CC BY
153
ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
УДК 528.486.3
Д. А. Афонин, Е. А. Тотьмянина, М. Г. Ионе,
А. Н. Иванов, Я. Д. Шкурупий
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ПОСТРОЕНИЕ И КОНТРОЛЬ
плановой геодезической разбивочной СЕТИ
НА ТЕРРИТОРИИ С ПЛОТНОЙ ЗАСТРОЙКОЙ
Даются рекомендации по закреплению пунктов плановых геодезических разби-вочных сетей в условиях плотной городской застройки. На основе проведенных экспериментальных исследований делается вывод по вопросу определения отражательных характеристик в системе тахеометр - пленочный отражатель. Рассматриваются особенности построения геодезических разбивочных сетей, закрепляемых пленочными отражателями. Показывается необходимость дальнейшего изучения проблемы контроля стабильности плановой геодезической сети.
геодезическая разбивочная сеть, пленочный отражатель, оптимизация.
Введение
Одним из важных этапов геодезического обеспечения строительства является создание плановой геодезической разбивочной сети (ГРС). Процесс создания сети включает два этапа: проектирование и построение. Важной и обязательной задачей является контроль стабильности пунктов сети, который необходим для ослабления влияния смещения пунктов на результаты геодезических наблюдений.
1 Проектирование сети
В условиях плотной городской застройки применение типовых схем ГРС невозможно, поэтому задачей первого этапа развития сети - проекти-
91
рования - является выбор оптимальной схемы ГРС, т. е. выбор оптимальных мест расположения оптимального числа пунктов.
В условиях плотной застройки возникает проблема ограниченности мест для заложения традиционных типов центров, рекомендуемых в [1], а имеющиеся места заложения пунктов могут быть неудобными для выполнения геодезических работ. Следует отметить, что критерий максимального удобства выполнения работ по геодезическому сопровождению строительства требует особого внимания на этапе проектирования ГРС. Это объясняется тем, что построение разбивочной сети может быть осуществлено заблаговременно, в благоприятное для производства измерений время. Геодезические же работы выполняют непосредственно при строительстве, когда внешние условия могут быть весьма неблагоприятными для измерений. Поэтому при проектировании сети все усилия должны быть направлены на максимальное упрощение и облегчение последующих геодезических работ, даже если это повлечет ухудшение формы разбивочной сети и повышение требований к точности линейных и угловых измерений при ее построении.
В настоящее время в качестве пунктов ГРС широко применяются пленочные отражатели (ОП). С использованием пленочных отражателей значительно увеличивается количество возможных мест размещения пунктов, т. к. боковые поверхности всех зданий и сооружений окружающей застройки становятся потенциальными местами установки пунктов.
Следует отметить, что использование ОП в качестве пунктов ГРС предполагает, что геодезические работы будут осуществляться методом свободного станционирования [2], который состоит в установке электронного тахеометра в произвольном месте и определении его положения обратной засечкой путем привязки к пунктам сети. Принимая эту точку за исходную, выполняют геодезические измерения.
Непосредственно проектирование ГРС предлагается вести следующим образом. Исходя из характера строительства, необходимо выделить наиболее характерные и ответственные геодезические работы. По стройгенплану территории строительства с учетом проекта производства строительных работ намечают станции свободного станционирования (далее - станции), необходимые для производства основных геодезических работ.
Для осуществления обратной засечки необходимо обеспечить каждую станцию пунктами ГРС. Дальнейшее рассмотрение задачи проектирования проведем при условии, что обратная засечка на станции является линейной, так как линейная засечка менее чувствительная к конфигурации пунктов сети, чем обратная угловая засечка, а точность линейных измерений у большинства современных тахеометров достаточно высокая - 1-3 мм. Линейная засечка может быть выполнена по двум пунктам ГРС, но в силу непредсказуемых факторов в момент производства работ видимость на один из пунктов может быть временно закрыта, поэтому целесообразно для каждой станции закладывать по три пункта.
92
Конкретные места расположения пунктов сети для каждой станции предлагается выбирать с использованием стройгенплана, учитывая следующие критерии: обеспечение требуемой точности выполнения геодезических работ; сохранность пунктов сети и минимизацию числа пунктов сети.
Точность метода свободного станционирования определяется по следующей формуле:
M2 = И1 + Ml,
ст Р?
где И - средняя квадратичная ошибка (СКО) планового положения определяемой точки; Ист - СКО планового положения станции; Ир - СКО определения планового положения определяемой точки относительно станции.
Тогда, согласно принципу равных влияний, СКО определения плано-
вого положения станции не должна превышать величины Ист <
. Со-
гласно [1], величина М должна быть не более 0,2 величины отклонений, допускаемых СНиПами, ГОСТами или проектной документацией.
Оценку точности обратных линейных засечек для конкретных комбинаций выбранных пунктов ГРС можно выполнить по приближенным формулам, приведенным в работе [2]. Необходимые для оценки параметры определяются графически по стройгенплану (угол засечки, длины линий) и в соответствии с точностными характеристиками электронного тахеометра (СКО расстояний).
Варианты размещения пунктов по критерию сохранности можно оценить экспертным путем на основе совместного анализа: близости здания к зоне влияния нового строительства, физического состояния здания и его капитальности.
Для минимизации числа пунктов необходимо стремиться, чтобы каждый пункт обеспечивал максимальное число станций.
Необходимо отметить, что линейные измерения по ОП возможны, только если измеряемое расстояние и угол падения луча на ОП не превышают предельных значений. Это нужно учитывать при проектировании сети. Но характеристики отражательной способности ОП указываются производителями геодезического оборудования ориентировочно. В рамках данного вопроса проведены экспериментальные исследования отражательной способности ряда ОП. Обобщенный анализ проведенных исследований показал, что отражательные характеристики для каждой системы тахеометр - пленочный отражатель индивидуальны, но наблюдается общая тенденция: чем больше расстояние от тахеометра до пленочного отражателя, тем угол падения должен быть ближе к 90°. Поэтому при проектировании ГРС рекомендуется для используемой системы тахеометр - пленочный отражатель экспериментально определять отражательные характеристики.
93
Выбранная камерально схема сети уточняется на местности и закрепляется пленочными отражателями (ОП).
2 Построение сети
Для определения координат пунктов необходимо выполнить измерения в сети. В сети, закрепленной ОП, измерения возможны только со вспомогательных точек. В таком случае расстояния между пунктами определяются не прямыми измерениями, а вычисляются через линейно-угловые построения со вспомогательной точки в режиме определение недоступного расстояния (ОНР).
В режиме ОНР искомое расстояние вычисляется по теореме косинусов:
/ л 2
d = yjdi + d2 — 2dxd2 cos в.
где d - искомое расстояние между пунктами 1 и 2; d1 и d2 - расстояния между вспомогательной точкой и соответственно пунктами 1 и 2; в - горизонтальный угол между направлениями со вспомогательной точки на пункты 1 и 2.
Тогда точность расстояния, измеренного в режиме ОНР, можно оценить по формуле СКО функции общего вида независимых аргументов [3]:
md =
( dd ^ 2 2 ( dd ^ 2 2 ( dd Л
m2 + m2 +
l9di > s ldd2 ) s lda )
(1)
где md - СКО измерения расстояния в режиме ОНР; ms - СКО линейных измерений; Шв - СКО угловых измерений; р - коэффициент перехода от угловых величин к линейным (р = 206 265 - число секунд в радиане).
Частные производные в формуле (1) определяются следующими выражениями:
dd _ d1 — d2 cos p dd _d2 — d1 cos в dd _ d1d2 sin в
dd1 d ’ dd2 d ’ дв d
Таким образом, точность измерения расстояний в режиме ОНР зависит как от точности линейно-угловых измерений, так и от расположения вспомогательной точки относительно измеряемой линии. В неблагоприятных случаях СКО измерения расстояний в режиме ОНР может быть в несколько раз выше СКО непосредственных линейных измерений. Особенно заметно влияние геометрического фактора на точность определения недоступного расстояния с увеличением СКО угловых измерений. То есть при измерениях
94
в сети, закрепленной пленочными отражателями, необходимо планировать места расположения вспомогательных точек.
3 Контроль сети
Согласно [1], наблюдения за устойчивостью пунктов должны проводиться два раза в год (в весенний и осенне-зимний периоды). В условиях ограниченной видимости при плотной застройке часто пункты приходится размещать вблизи от строительной площадки на соседних зданиях (с использованием пленочных отражателей). Вероятность деформации примыкающих зданий на некоторых стадиях строительства достаточно велика. В таком случае возникает необходимость контроля стабильности пунктов сети гораздо чаще, чем это предусмотрено руководящими документами (сезонный контроль).
По вопросу контроля стабильности плановой геодезической сети существует ряд разработок. Так в работе [4] представлена методика выявления наиболее стабильных пунктов, которая заключается в измерении всех расстояний между пунктами и в сравнении и анализе полученных значений с данными предыдущей проверки. Методика, приведенная в работе [5], основана на преобразовании координат (после повторных измерений) по алгоритму конформного преобразования при условии, что сумма квадратов отклонений координат пунктов в исходной и преобразованной сети должна быть минимальна. В работе [6] предлагается метод, основанный на применении рекуррентного алгоритма контроля грубых ошибок и последовательного объединения циклов с целью повышения точности определения деформаций.
Общим недостатком всех способов анализа устойчивости пунктов плановой сети является сложность и громоздкость вычислительных процедур, выполнение которых невозможно без современной вычислительной техники. Также необходимо оценить возможности указанных способов при различном соотношении в сети количества стабильных и сместившихся пунктов и с учетом СКО определения координат пунктов.
Заключение
Использование пленочных отражателей для закрепления пунктов плановых ГРС на застроенной территории составляет альтернативу заложению пунктов с традиционными типами центров. Рекомендуется для используемой системы тахеометр - пленочный отражатель экспериментально определять характеристики отражательной способности.
При проектировании сети, кроме обязательных критериев обеспечения требуемой точности геодезических измерений и сохранности пунктов сети,
95
особое внимание следует уделять критерию удобства выполнения геодезических работ.
При измерениях в сети, закрепленной пленочными отражателями, необходимо планировать места расположения вспомогательных точек, т. к. влияние геометрического фактора на точность определения недоступного расстояния может быть существенным.
Анализ литературы [4]-[6] показал, что проблема контроля плановой геодезической сети все еще остается актуальной и требует дальнейшего изучения.
Библиографический список
1. СНиП 3.01.01-84. Геодезические работы в строительстве. - М. : Госстрой, 1995. - 27 с. (Взамен СНиП Ш-2-75; введ. 04.02.85.)
2. Геодезические работы при строительстве мостов / В. А. Коугия, В. В. Грузинов, О. Н. Малковский, В. Д. Петров. - М. : Недра, 1986. - 247 с.
3. Справочник геодезиста / В. Д. Большаков, Г. П. Левчук, Г. В. Багратуни. - М. : Недра, 1975. - 1056 с.
4. Оперативный контроль исходной разбивочной сети (на примере строительства второй сцены Мариинского театра) / Е. Г. Толстов, Д. В. Крашеницин // Современные проблемы инженерной геодезии : труды международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 15-17 октября 2009 г. - СПб. : ПГУПС, 2010. - С. 190-194.
5. Геодезические методы исследования деформаций сооружений / А. К. Зайцев, С. В. Марфенко, Д. Ш. Михелев и др. - М. : Недра, 1991. - 272 с.
6. Основы метода наименьших квадратов и уравнительных вычислений. Кн. 2 / Ю. И. Маркузе. - М. : МИИГАиК, 2005. - 280 с.
© Афонин Д. А., Тотьмянина Е. А., Ионе М. Г., Иванов А. Н., Шкурупий Я. Д., 2012
96
