2015-10-22
572
Учитывая исключительную ценность данных гидрометрических наблюдений на реках для разработки проектов, а также высокую стоимость этих работ, их многодельность и приуроченность к периоду прохождения паводков на водотоке особую значимость при производстве гидрометрических работ приобретает применение аэрометодов1.
1 И.Г. Шумков. Речная аэрогидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат,
1982.
Направление полета А,
|
|
| Левый |
| Правый |
| Рис. 30.11. Изображение поверхностных поплавков на смежных аэрофотоснимках / и //: О, О' — главные точки снимков; т — точки, фиксированные индикатором; а—а и Ы —о* — постоянный створ |
Аэрофотосъемка позволяет оперативно определять скорости и направления течений, расходы воды, высоты уровней, направления судовых ходов и направления льдин. Аэрофотосъемку для получения натурных гидрометрических данных применяют на реках с шириной русла более 100 м.
Летно-съемочные гидрометрические работы выполняют в пасмурные дни с высокой сплошной облачностью. В солнечную погоду аэрогидрометрические работы целесообразно проводить утром или вечером, когда солнечные блики не попадают в объектив АФА.
Перед началом летно-съемочных работ готовят сосуды с индикатором в количестве:
#= 2ап,
(30.4)
где а — число промерных точек (вертикалей) на створе наблюдений; п — общее число измерений в период прохождения паводка.
Перед вылетом сосуды заполняют жидким индикатором и устанавливают в самолете или вертолете для последующего их сброса при измерениях скоростей.
Сосудом для индикатора служит бутыль емкостью 0,75 л с пластмассовой пробкой с отверстиями по окружности на верхней ее поверхности. Чтобы индикатор беспрепятственно выходил из бутыли, она должна занять на дне вертикальное положение, для чего к нижней ее части прикрепляют балласт.
Поверхностные скорости измеряют на основе измерения по перекрывающимся аэрофотоснимкам смещения мелких, плывущих по течению реки предметов (специально пущенных поплавков, льдин, пены, щепок, струй индикатора и т.д.) (рис. 30.11).
Разность расстояний х' - х представляет собой смещение поплавков в масштабе аэрофотоснимков за интервал времени аэросъемки. Поверхностную скорость течения в данной точке речного потока определяют по формуле: 454
к_ =
(х'-х)Н'п
(30.5)
где /Гп — высота полета, м;/к —фокусное расстояние АФА, мм;Д/— интервал аэрофотосъемки, с.
Смещение поплавков на аэрофотоснимках под воздействием течения аналогично разности продольных параллаксов Др. При стерофотограм-метрическом методе измерений поверхностную скорость (в м/с) определяют по формуле:
V =М.
(30.6)
где Ар — разность продольных параллаксов, мм.
Определение поверхностных скоростей таким способом возможно лишь в том случае, если в зоне взаимного перекрытия аэрофотоснимков изображены оба берега реки или какие-либо опорные точки (острова, бакены, буйки и т. д.). Точность определения поверхностных скоростей при таком способе составляет ± 0,05 м/с.
Определение расходов воды с помощью аэрофотосъемки основано на работе поплавков-интеграторов, представляющих собой жидкость, которая выливается из сосудов при соприкосновении со дном. В зависимости от скорости всплытия поплавка нПОд, глубины потока и средней скорости течения на вертикали, поплавок появится на поверхности на расстоянии Ь„ от места его выпуска (рис. 30.12, а).
Элементарный расход (м2/с) на вертикали определится:
? = 0,135 1п. (30.7)
Если соединить кривой точки выхода поплавков на поверхность
воды, можно получить эпюру элементарных расходов в масштабе аэро-
а) б)
|
п.
/ /
ж
Рис. 30.12. Измерение расходов воды методом поплавков-интеграторов:
а — траектория выхода поплавка-интегратора на поверхность; б — эпюра элементарных
Расходов
фотоснимка (рис. 30.12, б). Общий расход в заданном сечении находят, определив площадь этой эпюры.
Летно-съемочные работы при измерении расходов воды производят в следующей последовательности:
пролетают над створом наблюдений и сбрасывают сосуды с жидким индикатором;
фотографируют точки падения сосудов на поверхность воды;
после набора самолетом заданной высоты через 3—4 минуты после сбрасывания поплавков вновь фотографируют исследуемый участок русла с тем, чтобы установить точки выхода индикатора.
Высоты уровней воды УВ устанавливают относительно репера, выбранного вблизи одного из урезов воды. Превьппение между ними определяют на стереофотограмметрическом приборе. Высота уровня воды определится как:
УВ = Ярп + Аср, (30.8)
где Ярп — высота репера; йср — среднее из нескольких измерений превышение между репером и урезом воды.
Глубины в точках вертикалей находят при определении расходов воды поплавками-интеграторами по формуле:
А * 1,18-^, <30-9)
V
Пои
где Кпов — поверхностная скорость на вертикали.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.............................................................................................................. 3
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОБЩАЯ ГЕОДЕЗИЯ......................................................... 5
ГЛАВА 1. Общие сведения................................................................................... 5
1.1. Геодезия и ее содержание...................................................................................... 5
1.2. Значение инженерной геодезии в народном хозяйстве и обороне страны.. 8
1.3. Исторический очерк развития геодезии.................................................. 8
ГЛАВА 2. Общая фигура земли и определение положения точек земной по
верхности....................................................................................................... 10
2.1. Общая фигура и размеры Земли.......................................................................... 10
2.2. Метод проекций. Изображение земной поверхности на сфере и плоскости 11
2.3. Система географических координат.................................................................... 12
2.4. Зональная система прямоугольных координат................................................... 13
ГЛАВА 3. Топографические карты и планы................................................................ 15
3.1. Понятие о карте и плане............................................................................ 15
3.2. Масштабы карт и планов........................................................................... 16
3.3. Номенклатура топографических карт и планов...................................... 19
3.4. Изображение рельефа на картах и планах................................................ 22
3.5. Содержание карт и планов........................................................................ 25
ГЛАВА 4. Решение задач по топографическим картам и планам............. 28
4.1. Приборы, используемые при работе с картами и планами..................... 28
4.2. Ориентирование линий. Понятие об азимутах, румбах и дирекционных углах. Сближение меридианов 31
4.3. Магнитное склонение. Ориентирование карт и планов........................... 34
4.4. Определение по горизонталям высот точек, уклонов линий и крутизны склонов. Графики заложений 35
4.5. Построение по горизонталям профиля местности и линии заданного уклона 37
4.6. Определение границ водосборного бассейна...................................................... 39
4.7. Измерение площадей на картах и планах............................................................ 39
ГЛАВА 5. Электронные карты, цифровые и математические модели местно
сти..................................................................................................................... 42
5.1. Понятие о геоинформационных системах............................................... 42
5.2. Цифровые и электронные топографические карты................................ 45
5.3. Понятие о системах автоматизированного проектирования (САПР). 48
5.4. Цифровое и математическое моделирование местности........................ 50
5.5. Виды цифровых моделей местности........................................................ 51
5.6. Методы построения цифровых моделей местности и их точность. 55
5.7. Математические модели местности.......................................................... 57
5.8. Задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей 60
ГЛАВА 6. Элементы теории погрешностей измерений.................................... 62
6.1. Виды измерений. Равноточные измерения. Свойства случайных погрешностей 62
6.2. Арифметическое среднее.......................................................................... 64
6.3. Средняя квадратическая погрешность измерений. Предельная погрешность 65
6.4. Средняя квадратическая погрешность суммы измеренных величин. 66
6.5. Средняя квадратическая погрешность арифметического среднего.. 68
6.6. Веса результатов неравноточных измерений....................................... 68
6.7. Общее арифметическое среднее и его средняя квадратическая погрешность 69
6.8. Принципы оценки точности геодезических работ................................... 71
ГЛАВА 7. Принципы организации и методы геодезически! работ.... 72
7.1. Принципы организации геодезических работ....................................... 72
7.2. Процессы производства геодезических работ......................................... 72
7.3. Виды топографических съемок........................................................................... 73
7.4. Виды нивелирования................................................................................. 76
ГЛАВА 8. Измерение горизонтальных и вертикальных углов............................... 77
8.1. Принципы измерения горизонтальных и вертикальных углов.... 77
8.2. Оптические теодолиты и их основные части...................................................... 78
8.3. Уровни................................................................................................................... 83
8.4. Поле зрения трубы оптического теодолита........................................................ 85
8.5. Отсчетные устройства.......................................................................................... 86
8.6. Поверки и юстировка теодолита......................................................................... 88
8.7. Установка теодолита в рабочее положение.................................... 91
8.8. Измерение горизонтальных углов и магнитных азимутов направлений.. 92
8.9. Вертикальный круг теодолита. Место нуля. Измерение углов наклона.. 95
8.10. Точность измерения углов................................................................................ 98
ГЛАВА 9. Гиротеодолиты, лазерные теодолиты и тахеометры...... 99
9.1. Гиротеодолиты, устройство и назначение.......................................................... 99
9.2. Лазерные теодолиты и лазерные насадки. Устройство и назначение 101
9.3. Номограммные тахеометры.............................................................................. 103
9.4. Электронные теодолиты.................................................................................... 107
9.5. Электронные тахеометры.................................................................................. 109
9.6. Компьютерные тахеометры............................................................................... 112
ГЛАВА 10. Решение, обозначение и измерение длин линий на местности 115
10.1. Вешение линий и обозначение точек на местности........................................ 115
10.2. Землемерные ленты и рулетки........................................................................ 117
10.3. Измерение длин линий землемерной лентой............................... 120
10.4. Измерительные колеса............................................................................ 121
10.5. Приведение наклонных линий к горизонту. Эклиметры...................... 122
10.6. Оптические дальномеры......................................................................... 123
10.7. Нитяные дальномеры.............................................................................. 124
10.8. Светодальномеры и радиодальномеры................................................. 127
10.9. Измерение неприступных расстояний.................................................... 129
ГЛАВА 11. Геометрическое нивелирование............................................................. 131
11.1. Сущность и способы геометрического нивелирования........................ 131
11.2. Виды геометрического нивелирования................................................. 133
11.3. Классификация и устройство нивелиров......................................... 134
11.4. Поверки и юстировка нивелиров........................................................... 138
11.5. Нивелирные рейки................................................................................... 140
11.6. Лазерные нивелиры................................................................................. 142
11.7. Электронные нивелиры........................................................................... 144
11.8. Способы контроля нивелирования........................................................ 146
11.9. Точность геометрического нивелирования........................................... 147
ГЛАВА 12. Тригонометрическое нивелирование............................................ 148
12.1. Сущность тригонометрического нивелирования.................................. 148
12.2. Преобразование основной формулы тригонометрического нивелирования 149
12.3. Точность тригонометрического нивелирования................................... 149
ГЛАВА 13. Государственные геодезические сети............................................. 151
13.1. Виды геодезических сетей....................................................................... 151
13.2. Методы создания геодезических сетей.................................................. 152
13.3. Государственная плановая геодезическая сеть..................................... 155
13.4. Государственная высотная геодезическая сеть..................................... 156
13.5. Обозначение пунктов государственных геодезических сетей на местности 158
13.6. Каталоги координат и высот пунктов государственных геодезических сетей 161
ГЛАВА 14. Геодезическое обоснование топографических съемок............. 161
14.1. Назначение и виды геодезического обоснования топографических съемок 161
14.2. Прямая и обратная геодезические задачи............................................. 163
14.3. Плановые сети сгущения и съемочные сети.......................................... 165
14.4. Теодолитные ходы замкнутые, разомкнутые и диагональные.... 166
14.5. Обработка и уравнивание угловых измерений теодолитных ходов. 168
14.6. Уравнивание приращений координат теодолитных ходов................... 170
14.7. Привязка сетей сгущения и съемочных сетей к пунктам государственной геодезической сети 172
14.8. Высотное обоснование топографических съемок.......................................... 174
ГЛАВА 15. Теодолитная съемка................................................................................... 176
15.1. Сущность теодолитных съемок и их назначение........................................... 176
15.2. Приборы, используемые для теодолитных съемок....................................... 177
15.3. Работы, выполняемые при производстве теодолитных съемок... 177
15.4. Методы съемки подробностей местности...................................................... 178
15.5. Обработка результатов теодолитных съемок................................................ 182
ГЛАВА 16. Тахеометрическая съемка местности
16.1. Сущность тахеометрических съемок и их назначение......................... 184
16.2. Приборы, используемые для тахеометрических съемок..................... 185
16.3. Планово-высотное обоснование тахеометрических съемок................ 186
16.4. Съемка ситуации и рельефа местности.................................................. 190
16.5. Ведение абриса и полевого журнала...................................................... 193
16.6. Камеральные работы.............................................................................. 195
16.7. Электронная тахеометрическая съемка................................................. 199
16.8. Автоматизация обработки материалов тахеометрических съемок.. 201
16.9. Понятие о мензульной съемке. Достоинства и недостатки.................. 205
ГЛАВА 17. Нивелирная съемка местности....................................................... 208
17.1. Способы нивелирования поверхности................................................... 208
17.2. Нивелирование поверхности по квадратам..................................................... 211
17.3. Камеральные работы....................................................................................... 213
17.4. Автоматизация обработки материалов нивелирных съемок........................ 214
ГЛАВА 18. Фототеодолитная съемка.......................................................................... 215
18.1. Сущность фототеодолитных съемок и их назначение.................................... 215
18.2. Фототеодолиты и их устройство..................................................................... 216
18.3. Элементы ориентирования стереопар.................................................... 219
18.4. Виды фототеодолитных съемок............................................................. 222
18.5. Определение координат точек местности по стереопарам. 223
18.6. Полевые работы при выполнении фототеодолитных съемок.... 225
18.7. Камеральные работы............................................................................... 230
ГЛАВА 19. Аэрофотосъемка. Полевые работы................................................ 233
19.1. Сущность аэрофотосъемок и их назначение......................................... 233
19.2. Виды аэрофотосъемок............................................................................ 235
19.3. Аэрофотосъемочное оборудование....................................................... 240
19.4. Планово-высотное обоснование аэрофотосъемок........................................ 242
19.5. Организация летно-съемочного процесса............................................. 244
19.6. Фотолабораторные работы. Накидной монтаж........................................... 245
19.7. Оценка качества летно-съемочных и фотолабораторных работ... 246
ГЛАВА 20. Стереофотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъе
мок................................................................................................................ 247
20.1. Аэрофотоснимки и их масштабы................................................................... 247
20.2. Элементы ориентирования аэрофотоснимков.............................................. 249
20.3. Фотосхемы........................................................................................................ 251
20.4. Фототриангуляция.......................................................................................... 252
20.5. Трансформирование аэрофотоснимков. Фотопланы.. 254
20.6. Дешифрирование аэрофотоснимков.............................................................. 256
20.7. Стереофотограмметрическая обработка аэрофотоснимков................. 259
20.8. Автоматизированная система цифровой фотограмметрии «Рпо1опнх1». 263
ГЛАВА 21. Назем но-космическая съемка местности.......................................... 269
21.1. Общее понятие о системах спутниковой навигации «ОР8»................. 269
21.2. Принципы определения координат точек местности с использованием «ОР5» 272
21.3. Измерение расстояний до навигационных спутников «СР8».... 274
21.4. Приемники «СР8».................................................................................... 278
21.5. Организация геодезических работ с использованием базовых станций «ЭОР5» 281
21.6. Использование СР8-технологий при изысканиях автомобильных дорог. 283
21.7. Использование СРЗ-технологий при строительстве автомобильных дорог 284
21.8. Наземно-космическая топографическая съемка местности................. 284
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ПРИКЛАДНАЯ ГЕОДЕЗИЯ................................................ 286
ГЛАВА 22. Особенности геодезических работ при изысканиях и строительстве
инженерных объектов...................................................................... 286
22.1. Назначение геодезических работ при изысканиях и строительстве инже
нерных объектов....................................................................................... 286
22.2. Инженерно-геодезические изыскания.............................................. 288
. 22.3. Геодезические разбивочные работы при строительстве........................ 290
22.4. Исполнительные съемки.......................................................................... 292
ГЛАВА 23. Геодезические работы на строительных площадках................. 293
23.1. Разбивка при строительстве зданий и сооружений...................................... 293
23.2. Установка колонн в вертикальное положение............................................. 295
23.3. Высотная разбивка зданий и сооружений. Вынос на обноску строительного нуля 296
23.4. Перенос на местность угла, линии, проектной высоты, плоскости с заданным уклоном 298
23.5. Геодезические работы при вертикальной планировке площадок.. 302
23.6. Геодезический контроль точности выполнения строительно-монтажных работ 303
ГЛАВА 24. Элементы автомобильных дорог и сооружений на них.... 304
24.1. Общие сведения об автомобильных дорогах и их классификация. 304
24.2. Элементы плана автомобильных дорог........................................................ 306
24.3. Элементы поперечных профилей.................................................................. 308
24.4. Элементы продольного профиля................................................................... 311
24.5. Клотоидная трасса. Типы закруглений клотоидной трассы..... 314
24.6. Серпантины..................................................................................................... 316
24.7. Система поверхностного и подземного дорожного водоотвода... 318
24.8. Малые мосты и трубы.................................................................................... 320
24.9. Пересечения и примыкания автомобильных дорог в разных уровнях.. 321
ГЛАВА 25. Геодезические работы при трассировании автомобильных дорог. 324
25.1. Особенности современной технологии изысканий автомобильных дорог 324
25.2. Обоснование полосы варьирования трассы.................................................. 325
25.3. Технология автоматизированного проектирования автомобильных дорог
с использованием цифровых и математических моделей местности 329
25.4. Геодезические работы при традиционных изысканиях автомобильных дорог 332
25.5. Трассирование автомобильных дорог по картам, планам и материалам аэрофотосъемок 334
25.6. Полевые геодезические работы при трассировании............................ 338
25.7. Обход препятствий при трассировании........................................................ 340
25.8. Закрепление трассы автомобильных дорог.................................................. 342
25.9. Разбивка пикетажа по трассе. Пикетажный журнал.................................... 346
25.10. Расчет и разбивка горизонтальных кривых. Вынос пикетов на кривую 347
25.11. Расчет и разбивка горизонтальных кривых большой длины и при недоступной вершине угла 349
25.12. Ведомость углов поворота, кривых непрямых. Составление плана трассы 351
ГЛАВА 26. Нивелирование трасс автомобильных дорог...................................... 354
26.1. Геометрическое нивелирование трассы по пикетажу................................... 354
26.2. Нивелирование крутых склонов, оврагов, заболоченных участков местности 357
26.3. Передача высот через водные преграды....................................................... 359
26.4. Съемка поперечников..................................................................................... 362
26.5. Съемка уклонов логов............................................................................ 364
26.6. Съемка пересечений коммуникаций...................................................... 365
26.7. Составление продольного и поперечных профилей............................. 366
26.8. Нанесение проектной линии продольного профиля. Проектные высоты
и рабочие отметки. Точки нулевых работ............................................ 369
26.9. Определение объемов земляных работ.............................................. 370
26.10. Беспикетный метод разбивки трассы автомобильных дорог.... 373
ГЛАВА 27. Геодезические работы при строительстве автомобильных дорог.. 376
27.1. Восстановление трассы автомобильных дорог перед началом строительства 376
27.2. Детальная разбивка горизонтальных кривых....................................... 378
27.3. Детальная разбивка вертикальных кривых................................................... 382
27.4. Разбивка поперечников на кривой................................................................. 384
27.5. Разбивка земляного полотна автомобильных дорог.................................... 385
27.6. Автоматизация управления строительными процессами............................. 389
ГЛАВА 28. Геодезические работы при изысканиях и строительстве мостовых
переходов и транспортных тоннелей.................................................... 392
28.1. Элементы мостовых переходов...................................................................... 392
28.2. Геодезические работы при изысканиях мостовых переходов.... 395
28.3. Разбивочные сети мостов и путепроводов.................................................... 401
28.4. Разбивка центров опор мостов и путепроводов............................................ 405
28.5. Применение лазерных приборов при разбивке опор и монтаже пролетных строений 407
28.6. Определение деформаций мостовых сооружений......................................... 409
28.7. Геодезические работы при строительстве тоннелей...................................... 410
28.8. Разбивка осей тоннелей и передача высот с дневной поверхности в шахту 412
ГЛАВА 20. Геодезические работы при изысканиях и строительстве аэропортов 414
29.1. Общие сведения об аэропортах.............................................................. 414
29.2. Задачи изысканий аэропортов................................................................. 414
29.3. Планово-высотное обоснование площадок аэропортов. Топографические съемки 416
29.4. Съемка воздушных подходов................................................................. 421
29.5. Разбивка и закрепление осей аэродромов.............................................. 423
29.6. Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке.. 425
29.7. Разбивочные работы при перемещении земляных масс и планировке
аэродромов............................................................................................. 429
29.8. Геодезические работы при устройстве земляного корыта и бетонировании искусственных покрытий 432
29.9. Разбивка подземных коммуникаций аэродромов........................................ 434
ГЛАВА 30. Геодезические работы при морфометрических и гидрометрических
изысканиях инженерных сооружений на реках................................. 436
30.1. Организация морфометрических и гидрометрических работ...................... 436
30.2. Геодезические работы при устройстве водомерных постов и гидрометрических станций 437
30.3. Разбивка и закрепление на местности морфостворов и гидростворов... 440
30.4. Измерение уклонов свободной поверхности................................................. 442
30.5. Съемка русел рек и каналов............................................................................ 444
30.6. Определение исторических уровней высокой воды по следам на местности. Продольный профиль реки 447
30.7. Измерение скоростей и направлений течения................................................ 448
30.8. Обследование существующих гидротехнических сооружений.... 451
30.9. Аэрогидрометрические работы...................................................................... 453
Учебное издание
Федотов Григорий Афанасьевич
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ
Редактор Л.А. Савина
Художественный редактор Ю.Э. Иванова
Технический редактор Н.В.Быкова
Компьютерная верстка СИ. Луговая
Корректоры Н.Е. Жданова, Г.И. Петрова, О.И. Шебашова
Лицензия ИД № 06236 от 09.11.01. Изд. №НП-28. Подп. в печать 13.11.03. Формат 60 х 88'/16. Бум. газетн. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Объем 28,42 усл. печ.-л. 28,42 усл. кр.-отт. 27,78 уч.-изд. л Тираж 5000 экз. Заказ Э-3
ФГУП «Издательство «Высшая школа»,
127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14. Тел.: (095) 200-04-56
Е-таП: тГо@у-$Ько1а.ги, ппр://\ул\г\у.у-5пко1а.ги
Отдел реализации: (095) 200-07-69, 200-59-39, факс: (095) 200-03-01. Е-тай: за1е8@у-5пко1а.ги
Отдел «Книга-почтой»: (095) 200-33-36. Е-таП: Ьоокроз1@у-8пко1а.ги
Набрано на персональном компьютере издательства.
Отпечатано в типографии ГУП ПИК «Идел-Пресс». 420066, г. Казань, ул. Декабристов, 2.
13ВЫ 5-06-004156-5
с
Цена: 316.23
III
2О0331Г.И 387^73133100
|
пч
