Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Геодезия как наука

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тульский государственный университет

Кафедра «ГЕОДЕЗИИ И КАДАСТРА»

ОТЧЕТ

по геодезической практике

База практики ЗАО «Инжиниринг»

Время практики с «5» февраля 2011 г.

по «9» апреля 2011 г.

Выполнил:

Ст. гр.

Руководитель практики от университета /Васина С.Н./

Тула 2011 г.

Содержание

Введение

Геодезия – наука об измерениях на земной поверхности. В геодезии применяются преимущественно линейные и угловые измерения. Такие измерения необходимы для определения формы и размеров нашей планеты – Земли и её частей, для определения координат пунктов, создания карт, планов и профилей и для строительства различных сооружений. Геодезические измерения производятся также под земной поверхностью (в связи с горными работами, сооружением тоннелей и т.п.), под водой (при съёмках дна морей, океанов, озёр) и в околоземном пространстве.

Геодезия при решении поставленных перед нею задач пользуется достижениями ряда других наук и прежде всего математики и физики.
Материалы геодезических работ в виде планов, карт и числовых величин (координат и высот) точек земной поверхности имеют большое применение в различных отраслях народного хозяйства. Всякое сооружение проектируют с учетом имеющихся на местности контуров сооружений, дорог, водных источников, почвы, грунта. Поэтому для проектирования необходим план местности с подробным отображением всех деталей. Проектирование и строительство сел, городов, железных и шоссейных дорог нельзя выполнять без геодезических материалов.

В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов.

Цель и назначение съемочных сетей.

Съемочная сеть – это совокупность точек, определяемых на местности дополнительно к пунктам государственной геодезической сети для непосредственного обеспечения топографических съемом.

Съемочная геодезическая сеть создается с целью сгущения геодезической плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение топографической съемки.

Государственная геодезическая сеть предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:

– установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований;

– геодезическое обеспечение картографирования территории России и акваторий окружающих ее морей;

– геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов;

– обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред;

– изучение поверхности и гравитационного поля Земли и их изменений во времени;

– изучение геодинамических явлений;

– метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.

2. Создание планово-высотного обоснования для выполнения крупномасштабной съёмки.

Современные строительные работы переведены на индустриальные методы, внедряются автоматизированные системы, поэтому управление процессами строительства требует совершенствования практики проведения съемочных топографо-геодезических и инженерно-геодезических работ по созданию геодезической опорной сети. Совершенствование, прежде всего, заключается в сокращении сроков натурных измерений, в обеспечении надежной связи между опорными пунктами и в сохранении точности восстанавливаемых участков и пунктов сети.

При создании планово-высотного съемочного обоснования для крупномасштабных съемок городов, поселков, территории промышленных предприятий, на станциях и перегонах строящихся и находящихся в эксплуатации железных дорог, согласно действующим нормативным документам, прокладывают сравнительно густую сеть теодолитных и нивелирных ходов разной протяженности и точности. Поворотные точки таких ходов, согласно существующим положениям, закрепляют на местности коваными гвоздями, металлическими трубками, костылями, деревянными колышками и т. д. Такое закрепление точек рассчитано на выполнение одного определенного задания: но длительное время они, как правило, не сохраняются. Поэтому при выносе в натуру проекта сооружения, перенесении на местность красных линий, разбивке осей зданий и сооружений, съемке существующих подземных сетей и других работ вновь прокладывают теодолитные и нивелирные ходы на той же самой территории.

На повторное создание съемочной сети затрачиваются время и средства. Кроме того, возникают недопустимые расхождения в результатах новых съемок по сравнению со съемками прежних лет, особенно в слабых местах сети, т. е. наиболее удаленных от исходных пунктов. Наконец, любые разбивочные работы и исполнительные съемки требуют каждый раз проложения нового теодолитного и нивелирного ходов. Устранить этот недостаток можно только созданием постоянного съемочного геодезического планово-высотного обоснования на территориях городов, поселков, промышленных предприятий на станциях и перегонах железных дорог с надлежащей привязкой к пунктам государственной опорной геодезической сети. Однажды созданные съемочные планово-высотные ходы могут максимально использоваться не только для изыскательских, но при различных разбивочных работах, при съемках подземных сетей и коммуникаций, что повышает точность размещения в плане и по высоте различных сооружений и коммуникаций.

Актуальность постоянного планово-высотного съемочного обоснования как наиболее оперативной меры обеспечения систематически проводимых геодезических (съемочных и разбивочных) работ подтверждается заметной экономией средств, затрачиваемых на проложение высотно-теодолитных ходов.

