Инженерная геодезия
Покупка
Тематика:
Инженерная геодезия
Издательство:
Директ-Медиа
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 497
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-4499-0686-1
Артикул: 795841.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Изложены основные положения геодезии, общие принципы организации геодезических работ, развития государственных геодезических опорных сетей и способы определения дополнительных опорных пунктов. Дано подробное описание основных геодезических приборов, их поверок и юстировок, изложены теория и методика выполнения геодезических измерений и обработка их результатов, вопросы создания съемочного обоснования и производство топографических съемок традиционными и автоматизированными методами. Подробно рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительства гражданских и промышленных зданий, автомобильных дорог, мостов, подземных коммуникаций и проведения наблюдений за деформациями сооружений. Приведены сведения о геодезических работах по обеспечению земельного кадастра, вычислении площадей земельных участков и определении границ землепользования. Изложены основные требования правил техники безопасности и охраны труда при ведении геодезических работ на строительных объектах. Книга предназначена для студентов строительных специальностей вузов. Может быть полезна студентам других специальностей вузов, техникумов и колледжей, а также работникам геодезического производства.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- 21.03.03: Геодезия и дистанционное зондирование
- ВО - Специалитет
- 21.05.01: Прикладная геодезия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Г. Г. Поклад, С. П. Гриднев, Б. А. Попов ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ Учебное пособие для вузов Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Строительство» Москва Берлин 2020
УДК 528.4(075) ББК 26.117я73 П48 Рецензенты: Рубцов И. В. — к. т. н., профессор, зав. кафедрой инженерной геодезии Московского государственного строительного университета; Ниязгулов У. Д. — профессор, зав. кафедрой геодезии, геоинформатики и навигации Московского государственного университета путей сообщения Поклад, Г. Г. П48 Инженерная геодезия : учебное пособие для вузов / Г. Г. Поклад, С. П. Гриднев, Б. А. Попов. — Москва , Берлин : Директ-Медиа, 2020. — 497 с. ISBN 978-5-4499-0686-1 Изложены основные положения геодезии, общие принципы организации геодезических работ, развития государственных геодезических опорных сетей и способы определения дополнительных опорных пунктов. Дано подробное описание основных геодезических приборов, их поверок и юстировок, изложены теория и методика выполнения геодезических измерений и обработка их результатов, во- просы создания съемочного обоснования и производство топографических съемок традиционными и автоматизированными методами. Подробно рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительства гражданских и промышленных зданий, автомобильных дорог, мостов, подземных коммуникаций и проведения наблюдений за деформациями сооружений. Приведе- ны сведения о геодезических работах по обеспечению земельного кадастра, вы- числении площадей земельных участков и определении границ землепользования. Изложены основные требования правил техники безопасности и охраны труда при ведении геодезических работ на строительных объектах. Книга предназначена для студентов строительных специальностей вузов. Может быть полезна студентам других специальностей вузов, техникумов и кол- леджей, а также работникам геодезического производства. Текст приводится в авторской редакции. УДК 528.4(075) ББК 26.117я73 ISBN 978-5-4499-0686-1 © Коллектив авторов, текст, 2020 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020
ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие рассчитано на студентов строительных и автодорожных специальностей вузов, изучающих курс «Инженерная геодезия». Цель изучения курса состоит в приобретении студентами системы знаний, умений и навыков, позволяющие им самостоятельно выполнять комплекс топо- графических, съемочных и инженерно-геодезических работ, связанных с изыска- ниями, проектированием и строительством инженерных сооружений. Учебный материал представлен с учетом современных достижений геодезической науки и производства по принципу последовательного изложения основных теоретических и практических вопросов — от общих к частным. Учебное пособие состоит из двух частей, включающие пять разделов. В первой части