Геодезические обоснования поверхности района, строительства сооружения

Содержание

 

1 Введение……………………………………………………………….. 4

1.1 Рельеф местности  и пути  сообщения………………………………4

1.2 Климат и растительность…………………………………………… 5

1.3 Водные ресурсы……………………………………………………... 6

1.4 Население……………………………………………………………..6

1.5 Полезные ископаемые………………………………………………. 6

1.6 Требования к густоте и  точности определения пунктов  планово-

       Высотного обоснования……………………………………………..7

2 Триангуляция…………………………………………………………....7

2.1 Общие сведения о триангуляции  I, II, III, IV класса………………..8

2.2 Проектирование сети триангуляции IV класса……………………..10

2.3 Угловые и линейные измерения  в триангуляции IV класса……….10

2.4 Измерение направлений способом  круговых приемов…………….10

2.5 Линейные измерения в триангуляции……………………………….12

2.6 Ошибка удаленной стороны………………………………………….14

2.7 Ошибка дирекционного угла…………………………………………14

2.8 Используемые сигналы……………………………………………….15

3 Полигонометрия…………………………………………………………21

3.1 Общие сведения о полигонометрии………………………………….21

3.2 Полигонометрия IV класса, 1 и 2 разряда…………………………...22

3.3 Угловые измерения в полигонометрии……………………………...23

3.4 Линейные измерения в полигонометрии……………………………24

3.5 СКО координатах подходного  пункта для полигонометрического 

      хода произвольной  формы……………………………………………25

3.6 СКО координатах подходного пункта для полигонометрического

      хода вытянутой  формы……………………………………………….26

4 Нивелирование………………………………………………………….27

4.1 Общие ведения о нивелировании……………………………………28

4.2 Нивелирование IV класса…………………………………………….28

4.3 Погрешность в определении  отметок подходного пункта…………29

4.4 Общая ошибка нивелирного  хода……………………………………29

5 Заключение……………………………………………………………....30

5.1 Используемая литература……………………………………………..31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Введение

В наше время, когда земля приобретает всё большую ценность, стали очень актуальны геодезические измерения и вычисления. Без базовых знаний, которые я освоила в результате выполнения курсовой работы, невозможно решение многих геодезических задач, что мне придется решать в моей будущей профессии.

Целью данного курсового проекта является – углубленное изучение вопросов производства геодезических работ, связанных с созданием планово-высотного маркшейдерско-геодезического обоснования для участка строительства и использование расчетных формул в стадии проектирования.

В маркшейдерско-геодезическое обоснование поверхности входит создание на территории экономической заинтересованности горного предприятия плановой и высотной сети опорных пунктов, необходимых для решения горно-маркшейдерских задач и для обоснования крупномасштабных топографических съемок.

В качестве исходных пунктов принимаем пункты триангуляции III класса для построения маркшейдерской опорной геодезической сети и сетей сгущения. Маркшейдерскую опорную геодезическую сеть на территории производственно-хозяйственной деятельности горного предприятия создают методами триангуляции 1 и 2 разрядов, нивелированием III и IV классов в соответствии с требованием действующих инструкций « Инструкция по топографической съемке», « Инструкция по нивелированию I , II, III, IV классов».

 

 

1.1 Рельеф местности и пути сообщения

 

Атырауская область входит в Западный Казахстан, 12-я по занимаемой площади в республике. До 1991 года область называлась Гурьевская, сейчас административным центром является город Атырау.

Площадь, занимаемая Атырауской областью, составляет 118,6 тысяч кв. км. С севера и северо-востока область граничит с Западно - Казахстанской, на востоке – с Актюбинской, на юге – с Мангистауской областью, с запада – граница с Астраханской областью России. Область расположена на побережье Каспийского моря на Прикаспийской низменности между плато Устюрт и низовьем Волги. Область имеет равнинный рельеф в районе Каспия, в северной части расположены невысокие карстовые горы, на северо-востоке – отроги мелового Подуральского плато. Каспийское море в прилегающей к области части имеет глубины менее 50 м. Береговая линия изрезана мало, встречаются небольшие песчаные косы и прибрежные острова.

Через территорию Атырауской области проходят важные железнодорожные, автомобильные, трубопроводные, водные и воздушные трассы, международный аэропорт пассажирских и грузовых перевозок.