2.1. Инструменты, применяемые для создания геодезического обоснования.

Необходимые геодезические измерения выполняют нивелирами, теодолитами, зенит-приборами, лазерными построителями и электронными тахеометрами.

Нивелир - геодезический прибор для определения относительной высоты точек, переноса отметок от геодезических знаков на строительную площадку, определение поэтажного монтажного горизонта и оценка взаимного положения основных точек на плане этажа

Теодолит — оптический прибор для измерения или закрепления в натуре горизонтальных и вертикальных углов. Широко используется для переноса на этажи здания разбивочных осей с уровня земли.

Зенит-прибор предназначен только для переноса осей строго по вертикали. При возведении многоэтажных зданий и сооружений определение положения базовых элементов на каждом этаже находят от перекрестия основных осей здания. Зенит-прибор предназначен только для проецирования на новый монтажный горизонт с помощью оптического луча прохождения основных осей.

Лазерные построители плоскости, применимы для планировочных работ, для эффективной работы они снабжены компенсатором - устройством, автоматически устанавливающим вращающийся лазерный луч в горизонтальной плоскости. При плохой видимости луча или при работах на больших расстояниях используются специальные датчики, улавливающие луч даже в тех случаях, когда визуально определить его положение невозможно. Датчики с двух сторон снабжены жидкокристаллическими экранами, фиксирующими попадание на них лазерного луча; закрепляются они с помощью кронштейна на обычных нивелирных линейках.

Электронные тахеометры - инструменты, объединяющие в себе дальномер, цифровой теодолит с электронным измерением углов и модуль памяти для сохранения результатов измерений. Они обеспечивают высокую точность угловых и линейных измерений, освобождают от визуального снятия отсчетов, заметно повышают эффективность полевых работ за счет скорости "измерений. Угломерные отсчеты производятся автоматически с помощью специальных датчиков, что положительно сказывается на точности и скорости измерений. Расстояния до 200 м измеряются прибором с точностью в пределах 2...5 мм.

2.2 Поверки и исследования инструментов и реек. Проложение теодолитного хода. Схемы ходов. Измеряемые элементы. Закрепление точек.

Осмотр нивелирных реек, мерной ленты и штатива. Рейка не должна быть изогнутой. Раскраска рейки должна быть четкой. Для удобства измерений обе рейки должны иметь одинаковую оцифровку по красным сторонам.

Точное определение длины мерной ленты может быть выполнено на специальном базисе, длина которого измерена с повышенной точностью.

Номинальная длина ленты 20 м.

Если лента имеет повреждения, то необходимо определить ее фактическую длину и вычислить поправку, которую нужно вводить в результаты измерений.

Ножки штатива должны быть надежно скреплены с головкой штатива, металлические наконечники должны плотно прилегать к заостренным концам ножек.

Теодолит 2Т - 30 П

Поверка цилиндрического уровня

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита. Вращением алидады устанавливаем ось уровня параллельно линии, проходящей через два подъемных винта. Вращая два винта в противоположных направлениях, мы приводим пузырек уровня на середину. Затем поворачивают алидаду на 180⁰. Если пузырек уровня остается на середине, то уровень исправен и поверку считают выполненной. Если пузырек смещается более, чем на два деления, уровень не исправен и требуется выполнить юстировку.

Юстировка: исправительными винтами уровня перемещают пузырек по направлению к нуль – пункту на половину дуги отклонения. Подъемными винтами приводят пузырек уровня на середину, повторяют поверку.

Определение коллимационной ошибки (С)

Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна оси вращения трубы. Устанавливают теодолит по уровню. При КП наводят теодолит на точку; снимают отчет по горизонтальному кругу. Ту же самую операцию выполняют при КЛ. Коллимационная ошибка вычисляется по формуле:

Значение . Если , то выполняют юстировку.

Юстировка: наводящим винтом алидады устанавливают по горизонтальному кругу отсчет: .

При этом изображение наблюдаемой точки сместится из центра сетки нитей. Ослабив исправительные винты сетки, боковыми исправительными винтами совмещают центр сетки нитей с точкой. Осторожно затягивают исправительные винты.

Определение места нуля (М0)

Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, когда зрительная труба горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нуль – пункте. Зрительную трубу наводят на высоко расположенную точку, и при двух положениях теодолита снимают отчет по вертикальному кругу. Место нуля вычисляют по формуле: . Значение . Если , то выполняют юстировку.

Юстировка: по вертикальному кругу устанавливают отсчет, равный углу наклона , равный: . При этом изображение наблюдаемой точки сместится из центра сетки нитей. Ослабив боковые исправительные винты сетки нитей, вертикальными исправительными винтами совмещают центр сетки нитей с наблюдаемой точкой. Закрепляют винты.

