геодезия методичка к лабораторным

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Мосты и транспортные тоннели»

Ф.Е. Резницкий

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольных работ по дисциплине «Инженерная геодезия»

для студентов–заочников специальности 270204 "Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство"

(Электронная версия)

Екатеринбург

2008

Учебным планом по дисциплине «Инженерная геодезия» для студентов– заочников специальности 270204 как ускоренной, так и полной формы обучения предусмотрено выполнение двух контрольных работ.

В пособии приведены задания и методические указания к выполнению этих контрольных работ, приведены примеры и образцы, дан подробный план пояснительной записки, ссылки на нужные пункты основного учебника, использование которого является обязательным при выполнении заданий. Подчеркнуто, что главное внимание студент должен уделить смыслу и методике выполнения работ, а не арифметическим действиям.

Пособие должно позволить студенту грамотно и без больших затрат вре-

мени полностью самостоятельно и качественно выполнить контрольные работы, изучив при этом основные этапы геодезических работ, выполняемых при любых видах строительства.

Автор: доцент, к.т.н. Резницкий Ф.Е.,

Рецензент: заведующий кафедрой "Геодезия и фотограмметрия" Уральского государственного горно-геологического университета доцент, к.т.н. Коновалов В.Е.

© Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС) 2008

2

СОДЕРЖАНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	4
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		4
Контрольная работа № 1. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЪЕМКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	5
1.1. Назначение и результаты горизонтальной съемки,
отчетные материалы по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	5
1.2. Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	8
1.3. Правила вычислений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	8
1.4. Вычисление плановой привязки теодолитного хода
к пунктам опорных геодезических сетей . . . . . . . . . . . . . . . .	.	9
1.5. Уравнивание теодолитного хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	13
1.6. Составление контурного плана участка в масштабе 1:2000	. . 15
Контрольная работа № 2. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ
НИВЕЛИРОВАНИЯ ТРАССЫ, ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ,
РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ПЛАНА ТРАССЫ . . .	. .	24
2.1. Назначение и результаты геодезических работ при
трассировании, отчетные материалы по работе . . . . . . . .	.	24
2.2. Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		27
2.3. Обработка журнала технического нивелирования . . . . . . . . .	.	27
2.4. Построение продольного и поперечного профилей
местности по трассе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		30
2.5. Расчет и построение проектной линии . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	34
2.6. Расчет положения точек нулевых работ . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	36
2.7. Расчет плана трассы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		37
2.8. Оформление профилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	.	40

3

ВВЕДЕНИЕ

По курсу “Инженерная геодезия” студенты-заочники специальности 290900 выполняют две контрольные работы. Отчет по каждой работе состоит из трех частей: пояснительной записки, журналов или ведомостей с расчета-

ми, чертежей. Все журналы, ведомости и чертежи должны быть подписа-

ны. У всех чертежей должны быть заголовки и указан масштаб.

Перед выполнением контрольных работ студент должен изучить соответствующие разделы учебника ИЛИ ЕГО ЭЛЕКТРОННОЙ ВЕРСИИ.

Пояснительную записку следует писать на листах формата А4 или в обычной школьной тетради на одной (правой) стороне листа. Страницы записки нумеруют. Текст и расчеты пишут ручкой черным или синим цветом, чертежи выполняют карандашом, шариковой или гелевой ручкой. В пояснительной записке допускаются только общеупотребительные сокращения слов. Разделы пояснительной записки нумеруют по общим правилам, заголовки к разделам выделяют пробелом сверху и снизу.

В пояснительной записке следует не переписывать дословно пункты методических указаний, а в краткой форме приводить полученные результа-

ты. Следует писать: в работе я вычислил, я начертил и т.п., а не вычисляют,

чертят. Основное внимание следует обращать не на арифметические расчеты, а на смысл выполняемой работы.

