При решении многих задач инженерной геодезии используют приборы вертикального проектирования (ПВП), что связано с увеличением этажности массовой застройки, созданием уникальных объектов ядерной энергетики, специальных технологических линий и т. п. При этом возрастают требования к точности инженерно-геодезических работ, усложняются условия измерений. Приборы вертикального проектирования позволяют более эффективно передавать плановые координаты выше и ниже исходной точки, контролировать вертикальность сооружений.
ПВП обычно делят на:
· механические
· оптические
В механических приборах отвесная линия реализуется струной с грузом или стержнем. В прямом отвесе струна устанавливается в вертикальное положение подвешенным грузом, помещенным в жидкость (масло, воду с опилками и др.). В обратном отвесе нижний конец струны (проволоки) закрепляют, а верхний натягивают динамометром, в вертикальное положение струна устанавливается при помощи двух взаимно перпендикулярных уровней. Прикрепленный к верхнему концу проволоки плавающий в жидкости поплавок также удерживает проволоку в отвесном положении. Точность механических центриров зависит от их конструкции, способа фиксации отсчета и высоты проектирования.
Наибольшее распространение получили оптические центриры, которые по точности делят на технические, точные и высокоточные. Технические центриры обычно встроены в теодолиты, тахеометры и др., их точность 1:5000-1:10 000 при расстоянии 10-20 м. Точные и высокоточные центриры являются самостоятельными приборами, по способу установки визирной оси в отвесное положение их делят на уроненные и центриры с компенсатором. Относительная ошибка проектирования точки точными центрирами равна 1:30 000-1:50 000 при расстоянии до 150 м. Компенсаторы в точных центрирах позволяют устанавливать визирную ось с точностью 1".
Высокоточные центриры позволяют устанавливать визирную ось в отвес-ное положение с ошибкой менее 1", имеют зрительную трубу с увеличением 30-40х и позволяют выполнять проектирование с относительной ошибкой 1-100 000 при расстоянии 250-500 м.
При строительстве инженерных сооружений и монтаже технологического оборудования широко используют точные и высокоточные геодезические центриры. Кроме того, оптическое проектирование можно выполнить способом отвесных плоскостей, в котором вертикальную линию получают путем пересечения двух примерно взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостей, полученных теодолитами.
В СССР изготавливали оптические центриры Ц0-1, «Зенит 0ЦП», «Надир 0ЦП», которые позволяют выполнять центрирование с относительной ошибкой 1:100 000 при расстоянии до 250 м. Прецизионный оптический центрир PZL (б. ГДР) по своему назначению и области применения соответствует отечественному центриру 0ЦП. PZL создан на базе нивелира Ni-007 с компенсатором, имеет в подставке оптический центрир для установки над точкой, горизонтальный круг с ценой деления 10'. Проектирование точек по вертикали выполняют по специальной палетке при установках лимба 0, 90, 180 и 270°. Корпус цилиндрической формы имеет входное отверстие в его верхней части. Лучи от предмета через объектив попадают на прямоугольную призму, подвешенную на нитях в виде маятника, которая является компенсатором угла наклона оси вращения прибора. Затем лучи через дополнительную призму направляются в окуляр, изображение предметов — прямое. Колебания маятника гасятся воздушным демпфером. Горизонтирование PZL выполняют по круглому уровню, точная установка визирной оси зрительной трубы в отвесное положение выполняется автоматически с помощью компенсатора. Построение отвесной линии ПВП выполняют следующим образом. ПВП устанавливают над проектируемой точкой на исходном горизонте. Над этой точкой в плитах перекрытий всех этажей оставляют небольшие отверстия. В отверстии верхнего перекрытия укрепляют наклеенною на оргстекло палетку (сетку взаимно перпендикулярных линий через 5 мм размером не менее 100 х 100 мм). ПВП устанавливают так, чтобы нить сетки зрительной трубы была параллельна линиям палетки, берут отсчет х' по шкале X палетки. Поворачивают прибор на 180°, берут отсчет х" и вычисляют среднее значение х = 0,5 /х' + х"/, аналогичным образом находят у = 0,5 /у' + у"/. Эти измерения составляют один прием. Для повышения точности выполняют от двух до пяти приемов. В результате находят хср,уср, которые и откладывают на палетке и находят вертикальную проекцию исходной точки.
5. Использование спутниковых технологии в инженерной геодезии.
Согласно общепринятому определению, Геодезические спутники искусственные спутники Земли, запускаемые в качестве объектов наблюдения для решения задач спутниковой геодезии. Материалами для решения таких задач служат измеренные в результате наблюдений направления на тот или иной спутник (позиционные наблюдения) и расстояния до него. Геодезические связи между пунктами Земли, удалёнными друг от друга до нескольких тыс. км (например при межконтинентальной космической триангуляции) устанавливаются путём позиционных фотографических наблюдений спутника движущегося на высоте 4-6 тыс. км одновременно из двух или более пунктов. Для обеспечения таких наблюдений спутниковыми фотокамерами средних размеров запускаются надувные Г. с. - баллоны диаметром до 30-40 м из алюминированной пластмассовой плёнки. В динамической спутниковой геодезии используют более массивные спутники движение которых в меньшей мере зависит от неоднородностей атмосферы, а определяется в основном особенностями гравитационного поля Земли; такие Г. с. запускают на высоты до 3 тыс. км. Для повышения точности одновременных позиционных наблюдений и измерения расстояний до спутников на Г. с. устанавливается специальное оборудование. Мощные импульсные источники света, работа которых контролируется бортовыми кварцевыми часами и управляется с Земли, облегчают позиционные наблюдения и позволяют синхронизовать их с высокой точностью при одновременном участии в работе нескольких станций. Приёмо-передатчики, ретранслирующие радиосигналы, посылаемые на Г. с. наземными станциями, позволяют путём измерения сдвига фазы принятого на станции сигнала относительно посланного определять расстояния до спутника. Расстояния до Г. с. определяются также на основе анализа изменений частоты сигналов установленных на Г с. радиопередатчиков вследствие Доплера эффекта. Для измерения расстояний спутниковыми лазерными дальномерами на Г. с. устанавливаются уголковые отражатели.
Наилучшее решение задачи достигается, когда используются наблюдения или данные о движении спутников с орбитами разных наклонов и высот, а также данные наземной гравиметрической съёмки. Для исследования или исключения таких возмущений, как, например, сопротивление атмосферы Земли, используют т. н. геодезические спутники, орбиты которых выбирают для этой цели особо. В настоящее время в решении динамических задач С. г. всё большую роль играет применение радиотехнических и лазерных методов наблюдений движения спутников и далёких космических объектов.
6. Геодезические сети
Плановые геодезические сети.
При изысканиях строительных площадок местность снимают в масштабах 1:5000-1:500. Геодезическое обоснование строят в виде сетей триангуляции, полигонометрии, нивелирования. Предварительные изыскания трасс линейных сооружений производят по топографическим картам и материалам аэросъёмки. Окончательные изыскания выполняют полевым трассированием. Оптимальные варианты трасс и площадок выбирают с помощью электронно-вычислительных машин по цифровой модели местности. Инженерно-геодезическое проектирование состоит в подготовке топографической основы проекта (планов, профилей) и аналитических данных (координат и отметок точек, длин и азимутов линий), а также в вертикальной планировке площадок, аналитической подготовке проекта и др. Для перенесения проекта на местность создают разбивочную сеть опорных геодезических пунктов в виде триангуляции (туннельной, гидротехнической, мостовой), строительной сетки (на промышленных площадках), сетей полигонометрии (в городах), точной трилатерации (для высотных и уникальных сооружений). От разбивочной сети переносят в натуру главные оси сооружений и детально разбивают все строительные оси и поперечники. На законченных сооружениях выполняют контрольную исполнительную съёмку. Установка в проектное положение конструкций и оборудования включает выверку осей в плане, по высоте и по вертикали. Для плановой выверки применяют струнно-оптические и оптические методы. Конструкции по высоте устанавливают геометрическим и гидростатическим нивелированием или микронивелированием. Вертикальность осей проверяют точными теодолитами (наклонным визированием) или особыми зенит-приборами. При наблюдениях за деформациями сооружений определяют осадки и плановые закрепленных точек (марок). Осадки измеряют высокоточным нивелированием, которое прокладывается периодически (циклами) по строго установленной программе. Применяют также электронно-гидростатические системы с автоматической записью их показаний. Плановые щения прямолинейных сооружений определяют створным методом, криволинейных - триангуляцией или полигонометрией. Пространственные деформации целесообразно измерять методом наземной стереофотограмметрической съёмки. В этих работах особое внимание обращается на устойчивость (незыблемость) плановой и высотной геодезической основы.
Высотные геодезические сети.
Геодезическая сеть, система точек земной поверхности, взаимное положение которых определено в некоторой единой системе координат и высот над уровнем моря на основании геодезических измерений. Координаты геодезических пунктов Г. с. определяются преимущественно методом триангуляции или полигонометрии. Для определения координат пунктов Г. с. используют также результаты наблюдений искусственных спутников Земли, которые рассматриваются как подвижный носитель координат или как промежуточная точка, служащая для передачи координат на большие расстояния. Высоты пунктов Г. с. определяют методами нивелирования. Пункты Г. с. закрепляются на местности геодезическими знаками и являются исходной основой и опорными пунктами при картографировании земной поверхности и геодезических измерениях на местности в связи с различными инженерными изысканиями и хозяйственными мероприятиями.