Нивелир 2Н – 3Л

Поверка круглого уровня

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Двумя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль – пункт. Если после поворота верхней части нивелира на 180⁰ пузырек останется в нуль – пункте – условие выполнено. В противном случае, исправительными винтами уровня перемещают пузырек в направлении к нуль – пункту на половину дуги отклонения. Подъемными винтами приводят уровень на середину. Поверка повторяется.

Поверка сетки нитей.

Выполняется аналогично поверке сетки нитей у теодолита (повторяется горизонтальная нить сетки по рейке).То есть вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Поверку выполняют двумя способами:

Способ №1:

На расстоянии 25 – 30 м от нивелира подвешивают шнур с отвесом и наводят вертикальную нить сетки на шнур отвеса. Если вертикальная нить совпадает со шнуром, поверку считают выполненной, если не совпадает, тогда необходимо провести юстировку.

Способ №2:

Наводят трубу нивелира на вертикально установленную рейку таким образом, чтобы рейка была слева и снимают отсчет по рейке. Затем наводящим винтом нивелира перемещают изображение на правый край сетки и снова снимают отсчет по рейке. Если отсчеты одинаковые, поверку считают выполненной, если нет – требуется юстировка.

Юстировка: открепляют винты, удерживающие окуляр и производят разворот окуляра вместе с сеткой нитей на нужный угол.

Поверка цилиндрического уровня (главное условие нивелира).

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы. Поверку выполняют двойным нивелированием (в прямом и обратном направлениях) линии длиной 50 – 70 м.

Точки А и В (рис.1) закрепляют колышками. Над точкой А устанавливают нивелир так, чтобы окуляр находился над (.) А, (.) В ставят рейку. Измеряют высоту инструмента i_A по черной стороне рейки, наводят трубу на рейку и записывают отсчет b по черной стороне. Ту же операцию выполняют по красной стороне рейки. Нивелир и рейку меняют местами.

Измеряют i_B, a по черной стороне рейки, затем для контроля по красной стороне. Вычисляют Х по черной и красной стороне:

Значения Х, полученные по черной и красной сторонам рейки не должны расходиться более чем на 4 мм. Затем вычисляют Х _ср:

Рис.1 Схема поверки цилиндрического

уровня нивелира

Значение мм. Если Х _ср.>4 мм, следовательно, главное условие нивелира не выполняется и поэтому выполняют юстировку.

Юстировка: элевационным винтом устанавливают по рейке исправительный отсчет, который вычисляют по формуле: а _испр. = а – Х _ср.

При этом цилиндрический уровень сместиться из середины (концы пузырька разойдутся). Возникшее смещение пузырька уровня устраняют вертикальными исправительными винтами уровня, предварительно ослабив боковые исправительные винты. После этого поверки 1и 3 повторяют.

Теодолитные ходы.

Теодолитным ходом называют ход полигонометрии, выполненный методами, достаточными для обеспечения точности, требуемой в съемочных сетях.

Рис. 2. Схемы теодолитных ходов: а – разомкнутого; б – замкнутого; в– висячего.

По форме теодолитный ход может быть разомкнутым - опирающимся на два исходных пункта и два исходных направления (рис. 2 а); замкнутым - опирающимся на один исходный пункт и одно направление (рис. 2 б); висячим - разомкнутым ходом, опирающимся на один исходный пункт и одно направление (рис. 2 в). Теодолитные ходы могут образовать систему теодолитных ходов с узловыми точками в местах их соединения (см. рис. 2 б).

Проект съемочной сети составляют на топографической карте или плане. Но часто положение ходов выбирают непосредственно на местности в процессе рекогносцировки. При этом учитывают ограничения на длину хода между исходными пунктами. Длины ходов, опирающихся на узловые точки, уменьшают на 30%.

Места для точек хода выбирают так, чтобы обеспечить взаимную видимость между ними, благоприятные условия для съемки окружающей местности, удобства установки геодезических приборов и сохранность точек.

Точки ходов закрепляют деревянными кольями, костылями, металлическими трубами и т.п. Часть точек закрепляют знаками долговременной сохранности - столбами, бетонными монолитами.

Углы поворота теодолитного хода измеряют электронным тахеометром или теодолитом. При этом следят, чтобы на всех точках хода измерялись только правые, или только левые по ходу углы.

Для измерения угла в его вершине устанавливают прибор, а в соседних точках – визирные цели. Угол измеряют одним приемом.

