УДК 528.4(075)
ББК 26.117я73
П48
Рецензенты:
Рубцов И. В. — к. т. н., профессор, зав. кафедрой инженерной геодезии
Московского государственного строительного университета;
Ниязгулов У. Д. — профессор, зав. кафедрой геодезии, геоинформатики
и навигации Московского государственного университета путей сообщения
Поклад, Г. Г.
П48 Инженерная геодезия : учебное пособие для вузов / Г. Г. Поклад,
С. П. Гриднев, Б. А. Попов. — Москва , Берлин : Директ-Медиа,
2020. — 497 с.
ISBN 978-5-4499-0686-1
Изложены основные положения геодезии, общие принципы организации
геодезических работ, развития государственных геодезических опорных сетей и
способы определения дополнительных опорных пунктов. Дано подробное описание
основных геодезических приборов, их поверок и юстировок, изложены теория
и методика выполнения геодезических измерений и обработка их результатов, вопросы
создания съемочного обоснования и производство топографических съемок
традиционными и автоматизированными методами.
Подробно рассмотрены вопросы геодезического обеспечения строительства
гражданских и промышленных зданий, автомобильных дорог, мостов, подземных
коммуникаций и проведения наблюдений за деформациями сооружений. Приведены
сведения о геодезических работах по обеспечению земельного кадастра, вычислении
площадей земельных участков и определении границ землепользования.
Изложены основные требования правил техники безопасности и охраны труда при
ведении геодезических работ на строительных объектах.
Книга предназначена для студентов строительных специальностей вузов.
Может быть полезна студентам других специальностей вузов, техникумов и колледжей,
а также работникам геодезического производства.
Текст приводится в авторской редакции.
УДК 528.4(075)
ББК 26.117я73
ISBN 978-5-4499-0686-1
© Коллектив авторов, текст, 2020
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............................................................................................................. 3
Часть первая. Общая геодезия ................................................................................... 5
Раздел первый. Основы геодезии .......................................................................... 6
Глава 1. Общие сведения о геодезии ................................................................. 6
§ 1. Предмет и задачи геодезии ...................................................................... 6
§ 2. Роль геодезии в развитии хозяйства страны ........................................... 7
§ 3. Краткие сведения из истории геодезии ................................................... 8
Глава 2. Определение положения точек на земной поверхности .................... 11
§ 4. Форма и размеры Земли ........................................................................ 11
§ 5. Метод проекций в геодезии ................................................................... 12
§ 6. Влияния кривизны Земли на горизонтальные расстояния
и высоты точек при переходе со сферы на плоскость ................................. 14
Глава 3. Основные системы координат в геодезии ......................................... 16
§7. Общие сведения о системах координат.................................................. 16
§ 8. Пространственные системы координат ................................................. 17
§ 9. Системы координат на плоскости ......................................................... 20
Глава 4. Ориентирование линий ...................................................................... 25
§ 10. Ориентирование линий по истинному и магнитному меридианам ..... 25
§ 11. Ориентирование линий относительно оси Ох зональной системы
плоских прямоугольных координат ............................................................. 27
§ 12. Румбы и табличные углы..................................................................... 29
§13. Прямая и обратная геодезические задача ............................................. 30
Глава 5. Масштабы. План и карта.................................................................... 32
§ 14. Масштабы и их точность ..................................................................... 32
§ 15. Понятие о плане, карте и профиле ...................................................... 36
§ 16. Номенклатура карт и планов ............................................................... 37
§ 17. Условные знаки планов и карт ............................................................ 41
Глава 6. Рельеф местности и его изображение на топографических
картах и планах ................................................................................................ 42
§ 18. Сущность изображения рельефа земной поверхности
горизонталями.............................................................................................. 43
§ 19. Основные формы рельефа ................................................................... 44
§ 20. Свойства горизонталей ........................................................................ 46
§ 21. Проведение горизонталей по отметкам точек ..................................... 47
Глава 7. Задачи, решаемые по топографическим картам и планам ................. 49
§ 22. Градусная и километровая сетки карты. Зарамочное оформление ..... 49
§ 23. Определение координат точек на карте .............................................. 51
§ 24. Определение истинного и магнитного азимутов
и дирекционного угла направления по карте ............................................... 52
§ 25. Решение задач по плану или карте с горизонталями ........................... 53
490
Стр.491
Раздел второй. Геодезические измерения ........................................................... 59
Глава 8. Общие сведения о геодезических измерениях ................................... 59
§ 26. Процессы производства геодезических работ ..................................... 59
§ 27. Единицы измерений, применяемые в геодезии ................................... 60
§ 28. Понятие об опорных геодезических сетях .......................................... 61
§ 29. Виды геодезических измерений .......................................................... 62
Глава 9. Элементы теории погрешностей и оценка точности измерений ....... 64
§ 30. Погрешности измерений и их классификация .................................... 64
§ 31. Равноточные измерения и свойства их случайных погрешностей ...... 66
§ 32. Критерии точности результатов равноточных измерений .................. 67
§ 33. Средние квадратические погрешности функций
измеренных величин .................................................................................... 69
§ 34. Принцип среднего арифметического и его средняя
квадратическая погрешность ....................................................................... 70
§ 35. Средняя квадратическая погрешность отдельного измерения,
вычисленная по уклонениям от среднего арифметического ....................... 72
§ 36. Обработка результатов равноточных измерений одной
и той же величины ....................................................................................... 73
§ 37. Оценка точности по разностям двойных равноточных измерений ..... 76
§ 38. Неравноточные измерения и их веса. Весовое среднее или общая
арифметическая середина ............................................................................ 79
§ 39. Оценка точности результатов неравноточных измерений .................. 81
§ 40. Веса функций независимых измеренных величин .............................. 83
§ 41. Обработка результатов неравноточных измерений одной
величины ...................................................................................................... 84
§ 42. Оценка точности по разностям двойных неравноточных
измерений .................................................................................................... 86
§ 43. Оценка точности измерения углов и превышений по невязкам
в полигонах и ходах ..................................................................................... 87
§ 44. Понятие о прямой и обратной задачах теории погрешностей
измерений. Принцип равных влияний ......................................................... 90
§ 45. Сущность уравнительных вычислений в геодезических сетях ........... 92
Глава 10. Угловые измерения .......................................................................... 94
§ 46. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов .............. 94
§ 47. Классификация теодолитов ................................................................. 95
§ 48. Принципиальная схема устройства теодолита .................................... 96
§ 49. Технические теодолиты, их поверки и юстировки ............................ 108
§ 50. Точные теодолиты, их поверки и исследования................................ 114
§ 51. Измерение горизонтальных углов ..................................................... 120
§ 52. Электронные (цифровые) теодолиты ................................................ 125
§ 53. Понятие о лазерных теодолитах ........................................................ 129
§ 54. Измерение вертикальных углов в сетях сгущения.
