Выполнение тахеометрической съемки земельного участка для прокладки подземного газопровода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Донецкий горный техникум им. Е.Т.Абакумова»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема: ВЫПОЛНЕНИЕ ТАХЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА ДЛЯ ПРОКЛАДКИ ПОДЗЕМНОГО ГАЗОПРОВОДА

Донецк - 2021

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ

Научно-исследовательская работа содержит: 20 с., 7 рис., 11 ист., 1 прил.

Тахеометрическая съемка, электронный тахеометр, отражатель, топографический план, горизонтальное проложение, дирекционный угол, пункты съёмочного обоснования.

Объект исследования или разработки: земельный участок проспект Панфилова – ул. Сандомирская, д. 18.

Цель и задачи работы: создание топографического план местности.

Актуальность темы исследования: топосъемка для газификации на участке необходима для определения подземных коммуникаций, во избежание наложения газовой трубы на другие коммуникационные сети.

Метод или методология проведения работы: тахеометрическая съемка местности с помощью электронного тахеометра.

Результаты работы и их новизна: цифровой топографический план местности с использованием программного комплекса AutoCad.

Область применения: проведенная топосъемка под газ – основа документации, предъявляемой в газовое хозяйство для разработки проекта газификации объекта.

Экономическая эффективность или значимость работы: топосъемка для газификации позволяет получить не только подробный ситуационный план местности, необходимый для создания проекта, но и с ее помощью владелец может рассчитать предстоящий объем работ во время прокладки газопровода, длину трубы, количество стройматериалов, то позволяет заказчику довольно точно оценить финансовые затраты.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: обновление топографических планов и базы данных коммуникаций и инженерных сетей города Донецка.

ВВЕДЕНИЕ

Современная геодезия – это одна из наивысших наук, которую изучало человечество. Она достигла глубочайших высот и, не останавливаясь, продолжает совершенствоваться в своем развитии. На сегодняшний день все знания, которые имеет наше человечество о поверхности Земли, получены благодаря геодезии. По оценкам научных экспертов объемы геодезических работ за последние семь лет выросли примерно в шесть раз.

В настоящее время при проведении топографо-геодезических работ все большие требования предъявляются к срокам их выполнения при строгом соблюдении необходимой точности и качества. Данное обстоятельство стимулирует проектно-изыскательские, земельно-кадастровые и строительные организации использовать новые возможности измерения пространственных координат, уникальное и удобное программное обеспечение, комплексные технологии, позволяющие автоматизировать полевые и камеральные работы и обеспечивающие наиболее простую обработку данных геодезических измерений в САПР и ГИС.

Целью научно-исследовательской работы является создание топографического плана с помощью тахеометрической съемки для прокладки подземного газопровода к дому №18 по улице Сандомирская в Куйбышевском районе города Донецка.

Обычно геодезической съемке подлежит вся придомовая территория и часть улицы до места подключения к газовой трассе. В случаях удаленного расположения газовой магистрали, изыскания и топосъемку геодезисты проводят в пределах полосы шириной примерно 40 метров по предполагаемому маршруту прокладки газопровода-отвода.

Топосъемка для газификации на участке позволит взвешенно отнестись к прокладке газовой трубы и сделать это с наименьшими финансовыми потерями. Во время съемки на подробный крупномасштабный план наносятся все объекты, находящиеся на пути отвода от точки подключения к газораспределительной сети до места вхождения трубы в дом. Обычно для создания схемы используют масштабирование 1:500.

Топосъемка для газификации позволяет получить не только подробный ситуационный план местности, необходимый для создания проекта, но и с ее помощью владелец может рассчитать предстоящий объем работ во время прокладки газопровода, длину трубы, количество стройматериалов. Это позволяет заказчику довольно точно оценить финансовые затраты.

Проведенная топосъемка под газ – основа документации, предъявляемой в газовое хозяйство для разработки проекта газификации объекта.

