Глава 4. Комплексное применение

СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ

ПРИБОРОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

4.1. Интеграция средств

геодезических измерений

Геодезическое обеспечение изысканий, проектирования,

строительства включает в себя целый комплекс геодезичес­

ких работ: построение (сгущение) опорных геодезических и

разбивочных сетей, топографические съёмки в крупных мас­

штабах, плановые и высотные разбивочные работы, переда­

ча осей и отметок на монтажные горизонты, исполнитель­

ные съёмки, измерения осадок, горизонтальных смещений,

крена, прогибов и других деформационных проявлений. Со­

временное обеспечение такого комплекса работ возможно на

основе автоматизированных средств, интегрированных в еди­

ную систему измерений и обработки данных.

Производство геодезических работ всегда сопровождалось

применением различных средств геодезических измерений и

обработки результатов. Однако в последние годы началось

их обт^единение на базе автоматизации. Основными сред­

ствами геодезических построений, съемок и обработки сей­

час являются: спутниковые приёмники (GPS, GPS/ГЛО ­

НАСС) , электронные тахеометры, полевые компьютеры,

программное обеспечение обработки результатов измерений.

Их интеграция направлена на проведение основных видов

геодезических работ на объекте с применением единой сис­

темы, обеспечивающей автоматизацию процесса от сбора ин­

формации (измерений) до выдачи конечной продукции (ка­

талогов координат, топографических планов, документации).

Геодезические приемники и электронные тахеометры допол­

няют друг друга, что делает технологию определения коор­

динат и съёмок с их применением универсальной. П О систе­

мы работает с форматами данных этих приборов и обеспечи-

вает получение требуемого уровня конечной информации.

Такие системы средств позволяют создавать эффективные

геодезические построения в кратчайшие сроки с обеспечени­

ем их системой исходных пунктов, широким выбором схем,

оптимальным расположением съёмочных станций, минималь­

ными затратами. Пр и этом увеличиваются возможности про­

ведения избыточных измерений, повышается точность и на­

дёжность конечных результатов в сочетании с высокой про­

изводительностью работ.

В направлении интеграции средств геодезических опреде­

лений работают ведущие приборостроительные компании

мира. Так последние модели тахеометров и GPS приёмников

Trimble представляют собой единую геодезическую систему

Trimble Toolbox с использованием общего контроллера AC U

или TSCe. Он а позволяет быстро переключатся с RTK спут­

никовых определений координат приёмниками TS 5700 или

TS 5800 на измерения тахеометрами серии TS 3600 и TS

5600 и обратно. Получается объединённый массив данных

файлов измерений разных методик и приборов, которые об­

рабатываются в едином пакете П О Trimble Geomatics Office.

После предварительной обработки возможно совместное урав­

нивание результатов, полученных разными приборами. Все

геодезические определения можно выполнять этой системой

на объекте сразу в режиме реального времени. Универсаль­

ные контроллеры позволяют управлять работой спутнико­

вого и оптико-электронного оборудования, автоматически

объединяя их результаты в общий формат данных. Trimble

Toolbox обеспечивает единую технологию проведения комп­

лекса геодезических работ на высоком техническом и техно­

логическом уровне.

Leica Geosystems (Швейцария) объединила на программ­

но-аппаратном уровне спутниковые геодезические приёмни­

ки Leica GPS 1200, электронные тахеометры Leica TPS 1200,

средства управления приёмником и тахеометром (контрол­

леры) и программное обеспечение Leica Geo Office. Всё это

интегрировано в одну геодезическую систему, которая полу­

чила название Leica System 1200. В приёмнике и тахеометре

используются единые интерфейс и формат данных, взаимо­

заменяемые аксессуары, единое ПО , которое обрабатывает

файлы измерений приёмников, тахеометров, нивелиров. В

системе могут работать четыре модификации GPS-приёмни-

ков, семь модификаций тахеометров.

Интеграция Leica System 1200 получила дальнейшее раз­

вити е создание м единог о универсальног о прибор а

SmartStation, представляющего собой комбинацию электрон­

ного тахеометра и геодезического двухчастотного приёмни­

ка.

Интеграция средств геодезических построений осуществ­

ляется Sokkia на базе платформы дл я сбора данных (кон­

троллера) SDR8100, общих аксессуаров, формата данных,

программного обеспечения MAPSUITE+, Spectrum. Функ­

ции автоматизации геодезических работ в системе постоянно

расширяются и обновляются.

На предприятии, выполняющем геодезические работы,

часто интеграция средств в одну систему проводится исходя

из имеющихся приборов и материальных ресурсов. В этом

случае применяется программное обеспечение, работающее

с данными в форматах применяемых приборов и удовлетво­

ряющее требованиям автоматизации обработки с учётом ре­

шаемых задач.

