Создание проекта сгущения плановой инженерно-геодезической сети

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Д.СЕРИКБАЕВА

Кафедра «Геодезии, землеустройства и кадастра»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Создание проекта сгущения плановой инженерно-геодезической сети»

Выполнил: студент гр.09-ЗУ-1

Новикова А.

Приняла: Исабаева М.К.

Усть-Каменогорск

2011 год

Содержание

	Введение	3
1	Общие сведения об инженерно геодезических сетях	4
1.1	Триангуляция	6
1.2	Трилатерация	8
1.3	Полигонометрия	9
2	Проектирование инженерно-геодезических сетей	11
2.1	Физико-географическое описание местности	11
2.2	Проектирование сети триангуляции	14
2.3	Расчет высоты сигнала	16
2.4	Проектирование сети полигонометрии	17
3	Оценка точности инженерно-геодезической сети	19
3.1	Оценка точности сети триангуляции	19
3.2	Оценка точности сети полигонометрии, метод последовательных приближений	21
	Заключение	27
	Список литературы	28
	Приложение в виде графической части:
	Приложение A – Выкопировка карты данного участка
	Приложение Б – Схема сгущения геодезической сети методом триангуляции.
	Приложение В – Схема сгущения сети геодезической сети методом полигонометрии.
	Приложение Г – Продольный профиль сомнительной стороны.

Введение

Государственная геодезическая сеть является основой для развития геодезических сетей сгущения и съемочного обоснования; выполнения топографических съемок, производства инженерно – геодезических работ. Она позволяет вычислять координаты пунктов в единой системе, предоставляет фактические данные для решения научных задач геодезии: определение формы и размеров Земли, изучение деформации земной коры, вывод разностей высот морей и океанов и др.

Целью данного курсового проекта является освоение методов проектирования инженерно геодезических сетей используемых для проведения топографо-геодезических работ и решение различных задач земельного кадастра.

В данном проекте необходимо разработать:

- проект сгущения инженерно-геодезической сети методом триангуляции;

- проект сгущения инженерно-геодезической сети методом полигонометрии;

- выполнить предрасчет точности проекта сети триангуляции;

- выполнить предрасчет точности проекта сети полигонометрии;

- определить наличие видимости между пунктами триангуляции.

При построении необходимо соблюдать требования точности построения сетей данными способами.

По результатам проектирования сделать вывод о соответствии полученных данных необходимой точности. В случае несоответствия произвести необходимые дополнительные вычисления для повышения точности результатов.

Графическая часть проекта должна быть представлена:

1 Карта участка работ.

2 Схема сгущения сети методом триангуляции.

3 Схема сгущения сети методом полигонометрии.

4 Профиль по определению видимости между пунктами триангуляции.

Для изучения местности, на которой проектируется инженерно-геодезические сети составить физико-географическое описание местности.

1 Общие сведения об инженерно-геодезических сетях

Для составления карт и планов, решения геодезических задач, в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагаются ряд точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки на поверхности Земли или в зданиях и сооружениях закрепляются центрами (знаками). Совокупность закрепляемых на местности или здании точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат, называют геодезическими сетями.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные: первые служат для определения координат Х и У геодезических центров, вторые - для определения их высот Н.

Для вычисления плановых координат вершин закрепленных на местности точек необходимо знать элементы геометрических фигур и дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин. Для определения высот пунктов (реперов) строят в основном сети геометрического нивелирования, а также метод тригонометрического нивелирования.

Геодезические сети подразделяются на 4 вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные. Они являются исходными для построения всех других видов сетей и подразделяются на 4 класса.

Основное назначение государственной геодезической сети 1 класса заключается в следующем:

- служит основой для развития геодезических сетей низших классов и вычисления координат их пунктов в единой системе;

- доставлять фактические данные для решения научных задач геодезии.

Развитие государственной геодезической сети 2 класса и ниже имеет своей целью создание сети геодезических пунктов на территории всего государства с густотой, необходимой для выполнения последующих геодезических и топографических работ и удовлетворения других требований народного хозяйства и обороны страны.

Государственная планово-геодезическая сеть 1 класса СССР строится в виде полигонов, образуемых рядами триангуляции или ходами полигонометрии, располагаемыми примерно по меридианам и параллелям. Периметр полигонов - около 800 км, а их стороны (звенья) не должны превышать 200 км. В вершинах полигонов определяются парные астрономические пункты (широта, долгота, азимут). На концах звеньев триангуляции измеряются базисные стороны.

Государственная геодезическая сеть 2 класса строится внутри полигонов 1 класса в виде сплошной триангуляционной сети или в виде системы пересекающихся ходов полигонометрии.

Внутри полигонов 1 класса на нескольких пунктах 2 класса производятся астрономические определения широты, долготы и азимута.

Пункты сетей 3 и 4 классов, определяемые методом триангуляции, строятся в виде отдельных систем треугольников, опирающихся на стороны сети высшего класса.

На всех пунктах государственной триангуляции или полигонометрии предусматривается установка двух ориентирных пунктов на расстоянии 500-1000 м от основного пункта и видимых с земли. Между основными сторонами сети и направлениями на ориентирные пункты измеряются углы со средней квадратической погрешностью ±2,5``. Ориентирные пункты предназначаются для азимутальных привязок геодезических сетей низших разрядов.

Плотность геодезических пунктов как опорной сети для топографических съемок установлена:

- для съемок в масштабах 1:25000 и 1:10000- 1 пункт на 50-60 км2;

- для съемок в масштабах 1:5000- 1 пункт на 20-30 км2;

- для съемок в масштабах 1:2000 и крупнее- 1 пункт на 5-15 км2.