Выполнение работ традиционными геодезическими приборами – дальномером, теодолитом, нивелиром и рулеткой занимает много времени. На сегодняшний день сроки являются важным моментом – заказчики отдадут предпочтение тем исполнителям, кто выполнит работы в более сжатые сроки.

При этом наиболее совершенным средством измерения в настоящее время является электронный тахеометр, позволяющий выполнять угловые и линейные измерения с высокой точностью, а также осуществлять вычисление плоских прямоугольных координат, высот и их приращений в реальном масштабе времени.

1. Технология выполнения тахеометрической съемки

1.1. Основные понятия о тахеометрической съемке местности

Комбинированная съемка местности, во время которой одновременно определяется плановое и высотное положение точек, называется тахеометрической.

Еще с девятнадцатого века для получения топографических планов местности используется тахеометрическая съёмка. Планово-высотное положение точек при этом определяется полярным способом, при котором измеряется горизонтальный угол, угол наклона и расстояние, или еще осуществляется угловая засечка тахеометром. Для этого используются оптические или оптико-электронные тахеометры, [9].

Первый тахеометр в его современном виде был создан в Швеции около 25 лет назад. Этот прибор появился в результате слияния функций теодолита и дальномера в одном приборе. Но еще в девятнадцатом веке это определение ввел венгерский геодезист Тихи, в переводе с греческого, означает «быстро измеряющий».

Сущность метода тахеометрической съемки заключается в установлении точек, характеризующих рельеф местности и очертания объектов. В месте каждой снимаемой точки находят направление и угол наклона, [7]. Главной целью топографической съемки является подготовка плана исходной местности.

Производить измерения электронным тахеометром относительно быстро потому, что положение, то есть координаты каждой точки определяется одним наведением инструмента. Работы выполняются не смотря на условия погоды и время года.

Участок для прокладки подземного газопровода, для которого необходимо произвести съемку местности и проектируемый газопровод можно увидеть на карте (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Участок для проведения тахеометрической съемки

1.2. Этапы проведения топографической съемки

В процессе проведения работ в области геодезии, применение электронных тахеометров позволяет измерить расстояние, горизонтальные и вертикальные углы и определить их функции для дальнейшей обработки и применения полученных результатов, [8].

Топографическая съемка земельного участка будет реализована в 4 этапа с использованием карт и планов не более чем годичной давности.

1. Подготовительный этап.

Перед началом работ проводятся следующие мероприятия:

• необходимо изучить существующие топографические карты и ортофотопланы , геодезические основы и обоснования;

• составить техническое задание;

• проанализировать информацию отчетов по предыдущим топографическим съемкам;

При изменении ситуации местности на земельном участке более чем на 35% имеющаяся документация теряет свою значимость. В этом случае вместо исправительной съемки данные полностью обновляются и необходимо заказать новую топографическую съемку этой территории.

2. Полевые подготовительные работы.

На этом этапе осуществляется перенос на земельный участок геодезических координат и реперов. Реперные точки – это специальные геодезические знаки, которые используются в нивелирной сети. В переводе с французского, репер – исходная точка, отметка., [6]. Реперная точка имеет определённую высоту, которую используют как точку отсчёта в нивелировании в инженерных и строительных работах.

3. Полевые изыскания на местности

Этот этап предполагает топографические измерения и геодезическую съемку рельефа, сооружений, инженерных сетей и коммуникаций.

Производится вертикальная съемка рельефа и съемка ситуации. На земельном участке прокладываются реперы, которые в дальнейшем будут использованы строителями. Проводится открытие колодцев (люков), через которые проходят инженерные коммуникации, снятие меток и трассировка подземных коммуникаций с помощью специального трассопоискового оборудования, [3].

4. Камеральный этап

Этот этап заключительный, на котором необходимо выполнить:

• обработку и систематизацию данных, полученных на предыдущих этапах;

• сверку полученных данных со сведениями архитектурной базы, включая информацию коммунальных служб инженерных коммуникаций на участке;

• составление картографии, схем и топографического плана местности с определенными условными обозначениями;

• согласование инженерных сетей с эксплуатирующими организациями: ПУ «Донецкводоканал» ГУП ДНР «ВОДА ДОНБАССА», ДТЭК Донецкоблэнерго, ГП «ДОНБАССТЕПЛОЭНЕРГО», ГУП ДНР «Региональная энергопоставляющая компания», ГК «Донбассгаз», ГУП ДНР "КОМТЕЛ";

• составление отчета о проделанной работе с учетом расположения коммуникаций.

Затем проводится согласование обновленных сведений о сетях и топосъемке коммуникаций, а после этого необходио получить штамп «Принято» в управлении архитектуры. Готовый комплект документов и его электронный вид в формате «dwg» выдается заказчику по факту выполнения и согласования работ. Эти документы могут быть использованы для самых разных целей.

2. Выполнение тахеометрической съемки с применением

электронного тахеометра 3Та5

Электронный тахеометр – многофункциональный геодезический прибор, представляющий собой совместную работу теодолита, встроенного светодальномера и мини-компьютера, который обеспечивает запись результатов измерений во внутренние или внешние блоки памяти, [2]. На сегодняшний день в развитых зарубежных странах и в России разработано и производятся различные типы электронных тахеометров, отличающихся конструктивными особенностями, точностью и назначением. Современные электронные тахеометры, позволяют решать следующие инженерные задачи:

• тахеометрическая съемка;

• определение труднодоступных расстояний;

• определение высот недоступных объектов;

• определение дирекционных углов;

• обратная засечка;

• определение трёхмерных координат определяемых точек;

• вынос в натуру трёхмерных координат точек;

• измерения со смещением по углу.

Проектируемая съемка выполнялась электронным тахеометром 3Та5 (рис. 2.1), непосредственно с пунктов съемочного обоснования, с последующей обработкой результатов измерений в программе CREDO_DAT.

Рисунок 2.1. Тахеометр электронный 3Та5

Определение координат и высот пунктов съемочного обоснования производились путем решения прямой геодезической задачи. Для этого необходимо было произвести на местности измерения горизонтальных, вертикальных углов и горизонтальных проложений со схемой соответствующего тахеометрического хода.

Работы производились по следующей порядке:

1. Установка станции над пунктом:

• установили штатив над пунктом;

• закрепили на нем тахеометр;

• провели центрирование при помощи окуляра и привели тахеометр к горизонту.

1. Ориентирование на исходный пункт:

• навели на цель при помощи визира при ослабленных закрепительных винтах;

• закрепили наводящие винты;

• сфокусировались на цель;

• провели точное наведение на цель путем доводки винтов.

1. Наведение на измеряемый пункт:

• произвели наводку на цель при помощи визира при ослабленных закрепительных винтах;

• закрепили винты фокусировки;

• произвели точное наведение на цель путем доводки винтов.

1. Измерение и запись данных.

2. Проведение смены станции на следующий пункт.

3. Построение топографического плана с использованием

программного комплекса AutoCAD

Составление топографических планов – окончательная обработка данных с оценкой точности полученных результатов, [4]. Итак, мы выполнили тахеометрическую съемку и данные из тахеометра были переданы в компьютер в виде текстового файла. Затем файл был импортирован в программу CREDO DAT для камеральной обработки. Программа умеет распознавать файлы практически со всех типов тахеометров. Результаты камеральной обработки из CREDO DAT в последующем экспортируются в программу AutoCAD для создания топографического плана.

AutoCAD – это программное обеспечение для двухмерного и трехмерного компьютерного моделирования от программного комплекса Autodesk, которое разработано для проектирования изделий, зданий, планирования производства, гражданской инфраструктуры и строительства.

Оно является частью коллекции 3D CAD программ Autodesk, используемой командами разработчиков продуктов, производственными предприятиями, средствами массовой информации и индустрии развлечений, инженерами, архитекторами, преподавателями и студентами, предпринимателями, медицинскими работниками и многими другими.

На данный момент аналогов, которые могут сравниться по функционалу, практически нет. На современном этапе программа включает в себя полный набор средств, обеспечивающих комплексное трёхмерное моделирование, в том числе работу с произвольными формами, создание и редактирование 3D-моделей тел и поверхностей, улучшенную 3D-навигацию и эффективные средства выпуска рабочей документации.

Порядок выполнения построения топографического плана в AutoCAD:

• создается новый проект;

• создается поверхность;

• расставляются точки тахеометрической съемки;

• создаются горизонтали с предварительно установленным необходимыми свойствами и требованиями;

• выполняется построение площадных топографических знаков с итоговым получением ситуации местности;

• на последнем этапе чертеж дополняется необходимыми данными оформления (название чертежа, рамка, штамп чертежа с необходимыми атрибутами, наименование системы координат и высот, таблица с координатами и абсолютными высотами точек теодолитного хода, масштаб и сечение рельефа, площадь съемки).

Рассмотрим более подробно создание топографического плана. Открываем программу AutoCAD и в ней создаем новый проект. Для того, чтобы импортировать точки с координатами в чертёж, — их необходимо внести в базу данных проекта. Это можно сделать в уже созданном чертеже, импортировав геоточки из (почти) любых объектов чертежа, или загрузить из текстового файла, полученного в результате обработки в CREDO или напрямую из файла со списком точек с координатами и отметками.

Далее задаем имя нового проекта, в заголовке должны отобразиться параметры чертежа и его привязка к проекту. В навигаторе выбираем пункт «Установки геоточек» — это необходимо для задания параметров точек, их вида на чертеже, точности и другого. Устанавливаем нужные параметры точек.

Затем импортируем точки в проект из текстового файла: выбираем файл для импорта, указываем формат файла с точками. Для того, чтобы точки корректно импортировались в проект, — нужно создать формат для импорта: загружаем наш файл и настраиваем параметры, задавая какие колонки в файле каким данным соответствуют. После создания формата для импорта, — указываем или создаём группу для импорта наших точек. После этого на чертеже появятся точки, с указанными номерами и отметками.

Приступаем к созданию поверхности. Заходим в проводник проекта, раскрываем меню, правой кнопкой мыши на пункте «Поверхности» выбираем «Создать поверхность» и задаем имя будущей поверхности. Добавляем в поверхность точки. Правой кнопкой мыши жмем на группы точек, выбираем добавить группу геоточек, где указываем имя группы точек и список. Далее строим поверхность, проверяем параметры и при необходимости корректируем их, поверхность построена.

После построения поверхности переходим к созданию горизонталей. Для этого в палитрах инструментов в разделе «рельеф» выбираем меню «построение горизонталей». Сразу отобразится меню программы создания горизонталей. Диапазон высот на участке колеблется от 220,60 до 225,06 м.

После проверки и задания необходимых параметров построения, программа спросит о необходимости удаления старых горизонталей. Так как у нас не было старых горизонталей, — выбираем «нет». Чертёж требует корректировки. Продолжим редактирование, удалив лишние точки (панель инструментов, раздел «рельеф» — «редактировать геоточки» / удалить). Их так же можно не удалять с чертежа, а просто исключить из группы, которую мы указывали для построения поверхности. Указываем, какие точки нужно удалить с чертежа. Программа удалит геоточку, и она не будет в дальнейшем участвовать в построении поверхности, но нужно будет эту поверхность перестроить и обновить горизонтали.

Объекты чертежа должны отчерчиваться на определенных слоях (или разноситься на них) в зависимости от вида информации, которые они несут. Количество слоев неограниченно. Все слои имеют свои настройки: фильтр на отображение, предельный масштаб и т.п. Настройка определенного слоя распространяется на все подчиненные слои. В любой момент работы с программой только один слой может быть активным.