 Общая протяженность железнодорожных  путей на территории области  составляет 1480 км; автомобильных дорог - 2752 км, из них республиканские дороги 990 км, местные дороги общего пользования 1762 км.

 Атырауская область имеет  широкую сеть автомобильных дорог  с твердым покрытием: Атырау - Ганюшкино - Аксарайск и далее на Астрахань и Волгоград, Атырау - Махамбет - Индер - Уральск и далее на Озинки - Саратов, Атырау - Макат -Сагиз и далее на Кандагач - Актюбинск, Макат - Кульсары - Бейнеу и далее на Кунград и Актау (Мангышлак), Кульсары - Тенгиз (Тенгизское месторождение).

                                       Рисунок 1 – Атырауская область

 

1.2 Климат и растительность

 

Климат резко континентальный, засушливый. Лето сухое, продолжительное, жаркое; зима малоснежная, холодная. Средняя температура января - 8-110, июля +24 +250. Годовое количество осадков 100-200 мм.

 Преобладают в основном полупустынные  бурые почвы с полупыстынной растительностью. Половину территории области занимают солонцовые и солончаковые комплексы, а также пески. По берегам рек встречаются тополевые, ивовые рощи. Вдоль северного побережья Каспийского моря тянется нередко заболоченная тростниковая полоса, в поймах Урала и Эмбы — небольшие древесно-кустарниковые заросли (тугаи). Лесами и кустарниками занято менее 1 % территории области.

 

 

 

 

 

 

1.3 Водные ресурсы

 

Хоть осадков и мало, но тем не менее, область достаточно богата реками. Самая крупная река области, её основной источник воды – Урал (условная граница Европы и Азии), которая впадает в Каспий неподалеку от Атырау(общая длина 2534 км, в пределах Казахстана 1084 км). Реки Эмба (712 км), Сагыз (511 км), Ойыл (800 км), Кигач полноводны во время весеннего паводка, и образуют разливы, протоки, солёные озёра, высыхающие летом. Индерское - самое крупное озеро области(110,5 кв.км).

 

1.4 Население

 

Численность населения области на 1 декабря 2010г. по текущим данным составила 530,7 тыс. человек. По сравнению с 1 декабрем 2009г. она увеличилась на 3,5%, что обусловлено увеличением числа родившихся и снижением смертности населения.

 По национальностям в 1999 году  в области проживали: казахи - 391 тыс. чел. (на 80 тыс. или на 25,7% больше, чем  в 1989, составляя 89% населения области), русские - 38 тыс. чел. (на 40,3% или на 26 тыс. меньше, составляя 8,3% населения области), 2 728 чел. - татары, 2 600 чел. - корейцы, 1 442 чел. - украинцы.

 Численность неказахов сократилась  в первую очередь из-за интенсивной  эмиграции, в меньшей степени - из-за наличия у них естественной убыли. Для казахов был характерен миграционный прирост. В сравнении с 1989 годом число украинцев сократилось на 61,5%, татар - на 44,5%, корейцев – на 13,3%. Интересно, что в 1999 году 33% русских указали, что владеют государственным языком. Это один из самых высоких показателей по Казахстан

 

1.5 Полезные ископаемые

 

Атырауская область является старейшим нефтегазодобывающим регионом Казахстана. В настоящее время на территории Республики открыто более 250 месторождений, из них 62 расположены в Атырауской области. Одним из крупнейших нефтяных месторождений является Тенгиз, запасы которого составляют от 750 млн. до 1 млрд. 125 млн. тонн нефти.

 Нефтегазодобывающая промышленность  региона представлена компаниями СП Тенгизшевройл, АО Казахойл-Эмба, ЗАО Атырауская нефтяная компания, ОКИОК, Казахстанкаспийшельф, Каспиймунайгаз и др.

 Нефтеперерабатывающую отрасль  представляет Атырауский нефтеперерабатывающий завод. В области развита горнодобывающая промышленность, имеются огромные запасы бора, гипса, мела и соли.

Урало - Каспийский рыбопромысловый район занимает ведущее место среди внутренних водоемов Республики Казахстан. Развитию рыбной отрасли способствует наличие ценных осетровых пород рыбы в реке Урал и Каспийском море, что позволяет поставлять на мировой рынок рыбу и чёрную икру.