Длины сторон измеряют электронным тахеометром или светодальномером, а при их отсутствии – землемерной лентой.

Результаты измерения углов и расстояний записывают в журналы установленной формы. При выполнении измерений тахеометром запись результатов измерений выполняется автоматически - в памяти прибора, откуда в последующем они вводятся для обработки в компьютер.

Закрепление точек планово–высотной основы.

На полигоне задаются границы участка для топографической съемки и исходные пункты. После детального ознакомления с участком, составляют проект планово – высотной основы, руководствуясь следующими требованиями:

Хорошая взаимная видимость между соседними пунктами основы;
Пункты основы должны обеспечивать хороший обзор местности для топографической съемки;
Количество пунктов их взаимное расположение выбирают с таким расчетом, чтобы с этих пунктов можно было снять полностью весь участок съемки. При съемки расстояние от пункта основы до снимаемой точки не должно превышать 100 м;
Удобство установки инструмента;
Удобство для линейных измерений и нивелирования;
Расстояние между соседними пунктами должно быть не более 150 м и не менее 50 м.

Пункты закрепляются на местности предварительно заготовленными деревянными колышками и сторожками диаметром 2 – 4 см ( рис.3).

Колышек будет являться носителем координат и высоты. Он в процессе всей практики должен оставаться жестко зафиксированным. Колышек вбивают вровень с землей, оставляя не более 1 – 2 см над поверхностью. В центре колышка забивают маленький гвоздик, над которым в дальнейшем будет центрироваться теодолит. Если во время колышек изменит свое положение, необходимо будет его закрепить заново и определить его координаты и высоту.

Сторожок служит для удобства отыскания пункта. Его должно быть хорошо видно на местности. На сторожке топором делают срез, на котором записывают номер бригады и номер пункта.

Рис.3 Установка колышек и

сторожков на местности.

2.3 Измерение горизонтальных углов. Приборы. Точность измерения.

Измерение горизонтального угла выполняют способом приемов. При измерении нескольких углов, имеющих общую вершину, применяют способ круговых приемов. Прибор для измерения на местности горизонтальных углов называется теодолитом. Стороны измеряемого угла проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси. Визирная ось трубы (или визирная линия) - это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.

Работу начинают с установки теодолита над центром знака (например, колышка), закрепляющим вершину угла, и визирных целей (вех, специальных марок на штативах) на концах сторон угла.

Установка теодолита в рабочее положение состоит из центрирования прибора, горизонтирования его и фокусирования зрительной трубы.

Центрирование выполняют с помощью отвеса. Устанавливают штатив над колышком так, чтобы плоскость его головки была горизонтальна, а высота соответствовала росту наблюдателя. Закрепляют теодолит на штативе, подвешивают отвес на крючке станового винта и, ослабив его, перемещают теодолит по головке штатива до совмещения острия отвеса с центром колышка. Точность центрирования нитяным отвесом 3 – 5 мм.

Пользуясь оптическим центриром, теодолита (если такой у теодолита имеется), сначала надо выполнить горизонтирование, а затем центрирование. Точность центрирования оптическим центриром 1 – 2 мм.

Горизонтирование теодолита выполняют в следующем порядке. Поворачивая алидаду, устанавливают ее уровень по направлению двух подъемных винтов, и, вращая их в разные стороны, приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 90º и третьим подъёмным винтом снова приводят пузырёк в нуль-пункт.

Фокусирование зрительной трубы выполняют “по глазу” и “по предмету”. Фокусируя “по глазу”, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются четкого изображения сетки нитей. Фокусируя “по предмету”, вращая рукоятку кремальеры, добиваются четкого изображения наблюдаемого предмета. Фокусирование должно быть выполнено так, чтобы при покачивании головы наблюдателя изображение не перемещалось относительно штрихов сетки нитей.

Для измерения горизонтальных углов в инженерной геодезии применяют способы приемов, круговых приемов и повторений.

Способ приемов. Над вершиной В измеряемого угла β=АВС (таблица 26.1) центрируют и горизонтируют теодолит, а на точках А и С устанавливают визирные цели. Измерение горизонтального угла способом приемов (способ отдельного угла) заключается в том, что один и тот же угол измеряется дважды, при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы: при круге слева (КЛ) и при круге справа (КП). При переходе от одного приема к второму зрительную трубу переводят через зенит и смещают лимб горизонтального круга на 1 ...5 . Эти действия позволяют обнаружить возможные грубые ошибки при отсчетах на лимбе и уменьшить приборные погрешности. Так как лимб оцифрован по ходу часовой стрелки наведение зрительной трубы принято выполнять сначала на правую точку, а затем на левую. Контролем измерений горизонтального угла является разность значений угла, полученная из двух измерений (КЛ и КП), не превышающая двойную точность отсчетного устройства, т.е.

βкл - βкп ≤ 2t.

Cпособ круговых приемов применяется при измерении нескольких горизонтальных углов с общей вершиной М (таблица 26.2) и выполняется двумя полуприемами, при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. При визировании на начальную точку 1 отсчет по горизонтальному кругу при КЛ устанавливают чуть больше нуля, в нашем примере 0 01.5'. Затем наводят трубу последовательно по ходу часовой стрелки на точки 2, 3, 4, 1 и берут отсчеты. Разность начального и конечного отсчетов на точку 1 не должна превышать двойную точность отсчетного устройства.

Второй полуприем наблюдений при КП выполняют против хода часовой стрелки при первоначальной установке горизонтального круга в последовательности 1, 4, 3, 2, 1. Убедившись в допустимости начального и конечного отсчетов, вычисляют: значения двойной коллимационной погрешности 2с=КЛ-КП+180? , средние отсчеты по направлениям аi=(КЛi+КПi)/2-180? , среднее направление на начальную точку 1 из четырех отсчетов, приведенные направления.

Для повышения точности измерений делают несколько круговых приемов, а перед каждым приемом горизонтальный круг переставляют.

Способ повторений позволяет несколько повысить точность измерений отдельного горизонтального угла за счет уменьшения погрешностей отсчетов на результат измерений. Сущность способа заключается в многократном (n) откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Отсчеты берут только в начале (a) и в конце (b) наблюдений, а значение угла β вычисляют по формуле β = (b-a)/n .

На точность измерения горизонтальных углов влияют следующие основные погрешности:

1. центрирования (установка оси вращения теодолита над вершиной измеряемого угла, максимальное значение которой равняетсяΔс× p/d),

2. редуцирования (внецентренное положение визирной цели, вычисляемой по формуле аналогичной погрешности центрирования),

3. визирования (зависит от увеличения зрительной трубы и составляет величину 60"/v),

4. отсчетов на лимбе, принимаемой равной половине точности отсчетного устройства, т.е. mo= t/2.

При соблюдении методики угловых измерений техническими теодолитами влияние погрешностей за центрирование и редуцирование можно свести к пренебрегаемо малым величинам. Тогда, главное влияние на точность измерения оказывают погрешности отсчетов по лимбу. Учитывая это, определим среднюю квадратичную погрешность измерения угла. При измерении угла после наведения на точки делаются отсчеты по лимбу со средней квадратичной погрешностью mo = t/2. Эту погрешность можно принять за погрешность направления измеряемого угла, т.к. другие виды погрешности не оказывают существенного влияния.

Погрешность угла как разности двух направлений

mβ' = mo√2 = (t/2) × √2.

Средняя квадратическая погрешность угла, измеренного дважды при КЛ и КП,

mβ = (t/2)× √2 / √2 = t/2.

Средняя квадратичная погрешность разности двух значений угла в полуприемах:

md = mβ' √2 =(t/2)× √2 × √2 = t,

а предельная погрешность с вероятностью 95% принимается равной удвоенной, т.е.

md(пред) = 2md = ±2t.

Таким образом, разность между значениями угла в полуприемах не должна превышать двойной точности отсчетного устройства.

2.4 Измерение линий мерными лентами и рулетками. Точность измерений. Поправки, вводимые в измеренные длины линий.

Мерные приборы. Расстояния в геодезии измеряют мерными приборами и дальномерами. Мерными приборами называют ленты, рулетки, проволоки, которыми расстояние измеряют путём укладки мерного прибора в створе измеряемой линии. Дальномеры применяют оптические и светодальномеры.

Мерные ленты типа ЛЗ изготавливают из стальной полосы шириной до 2,5 см и длиной 20, 24 или 50 м. Наиболее распространены 20-метровые ленты. На концах лента имеет вырезы для фиксирования концов втыкаемыми в землю шпильками. На ленте отмечены метровые и дециметровые деления. Для хранения ленту наматывают на специальное кольцо. К ленте прилагается комплект из шести (или одиннадцати) шпилек.

Рулетки – узкие (до 10 мм) стальные ленты длиной 20, 30, 50, 75 или 100 м с миллиметровыми делениями. Для высокоточных измерений служат рулетки, изготовленные из инвара – сплава (64% железа, 35,5% никеля и 0,5% различных примесей), имеющего малый коэффициент линейного расширения. Для измерений пониженной точности применяют тесьмяные и фиберглассовые рулетки.