Интеграция современных геодезических средств наиболее

эффективна в инженерно-строительных изысканиях, при

разбивке и строительстве крупных сооружений, новых мик­

рорайонов, в обеспечении строительства трубопроводов, до­

рог, промышленных объектов. Интеграция средств существен­

но меняет технологию геодезических построений. Сложная

конструкция построений (от общих ОГ С к частным разбив­

кам и съёмкам) заменена на сравнительно простые схемы со

свободным выбором станций. Точка стояния электронного

тахеометра может выбираться свободно с учетом оптималь­

ных возможностей для последующих работ: определения

координат точек объекта, тахеометрической съёмки, разбив­

ки. Передача координат на станцию выполняется обратной

линейно-угловой засечкой или спутниковым приёмником.

Наличие в системе геодезических спутниковых приёмников

позволяет расположить исходные пункты построения на

объекте в любых удобных дл я производства полевых работ

местах. Затраты средств и времени при такой организации

геодезических работ резко сокращаются, так как отпадает

необходимость вставлять геодезические построения на объекте

в существующие на данной территории пункты ОГС и обес­

печивать видимость между ними. Свободный выбор станции

даёт возможность варьировать методы спутниковых и тахео­

метрических измерений.

Комплекс работ, проводимых разными методами и при­

борами, требует индивидуального подхода в зависимости от

конкретных условий объекта работ, поэтому рекомендуется

до начала работ провести рекогносцировку и планирование

измерений. Прежде всего, необходимо обследовать сохран­

ность пунктов ОГС. Среди них выбрать базовые пункты,

запроектировать местоположение станций тахеометра и по­

строений для определения координат (обратные засечки,

ходы, спутниковые методы). Положение исходных для оп­

ределения координат станций пунктов должно обеспечивать

проведение на них качественных спутниковых наблюдений.

Схемы геодезических построений могут быть разными,

одна из них приведена на рис. 4.1. Построение включает три

пункта спутниковых определений, относительно которых

электронным тахеометром проводится разбивка продольной

оси сооружений с точками 1, 2, 10.

В общем случае геодезические построения могут вклю­

чать несколько уровней:

— базовые пункты для спутниковых определений;

— вновь определяемые спутниковыми методами пункты,

являющиеся исходными для построений, выполняемых та­

хеометром;

— сеть станций электронного тахеометра с определением

их координат обратными засечками, ходами, спутниковыми

приёмниками;

Рис. 4.1. Схема разбивочных работ

- построения, выполненные со станций при съёмке, при

определении координат точек объекта и разбивке осей.

Следует стремиться к увеличению числа пунктов со спут­

никовыми определениями координат, так как избыточные

исходные пункты в геодезическом построении будут локали­

зовать накопление погрешностей в ходах и засечках, а так­

же дают больше вариантов выбора мест станций электрон­

ного тахеометра.

Производство комплекса геодезических работ в строитель­

стве часто сопровождается использованием стенных знаков

городской полигонометрии и старых пунктов ОГС, на кото­

рых установка тахеометра невозможна, а установка приём­

ника нецелесообразна из-за наличия препятствий для при­

ёма спутниковых радионавигационных сообщений. При этом

интеграция измерений электронным тахеометром и геодези­

ческими приёмниками позволяет применять внецентренную

установку станций без потери точности геодезических опре­

делений.

4.2. Производство измерений при

внецентренной установке станции

Установка станции является внецентренной, если геоде­

зический прибор, которым выполняется измерение, разме­

щен не над центром пункта. При измерениях электронными

тахеометрами внецентренная установка прибора необходима

для пунктов, закрепленных стенными центрами. Спутнико­

вые приемники могут устанавливаться не над центром пунк­

та как на исходных, так и на определяемых точках. Допус­

кается внецентренная установка referens и rover-приемников

в следующих случаях:

- над пунктом стоит металлический сигнал, экранирую­

щий радионавигационное наблюдение спутников;

- пункт станции закреплен стенными центрами;

- над пунктом часть небосвода закрыта препятствиями

(кронами деревьев, забором, частью здания) - это снижает

точность спутникового позицирования.

При внецентренной установке станции могут возникнуть

три типа задач:

1) передача координат с опорных пунктов на внецентрен­

ную станцию;

2) передача координат с точки внецентренной установки

прибора на вновь определяемый пункт;

3) приведение измеренных тахеометром расстояний и уг­

лов (направлений) к центрам пунктов.

Передачу координат с опорных пунктов А и В на внецен-

трейную станцию Р (рис. 4.2) можно выполнить электрон­

ным тахеометром в режимах обратной линейно-угловой или

полярной засечек. Дл я реализации обратной засечки в каче­

стве станции тахеометра выбирается точка Р . После уста­

новки на нее прибора вводятся параметры станции и коор­

динаты известных пунктов, на которые устанавливается от­

ражатель. Далее проводятся измерения расстояний и гори­

зонтального угла, образующие схему обратной засечки. После

измерений на экран прибора будут выданы координаты и

отметка точки Р .

Для реализации полярной засечки электронный тахеометр

центрируется над опорным пунктом Л, при этом отражатель

ставят в точку Р . Если работу выполнять в координатном

режиме, то необходимо в прибор ввести координаты стан­

ции, высоту прибора и высоту отражателя. После измере­

ния расстояния и горизонтального угла будут получены ко­

ординаты и отметка точки Р . Учитывая, что определение

способом полярной засечки бесконтрольно, необходимо по­

вторить измерения на отражатель в точку Р с другого опор­

ного пункта, например, с пункта В .