пособия изложены основные положения геодезии, даны по- нятия карты и плана и способы решения инженерных задач по картам и планам. Приведены общие принципы организации геодезических работ, методики выпол- нения геодезических измерений и обработки их результатов, дано описание основ- ных геодезических приборов, их поверок и юстировок. Представлены сведения из теории погрешностей измерений в объеме, необходимом для обработки данных измерений и оценки точности полученных результатов. Рассмотрены основные системы координат, применяемые при производстве съемочных и разбивочных работ на местности. Дана классификация государственных геодезических опорных сетей, геодезических сетей сгущения и съемочных сетей, изложены способы со- здания съемочного обоснования и производства крупномасштабных топографиче- ских съемок. Многие вопросы основ геодезии изложены достаточно подробно, что позво- ляет использовать пособие при изучении курса геодезии студентами различных специальностей. Вторая часть пособия посвящена инженерно-геодезическим работам при изысканиях, проектировании и строительстве сооружений. Рассмотрены вопросы создания геодезических опорных, съемочных и разбивочных сетей на площадке строительства, основные принципы геодезических разбивочных работ, способы перенесения в натуру проектов строительства. Изложены методы геодезических работ на всех этапах процесса строительства, включая наблюдения за деформаци- ями зданий и сооружений. Приведены сведения о геодезическом обеспечении зе- мельного кадастра, вычислении площадей земельных участков, выносе в натуру и определении границ землепользования. Подробно рассмотрены вопросы геодезических изысканий трасс автомо- бильных дорог, расчета и разбивки на местности простых и сложных закруглений, нивелирования трассы с построением профиля, геодезического обслуживания раз- бивки земляного полотна и верхнего строения дороги. Представлены разделы по организации и выполнению геодезических работ при изысканиях и строительстве мостов и подземных коммуникаций, изложены требования правил техники без- опасности при ведении работ на строительных объектах. Часть первая учебного пособия написана проф. Г. Г. Покладом с участием доц. С. П. Гриднева, часть вторая — совместно проф. Г. Г. Покладом, доц. Б. А. Поповым и доц. С. П. Гридневым. Общая редакция пособия выполнена проф. Г. Г. Покладом. 3
Авторы выражают благодарность инж. И. С. Гуляеву и сотрудникам ВГАСУ доц. Н. И. Самбулову, М. А. Кириенко, Е. С. Ляшенко, Е. М. Сергеевой за помощь в подготовке рукописи к изданию, а также рецензентам за ценные рекомендации по улучшению содержания учебного пособия. Авторы будут признательны читателям, которые пришлют свои отзывы об учебном пособии.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ОБЩАЯ ГЕОДЕЗИЯ
Раздел первый ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОДЕЗИИ § 1. Предмет и задачи геодезии Геодезия — одна из древнейших наук о Земле. Само название предмета (геодезия в переводе с греческого — «землеразделение») указывает, что геодезия как наука возникла из практических потребностей человечества, связанных с из- мерением и разделением земельных участков. Современная геодезия является многогранной наукой, решающей сложные научные, научно-технические и инже- нерные задачи путем специальных измерений, выполняемых при помощи геодези- ческих и других приборов, и последующей математической и графической обработки их результатов. Геодезия — наука о методах и технике производства измерений на земной поверхности, выполняемых с целью изучения фигуры Земли, изображения земной поверхности в виде планов, карт и профилей, а также решения различных при- кладных задач. С развитием человеческого общества, с повышением уровня науки и техни- ки меняется и содержание геодезии. В процессе своего развития геодезия раздели- лась на ряд самостоятельных научных и научно-технических дисциплин: 1. Высшая геодезия решает задачи по изучению фигуры и размеров Земли и планет, а также по созданию геодезических опорных сетей. При подробном изуче- нии методов решения задач высшей геодезии из нее выделяются в отдельные дис- циплины геодезическая астрономия, геодезическая гравиметрия и космическая геодезия. Геодезическая астрономия занимается вопросами определения исходных данных для опорных геодезических сетей на основе наблюдений небесных светил. Геодезическая гравиметрия занимается изучением фигуры Земли путем из- мерения с помощью специальных приборов силы тяжести в отдельных точках земной поверхности. Космическая (спутниковая) геодезия изучает геометрические соотношения между точками земной поверхности с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ). 