Визначення геодезичних координат точок

Марущак М.П.

ІНЖЕНЕРНА ГЕОДЕЗІЯ

Практикум

Черкаси ЧДТУ 2015

Марущак М.П.

ІНЖЕНЕРНА ГЕОДЕЗІЯ

Практикум до вивчення курсу

та виконання лабораторних робіт

для студентів напряму підготовки 6.060101

"Будівництво".

Затверджено

на засіданні кафедри

будівельних конструкцій

протокол № 6 від 25.02.2015 р.

Черкаси ЧДТУ 2015

УДК 528.48 (076)

ББК 26.1.я7

М29

Рецензент - Битько М.М., к.т.н., доцент

Марущак М. П. Інженерна геодезія. Практикум. – Черкаси: ЧДТУ, 2015. – 71 с.

Подано теоретичний і практичний матеріал, необхідний для розв’язування задач на топографічних картах, оцінювання результатів геодезичних вимірів, виконання лінійних і кутових вимірювань, геометричного та гідростатичного нівелювання, топографічних знімань, трасування лінійних споруд, нівелювання поверхні майданчика і складання картограми земляних мас.

Для студентів будівельного фаху вузів та коледжів.

С Черкаський державний технологічний університет

ЗМІСТ

Передмова…………… …………………………………………5

Програма дисципліни................................................................6

1. Вимірювання на топографічних картах…………….......…....9

1.1. Вимірювання довжини лінії…………………………...…...9

1.2. Визначення геодезичних координат точок…………...….10

1.3. Визначення прямокутних координат точок…………...…11

1.4. Визначення напряму лінії……….….…………..………...12

1.5. Визначення висот точок……………………..……………15

1.6. Визначення ухилу лінії……..…………………………….16

1.7. Побудова профілю...........................................…................17

1.8. Відмежування водозбірної ділянки......………………......18

1.9. Визначення експозиції ділянки……………..……………19

1.10. Визначення площі земельної ділянки……............……..19

2. Оцінювання точності геодезичних вимірювань………...…26

2.1. Оцінювання точності рівноточних вимірювань................26

2.2. Оцінювання точності нерівноточних вимірювань...........28

2.3. Оцінювання точності функції виміряних величин...........29

3. Лінійні вимірювання..................................................................30

3.1. Вимірювання довжини лінії лазерною рулеткою.............30

3.2. Еталонування рулетки.........................................................31

3.3. Вимірювання довжини лінії сталевою рулеткою.............31

4. Кутові вимірювання...................................................................33

4.1. Будова теодоліта..................................................................33

4.2. Дослідження і перевірки теодоліта....................................34

4.3. Вимірювання магнітного азимуту лінії.............................37

4.4. Вимірювання горизонтального кута..................................37

4.5. Вимірювання вертикального кута......................................39

5. Вимірювання перевищень.........................................................40

5.1. Будова нівеліра.....................................................................40

5.2. Дослідження і перевірки нівеліра......................................41

5.3. Геометричне нівелювання.................................................44

5.4. Гідростатичне нівелювання................................................45

6. Топографічні знімання……………...…...…………............…46

6.1. Знімальна мережа...............................................……...…..46

6.2. Тахеометричне знімання……...…………………………..51

6.3. Складання топографічного плану......................................52

7. Трасування під’їзної дороги....………..……………………...56

7.1. Розмічування пікетажу…………..………………………..56

7.2. Детальне розмічування кругової кривої……...………….57

7.3. Координатна прив’язка траси.............................................58

7.4. Нівелювання точок траси..............................................…..59

7.5. Складання поздовжнього і поперечного профілів...........61

8. Вертикальне планування майданчика...................................63

8.1. Розмічування сітки квадратів.............................................63

8.2. Координатна прив’язка сітки квадратів............................63

8.3. Нівелювання вершин квадратів.........................................64

8.4. Складання картограми земляних мас................................65

8.5. Обчислення об’ємів земляних мас.....................................67

Література.........................................................................................68

Додаток А..........................................................................................69

Додаток Б..........................................................................................70

Додаток В..........................................................................................71

ПЕРЕДМОВА

На усіх етапах будівництва застосовуються геодезичні прилади і методи. Спеціалісти, які розробляють проекти, зводять будівлі і споруди, повинні уміти працювати з геодезичними приладами, виконувати топографічні знімання, складати топографічні плани, розв’язувати різні задачі на картах і планах, контролювати будівельно-монтажні роботи.