Передачу координат на вновь определяемый пункт (рис.

4.3) также можно выполнить электронным тахеометром с

внецентренных установок. Если координаты станций Р и Р 2

определены спутниковыми методами и на основной пункт Р

можно установить тахеометр, то для передачи координат

применяют режим обратной линейно-угловой засечки. Если

пункт закреплен стенным центром и на него нельзя устано­

вить тахеометр, то передачу координат проводят в режиме

полярной засечки. Измерения тахеометром проводят анало­

гично методике, рассмотренной для предыдущей схемы.

Средняя квадратическая погрешность передачи коорди­

нат на пункт Р электронным тахеометром в режиме по­

лярных засечек определяется выражением:

где т А — СК П положения пункта Л , с которого переда­

ются координаты; т^ m s — СК П угловых и линейных изме­

рений соответственно; р - 206265".

Положение пункта Р определяется с двух исходных пунк­

тов А и В, поэтому СК П среднего положения из двух опре­

делений при условии равноточных измерений составит:

Рис. 4.3. Схема передачи координат

с внецентренных установок приемников

т] =т

2

А +(-)

2

т

2

р + т ]

(4.1)

(4.2)

где т определяется выражением (4.1).

На малых расстояниях величина (т р ) ср характеризуется в

основном погрешностями измерения тахеометром расстояний.

Так, дл я тахеометров SET230R и равноточных им СК П пе­

редачи координат с двух пунктов в рассматриваемом режи­

ме практически не превысит m s прибора на расстояниях до

200 м, а дл я тахеометров SET530R и равноточных им —

до 100 м (табл. 4.1).

Таблица 4.1

СКП передачи координат с двух пунктов, мм

Тахеометры

мм с

S, м

50 100 200 500 1000

SET230

SET530

2

2

5

1,4

1,6

1,6

2,2

2,0

3,7

3,7

8,7

7

17

те же (без

отражателя)

3

2

5

2,1

2,3

2,2

2,7

2,5

4,0

4,0

8,8

7

17

ЗТа5Р 5

5

6

3,5

3,6

4,0

4,1

4,9

5,4

5,2

10,9

18

21

При расстояниях, больших указанных, существенно ска­

зываются на точности передачи координат погрешности уг­

ловых измерений. Поэтому для электронных тахеометров

типа SET530 при высоких требованиях к точности следует

стремиться при выборе внецентренной станции к уменьше­

нию расстояний S, а углы J3 A и /? в измерять несколькими

приемами.

При внецентренной установке прибора СК П передачи

координат, проводимой в режиме обратной линейно-угло­

вой засечки, пропорциональна не только расстояниям 5., но

и отношению где S 0 — расстояние между пунктами с

известными координатами, относительно которых определя­

ются координаты точки Р. При такой засечке по двум изве­

стным пунктам не рекомендуется, чтобы угол р р был меньше

30°. Если рекомендуемые параметры засечки обеспечить не­

возможно, то следует увеличить вблизи точки Р число изве­

стных пунктов, например, путем спутникового позициони­

рования на дополнительной точке.

Режим работы обратной засечки электронного тахеометра

включает оценку точности определения координат точки Р.

По результатам этой оценки на местности можно подобрать

оптимальное положение точки Р , для которого значения СК П

т х и т у будут минимальными и приемлемыми для решения

конкретной задачи.

Закрепление пунктов ОГС на застроенных территориях

выполняется в основном стенными знаками, что обеспечива­

ет их длительную сохранность. Привязка к стенным знакам

с помощью электронного тахеометра имеет ряд особеннос­

тей, на которых следует остановиться.

В инструкции по топографической съемке [12] и в руко­

водстве по применению стенных знаков [22] рекомендуется

привязку к ним осуществлять при помощи построения тре­

угольников, в которых углы измеряются теодолитом, а сто­

роны — компарированной рулеткой с точностью соответ­

ствующего класса или разряда основного построения. Все

эти построения можно выполнить с требуемой точностью элек­

тронным тахеометром, а координаты станции определить в

режиме обратной линейно-угловой засечки. При этом мож­

но применять различные схемы привязки, показанные, на­

пример, на рис. 4.4, 4.5.

Р

Рис. 4.4. Схема передачи координат тахеометром

с двух стенных знаков

Рис. 4.5. Схема передачи координат тахеометром

с трех стенных знаков

Если пункт, закрепленный стенными знаками, использу­

ется в качестве базового при проведении съемок и координи­

ровании границ земельных участков спутниковыми прием­

никами, то положение точки Р выбирается так, чтобы экра­

нирование небосвода зданиями было наименьшим. После

сеанса спутникового позиционирования на эту точку уста­

навливается электронный тахеометр, измеряются расстояния

до стенных знаков и соответствующие горизонтальные углы.