Состав работ по развитию геодезической сети на каждом участке заключается в следующем:

- составление проекта геодезической сети по имеющимся картам наиболее крупного масштаба;

- рекогносцировка, заключающаяся в уточнении проекта на местности - в отношении расположения пунктов, высот знаков, проверки целесообразности намеченной в проекте методике и т. д.;

- постройка геодезических знаков и закладка центров;

- производство геодезических измерений - угловых, линейных, астрономических, гравиметрических;

- математическая обработка результатов измерений, в результате которой вычисляются координаты геодезических пунктов, сводимые далее в каталоги. Последовательность обработки – от высшего к низшему.

При проектировании геодезической сети, методов её развития и использования должны выбираться варианты, наиболее выгодные в экономическом отношении в данных физико-географических условиях.

Геодезические сети сгущения (ранее называвшиеся сетями местного значения), служащие для дальнейшего увеличения плотности геодезической сети, подразделяются на:

- сети 1 и 2 разряда, развиваемые методом триангуляции, - триангуляционные сети сгущения (ранее называвшиеся аналитическими сетями);

- сети 1 и 2 разряда, развиваемые методом полигонометрии;

- сети технического нивелирования, развиваемые методом геометрического нивелирования.

Сети сгущения прокладываются, как правило, между сторонами и пунктами государственной геодезической сети.

Постоянные знаки закрепляются подземными знаками – центрами. Конструкции центров обеспечивают их сохранность и неизменность положения в течении длительного периода времени. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит, закладываемый ниже глубины промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную марку, на которой наносят центр в виде креста или точки. Положение этого центра соответствуют координаты Х и У и во многих случаях отметки Н.

Для того, чтобы с одного знака был виден другой (смежный), над подземными центрами устанавливают наружный знак в виде металлических или деревянных трех – или четырехгранных пирамид или сигналов. Пирамиды или сигналы имеют высоту 3…30 м и более.

Как правило, пункты разбивочных сетей и сетей сгущения закрепляют подземными центрами, такими же, как и пункты государственных сетей. Так как расстояние между этими пунктами сравнительно небольшие, оформления их наружными знаками не требуется. Иногда над ними устанавливают Г – образные металлические или деревянные вехи. В городах знаки оформляют в виде специальной надстройки на крышах зданий или внутри самих зданий (стенные).

Государственные высотные сети всех классов закрепляют на местности грунтовыми реперами. Стенные реперы закладывают в фундаментах устойчивых сооружений – водонапорных башен, капитальных зданий, каменных устоев мостов.

Временные знаки. Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками – деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т.д. Их закрепляют в земле на глубину до 2 м. в верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечают местоположение центра или точки с высотной отметкой. При продолжении использования (более 0,5 г) временные знаки закладывают на глубину 0,5 м (минимальное расстояние до подземных коммуникаций от поверхности грунта принято 0,7 м). При наличии твердого покрытия и отсутствии интенсивного движения транспорта используют штыри из отрезков арматуры и труб, деревянные столики. В процессе строительства на возведенных конструкциях и близкорасположенных зданий высоты и створы осей фиксируют окрасками.

1.1 Триангуляция

Триангуляция – это метод построения плановой геодезической сети в виде примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряют все углы и длину хотя бы одной стороны, называемой базисом или базисной стороной. Триангуляция является наиболее распространенным методом построения плановых геодезических сетей. Система треугольников строят в виде рядов или сетей. Решая последовательно треугольники от начальной непосредственно измеряемой стороны, находят все стороны системы треугольников (рисунок 1).

Рисунок 1. Триангуляция и трилатерация

Триангуляционные сети в инженерно-геодезических работах используются в качестве основы для топографических съемок и разбивочных работ, а также для наблюдений за деформациями сооружений.

Для съемочных работ триангуляционная сеть позволяет сократить длины развиваемых на ее основе сетей сгущения и способствует уменьшению ошибок в сетях низших разрядов и съемочных сетях. Выбор класса сети для этой цели определяется в основном площадью съемки. Так, для крупнейших городов применяется триангуляция до 2 класса включительно. В большинстве случаев исходным обоснованием для съемочных работ служит триангуляция 4 класса. Триангуляция используется и для построения сетей сгущения 1 и 2 разрядов.

При развитии инженерно-геодезических сетей методом триангуляции наиболее типичными построениями являются цепи треугольников (для линейно протяженных объектов), центральные системы (для городских и промышленных территорий), геодезические четырехугольники (для мостовых и гидротехнических сооружений).

В сетях триангуляции треугольники стараются проектировать близкими к равносторонним; в особых случаях острые углы допускаются до 200, а тупые – до 1400. В свободных сетях для контроля масштаба сети необходимо иметь не менее двух непосредственно измеренных базисных сторон.

Таблица 1

Основные характеристики сетей триангуляции

Показатели	1 класс	2 класс	3 класс	4 класс
Длина звена триангуляции	200	-	-	-
Средняя длина стороны треугольника	20-25	7-20	5-8	2-5
Относительная ошибка выходной стороны
Приблизительная относительная ошибка стороны в слабом месте
Минимальное значение угла треугольника	40	20	20	20
Средняя квадратическая ошибка угла	±0,7	±1	±1,5	±2

1.2 Трилатерация

Трилатерация – построение на местности примыкающих друг к другу треугольников и измерение длин всех их сторон. Сети трилатерации, создаваемые для решения инженерно – геодезических задач, часто строят в виде свободных сетей, состоящих из отдельных типовых фигур: геодезических четырехугольников, центральных систем или комбинаций с треугольниками. Решаются треугольники по формулам тригонометрии, находятся углы треугольников аналогично вычислениям элементов системы треугольников триангуляции (рисунок 1).

Метод трилатерации применяют для построения инженерно-геодезических сетей 3 и 4 классов, а также сетей сгущения 1 и 2 разрядов различного назначения. Приведем наиболее распространенные требования к сетям (таблица 2).

Таблица 2

Наиболее распространенные требования к сетям

Основные показатели	4 класс	1 разряд	2 разряд
Длина стороны, км	1-5	0,5-6	0,25-3
Предельная относительная ошибка определения длин сторон	1:50000	1:20000	1:10000
Минимальный угол в треугольнике, угл. градус	20	20	20
Минимальный угол в четырех угольнике, угл. градус	25	25	25
Число треугольников между исходными пунктами	6	8	10

Широкое распространение сети трилатерации получили при строительстве многоэтажных зданий, дымовых труб, атомных электростанции.

1.3 Полигонометрия

Полигонометрия – построение на местности системы ломаных разомкнутых и замкнутых линий и измерений длин d отдельных отрезков, образующих ломаную линию, и горизонтальных углов поворота между смежными сторонами (рисунок 2). В методе полигонометрии все элементы построения измеряются непосредственно, а дирекционные углы и координаты вершин углов поворота определяются на тех же основаниях, что и в методе триангуляции. Метод полигонометрии в общем случае предусматривает выделение через несколько сторон хода некоторых главных пунктов, между которыми углы измеряются с более высокой точностью; в этом случае определение координат хода производится с меньшими погрешностями.

Рисунок 2. Полигонометрия

Таблица 3

Основные характеристики полигонометрических сетей

Показатели	4 класс	1 разряд	2 разряд
Предельная длина хода, км: Отдельного Между исходной и узловой точками Между узловыми точками	15 10 7	5 3 2	3 3 1,5
Длина стороны хода, км: Максимальная Минимальная Среднерасчетная	2,0 0,25 0,5	0,8 0,12 0,3	0,35 0,08 0,2
Число сторон в ходе	15	15	15
Относительная ошибка хода	1:25000	1:10000	1:5000
Среднеквадратическая ошибка измеренного угла	3	5	10

2 Проектирование инженерно-геодезических сетей

2.1 Физико-географическое описание местности

Крайние точки рабочего квадрата имеют следующие координаты: А: 54°4158северной широты,18°0222восточной долготы; B: 54°4720северной широты, 18°0222восточной долготы; С: 54°4720северной широты, 18°1141восточной долготы; D: 54°4158северной широты, 18°1141восточной долготы

2.1.1 Рельеф. Рельеф местности представлен возвышенностями. На юго-западе участка, вдоль реки Соть, имеется скопление оврагов и лощин. Имеются горы: г. Михалинская с высотной отметкой 212,8 м (является пунктом государственной геодезической сети), г. Большая с высотной отметкой 249,9 м (является государственной геодезической сети на кургане), г. Лысая с высотной отметкой 242,9 м.Максимальный уклон рельефа – 0,28м, средний – 0,15. К северу от г. Михалинская есть скопление камней, к Ю-В от с. Демидово находится яма.

2.1.2 Гидрография. Речная сеть территории имеет в наличии реки, озёра, болота. На юго-западе располагается судоходная река Соть (скорость течения – 0,1 м/с, ширина – 285м, глубина реки – 4,8 м), направление: С-Ю. Берега р. Соть заовражены. Левый берег заболочен (болота проходимые). У данной реки имеется один крупный приток (р. Тихая, скорость течения – 0,2 м/с) и 4 мелких притока. В р. Тихую впадает р. Нера. По обоим берегам р. Тихая находятся озёра слева оз. Камышевое, справа оз. Щучье, так же по берегам реки находятся проходимые болота (глубина – 0,5 м). В северной части проходимых болот находится озеро. К востоку от оз.Щучье болота труднопроходимые (глубина – 0,8 м). На протяжении р. Тихая имеется 2 автомобильных моста (материал постройки – Д, длина моста – 50 м, ширина проезжей части – 4 м, грузоподъёмность – 6 тонн).Так же в р. Соть впадает р. Калитинка, которую пересекает автомобильная дорога. Пртекает по труднопроходимому болоту, устье р.Калитинка пересыхает. По правый берег р. Соть в центральной части расположено озеро. На северо-востоке участка вдоль течения р. Сакмара расположено оз. Вольное, которое имеет 4 мелких притока. К западу от оз. Вольное расположено оз. Ясное с 5ю мелкими притоками. В юго-восточной части участка протекает р. Вороновка, которая впадает в р. Соть за пределами данной территории. По берегу р. Соть находятся постоянные знаки береговой сигнализации. На протяжении р.Соть, на данной территории, имеется 1 перевоз у села Ивановка, паромная переправа у села Быково (ширина реки - 285 м, размеры парома в метрах - 54, грузоподъемность - 5 тонн), 2 пристани, 5 мелких островков. На западе через р. Соть проходят железнодорожный и автомобильный (материал постройки – К, высота низа фермы над уровнем воды – 8м, длина моста – 400 м, ширина проезжей части – 13 м, грузоподъемность – 50 тонн) мосты. Юго-запад данной территории захватывает небольшую часть р. Андога (скорость течения – 0,1 м/с, глубина – 1,4 м, ширина – 50 м). Берега реки заовражены. Имеется брод (глубина – 0,5 м, длинна – 15 м, характер грунта – Т, скорость течения – 0,1 м/с). В северо-западной части территории протекает р. Трусовка, которая, проходя по луговой растительности и по проходимому болоту, впадает в р. Тихая. Через р. Трусовка проходят железнодорожный и автомобильный (материал постройки – К, длина моста – 50 м, ширина проезжей части – 13 м, грузоподъемность – 45 тонн) мосты. В юго-западной части бьют ключи.

2.1.3 Растительность. На всей территории наблюдаются многочисленные лесные массивы. На севере лес представлен дубом (высота деревьев – 15 м, средняя толщина стволов – 0,20 м, расстояние между деревьями – 4м, площадь, которую охватывают границы данного участка примерно 230 га). На северо-востоке смешанный лес, представлен сосной и берёзой (высота деревьев – 20 м, средняя толщина стволов – 0,25 м, площадь, которую охватывают границы данного участка примерно 300 га), имеются просеки шириной – 5 м. К С-З от г. Лысая расположен лес площадью примерно 150 га. По правый берег р. Соть расположен смешанный лес представленный сосной и дубом (высота деревьев – 20 м, средняя толщина стволов – 0,20 м, расстояние между деревьями – 5 м, площадь примерно равна 70 га), южнее расположен небольшой лесной массив площадью примерно равный 40 га. На Ю-З лес представлен сосной и берёзой (высота деревьев – 16 м, средняя толщина стволов – 0,30 м, расстояние между деревьями – 5 м, площадь, которую охватывают границы данного участка примерно 50 га). К Ю-В от г. Михалинская располагается небольшое редколесье. К западу от оз. Камышевое на болотах есть отдельные кусты и группы кустарников. Так же отдельные кустарники имеются около некоторых населённых пунктах. По правую сторону оз. Щучье на труднопроходимых болотах, с севера на юг имеются камышовые и тростниковые заросли. На всех проходимых болотах имеется луговая растительность. Вблизи населённых пунктов есть фруктовые и цитрусовые сады.

2.1.4 Дорожная сеть. По территории всего участка в основном проходят грунтовые просёлочные, полевые и лесные дороги, соединяющие между собой населённые пункты. С юга на север проложена автомобильная дорога с усовершенствованным покрытием – асфальт (ширина проезжей части – 13 м, ширина земляного полотна – 17 м), которая пересекает в западной части р.Соть и в северной части р. Трусовка. От западной части проходит до р. Соть в центр. На данной дороге имеется насыпи (высота – 2 м) и выемки (высота – 2 м). К востоку от автомобильной дороги протягивается ветка двухпутной железной дороги. К северу от железнодорожного моста имеется насыпь высотою – 3 м, так же насыпь высотою – 2 м имеется на севере дороги. По центру участка с севера на юг проходит автомобильная дорога (шоссе) с покрытием – булыжник (ширина проезжей части – 8 м, ширина земляного полотна – 11 м). Данная дорога пересекает: на севере р. Нера – мост ( материал постройки – Д, длинна моста – 30 м, ширина проезжей части – 8 м, грузоподъёмность – 8 тонн), в центральной части р. Калитинка – мост (материал постройки – К, длинна моста – 20 м, ширина проезжей части – 8 м, грузоподъёмность – 8 тонн), левый приток р. Соть – мост (материал постройки – К, длинна моста – 30 м, ширина проезжей части – 8 м, грузоподъёмность – 8 тонн), болото – мост (материал постройки – К, длинна моста – 20 м, ширина проезжей части – 8 м, грузоподъёмность – 8 тонн), болото – мост (материал постройки – К, длинна моста – 20 м, ширина проезжей части – 8 м, грузоподъёмность – 8 тонн). С севера на юго-восток протянулась автомобильная дорога без покрытия с шириной проезжей части – 5 м, на юго-восточной части имеется насыпь высотой – 3 м.

2.1.5 Населённые пункты, средства связи и отдельные местные предметы. На районе работ находятся только посёлки сельского и дачного типа.

Посёлки сельского и дачного типа с населением от 100 до 500 жителей: Окунёво (0,11), Демидово (0,22), Волково (0,14), Дубровка (0,12), Ивановка (0,44), Борисово (0,34), Михайлино (0,16), Быково (0,12), Калитино (0,16), Ясное (0,13), Марково (0,16).

Посёлки сельского и дачного типа с населением мене 100 жителей: Никитино (0,04), Хутор Иванов (0,05), Шуринга (0,04), Заречье (0,04), Громово (0,04), Федино (0,08).

Населённые пункты представлены плотно заселёнными кварталами с преобладанием огнестойких строений, так же в посёлках имеются нежилые строения и отдельно расположенные дворы.

К востоку от с.Демидово находится кирпичный завод с трубами, место добычи глины (глубина карьера – 10 м), капитальные сооружения башенного типа, водяная мельница. В селе Марково имеется ветреная мельница. Церкви имеются в сёлах Никитино, Натальино, Ясное, Борисово. В меле Михалино есть школа. В Быково находится завод по производству бумаги. К юго-западу от г. Лысая около автомобильной дороги имеются памятники, монументы, братские могилы.

Таблица 4

Пункты триангуляции

Пункты	Отметки,м
A	194,9
B	134,0
C	233,5
D	258,3
E	223,7
F	213,8
G	216,4
Г.Большая	249,9

2.2 Проектирование сети триангуляции

Проектирование сети триангуляции включает:

- анализ геодезической изученности района работ с целью возможно более полного использования ранее развитых сетей;

- составление схемы проектируемой сети на карте с учетом наилучшего расположения пунктов и создания нужной их густоты в соответствии с техническим заданием;

- предварительный расчет высоты сигналов на пунктах триангуляции;

- установление методики работ, технических допусков в соответствии с действующими инструкциями по производству геодезических работ и предрасчет ожидаемой точности элементов триангуляционной сети;

- разработку мероприятий по организации и плана их выполнения.

Для составления проекта берут карту. На основе анализа, имеющийся мелкомасштабной топографической карты устанавливают, где расположены пункты высшего класса на данный район. Затем, стремясь строго соблюдать требования, инструкции и руководствуясь рельефом данного района, выбирается местоположение пунктов триангуляции проектируемого класса.

Когда пункты триангуляции будут нанесены на карту, соединяют их прямыми линиями.

Важным моментом при проектировании является правильное определение местоположения проектируемых пунктов с учетом следующих условий:

1 Длины сторон треугольников должны соответствовать для сети триангуляции 2 класса от 7 до 20 км, для сети 3 класса от 5 до 8 км, для 4 класса от 2 до 5 км ( таблица 1).

2 Углы в треугольниках не должны быть менее 30° в триангуляции 2 класса (между направлениями 2 класса) и менее 25° в триангуляциях 3 и 4 классов( между направлениями данного класса). В отдельных случаях в сплошных сетях триангуляции 2 – 4 классов величина углов (между направлениями ) может доходить до 20°, если это ведет к снижению высоты знаков.

3 Учитывать топографические требования к геодезической сети 2-4 классов в отношении примерной равномерности расположения пунктов.

4 В рядах и сетях триангуляции проектируются базисные стороны (в исключительных случаях базисные сети). В сплошных сетях триангуляции 2 класса базисные стороны должны располагаться не реже, чем через 25 треугольников. Если сети 3 и 4 классов развиваются на малых участках как изолированные сплошные триангуляционные сети, в них предусматриваются базисные стороны через 20 – 25 треугольников, но не менее двух базисных сторон.

5 В сплошных сетях триангуляции диагональные направления не проектируются, так как при заметном увеличении объёма работ дают слишком небольшой выигрыш в точности уравненных элементов (на 10 %).

6 Предусматривать возможность дальнейшего развития сети. Пункты сети должны быть видимы на возможно большей площади, а не только по направлениям сети.

7 Высоты знаков на пунктах должны быть наименьшими; для сетей 2 – 4 классов должна обеспечиваться взаимная видимость по линии: визирная цель – место установки угломерного прибора.

8 Для ослабления действия боковой рефракции на результаты наблюдений необходимо при проектировании избегать направлений вдоль крупных рек, озер, склонов, а также над городами и заводами. Реки стремиться пересекать под прямым углом, поверхности озер и больших болот – симметрично.

9 В зависимости от условий района работ необходимо выбрать соответствующий тип геодезических знаков. В безлесных районах предпочтительнее металлические или деревянные разборные знаки. В заселенных и полузакрытых районах с наличием местного строительного леса выгодней строить постоянные деревянные знаки.

10 В зависимости от климатических условий и характера грунта (глубина промерзания, наличие многолетней мерзлоты) выбирают типы центров, подлежащие закладки.

11 При наличии в районе работ ранее исполненных геодезических сетей по основным положениям 1939 г. необходимо предусмотреть связь с ними проектируемой сети. Эта связь осуществляется путем совмещения старых и новых пунктов триангуляции старших классов (нового и старого 2 класса или нового 2 со старым пунктом 1 класса).

Сплошная сеть триангуляции 1 (2) разряда должна опираться не менее чем на три исходных геодезических пункта старшего класса (или разряда) и не менее чем на две выходные стороны (базиса). Цепочка должна опираться на два исходных геодезических пункта и примыкающие к ним две выходные стороны (базиса).

К выбору местоположения для геодезических пунктов предъявляются следующие требования:

- место каждого пункта должно быть найдено и уточнено на местности с учетом последующего выполнения привязки сетей низших разрядов и других работ;

- место пункта должно обеспечить долговременную сохранность центров и наружных знаков. Пункт должен находится не ближе 120 м от линий тока высокого напряжения и на расстоянии не менее двойной высоты знака от линии автомобильных и железных дорог, а также различных строений.

- пункты триангуляции следует назначать на господствующих высотах, а также на крышах высоких зданий. Видимость по всем направлениям (сеть запроектирована.

2.3 Расчет высоты сигналов

Обязательным при проектировании сети триангуляции является определение наличия видимости между проектируемыми пунктами, а при его отсутствии рассчитывают высоты сигналов. Расчет высоты сигналов можно произвести как графически, так и аналитически.

2.3.1 Аналитический способ.

При аналитическом способе обычно применяется формула В.Н. Шишкина.

Допустим, препятствие находится в точке С. Для решения задачи с карты берутся высоты запроектированных пунктов А и В, между которыми расположено препятствие в точке С, а также расстояние SА между точками А и С и SВ – между точками В и С (рисунок 2).

Рисунок 3. Аналитический способ расчёта высоты сигналов

1) Вычисляют величину НС выч:

(1)

НА – отметка начальной точки;

НВ – отметка конечной точки;

SА – расстояние от точки А до точки С;

SВ – расстояние от точки В до точки С;

S – расстояние от начальной до конечной точек;

VA – поправка за кривизну Земли и рефракцию начальной точки;

VB – поправка за кривизну Земли и рефракцию конечной точки.

Нс.выч=(НА-VA)SB/S+(НB-VB) SA/S=213,30,44+223,390,56 = 93,95 +125,1 = 218,95

Видимость между точками А и В будет при условии, что выбранное с карты НС < НС выч

2) Если видимости нет, сразу получают высоты сигналов:

l1=l2 =НС - НС выч (2)

l1=l2 =НС - НС выч =235-218,95=16,05 м

В случае когда можно обойтись одним небольшим сигналом (его намечают на ближайшем к препятствию пункте), высоту сигнала вычисляют по формуле:

(3)

Вычисления удобно производить при помощи логарифмической линейки. Поправка за кривизну Земли и рефракцию V выбирают из таблиц или вычисляют по приближенной формуле:

V= (4)

Все вычисления для удобства ведут в таблице, форма которой представлена ниже.

Таблица 5

Определение видимости между проектируемыми пунктами триангуляции

Пункты	Н, м	S, км	V	H-V, м			НС выч
А	213,8	2,73	0,5	213,3	0,56		218,95
В	223,7	2,15	0,31	223,39		0,44
C	235

2.3.2 Графический способ.

Данный способ представляет собой построение продольного профиля той части плана, на которой находится линия с плохой видимостью. Для его построения использовался горизонтальный масштаб 1:25000 и вертикальный масштаб 1:1000. Чертеж позволяет наглядно пронаблюдать видимость между данными пунктами и при необходимости высчитать высоту сигнала (Приложение D).

2.4 Проектирование сети полигонометрии

В процессе проектирования полигонометрической сети намечается целесообразный вариант проложения ходов, закрепления центров, производство наблюдений и обработки результатов. На карте, прежде всего, наносят имеющиеся в районе работ пункты триангуляции и полигонометрии. Проектируемые ходы намечают сначала для высших, а затем для низших классов и разрядов с учетом следующих условий:

1 Линии ходов располагают вдоль улиц, дорог, рек, по просекам и на участках удобных для угловых и линейных измерений. Пункты намечают в местах производства съёмки, в местах удобных для разбивочных и работ и обеспечивающих их сохранность;

2 Предусматривается возможность привязки ходов к пунктам высшего класса. Если к исходному пункту нельзя примкнуть непосредственно, составляют проект передачи координат с него на пункт полигонометрии;

3 Полигонометрические ходы должны быть по возможности вытянутыми и равносторонними; короткие стороны не следует располагать рядом с длинными. Практически ход считается вытянутым, если пункты его расположены вправо или влево от замыкающей не более чем на 1/10 ее длины, а стороны составляют с замыкающей углы не более 200;

4 Для ходов с большим числом подсчитывают ожидаемую линейную невязку М'. Если величина окажется больше допустимой, то проект следует изменить.

Полигонометрические сети 4 класса создают в виде системы или отдельных ходов. Проложение замкнутых ходов, опирающихся на один исходный пункт, и висящих ходов не допускается.

Рисунок 4. Схема запроектированной сети полигонометрии

3 Оценка точности инженерно-геодезических сетей

3.2 Оценка точности сети триангуляции

При проектировании триангуляции существенную роль играет предвычисление точностей отдельных ее элементов и их оценка.

Под оценкой точности понимают подсчет ожидаемых средних квадратических ошибок различных элементов проектируемых и фактически полученных ошибок для построенных геодезических сетей.

Оценка точности триангуляции выполняется по весам соответствующих элементов триангуляции. Под весом в общем случае подразумевается величина, обратно пропорциональная квадрату средней квадратической ошибки

Для оценки точности триангуляции рекомендуется использовать формулу средней квадратической ожидаемой ошибки логарифма связующей стороны ряда, удаленной от выходной стороны на n треугольников:

(5)

где 2А и 2В - перемены логарифмов синусов связующих углов А и В при изменении их на одну секунду,

- средняя квадратическая ошибка измерения угла.

Величину называют ошибками геометрической связи треугольников. Ошибка логарифма стороны, как весовое среднее из двух определений, без учета ошибок выходных сторон, определяется формулой:

(6)

где: МRI – ошибка слабой стороны, вычисленная от базиса В1;

МRII – ошибка слабой стороны, вычисленная от базиса В2.

Для перевода величины, выраженной в единицах логарифмов, в значения натуральных чисел надо величину МlgSR разделить на 0,43429 - модуль десятичных логарифмов или умножить на 2,3. Полученное значение выражают в относительной мере, т. е. определяют относительную ошибку . Относительная ошибка искомой стороны будет:

, (7)

где М=lge=0,43429 или 1/М=2,3.

На основе вышеуказанных требований запроектирована сеть триангуляции 4 класса, состоящая из шести треугольников. Все пункты располагаются на господствующих высотах местности для обеспечения видимости. Основные характеристики ряда: величины углов, величина R выбирается по 2м связующим углам в треугольнике из приложения Б.

Таблица 6

Вычисление ошибок геометрической связи треугольников.

№ фигуры

Вид фигуры

Связующие углы

треугольник

32; 35

54; 53

43; 48

55; 50

47; 88

86; 39

6,2

5,6

7,6

14,4

2,24

Рисунок 3. Запроектированная сеть триангуляции

Суммарная среднеквадратическая ожидаемая ошибка геометрической связи определения длины стороны G – Н, без учета ошибки выходной стороны b1, при mуг=2'' по формуле (6), будет

Ошибка логарифма стороны G – Н без учета ошибки выходной стороны будет равна:

или

единицы шестого знака логарифма.

Ожидаемая относительная ошибка слабой стороны будет

Вывод: Запроектированная сеть триангуляции 4 класса удовлетворяет требованиям инструкции.

3.2 Оценка точности полигонометрической сети методом последовательных приближений

Оценка проектов полигонометрических сетей заключается в определении ожидаемых ошибок координат узловых пунктов, относительных ошибок ходов и сравнении их с допустимыми. Выполняется строгими и приближенными способами.

Для оценки проектов полигонометрических сетей наиболее простым является методом последовательных приближений. Этот метод дает возможность подсчитать ожидаемую среднюю квадратическую ошибку определения положения каждой узловой точки по отношению к группе смежных узловых точек, а не по отношению к исходным пунктам.

Для начала оценки необходимо произвести линейные измерения. Для этого измеряются длины линий в ходах, сходящихся в узловых точках I и II. Сеть относится к полигонометрии 2 класса. Измерение линий предполагается произвести светодальномером, поэтому средняя квадратическая ошибка измерения линий принята mS = ±15 мм, а ошибка угла m = ±2''.

Таблица 7

Определение длин линий ходов полигонометрии. Исходные данные

№ хода	Число сторон в ходе	Длина хода, км
Z1	14	6,35
Z 2	14	7
Z 3	8	3,65
Z 4	14	6,60
Z 5	11	5,5

Ожидаемые ошибки определения конечных точек каждого хода вычисляют по формуле:

, (8)

где n – количество линий в ходе;

[S] – длина хода;

mS - средняя квадратическая ошибка измерения линии;

m - средняя квадратическая ошибка измерения угла.

Вычисленные средние ожидаемые ошибки определения положения конечных точек хода представлены в таблице 8.

Таблица 8

Вычисление средних ожидаемых ошибок конечных точек хода

№ хода			М2	М
Z1	5600	33566	39166	198	1: 32000
Z 2	5600	40789	46389	215	1: 33000
Z 3	3200	11090	14290	120	1: 31000
Z 4	5600	36261	41861	205	1: 32000
Z 5	4400	25181	29581	172	1: 32000

Расчет ведется по первой строке (для z 1):

= 202*14= 5600 мм

Ожидаемые ошибки определения конечных точек каждого хода вычисляют по формуле:

, (9)

где n – количество линий в ходе;

[S] – длина хода, мм;

mS - среднеквадратическая ошибка измерения линии;

m - среднеквадратическая ошибка измерения угла.

М2 = 5600 + 33566 = 39166

М =

Веса определения положения узловых точек I и II по соответствующим ходам z1, z2 и z3; z3, z4 и z5 вычисляются по формулам:

для I узловой точки:

для II узловой точки: (10)

С – постоянная величина и равна 100000.

Общий вес определения положения узловых точек I и II будет равно:

Р1= Р1 +Р2+ Р3; Р2 =Р3 +Р4+ Р5 (11)

Среднеквадратические ошибки определятся формулой:

(12)

(13)

Во 2-м приближении полученные среднеквадратические ошибки узловых точек I и II следует учесть как ошибки исходных данных. Следовательно, для I узловой точки получим:

(14)

Веса по ходам во втором приближении находятся аналогично. Приведенные вычисления сводятся в таблицу 9. Приближения производятся до тех пор, пока результаты оценки в последних двух приближениях не совпадут.

Таблица 9

Расчет среднеквадратических ошибок узловых точек I и II

№ хода в узловой точке	I приближение
	№ Исходной точки	МZ	Мисх	MZ2	М2исх	М2общ	Р
Z1	A	198	0	39204	0	39204	3
Z 2	г.Большая	215	0	46225	0	46225	2
Z 3	I	120	0	14400	0	14400	7
	М2 =8333 мм2 М = 91 мм			= 12
Z 3	II	120	0	14400	0	14400	7
Z 4	г.Большая	205	0	42025	0	42025	2
Z 5	F	172	0	29584	0	29584	3
	М2 = 8333 мм2 М = 91 мм			= 12
№ хода в узловой точке	II приближение
	№ Исходной точки	МR	Мисх	МZ2	М2исх	М2общ	Р
Z1	A	198	0	39204	0	39204	3
Z 2	г.Большая	215	0	46225	0	46225	2
Z 3	I	120	91	14400	8281	22681	4
	М2 =11111 мм2 М = 105 мм			= 9
Z 3	II	120	91	14400	8281	22681	4
Z 4	г.Большая	205	0	42025	0	42025	2
Z 5	F	172	0	29584	0	29584	3
	М2 = 11111 мм2 М = 105 мм			= 9
№ хода в узловой точке	III приближение
	№ Исходной точки	МR	Мисх	МZ2	М2исх	М2общ	Р
Z1	A	198	0	39204	0	39204	3
Z 2	г.Большая	215	0	46225	0	46225	2
Z 3	I	120	0	14400	0	14400	7
	М2 =8333 мм2 М = 105 мм			= 12

Z 3	II	120	0	14400	0	14400	7
Z 4	г.Большая	205	0	42025	0	42025	2
Z 5	F	172	0	29584	0	29584	3
	М2 = 8333 мм2 М = 105 мм			= 12

Расчет ведется по первой строке (для z 1, для I приближения):

Мz= 198 (берется из таб. 8)

Мисх = 0 (т.к. в первом приближении нет накопленной ошибки)

Мz2 = 1982=39204

Мисх2 =0

Мобщ2 = Мисх2+ Мz2 = 39204+0 = 39204

Р =

Аналогичные расчеты выполняются для z 2, z 3

Р= Р z 1+ Р z 2+Р z 3=8+20+5=33

М2 =

М =

Аналогичные расчеты выполняются для следующих приближений. При этом среднеквадратическая ошибка для первой узловой точки в первом приближении записывается в исходную ошибку второй узловой точки во втором приближении, а среднеквадратическая ошибка для второй узловой точки в первом приближении записывается в исходную ошибку первой узловой точки во втором приближении. Затем среднеквадратическая ошибка для первой узловой точки во втором приближении записывается в исходную ошибку второй узловой точки в третьем приближении, а среднеквадратическая ошибка для второй узловой точки во втором приближении записывается в исходную ошибку второй узловой точки третьем приближении.

Так как среднеквадратические ошибки узловых точек во втором и третьем приближениях совпали, то приближения больше производить не требуется.

После выполнения оценки необходимо убедиться, что проект сети удовлетворяет точностным требованиям. Для этого по каждому ходу необходимо подсчитать величины влияния предвычисленных ошибок узловых точек, пользуясь формулой:

, (15)

где М2н, М2к – ожидаемые ошибки определения положения начальной и конечной точек хода.

Общая ожидаемая ошибка по ходу определяется формулой:

М2об= М2исх+ М2z , (16)

Мr – ошибка, накопленная в результате действия ошибок измерения углов и линий в ходе, вычисляемая по формуле 8.

Затем вычисляем среднеквадратическую относительную ошибку и предельную относительную ожидаемую ошибку . Данные для расчетов были взяты из таблицы 9.

Вычисления предельной относительной ожидаемой ошибки приведены в таблице 10

Таблица 10

Вычисление предельной относительной невязки хода

№ хода	Длина хода в км, L	Номера точек	М2н	М2к	М2исх	М2z	М2об	Моб
		начальная	конечная
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
z1	6,35	A	I	0	11111	5556	39204	44760	212	1:30000	1:15000
z2	7	B	I	0	11111	5556	46225	51781	228	1:31000	1:15000
z3	3,65	I	II	11111	8333	9722	14400	24122	155	1:24000	1:12000
z4	6,60	C	II	0	8333	4167	42025	46192	215	1:31000	1:15000
z5	5,5	D	II	0	8333	4167	29584	33751	184	1:30000	1:15000

Расчет по первой строке (для z 1):

М2н = 0

М2к = 3125 (среднеквадратическая ошибка для II узловой точки, т.к. она является конечной для хода z1)

М2z = 12280 (из таб. 9)

М2об= М2исх+ М2z = 5556+39204 = 44760

Моб =

Аналогичные расчеты проводятся для z 2, z 3, z 4, z 5

Таким образом, можно сделать вывод, что рассчитанные относительные ошибки по ходам z1, z3, z4 укладываются в допустимые значения 1:10 000 (таблица 3), установленные для полигонометрической сети 1 разряда.

При коротких ходах в оцениваемой схеме полигонометрической сети относительные предельные ошибки могут оказаться больше допустимых. В этом случае точность проекта считается достаточной, если абсолютные величины ошибок определения положения узловых точек меньше 50 мм.

Заключение

В курсовой работе рассмотрен и изучен ряд вопросов и задач по инженерной геодезии, закрепивших знания, полученные за курс инженерной геодезии. В данной работе произведено проектирования и расчет точности инженерно – геодезической сети. В курсовом проекте детально рассмотрены государственные инженерные сети, сети сгущения и методы их проектирования.

На выбранном участке работ запроектированы сети сгущения методом триангуляции и полигонометрии.

Сети запроектированы согласно требованиям и соответствуют правилам построения.

В запроектированной инженерно – геодезической сети триангуляции 4 класса ошибка слабой стороны составляет 1: 92 000, а допустимая ошибка равна 1:70 000, то есть вычисленная ошибка слабой стороны удовлетворяет нормам. Следовательно, данная сеть запроектирована целесообразно с точки зрения требуемой точности.

Обязательным при проектировании сети триангуляции являлось определение наличия видимости между проектируемыми пунктами. Между пунктами A - B видимость отсутствует. Поэтому для данной линийи определены высоты сигналов графическим и аналитическим способами. Их высота в пунктах A - B составила по 24,95 м. В полигонометрии сети 1 разряда полученной путем сгущения триангуляции 4 класса ожидаемые ошибки узловых точек I и II соответственно равны 91 мм.

При оценке полигонометрического хода полученный знаменатель допустимой невязки лежит в пределах допустимого значения (1:10 000).

Список литературы

1. Инструкция по построению государственной геодезической сети. Геодиздат, 1981

2 . Практикум по курсу прикладной геодезии. Москва: «Недра», 1977

3. Справочное пособие по рекогносцировке пунктов триангуляции и полигонометрии. Москва: «Недра», 1975

4. Судаков С.Г. Основные геодезические сети. Москва: «Недра», 1975

5 Инструкция по полигонометрии и трилатерации. Москва: «Недра», 1976. 6 Лебедев Н.Н. Курс инженерной геодезии. Геодезические работы при проектировании и строительстве городов и тоннелей. Москва: «Недра», 1974

7. Справочник по инженерной геодезии. Под ред. Н.Г. Видуева. Киев: «ВИЩА ШКОЛА», 1978

R=5,6

R=6,2

R=7,6

=14

R=14,4

R=2,24

Создание проекта сгущения плановой инженерно-геодезической сети