Журналы, ведомости вычислений и чертежи вклеивают или подшивают

левым краем в пояснительную записку. Представлять на проверку несброшюрованные работы недопустимо.

Титульный лист работы оформляют по общему образцу: указывают название университета, кафедры, номер и название контрольной работы.

Контрольные работы студенты представляют в деканат заочного отделения университета в установленные сроки до начала сессии. Преподаватель выписывает свои замечания на оборотной стороне обложки работы, исправления студенты выполняют на левых сторонах листов пояснительной записки. По исправленным работам со студентами-заочниками проводится собеседование, результат которого является основанием для допуска студента к экзамену.

ЛИТЕРАТУРА

1.Резницкий Ф.Е. Инженерная геодезия: Учебное пособие для студентов специальности 290900. - Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2000. – 132 с.

2.Инженерная геодезия: Учебник для вузов ж.д. транспорта / Под ред. проф. Матвеева С.И. - М.: Транспорт, 1999. – 453 с.

3.Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. - М.: Недра, 1989. –286 с.

4.Власов Д.И., Логинов В.Н. Таблицы для разбивки кривых на железных дорогах. - М.: Транспорт, 1968. –519 с.

Контрольная работа №1

4

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СЪЕМКИ

До выполнения работы следует изучить /1, п.п. 3.1-3.4; 9.1-9.2/.

1.1. Назначение и результаты горизонтальной съемки, отчетные материалы по работе

Горизонтальную съемку выполняют для получения контурного (ситуационного) плана местности, например, плана железнодорожной станции. Материалами съемки являются журналы измерений и абрисы – схематические чертежи с указанными на них результатами измерений.

Съемку выполняют с пунктов планового съемочного обоснования, т.е. с закрепленных на местности точек, координаты которых известны.

Вконтрольной работе предполагается, что съемочное обоснование создано прокладкой на местности теодолитного хода, в котором измерены правые по ходу горизонтальные углы с точностью 30" и длины сторон с точно-

стью 1:2000.

Для вычисления координат точек съемочного обоснования в принятой на объекте системе координат выполнена привязка хода к пунктам геодезической опорной сети – исходным пунктам ПП-11, ПП-12, ПП-13.

Врезультате выполнения контрольной работы студенты должны изучить методику обработки результатов геодезических измерений и построения контурных планов.

Отчетные материалы по работе: пояснительная записка, ведомость вычисления координат точек теодолитного хода; контурный план участка в масштабе 1:2000 на листе формата А3.

Содержание пояснительной записки:

•название контрольной работы;

•исходные данные;

•определение и назначение плановой привязки, вычисление дирекционного угла начальной стороны хода, контроль вычислений;

•схема (рисунок) геодезической привязки, ориентированная по вычисленному для своего варианта дирекционному углу начальной стороны;

•определение и назначение уравнивания, его последовательность, контроль на всех этапах вычислений;

•краткое описание способа построения координатной сетки;

•результаты контроля правильности нанесения на план точек теодолитного хода (таблица);

•перечисление способов горизонтальной съемки.

5

Координаты исходного пункта ПП-12

Таблица 1.1

		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
А–В	х	1161.83	1169.00	1176.06	1183.00	1189.80	1196.48	1203.03	1209.43	1215.69	1221.81
	у	1923.94	1928.27	1932.79	1937.49	1942.37	1947.42	1952.65	1958.05	1963.62	1969.35
Г–Е	х	1227.77	1233.58	1239.22	1244.70	1250.02	1255.16	1260.13	1264.92	1269.52	1273.95
	у	1975.23	1981.27	1987.46	1993.80	2000.27	2006.88	2013.63	2020.50	2027.50	2034.61
Ж–И	х	1278.18	1282.23	1286.08	1289.74	1293.19	1296.45	1299.50	1302.35	1304.99	1307.42
	у	2041.84	2049.18	2056.62	2064.16	2071.79	2079.50	2087.31	2095.18	2103.14	2111.15
К–Л	х	1309.64	1311.65	1313.44	1315.02	1316.38	1317.53	1318.46	1319.17	1319.66	1319.94
	у	2119.23	2127.36	2135.55	2143.77	2152.04	2160.34	2168.66	2177.01	2185.37	2193.74
М–О	х	1319.99	1319.83	1319.44	1318.84	1318.02	1316.98	1315.72	1314.25	1312.56	1310.66
	у	2202.12	2210.50	2218.87	2227.22	2235.56	2243.87	2252.15	2260.40	2268.61	2276.76
П–С	х	1308.54	1306.21	1303.68	1300.93	1297.98	1294.82	1291.47	1287.91	1284.15	1280.20
	у	2284.87	2292.92	2300.90	2308.82	2316.66	2324.42	2332.09	2339.68	2347.16	2354.55
Т–Ф	х	1276.06	1271.73	1267.21	1262.51	1257.63	1252.58	1247.35	1241.95	1236.38	1230.65
	у	2361.83	2369.00	2376.06	2383.00	2389.80	2396.48	2403.03	2409.43	2415.69	2421.81
Х–Щ	х	1224.77	1218.73	1212.54	1206.20	1199.73	1193.12	1186.37	1179.50	1172.50	1165.39
	у	2427.77	2433.58	2439.22	2444.70	2450.02	2455.16	2460.13	2464.92	2469.52	2473.95
Э–Я	х	1158.16	1150.82	1143.38	1135.84	1128.21	1120.50	1112.69	1104.82	1096.86	1088.85
	у	2478.18	2482.23	2486.08	2489.74	2493.19	2496.45	2499.50	2502.35	2504.99	2507.42

6

Координаты исходного пункта ПП-13

Таблица 1.2

		1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
А–В	х	1339,05	1341,69	1344,09	1346,26	1348,19	1349,88	1351,34	1352,55	1353,52	1354,24
	у	2094,79	2103,70	2112,68	2121,71	2130,80	2139,94	2149,12	2158,34	2167,58	2176,84
Г–Е	х	1354,73	1354,97	1354,97	1354,72	1354,24	1353,50	1352,53	1351,32	1349,86	1348,17
	у	2186,12	2195,42	2204,71	2214,00	2223,28	2232,54	2241,79	2251,00	2260,18	2269,32
Ж–И	х	1346,23	1344,06	1341,66	1339,01	1336,14	1333,04	1329,70	1326,15	1322,36	1318,36
	у	2278,41	2287,44	2296,42	2305,33	2314,17	2322,93	2331,60	2340,19	2348,68	2357,07
К–Л	х	1314,14	1309,71	1305,06	1300,20	1295,14	1289,87	1284,41	1278,75	1272,90	1266,86
	у	2365,35	2373,52	2381,56	2389,49	2397,28	2404,94	2412,46	2419,83	2427,05	2434,11
М–О	х	1260,64	1254,24	1247,67	1240,93	1234,02	1226,95	1219,73	1212,36	1204,84	1197,18
	у	2441,02	2447,76	2454,33	2460,73	2466,94	2472,98	2478,83	2484,48	2489,94	2495,21
П–С	х	1189,38	1181,46	1173,41	1165,24	1156,96	1148,57	1140,08	1131,49	1122,81	1114,05
	у	2500,27	2505,12	2509,77	2514,20	2518,42	2522,42	2526,20	2529,75	2533,08	2536,18
Т–Ф	х	1105,21	1096,30	1087,32	1078,29	1069,20	1060,06	1050,88	1041,66	1032,42	1023,16
	у	2539,05	2541,69	2544,09	2546,26	2548,19	2549,88	2551,34	2552,55	2553,52	2554,24
Х–Щ	х	1013,88	1004,58	995,29	986,00	976,72	967,46	958,21	949,00	939,82	930,68
	у	2554,73	2554,97	2554,97	2554,72	2554,24	2553,50	2552,53	2551,32	2549,86	2548,17
Э–Я	х	921,59	912,56	903,58	894,67	885,83	877,07	868,40	859,81	851,32	842,93
	у	2546,23	2544,06	2541,66	2539,01	2536,14	2533,04	2529,70	2526,15	2522,36	2518,36

7

1.2. Исходные данные

Индивидуальные для каждого студента исходные данные – координа-

ты исходных пунктов ПП-12 и ПП-13, которые выбирают из табл. 1.1, 1.2 по первой букве фамилии и последней цифре шифра студента. Например, студент Михайлов Е.Ю. , шифр 00-С-465 выбирает задание по варианту М–5.

Общие для всех студентов исходные данные:

•схема теодолитного хода и плановой привязки (рис. 1.1);

•координаты исходного пункта ПП-11: х11 =1000,00 м; у11 = 2200,00 м;

• примычные углы

β1пр = 104° 47,7′; β 2 пр = 62° 24,0′;

•горизонтальные углы и горизонтальные проложения, выписанные в специальную ведомость, которая выдается каждому студенту;

•абрис и журнал горизонтальной съемки (рис. 1.3).

1.3.Правила и примеры вычислений

Вконтрольной работе угловые величины вычисляют с точностью 0,1′ , линейные – с точностью 0,01 м. Следует помнить, что запись 76 м означает число, известное с точностью 1м; запись 76,0 м означает, что число известно с точностью 0,1 м; запись 76,00 м означает, что точность числа 0,01 м. При считывании показаний с табло калькулятора необходимо правильно округлять выписываемые числа.

Вычисления выполняют с помощью инженерных микрокалькуляторов. Обратные тригонометрические функции обозначаются отрицательным пока-

зателем степени. Например, arctg обозначен как tan-1 над клавишей с надписью tan. Все действия, обозначенные над клавишами, выполняются с предварительно нажатой клавишей SHIFT или 2nd. Обычно эти клавиши выделяют желтым цветом. Все инженерные микрокалькуляторы имеют специ-

альные клавиши для установки и преобразования угловых величин:

•клавишу DRG для представления угловых величин в градусах (DEG), радианах (RAD), градах (GRAD);

•клавишу DMS или ° ′ ″→ для преобразования минут и секунд в десятичные доли градуса; те же клавиши с предварительно нажатой клавишей SHIFT ( или 2nd ) преобразуют десятичные доли градуса в минуты и секунды.

Все инженерные калькуляторы имеют специальные клавиши для решения обратной и прямой геодезических задач. Это клавиши rθ или

R P на однострочных калькуляторах и клавиша Pol( на двустрочных калькуляторах для преобразования прямоугольных координат R (rectangular) в полярные координаты Р (polar) и клавиши xy или P R на однострочных калькуляторах и Rec( на двустрочных калькуляторах для преобразования полярных координат в прямоугольные.

8

На многих однострочных калькуляторах имеются специальные клавиши двух дополнительных регистров памяти а и b, куда вносят исходные данные и где хранятся результаты. Такие калькуляторы позволяют получать окончательные результаты без всяких промежуточных записей.

На двустрочных калькуляторах типа Casio fx-82MS исходные данные вводят через запятую, обозначенную на специальной клавише, а результаты хранятся в регистрах памяти E и F.

На калькуляторах типа Citizen SR-281 исходные данные тоже вводят через запятую, а для вызова второго результата используют клавишу x y.

На калькуляторах типа STF-169 исходные данные вводят через крас-

ную запятую, расположенную над клавишей 0, с предварительно нажатой клавишей ALFA. Результаты хранятся в регистре, обозначенном цифрой 0 – при решении обратной геодезической задачи – и в регистре, обозначенном . (десятичная точка) – при решении прямой геодезической задачи.

Обратная геодезическая задача

При решении обратной геодезической задачи калькулятор выдаёт дирекционные углы в пределах ±180º. Если ответ получается со знаком «–», то на однострочных калькуляторах к нему нужно просто прибавить 360º.

Примеры решения по данным со страницы 10:

Калькулятор Citizen SR-135

296.44 ± a 120.50 b SHIFT a (длина линии) 319.9951931

b (дирекционный угол) 157.8787323

SHIFT DMS 157º 52′ 43,43″ = 157º 52,7′ 333.04 ± a 122.93 ± b SHIFT a (длина линии) 355.0034176

b(дирекционный угол) –159.7401491

+360 =200.2598509 SHIFT DMS 200º 15′ 35,46″ = 200º 15,6′

Калькулятор STF-169

296.44± ALFA 0 120.50 Shift 0 (длина линии) 319.9951931

►(дирекционный угол) 157.8787323

SHIFT DMS 157º 52′ 43,43″ = 157º 52,7′

Калькулятор Citizen SR-281

2nd R→P 296.44 ± 2nd , 120.50 = (длина линии) 319.9951931 2nd x y 2nd °′ ″ (дирекционный угол) 157° 52′ 43″44

Двустрочный калькулятор Casio fx-82MS (а также -83, 85, 270, 300, 350MS)

Pol( -296.44 , 120.50) = (длина линии) 319.9951931 RCL tan-1 (дирекционный угол) 157.8787323 º′ ″ 157º52º43,4

(калькулятор и градусы, и минуты обозначает значком градусов).

9

Если дирекционный угол получается отрицательным, то на этом калькуляторе прибавить сразу 360º не удастся. Нужно результат переписать в другой регистр памяти (например, А), а затем вызвать его оттуда и прибавить

360:

Pol(-333.04 , -122.93) = (длина линии) 355.0034176 RCL tan-1 -159.7401491

SHIFT STO A (запись в регистр А)

ALFA A (вызов из регистра А) + 360 = 200.2598509 º′ ″ 200º 15º 35,4 = 200º 15,6′

Прямая геодезическая задача

При решении прямой геодезической задачи калькулятор воспринимает дирекционные углы от 0 до 360º. Примеры решения:

Калькулятор Citizen SR-135

204.42 а 262.4000 DMS b SHIFT b ( x) -26.09 b ( y) -202.75 226.09 а 343.0242 DMS b SHIFT b ( x) 216.26 b ( y) - 65.93

Калькулятор STF-169

204.42 ALFA 0 262.4000 DMS SHIFT . ( x) -26.09 ► ( y) -202.75 226.09 ALFA 0 343.0242 DMS SHIFT . ( x) 216.26 ► ( y) - 65.93

Калькулятор Citizen SR-281
2nd P→R 204.42 2nd , 262 º′ ″ 40.0 º′ ″ = (		x) -26.09
2nd x y ( y) -202.75
Калькулятор Casio fx-82MS
SHIFT Pol(204.42 , 262	º′ ″ 40.0 º′ ″) = -26.09	RCL tan-1 -202.75
SHIFT Pol(226.09 , 343	º′ ″02.7 º′ ″) = 216.26	RCL tan-1 - 65.93

При работе с персональным компьютером для решения обратной геодезической задачи в EXCELe следует использовать специальную функцию ATAN2, выдающую значение дирекционного угла в пределах ± 180º.

В строке формул следует записать:

Если (( y>0; ATAN2( x ; y)*180/ПИ( ); ATAN2( x ; y)*180/ПИ( )+360)

1.4.Вычисление плановой привязки теодолитного хода к пунктам геодезических опорных сетей

Плановой привязкой называются геодезические работы, при которых определяют: 1) координаты начального пункта и 2) дирекционный угол начальной стороны теодолитного хода. Назначение привязки – выполнение вычислений в единой системе координат и контроль измерений /1, 9.2.2/. Дирекционным углом называется угол ориентирования, отсчитываемый от по-

10