Опорные инженерно-геодезические сети

Инженерно-геодезические сети обладают рядом характерных особенностей:

• сети часто создаются в условной системе координат с привязкой к государственной системе координат;
• форма сети определяется обслуживаемой территорией или формой объектов, группы объектов;
• сети имеют ограниченные размеры, часто с незначительным числом фигур или полигонов;
• длины сторон, как правило, короткие;
• к пунктам сети предъявляются повышенные требования по стабильности положения в сложных условиях их эксплуатации;
• условия наблюдений, как правило, неблагоприятные.

Необходимо отметить особенности, связанные с целевым назначением сети. Такие особенности свойственны сетям, создаваемым для гидротехнического строительства, для строительства мостов, тоннелей различного назначения, прецизионных сооружений. Например, при строительстве плотин значительной высоты в узких речных долинах возникает необходимость в построении многоярусной сети, позволяющей осуществлять поярусную разбивку строящегося объекта. А при построении сети для строительства мостового перехода затруднительно проводить измерения вдоль берегов. При строительстве тоннелей и некоторых видов прецизионных сооружений повышенные требования предъявляются к точности построений лишь по одному определенному направлению.

Приведенные выше требования определяют значительное разнообразие опорных сетей как по конфигурации, так и по точности их создания.

Выбор вида построения зависит от многих причин: типа объекта, его формы и занимаемой площади; назначения сети; физико-географических условий; требуемой точности; наличия измерительных средств у исполнителя работ. Например, триангуляцию применяют в качестве исходного построения на значительных по площади или протяженности объектах в открытой пересеченной местности; полигонометрию - на закрытой местности или застроенной территории (полигонометрия - наиболее маневренный вид построения); линейно-угловые построения - при необходимости создания сетей повышенной точности; трилатерацию - обычно на небольших объектах, где требуется высокая точность; строительные сетки - на промышленных площадках.

В зависимости от площади, занимаемой будущим объектом, и технологии строительства, инженерно-геодезические сети могут строиться в несколько последовательных стадий (ступеней). При этом возможно сочетание различных видов построений. Например, для съемочных и разбивочных работ триангуляция или линейно-угловые сети могут служить основой для дальнейшего сгущения полигонометрическими и теодолитными ходами. Развитие измерительных средств во многом определяет выбор метода построения опорных сетей. Широкое внедрение в производство электронных тахеометров привело к тому, что линейно-угловые сети и полигонометрия используются наиболее часто.

Высотные опорные сети создают, как правило, методом геометрического нивелирования в виде одиночных ходов или систем ходов и полигонов, проложенных между исходными реперами. Использование электронных тахеометров позволяет заменять в отдельных случаях метод геометрического нивелирования методом тригонометрического.

 

6. Геодезическая техника в прикладной геодезии

 

Геодезическая техника и оборудование применяются для измерения длин линий, углов, превышении при построении астрономо-геодезической и нивелирной сети, съемке планов местности, строительстве, монтаже и в процессе эксплуатации больших инженерных сооружении.

Геодезические инструменты - механические, оптико-механические, электрооптические и радиоэлектронные инструменты, применяемые для измерений на местности, составления планов и крупномасштабных карт. Различают геодезические инструменты:

- для определения относительных  высот: нивелиры;

- для измерения углов: теодолиты;

-для измерения расстояний: мерная лента, дальномеры;

- для комплексной съемки местности: кипрегель и др.

Нивелир - оптико-механический геодезический инструмент для определения разницы высот точек земной поверхности (геометрического нивелирования). Основными частями нивелира являются зрительная труба, устанавливаемая строго горизонтально и вращающаяся в горизонтальной плоскости, и чувствительный уровень. Разность между цифрами, которые видны в нивелире на двух вертикальных рейках с делениями, равна разности высот точек, в которых установлены рейки. При точном нивелировании учитывается кривизна Земли. Сегодня используются лазерные и электронные нивелиры.

Одним из самых распространенных видов работ, выполняемых в геодезии, является геометрическое нивелирование. Оптические нивелиры представляют сегодня один из самых массовых секторов геодезической техники. Сам по себе процесс нивелирования подразумевает расчет разницы между высотами точек на поверхности.

По точности измерений оптические нивелиры можно разделить на приборы высокой точности, точные и технические нивелиры:

- Высокоточные - предназначены для нивелирования I и II классов и позволяют получить средние квадратические погрешности не более 0,5 мм на один километр двойного хода.

- Точные - предназначены для инженерно-технических  работ, строительства. Средние квадратические ошибки определения превышений не превышают 3 мм на 1 километр двойного хода.

- Технические - предназначены для инженерно-технических изысканий и строительных работ, позволяющие определять превышения с точностью не более 10 мм на 1 км двойного хода.

Нивелиры лазерные. Лазерные нивелиры действительно произвели революционный переворот в технологии строительства и в инженерно-геодезических работах. Данные геодезические приборы позволяют существенно упростить и расширить спектр контрольно-измерительных работ.

Некоторые преимущества:

- Лазерными нивелирами можно  пользоваться, не имея специальной  подготовки.

- Все измерения автоматизированы: достаточно установить прибор  на почти горизонтальную плоскость, и он готов к работе.

- Лазерные нивелиры задают вещественную, осязаемую линию, соответствующую визирной оси обычных геодезических приборов. Для работы с измерительным инструментом, в принципе, достаточно одного человека.

- Современные лазерные нивелиры  способны производить измерения  с точностью до 0,1 мм/м.

Нивелиры цифровые. Цифровые нивелиры обычно используют при прокладке нивелирных ходов всех классов. Этот прибор нашёл широкое применение в работах, при наблюдениях за осадками зданий. При работе с цифровыми нивелирами затраченное время на измерение сводится к минимуму. Эти приборы оснащены ЖК дисплеем, куда отображаются все выполненные измерения. Оптимальная комплектация - это сам цифровой нивелир, штатив и две рейки (с BAR-кодом.)

