Работа с геодезическими приборами
Работа с геодезическими приборами. 8
Инженерная геодезия рассматривает методы геодезических работ, выполняемых:
– при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений – промышленных, сельскохозяйственных, транспортных, гидротехнических, городских и подземных;
– при установке и монтаже специального оборудования;
– с целью разведки, использования и эксплуатации природных богатств территории страны и ее недр.
Несколько подробнее задачи инженерной геодезии заключаются в следующем:
1) получение геодезических материалов, необходимых для составления проекта работ по строительству сооружения, путем выполнения полевых геодезических измерений и вычислительно-графических работ;
2) определение на местности положения основных осей и границ сооружений и других характерных точек их в соответствии с проектами строительства;
3) обеспечение геометрических форм и размеров элементов сооружения на местности в соответствии с его проектом в процессе строительства;
4) обеспечение геометрических условий установки и наладки специального оборудования;
5) установление отклонений сооруженного объекта от его проекта («исполнительные съемки»);
6) изучение деформаций основания и тела сооружения, происходящих под действием различных нагрузок, под влиянием внешних факторов и деятельности человека;
7) определение расположения на поверхности Земли (или в ее недрах) отдельных объектов, элементов и характеристик, представляющих интерес для данного вида или отрасли народного хозяйства.
Инженерно-геодезические работы, имеющие прикладное значение, являются наиболее обширными. Инженерная геодезия использует методы высшей геодезии, топографии и фотограмметрии, а в отдельных случаях и свои приемы и средства.
Все задачи геодезии решаются на основе результатов специальных измерений, называемых геодезическими. Их выполняют при помощи специальных геодезических приборов и инструментов, таких как: нивелир, теодолит, нивелирная рейка и др.
В геодезии углами, определяющими направление, являются азимуты, дирекционные углы и румбы.
Топографический план – уменьшенное и подобное изображение горизонтальных проекций контуров и форм рельефа местности на бумаге без учета сферичности земли. Предметы и контуры изображают при помощи условных топографических знаков, а рельеф местности при помощи горизонталей.
В течение двух семестров мы изучали курс «Инженерная геодезия». Наша работа за это время состояла из двух этапов: составление топографического плана (1‑й семестр) и построение продольного профиля трассы (2‑й семестр). Так же мы научились пользоваться такими геодезическими приборами, как теодолит, нивелир, полярный планиметр.
Итог 1‑го семестра – топографический план. Прежде чем его составить, мы заполнили «Полевой журнал топографо-геодезических работ на участке поймы р. Щара». В этот журнал мы записали координаты и высоты геодезических пунктов и дирекционные углы. Вычислили и записали в полевой журнал координаты вспомогательных геодезических пунктов (станций Т1, Т2, Т3, Т4, тВ1).
Далее мы нашли высоты данных точек. Затем мы провели тахеометрическую съемку: становились в т1, ориентировались на Т2, потом становились в Т2 ориентировались на Т3 и т.д. По всей местности были расставлены нивелирные рейки. По ним снимают отсчет (в нашем случае со станций 1, 2, 3, 4). Так находят высоты всех этих точек. Координаты для них будут полярными.
Все эти измерения наносят на бумагу. Точки с одинаковыми отметками соединяют плавными линиями, которые называются горизонталями. Затем наносят объекты (ферма, водонапорная башня, жилые и нежилые постройки). В результате мы получили топографический план.
Кроме построения топографического плана мы также решали некоторые задачи:
1. определили площадь водохранилища планиметром. Сначала мы определили цену деления планиметра. Для этого мы измерили планиметром известную нам площадь S 3 раза и сняли показания планиметра Δm. Затем вычислили Δmср и нашли цену деления планиметра:
. Потом обмерили неизвестную площадь и, зная цену деления планиметра, нашли требуемую площадь.
2. Расчет геодезических элементов для выноса оси сооружения в натуру.
3. В данной задаче мы к известным (закрепленным на местности) точкам привязывали ось будущего сооружения, т.е. две его точки (А, В). Мы вычислили дирекционные углы, истинные углы и расстояния до точек для привязки (см. план).
Результат работы во втором семестре – продольный профиль трассы.
В начале на карте мелкого масштаба мы выполнили камеральное трассирование дороги, т.е. наметили в первом приближении наиболее целесообразное ее направление. В процессе полевого трассирования утвержденный вариант трассы переносится на местность по известным координатам вершин углов поворота или по данным их привязки к местным предметам.
По трассе прокладывается теодолитный ход. Вдоль трассы разбивают пикетаж, для чего от ее начального пункта, называемого нулевым пикетом, последовательно откладывают отрезки по 100 метров. концы каждого из них закрепляют деревянными кольями – пикетами, сокращенно обозначаемыми ПК0, ПК1… при таком счете номер пикета указывает расстояние в сотнях метров, пройденных от начала трассы.