Тригонометрическое нивелирование ......................................................... 131
§ 55. Основные источники погрешносте при угловых измерениях ........... 133
Глава 11. Линейные измерения ..................................................................... 135
§ 56. Способы измерения длин линий ....................................................... 135
491
Стр.492
§ 57. Механические приборы для непосредственного измерения
длин линий ................................................................................................. 136
§ 58. Компарирование мерных приборов................................................... 138
§ 59. Оптические дальномеры .................................................................... 139
§ 60. Понятие о параллактическом методе измерения расстояний ............ 145
§ 61. Определение неприступных расстояний ........................................... 146
§ 62. Измерение длин линий мерными лентами ........................................ 147
§ 63. Свето- и радиодальномеры ................................................................ 152
§ 64. Основные узлы и блоки импульсно-фазового светодальномера ....... 155
§ 65. Типы светодальномеров и их точность ............................................. 157
§ 66. Топографические светодальномеры СТ5, 2СТ10 и 4СТ3.................. 158
§ 67. Правила обращения с геодезическими приборами ........................... 161
Глава 12. Опорные геодезические сети ......................................................... 163
§ 68. Классификация геодезических опорных сетей.................................. 163
§ 69. Традиционные методы построения государственных
геодезических сетей ................................................................................... 164
§ 70. Геодезические сети сгущения и съемочные сети .............................. 168
§ 71. Совершенствование системы геодезическог обеспечения
в условиях перехода на спутниковые методы координатных
определений ............................................................................................... 172
§ 72. Спутниковые методы определения координат пунктов .................... 173
§ 73. Спутниковые городские геодезические сети ..................................... 179
§ 74. Закрепление и обозначение на местности пунктов
геодезических сетей ................................................................................... 188
Глава 13. Определение положения дополнительных опорных пунктов ....... 194
§ 75. Прямые геодезические угловые засечки ........................................... 194
§ 76. Обратная геодезическая засечка (задача Потенота) .......................... 198
§ 77. Комбинированная геодезическая засечка .......................................... 201
§ 78. Определение обратной засечкой двух точек по двум
исходным пунктам (задача Ганзена) .......................................................... 202
§ 79. Линейная геодезическая засечка ....................................................... 204
§ 80. Лучевой метод ................................................................................... 206
§ 81. Снесение координат с вершины знака на землю ............................... 207
§ 82. Способ бездиагональных четырехугольников
(способ проф. И. В. Зубрицкого) ............................................................... 209
§ 83. Способ угловых засечек проф. А. И. Дурнева ................................... 210
§ 84. Привязка пунктов к постоянным предметам местности
и отыскание утерянных центров ................................................................ 211
Раздел третий. Геодезические съемки ............................................................... 215
Глава 14. Общие сведения о геодезических съемках .................................... 215
§ 85. Виды съемок и их классификация ..................................................... 215
§ 86. Выбор масштаба топографической съемки
и высоты сечения рельефа ......................................................................... 217
§ 87. Понятие о цифровых и математических моделях местности ............ 219
Глава 15. Теодолитная съемка. Полевые работы ........................................... 222
§ 88. Сущность теодолитной съемки, состав и порядок работ .................. 222
492
Стр.493
§ 89. Рекогносцировка местности и закрепление точек
теодолитных ходов .................................................................................... 224
§ 90. Прокладка теодолитных ходов на местности .................................... 224
§ 91. Привязка теодолитных ходов к пунктам геодезической
опорной сети .............................................................................................. 225
§ 92. Съемка ситуации местности .............................................................. 227
Глава 16. Камеральные работы при теодолитной съемке.............................. 232
§ 93. Общие положения ............................................................................. 232
§ 94. Обработка результатов измерений в замкнутом
теодолитном ходе ...................................................................................... 232
§ 95. Особенности обработки результатов измерений диагонального
(разомкнутого) теодолитного хода ............................................................ 238
§ 96. Построение плана теодолитной съемки ............................................ 240
Глава 17. Геометрическое нивелирование ..................................................... 244
§ 97. Сущность и способы геометрического нивелирования .................... 244
§ 98. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты
геометрического нивелирования ............................................................... 248
§ 99. Нивелиры и их классификация .......................................................... 249
§ 100. Нивелирные рейки. Установка реек в отвесное положение ............ 250
§ 101. Устройство нивелиров ..................................................................... 252
§ 102. Поверки и юстировки нивелиров .................................................... 255
§ 103. Основные источники погрешностей геометрического
нивелирования ........................................................................................... 258
§ 104. Нивелирование III и IV классов ....................................................... 260
§ 105. Техническое нивелирование ............................................................ 263
§ 106. Нивелирование поверхности ........................................................... 264
§ 107. Понятие о лазерных и цифровых нивелирах ................................... 267
Глава 18. Тахеометрическая съемка .............................................................. 273
§ 108. Сущность тахеометрической съемки............................................... 273
§ 109. Приборы, применяемые при тахеометрической съемке .................. 275
§ 110. Создание сети съемочного обоснования ......................................... 278
§ 111. Съемка ситуации и рельефа ............................................................. 280
§ 112. Камеральные работы при тахеометрической съемке ...................... 282
Глава 19 Автоматизированные методы съемок ............................................. 285
§ 113. Электронная тахеометрическая съемка ........................................... 285
§ 114. Спутниковая топографическая съемка ............................................ 287
Часть вторая. Инженерная геодезия ...................................................................... 293
Раздел четвертый. Геодезические работы в промышленном
и гражданском строительстве............................................................................ 294
Глава 20. Геодезические работы при инженерных изысканиях .................... 294
§ 115. Виды и задачи инженерных изысканий........................................... 294
§ 116. Основные этапы и содержание геодезических работ
при строительстве объектов ....................................................................... 295
§ 117. Техническая документация для производства
геодезических работ на площадке строительства ...................................... 295
493
Стр.494
Глава 21. Геодезическое обеспечение проекта строительства ...................... 297
§ 118. Создание геодезических опорных сетей на площадке
строительства ............................................................................................. 297
§ 119. Геодезические съемочные сети и производство
топографической съемки местности .......................................................... 297
§ 120. Геодезические разбивочные сети .................................................... 299
§ 121. Строительная координатная сетка ................................................... 301
§ 122. Вертикальная планировка строительной площадки ........................ 306
Глава 22. Геодезические работы при выносе проектов планировки
и застройки в натуру ...................................................................................... 310
§ 123. Сущность и основные принципы геодезических
разбивочных работ ..................................................................................... 310
§ 124. Геодезическая подготовка исходных данных
для выноса проекта в натуру...................................................................... 312
§ 125. Элементы геодезических разбивочных работ ................................. 314
§ 126. Способы перенесения в натуру точек и осей сооружений .............. 318
§ 127. Основные разбивочные работы ....................................................... 319
§ 128. Закрепление и восстановление главных и основных осей
сооружений ................................................................................................ 322
§ 129. Детальная разбивка осей зданий ..................................................... 325
§ 130. Требования к точности разбивочных работ..................................... 326
Глава 23. Геодезические работы в нулевом цикле строительства ................. 328
§ 131. Геодезические работы при разработке котлована ........................... 328
§ 132. Геодезические работы при возведении
фундаментно-подвальной части здания ..................................................... 335
§ 133. Геодезические работы при завершении нулевого цикла
строительства ............................................................................................. 342
Глава 24. Геодезические работы при возведении надземной части
зданий и сооружений ..................................................................................... 343
§ 134. Построение базисных осевых систем на исходном горизонте ........ 343
§ 135. Построение разбивочной сети на монтажном горизонте ................ 344
§ 136. Передача отметок на монтажные горизонты ................................... 349
Глава 25. Геодезические работы при монтаже сборных конструкций .......... 351
§ 137. Контроль геометрических параметров сборных элементов
конструкций ............................................................................................... 351
§ 138. Геодезические работы при монтаже колонн ................................... 353
§ 139. Геодезические работы при монтаже и выверке
подкрановых путей мостовых кранов ........................................................ 358
Глава 26. Геодезические наблюдения за деформациями сооружений .......... 364
§ 140. Основные причины и виды деформаций зданий и сооружений ...... 364
§ 141. Организация наблюдений за осадками и деформациями
сооружений ................................................................................................ 366
§ 142. Основные типы геодезических знаков и их размещение ................ 367
§ 143. Методы измерений деформаций сооружений ................................. 369
§ 144. Обработка и анализ результатов наблюдений ................................. 377
494
Стр.495
Глава 27. Геодезическое обеспечение земельного кадастра.......................... 381
§ 145. Общее понятие о земельном кадастре ............................................. 381
§ 146. Состав и содержание геодезических работ для кадастра ................ 382
§ 147. Системы координат Государственного земельного кадастра.......... 383
§ 148. Преобразование координатных систем ........................................... 384
§ 149. Геодезическая основа земельного кадастра..................................... 387
§ 150. Вынос в натуру и определение границ землепользования .............. 389
Глава 28 Определение площадей земельных участков ................................. 391
§ 151. Аналитический способ определения площадей .............................. 391
§ 152. Графический способ определения площадей .................................. 394
§ 153. Графо-аналитический способ определения площадей .................... 396
§ 154. Механический способ определения площадей ................................ 397
§ 155. Измерение площади планиметром .................................................. 400
§ 156. Цифровые планиметры .................................................................... 403
§ 157. Поправки, вводимые в рассчитанные площади участков ................ 405
Раздел пятый. Геодезические работы при строительстве
автомобильных дорог и других линейных объектов ......................................... 408
Глава 29. Общие сведения о геодезических изысканиях
трасс автомобильных дорог ........................................................................... 408
§ 158. Основные принципы проектирования автомобильных дорог ......... 408
§ 159. Виды трассирования дорог. Камеральное и полевое
трассирование ............................................................................................ 409
§ 160. Вынос проекта трассы в натуру. Съемка полосы местности
вдоль трассы .............................................................................................. 410
Глава 30. Расчет и разбивка закруглений ...................................................... 412
§ 161. Элементы круговой кривой и ее разбивка в главных точках .......... 412
§ 162. Расчет длин и дирекционных углов прямолинейных участков
и составление плана трассы ....................................................................... 417
§ 163. Способы детальной разбивки закруглений ..................................... 419
§ 164. Переходные кривые и клотоидные закругления ............................. 423
§ 165. Расчет элементов сложных закруглений ......................................... 425
§ 166. Разбивка сложных закруглений на местности ................................. 427
§ 167. Серпантины ..................................................................................... 430
Глава 31. Геодезические работы при нивелировании трассы........................ 435
§ 168. Техническое нивелирование трассы ................................................ 435
§ 169. Особые случаи нивелирования участков трассы ............................. 437
§ 170. Обработка журналов нивелирования............................................... 439
§ 171. Составление профиля трассы .......................................................... 442
§ 172. Расчет и разбивка вертикальных кривых ........................................ 444
Глава 32. Геодезические работы в процессе строительства
автомобильных дорог .................................................................................... 446
§ 173. Элементы поперечного профиля автодороги .................................. 446
§ 174. Определение положения поперечных профилей на местности ....... 447
§ 175. Разбивка строительных поперечных профилей............................... 448
§ 176. Геодезическое обслуживание возведения земляного полотна
495
Стр.496
и верхнего строения дороги ....................................................................... 453
§ 177. Разбивка виражей на закруглениях ................................................. 456
Глава 33. Геодезические работы при строительстве мостовых переходов ... 458
§ 178. Состав и задачи геодезических работ при изысканиях
и строительстве мостовых переходов ........................................................ 458
§ 179. Построение мостовых разбивочных сетей ...................................... 459
§ 180. Геодезические работы при разбивке осей опор
и монтаже пролетных строений моста ....................................................... 463
§ 181. Наблюдения за деформациями мостовых сооружений ................... 468
Глава 34. Геодезические работы при строительстве и эксплуатации
подземных инженерных коммуникаций........................................................ 469
§ 182. Основные принципы проектирования и выноса в натуру трасс
подземных инженерных коммуникаций .................................................... 469
§ 183. Геодезические работы при прокладке подземных
трубопроводов ........................................................................................... 473
§ 184. Исполнительные съемки подземных инженерных
коммуникаций ............................................................................................ 477
§ 185. Поиск скрытых подземных коммуникаций ..................................... 479
Глава 35. Техника безопасности и охрана природы
при геодезических работах ............................................................................ 483
§ 186. Общие сведения о технике безопасности
при инженерно-геодезических изысканиях ............................................... 483
§ 187. Техника безопасности и охрана труда при производстве
геодезических работ на строительном объекте ......................................... 485
§ 188. Охрана природы и окружающей среды ........................................... 487
Список литературы ............................................................................................... 488
Стр.497