Метод свободной станции
Развитие геодезического приборостроения открывает широкие перспективы для совершенствования технологий инженерно-геодезического производства. Актуальными направлениями в данной отрасли являются автоматизация измерительных процессов, оптимизация геодезических построений, создание безбумажных методов записи, хранения и передачи на математическую обработку измерительной информации.
В инженерно-геодезическом обеспечении строительства проблемой является сохранность центров геодезических пунктов, как опорной, так и разбивочных сетей (внешней и внутренних). Удаление центров пунктов от объекта строительства и районов земляных работ затрудняет их использование при обеспечении строительства.
Применение метода свободной станции с применением электронного тахеометра позволяет получить значительный эффект. Особенность этого метода заключается в том, что прибор в процессе измерений устанавливается не над центром исходного или определяемого геодезического пункта, а в некоторой точке, положение которой оптимально для координирования и ориентирования прибора, а также для передачи проектных значений координат и высот на выносимые точки (контрольные точки элементов строительных конструкций, элементов трассы и др.).
Схема работы в режиме свободной станции показана на рис. 1.
Рисунок 1. Схема измерений методом свободной станции: А, Б, В, Г, … – исходные пункты, доступные для измерений с данной станции; а, б, в, г, … – выносимые проектные или координируемые точки; МП – возможное местоположение прибора, предоставляющее видимость на исходные пункты и определяемые точки
Следует отметить, что в режиме свободной станции с помощью электронного тахеометра можно работать в пространственной системе координат (совмещенные плановая и высотная сети – векторная сеть). В зависимости от условий решаемой задачи измерения могут проводиться как с применением отражателя и специальной пленки, так и в безотражательном режиме.
Для однозначного (бесконтрольного) определения планово‑высотного положения геометрического центра прибора и его ориентировки в принятой системе координат достаточно произвести позиционирование на два исходных пункта, планово‑высотные координаты которых известны. Измеряются: две наклонные дальности, один горизонтальный и два вертикальных угла. В современных тахеометрах зарубежных фирм-производителей имеется соответствующее встроенное программное обеспечение, позволяющее работать в различных режимах. На данном этапе следует работать в режиме «координирование прибора».
Если по каким-либо причинам невозможно воспользоваться стандартным программным обеспечением прибора, решение задачи может быть произведено другим методом. Сущность решения задачи заключается в следующем.
Например, известны плановые координаты и высоты (отметки) двух пунктов А и Б: Xa, Ya, Ha, Xb, Yb, Hb.
Измерены наклонные дальности Sa, Sb, их горизонтальные направления, по разности которых вычисляют горизонтальный угол Bab, также измерены вертикальные углы βA, βБ.
Вычисляют горизонтальные проложения по известной формуле:
Из решения обратной геодезической задачи вычисляют горизонтальное проложение между центрами исходных пунктов и дирекционные (прямой и обратный) углы:
Значение дирекционного угла определяют по знакам приращений координат, как это принято при решении обратной геодезической задачи.
Из решения треугольника А0 Б0 С по теореме синусов вычисляют его горизонтальные углы при вершинах А и Б:
Наличие одной избыточной величины в треугольнике позволяет провести контроль измерений и вычислений, вычислив невязку в треугольнике:
Ваb +А0 + Б0 –1800 = W
Вычисляют дирекционные углы направлений вдоль измеренных наклонных дальностей:
Вычисляют приращения координат от любой исходной точки до центра прибора по формулам решения прямой геодезической задачи:
Вычисляют координаты центра прибора:
Ориентировкой угломерной шкалы горизонтального круга служат дирекционные углы сторон СА и СБ.
Высотная отметка центра прибора определяется с контролем от двух исходных пунктов по превышениям, получаемым из тригонометрического нивелирования:
В современных электронных тахеометрах все вышеуказанные вычисления ведутся в автоматическом режиме, запоминаются и могут быть использованы в дальнейшей работе. Опыт работы на реальных объектах показывает, что координирование и ориентирование центра прибора указанным методом необходимо производить от трех и более исходных пунктов. В этом случае прибор указывает не только искомые величины, но и ошибки их определения. Более трех исходных пунктов берут в случае, если происходит изменение планово‑высотного положения центров исходных пунктов и необходимо произвести анализ их стабильности.
После того как произведено координирование и ориентирование прибора, приступают в режиме «съемка» к координированию центров разбивочных сетей. При этом в случае необходимости параллельно можно производить вынос в проектное положение элементов строительных конструкций, детальную разбивку элементов трассы и т. п.
С одной свободной станции можно производить координирование и разбивку любого числа видимых точек. В реальных условиях таких свободных станций на объекте может быть любое, достаточное для работы число. Для того чтобы обеспечить необходимую и однородную точность координатных определений, производство уравнительных вычислений и оценку точности результатов измерений, измерения на каждой свободной станции производят с перекрытием, особенно важно выполнение этого условия при создании разбивочных сетей. Особо важные конструктивные элементы должны выноситься с двух станций для контроля и оценки точности результатов.
Вычисление плановых координат и высотных отметок определяемых точек производится по формулам связи параметрического и полярного задания пространственного вектора.
Если необходимо произвести вынос контрольных точек по проектным координатам, то они предварительно заносятся в электронную базу данных прибора. При позиционировании прибор выдает отклонения точки позиционирования от проектного положения по каждой из трех ее координат. По этим данным производится точная доводка до проектного положения.
Достаточно эффективно в координатном режиме выносить центры пересечения строительных осей сооружения.
Опорные геодезические сети на строительных горизонтах создаются для обеспечения необходимых условий по выносу в проектное положение строительных осей и основных элементов строительных конструкций. Для рационального решения этих задач важным моментом является расположение центров пунктов. Их количество, конструкция, а также методы закрепления выбираются в соответствии с требованиями и рекомендациями (ТКП 45-103-26-2006 (02250). Геодезические работы в строительстве. Правила проведения Минархстрой РБ, Минск, 2006, 66 с.). Также используются иные центры геодезических опорных сетей, хорошо себя зарекомендовавшие на других подобных объектах (см. рис. 3). Достоинством таких центров является возможность минимизации погрешностей за центрирование приборов и отражателя, а также возможность их закрепления вне зоны действия строительной техники (на элементах строительных конструкций).
Данные сети создаются как планово‑высотные с совмещенными центрами пунктов. Метод создания – линейно-угловое построение, возможно применение векторной многократной засечки в сочетании с методом «свободной станции».
Поскольку в процессе строительства по мере увеличения массы объекта могут происходить осадки и смещения фундаментов, для инженерно-геодезического обеспечения строительно-монтажных работ в качестве исходной геодезической основы служит опорная геодезическая сеть на нулевом горизонте, центры пунктов которой должны быть закреплены на элементах конструкций фундаментов строительных осей сооружения. По причине сложной геометрии строительных осей и элементов строительных конструкций на объекте их вынос в проектное положение рекомендуется производить координатным методом (проектные координаты контрольных точек выдаются проектной организацией).
При использовании электронных тахеометров с применением световозвращающих пленок центр марки обязательно должен быть зафиксирован из световозвращающего материала, например способом, показанным на рис 4.
По материалам доклада доктора технических наук профессора заведующего кафедрой инженерной геодезии БНТУ В. П. Подшивалова
Источник
Метод свободной станции
Развитие геодезического приборостроения открывает широкие перспективы для совершенствования технологий инженерно-геодезического производства. Актуальными направлениями в данной отрасли являются автоматизация измерительных процессов, оптимизация геодезических построений, создание безбумажных методов записи, хранения и передачи на математическую обработку измерительной информации.
В инженерно-геодезическом обеспечении строительства проблемой является сохранность центров геодезических пунктов, как опорной, так и разбивочных сетей (внешней и внутренних). Удаление центров пунктов от объекта строительства и районов земляных работ затрудняет их использование при обеспечении строительства.
Применение метода свободной станции с применением электронного тахеометра позволяет получить значительный эффект. Особенность этого метода заключается в том, что прибор в процессе измерений устанавливается не над центром исходного или определяемого геодезического пункта, а в некоторой точке, положение которой оптимально для координирования и ориентирования прибора, а также для передачи проектных значений координат и высот на выносимые точки (контрольные точки элементов строительных конструкций, элементов трассы и др.).
Схема работы в режиме свободной станции показана на рис. 1.
Рисунок 1. Схема измерений методом свободной станции: А, Б, В, Г, … – исходные пункты, доступные для измерений с данной станции; а, б, в, г, … – выносимые проектные или координируемые точки; МП – возможное местоположение прибора, предоставляющее видимость на исходные пункты и определяемые точки
Следует отметить, что в режиме свободной станции с помощью электронного тахеометра можно работать в пространственной системе координат (совмещенные плановая и высотная сети – векторная сеть). В зависимости от условий решаемой задачи измерения могут проводиться как с применением отражателя и специальной пленки, так и в безотражательном режиме.
Для однозначного (бесконтрольного) определения планово‑высотного положения геометрического центра прибора и его ориентировки в принятой системе координат достаточно произвести позиционирование на два исходных пункта, планово‑высотные координаты которых известны. Измеряются: две наклонные дальности, один горизонтальный и два вертикальных угла. В современных тахеометрах зарубежных фирм-производителей имеется соответствующее встроенное программное обеспечение, позволяющее работать в различных режимах. На данном этапе следует работать в режиме «координирование прибора».
Если по каким-либо причинам невозможно воспользоваться стандартным программным обеспечением прибора, решение задачи может быть произведено другим методом. Сущность решения задачи заключается в следующем.
Например, известны плановые координаты и высоты (отметки) двух пунктов А и Б: Xa, Ya, Ha, Xb, Yb, Hb.
Измерены наклонные дальности Sa, Sb, их горизонтальные направления, по разности которых вычисляют горизонтальный угол Bab, также измерены вертикальные углы βA, βБ.
Вычисляют горизонтальные проложения по известной формуле:
Из решения обратной геодезической задачи вычисляют горизонтальное проложение между центрами исходных пунктов и дирекционные (прямой и обратный) углы:
Значение дирекционного угла определяют по знакам приращений координат, как это принято при решении обратной геодезической задачи.
Из решения треугольника А0 Б0 С по теореме синусов вычисляют его горизонтальные углы при вершинах А и Б:
Наличие одной избыточной величины в треугольнике позволяет провести контроль измерений и вычислений, вычислив невязку в треугольнике:
Ваb +А0 + Б0 –1800 = W
Вычисляют дирекционные углы направлений вдоль измеренных наклонных дальностей:
Вычисляют приращения координат от любой исходной точки до центра прибора по формулам решения прямой геодезической задачи:
Вычисляют координаты центра прибора:
Ориентировкой угломерной шкалы горизонтального круга служат дирекционные углы сторон СА и СБ.
Высотная отметка центра прибора определяется с контролем от двух исходных пунктов по превышениям, получаемым из тригонометрического нивелирования:
В современных электронных тахеометрах все вышеуказанные вычисления ведутся в автоматическом режиме, запоминаются и могут быть использованы в дальнейшей работе. Опыт работы на реальных объектах показывает, что координирование и ориентирование центра прибора указанным методом необходимо производить от трех и более исходных пунктов. В этом случае прибор указывает не только искомые величины, но и ошибки их определения. Более трех исходных пунктов берут в случае, если происходит изменение планово‑высотного положения центров исходных пунктов и необходимо произвести анализ их стабильности.
После того как произведено координирование и ориентирование прибора, приступают в режиме «съемка» к координированию центров разбивочных сетей. При этом в случае необходимости параллельно можно производить вынос в проектное положение элементов строительных конструкций, детальную разбивку элементов трассы и т. п.
С одной свободной станции можно производить координирование и разбивку любого числа видимых точек. В реальных условиях таких свободных станций на объекте может быть любое, достаточное для работы число. Для того чтобы обеспечить необходимую и однородную точность координатных определений, производство уравнительных вычислений и оценку точности результатов измерений, измерения на каждой свободной станции производят с перекрытием, особенно важно выполнение этого условия при создании разбивочных сетей. Особо важные конструктивные элементы должны выноситься с двух станций для контроля и оценки точности результатов.
Вычисление плановых координат и высотных отметок определяемых точек производится по формулам связи параметрического и полярного задания пространственного вектора.
Если необходимо произвести вынос контрольных точек по проектным координатам, то они предварительно заносятся в электронную базу данных прибора. При позиционировании прибор выдает отклонения точки позиционирования от проектного положения по каждой из трех ее координат. По этим данным производится точная доводка до проектного положения.
Достаточно эффективно в координатном режиме выносить центры пересечения строительных осей сооружения.
Опорные геодезические сети на строительных горизонтах создаются для обеспечения необходимых условий по выносу в проектное положение строительных осей и основных элементов строительных конструкций. Для рационального решения этих задач важным моментом является расположение центров пунктов. Их количество, конструкция, а также методы закрепления выбираются в соответствии с требованиями и рекомендациями (ТКП 45-103-26-2006 (02250). Геодезические работы в строительстве. Правила проведения Минархстрой РБ, Минск, 2006, 66 с.). Также используются иные центры геодезических опорных сетей, хорошо себя зарекомендовавшие на других подобных объектах (см. рис. 3). Достоинством таких центров является возможность минимизации погрешностей за центрирование приборов и отражателя, а также возможность их закрепления вне зоны действия строительной техники (на элементах строительных конструкций).
Данные сети создаются как планово‑высотные с совмещенными центрами пунктов. Метод создания – линейно-угловое построение, возможно применение векторной многократной засечки в сочетании с методом «свободной станции».
Поскольку в процессе строительства по мере увеличения массы объекта могут происходить осадки и смещения фундаментов, для инженерно-геодезического обеспечения строительно-монтажных работ в качестве исходной геодезической основы служит опорная геодезическая сеть на нулевом горизонте, центры пунктов которой должны быть закреплены на элементах конструкций фундаментов строительных осей сооружения. По причине сложной геометрии строительных осей и элементов строительных конструкций на объекте их вынос в проектное положение рекомендуется производить координатным методом (проектные координаты контрольных точек выдаются проектной организацией).
При использовании электронных тахеометров с применением световозвращающих пленок центр марки обязательно должен быть зафиксирован из световозвращающего материала, например способом, показанным на рис 4.
По материалам доклада доктора технических наук профессора заведующего кафедрой инженерной геодезии БНТУ В. П. Подшивалова
Источник
