автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии топографо-геодезических работ при строительстве оросительных систем на базе применения электронных тахеометров

Введение.

Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ОРОШЕНИЯ.

ПРОЕКТ ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ ЗАПАДНОЕ МЕСКЕНЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ.

1.1. Существующее состояние орошения.

1.2. Отбор земель для мелиоративного строительства.

Земельный фонд массива орошения.

1.3. Схема орошения массива Западное Мескене.

1.4. Оросительная сеть. Способы и техника полива.

1.5. Существующее состояние топографо-геодезических работ.

Глава 2. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТАХЕОМЕТР ТАЗМ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕГО ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Устройство электронного тахеометра ТаЗМ.

2.2. Исследования электронного тахеометра ТаЗМ.

2.2.1. Исследование точности измерения расстояний.

2.2.2. Исследование точности измерения горизонтальных углов.

2.2.3. Исследование точности получения приращений координат.

2.2.4. Исследование точности определения превышений.

Глава 3. СОЗДАНИЕ ЛИНЕЙНО - УГЛОВОЙ СЕТИ

СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

3.1. Проект создания линейно-угловой сети специального назначения

3.2. Рекогносцировка, постройка наружных знаков и закладка центров

3.3. Угловые и линейные измерения.

3.4. Исследование характера распределения невязок треугольников.

3.5. Уравнивание линейно-угловой сети.

Глава 4. ТРАССИРОВАНИЕ ЛИНЕИНЫХ СООРУЖЕНИИ

4.1. Сущность трассирования линейных сооружений.

4.2. Беспикетный способ трассирования линейных сооружений.

4.3. Беспикетный способ трассирования линейных сооружений с помощью электронного тахеометра.

4.4. Исследование точности определения объемов земли каналов

4.5. Трассирование линейного сооружения при отсутствии прямой видимости по трассе.

Глава 5. ПРЕДВЫЧИСЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРОЕКТА ВЫСОТНОГО СЪЕМОЧНОГО ОБОСНОВАНИЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РАБОТ

5.1. Предвычисление точности определения высоты станции

5.2. Предвычисление точности проекта высотного съемочного обоснования.

5.3. О необходимости учета погрешностей исходных данных

5.4. Планировка орошаемых земель. Исследование точности определения объемов планировочных работ.

5.4.1. Сущность вертикальной планировки орошаемых земель и ее значение в орошаемом земледелии.Ю

5.4.2. Требования к поверхности орошаемых земель.

5.4.3. Определение объемов планировочных работ и средней дальности возки грунта.ЮЗ

5.4.3.1. Определение объемов планировочных работ по типовым участкам и альбомам эталонов рельефа.

5.4.3.2. Определение объемов планировочных работ по характеристикам сложности рельефа.

5.4.3.3. Определение средней дальности возки грунта.

5.4.4. Исследование точности определения объемов планировочных работ.

В настоящее время в САР испытывают серьезные затруднения в обеспечении населения продовольствием, которое в значительной степени закупается за рубежом.

Вместе с тем САР располагает плодородными землями, в особенности массивом Западное Мескене, и водными ресурсами, главным из которых является созданное на реке Евфрат водохранилище.

Орошение самых плодородных земель Западное Мескене позволит в значительной степени увеличить получение продуктов питания и даст возможность уменьшить импорт продовольствия для населения САР.

Значительным препятствием к решению этой задачи является и недостаток национальных кадров в области геодезии и мелиоративного строительства, а также отсутствие научной базы для осуществления этих работ. Поэтому подготовка таких специалистов является актуальной задачей.

В современных условиях пункты геодезических сетей эффективно определять на базе применения электромагнитных дальномеров, электронных тахеометров, которые позволяют:

• исключить необходимость предварительного сгущения государственной геодезической сети (например, пунктами 3 и 4 классов) для обеспечения создания последующих ступеней геодезических сетей; 5

• применять для определения пунктов более прогрессивные схемы создания геодезических сетей;

• сократить число исполнителей полевых работ, в особенности в случае использования электронных тахеометров;

• существенно повысить точность измерений, в особенности линейных, а следовательно, определения координат пунктов;

• обеспечить значительный экономический эффект за счет факторов, перечисленных выше.

В условиях Сирийской Арабской Республики, где, в следствие жаркого климата время работы в полевых условиях ограничено лишь 3-4 часами в сутки, применение многофункциональных электронных тахеометров особенно эффективно.