2. Геодезия, или топография, изучает вопросы, связанные со съемками сравнительно небольших участков земной поверхности и их детальным изображе- нием в виде планов и карт. 3. Картография изучает методы и процессы создания изображений значи- тельных территорий земной поверхности в виде карт различного назначения, тех- нологию их производства и размножения. 4. Фототопография занимается разработкой методов создания планов и карт по фотоснимкам и аэрофотоснимкам местности. 5. Морская геодезия разрабатывает методы специальных измерений, связан- ных с картографированием и изучением природных ресурсов дна морей и океанов. 6
6. Инженерная (прикладная) геодезия занимается изучением методов геоде- зических работ, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации ин- женерных сооружений, монтаже оборудования, а также эксплуатации природных богатств страны. Инженерная геодезия широко использует методы геодезии, а в отдельных случаях — и свои приемы и средства. § 2. Роль геодезии в развитии хозяйства страны В своем развитии геодезия опирается на достижения ряда научных дисци- плин, в первую очередь математики, физики и астрономии. Математика воору- жает геодезию средствами анализа и методами обработки результатов измерений. Астрономия обеспечивает геодезию исходными данными для развития геодезиче- ских опорных сетей. На основе законов физики рассчитывают геодезические при- боры. Успешно используются достижения науки и техники в области автоматики, телемеханики и радиоэлектроники, на базе которых конструируются геодезические приборы. Изучением Земли в различных аспектах занимаются география, геология, геоморфология, гравиметрия и геофизика. Поэтому совершенно естественна тес- ная связь геодезии с этими науками. Знание географии обеспечивает правильную трактовку элементов ландшафта, который составляют рельеф, естественный по- кров земной поверхности (растительность, почвы, моря, реки и т. д.) и результаты деятельности человека (населенные пункты, дороги, сооружения, средства связи и т. д.) Формы рельефа и закономерности их изменения познаются при помощи геологии и геоморфологии. Изучение фигуры Земли связано с исследованиями ее внешнего гравитационного поля, которые невозможны без использования законов и приборов гравиметрии. Применение в геодезии фотоснимков требует знания фотографии. Для ка- чественного графического оформления планов, карт и профилей, чертежей при землеустроительном проектировании необходимо изучение правил и приемов то- пографического черчения. Геодезия имеет огромное научное и практическое значение в самых различ- ных сферах народного хозяйства. Исследование околоземного и космического пространства требует детально- го изучения внешнего гравитационного поля Земли и распределения масс в ее те- ле, поэтому роль геодезии в решении задач космических исследований чрезвычайно велика. Геодезические измерения широко используются в современ- ных научных исследованиях по изучению внутреннего строения Земли и процес- сов, происходящих на ее поверхности и в недрах. С их помощью фиксируются величины вертикальных и горизонтальных тектонических движений земной коры, изменения береговых линий морей и океанов, колебания уровней последних и т. п. Для обеспечения непрерывного роста производительных сил страны важно изучение ее территории в топографическом отношении, что осуществляют с по- мощью карт и планов, создаваемых по результатам геодезических работ. Карты являются основой для отображения результатов научных исследований и практи- ческой деятельности в области геологии, географии, геофизики и других наук. Карты различного назначения и содержания являются средством познания приро- ды и жизни на Земле, источником разнообразных сведений о мире. Геодезия играет важную роль в решении многих задач хозяйства страны: при изысканиях, проектировании и строительстве самых различных сооружений, 7
при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых, при планировке, озеленении и благоустройстве населенных пунктов, земле- и лесоустройстве, осу- шении и орошении земель, при наблюдениях за деформациями сооружений и т. д. Большое значение имеют результаты топографо-геодезических работ в сель- ском хозяйстве. Планы, карты и цифровые модели местности используются для отвода земельных участков, уточнения и изменения границ землепользований, внутрихозяйственной организации территорий сельскохозяйственных предприя- тий, проведения почвенных, геоботанических и др. обследований и изысканий, проектирования и вынесения в натуру проектов сельскохозяйственных объектов и решения других задач. Важнейшая роль отведена геодезии в проведении государственного земель- ного кадастра, данные которого служат для рационального использования земель и их охраны, регулирования земельных отношений, планирования сельскохозяй- ственного производства, обоснования размеров платы за землю, оценки хозяй- ственной деятельности, а также осуществления других мероприятий, связанных с использованием земель. Велика роль геодезии в обороне страны. Карты — «глаза армии» — ис- пользуются для изучения местности, отражения на ней боевой обстановки и раз- работки планов проведения боевых операций, при стрельбе по невидимым целям и возведении военно-инженерных сооружений. Значение геодезических данных особенного возросло в связи с применением военной ракетной техники. Наряду с широким использованием готовой геодезической продукции — планов и карт — в современной боевой обстановке нельзя обойтись без геодезических измерений. Поэтому некоторые рода войск имеют в своем составе геодезические подразде- ления. § 3. Краткие сведения из истории геодезии Возникновение геодезии относится к глубокой древности, когда появилась потребность изучения земной поверхности для хозяйственных целей. Еще задолго до нашей эры в Египте, Месопотамии, Китае и Греции геодезия играла важную роль в вопросах землепользования и инженерного строительства каналов, дамб, пирамид и других сооружений. Уже в древности геодезия решала не только практические, но и чисто науч- ные задачи. Представления о форме Земли основывались на научных наблюдениях за явлениями природы. Пифагор и Аристотель считали Землю шарообразной, Эра- тосфен (276–194 гг. до н. э.) вычислил окружность Земли (около 40 тыс. км), что почти совпадает с ее современным значением. Первое упоминание о геодезических работах в нашей стране относится ко времени Киевской Руси. В летописи 996 года имеются указания о порядке исполь- зования земли. Еще одним документом является подпись на так называемом Тьму- тараканьском камне, которая свидетельствует, что в 1068 году князь Глеб измерил расстояние длиной около 20 км между Керчью и Таманью по льду через Керчен- ский пролив. Простейшие геодезические измерения применялись в XIII–XV вв. при земельной переписи, где длины линий измерялись веревкой, а углы вообще не измерялись. В XVI веке межи между владениями устанавливались по специально- му наказу, по которому работу требовалось выполнять «землемерием». К этому времени относится первая в России книга по геодезии. 8
Широкое развитие геодезия получила в ХVI веке в связи с новыми запроса- ми экономики зарождавшегося буржуазного общества. На территории Московско- го государства в XVII веке было проведено описание обмера земли и составлен «Большой чертеж» с нанесением рек, дорог и населенных пунктов. Новый этап в геодезии открылся с изобретения астрономической трубы в начале ХVII века (Янсен, Галилей, Кеплер), уровня, верньера и дальномера. Пер- вые геодезические приборы с оптической трубой — нивелиры появились во вто- рой половине ХVII в. В 1787 году английским механиком Рамсденом был изобретен теодолит с оптической трубой. В начале ХVII века голландский ученый Снеллиус предложил метод триангуляции для определения с высокой точностью значительных расстояний на местности. В конце ХVII века И. Ньютон на основе открытого им закона всемирного тя- готения пришел к выводу, что Земля должна иметь форму шара, сплюснутого у полюсов. Начавшиеся в ХVIII веке градусные измерения подтвердили теоретиче- ские выводы Ньютона о сфероидичности Земли. Научная постановка геодезических работ в России была осуществлена в эпоху Петра I. В этот период широкое развитие получили промышленность, море- плавание, военное дело и торговля, что выдвинуло новые требования к геодезиче- ским измерениям и картографированию. В малоизученные районы государства были направлены специальные экспедиции для производства съемочных работ. Были выполнены первые топографические съемки на Дону, Иртыше, Камчатке и Курильских островах. В 1739 году был учрежден Географический департамент, руководителем которого в 1758–1765 гг. был великий русский ученый М. В. Ломоносов. В ХVIII веке в России были созданы первые учебные заведения для подготовки геодезистов. В 1779 году создана Межевая школа, преобразованная в 1838 году в Межевой институт (ныне МИИГАиК) — высшее учебное заведение по подго- товке геодезистов. К первой половине ХVIII века относится начало изготовления в России геодезических приборов. Начиная с 1765 года проводилось генеральное межевание на территории площадью около 300 млн га. Под руководством геодезиста — картографа И. К. Кирилова были выполнены большие картографические работы. Большой размах получили картографические работы в России после Отече- ственной войны 1812 г. Значительный вклад в картографирование страны внес со- зданный в 1822 году Корпус военных топографов. В XIX веке были проведены большие по объему работы по построению гео- дезических опорных сетей и высокоточные градусные измерения по меридиану от Северного Ледовитого океана до устья Дуная под руководством русских уче- ных — геодезистов К. И. Теннера и В. Я. Струве. Эти работы оказали решающее влияние на развитие теории геодезии и методов геодезических и астрономических работ. Важнейшую роль в развитии геодезии в нашей стране сыграл изданный 15 марта 1919 года Декрет Совнаркома Российской Федерации об утверждении Высшего геодезического управления, впоследствии переименованного в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК). Основной задачей ГУГКа являлось сплошное картографирование страны для изучения ее территории в топографиче- ском отношении в целях поднятия и развития производительных сил страны. Для 9
руководства научно-исследовательскими работами геодезического направления в 1928 году был создан Центральный научно-исследовательский институт геоде- зии, аэросъёмки и картографии (ЦНИИГАиК), которому в 1978 году присвоено имя Ф. Н. Красовского — выдающегося ученого — геодезиста. Большое внимание было уделено подготовке высококвалифицированных специалистов геодезического и землеустроительного профилей. В 1930 году была проведена реорганизация Московского межевого института, на базе которого были созданы два самостоятельных ведущих вуза страны: Московский геодезиче- ский институт (с 1936 г. Московский институт инженеров геодезии, аэросъемки и картографии — МИИГАиК, ныне Московский государственный университет гео- дезии и картографии) и Московский землеустроительный институт (ныне Госу- дарственный университет по землеустройству — ГУЗ). Организованный в 1934 году астрономо-геодезический факультет при Новосибирском инженерно- строительном институте явился базой для создания в 1939 году Новосибирского института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (НИИГАиК), ныне Новосибирский государственный университет геодезии и картографии. Позднее геодезические и землеустроительные факультеты возникли и при других высших учебных заведениях страны. Начиная с 20-х годов XX века геодезическая наука и аэрогеодезическое про- изводство получили широкое развитие. На смену традиционным геодезическим приборам пришли принципиально новые приборы, создаваемые с использованием новейших достижений науки и техники. Разработки приборов направлены на по- вышение точности и автоматизацию измерений, увеличение производительности труда. Отечественными геодезистами под руководством Ф. Н. Красовского полу- чены новые параметры фигуры Земли. Создана отечественная школа аэрофото- съемки и фотограмметрии. Как самостоятельная дисциплина геодезической науки и техники определилась прикладная геодезия. Выдающимся ученым-геодезистом М. С. Молоденским разработана новая теория изучения фигуры Земли и ее внешнего гравитационного поля, позволившая российской геодезической школе занять ведущие позиции в области решения ос- новной научной проблемы геодезии. К настоящему времени геодезической службой выполнены огромные рабо- ты по обеспечению территории страны пунктами геодезической опорной сети; за- вершено картографирование страны в масштабах 1:100 000 — 1:25 000, в большом объеме проводятся топографические съемки в масштабе 1:10 000. Высокие темпы производства съемочных работ и их высокое качество достигнуты благодаря внед- рению и широкому использованию методов аэрофотосъемки. Революционным шагом в развитии геодезии является разработка концепции перехода топографо-геодезического производства на спутниковые методы опреде- ления координат с использованием космических систем ГЛОНАСС/GPS. Широко применяемые в настоящее время спутниковые технологии, основанные на исполь- зовании постоянно функционирующей системы искусственных спутников Земли, позволяет быстро и с высокой точностью определять положение точек на земной поверхности. 10
Доступ онлайн
В корзину