Координаты станции Р определяются в режиме обратной

линейно-угловой засечки тахеометра.

После измерений на два и более стенных знака тахеомет­

ром можно провести контроль привязки. Дл я этого устанав­

ливают в приборе режим ОНР . В этом режиме будет опреде­

лено расстояние между центрами стенных знаков, которое

должно совпасть с измеренным или вычисленным по коорди­

натам. Кроме того, с пункта Р можно определить тахеомет­

ром в координатном режиме координаты контрольной точки.

Измерения тахеометром на стенной знак можно прово­

дить на отражатель, применяется также безотражательный

режим, если конструкция знака позволяет проводить такие

измерения. Чтобы снизить влияние погрешностей, вызван­

ных установкой на стенной знак отражателя, рекомендуется

применять для отражателя мини-веху (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Отражатель на мини-вехе:

1 — призменный отражатель; 2 — круглый уровень;

3 — острие вехи

Острие вехи отражателя совмещают с отверстием в знаке,

предназначенном для установки визирного приспособления и

к которому отнесены координаты знака. На вехе выводят пу­

зырек уровня в нуль-пункт, направляют отражатель на при­

бор. Отражатель можно заменить визирной маркой, а расстоя­

ния до нее измерять в безотражательном режиме тахеометра.

Если в безотражательном режиме тахеометра измерения

выполнялись непосредственно на вертикальную наружную

грань стенного знака, то в полученные значения расстояний

и углов необходимо ввести поправки за редукцию цели. При

этом линейный элемент редукции для стенных знаков не

превышает 5 мм, а угловой элемент примерно будет равен

углу в/2 (см. рис. 4.4).

Внецентренная установка станции с последующей привяз­

кой ее к основному пункту позволяет эффективно использо­

вать в геодезических работах пункты ОГС, имеющиеся на

данной территории. Комплексное использование спутнико­

вых приемников и электронных тахеометров при этом обес­

печивает высокое качество геодезических работ на объектах.

4.3 . Совершенствование технологии

геодезических разбивочных работ

Геодезические разбивочные работы проводятся с целью

выноса на местность проекта зданий и сооружений в строи­

тельстве, а также границ земельных участков в землеуст­

ройстве. Порядок проведения разбивочных работ и их точ­

ность регламентированы в строительстве нормами и прави­

лами, например СНи П 3.01.03-84 [24], и специальным про­

ектом производства геодезических работ дл я объектов, тре­

бующих повышенной точности. Вынос на местность границ

земельных участков осуществляется в соответствии с инст­

рукцией по межеванию земель [10] и методическими реко­

мендациями [18].

Наибольшие требования к точности разбивочных работ

предъявляются в строительстве, поэтому применительно к ним

будем рассматривать особенности и совершенствование тех­

нологии геодезических построений электронными тахеомет­

рами в комплексе со спутниковым позицированием. Методи­

ка разбивки границ участков будет во многом аналогичной.

Кроме того, в геодезическом обеспечении землеустройства и

кадастра объектов недвижимости современные геодезические

приборы и технологии широко распространены. Однако вне­

дрение их в строительное производство идет медленно, так

как во многих строительных организациях сложные геодези­

ческие работы, в которых преимущество современных техно­

логий очевидно, возникают не постоянно. Сказывается также

высокая стоимость электронных приборов и неготовность спе­

циалистов строительных подразделений к их применению.

Поэтому нужны специализированные геодезические группы,

оснащенные современными приборами и средствами обработ­

ки. Это позволит резко сократить сроки на выполнение раз­

бивочных работ и существенно повысить их качество.

Геодезическое обеспечение разбивочных работ в строи­

тельстве проводят в настоящее время в три этапа:

— построение на территории будущего строительства гео­

дезической разбивочной основы (опорной разбивочной сети)

в виде системы закрепленных на местности пунктов с точ­

ным определением их координат и отметок;

— вынос в соответствии с проектом и закрепление на ме­

стности главных и основных осей зданий и сооружений;

— разбивка монтажных и промежуточных осей, вынос

проектных отметок, передача осей на монтажные горизонты.

Построение разбивочной основы дл я строительства реко­

мендовано в СНи П 3.01.03-84 проводить методами триангу­

ляции, полигонометрии, засечек. Дл я предприятий и групп

зданий на площадях, превышающих 1 км

2

, а также отдель­

ных зданий и сооружений, занимающих больше 10 га, рег­

ламентирована точность:

— СК П угловых измерений 3";

— относительная погрешность линейных измерений 1:25000.

На меньших площадях застройки группой зданий допус­

кается СК П угловых измерений 5", линейных — 1:10000.

В некоторых случаях точность разбивочной основы может

быть и более низкой [24].

Указанная точность полностью обеспечивается в разби­

вочной сети электронными тахеометрами (см. табл. 3.1), а

спутниковое позицирование геодезическими приемниками в

режиме статики эту точность обеспечивает без сложных по­

строений и производства линейно-угловых измерений. Бо­

лее того, применение этих приборов дает возможность при­

близить пункты опорных разбивочных сетей непосредствен­

но к строительным площадкам, на которых будет осуществ­

ляться точная разбивка осей и их закрепление. Это обуслов­

лено тем, что методы спутникового позицирования не требу­

ют взаимной видимости между базовыми и определяемыми

пунктами сети и пункты могут быть значительно удалены

друг от друга. Сказанное позволяет выбрать положение пунк­

тов разбивочной основы на объекте оптимально для прове­

дения последующих разбивок. Пр и необходимости всегда

можно быстро обеспечить спутниковым позицированием но­

вый участок дополнительными пунктами разбивочной осно­

вы относительно тех ж е базовых пунктов.

Геодезическая разбивочная основа строилась раньше в виде

строительной сетки на некоторых территориях, особенно при

возведении промышленных предприятий. Ее создание тре­

бовало большого объема сложных геодезических измерений

и редукции пунктов сетки к значениям проектных коорди­

нат. Такая сетка приближала опорные пункты к строитель­

ным площадкам и упрощала последующие разбивочные ра­

боты. Создание строительной сетки существенно упрощает­

ся применением спутниковых приемников и электронных та-

хеометров. Однако с применением в разбивочных работах

современных приборов отпадает необходимость в построе­

нии такой сетки, так как спутниковое позицирование обес­

печивает любое требуемое дл я разбивки расположение опор­

ных пунктов, а применение тахеометров упростило сам про­

цесс разбивочных работ, выполняемых относительно этих

пунктов.

Расположение пунктов разбивочных сетей необходимо

планировать с учетом проектного и существующего разме­

щения строений и инженерных сетей, эффективности исполь­

зования пунктов в разбивочных работах. Построение геоде­

зической разбивочной основы проводят в основном в мест­

ной или условной системе координат, применение которой

позволяет не вводить поправки для перехода на поверхность

относимости и в плоскость проекции Гаусса — Крюгера, ис­

кажающие в определенной мере длины линий. Программы

обработки результатов спутникового позицирования обеспе­

чивают работу в таких системах.

Вынос на местность главных и основных осей зданий и

сооружений выполняют в соответствии с проектом по разби-

вочным чертежам, на которых должны быть указаны опор­

ные пункты разбивочной основы и разбивочные элементы.

К разбивочным элементам в плане относятся проектные углы

и расстояния, которые откладывают на местности относи­

тельно опорных пунктов с требуемой точностью. И х вычис­

ляют по проектным координатам точек осей и координатам

опорных пунктов.

Разбивочные работы электронным тахеометром можно

вести не только по разбивочным элементам, но и непосред­

ственно по проектным координатам точек осей. Последнее

упрощает подготовительные работы, так как не требует вы­

числения проектных значений углов и расстояний.

Дл я разбивки осей электронный тахеометр устанавлива­

ют над пунктом построенной разбивочной основы, центри­

руют по оптическому или лазерному центриру. После вклю­

чения прибора тщательно визируют центром сетки нитей на

другой пункт сети, направление на который принимается за

опорное, а его дирекционный угол определяется координа­

тами пунктов А и В (рис. 4.7). Нажимают клавишу обнуле­

ния отсчета по ГК. Через главное меню прибора входят в

режим «Вынос в натуру» («В-Н» у тахеометров SET), в

этом режиме выбирается вариант работы по разбивочным

элементам или вариант выноса проектных координат.

В

Рис. 4.7. Вынос проектной точки тахеометром

В первом варианте этого режима входят в раздел «Дан­

ные для выноса», в экранный трафарет которого вводят с

клавиатуры проектное расстояние и проектный горизонталь­

ный угол. Дл я построения горизонтального угла открепля­

ют алидаду прибора и поворачивают ее до тех пор, пока

значение А/?, отображаемое на экране, не станет равным нулю.

Величина А/3 вычисляется в приборе как разность проектно­

го и отложенного при повороте алидады угла. Окончатель­

ную доводку угла /3 проводят наводящим винтом.

Отражатель устанавливают и закрепляют на вехе на вы­

соту, равную высоте тахеометра. Веху с отражателем вы­

ставляют на линию визирования, приводя ее в отвесное по­

ложение по уровню. Открепив трубу, наводят ее на отража­

тель и нажимают клавишу измерения. На экран будет выда­

но значение AS, вычисленное как разность проектного и от­

ложенного расстояния. Можно использовать наклонное рас­

стояние S и горизонтальное проложение D. Отображение

AS на экране сопровождается стрелками, показывающими

направление перемещения отражателя. Отражатель перестав-

лйФТ, пока AS не будет равным нулю. Дл я положения точки

оси, совпадающего с проектным, значения AS и А/? на экране

тахеометра будут нулевыми.

Во втором варианте при выносе непосредственно коорди­

нат сначала входят в раздел «Данные о станции» режима

«В-Н» , вводят координаты х, у и отметку Я станции. Визи­

руют на пункт начального направления В и выставляют по

ГК отсчет, равный его дирекционному углу. Затем входят в

раздел «Данные для выноса», активизируют нажатием КО -

ОР Д экранный трафарет, в который вводят проектные ко­

ординаты х, у и отметку выносимой точки. После подтверж­

дения ввода данных на экран прибора будут выданы значе­

ния разбивочных элементов S и /?, а при их построении —

требуемые перемещения отражателя вдоль линии визирова­

ния и в перпендикулярном к ней направлении. Веху с отра­

жателем перемещают в указанных стрелками направлениях,

пока все AS не будут равны нулю.

Данный вариант позволяет выносить тахеометром не толь­

ко плановое положение точки, но и ее проектную отметку.

При этом отметка вынесенной точки будет определена мето­

дом тригонометрического нивелирования. Н а экран прибора

выдается значение ДЯ, вычисленное как разность между про­

ектной и фактической отметкой точки, над которой стоит

отражатель. Веху с отражателем поднимают, если Д Я имеет

знак плюс, или опускают, если АЯ имеет знак минус, до тех

пор, пока Д Я на экране не станет равным нулю. В этом

положении нижняя точка вехи будет находиться на проект­

ной отметке.

Электронным тахеометром несложно проконтролировать

вынос точки, выполнив его относительно другого опорного

направления или с другой станции. Контроль выполняется

также определением положения вынесенной точки в коорди­

натном режиме, при этом полученные контрольные коорди­

наты точки должны совпадать с проектными в пределах до­

пустимых значений.

Точность плановой разбивки электронным тахеометром

определяется величиной СК П положения пункта из поляр­

ной засечки, а также погрешностями опорных пунктов и по­

грешностью фиксирования вынесенной точки. Погрешности

полярной засечки оцениваются по формуле (4.1), а при вы­

носе с двух опорных пунктов они соответствуют данным,

приведенным в табл. 4.1. Следовательно, распространенные

современные тахеометры обеспечивают точность плановых

разбивочных работ в пределах 2 — 5 мм на расстояниях до

200 м и больше, а при определенных условиях достигается и

более высокая точность.

Для оценки точности высотной разбивки воспользуемся

формулой тригонометрического нивелирования:

h Al = S cos Z + l A - о, + \~

к

Г 2 % , (4.3)

2R sin Z

где S — измеренное тахеометром наклонное расстояние;

Z — измеренное тахеометром зенитное расстояние; / А — вы­

сота прибора над пунктом A; v x — высота отражателя над

точкой 1; к — коэффициент вертикальной рефракции; R —

радиус кривизны Земли.

Дл я оценки будем считать, что при измерениях центр сет­

ки нитей зрительной трубы тахеометра тщательно наводится

на центр отражателя, который с точностью до 1 мм выстав­

лен на вехе на высоту v, равную высоте прибора /. Тогда

дл я малых расстояний 5, на которых влиянием вертикаль­

ной рефракции можно пренебречь, СК П определения пре­

вышения оценивается по формуле:

m h

2

= cos

2

Z х m s

2

+ (—)

2

sin

2

Z x m

2

+ mf v , (4.4)

где m s nm z — СК П измерения тахеометром значений S и

Z соответственно.

Для наиболее распространенных тахеометров оценка точ­

ности выноса отметки представлена в табл. 4.2, выполнен­

ная при условии m iv = 1 мм. Оценка показывает, что СК П

m h не превышает 2 мм дл я тахеометров типа SET 330 в пре­

делах 100 м и дл я тахеометров SET 530 — в пределах 60 м.

В этих случаях точность выноса проектных отметок не хуже

точности нивелиров типа Н-3 .

Кроме того, электронным тахеометром можно передавать

проектные отметки при больших перепадах высот с одной

станции: в котлован, на монтажные горизонты, этажи зда­

ний. Нивелиром подобные работы проводятся по сложной

методике, которая требует дополнительных приспособлений

и нескольких станций.

Таблица 4.2

СКП выноса проектных отметок

электронным тахеометром, мм

СКП тахеометра

г;

S, м

m s , мм тп г , с 20 60 100

90

1.1

1,3 1,8

2 3 80

1,1 1,4 1,8

60 1,4 1,6 1,9

90 1,1 1,8 2,6

2 5 80 1,2 1,8 2,6

60 1,5 1,9 2,6

Дл я разбивки монтажных и промежуточных осей элект­

ронные тахеометры можно применять в режиме лазерного

указателя створа. Функци я лазерного указателя обеспечи­

вает видимый лазерный луч красного цвета вдоль линии

визирования прибора. Лазерный луч тахеометра можно на­

править вдоль закрепленной оси и вести относительно его

детальную разбивку способом перпендикуляров.

Такой луч упрощает передачу осей на монтажные гори­

зонты и проведение геодезического контроля при монтаже

строительных конструкций.

Таким образом, применение электронных тахеометров и

спутникового позиционирования обеспечивает высокую эф­

фективность проведения разбивочных работ в строительстве

на всех ее этапах. Работы проводятся с высокой точностью,

достичь которую с помощью традиционных мерных лент и

рулеток крайне сложно. Все измерения и вычисления при

этом автоматизированы, проводятся быстро, с надежным

контролем. Одновременно с плановым положением точки

выносится ее проектная отметка. Методика проведения гео­

дезических работ существенно упрощается.

4.4* Передача на монтажные горизонты осей

и отметок электронными тахеометрами

При выполнении геодезических работ электронным тахе­

ометром появляется возможность на строительной площадке

передавать оси и отметки на монтажные горизонты одним

прибором и, в основном, одновременно. Рассмотрим методи­

ку и точностные характеристики такой передачи.

Традиционными методами плановая и высотная пере­

дача с исходного на другие горизонты осуществляется раз­

дельно. Оси в плане передают преимущественно теодолитом

методом наклонного проецирования. Средняя квадратичес-

кая погрешность (СКП ) регламентирована в СНи П [24] дл я

осей: 2 мм на 15 м высоты и 2,5 мм от 15 до 60 м. Высотная

передача отметок на горизонты проводится в основном гео­

метрическим нивелированием по подвешенным рулеткам.

СК П передачи отметок определена величинами: 3 мм на 15

м высоты и 4 мм от 15 до 60 м. Следует отметить сложность

в обеспечении указанной точности традиционными геодези­

ческими приборами как в плане, так и по высоте.

Положение осей на исходном горизонте закрепляют

осевыми знаками. Дл я передачи оси необходимо не менее

двух таких знаков. Если отметка хотя бы одного из них

определена с достаточной точностью, то одновременную пе­

редачу оси и отметки электронным тахеометром предлагает­

ся проводить на основе построений, приведенных на рис.

4.8 и 4.9. При этом положение осей может быть передано

тахеометром в теодолитном или в координатном режимах

прибора, а высотное — методом тригонометрического ниве­

лирования.

Передача оси с исходного на другие горизонты в тео­

долитном режиме выполняется методом наклонного проеци­

рования. Тахеометр центрируется над осевым знаком и ори­

ентируется наведением центра сетки нитей на другой знак

оси, закрепленной на исходном горизонте. Линией визиро­

вания зрительной трубы проецируется точка оси на гори­

зонт, её плановое положение фиксируется. Несмотря на ис­

пользование при этом только функций теодолита, электрон­

ный тахеометр имеет преимущества. Автоматическая коррек­

ция тахеометром коллимационной ошибки с и малых углов

наклона вертикальной оси прибора г повышает точность про­

ецирования точек и осей по вертикали, а лазерный ука­

затель створа обеспечивает их быструю маркировку на мон­

тажных горизонтах.

3

Рис. 4.8. Передача оси и отметки в котлован

Рис. 4.9. Передача оси и отметок на верхние этажи здания

При этом средняя квадратическая погрешность плановой

передачи точки оси будет определяться при одном положе­

нии В К тахеометра суммарным влиянием следующих состав­

ляющих: т в — СК П визирования; т АС — СК П остаточного

влияния коллимационной ошибки; т^ — СК П остаточного

влияния компенсации наклона вертикальной оси. Оценка по-

называет, что на расстояниях визирования 60 м и меньше т ъ

не превысит дл я тахеометров 0,2 мм. Ожидаемые значе­

ния т АС и т Д 1 можно оценить на основании формул:

S т с

т

*с= — ; (4.5)

р COSV '

S

т А , = — -m r tgv t (4 6)

где m G — СК П определения коллимации; т х — СК П оп­

ределения наклона оси прибора; 5, v — расстояние и угол

наклона линий визирования соответственно; р= 206265".

Учитывая, что коллимационная ошибка тахеометра опре­

деляется по измеренным по ГК значениям, а полученная при

поверке ее величина вводится дл я компенсации, в оценке

можно принять СК П коллимации равным СП К измерения

горизонтальных углов. Значениет х составляет дл я совре­

менных тахеометров 2...3", но при введении соответствую­

щих поправок учитывается место нуля компенсатора, также

полученное при поверке. Поэтому для объективности оцен­

ки СК П наклона вертикальной оси следует также увеличить

до т р , Принимая значения т с ит { равными ^тахеометра ,

выполнена оценка их остаточного влияния.

В табл. 4.3 приведены суммарные СК П передачи оси,

ожидаемые в методе наклонного проецирования электрон­

ными тахеометрами ст р = 5" (ЗТа5Р, SET530 и другие).

При этом оцениваемая погрешность получена меньше 2 мм

на расстояниях визирования в 60 м и углах наклона 30°, что

соответствует передаче оси на высоту в 30 м. Ожидаемую

точность передачи можно повысить проецированием при двух

положениях прибора, а также применением тахеометров с

тр = 2" и 3".

Таблица 4.3

Ожидаемые погрешности передачи осей

тахеометрами, мм

S, м Углы наклона, v

10° 20° 30° 40°

10 0,3 0,4 0,4 0,4

20 0,5 0,6 0,7 0,8

30 0,8 0,8 1,0 1,2

40 1,0 1,1 1,3 1,5

50 1,3 1,4 1,6 1,9

Передача осей и точек электронным тахеометром в коор­

динатном режиме аналогична производству в нем измерений

и разбивки, рассмотренных ранее. При этом точность работ

будет соответствовать точности применяемых тахеометров и

геодезических построений. Кроме оси в координатном режи­

ме можно передавать на горизонт дополнительные точки,

удаленные от нее на определенное расстояние. Работу в ко­

ординатном режиме предлагается выполнять в условной си­

стеме передаваемой оси (рис. 4.10).

Р

У,

i

у = 0

Рис. 4.10. Условная система координат

Координаты, х 19 у 1 станции и дирекционный угол а 1 2 на­

чального ориентирования вводятся в тахеометр равными нулю.

В режиме разбивки («В-Н» у тахеометров SET) следует за­

дать проектное значение координаты передаваемой точки, рав­

ное проектному удалению от данной оси. Требуемые разби­

вочные элементы и перемещения отражателя будут выданы

на экран. По ним осуществляется вынос точки на горизонт.

Для точки, расположенной на оси, у. задается = 0.

Передача отметки по высоте на монтажные горизонты

осуществляется электронным тахеометром методом тригоно­

метрического нивелирования. В координатном режиме от­

метка определяется автоматически вместе с ее координатами

по формуле:

(4.7)

где Н х — отметка станции тахеометра; h Vi — превышение

переданной точки г над станцией.

Превышение h u определяется на основании формулы (4.3)

тригонометрического нивелирования. Выполненные ранее

расчеты показывают (см. табл. 4.2), что точность выноса

отметок тахеометром не хуже, чем нивелирами типа Н-3 .

Пр и увеличении углов наклона линий визирования до 40°

ожидаемые СК П отметок не превысят 2 мм на расстояниях

S в 60 м и 3 мм на расстояниях в 100 м. Такие расстояния и

угол наклона соответствуют передаче отметки на высоту в

64 м. Значит точность передачи отметок на монтажные гори­

зонты по высоте тем ж е электронным тахеометром, которым

передаётся ось, удовлетворяет требованиям СНиП .

Следует отметить простоту предлагаемых построений та­

хеометром при передаче отметок на горизонты по сравнению

с традиционной методикой. Вместе с тем погрешность одно­

го измерения может не совпадать с декларируемой СК П при­

бора, поэтому при точных работах измерения тахеометром

должн ы выполняться несколькими приёмами.

Точность передачи отметок по высоте можно повысить

совершенствованием методики тригонометрического нивели­

рования и геодезических построений, выполняемых тахео­

метром. Так, измерения, выполненные тахеометром на ре­

пер, а затем на определяемую точку, позволяют вычислить

превышение между репером и этой точкой. Например, дл я

осевого знака 2, принятого в качестве репера, и точки i мож­

но записать:

h 2i = (s 2 • cosz 2 - s t c o s z { ) + (i 2 -1 { ) + (u 2 -ц. ; +

( k

\ *

2 >

• S

2

(4.8)

Art

где, S, Z — измеренные расстояния и зенитные углы на

указанные точки; U 2 — /•)— изменение высоты тахеометра

при измерениях на репер 2 и точку г; (v 2 - v.)— изменение

при этом высоты отражателя; (Л. -к 2 )— изменение коэффи­

циента вертикальной рефракции.

Стабильность на станции высотного положения прибора

обеспечивает равенство, / 2 = I. , а стабильность высоты отра­

жателя — v 2 = v.. В этом случае погрешность измерения вы­

сот / и v, достигающие часто нескольких миллиметров, не

окажут заметного влияния на А 2 Г Поэтому точность переда­

чи отметки возрастет. Снизится в разностях и влияние вер­

тикальной рефракции, которое на малых расстояниях ста­

новится незначимым. Следует отметить, что применение фор­

мулы (4.8) не требует определения отметки станции, поэто­

му в общем случае выбор станции может быть свободным.

Дл я контроля и повышения точности передачу отметки на

горизонт можно повторить с другого осевого знака. Если та­

хеометр установить над точкой 2 оси (см. рис. 4.8 и 4.9), то

выполненные измерения образуют линейно-угловые построе­

ния в вертикальной плоскости передаваемой оси. Наличие

избыточных измерений позволяет уравнять эти построения.

Если отметки осевых знаков и реперов известны с доста­

точной точностью и с точки монтажного горизонта есть пря­

мая видимость на несколько таких пунктов, то, установив

тахеометр над определяемой точкой, ее отметку можно опре­

делить методом обратной высотной засечки. При избыточ­

ном числе исходных реперов и осевых знаков отметка этой

точки также определяется из уравнивания построения.

Замыкание вертикальных построений, выполненных элек­

тронным тахеометром, в определенной мере повышает точ­

ность передачи отметок на монтажные горизонты и обеспе­

чивает надежный контроль.

Таким образом, передача осей, точек и отметок на мон­

тажные горизонты электронным тахеометром обеспечивает

высокую точность. Автоматизация измерений, применение

одного прибора и единой технологии работ позволяет реко­

мендовать рассмотренную методику взамен традиционной.