Практикум написано відповідно до програми курсу "Інженерна геодезія" для студентів напряму підготовки 6.060101 "Будівництво". Під час навчання студенти виконують лабораторні роботи по темах:

- вимірювання на топографічних картах;

- оцінювання точності геодезичних вимірів;

- вимірювання довжин ліній сталевою і лазерною рулетками;

- вимірювання кутів теодолітом;

- вимірювання перевищень нівеліром;

- тахеометричне знімання;

- трасування осі під’їзної дороги;

- вертикальне планування майданчика.

Також студенти самостійно виконують розрахунково-графічну роботу, яка складається із трьох розділів:

- топографічні знімання;

- складання профілів під’їзної дороги;

- складання картограми земляних мас.

Звіт про лабораторні і розрахунково-графічну роботи потрібно писати на аркушах білого паперу формату А4. Титульна сторінка, зміст і наступні сторінки мають бути оформлені відповідно до зразків (додатки А, Б, В). Креслення розміщують у звіті по змісту. В кінці роботи наводиться список літератури.

Звіти мають бути виконані і захищені студентами в терміни, передбачені навчальним графіком. Студенти, які вчасно не захистили звіти, до складання заліку та іспиту з курсу "Інженерна геодезія" не допускаються.

ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ

Загальні відомості з геодезії

Предмет геодезії. Форма та розміри Землі, рівнева поверхня, геоїд. Абсолютні та відносні висоти, перевищення. Ортометричні, нормальні та динамічні висоти. Горизонтальні прокладення ліній. Вплив кривизни Землі на визначення довжини ліній і перевищень. Географічна, прямокутна та просторова системи координат. Орієнтування ліній. Азимути, дирекційні кути, румби та зв’язок між ними. Зближення меридіанів, схилення магнітної стрілки. Пряма та обернена геодезичні задачі.

Топографічні карти і плани

Поняття про карту план та профіль. Класифікація карт. Загально–географічні і тематичні карти. Масштаби: числовий, лінійний і поперечний. Номенклатура топографічних карт і планів різних масштабів. Географічна та кілометрова сітка на планах і картах. Рельєф земної поверхні та його зображення на топографічних картах і планах. Основні форми, характерні точки і лінії рельєфу. Зображення рельєфу горизонталями на картах і планах. Висота перерізу рельєфу, закладання та ухили ліній. Умовні топографічні знаки. Цифрові та електронні карти. Способи вимірювання площ на картах і планах: аналітичний, графічний та механічний. Планіметр, його будова та робота з ним. Роз’язування задач на топографічних картах і планах.

Теорія похибок

Предмет і задачі теорії похибок. Види вимірювань. Грубі, систематичні та випадкові похибки. Властивості випадкових похибок. Оцінювання точності результатів рівноточних і нерівноточних вимірювань. Вага виміру. Оцінювання точності функції виміряних величин.

Лінійні вимірювання

Прилади для безпосереднього вимірювання відстаней – рулетки, базисні прилади. Компарування рулеток. Вимірювання довжин ліній рулетками. Точність лінійних вимірювань, Поняття про топографічні світловіддалеміри і лазерні рулетки. Вимірювання довжин ліній лазерними рулетками. Визначення довжин ліній недоступних для вимірювання.

Кутові вимірювання

Оптичні теодоліти та їх призначення. Частини теодоліта: осі

приладу, зорова труба, горизонтальний та вертикальний круги, компенсатор, рівні, відлікові пристрої, закріпні та навідні гвинти. Дослідження і перевірки теодолітів. Електронні теодоліти.

Способи вимірювання горизонтальних кутів: спосіб прийомів, спосіб кругових прийомів. Вимірювання вертикальних кутів, формули для обчислення зенітних кутів і кутів нахилу.

Вимірювання перевищень

Загальні відомості. Види нівелювання: геометричне, тригонометричне, гідростатичне, стереофотограмметричне, супутникове. Основні типи нівелірів і рейок. Будова нівелірів. Дослідження і перевірки нівелірів. Дослідження нівелірних рейок. Способи геометричного нівелювання. Точність нівелювання. Електронні нівеліри. Лазерні нівеліри.

Тригонометричне нівелювання, формули для обчислення перевищень, точність. Будова приладів для гідростатичного нівелювання. Вимірювання перевищень між точками гідростатичним нівелюванням, точність.

