кривой способом углов .............................................	120
11.7.4. Детальная разбивка кривой способом продолженных хорд .....................	120
11.7.5. Разбивка кривой в закрытой местности, кратные кривые ........................	120
11.8. Вертикальная разбивка сооружений ..............................................................	123
11.8.1. Вынос в натуру проектной отметки ............................................................	123
11.8.2. Вынос в натуру линии с заданным проектным уклоном ............................	123
11.8.3. Вынос в натуру проектной плоскости .........................................................	124
11.9. Исполнительные съемки ................................................................................	121
12. Информационная технология, цифровые карты и
геоинформационные системы .........................................................................	126
Литература ..........................................................................................................	129
Вместо заключения ............................................................................................	131

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время завершается этап развития геодезии в России, при котором система геодезического обеспечения основывалась на традиционных методах измерений, а графическая информация доставлялась в виде карт, планов, профилей на бумажной основе. Развитие вычислительной техники и информатики привело к созданию информационных технологий, основанных на цифровом представлении и хранении информации. Получила широкое применение новая цифровая геодезическая техника – электронные тахеометры, электронные нивелиры, приемники спутниковых сигналов, реализующие принципиально новый – автономный метод определения координат.

Практически все существующие учебники перегружены сведениями о давно устаревших приборах и технологиях. Данное пособие ставит целью приблизить курс "Инженерная геодезия" к современному уровню науки и техники и предназначено в основном студентам-заочникам ускоренной формы обучения.

Впособии нашли отражение темы, которые в действующих учебниках либо вообще отсутствуют, либо освещены недостаточно. Это вопросы стандартизации и метрологии, установления фундаментальных геодезических постоянных, создания и введения современных всемирных и референцных систем координат, современного состояния государственных и построения специальных геодезических опорных сетей, современной геодезической техники. При описании приборов основное внимание уделено продукции Уральского оптико-механического завода (УОМЗ).

В1997 г. в стране принята концепция перехода геодезического производства на автономные методы спутниковых координатных определений, поэтому спутниковым методам уделено в пособии особое внимание.

Основой для написания пособия явилась Примерная программа дисциплины «Инженерная геодезия» УМО МПС, 1997 г.

Вруководстве нашли отражение замечания по учебникам, регулярно публиковавшиеся в журнале "Геодезия и картография". В частности, это касается рекомендаций изложения проекции Гаусса в учебниках для негеодезических вузов.

Предполагается, что одновременно с изучением теоретической части курса студенты выполняют лабораторные, расчетно-графические и контрольные работы. Поэтому в данное учебное пособие не включены материалы, изложенные в лабораторном практикуме.

1. ПРЕДМЕТ ГЕОДЕЗИИ

1.1. Определение дисциплины, ее задачи

Геодезия – это наука о методах определения формы и размеров Земли, об измерениях, выполняемых для получения карт (планов) местности.

Действия, выполняемые для получения карт и планов, называются геодезическими съемками.

Геодезия – одна из древнейших наук. Древние греки делили геометрию на две части: практическую и теоретическую. И практическую геометрию называли геодезией, т.е. землеразделением. Практическая геометрия возникла значительно раньше теоретической.

Современная цифровая карта – это совокупность точек местности, координаты которых известны. Таким образом, можно сказать, что геодезия – это наука об измерениях, выполняемых для определения координат точек, т.е. это,

в основном, прикладная математика.

Рассмотрим ключевые слова последнего абзаца.

Местность – это поверхность Земли, а также то, что находится над ней и под ней. А что собой представляет поверхность Земли с точки зрения геометрии?

Карта – это изображение местности на плоскости в определенном масштабе и картографической проекции. По каким математическим законам строится это изображение?

Координаты точек. Какие системы координат применяют в геодезических работах? Как закрепляют на местности эти системы?

Измерения. Что измеряют при съемках, какими приборами и инструментами, в каких единицах? По какой методике? Какие математические приемы используют при обработке измерений?

Эти вопросы составляют общий курс геодезии.

Вкурсе инженерной геодезии изучают способы измерений, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Впроцессе изысканий собирают информацию о местности в районе будущего строительства и на ее основе проектируют сооружение.

Впроцессе строительства геодезическими методами обеспечивают возведение сооружения в точном соответствии с проектом.

Впроцессе эксплуатации с помощью геодезических измерений контролируют прочность и долговечность сооружения, определяют деформации отдельных элементов и всего сооружения в целом.

1.2. Геодезия при строительстве железных дорог

Железнодорожный путь в плане – это ряд прямых, сопряженных кривыми постоянного и переменного радиусов (рис. 1.1). Горизонтальные углы θ между прямыми называются углами поворота трассы. Прямые участки между смежными кривыми называются прямыми вставками. При строительстве железной дороги нужно уметь измерять горизонтальные углы и длины линий, строить кривые, т.е. выносить на местность ряд точек, лежащих на этих кривых.

Для уменьшения затрат дорогу вписывают в рельеф местности. Изучение и изображение рельефа – одна из важнейших тем курса геодезии.

В п.3.7 Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ) сказано: "План и профиль главных и станционных путей, а также подъездных путей, принадлежащих железной дороге, должны подвергаться периодической инструментальной проверке. Организация работ по инструментальной проверке плана и профиля путей ..., составлению масштабных и схематических планов станций возлагается на службы пути железных до-

рог". Из этого следует, что инженеры-путейцы должны быть соответствующим образом подготовлены к выполнению таких работ.

1.3. Сводка формул математики, необходимых для изучения курса, основные термины

Рисунки, термины Формулы

Горизонтальная плоскость (план)

Вертикальная плоскость (профиль)

v	h	d = D сosν = D2 −h2 ;
		d = D сosν = D2 −h2 ;
d		h = D sinν = d tgν ;
D – наклонная длина,			h
d – горизонтальное проложение,			h
d – горизонтальное проложение,		i = tgν =		.
h – превышение,		i = tgν =	d	.
v – угол наклона,

i– уклон.

1.4.Метрология в геодезическом производстве,

общие принципы организации геодезических работ

Геодезия как наука об измерениях базируется на метрологии. Главная задача метрологии – обеспечение единства и достоверности измерений. Под единством понимают, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах и известны погрешности этих измерений. Единство необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разное время, в разных организациях, разными средствами измерений.

Таблица 1.1 Единицы физических величин, применяемые в геодезии

Физическая	Соотношение	Название	Обозначение
величина	с единицами СИ		русское Международное

Длина		метр	м	m
Время		секунда	с	s
Плоский угол		радиан	рад	rad
	Внесистемные единицы
Плоский угол	(π/180)рад	градус	°	°
Плоский угол	(π/180)рад	градус	°	°
	(π/180/60)рад	минута	′	′
	(π/180/3600)рад	секунда	″	″
	π	град (гон)	g	gon
	( /200)рад	миллигон	mg	mgon
	(π/200/1000)рад	миллигон	mg	mgon
			1 миллигон = 3,24″

Геодезия как одна из наук о Земле имеет свои специфические фундаментальные постоянные, отражающие ее направленность. Эти постоянные периодически уточняются. К ним относятся скорость света в вакууме, экваториаль-

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Геодезия

#
17.05.20153.42 Mб576Инженерная геодезия Учебное пособие для студентов.pdf
#
17.05.2015887.02 Кб307Решение геодезических и инженерных задач по топографическим картам и планам.pdf
#
17.05.2015500.76 Кб207Руководство к лабараторным работам.pdf
#
17.05.20155.2 Mб1237Условные знаки для топографических планов масштабов 1-5000 1-2000 1-1000 1-500.pdf