Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный университет путей сообщения

Институт пути, строительства и сооружений

Кафедра «Путь и путевое хозяйство»

Реферат

По дисциплине «Введение в специальность»

на тему: «Инженерная геодезия и геоинформатика»

Выполнила:

Студентка 1-ого курса,

группы СТП-124

Турецких Анастасия Анатольевна

Проверил:

профессор ВоробьевЭдуард Викторович

Москва 2014



Содержание

Введение

1. Инженерная геодезия, ее задачи и место при изысканиях, строительстве и эксплуатации железных дорог

2. Организация геодезической службы страны

3. Геодезическая служба, обеспечивающая изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию железнодорожного транспорта

4. Геодезические работы в строительстве

5. Геодезические работы при проектировании и строительстве трасс железных и автомобильных дорог, проектировании трасс трубопроводов, ЛЭП и других линейных сооружений

6. Геодезические разбивочные работы

7. Геодезические работы при строительстве железных дорог

7.1 Восстановление и закрепление трассы

7.2 Геодезические работы при укладке верхнего строения пути

Список используемой литературы



Введение

Геодезия - одна из древнейших наук - возникла из практических потребностей человека в разделении земли на отдельные участки. В переводе с греческого «геодезия» означает «землеразделение» (гео - земля, дайдзо - делить на части).

Истоки геодезии теряются в глубокой древности. При раскопках Вавилона найден план, составленный за 3000 лет до н. э. Приемы геодезии широко использовались при строительстве пирамид и ирригационных сооружений Древнего Египта, городов Шумера, Вавилона, Греции и Рима.

Геодезия изначально тесно связана с геометрией - наукой об измерении Земли. Ее иногда и определяют как практическую геометрию.

Термин «геодезия» предложен величайшим мыслителем древности Аристотелем (384 - 322 до н. э.). Им же была сформулирована основная задача геодезии - определение формы и размеров Земли. Уже в III в. до н. э. Эратосфен Александрийский достаточно точно определил радиус Земли, которую тогда принимали за шар.

Интенсивное развитие геодезии начинается в эпоху великих географических открытий в связи с необходимостью создания карт новых территорий, оживлением торговых связей, необходимостью ведения военных действий. Развитию и совершенствованию методов геодезических работ способствовали научные достижения в области математики, физики, астрономии. Так, например, изобретение Г. Галилеем в 1609 г. Зрительной трубы позволило резко повысить точность геодезических измерений. Открытие И. Ньютоном закона всемирного тяготения позволило предположить, что Земля имеет форму сфероида вращения. Последующие затем экспериментальные измерения дуги меридиана, выполненные на разной широте, подтвердили гениальное предвидение И. Ньютона.

Первые дошедшие до нас сведения о выполнении геодезических работ в России относятся к 1069 г., когда под руководством князя Глеба по льду была измерена ширина Керченского пролива между Керчью (б. Корчев) и Таманью (б. Тмутаракань).

Интенсивное развитие геодезии в России связано с именем Петра I. В 1743 г. Под руководством М. В. Ломоносова издается первый «Атлас Российской империи». Указами императрицы Екатерины II в 1779 г. открывается Константиновское императорское училище, в 1809 г. - Санкт-Петербургский институт инженеров путей сообщения, в в 1822 г. учреждается Корпус военных топографо-геодезических работ в стране.

Новая страница в развитии геодезии начинается после образования по инициативе В. И. Вернандского специальным декретом Совнаркома от 15.03.1919 г. Государственной картографо-геодезической службы страны - Высшего Геодезического Управления (ВГУ), первым руководителем которого был назначен заведующий кафедрой «Геодезия» Московского института инженеров железнодорожного транспорта, профессор С. М. Соловьев. Впоследствии им многие годы руководил генерал М. Д. Бонч-Бруевич. Под его руководством интенсивно развиваются методы аэрофотосъемки, позволившие в короткие сроки получить карты на всю территорию нашей огромной страны. Проводятся значительные научные исследования, выдвинувшие отечественную геодезическую науку на первое место в мире. Наши ученые первыми открыли эру космической геодезии.

В последние годы успехи геодезии связаны с широким применением цифрового и электронного картографирования, дистанционным зондированием Земли аэрокосмическими средствами, использованием глобальных навигационных систем определения положения, переходом на принципы геоинформатики и геоинформационных компьютерных систем (ГИС). Геоинформационные системы являются автоматизированными системами, связанными со сбором, хранением, обработкой, анализом, моделированием и представлением пространственно-коордирированной информации. Они находят применение во многих сферах человеческой деятельности, представляя собой наиболее мощное средство подготовки принятия решений, способное интегрировать в себя автоматизированные системы инвентаризации, проектирования и управления.

После этого краткого исторического экскурса дадим следующее современное определение геодезии как науки. Геодезия - наука об измерениях на земной поверхности и в околоземном пространстве, проводимых для определения формы и размеров Земли, отображения ее поверхности или отдельных частей в виде обычных карт, планов и профилей или цифровых компонентов геоинформационных систем, используемых для инвентаризации, проектирования, строительства и управления объектами и сооружениями.

Геодезия в процессе своего развития разделилась на ряд самостоятельных дисциплин: высшую геодезию, топографию, картографию, космическую геодезию, фотограмметрию и инженерную геодезию.

Высшая геодезия занимается изучением формы и размеров Земли и ее гравитационного поля, играющего фундаментальную роль в формировании фигуры нашего небесного тела.

Предметом изучения топографии являются небольшие участки земной поверхности, которые без ущерба для точности можно проектировать на плоскость, не учитывая кривизну Земли.

В задачу картографии входит отображение поверхности Земли и протекающих на ней процессов в виде различных, в том числе цифровых и электронных, карт;

Космическая геодезия включает в себя глобальные навигационные системы, являющиеся основой применяемых в настоящее время координатных систем, и системы космического дистанционного зондирования многоцелевого назначения, используемые для мониторинга поверхности Земли.

Фотограмметрия занимается определением формы, размеров и пространственного положения объектов по их фотографическому или цифровому изображениям.

В теории и практике геодезии широко используются средства и методы математики, астрономии, информатики и геоинформатики, физики, электроники, географии, геофизики и других смежных наук. В свою очередь, геодезические данные являются необходимой информационной основой в различных сферах науки и производства.



1. Инженерная геодезия, ее задачи и место при изысканиях, строительстве и эксплуатации железных дорог

Темпы экономического и социального развития России требуют ускоренного развития всех видов транспорта, особенно железнодорожного, с помощью которого производится наибольший объем всех перевозок в стране. Предстоят значительные работы не только по строительству новых железнодорожных линий, но и по реконструкции и ремонту существующего железнодорожного пути, что требует выполнения большого объема топографо-геодезических работ. Значительного эффекта при выполнении этих работ можно достигнуть при условии широкого использования научно-технических достижений в области инженерной геодезии. Весьма важным является внедрение автоматизации и механизации самых различных процессов топографо-геодезических работ, особенно на стадии технических изысканий.

Дальнейшее развитие всех видов транспорта ставит перед инженерной геодезией новые и сложные задачи. Инженерно-геодезические работы при линейном строительстве требуют:

· научного обоснования точности геодезических работ, выполняемых не только при переносе проектов в натуру (разбивке сооружений) и контрольных работах при строительстве дорог, но и при изготовлении и монтаже сборных элементов сооружений железнодорожного транспорта;

· разработки мероприятий, связанных с наблюдениями за деформацией сооружений железнодорожного транспорта (места и техники закрепления знаков, требований к приборам для натурных наблюдений, методики и времени их выполнения, математической обработки результатов с использованием различных ЭВМ, связанных с созданием цифровых моделей местности как системы информации о ней);

· проведения исследований, позволяющих на основе натурных наблюдений прогнозировать места возможных деформаций в конструкциях возводимых сооружений, количественно оценить криогенное (морозное) пучение грунтов геодезическими методами в естественных условиях и увязать их с инженерно-геологическими и гидрогеологическими методами наблюдений. Это особенно важно при строительстве линейных сооружений в районах вечной мерзлоты;

· более широкого использования приборов, изготовляемых из материалов, обладающих соответствующими теплофизическими свойствами, что может значительно повысить точность геодезических измерений;

· уточнения действующих нормативных документов по геодезическим работам, выполняемым на всех стадиях изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог, и создания новых документов;

· использования оптико-электронных геодезических приборов (дальномеров, тахеометров) для более широкого применения тригонометрического нивелирования при определении высот в горной и пересеченной местности, труднодоступных точек в строительстве, на отдельных стадиях технических изысканий железных дорог.

· Весьма трудоемкое геометрическое нивелирование, требующее предварительной разбивки пикетажа , следует заменять тригонометрическим нивелированием по характерным для намеченной трассы дороги точкам рельефа с установкой при этом приборов как на земле, так и на автомашине;

· более широкого развития работ по созданию постоянного планово-высотного съемочного обоснования на объектах линейного строительства;

· использования лазерных приборов, позволяющих значительно повысить производительность труда и точность геодезических измерений (при задании направлений, определении высот точек и деформаций сооружений, измерении расстояний и др.);

· разработки мероприятий, обеспечивающих охрану окружающей среды при осуществлении инженерно-геодезических работ, выполняемых для линейного строительства.



2. Организация геодезической службы страны

Главное управление геодезии и картографии, являясь общесоюзным органом, не только руководит государственными топографо-геодезическими и картографическими работами, но и осуществляет государственный геодезический надзор в стране за правильным их выполнением учреждениями, организациями и предприятиями независимо от их ведомственной принадлежности.

Основные задачи ГУГК, как единственного в стране государственного органа в области топографо-геодезических и картографических работ,-- всемерное их развитие в общегосударственных интересах; проведение единой технической политики при их выполнении; разработка и утверждение технических инструкций и наставлений по выполнению топографо-геодезических и картографических работ, являющихся обязательными для всех ведомств и учреждений России, производящих эти работы; внедрение научной организации труда, передового опыта и новейших достижений в производство этих работ; обеспечение при их выполнении правил техники безопасности, охраны труда и окружающей среды.

Контроль за геодезическими, топографическими и картографическими работами, выполняемыми ведомственными организациями, осуществляют Территориальные инспекции Государственного геодезического надзора ГУГК; они устраняют перекрытия в производстве всех этих работ, способствуя экономии государственных средств, обеспечивают выполнение их в строгом соответствии с общеобязательными техническими инструкциями и наставлениями и используют ведомственные работы для картографирования страны.



3. Геодезическая служба, обеспечивающая изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию железнодорожного транспорта

Стоимость строительства новой железнодорожной линии, показатели ее эксплуатационной работы и экономичность перевозок во многом зависят от правильного выбора варианта трассы, различных инженерных сооружений, устройств и оборудования дороги.

Проект железнодорожной линии, как правило, состоит из экономического и технического разделов. В экономическом разделе обосновываются размеры ожидаемых грузовых и пассажирских перевозок на расчетные сроки и на ближайшую перспективу и устанавливаются другие показатели для определения эффективности постройки и ввода дороги в эксплуатацию; по существующим дорогам устанавливаются целесообразность и сроки их усиления.

Разработка проекта новой, реконструкция существующей железнодорожной магистрали и проектирование вторых путей по сравнению с другими видами линейных сооружений требуют выполнения большого объема технических изысканий, основную часть которых составляют топографо-геодезические и аэрофотосъемочные работы. Последние являются наиболее прогрессивными, так как позволяют полнее осуществлять автоматизацию и механизацию полевых и камеральных работ. По материалам аэрофотосъемки получают модель местности, по которой в камеральных условиях проводят значительную часть работ, связанных с выбором ((трассированием) направлений проектируемой железной дороги. При строительстве новых и реконструкции существующих железных дорог составляют исполнительные планы перед сдачей объектов.



4. Геодезические работы в строительстве

Геодезические работы в строительстве (геодезическое сопровождение строительства) представляют собой комплекс измерений, вычислений и построений в чертежах и натуре, обеспечивающих правильное и точное размещение зданий и сооружений, а также возведение их конструктивных и планировочных элементов в соответствии с геометрическими параметрами проекта и требованиями нормативных документов.

Геодезические работы являются составной частью процесса строительного проектирования и производства, их содержание и технологическая последовательность определяются этапами и технологией основного производства.

Можно выделить следующие этапы производства геодезических работ:

1. Выбор площадки под строительство:

· сбор, анализ и обобщение материалов.

2. Строительное проектирование:

· топографо-геодезические работы (инженерно-геодезические изыскания) - создание геоподосновы для строительства;

· геодезическое обеспечение других видов инженерных изысканий;

· обеспечение строительного проектирования дополнительными исходными данными.

3. Изготовление строительных конструкций:

· контроль за соблюдением геометрических параметров элементов, в которых формируются строительные конструкции;

· статистический контроль геометрических параметров изготовленных строительных конструкций.

4. Подготовительный период строительства:

· создание геодезической разбивочной основы;

· инженерная подготовка территории, включающая в себя планировочные работы, прокладку подземных коммуникаций и подъездных работ;

· вынос в натуру главных и основных осей.

5. Основной период строительства:

· вынос в натуру осей конструктивных элементов;

· геометрическое обеспечение строительно-монтажного производства при возведении подземных и надземных частей зданий;

· исполнительная съемка законченных строительством элементов и составление исполнительной документации;

· подготовка комплекта исполнительной геодезической документации к сдаче.

6. Окончание строительства:

· составление и сдача технического отчета о результатах выполненных в процессе строительства геодезических работ;

· составление исполнительного генерального плана, специальных исполнительных инженерных планов, профилей, разрезов.



5. Геодезические работы при проектировании и строительстве трасс железных и автомобильных дорог, проектировании трасс трубопроводов, ЛЭП и других линейных сооружений

Для составления проекта необходимо знать точное расположение будущей трассы на местности, иметь ее профиль, знать геологические и гидрологические условия по трассе, особенно на неблагоприятных участках (овраги, карсты, оползни, болота). Кроме того, надо выявить и изучить места для добычи строительных материалов - песка, гравия, камня. Все эти сведения и материалы получают в результате инженерных изысканий дороги.

Составление технического проекта начинают с камеральных работ: для проектирования используют топографические карты:

- масштабов 1:10 000 - 1:25 000 - в равнинных районах; 

- 1:5000 - 1:10 000 - в холмистой местности;

- 1:2000 - в горной местности.

На карте выбирают наилучшее положение трассы, выполняют подсчет объема земляных работ по насыпям и выемкам. Путем полевого обследования камеральный вариант уточняется и производится окончательная укладка отдельных ее участков на местности.

При перенесении проекта трассы с плана или карты в натуру выполняют следующие геодезические работы:

- детальная рекогносцировка местности;

- определение в натуре положения углов поворота трассы;

- вешение линий;

- измерение углов и сторон хода;

- разбивка пикетажа и поперечников;

- нивелирование, закрепление трассы;

- крупномасштабная съемка переходов, пересечений, примыканий, мест со сложным рельефом.

Одновременно выполняют детальные инженерно-геологические, гидрометрические, почвенные обследования трассы, детальную разведку карьеров строительных материалов.

На основании подробных полевых изысканий составляют проект трассы, состоящий из рабочих чертежей, пояснительной записки с обоснованиями, расчетами, ведомостями объемов работ, документами согласований, геодезическими данными и других смет.

Данные разбивки заносят в пикетажную книжку (трасса шириной 20-40 м). В пикетажном журнале фиксируют вершины углов поворота оси трассы, измеренные значения углов и элементы кривых по трассе.

Рис. 1. Разбивка трассы, углов поворота, пикетажа



6. Геодезические разбивочные работы

Железные дороги, мосты, тоннели, промышленные и гражданские здания проектируют, используя планы местности крупного масштаба. На плане вычерчивают очертания сооружения, а при необходимости и отдельные его части. Приступая к строительству, составленный проект необходимо перенести на местность.

Определение и закрепление на местности точек, линий и плоскостей, определяющих плановое и высотное положение сооружения и его размеры, называют разбивкой сооружения, или вынесением проекта в натуру.

Положение проектных точек сооружения устанавливают, используя существующие на местности точки, координаты которых известны. Такими точками чаще всего являются пункты геодезической сети, но могут быть использованы также и построенные ранее сооружения.

Основными этапами работ, выполняемых для вынесения проекта сооружения в натуру, являются:

- создание геодезической разбивочной сети;

- геодезическая подготовка проекта;

- разбивочные работы непосредственно в ходе строительства;

- геодезический контроль строительно-монтажных работ.

Создание геодезической разбивочной сети. Основой для разбивочных работ служит создаваемая на территории строительства геодезическая разбивочная сеть. Вид этой сети зависит от характера местности, формы и размеров сооружения, требуемой точности вынесения проекта на местность. геодезия инженерный трасса разбивочный

Так, плановой разбивочной сетью при строительстве железной дороги служит проложенный вдоль ее трассы теодолитный ход.

Для строительства моста создают специальную разбивочную сеть в виде линейно-угловой сети, пункты которой располагают на берегах реки и островах.

Разбивочную сеть для строительства тоннеля создают как тоннельную триангуляцию или полигонометрию и опирающуюся на нее подходную и подземную полигонометрию.

При крупном промышленном строительстве разбивочную сеть проектируют на генплане, а затем переносят на местность в виде строительной сетки - системы квадратов и прямоугольников, стороны которых кратны 100 или 250 м и параллельны осям основных зданий (рис. 2.). Так же направлены и координатные оси x, y местной системы координат. Наличие закрепленной на местности строительной сетки существенно упрощает последующие разбивочные работы.

Для создания высотной геодезической основы на строительной площадке закладывают постоянные и временные рабочие реперы. Для определения их отметок от реперов государственной нивелирной сети к рабочим реперам прокладывают ходы геометрического нивелирования.

Рис. 2. Строительная сетка:

а - схема; б - вынос на местность точек способами прямоугольных координат и створов



7. Геодезические работы при строительстве железных дорог

7.1 Восстановление и закрепление трассы

Трасса железной дороги, вынесенная на местность и надежно закрепленная на ней типовыми знаками, является основой для разбивки всех сооружений в процессе строительства. Так как за время между изысканиями и началом строительства проходит значительное время, часть знаков оказывается утерянной или поврежденной. Поэтому непосредственно перед началом строительных работ проводят их восстановление и закрепление.

Восстанавливая трассу, отыскивают на местности вершины углов поворота. Измеряют углы поворота трассы и сравнивают их с проектными. Выполняют контрольные линейные измерения и восстанавливают все пикеты и плюсовые точки, главные точки кривых и оси сооружений. Выполняют детальную разбивку кривых через 10 или 20 м.

Восстановленные точки трассы закрепляют за пределами зоны предстоящих земляных работ. Пикеты и плюсовые точки закрепляют двумя створными кольями, а вершины углов - четырьмя. На прямых участках поперечные створы разбивают перпендикулярно к оси трассы, на кривых - по перпендикуляру к хорде или касательной. Расстояния между створными кольями и точками трассы измеряют с точностью до сантиметра и записывают на составляемую схему закрепления трассы.

Не реже чем через 2 км устраивают временные рабочие реперы, располагая их у каждого искусственного сооружения, на станционных площадках, а также у насыпей и выемок с рабочими отметками более 5 м. По всем пикетам и плюсовым точкам, постоянным и временным реперам прокладывают ход контрольного нивелирования.

Работы при сооружении земляного полотна. Расчистив полосу отвода от леса, пней, кустарника и растительного слоя, на пикетах и плюсовых точках, но не реже чем через 50 м на прямых участках и через 10 или 20 м на кривых выполняют разбивку земляного полотна. На местности закрепляют бровки основной площадки, границы насыпей, выемок, резервов и водоотводных сооружений и отмечают их кольями или другими знаками. Оси и бровки невысоких насыпей закрепляют вехами - высотниками, на верх которых геометрическим нивелированием передают их проектные высоты.

В процессе сооружения земляного полотна периодически проверяют положение оси пути, рабочие отметки, ширину полотна поверху, крутизну откосов, размеры кюветов и канав.

По завершении земляных работ восстанавливают ось трассы, закрепляя ее кольями через 20 м. Геометрическим нивелированием определяют их отметки и рассчитывают величины необходимых срезок и досыпок.

Для планировки откосов кольями фиксируют проектное положение бровки основной площадки подошвы земляного полотна. Затем выполняют контрольное нивелирование готового земляного полотна. На пикетах и плюсах производят съемку поперечников, определяя отметки оси, обеих бровок и дна кювета. Замеряют фактическую ширину основной площадки, проверяют уклоны сливной призмы и откосов.

7.2 Геодезические работы при укладке верхнего строения пути

Перед укладкой верхнего строения пути (балласта, шпал, рельсов) проверяют точность закрепления оси пути на земляном полотне. Ось должна быть закреплена через 100 м на прямых, через 20 м на кривых и в точках начала и конца кривых. При укладке верхнего строения ось пути приходится неоднократно восстанавливать, поэтому обычно разбивают параллельную (дублёрную) ось, для чего осевые колья выносят в сторону бровки на расстояние 2 м от оси и закрепляют их с помощью кольев-высотников, от которых впоследствии ведется монтаж верхнего строения пути.

Перед укладкой рельсовых звеньев на земляном полотне разбивают их проектное положение. В ходе укладки контролируют совпадение осей звеньев с осью земляного полотна.

После подъемки пути на балластный слой и установки рельсовой колеи в проектное положение выполняют исполнительную съёмку, в результате которой проверяется плавность пути в кривых и соответствие высотных отметок их проектным значениям. Плавность пути в кривых проверяют измерением стрел изгиба через 10 м при хорде длиной 20 м. Нивелирование выполняют по головке левого рельса на прямых участках пути и по головке рельса внутренней нити на кривых участках.

На станционных площадках после отсыпки земляного полотна для укладки верхнего строения пути создают разбивочную основу с закреплением ее точек. На небольших станциях (до 5 приёмоотправочных путей) разбивочной основой служит ось главного пути. На больших станциях создают разбивочную сеть в виде системы замкнутых и разомкнутых ходов.

До начала укладки верхнего строения пути рассчитывают разбивочные элементы для центров стрелочных переводов, съездов, осей станционных путей, платформ, переездов и т.п. На основе этих расчетов составляют разбивочный чертеж.

Разбивку точек на местности выполняют чаще всего способом прямоугольных координат и полярным способом. По завершении строительных работ производят съемку станции, по материалам которой составляют исполнительный план раздельного пункта и продольные профили путей.



Список используемой литературы

1. Инженерная геодезия и геоинформатика: Учебник для вузов / Под ред. С. И. Матвеева. - Академический проект; Фонд «Мир», 2012 - 484 с. - (Gaudeamus: библиотека геодезиста и картографиста).

2. Инженерная геодезия: Учебник для вузов ж.-д. трансп.: А. А. Визгин, В. Н. Ганьшин, В. А. Коугия и др.; Под ред. проф. Л. С. Хренова.-- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Высш. шк., 1985.--352 с, ил.).

3. СП 126.13330.2012 «Геодезические работы в строительстве. Актуализированная редакция СНиП 3.01.03-84», 2012 г. 82 с.

Размещено на Allbest.ru

...