Геодезичні мережі

Класифікація геодезичних мереж. Основні типи центрів, реперів і зовнішніх знаків. Методи побудови планової геодезичної мережі 1-3 класів, 1 і 2 розрядів: тріангуляція, трилатерація, полігонометрія. Визначення координат пунктів за допомогою супутникових систем GPS, ГЛОНАС. Методи побудови висотної мережі: геометричне нівелювання І-ІV класів, технічне нівелювання. Побудова знімальних мереж: прокладання теодолітних і нівелірних ходів, оброблення польових журналів, обчислення координат і висот пунктів.

Топографічні знімання

Види топографічних знімань. Способи знімання ситуації та рельєфу. Горизонтальне знімання: склад і порядок проведення польових робіт, прилади, оброблення матеріалів зйомки та складання плану місцевості. Вертикальне знімання: нівелювання територій, оброблення журналів знімання, складання плану, способи проведення горизонталей. Тахеометричне знімання: суть знімання, прилади: номограмні тахеометри, електронні тахеометри, порядок роботи на станції, оброблення матеріалів знімання, складання плану.

Мензульне знімання: суть знімання, прилади, порядок роботи на станції, оформлення плану. Аерофотознімання: суть і способи знімання, трансформування знімків, дешифрування знімків, складання карт і планів. Знімання місцевості лазерним скануванням. Поняття про космічне знімання.

Інженерно – геодезичні роботи

Трасування лінійних споруд. Розрахунок і розмічування кривих на місцевості. Поперечники. Нівелювання траси. Побудова поздовжнього і поперечного профілів. Проектування на профілях інженерних споруд.

Розмічування на місцевості сітки квадратів. Нівелювання вершин квадратів. Оброблення польових журналів. Складання топографічного плану. Обчислення проектних і робочих позначок. Складання картограми земляних мас. Способи визначення об’ємів земляних мас. Вертикальне планування майданчика.

Розподіл тем по модулях приведено в таблиці.

Модулі

Номер модулів	Зміст модулів
Модуль1	Загальні відомості з геодезії; топографічні карти і плани; теорія похибок.
Модуль2	Лінійні вимірювання; кутові вимірювання; вимірювання перевищень.
Модуль 3	Геодезичні мережі; топографічні знімання.
Модуль 4	Інженерно-геодезичні роботи.

1. ВИМІРЮВАННЯ НА ТОПОГРАФІЧНИХ КАРТАХ

1.1. Вимірювання довжини лінії

Завдання: виміряти довжину лінії між точками 1 і 2.

Якщо числовий масштаб карти 1:10 000, то одному сантиметрові на карті відповідає 100 м на місцевості. Числовий масштаб дозволяє легко визначити довжину лінії на місцевості, якщо відома її довжина на карті і навпаки.

Наприклад, довжина лінії, виміряна лінійкою на карті масштабу 1:10 000, дорівнює 9,4 см. Тоді довжина лінії на місцевості буде дорівнювати:

d = 9,4 × 100 = 940 м.

Довжину лінії також можна виміряти за допомогою лінійного або поперечного масштабу. Лінійний масштаб використовують для вимірювання або відкладання довжин ліній на карті циркулем зі шпильками без виконання арифметичних дій (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Лінійний масштаб

Для точнішого вимірювання і відкладання довжин ліній на карті застосовують поперечний масштаб (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Поперечний масштаб

Поперечний масштаб, у якого основа дорівнює 2 см, називають нормальним. Перед вимірюванням довжин ліній на картах і планах за допомогою поперечного масштабу потрібно розрахувати якій кількості метрів на місцевості відповідають основна, десята і сота частини основної поділки лінійки.

Наприклад, для плану масштабу 1:10 000 ці поділки будуть дорівнювати: 200, 20 і 2 м. Довжина лінії, що показана на рис. 1.2, буде дорівнювати на місцевості:

d = 4x200+7x20+1x2= 942 м.

Визначення геодезичних координат точок

Завдання: визначити геодезичні координати точок 1 і 2.

Рамка топографічної карти називається картографічною. На західній і східній сторонах рамки нанесенні поділки в мінутах за широтою, а на північній і південній – за довготою.

Для визначення геодезичних координат проводять через задану точку істинний меридіан та паралель до перетину з рамкою карти. Визначають кількість мінут і секунд між південною стороною рамки і паралеллю , а також - між західною стороною рамки і істинним меридіаном (рис.1.3).

M-36-37-В-в-3

1:10 000

Рис. 1.3. Визначення геодезичних координат точки

Геодезичні координати точки обчислюють за формулами

де , – широта та довгота південно-західного кута рамки.

Наприклад, якщо , а , то геодезичні координати точи 1 будуть: