Please download to get full document.

View again

of 154
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.

Чахлова Анна Петровна. Совершенствование методики инженерно-геодезических работ для проектирования и строительства сооружений в горной местности

Category:

Sheet Music

Publish on:

Views: 0 | Pages: 154

Extension: PDF | Download: 0

Share
Related documents
Description
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий»
Transcript
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» (СГУГиТ) На правах рукописи Чахлова Анна Петровна Совершенствование методики инженерно-геодезических работ для проектирования и строительства сооружений в горной местности Геодезия Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор Уставич Георгий Афанасьевич Новосибирск 2017 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СОЗДАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ Анализ методик и устройств создания крупномасштабных топографических планов (тахеометрическая съемка, аэрофотосъемка, сканерная съемка) Анализ требований нормативных документов к созданию крупномасштабных карт и планов Постановка задач исследований РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ОБОСНОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА КАНАТНЫХ ДОРОГ В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ Физико-географические условия выполнения инженерно-геодезических работ Требования к проектированию, строительству и эксплуатации канатных дорог в условиях горной местности Разработка методики развития обоснования для обеспечения строительства канатных дорог Технологическая схема создания геодезического обоснования спутниковыми технологиями для строительства канатной дороги Технологическая схема создания геодезического обоснования для строительства канатной дороги методом полигонометрии Особенности производства инженерно-геодезических измерений в условиях горной местности РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ИНЖЕНЕРНО-ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ... 77 3 3.1 Разработка методики развития обоснования для создания крупномасштабных топографических планов масштаба 1 : 500 и 1 : 200 в горной местности Разработка методики создания топографических планов масштаба 1 : 500 и 1 : 200 с элементами визуализации Разработка методики создания крупномасштабных инженернотопографических планов масштаба 1 : Обоснование необходимости и технологическая схема создания вертикальных топографических планов масштаба 1 : 200 для условий горной местности Методика задания плоскости и направления вертикального проецирования Схема создания съемочного обоснования при создании вертикальных топографических планов Задание условной системы координат Методика отображения поверхности склона на отсчетной плоскости Разработка условных знаков для топографических планов масштаба 1 : ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное) СХЕМА ВЗАИМОСВЯЗИ НОРМАТИВНО- ТЕХНИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИХ ЦИФРОВОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) СХЕМА ИСХОДНЫХ ПУНКТОВ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ В РАЙОНЕ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) СХЕМА ТЕОДОЛИТНЫХ ХОДОВ И ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ 4 ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПУНКТОВ ОПОРНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ И ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ РАЗБИВОЧНОЙ ОСНОВЫ 5 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования. В связи со значительным расширением строительства инженерных сооружений и их реконструкции в условиях горной местности встает вопрос о соответствующем их геодезическом обеспечении на всех этапах возведения: проектирования, изысканий и строительства. К таким инженерным сооружениям относятся олимпийские и горнолыжные комплексы Российской Федерации, возводимые в предгорьях Кавказа. Строительство и реконструкция инженерных сооружений в горных условиях предъявляет повышенные требования, в том числе к качеству создания крупномасштабных топографических планов. Это связано с тем, что в условиях горной местности информация об особенностях формы участков земной поверхности в местах возведения инженерных сооружений является одной из основных составляющих в принятии решения в пользу того или иного варианта выбора трассы. Именно рельеф горной местности несет сложную функциональную нагрузку на всех этапах жизни инженерного сооружения. Особенно эта нагрузка должна учитываться на этапе проектирования и изысканий. Значительный объем строительно-монтажных работ (СМР) при наличии скальных пород требует более детального отображения рельефа местности на топографических планах, чем указано в нормативных документах, с целью более достоверного определения объема их разработки, а также для обеспечения проектных организаций дополнительными геометрическими параметрами отдельных участков этих пород. Эти дополнительные геометрические параметры позволяют, при необходимости, как на стадии проектирования, так на стадии строительства в совокупности со