 

 

1.6 Требования к густоте и точности определения пунктов планово-высотного обоснования

 

Количество пунктов всех классов триангуляции и заменяющей её полигонометрии при съемке в масштабе 1:2000 должно определяться из расчета:

- на застроенных территориях 1 пункт  на площадь 5 км2 ;

- на остальной территории 1 пункт  на площадь 15 км2

Сгущение государственных сетей для обоснования топографических съемок осуществляется построением геодезических сетей местного значения 1 и 2 разрядов. Общая плотность пунктов государственной геодезической сети и пунктов геодезических сетей местного значения не должна быть менее:

- на застроенной территории  4 пункта на 1 км2;

- на незастроенной 1  пункт на 1 км2.

Реперы и марки нивелирных сетей должны располагаться так, что бы на каждый лист плана масштаба 1:5000 приходилось не менее одного нивелирного знака.

Средние ошибки положения  пунктов плановой съемочной сети относительно ближайших пунктов геодезических сетей не должны превышать в открытых районах 0,1 мм и 0,015 в лесных районах. Средние ошибки высот пунктов съемочной сети относительно ближайших пунктов геодезической сети не должны превышать в равнинном район 0,1 а в горных и предгорных 1/6 высоты сечения рельефа.

 

 

 

2 Триангуляция

 

Так как пункты исходного обоснования по своей густоте и точности не достаточны и расположены в некотором удалении от промышленной площадки , необходимо выполнить сгущение обоснования. Развитие геодезической сети выполняют методом триангуляции.

 

2.1 Общие сведения о триангуляции. Триангуляция I, II, III, IV класса

 

Геодезические сети необходимы для изучения фигуры размеров Земли и решения других научных задач высшей геодезии; обоснования топографических съемок и выполнения картографических работ; решения различных инженерно-геодезических задач, связанных с промышленным строительством, инженерными изысканиями, эксплуатацией недр, землеустройством и т. д.

 Геодезические сети могут создаваться методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации или сочетанием этих методов. Основным методом создания геодезических сетей является метод триангуляции.

Принято считать, что метод триангуляции впервые был предложен голландским ученым Снеллиусом в 1614 г. Этот метод широко применяется во всех странах. Сущность метода заключается в следующем. На командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников. В этой сети определяют координаты исходного пункта А, измеряют горизонтальные углы в каждом треугольнике, а также длины b  и азимуты а базисных сторон, задающих масштаб и ориентировку сети по азимуту. Измерения в сетях высшего класса производятся с возможно более высокой точностью, которая затем постепенно понижается для сетей низших классов.

Сети государственной триангуляции подразделяются на 4 класса, 1, 2, 3, 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   Таблица 1 – Классы триангуляции

Сеть первого класса называют астрономо-геодезической сетью.

Триангуляция 1 класса совместно с результатами астрономических и гравиметрических работ предназначается: для решения научных задач геодезии, главной среди которых является определение размеров и фигуры Земли. Одновременно пункты триангуляции 1 класса являются основой для развития  триангуляционных сетей низших классов.

Создание сплошной сети триангуляции 1 класса на больших территориях нецелесообразно так как требует больших затрат времени и материальных средств.

Поэтому триангуляция 1 класса создается в виде рядов треугольников расположенных по возможности в направлении меридианов и параллелей, удаленных друг от друга на расстоянии не более 200 км.

Ряды триангуляции 1 класса пересекаясь между собой образуют замкнутые полигоны периметром до 800 км. Развитие сплошных сетей триангуляции 1 класса допускается на отдельных участках, если это экономически выгодно и практически целесообразно.

Звенья рядов 1 класса представляет собой цепи треугольников, по  форме близких к равносторонним, со сторонами не менее 20 км.

Измерение горизонтальных углов в триангуляции 1 класса выполняется с наивысшей точностью не более  0,7”. В концах звеньев измеряют длины сторон, их называют базисами. Когда непосредственное измерение длины сторон 1 класса затруднено, измеряют базис и  на местности строится базисная сеть, в результате вычисления которой находят длину стороны треугольника сети, называемой выходной стороны. Базисная сеть имеет вид простого ромба. Средние квадратические ошибки базисной или выходной стороны не должны превышать 1:400000,  а  базисные 1:1000000.

Развитие сетей 2 и низших классов выполняется в каждом полигоне 1 класса независимо от других полигонов, что существенно облегчает проведение последующих работ. Триангуляцию 2 класса развиваются в виде сплошной сети

треугольников, заполняющей всю площадь первоклассного полигона и по всему контуру надежно связанной с пунктами 1 класса. В середине сети 2 класса измеряется по крайней мере одна базисная сторона и производятся астрономические измерения на двух пунктах лапласа. Стороны сети 2 класса могут иметь длину от 7 до 20 км в зависимости от местности.

 Пункты триангуляции 3 и 4 класса определяются относительно пунктов высших классов вставкой жестких систем или отдельных пунктов. При этом развитие триангуляции 3 класса должно производиться вставкой систем, в которых определяемые пункты имеют связи со всеми ближайшими пунктами высшего и того же класса, так что стороны 2 и 3 класса образуют сплошную сеть треугольников.

В отдельных случаях, если по местным условиям сеть 2 класса развивается со сторонами порядка 1 км, то на её основе может создаваться сразу сеть 4 класса, минуя сеть 3 класса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Рисунок 2 – Триангуляция 1 и 2 класса

 

 

 

 

2.2 Проектирование сети триангуляции IV класса

 

Нанесение данного варианта сети ведется при соблюдении следующих условиях:

-на карте отыскиваются пункты  ранее выполненых триангуляций;

- базис должен быть по возможности  в центре триангуяционной сети  и представлять ромбическую систему  с суммой углов при выходной  стороне 34 -360. Длина базиса принимается 0,8 – 1,5 км, угол его не должен превышать 1- 100

- после выбора басиза намечается  положение остальных пунктов  сети. Стороны между пунктами  должны иметь длину порядка 1,5 – 8 км и сами пункты распологаются  на водоразделах и высотах, чтобы  избежать постройки высоких сигналов

- триангуляционные пункты следует  распологать по возможности вблизи  населенных пунктов, шахт, разработок, обеспечивать возможность осуществления  привязок съемочного обоснования  полигонных и нивелирных ходов  наиболее рациональным путем

-стороны треугольников должны  иметь двухстороннюю видимость, а в сомнительных случаях двухсторонняя  видимость запроектированных пунктов  должна проверятся по составленным  профилям.

Если линия визирования с пункта на пункт проходит под лесом с необозначенной высотой деревьев на карте или строением, следует принимать среднюю высоту деревьев на карте или строением 12 м, зданий 7 м, высоты проектных пирамид не должны превышать 10 м.

-при проектировании не допускать  треугольников с углами меньше 300 и больше 1200. Избегать диагональных направлений, которые в дальнейшем усложняют наблюдение и вычисление.

-на пунктах триангуляции закрепляются  центры, состоящих из четырех  бетонных монолитов.

-ориентируется основание знака  по отношению к смежным пунктам, чтобы направление из центра столбика данной точки на соседние пункты проходили не ближе 20 см от ног знака.

Стороны треугольников имеют двухстороннюю видимость, в сомнительных случаях взаимной видимости производилось построение профиля

 

2.3 Угловые и линейные измерения в триангуляции IV класса.

 

В каждом треугольнике триангуляции  измеряют все углы, кроме того, определяют длины двух сторон, базисной и выходной. Для  измерения углов применяется оптический теодолит Т05.

 

2.4 Измерение направлений способом круговых приемов.

Для измерения углов в триангуляции применяется способ круговых приемов или по-другому называемый способ Струве. .Способ был предложен в 1816 г. В.Я. Струве, получил широкое применение почти во всех странах.

В этом способе при неподвижном лимбе алидаду вращают по ходу часовой стрелки и биссектор сетки нитей трубы последовательно наводят на первый, второй, последний и снова на первый (замыкание горизонта) наблюдаемые пункты, каждый раз отсчитывая по горизонтальному кругу. В этом состоит первый полуприем. Затем трубу переводят через зенит и, вращая алидаду против часовой стрелки, наводят биссектор на те же пункты, но в обратной последовательности: на первый, последний, второй, первый; заканчивают второй полуприем и первый прием, состоящий из первого и второго полуприемов.

  

Между приемами лимб переставляется на угол

 ,

где m – число приемов, i – цена деления лимба

 

Наведение биссектора на на визирную цель выполняют только ввинчиванием наводящего винта алидады. Перед каждым полуприемом алидаду вращают по ее движению в данном полуприеме.

В результаты измеренных направлений вводят поправки за рен, наклон вертикальной оси теодолита (при углах наклона визирного луча в 10 и более) и поправки за кручение знака – по отсчетам по окулярному микрометру поверительной трубы.

Контроль угловых измерений: по расхождениям значений первого направления в начале и конце полуприема (незамыкание горизонта), по колебанию двойной коллимационной ошибке, определяемой для каждого направления, и по расхождению приведенных к нулю значений одноименных направлений, полученных в разных приемах. В триангуляции 2 – 4 классов незамыкание горизонта и колебание направлений в приемах не должны превышать 5, 6 и 8” для Т05, Т1; ОТ-02 и Т2; колебание 2С – 6,8 и 12” для этих же теодолитов соответственно.

В пунктах 2 класса направления измеряют 12-15 круговыми приемами, на пунктах 3 класса – 9, на пунктах 4 класса – 6, а в сетях полигонометрии 2, 3, 4 классов – 18, 12, 9 приемами. Мы в своей работе измеряем 6 приемами.

Уравнивание на станции сводится к вычислению среднего значения по каждому направлению из m приемов. При этом предварительно все измеренные направления приводят к начальному, придав ему значение 0000’00,00”. Вес уравненного направления равен p = m – числу приемов измерений. Для оценки точности направления обычно применяют приближенную формулу Петерса

 

 

где μ – с.к.о. направления, полученного из одного приема (с.к.о. единицы веса); ∑‌‌[v] – сумма абсолютных величин уклонений измеренных направлений от их средних значений, вычисленных по всем направлениям; n, m – число направлений и приемов соответственно. Значения k при m = 6, 9, 12, 15 равны 0,23; 0,15; 0,11; 0,08. С.к.о. уравненного направления (среднего из m приемов) вычисляют по формуле

 .

 

Достоинстваспособа круговых приемов: простота программы измерений на станции; значительное ослабление систематических ошибок делений лимба; высокая эффективность при хорошей видимости по всем направлениям.

Недостатки:сравнительно большая продолжительность приема, особенно при большом числе направлений; повышенные требования к качеству геодезических сигналов; необходимость примерно одинаковой видимости по всем направлениям; разбивка направлений на группы при их большом числе на пункте; более высокая точность начального направления.

 

2.5 Линейные измерения в триангуляции.

 

В триангуляции IV класса базис измеряется со средней квадратической ошибкой 1:400000, а выходная сторона  с ошибкой 1:200000.

Для измерения базиса используем базисный прибор БП-2 с шестью проволоками. Он состоит из:

1 Мерной инварной проволоки, длиной 24 метра, в количестве 6 штук.

2 Два блочных станка с гирями  весом по 10 кг, для подвешивания  проволок.

3 30-40 штук штрихов, фиксирующие  пролеты базиса.

4 Инварная лента длиной 4-12 метров для измерения остатка базиса, неравного длине проволоки

5 Термометр для измерения температуры  воздуха

6 Два оптических центрира, которые  устанавливают под центрами базисных  пунктов

7 Нивелир повышенной точности  с двухсторонней рейкой 2 м, для нивелирования штативов базиса.

8 Теодолит для провешивания  базиса и расстановки штативов

Измерение базиса производится в следующей последовательности:

-Готовим линии базиса к измерению.

-Предварительное вешение линий, расставляем рейки через 2 -3 км в створе измеряемого базиса.

-Детальное вешение линии базиса через каждые 200-300 м в створе базиса

-Расстановка штативов. При этом ноги штатива устанавливаем две0 в створе. Штативы устанавливаем по теодолиту на себя, т е устанавливаем  штативы от центрира.

-Нивелирование целика выполняем перед и после окончания линейных измерений.

-Рейки устанавливают на целике в вертикальном положении по круглому уровню.

- Отсчеты берем по одной нити, по обеим сторонам рейки. Дважды выполненные превышения одного и того же пролета не отличаться более чем на 3 -5 мм на 24 метровых пролетах и 2 мм на остатках базиса.