После построения горизонталей приступаем к построению топографических знаков в соответствии с условными знаками для масштаба 1:500. Создаем слой Ограждения, далее выбираем из классификатора нужные условные знаки, соединяем точки на участке. На представленном плане представлены следующие ограждения: ограды каменные и железобетонные заборы деревянные сплошные с воротами, заборы деревянные на каменном, бетонном фундаменте и ограждения из колючей проволоки (рис. 3.1).

Рисунок 3.1. Фрагмент топографической съемки М 1:500

В следующем слое была построена асфальтированная дорога. Формирование объекта ситуации топографического плана, присвоение ему кода классификации и определение набора свойств осуществляется с помощью команд, содержащихся в меню Ситуация, каждая строка которого управляет созданием или редактированием точечного, линейного, площадного объекта. Точки были соединены при помощи инструмента «Полилиния» и для них был выбран соответствующий условный знак (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2. Фрагмент топографической съемки М 1:500

Далее на топографический план были нанесены строения (рисунок 3.1). На планах контуры строений следует воспроизводить в соответствии с их истинными очертаниями в натуре (прямоугольными, овальными и т.п.). Все строения при крупномасштабной топографической съемке подразделяют на жилые, нежилые и общественного назначения.

На топографических планах необходимо отображать точное плановое и высотное положение подземных коммуникаций установленной классификации по трем группам: трубопроводы; кабельные сети; туннели (общие коллекторы).

На топографических планах всех масштабов при показе трубопроводов в разрывах условных знаков трасс надписывают буквенные индексы, характеризующие назначение трубопроводов (транспортируемый газообразный, жидкий или твердый материал или продукт). Например, для водопроводов – В, канализационных сетей – К, газопроводов – Г, тепловых сетей – Т. На представленном участке местности расположен водопровод, газопровод, канализация, а также тепловая сеть (рис. 3.3).

Рисунок 3.3. Фрагмент топографической съемки М 1:500

К кабельным сетям относятся сети сильных токов высокого и низкого напряжения (для освещения, электротранспорта) и сети слабого тока (телефонные, телеграфные, радиовещания и пр.). Далее на плане были начерчены телефонные линии связи.

Опоры ЛЭП в виде столбов изображаем строго на своих местах. Столбы ЛЭП и линий связи повторяют форму сечения столба. Круглый или квадратный (рис. 3.4).

Рисунок 3.4. Фрагмент топографической съемки М 1:500

У железобетонных столбов в центре условного знака точка. Для показа ЛЭП высокого напряжения и низкого (380 В и меньше) предусмотрены разные по начертанию стрелки. Одна стрелка в направлении электропроводов – низковольтные, две – высоковольтные (6кв и выше). Линейные элементы условных знаков ЛЭП проводят при топографической съемке застроенной территории – с разрывом. Показатели напряжения тока на линиях электропередачи следует надписывать на топографических планах через каждые 15-20 см.

Построение коммуникаций аналогично созданию обычного линейного объекта. В случае моделирования линий электропередач, линий связи, условные знаки которых отображаются на точках поворота объекта (опорах), следует активизировать операцию «Поверхности» / «Линия ситуации» / «Создать как ЛЭП». Выбранный условный знак отображается на узловых (поворотных) точках создаваемого объекта. Сама линия по решению может отображаться или нет по решению пользователя. Условный знак выбирается в группе знаков «Коммуникации».

После построения всех объектов приступаем к работе с оформлением подписей. Оформление подписи точечного объекта осуществляется в основном автоматически, с использованием семантических характеристик объекта, предусмотренных в классификаторе. Дополнительные подписи точечных объектов, не предусмотренные классификатором, а также подписи линейных и площадных объектов, выполняются с помощью команды Построение/Текст (иконка панели управления).

При показе на топографических планах масштаба 1: 500 материала постройки, следует применять такие буквенные обозначения: К – для кирпичных, каменных, бетонных и легкобетонных, М – для металлических, С-Б – для стеклобетонных, С-М – для стеклометаллических. По дополнительным требованиям из неогнестойких жилых строений могут быть выделены деревянные с обозначением их заглавной буквой Д (рис. 3.5).