строительными чертежами выбрать наиболее оптимальный вариант расположения осей строящихся инженерных сооружений. Поэтому на данном этапе от геодезического обеспечения требуется максимально возможная информация о рельефе местности. В настоящее время эта информация представляется в основном в виде крупномасштабных топографических планов масштаба 1 : 500, а с 2012 г. и масштаба 1 : 200, созданных различными 6 способами. Сложившиеся в настоящее время подходы к геодезическому обеспечению проектирования, изысканий и строительства в условиях горной местности не в полной мере удовлетворяют потребностям строительного производства. Получаемая информация в виде топографических планов масштаба 1 : 500 и даже 1 : 200 не позволяет отобразить в полной мере все многообразие горных форм рельефа с учетом особенностей его детального строения и структурного состояния. Такую информацию можно получить, если выполнять отображение всех форм рельефа необходимого участка горной местности в масштабе 1 : 500 или 1 : 200 с указанием дополнительной информации. Кроме того, выполнение исполнительной съемки в масштабе 1 : 500 в горных условиях также не позволяет в полной мере отобразить ситуацию отдельных участков строительной площадки. В связи с этим совершенствование методики инженерно-геодезических работ, в том числе, создания крупномасштабных цифровых топографических планов, а также планов исполнительной съемки для целей проектирования, изысканий, строительства и последующей эксплуатации инженерных сооружений в условиях горной местности является актуальной научно-технической задачей. Степень разработанности темы. Значительный вклад в развитие теории и практики создания карт и планов различных масштабов на разных этапах их создания различными способами внесли Антипов И. Т., Берлянт А. М., Большаков В. Д., Баранов В. Н., Батраков Ю. К., Верещака Т. В., Витковский В. В., Гук А. П., Жалковский Е. А., Карпик А. П., Конусов В. Г., Кошкарев А. В., Кузнецов П. Н., Лебедев Н. Н., Левчук Г. П., Маслов А. В., Модринский Н. И., Неумывакин Ю. К., Селиханович В. Г., Тикунов В. С., Чеботарев А. С., Шилов П. И., Хлебникова Т. А., Хренов Л. С. и другие. Цели и задачи исследования. Целью исследования диссертационной работы является разработка и совершенствование методики создания крупномасштабных цифровых планов для геодезического обеспечения проектирования, изысканий, строительства и эксплуатации ответственных инженерных сооружений в условиях горной местности (в том числе, олимпийских объектов в г. Сочи). Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 7 выполнить анализ существующих методик создания крупномасштабных карт и планов, а также результатов исполнительной съемки; разработать технологическую схему создания крупномасштабных карт и планов масштабов 1 : 500 и 1 : 200 с элементами визуализации; разработать технологическую схему создания цифровых инженернотопографических планов масштаба 1 : 200 для целей изысканий и строительства сооружений, а также для проведения исполнительных съемок; применительно к условиям горной местности разработать методику создания цифровых вертикальных топографических планов; для обеспечения строительства в условиях горной местности усовершенствовать методику создания опорной геодезической сети (ОГС); применительно к условиям горной местности разработать условные знаки для создания топографических планов масштаба 1 : 500 и 1 : 200. Объект и предмет исследований. Объектом исследований являются крупномасштабные карты и планы. Предметом исследований является методика создания крупномасштабных планов в условиях горной местности. Научная новизна результатов исследования: в усовершенствованной методике производства инженерно-геодезических работ в условиях горной местности впервые при создании крупномасштабных топографических планов предложено использовать элементы визуализации, создавать цифровые инженерно-топографические планы, в том числе и в вертикальной плоскости, а для повышения их информативности использовать дополнительно разработанные условные знаки; для геодезического обеспечения создания крупномасштабных инженерно-топографических планов в условиях горной местности предложена усовершенствованная методика построения опорной геодезической сети. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в обосновании необходимости и в разработке новой методики создания крупномасштабных планов для гео- 8 дезического и картографического обеспечения проектирования и строительства ответственных инженерных сооружений в условиях горной местности. Практическая значимость работы заключается в эффективности использования разработанной методики при изысканиях, проектировании и строительстве ответственных инженерных сооружений в условиях горной местности. Методология и методы исследования. В работе использованы базовые положения методик создания крупномасштабных карт и планов. Теоретические исследования и практическая реализация полученных результатов выполнялись на научной основе с использованием методов математической статистики обработки полученных результатов. В качестве программного обеспечения для расчета точности и обработки полученных результатов использовались программные продукты Microsoft Office Excel, Credo_Dаt 4.1, Trimble Geomаtics Office. Положения, выносимые на защиту: методика создания цифровых инженерно-топографических планов масштабов 1 : 500 и 1 : 200, которая на этапе изысканий, проектирования и строительства инженерных сооружений в условиях горной местности позволяет значительно уменьшить объем выработок скальных пород; усовершенствованная методика создания опорной геодезической сети, которая позволяет в горных условиях с необходимой точностью создавать исходную основу для выполнения крупномасштабных топографических съемок масштабов 1 : 500 и 1 : 200. Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует областям исследования: 5 Методы, технические средства и технологии геодезического обеспечения строительно-монтажных, кадастровых, землеустроительных, проектно-изыскательских, маркшейдерских, геолого-разведочных и лесоустроительных работ, освоения шельфа; монтажа, юстировки и эксплуатации технологического оборудования; 6 Геодезическое обеспечение изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации крупных инженерных комплексов, в том числе гидротехнических сооружений, атомных и тепловых электростанций, промышленных предприятий, линейных сооружений. 9 Геодезический контроль ведения технического надзора при строительстве и эксплуатации нефтегазодобывающих комплексов паспорта специальности Геодезия, разработанного экспертным советом ВАК Минобрнауки РФ по техническим наукам. Степень достоверности и апробации результатов исследования. Методика выполнения измерений и составления топографических планов масштаба 1 : 200, в том числе вертикальных, а также создание информационной базы данных внедрены в производственный процесс при строительстве канатных дорог в горном кластере г. Сочи. Основные научные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались, обсуждались и нашли положительные отклики на Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь», г. Новосибирск, апреля 2010 г.; апреля 2013 г.; 8 18 апреля 2014 г.; апреля 2015 г.; апреля 2017 г. Публикации по теме диссертации. Основные теоретические положения и результаты исследования представлены в 12 научных статьях, в том числе три статьи опубликованы в рецензируемых журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Структура диссертации. Общий объем диссертации составляет 156 страниц машинописного текста. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка литературы, включающего 114 наименований, содержит 29 таблиц, 42 рисунка, 4 приложения. 10 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА СОЗДАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ 1.1 Анализ методик и устройств создания крупномасштабных топографических планов (тахеометрическая съемка, аэрофотосъемка, сканерная съемка) Вопрос создания крупномасштабных топографических планов масштаба 1 : 200 освещается в различных работах довольно долгий промежуток времени. При этом поднимается вопрос, не только о точности создания топографических планов, но и о методах, устройствах, способах выполнения поставленных задач, включая вопросы, касающиеся области их применения [94, 104]. Так в работе [104] говорится о том, что с увеличением строительства, реконструкции и прочих проектов, увеличиваются и требования к точности топографических планов, требующих обновления. Кроме того на малозастроенной территории достаточно топографических планов масштаба 1 : 500, созданных на бумажных носителях. Для территорий с большой плотностью застройки, в местах большого количества подземных сетей необходимо не только увеличить масштаб до 1 : 200, но и создавать планы в виде цифровой модели местности, т. к. это позволяет исключить потерю точности планов за счет их перевода в бумажную форму и обратно. Так же в данной работе [104] авторы отмечают, что для автоматизации данного процесса необходимо использовать электронные геодезические приборы, которые также позволят исключить ряд случайных ошибок, в том числе и ошибок за счет человеческого фактора. В работе [51] приводятся результаты эксперимента применения GPSприемников при съемке в режиме кинематики «stop&go» на территории города Москвы с использованием одной базовой станции. Результаты измерений показали максимальную среднюю квадратическую ошибку (СКО), равную 6,0 мм при удалении от базовой станции до 336 м. Для создания топографических планов масштаба 1 : 200 СКО положения объектов с четкими контурами, согласно требо- 11 ваниям нормативного документа [83], не должна превышать 0,5 мм в масштабе плана, что соответствует не более 100 мм на местности. Из результатов исследований можно сделать вывод о том, что для составления топографических планов масштаба 1 : 200 возможно использовать глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС). Кроме применения электронных тахеометров и ГНСС технологий, применяемых при топографических съемках [32, 91, 106], все более актуальным на сегодняшний день становиться использование наземного лазерного сканирования [26, 29, 38, 39, 41, 55, 77] для выполнения изысканий и