Кроме того, кольями обозначаются точки, в которых меняется уклон местности, а также места пересечения трассы дорогами, реками, подземными и надземными коммуникациями.
Для обеспечения плавного движения транспорта в местах поворота трассы ее смежные прямые участки сопрягаются кривыми, чаще всего дугами окружностей некоторого радиуса. (R1=200 м. R2=150 м.)
Одновременно с разбивкой пикетажа и кривых ведется съемка ситуации прилегающей к трассе местности в полосе шириной по 100 м. с каждой стороны трассы. Результаты съемки заносят в пикетажный журнал, в котором трасса изображена условно в выпрямленном виде, а углы поворотов показываются стрелками. На завершающем этапе изысканий проводится техническое нивелирование трассы в прямом и обратном направлениях. В прямом ходе нивелируются пикеты, плюсовые точки, главные точки кривой и поперечники, в обратном ходе только пикеты.
В нашем задании трасса имела несколько поворотов, т.е. несколько круговых кривых. Чтобы разбить круговую кривую, достаточно определить на местности положения ее трех главных точек: начало кривой А (НК), середины кривой В (СК), конца кривой С (КК).
Для этого от вершины угла поворота В нужно отложить отрезки ВА=ВС=Т, а вдоль биссектрисы угла θ отрезок ВВ ’ . Эти отрезки обозначаются соответственно Т и Б и называются тангенсом и биссектрисой кривой. Кроме того необходимо знать длину кривой К и величину домера, т.е. разность между тангенсами и длиной кривой.
|
|
Все эти элементы могут быть найдены по измеренному углу поворота θ и заданному проектному радиусу R.
|
|
На практике значения элементов кривой берутся из специальных таблиц по известным θ и R.
Установление положения автодороги в продольном профиле по отношению к поверхности земли (положение проектной линии) производится при выполнении ряда технических условий, главным из которых является соблюдение предельного продольного уклона.
Требованию обеспечить устойчивость земляного полотна, удобства поверхностного водоотвода и защиты дороги от снежных и песчаных наносов лучше всего отвечает расположение дороги в насыпи. Однако, как в нашем случае для уменьшения продольных уклонов дорогу проектируют по секущей, срезая возвышенные места рельефа. В этом случае проектная линия наносится под условием нулевого баланса земляных работ, т.е. примерной компенсации объемов насыпей и выемок.
Положение дороги в профиле определяется также рядом точек, строго фиксированных по высоте: начало и конец трассы, ее пересечение в одном уровне с существующими железными и автомобильными дорогами и т.д.
От этих точек, называемых контрольными, и начинают нанесение проектной линии на профиль.
Зная отметку контрольной точки Н1, находят проектную отметку Н2 последующей точки (красную отметку):
Где h – превышения между точками
i – проектное значение уклона
d – расстояние между точками.
Разности между проектными отметками и отметками земли по оси дороги (черными отметками) называются рабочими отметками. Положительная рабочая отметка выражает высоту насыпи, отрицательная – глубину выемки.
Работа с геодезическими приборами
Поверка нивелира
Целью поверок и юстировок является выявление отклонений от идеальной геометрической схемы нивелиров, вызванных нарушением правильного взаимного расположения их частей и осей. Поверки и, если это необходимо, то и юстировки следует проводить систематически.
После поверок и юстировок нивелиров с цилиндрическими уровнями должно быть соблюдено главное геометрическое условие: визирная ось и ось цилиндрического уровня должны быть параллельны. Если это условие выполнено, то после приведения пузырька цилиндрического уровня в нульпункт визирная ось займет горизонтальное положение.
На занятиях по инженерной геодезии мы проводили проверку главного геометрического условия путем двойного нивелирования одной и той же линии с разных концов. Нивелир устанавливают между двумя точками А и В, расстояние между ними и нивелиром должно быть около 50 м. затем снимают показания с реек, установленных в точках А и В, находят превышение одной точки над другой. После этого перемещают нивелир в другую точку и снова определяют превышение. Если разность между превышениями точек А и В более 4 мм. значит прибор нуждается в юстировке.
В нашем случае, при первом измерении мы получили превышение точки В над точкой А – 178 мм, а во втором – 162 мм.
Найдем ошибку: Х=(178–162)/2=8 мм, допустимая ошибка 4 мм, следовательно, прибор нуждается в юстировке.
|
|
|
|
После этого мы нивелировали треугольник. В идеальном случае hAB=hBC+hCA но так как имеется ошибка прибора это условие не выполняется.
