1. ГЕОДЕЗИЯ – наука о формах и размерах Земли, происходит от     слов «Гео» — Земля и «Дезос» — делить, межевать. Это     древнейшая дисциплина, неразрывно связанная с астрономией,     без которой не обошлось бы ни одно строительство каких-либо сооружений, начиная от дорог, заканчивая атомными электростанциями.

Особую роль занимает геодезия в строительстве. Геодезическое сопровождение строительных работ включает в себя:

• создание геодезической разбивочной сети (основы) для строительства;

• вынос в натуру основных или главных разбивочных осей зданий и сооружений;

• разбивочные геодезические работы;

• геодезический контроль точности геометрических параметров зданий и сооружений в процессе строительства;

• исполнительные геодезические съемки планового, а также высотного положения элементов конструкций и частей зданий и сооружений, коммуникаций;

• наблюдения за деформациями зданий и сооружений

• геодезические работы при монтаже конструкций, проверке вертикальных колонн, сооружений и их элементов;

• геодезические работы по определению в натуре скрытых подземных сооружений при различных работах и др.

     После выполнения строительных работ, проводится геодезический контроль (исполнительная съемка), который выявляет фактическое положение элементов конструкций и частей зданий и сооружений относительно проектного положения. По материалам этого контроля составляется исполнительная документация (схемы и чертежи).

2.  В наше время геодезические работы включают в себя обширный спектр деятельности, а именно:

• геодезическая съемка (плановая, в плоскости Х, Y);

• топографическая съемка или топосъемка (высотная, в плоскости Х, Y, Н);

• подеревка (съемка и описание каждого дерева на участке);

• межевание и землеустройство (определение, уточнение границ земельных участков);

• восстановление межевых знаков (вынос и закрепление межевых знаков на местности);

• разбивочные работы (разбивка местности в соответствии с проектом);

• обмеры земельных участков, зданий и сооружений, различных конструкций;

• геодезические изыскания при наблюдениях за осадками и деформациями;

• инженерные изыскания при строительстве;

• фасадные съемки;

• маркшейдерские работы (горная геодезия) и др.

     Кроме всего вышеперечисленного, геодезические услуги помогают производить геологические и гидрогеологические изыскания, ландшафтные и даже археологические работы. Геодезия является частью аэрофото- и космической съемки территории.

3. Теодолиты - это специальные приборы, предназначенные специально для определения направления и измерения горизонтальных и вертикальных углов. С помощью теодолита и нитяного дальномера можно измерять и расстояние. Теодолиты используют при строительстве, при геодезических работах, при топографических и маркшейдерских съёмках. Горизонтальные и вертикальные круги с градусными минутными и секундными делениями являются основной рабочей мерой.

С помощью теодолитов можно:

1. Измерить углы в теодолитных и тахеометрических ходах.

2. Разбить плановые и высотные съемочные сети.

3. Нивелировать горизонтальный луч с помощью уровня при трубе.

Все теодолиты по точности подразделяются на:

1.Высокоточные 2.Точные 3.Технические

  Высокоточные теодолиты предназначены для выполнений угловых измерений в ГГС 1 и 2 класса, а также специальных геодезических сетях повышенной точности.

4.  ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга PQ должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита MN;

 визирная ось зрительной трубы CD должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси ее вращения AB;

 ось вращения зрительной трубы AB должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита MN.

горизонтальная нить сетки была перпендикулярна оси вращения теодолита.

Общий внешний вид теодолита показан на рисунки:

1. трегер (нижняя часть теодолита)

2. подъемные винты

3. закрепительный винт лимба

4. наводящий винт лимба

5. закрепительный винт алидады

6. наводящий винт алидады

7. цилиндрический уровень

8. исправительные винты цилиндр уровня

9. колонки зрительной трубы

10. закрепительный винт трубы

11. наводящий винт трубы

12. фокусирующий винт

13. кожух

14. диоптрическое кольцо трубы (окуляра)

15. окуляр микроскопа

16. визир

17. объектив зрительной трубы 18.дно футляра

18. становой винт

19. штатив

5. Нивели́р (от фр. niveau — уровень, нивелир) — оптико-механический геодезический прибор для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками. Прибор, устанавливаемый обычно на треножник (штатив), оборудован зрительной трубой, приспособленной к вращению в горизонтальной плоскости, и чувствительным уровнем.

Существуют различные способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, гидростатическое. Наиболее распространен способ геометрического нивелирования, т.е. нивелирования горизонтальным лучом. Данный вид работ выполняется комплектом оборудования, состоящим из нивелира, установленного на штативе, и пары реек. Безусловно, основной частью комплекта является нивелир.

По точности нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные оптические нивелиры снабжены микрометренной пластиной или съёмной насадкой для взятия отсчётов по штриховой инварной рейке. Для технического нивелирования, а также нивелирования III и IV классов точности обычно применяются шашечные рейки.

6. Нивелир Н-3 предназначен для нивелирования III и IV классов в инженерно-геодезических изысканиях, но его применяют и при техническом нивелировании. Основными частями нивелира является зрительная труба (13) с прикреплёнными  к ней цилиндрическим уровнем, опорная площадка (10) с осью, подставка (7) с подъёмными винтами (6) и пружинная пластинка (5) с отверстием и резьбой для станового винта.

Две основные поверки нивелира:

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения 6нивелира.

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

Отметки любого геодезического пункта В обычно получают по формуле:

H_B = H_A + h, ,

где H_A - известная отметка какого-либо пункта, h - превышение между определяемым пунктом В и исходным пунктом А.

Для измерения превышений методом геометрического нивелирования нужен нивелир, комплект из пары реек и нивелирные башмаки.

Если расстояние между пунктами невелико (до 150 м) и превышение между ними также небольшое (до 2 м), то превышение можно измерить с одной постановки (одной станции) нивелира.

6. Тахеометр — геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек.

В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), а иногда (в некоторых современных моделях) — по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры, давления, влажности и т. п.

Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы тахеометра: отражательный или безотражательный. Дальность измерений при безотражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверхности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в несколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений для режима с отражателем (призмой) — до пяти километров (при нескольких призмах — ещё дальше); для безотражательного режима — до одного километра.

Кипре́гель (от нем. Kippregel, от нем. kippen — опрокидывать(ся) и нем. Regel — линейка) — механический или оптический прибор, входящий в состав мензульного комплекта, предназначенного для топографической съёмки местности.

Кипрегель обычно включает в себя:

• стойку (колонку);

• зрительную трубу с дальномерными нитями или визир;

• вертикальный круг (лимб) с градусными делениями для определения углов наклона;

• цилиндрический уровень, который используется для нивелирования (как нивелир);

• линейку для прочерчивания линий на мензульном планшете.

При помощи кипрегеля визируют съёмочные точки, по нитям дальномера определяют расстояние до точки, по вертикальному углу и расстоянию определяют превышение точки и с помощью линейки наносят на планшет линию на точку и расстояние до не

8. Измерение линий мерной лентой. Измеряют линии, последовательно укладывая мерную ленту в створе линии. Прежде чем измерять линию, ее нужно подготовить, а именно: закрепить на местности ее концевые точки и обозначить створ. Створом линии называют отвесную плоскость, проходящую через концевые точки. Для обозначения створа линию провешивают, т.е. устанавливают вехи через 50-150 м в зависимости от рельефа.

Измерение линии выполняют два человека. Они укладывают ленту в створ и считают число уложений. В комплект кроме самой ленты входят 6 или 11 шпилек и 2 проволочных кольца (рис.4.1), на которые надевают шпильки. Передний мерщик в процессе измерения линии втыкает шпильки в землю, а задний собирает их. В конце линии измеряют остаток с точностью до 1 см.

Оптический дальномер представляет собой устройство с двумя объективами – правой и левой призмой, через которые проходит отраженный от объекта свет. Левая призма, в отличие от правой, остается неподвижной и пропускает часть света, формируя видимое глазом изображение. Особенностью оптического дальномера является получение двух изображений, которые накладываются друг на друга.Различают два основных вида этих устройств: оптический дальномер с постоянным параллактическим углом и выносной базой и дальномер с постоянной внутренней базой. К первому типу оптических дальномеров относится нитяной дальномер, а ко второму – монокулярные и бинокулярные дальномеры. Оптический дальномер больше всего подходит для измерения небольших расстояний.

В дальномерах измеряется не сама длина линии, а некоторая другая величина, относительно которой длина линии является функцией.

В геодезии применяют 3 вида дальномеров:

оптические (дальномеры геометрического типа), электрооптические (светодальномеры), радиотехнические (радиодальномеры).

9. Геодезические измерения с использованием GPS технологий позволяют опираться на точную систему координат, основанную на местоположении спутников. Таким образом, использование GPS приемников позволяет решать такие геодезические задачи, как развитие опорных сетей, топографическая съемка и разбивочные работы. Применение GPS технологий на практике позволяет значительно повышать точность измерений и продуктивность работы геодезиста.

Кроме того, для современных геодезических приборов большое значение имеет развитие электронных технологий записи и передачи данных. Как правило, большинство современных измерительных аппаратов оснащено вместительной внутренней памятью, а также может подключаться к электронным каналам передачи информации. Эти дополнительные возможности упрощают сбор и хранение результатов измерений и также заметно повышают эффективность работы.

10. 2.2. Подготовительный этап изысканий должен включать:

получение на район изысканий топографических карт и планов, материалов аэро- и космофотосъемки, а также материалов изысканий прошлых лет;

сбор и изучение фондовых, литературных и специализированных материалов, характеризующих особенности природных условий района изысканий;

камеральное трассирование, оценку, сравнение и выбор конкурентоспособных вариантов трассы проектируемой дороги для полевых обследований, выделение эталонных и сложных (барьерных) участков конкурирующих вариантов трассы;

составление программы изысканий и договорной документации;

оформление разрешений на производство изысканий и аэрофотосъемки;

организацию полевых изысканий.

2.5. Изыскания полевого этапа должны включать:

рекогносцировку конкурентоспособных вариантов трассы;

аэрофотосъемку, планово-высотную привязку и дешифрирование аэрофотоснимков по вариантам, принятым для полевых обследований;

создание съемочного обоснования и наземную топографическую съемку эталонных и сложных (барьерных) участков в масштабах 1:5000-1:1000 в случаях, когда выполнение аэрофотосъемки программой изысканий не предусмотрено

выявление коммуникаций и других объектов, подлежащих переустройству или сносу в связи со строительством дороги; геодезическое обеспечение других видов инженерных изысканий.

11. Камеральное трассирование – проектирование трассы по топографическим картам, планам, аэросъемочным материалам и цифровым моделям местности.

Для данного трассирования используют карты масштаба 1:50000 и 1:25000. Трассу прокладывают участками между фиксированными точками руководствуясь проектным уклоном трассирования i_mp. С этой целью вычисляют заложение d, соответствующее заданному уклону трассирования d = h/i_mpM, где h – сечение рельефа, 1/M – масштаб.

Используя полученное заложение на карте можно выявить участки «напряженного» и «вольного» ходов.

Напряженным ходом называются участки местности для которых усредненный уклон местности больше проектного уклона трассирования. Участки вольного хода наоборот, т.е. меньше местность, чем их трассирование. На участках вольного хода трассу намечают по желаемому кротчайшему направлению обходя контурные преграды и участки с неподходящими инженерно-геологическими условиями. На участках напряженного хода предварительно намечают линию нулевых работ, руководствуясь которой определяют положение трассы.

Линия нулевых работ – это такой вариант трассы, при котором ее уклон выдерживается без каких либо земляных работ.

12. . Полевое трассирование (укладку трассы на местности) следует производить, как правило, путем проложения теодолитного (светодальномерного) хода, элементы которого (длины сторон, углы поворота) соответствуют элементам камерально запроектированной трассы.

В сложных горных условиях, когда проложение на местности теодолитного (светодальномерного) хода затруднено или невозможно (трасса проходит по крутому изрезанному склону, прижимам и т.п.), следует выполнять независимый вынос на местность отдельных (характерных) точек трассы.

3.108. Исходными данными для укладки на местности теодолитного (светодальномерного) хода служат элементы выноса трассы: расстояния между вершинами углов поворота, величины углов поворота и тангенсов кривых, пикетажные значения вершин углов поворота, начала и конца кривых.

Элементы выноса трассы должны быть вычислены аналитически по координатам вершин углов поворота трассы, определенным по инженерно-топографическим планам, по которым производилось камеральное проектирование трассы.

13. Нивелирование трассы. Нивелирование начинают с привязки трассы к реперу или марке государственной высотной сети. Если трасса в каком-либо месте проходит мимо государственного репера или марки, то она в этом месте должна быть привязана. Для осуществления надежного контроля конечную точку трассы привязывают к опорной точке одним из возможных способов. Если же трасса, опирается на государственную нивелирную сеть только одним концом, то нивелирование проводят в два нивелира или прямым и обратным ходом.

Для контроля на каждой станции берется по две пары отсчетов. Вторая пара отсчетов берется после изменения высоты инструмента и выведения его в горизонтальное положение, если рейки односторонние. При нивелировании с двусторонними рейками вторая пара отсчетов берется по красным сторонам реек при том же горизонте инструмента.

При нивелировании на крутых скатах может оказаться, что превышения между пикетами

настолько велики, что с одной установки нивелира не могут быть измерены. В таких случаях кроме пикетов приходится вводить дополнительные связующие точки, которые не являются характерными с точки зрения рельефа, и поэтому нет необходимости знать их плановое положение на трассе. Они необходимы лишь для определения превышения между пикетами трассы, их обычно называют иксовыми точками.

14. Одновременно с разбивкой производится закрепление пикетажа на местности кольями - точками и сторожками (о заготовке их см. § 12).Точка забивается по створу линии взамен вынутой шпильки на пикете, а также на промежуточных плюсах в характерных пунктах рельефа.

А. Вершина угла закрепляется потайной точкой, обсыпаемой затем земляным конусом.

Б. На углах поворота ставятся столбы-указатели,

В. Длинные прямые закрепляются осевыми столбами.

Г. На высоких точках трассы, господствующих над местностью, рекомендуется установка маячных вех.

Кроме закрепления столбами и реперами, трасса в удобных местах привязывается к постоянным предметам: пням, деревьям, углам строений и оград, опорам воздушных линий связи и электропередачи и т.п. Привязка в этих случаях совмещается с угловыми, или румбическими засечками, осуществляемыми угломерщиком. Обязательно привязываются или закрепляются начальный и конечный пункты трассы.

Одновременно с промером пикетажист зарисовывает в пикетажный журнал ситуацию местности вдоль оси трассы. При этом трассу изображают вытянутой в одну прямую.

15. Трассирование линии по существующей дороге. Определение положения вершин углов поворота путем вешения линии теодолитом. Закрепление углов поворота на полотне дороги кольями или металлическими штырями. Измерение горизонтальных углов теодолитом двумя полуприемами. Привязка вершин углов поворота к предметам местности. Определение радиусов кривых существующей дороги. Назначение новых радиусов. Ведение угломерного журнала. Переезды и переходы на участке работ

Разбивка пикетажа по существующей дороге Одиночный промер линии лентой с привязкой к существующим километровым столбам. Разбивка пикетов и плюсовых точек с выноской их на бровку дороги. Ведение пикетажного журнала. Разбивка кривых. Устройство реперов на постоянных предметах. Зарисовка ситуации на 50 метров в каждую сторону от оси трассы. Измерение ширины земляного полотна и дорожной одежды. Линейная привязка оси трассы к постоянным предметам. Обмер подлежащих сносу строений

Нивелирование трассы существующей дороги. Нивелирование пикетных и плюсовых точек, вынесенных на бровку дороги, а также оси трассы и реперов. Ведение журнала. Вычисление отметок связующих точек. Нивелирование верха и дна малых искусственных сооружений. Нивелирование характерных точек на кромках дорожной одежды. Переезды и переходы на участке работ.

Разбивка и нивелирование поперечников существующей дороги. Разбивка поперечника экером. Измерение расстояний до характерных точек. Нивелирование характерных точек. Ведение журнала. Переезды и переходы на участке работ.

Характеристика категорий сложности:

I. насыпи или выемки до 1 м.;

II. насыпи или выемки от 1 м. до 3 м.

III. насыпи или выемки от 3 м. до 7 м.

IV. насыпи или выемки от 3 м. до 7 м.

V. насыпи или выемки более 7 м. или косогор крутизной более 20о.

16. При крупномасштабной съемке довольно редко предусматривается специальная съемка внутризаводских автомобильных дорог, так как при проектировании все основные сведения получают непосредственно с топографического плана. При специальной съемке автомобильных дорог определяют: местоположение оси дороги (оси проезжей части) в системе координат предприятия, элементы кривых, ширину полотна и дорожного покрытия, начало, конец и ось искусственных сооружений, места пересечения с подземными коммуникациями, линиями электропередачи и связи; производят съемку ситуации в границах заданной полосы в пределах застройки или по 25 м в обе стороны от оси дороги. Подземные коммуникации, проходящие параллельно дороге, обследуют при наличии специального задания. Методы съемки автомобильных и железных дорог в основе своей аналогичны.

17. Обработка полевых материалов

    Материалы нивелирования трассы обрабатывают ежедневно по окончании работ на местности, начиная с проверки отсчетов и превышений, записанных в журнале. Каждая страница журнала должна начинаться отсчетами на заднюю и кончаться отсчетами на переднюю связующие точки. При этом на каждой странице производят постраничный контроль [9].

    Так как трасса привязывалась к одному реперу, и связующие точки нивелировались дважды (в прямом и обратном направлении), то по каждому из таких ходов вычисляют среднее превышение h_ср связующих точек. Невязку f_n для двух ходов определяют как разность между суммами превышений, полученными из результатов первого – прямого (h_{ср. п.}) и второго – обратного нивелирования (h_{ср. о.}), то есть .

    Предельная невязка при длине хода в L км определяется по формуле:

, мм.

    Если полученная невязка f_n оказалась меньше f_n пред, ее половина распределяется только между средними превышениями одного прямого хода.

    По уравненным превышениям, исходя из отметки репера, последовательно вычисляют отметки всех связующих точек трассы. Отметки остальных точек определяют через горизонт нивелира [9].

    3.3.3.2. Построение плана трассы

    План трассы составляют в масштабе 1:5000 или 1:2000 по азимутам и длинам сторон. Кроме ситуации, снятой вдоль трассы, на план наносят пикеты, плюсовые точки, начало и конец кривых, километровые знаки. На закруглениях подписывают элементы кривых, на прямых вставках – их длину и азимут или румб.

    Чертеж выполняется тушью. При этом трасса наносится красной тушью, а ситуация – черной.

18.

Железнодорожные линии (также и автомобильные дороги) в плане состоят из прямолинейных участков, сопряжённых между собой кривыми. Наиболее простой и распространённой формой кривой является дуга окружности. Такие кривые носят название круговых кривых.

Главными точками кривой, определяющими её положение на местности, являются вершина угла ВУ, начало кривой НК, середина кривой СК и конец кривой КК.

Основные элементы кривой – её радиус R и угол поворота a. К основным элементам относятся также:

– тангенс кривой Т (или касательная) - отрезок прямой между вершиной угла и началом или концом кривой;

– кривая К - длина кривой от начала кривой до её конца;

– биссектриса кривой Б - отрезок от вершины угла до середины кривой;

– домер Д - разность между длиной двух тангенсов и кривой.

Разбивку круговых кривых ведут от их конечных точек (начала или конца кривой) к середине кривой.

19. Прежде чем приступить к разбивке переходной кривой, необходимо проверить, возможно ли произвести ее разбивку. Для этого требуется определить значение угла β по формуле

Если окажется, что центральный угол круговой кривой α больше двух углов β, разбивка переходной кривой возможна. В том случае, когда 2β>α, потребуется или уменьшить длину переходной кривой, или увеличить радиус круговой кривой, или изменить значения этих элементов одновременно в зависимости от местных условий. После определения длины переходной кривой производят расчет элементов всего закругления, определение координат переходной кривой и оформление чертежа.

Детальная разбивка кривых. При детальной разбивке кривую закрепляют на местности через 10 или 20 м, применяя разные способы.

Способ ординат от касательной для круговой кривой. Для каждой точки i, задавая расстояние k от начала кривой, вычисляют ее координаты: Разбивку кривой ведут от ее начала и от конца к середине. Мерной лентой по оси x откладывают длину кривой k, от полученной точки отступают назад на величину k–x и здесь строят перпендикуляр – ординату y. Значения k–x и y обычно выбирают из таблиц для разбивки кривых.

Способ ординат от касательной для переходной и следующей за ней круговой кривой (рис. 15.7, б). Для точек, расположенных в пределах переходной кривой, то есть при k £ l, координаты x, y вычисляют по формулам, принимая s = k. Для точек i, расположенных на круговой кривой, где k > l, вычисления выполняют по формулам:l = k – l; d = l/R; j = b + d;

x = m + R sinj; y = p + R (1 - cosj). (15.11)

Разбивка кривой с помощью электронного тахеометра. Выбирают на местности такую точку T (рис. 15.7, в), где обеспечена видимость точек будущей кривой и ее начала НК. В точке НК измеряют угол g и расстояние d. Вычисляют координаты точки Т: x_T = d cosg; y_T = d sing. По приведенным выше формулам вычисляют координаты точек кривой x_i, y_i (i = 1, 2, …).Электронный тахеометр устанавливают в точке Т. Зная координаты точек Т, НК и i, вычисляют разбивочные элементы - углы b_i и расстояния d_i. Построив тахеометром вычисленные углы и расстояния, находят и закрепляют положение точек кривой на местности.