Уровень - приспособление для проверки горизонтальности линий и поверхностей и измерения малых углов наклона. Основную часть уровня составляет заполненная легкой жидкостью (за исключением небольшого объема "пузырька") стеклянная ампула.

Теодолит - Прибор для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Теодолит состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси горизонтального круга (лимба) с алидадой, на подставки которой опирается горизонтальная ось вращения зрительной трубы и вертикального круга. Теодолит применяется при геодезических, астрономических, инженерных работах. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). На смену оптическому теодолиту пришел электронные теодолит.

Теодолит сегодня используется во многих отраслях, например в различных изыскательских работах, при топографической съемке, в землеустройстве и сельском хозяйстве. Однако наиболее стабильным и устойчивым спросом эти приборы пользуются в первую очередь в строительной отрасли. Это объясняется тем, что для большинства геодезических работ на строительной площадке не требуется многофункциональное дорогостоящее оборудование, оснащенное современными технологиями связи и передачи данных.

Применяется теодолит как основной измерительный прибор и при проведении работ глобального характера: топографические или изыскательские работы, маркшейдерская съемка. С наступлением эры компьютерных технологий высокоточный и удобный электронный теодолит заменил теодолит обычный (оптический).

В первую очередь электронный теодолит примечателен наглядностью и простотой работы с ним. Такой прибор как электронный теодолит обладает хорошим, емким аккумулятором. Его вполне хватает, чтобы провести автономную высокоточную съемку местности. При этом достаточно лишь навести прибор на необходимый объект, и все вычисления отобразятся на экране. Таким образом, электронный теодолит не только помогает избежать ошибок в вычислениях, но и повышает эффективность проведения работ.

Тахеометр – геодезический инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Относится к классу неповторительных теодолитов, используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек в основном косвенными методами измерений: прямые и обратные засечки, тригонометрическое нивелирование и т.д.

Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т. д. Некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS. Тахеометры, собираемые из отдельных модулей, позволяют выбрать компоненты именно под конкретные прикладные задачи, полностью исключив лишнюю функциональность.

Автоматизированные тахеометры хорошо зарекомендовали себя при сканировании в заданном секторе большого количества точек (фасадного сканирования, а также при мониторинге деформации).

Мозгом тахеометра является микропроцессорный чип, позволяющий тахеометру самостоятельно решать различные задачи, например, вычислять определять площади объектов, осуществлять вынос в натуру и разбивку, определять недоступные расстояния и высоты, и многие другие. Все полученные во время съемки данные могут записываться в память прибора, и впоследствии передаваться на компьютер и другие устройства

Пантометр - угломерный геодезический инструмент, применявшийся при съемке лесов и торфяных болот.

Мерная лента - штриховая мера длины, представляющая собой металлическую ленту с нанесенной шкалой. Мерная лента применяемая в геодезии для измерений расстояний на местности.

Дальномер - прибор, служащий для определения расстояний без их непосредственного измерения на местности. Дальномер встраивается в зрительную трубу многих геодезических инструментов. При этом расстояние определяется с помощью рейки с делениями, стоящей на другом конце измеряемого отрезка. Свето-, радио- и лазерные дальномеры основаны на измерении времени прохождения волн соответствующего диапазона от дальномера до второго конца измеряемой линии и обратно.

Лазерные дальномеры. В устройстве и принципе работы лазерного дальномера, при всей своей гениальности, нет ничего сложного. Объясняясь простыми словами, данный геодезический прибор имеет импульсный излучатель, который генерирует пучок лазера и приемник (детектор) излучения. Таким образом, измеряя время, которое затрачивает луч на путь до объекта и обратно и, зная значение скорости света, лазерный дальномер автоматически рассчитывает расстояние до необходимого объекта.

И весь этот процесс в современных геодезических приборах происходит за доли секунд и нажатием всего одной кнопки. Наука и промышленность дошли до такого уровня развития, что современные лазерные дальномеры способны определять расстояния до 200 м, с точностью ± 1,5 мм, а по своим размерам не превышают средних размеров мобильного телефона. Итак, одни из характерных особенностей этих измерительных инструментов - точность и быстрота.

Длиномер - прибор для измерения расстояний с помощью мерного блока и гибкой нити. Длиномер применяется при инженерно-геодезических, маркшейдерских и других работах.

Кипрегель - геодезический инструмент, предназначенный для измерения вертикальных углов, расстояний, превышений и графических построений направлений при выполнении топографических съемок.

Мензула - полевой чертежный столик, состоящий из планшета, штатива и скрепляющей их подставки.

Штатив - приспособление в виде складной треноги или струбцины для жесткой фиксации фотографических, геодезических и других приборов.

Рейка - в геодезических работах - деревянный брус высотой 3-4 м с делениями по 1-5 см, устанавливаемый вертикально в наблюдаемых точках при нивелировании и топографической съемке. Различают:

- нивелирные рейки для  измерения превышений; и

- геодезические мерки, применяемые  в качестве визирной цели.

Буссоль - инструмент для измерения магнитного азимута направлений на местности. Буссоль применяют при геодезических работах, в маркшейдерии, в артиллерии (при управлении огнем).

Стереофотограмметрические приборы - оптико-механические и электронные устройства, дополненные в ряде случаев ЭВМ и средствами автоматики. Стереофотограмметрические приборы позволяют по стереоскопическим снимкам местности (стереопарам) определять размеры, форму и положение (координаты) изображенных на них предметов, а также вычерчивать топографические планы и карты.