топографической съемки, в том числе, совместно с перспективной фотосъемкой [113]. Рассмотрим возможность создания крупномасштабных топографических планов с использованием лазерного сканера на основе исследований, представленных в работах [6, 16, 36, 56, 80, 109, 112] и технических характеристик лазерных сканеров нового поколения (в таблицы 1 4). Таблица 1 Основные технические характеристики лазерных сканеров Leicа Scаnstаtion 2 [88] Тип инструмента Наименование Точность определения расположения точки Точность измерения расстояний Угловая точность по вертикали Угловая точность по горизонтали Размер лазерного пятна Значение Импульсный со встроенным двухосевым компенсатором наклона 6 мм на 50 м 4 мм на 50 м 12,4 до 6 мм на 50 м Максимальное расстояние 300 м при отражении 90 % Частота сканирования Диапазон поля зрения по вертикали Диапазон поля зрения по горизонтали до тчк/с 12 Таблица 2 Основные технические характеристики наземного лазерного сканера Topcon GLS-1500 [11] Тип сканера Класс лазера Наименование Значение Импульсный лазерный сканер с двухосевым компенсатором Невидимый, 1 класса Дальность (отражающая способность цели 90 %) Дальность (отражающая способность цели 18 %) Точность измерения расстояния 500 м 230 м 4 мм / 150 м Точность угловая 6 Размер лазерного пятна 6 мм на 40 м Поле зрения (по вертикали / по горизонтали) 70º / 360º Таблица 3 Основные технические характеристики лазерного сканера Z+F IMАGER 5006EX [12] Точность измерения расстояний Лазерная система Средне-квадратическая ошибка (СКО) Процент отражения 100 % 20 % 10 % 50 м 1,8 мм 3,5 мм 6,8 мм 25 м 0,7 мм 1,5 мм 2,6 мм 10 м 0,4 мм 0,7 мм 1,2 мм Устройство отклонения луча Вертикальная система вращения Горизонтальная система вращения Зеркало вращения Сканер вращается вокруг вертикальной оси Вертикальное разрешение сканера 0,001 8 Горизонтальное разрешение сканера 0,001 8 Точность сканирования по вертикали 0,007 25,2 Точность сканирования по горизонтали 0,007 25,2 Скорость выполнения сканирования до 50 об/с 13 Таблица 4 Основные технические характеристики сканера Leicа HDS3000 [45] Наименование Точность определения расположения точки Точность измерения расстояния Угловая точность Размер пятна Максимальное рекомендованное расстояние Максимальное разрешение сканирования по вертикали Максимальное разрешение сканирования по горизонтали Диапазон поля зрения по вертикали Диапазон поля зрения по горизонтали Значение ±6 мм на 50 м ±4 мм 12,4 6 мм на 50 м 100 м точек точек 270º 360º Рассчитаем величину среднеквадратической ошибки (СКО) положения пикета полярным способом для наихудших случаев показателей точности (по данным таблиц 1 4): ошибка измерения расстояния 6,8 мм на максимальном расстоянии 50 м для условий горной местности; ошибка угловых измерений, равная 12,4 . Согласно формуле (1) СКО определения положения пикета при съемке полярным способом [4] будет равна 2 m пик = m 2 S + m β 2 S 2, (1) ρ 2 где m пик ошибка положения пикета, мм; m S ошибка измерения расстояния, мм; m β ошибка измерения угла; S величина расстояния до объекта, мм. После подстановки в формулу (1) значения для наихудших условий измерений, получим формулу (2) m пик 2 = 6,8 2 мм + 12,38 мм 2 = 83,56 мм 2, (2) 14 m пик = 9,14 мм. (3) Согласно требованиям к точности выполнения топографических планов, обусловленной разрешающей способностью топографического плана, а так же требованиями к съемке, изложенными в [14, 83], предельные ошибки планового взаимного положения закоординированных точек и углов капитальных зданий (сооружений), расположенных до 50 м друг от друга, не должны быть более 0,4 мм в масштабе плана. Соответственно для масштаба 1 : 200 предельная ошибка не должна быть более 80,0 мм. Величина СКО определения высоты точки относительно точек ближайшего съемочного обоснования при высоте сечения рельефа 0,25 м должна быть не более 79 мм и 104 мм для участков с углами наклона до 2 о и от 2 о до 10 о, соответственно [83]. Отсюда следует вывод, что при наихудших условиях выполнения измерения лазерными сканерами ошибка не будет превышать предельно-допустимое значение, равное 80 мм. Так же на необходимость создания топографических планов масштаба 1 : 200 указывают и авторы работы [51]. В этой работе рассмотрены вопросы, касающийся точности съемочного обоснования и производства топографической съемки в масштабе 1 : 200. Так, согласно [51] СКО положения пунктов плановой съемочной сети относительно пунктов государственной геодезической сети (ГГС) и государственной спутниковой сети не должны превышать 2,8 см. СКО определения высот пунктов съемочной геодезической сети относительно реперов опорной высотной сети не должна быть больше 0,25 м (для планов масштаба 1 : 200). СКО взаимного положения закоординированных точек и углов капитальных зданий на плане, находящихся на расстоянии до 50 м друг от друга, не должна превышать величины 5.6 см для заданного масштаба. СКО съемки рельефа для местности с высотой сечения 0,25 м не должна быть более 8,8 см при наклоне поверхности до 2 и 11,7 см при наклоне местности от 2 до 10. 1
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks