Министерство
общего и профессионального образования
Российской
Федерации
Уральский Государственный
Университет имени Горького
Реферат
Современные
методы и приборы, использующиеся при
наземных геодезических съёмках
Исполнитель: Соболев
Арсений Андреевич
Студент И-201
группы
Руководитель: Казаченко Наталья
Анатольевна
Оглавление
Введение
Геодезия - наука которая нашла широкое
применение в строительстве и решает следущие
основные задачи: получение геодезических
данных на стадии проектированния сооружения
(инженерно-геодезические изыскания);
вынос в соответствии с проектом и закрепление
на местности основных осей и границ сооружений
(разбивочные работы); обеспечение правильных
геометрических форм и размеров элементов
сооружения на стадии строительства, определение
отклонений построенных элементов сооружения
от проектных (исполнительные съемки),
наблюдение за деформациями земной поверхности
или самого сооружения.
Для
геодезических работ любого плана используются
различными способами многочисленные
инструменты и методы. Недавно, на смену
старому поколению приборов и методов,
использующихся при геодезической съемке,
пришло новое. Поэтому, целью данного реферата
стало составление обзора новых методов
, используемых при наземных геодезических
съёмках.
Геодезические работы
Для начала рассмотрим виды
геодезических работ. Их существует несколько:
- Геодезические разбивочные работы
В состав разбивочных работ входит: - построение
геодезической разбивочной основы, вынос
в натуру главных (основных) осей здания
и проектных отметок, детальные разбивочные
работы выполняемые на разных стадиях
строительства от раскопки котлована
до монтажа технологического оборудования.
- Исполнительные
съёмки
По мере возведения зданий для определения
планового и высотного положения окончательно
установленных конструкций выполняют
комплекс геодезических работ, который
называют исполнительная геодезическая
съемка. Исполнительной съемке подлежат
те элементы и части зданий, от правильного
положения которых зависит прочность
и устойчивость всего сооружения. Точность,
принятая при исполнительной съемке, должна
быть не ниже точности разбивочных работ.
- Инженерно-геодезические
изыскания
Комплекс геодезических работ по изучению
и съемки ситуации и рельефа на территории
предпологаемого строительства. Включает
в себя: - создание планово-высотного обоснования,
топографическую съемку, построение крупномасштабных
планов для снятого участка, составление
проекта вертикальной планировки
- Создание геодезических сетей
Создание, реконструкция, сгущение плановых
и высотных геодезических сетей
- Топографо-геодезические
работы
Топографические съемки различных масштабов,
создание и обновление топографических
карт и планов, фототопографические съемки,
а также семки подземных и надземных сооружений
(Съемка инженерных коммуникаций).
- Наблюдение
за деформациями зданий и сооружений
Наблюдения за деформациями представляют
собой комплекс геодезических измерений
по результатам которых выявляют величины
деформаций и причины их возникновения,
также систематические наблюдения за
деформациями своевременно предупреждают
о возможных авариях и нарушениях эксплуатационных
качеств сооружений.
- Геодезические работы для земельного
кадастра
Кадастровые работы включают - кадастровые
съемки (методы съёмок сходны с топографическими,
за исключением определения высотного
положения точек), межевание земель, определение
площадей земельного участка, вынос в
натуру и определение границ землепользования.
- Фасадные
съемки и построение трехмерной модели
здания
Наиболее рационально при фасадных съемках
использовать лазерные сканирующие системы,
которые автоматизирую процессы съемок
больших массивов точек и используются
для детального отображения сложных фасадов
зданий
- Подсчет
объемов земляных масс
Комплекс геодезических работ для подсчета
объёмов земляных работ.
Рассмотрим подробнее некоторые
из видов работ в следующих главах.
Наземное лазерное сканирование
Суть технологии
заключается в определении пространственных
координат точек поверхности объекта.
Это реализуется посредством измерения
расстояния до всех определяемых точек
с помощью лазерного безотражательного
дальномера. При каждом измерении луч
дальномера отклоняется от своего предыдущего
положения так, чтобы пройти через узел
некой мнимой нормальной сетки, называемой
еще сканирующей матрицей. Количество
строк и столбцов матрицы может регулироваться.
Чем выше плотность точек матрицы, тем
выше плотность точек на поверхности объекта.
Измерения производятся с очень высокой
скоростью - тысячи, а порой и десятки тысяч
измерений в секунду. Прибор, реализующий
на практике приведенную технологию измерений,
называется лазерным сканером.
Результатом работы сканера является
множество точек с вычисленными трехмерными
координатами. Такие наборы точек принято называть
облаками точек или сканами. Обычно
количество точек в одном облаке может
варьироваться от нескольких сотен тысяч
до нескольких миллионов. Как правило,
изначально координаты точек определяются
в условной системе координат самого сканера.
Работа по сканированию
часто происходить в несколько сеансов,
во-первых, из-за ограниченного поля зрения,
во-вторых, из-за формы объектов, когда
все поверхности просто не видны с одной
точки наблюдения. Самый простой пример
- четыре стены здания. Полученные с каждой
точки стояния сканы совмещаются в единое
пространство в специальном программном
модуле. Для обеспечения процесса совмещения
еще на стадии полевых работ необходимо
предусмотреть получение сканов с зонами
взаимного перекрытия. При
этом перед началом сканирования в этих
зонах нужно разместить специальные мишени.
Это является весьма существенным моментом
при планировании работ. По координатам
этих мишеней и будет происходить процесс
"сшивки". Можно совместить облака
точек без специальных мишеней, используя
лишь характерные точки снимаемого объекта,
которые должны легко опознаваться на
сканах, но при этом, чаще всего, неизбежны
потери точности.
Полевые работы начинаются
с размещения визирных целей, их нумерации.
Затем производиться собственно сканирование.
После его завершения сканер автоматически
распознает на сканах мишени и уточняет
их местоположение. Нам же остается только
присвоить визирным целям имена. Этот
процесс не занимает много времени, зато
впоследствии позволяет значительно ускорить
обработку полученных результатов.
При сканировании
координаты точек во время вычисляются
в системе координат самого сканера. Поэтому
дополнительно необходимо провести определение
координат, как минимум, трех мишеней в
нужной нам системе. Чаще всего эта задача
решается с помощью безотражательного
тахеометра. Трех точек будет достаточно
для трансформации координат всего массива
данных.
Топографическая съемка
Топографической съемкой называется
комплекс геодезических работ, результатом
которых является топографическая карта
или план местности. Топографические съемки
выполняют аэрофототопографическим и
наземным методами. Наземные методы делятся
на тахеометрическую, теодолитную, фототеодолитную
и мензульную съемки.
Выбор метода съемки определяется технической
возможностью и экономической целесообразностью
при этом учитываются следущие основные
факторы: - размер территории, сложность
рельефа, степень застроености и т.д. При
съемке больших территорий наиболее эффективно
приментя аэрофототопографическую съемку,
на небольших участка местности, как правило
используют тахеометрическую и теодолитную
съемку. Мензульная съемка в настоящее
время используется достаточно редко,
как технологически устаревший вид съемки.
Наиболее распространенный вид наземной
топографической съемки - тахеометрическая
съемка. Преимущественно выполняется
с помощью электронного тахеометра, также
возможно выполнять съемку с помощью теодолита.
При тахеометрической съемке в поле выполняются
все необходимые измерения, которые заносятся
в память прибора либо в журнал, а план
составляется в камеральных условиях.
Теодолитная
съемка выполняется в два этапа: построение
съемочной сети и съемка контуров. Съемочная
сеть строится с помощью теодолитных ходов.
Съемочные работы выполняют с пунктов
съемочной сети способами: прямоугольных
координат, линейных засечек, угловых
засечек, полярных координат. Результаты
теодолитной съемки отражают в абрисе.
Все зарисовки в абрисах необходимо вести
четко и аккуратно, располагая объекты
с таким расчетом, чтобы оставалось свободное
место для записей результатов измерений.
Теодолитная съемка
Способ перпендикуляров
Способ перпендикуляров используют
для съемки точек, расположенных
на открытой местности вблизи сторон теодолитного
хода. Для определения положения углов
здания к1, к2, к3 достаточно опустить на линию
23 теодолитного хода перпендикуляры и
измерить расстояния d1, d2, d3 от твердой точки 2 по линии теодолитного
хода до оснований перпендикуляров и длины
перпендикуляров p1, р2, р3 (рис. 1.20).
При построении плана по линии
теодолитного хода, положение точек которого
нанесено на план, в масштабе плана откладывают
отрезки d1, d2, d3, т. е. получают положение
оснований перпендикуляров, в которых
восстанавливают перпендикуляры и по
ним откладывают в масштабе плана значения
р1, р2, р3 и таким образом получают на плане
точки к1, к2, к3 углов здания. Соединив эти
точки, имеем изображение двух стен здания,
изображение остальных двух стен получают,
прочертив линии, параллельные к2к3 и к1к2.
Таким образом, на плане получаем положени
здания. Аналогичным способом можно получить
изображение на плане и других объектов
местности.
Рис. 1.20. Способ
перпендикуляров
Перпендикуляры измеряют рулеткой,
а расстояние от твердой точки до основания
перпендикуляра отсчитывают по стальной
ленте, уложенной в створе линии 23 теодолитного
хода с помощью теодолита, установленного
над точкой 2. При небольшой длине перпендикуляров
(не более 4, 6,8 м при съемках-масштабах
1:500, 1:1000, 1:2000) их восстанавливают «на глаз».
При больших длинах перпендикуляров прямой
угол строят экером
(рис. 1.21), и длины перпендикуляров
при отмеченных масштабах можно увеличить
до 20, 40, 60 м.
Рис. 1.21. Экер
Из экеров
различных конструкций наибольшее распространение
получил двухзеркальный экер. Внутри металлического
корпуса 1 с прямоугольным окошками 2, под
которыми на внутренних сторонах укреплены
зеркала 3 под углом γ = 45° относительно
друг друга. Через окошко наблюдатель
смотрит не веху, установленную на точку
N. Перемещая экер по линии MN,
находят так положение, когда отраженное
от двух зеркал изображение вехи над точкой К будет
совпадать с направлением на веху в точке
N, что будет соответствовать положению
экера в вершине прямого угла NkK,
эту вершину через середину ручки 4, крючок
5 проектируют отвесом 6 на ленту (земную
поверхность).
На рисунке 1.21, б угол
а угол
т.е
ε = 2γ
При γ = 45°
ε = 90°, т. е. NкK
(см. рис. 1.21, а)
равен 90°
Способ полярных координат
Способ полярных координат
является наиболее используемым при съемке
точек. Принимая точку теодолитного хода
1 за полюс (рис. 1.22, б),
а линию 12 — за полярную ось, теодолитом,
установленным над точкой 1, одним полуприемом
измеряют угол βi, а дальномером, лентой
или рулеткой — отрезок si. В таблице 8
приведены максимальные расстояния в
способе полярных координат при выполнении теодолитной
съемки.
Рис. 1.22. Схемы
съемки контуров способами: а — линейной
засечки; б — полярным; в — угловой засечки;
г — створов
Обычно с одной вершины хода
унимают несколько точек местности, в
этом случае целесообразно лимб теодолита
ориентировать по линии хода 12, для чего
вращением алидады совмещают нулевые
деления лимба и алидады, затем закрепляют
алидаду и открепляют винт лимба и вращением
лимба вместе с алидадой перекрестие нитей
сетки наводят на точку 2. Следовательно,
при наведении на точку 2
теодолитного хода отсчет по горизонтальному
кругу будет равен нулю и при наведении
на точку i отсчет будет
равен полярному углу βi.
Таблица 8
Метод
определения расстояния и масштаб съемки |
Расстояния
до контуров, м |
четких |
нечетких |
При
измерении нитяным дальномером |
1:2000 |
100 |
150 |
1:1000 |
60 |
100 |
1:500 |
40 |
80 |
При
измерении лентой или оптическим дальномером |
1:2000 |
250 |
300 |
1:1000 |
180 |
200 |
1:500 |
120 |
150 |
Съемку методом
полярных координат можно выполнять не
только с точек; теодолитного хода, но
и с любой точки на его стороне. На рисунке
1.22, б это точка 1',
полученная путем откладывания расстояния d' =
11' в прямом и обратном направлениях.
Способ линейной засечки
Способ линейной засечки используют
для съемки точек путем измерения отрезков s1, s2 с точек а
и b (рис.
1-22, а). Точки а
и b на линии 12 теодолитного
хода выбирают так, чтобы угол засечки
при определенной точке К
был в пределах 30-150°, отрезки s1, s2 не превышали 50 м. На плане сначала
получают точки а и b,
из этих точек как из центров радиусами s1 и s2 в масштабе плана проводят дуги
окружностей, пересечение которых дает
положение точки К
на плане.
Способ угловой засечки
Способ угловой засечки используют
при съемке удаленных труднодоступных
местных предметов (трубы, шпили, антенны
и т. п.). Определяемая, точка получается
путем пересечения направлений из двух
и более точек теодолитного хода (для контроля
— не менее чем с трех направлений). Углы
β1 и β2 (рис. 1.22, в) измеряют
теодолитом, при этом угол γ при определенной
точке Т должен быть
в пределах 30-150° (наилучшая засечка при
γ = 90°).
Способ створов
Способ створов обычно применяют
при внутриквартальной съемке, когда съемка
основных контуров выполнена. Створом
может быть линия, сочиняющая две твердые
точки или два твердых контура (рис. 1.22,
г). Путем линейных измерений на линии
створа получают точки В', С', из которых
линейной засечкой (или другим способом)
получают снимаемую точку. Кроме cъемки
всех точек ситуации для уточнения составленного
плана выполняют обмеры по фасадам всех
строений, заборам и т. п. На перекрестках
проездов измеряют диагональные расстояния
между углами кварталов и ширину проездов.
Контрольные промеры делают между смотровыми
колодцами подземных коммуникаций, мачтами,
столбами воздушных линий связи и т. п.