Поверка теодолита
Основные геометрические условия, которые должны быть соблюдены в теодолите, вытекают из принципиальной схемы измерения горизонтального угла и заключаются в следующем:
1) вертикальная ось инструмента должна быть отвесна;
2) плоскость лимба должна быть горизонтальна;
3) визирная плоскость должна быть вертикальна.
Для соблюдения этих условий выполняются следующие поверки теодолита.
Приборы геодезиста — что в своей работе используют люди данной профессии
Многие современные отрасли не представляют свое существование без такой науки, как геодезия. Развиваясь в ногу со временем, геодезия прочно вошла в такие отрасли, как строительство, сельское хозяйство, промышленность, где есть необходимость иметь точность при проведении измерений. В процессе геодезических изысканий в настоящее время используются приборы, которые позволяют за короткий промежуток времени выполнить широкий спектр работ – планировочных, ремонтных, строительных, начиная измерениями и заканчивая выносом точек по расстоянию и углу в натуру. Существует сверхточные приборы, понять работу которых необученному данной профессии человеку будет очень сложно. Но чаще можно встретить такие приборы, которые чаще всего используют геодезисты в своей работе.
Что измеряет геодезическое оборудование
Говоря простым языком, измеряют геодезисты расстояние и углы. Для этих целей могут использоваться как обычные рулетки и различные ленты, так и сложное геодезическое оборудование. Какими же приборами пользуется геодезист в своей ежедневной работе? Это:
Нивелиры, профилографы — измерение превышений
Служат для измерения различных высот. Измеряют также ее разницу. Первые бывают оптическими, цифровыми и лазерными. К нивелирам прилагаются определенные рейки.
Теодолит — измерение углов
Также измерение углов может проводиться обычными транспортирами, экерами. Нередко используется буссоль — подвид компаса, которым можно измерить тот угол, на который линия уходит от северного направления магнитного меридиана. Что касается теодолита, то это современный оптический инструмент, который с высокой точностью измеряет углы.
Навигационные спутники и GPS-техника — определение текущего местоположения
Эта техника является многофункциональной, позволяет точно, быстро и легко определить координаты определенной точки на местности. Также ей измерить длину, разделить местность на участки.
Оборудование геодезиста
Так какие же приборы использует в своей работе бригада геодезистов? Рассмотрим основные из них:
- Тахеометр
- Нивелир
- GPS-техника
- Штатив
- Вешка
- Лазерная рулетка
- Трубоискатель и кабелеискатель
Тахеометр
Является наиболее востребованным и комбинированным электронно-оптическим инструментом. С помощью тахеометра можно измерить расстояние, высоту и угол по горизонтали. Именно такие приборы в своей ежедневной работе используют геодезисты, и которые можно видеть на строительных площадках, садовых участках и вдоль трасс. Очень часто тахеометр справляется со всеми необходимыми измерениями и проведением работ по межеванию, разбивки осей, топографической съемке. Ввиду этого они являются наиболее универсальными приборами.
Нивелир
Очень часто использование тахеометра сопряжено с работой другого прибора – нивелира, который позволяет контролировать высоту, уровень и вертикальность различных поверхностей. Нивелир измеряет превышение объектов. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные и другие.
GPS-техника
Помогает определить местоположение на местности. Геодезическое GPS-оборудование имеет очень маленькую погрешность геодезических измерений и с высокой точностью определяют местоположение.
Штатив
Нет более простого, но в то же время полезного инструмента, чем штатив. Очень часто на нем фиксируются приборы, которые должны оставаться неподвижны в процессе работы геодезиста. Ведь иногда выполнять свою работу приходится не в самых лучших условиях.
Вешка
Еще один простой прибор для проведения геодезических работ. Как правило представляет собой высокую (до 2 м) круглую палку. Но может быть и выше. Наверху вешки находится отражатель, который отражает посланный дальномером сигнал, и GPS приемник. Именно на верхней точки прибора идет определение местоположения необходимой точки.
Лазерная рулетка
Удобный и относительно недорогой прибор в арсенале геодезиста. Используется для измерения небольших расстояний. В основном используется в помещения, так как в условиях улицы необходимо иметь поверхность, на которую необходимо навести луч рулетки. И очень часто в условиях яркой освещенности эту точку не видно. Поэтому стальные рулетки до сих пор используют геодезисты в своей работе. Они практичны, но для больших расстояний ими в одиночку измерять расстояние не получится, они провисают. Ввиду этого оба варианта рулеток востребованы в зависимости от территории и местности измерения.
Трубоискатель и кабелеискатель
Инструмент, позволяющий определять местоположение кабелей, труб и иных подземных коммуникаций, а также их точки поворота. Может также измерить глубину их залегания. После обнаружения всех необходимых коммуникаций их переносят на план.
Нельзя определенно сказать, какой из приборов является наиболее востребованным. Каждый из них выполняет свою особую роль в работе геодезистов.