Рисунок 3.5. Фрагмент топографической съемки М 1:500

Номера домов фиксируют при топографической съемке следующем порядке: на плане в масштабе 1:500 – на изображениях всех домов населенного пункта. Надписывают номера домов, как правило, параллельно их контурам в углу, обращенным к улице. Допускается размещение этих надписей и рядом с домом, а при значительной нагрузке плана номера домов могут быть выделены красным цветом.

На последнем этапе чертеж дополняется необходимыми данными оформления (название чертежа, рамка, штамп чертежа с необходимыми атрибутами, наименование системы координат и высот, таблица с координатами и абсолютными высотами точек теодолитного хода, масштаб и сечение рельефа, площадь съемки).

Итогом работы в ПО «AutoCAD» является топографический план масштаба 1:500 (Приложение 1).

После составления топографического плана в программе AutoCad необходимо согласование нанесенных на планы коммуникаций (линий электропередач, линий связи, магистральных трубопроводов и т.д.) с организациями, которые ответственны за данные объекты. Если необходимо организация вносит поправки в топографический план.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электронные тахеометры все более интенсивно используются при выполнении топографических и кадастровых съёмок, межевании земель, инженерных изысканиях и других геодезических работах. Развитие электронных тахеометров с каждым годом наглядно демонстрирует растущую потребность в информации о пространственном положении различных объектов, [5].

Обеспечение геодезическими данными при землеустроительных работах производилось сложно и отнимало много времени на измерения. Теперь, при быстром развитии науки на замену старым методикам и приборам пришли тахеометры. Проведённый в работе анализ получения данных, качество обработки результатов наблюдений демонстрирует существенные преимущества электронных тахеометров.

Результаты произведенных работ не только детально раскрывают методику работ на электронных тахеометрах при производстве топографической съемки, но и наглядно доказывают существенное повышение эффективности выполнения геодезических работ с его помощью прежде всего по критерию снижения затрат времени и повышению производительности труда.

На выполнение измерений заданной территории с применением электронного тахеометра 3Та5, бригадой из двух человек было затрачено 5 часов на полевые измерения и 6 часа на камеральную обработку полученных данных, что в сумме составляет 11 часов.

На участке, где выполнялась топосъёмка, находятся коммуникационные сети и сооружения, правильность их нанесения на топографический план необходимо согласовать. Без этого согласования топографическая съемка считается незавершенной. Согласование фиксируется печатью организации на чертежах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. МИ СМК 71.12.12 Инструкция по проведению работ в области геодезии с применением электронного тахеометра (Докипедия: МИ СМК 71.12.12 Инструкция по проведению работ в области геодезии с применением электронного тахеометра).

2. Григоренко А.Г., Киселёв М.И. Инженерная геодезия.-М.: Высшая школа, 1983 г.

3. Киселёв М.И., Михелёв Д.Ш. Основы геодезии.-М.: Высшая школа, 2003г.

4. Клюшин Е.Б., Михелёв Д.Ш., Киселёв М.И., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия.-М.: Высшая школа, 2000г.

5. Курошев Г.Д. Геодезия и география.-С-Пб.: Издательство Санкт-Петербургского Университета, 1999 г.

6. Левчук Г.П., Новак В.Е., Лебцев Н.Н. Прикладная геодезия. Геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений.-М.: Недра, 1983г.

7. Левчук Г.П. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ.-М.: Недра, 1981г.

8. Маслов А. В., Гордеев А. В., Батраков Ю Г. Геодезия: Учебник. – М.: Недра, 1993. – 480 с.

9. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Земельно-кадастровые геодезические работы: Учебное пособие/ Неумывакин Ю.К. – М.: КолосС, 2005. – 184 с.

10. Поклад Г. Г. Геодезия: Учебник для вузов. – М.: «Недра», 1988.

11. Родионов В. И. Геодезия. Учебник для техникумов. – М.: «Недра», 1987.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Топографическая съемка

2