Геодезические работы при обмерах и реставрации

Архитектурных объектов

При реконструкции и реставрации исторических сооружений и архитектурных памятниковвозникает необходимость в выполнении обмерных работ. Такие работы можно выполнить непосредственными или косвенными геодезическими измерениями и методами фотограмметрической съемки.

Метод непосредственных обмеров основан на измерении объектов с помощью рулеток, отвесов, уровней, водяного нивелира, т. е. с использованием простейших измерительных средств. Данный метод применяется для обмеров небольших строений, интерьеров зданий и архитектурных деталей, доступных для непосредственного измерения. В процессе обмеров архитектурных сооружений выполняют следующие работы:

- измеряют общие габариты объекта;

- определяют размеры деталей (дверных и оконных проемов и т. д.);

- устанавливают пространственное положение объекта (ориентация в пространстве);

- выявляют архитектурные связи между различными формами здания.

Обмеры являются составной частью работ по изучению и исследованию памятников архитектуры. От качества выполнения обмеров во многом зависит качество проекта реставрации памятника архитектуры. По результатам натурных измерений составляют обмерочные чертежи.

При использовании для выполнения обмеров косвенных геодезических измерений используются такие геодезические приборы, как теодолиты, нивелиры, электронные тахеометры и т. д.

При производстве обмеров в целях разработки проектов реставрации необходимо выполнить привязку опорных точек архитектурного объекта к пунктам государственной геодезической сети, особенно при обмерах крепостей, монастырей, усадеб. Способы создания планово-высотной основы аналогичны тем, которые используются и при топографической съемке местности. К ним относятся проложение замкнутых теодолитных и нивелирных ходов вокруг памятника архитектуры, а также способы микротриангуляции и геодезических засечек.

В процессе проложения теодолитных и нивелирных ходов проводят измерения для определения координат и высот отдельных точек, необходимых для выполнения детальных обмеров фасадов и интерьеров зданий. К таким точкам относят углы зданий, дверные и оконные проемы и другие характерные точки объектов. Например, при определении координат труднодоступных точек можно использовать способ прямой угловой засечки (рисунок 11.6). Для этого в точках А и В теодолитного хода с известными координатами с помощью теодолита измеряют горизонтальные углы β₁ и β₂. Тогда координаты определяемой точки С (X_C и Y_C) можно определить по формулам

X_A ∙ ctgβ₂ + X_B ∙ ctgβ₁ – Y_A + Y_B

X_C = –––––––––––––––––––––––––––;

ctgβ₁ + ctgβ₂

Y_A ∙ ctgβ₂ + Y_B ∙ ctgβ₁ + X_A – X_B

Y_C = –––––––––––––––––––––––––––,

ctgβ₁ + ctgβ₂

где X_A, Y_A, X_B, Y_B – координаты исходных точек А и В.

Для определения высоты точки 1 (Н_1-1') используют способ тригонометрического нивелирования. При этом возможны два варианта измерений. В первом варианте можно непосредственно измерить расстояние d от прибора до проекции точки 1-1' (рисунок 11.7). Тогда с помощью теодолита измеряют вертикальные углы υ₁ и υ₂ на верх и низ сооружения. Высота объекта

H_1-1' = d tgυ₁ + |d tgυ₂|

В этой формуле второе слагаемое d tgυ₂ необходимо брать по абсолютной величине, так как угол υ₂ на низ сооружения будет с отрицательным знаком.

Во втором варианте расстояние до определяемой точки непосредственно измерить нельзя (см. рисунок 11.6). В этом случае для определения высоты точки С сооружения измеряют базис АВ = S. С концов базиса при двух положениях вертикального круга измеряют теодолитом горизонтальные (β₁, β₂) и вертикальные (υ₁, υ₂) углы. Из треугольника АВС по теореме синусов можно определить расстояния d₁ и d₂:

d₁ = S ∙ sinβ₂ / sin(β₁ + β₂); d₂ = S ∙ sinβ₁ / sin(β₁ + β₂).

Тогда превышения h₁ и h₂ точки С над штрихом сетки нитей при горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы (когда на вертикальном круге установлен отсчет равный месту нуля) будут равны:

h₁ = d₁ tgυ₁; h₂ = d₂ tgυ₂.

Высоту точки С сооружения

H_C = h₁ + i₁ = h₂ + i₂,

где i₁ и i₂ – высоты теодолитов на точках А и В.

Расхождения между двумя значениями высоты сооружения допускается не более 5 см.

При обмерах сооружений, имеющих форму окружностей (купола церквей, колонны, башни и другие объекты), возникает задача определения радиусов сечений. Из рисунка 11.8 видно, что

r = d₁ tg β/2; r = d₂ tg β/2,

где d₁ и d₂ – расстояния до касательных к окружности, которые определяют по нитяному дальномеру теодолита, по рейке, установленной в точках В и С.

Более совершенным способом для выполнения обмеров архитектурных сооружений является фотограмметрический метод, который выполняется с помощью фототеодолитной съемки и последующей обработки фотоснимков объекта на специальных стереофотограмметрических приборах. Фототеодолитные снимки архитектурных и исторических памятников являются наглядным метрическим документом для изучения, реконструкции и реставрации данных объектов.