В САР получил распространение сравнительно недорогой электронный тахеометр ТаЗМ Уральского оптико-механического завода, зарекомендовавший себя надежностью в условиях жаркого климата. В диссертации изложены результаты исследований ТаЗМ, выполненные на специально созданной эталонной геодезической сети, и даны практические рекомендации по его применению на изыскательских работах.

В работе рассмотрена технология создания линейно-угловой сети с применением электронного тахеометра ТаЗМ на массиве орошения Западное Мескене. Сеть предназначена для решения комплекса задач по строительству оросительной системы (крупномасштабная топографическая съемка, вынос в натуру элементов оросительной сети, исполнительная съемка сооружений и др.). Уравнивание сети выполнено в вычислительном центре Московского аэрофотогеодезического предприятия. Каталог координат и другие материалы уравнивания переданы проектно-изыскательской организации САР. В диссертации сформулированы предложения по совершенствованию технологии работ с электронным тахеометром и закреплению в натуре пунктов геодезических сетей, которые также переданы в САР.

Мелиоративное строительство в САР неразрывно связано с развитием сети каналов, дорог, ЛЭП и других линейных сооружений, трассирование которых нередко выполняют традиционными способами с разбивкой пикетов мерными лентами, тросами и рулетками. Вместе с тем, существует беспикетный способ трассирования, базирующийся на применении электромагнитных дальномеров и нивелиров, разработанный проф. Ю.Г. Батраковым и защищенный авторским свидетельством на изобретение. В диссертации выполнено совершенствование этого способа, суть которого состоит в замене геометрического нивелирования тригонометрическим, выполняемым электронным тахеометром. В результате, вместо двух процессов полевых работ (проложение полигонометрического хода и нивелирование трассы), выполняется только один (проложение полигонометрического хода с одновременным 7 определением высот точек тахеометром), что дает значительный экономический эффект. В диссертации теоретически обоснована правомерность замены геометрического нивелирования тригонометрическим для определения высот точек по трассе.

В работе выполнен сравнительный анализ точности подсчетов объемов земли при трассировании традиционным способом с разбивкой пикетов и при беспикетном трассировании с помощью электронного тахеометра.

На основе применения электронного тахеометра в диссертации разработан способ трассирования линейного сооружения для случая, когда на трассе отсутствует прямая видимость, вследствие наличия растительности, застройки и других препятствий. Способ реализован на трассе тоннеля, подводящего воду к водохранилищу Хантуман.

Оросительная и сбросная сеть каналов проектируется по горизонталям топографических планов. Чтобы обеспечить подачу воды из каналов старшего порядка в каналы младшего порядка, а также из каналов на поля севооборотов, чеки, борозды и др. элементы сети, должно быть выполнено условие командования одних каналов над другими, а также каналов под полями севооборотов, чеками. Выполнение указанных условий командования тесно связано с точностью создания высотного съемочного обоснования и съемки рельефа. По этой причине в работе выполнено исследование по оценке точности проекта высотного обоснования на массиве орошения при двух вариантах 8 уравнивания каркасной и заполняющей сетей квадратов:

• совместное уравнивание каркасной и заполняющей сетей квадратов;

• раздельное уравнивание каркасной и заполняющей сетей квадратов с учетом погрешностей исходных данных по методике, разработанной проф. Ю.И. Маркузе.

При этом рассмотрен вопрос о необходимости учета погрешностей исходных данных и практической значимости этого фактора.

При вертикальной планировке орошаемых земель подсчитывают объемы планировочных работ для определения сметной стоимости строительства, оплаты труда механизаторов, оценки качества проектов и решения других мелиоративных проработок. Однако вопросы достоверности конечных результатов, в частности полученных в результате проектирования объемов, чаще всего остаются неизвестными.

Хотя вопросам оценки точности объемов планировочных работ посвящены работы многих авторов, среди которых прежде всего следует назвать работы К.К. Скиданенко, В.Д. Большакова, Ю.К. Неумывакина, Ю.Г. Батракова, М.И. Коробочкина, его нельзя считать исчерпанным. Это обусловлено совершенствованием технологии проектных и земляных работ, разнообразием форм рельефа и другими причинами. 9

Используя работы названных авторов, в диссертации, на основе теоретических и экспериментальных исследований получена формула средней квадратической погрешности подсчета объемов, применение которой даст возможность более объективно оценивать проектные решения и позволит обоснованно выбирать параметры съемки поливных участков применительно к условиям САР

Целью диссертации является разработка более совершенной технологии топографо-геодезических работ в условиях орошаемого земледелия на базе применения электронной измерительной техники.

10

Основные результаты исследований, выполненные в настоящей диссертационной работе, и предложения, учитывающие специфические условия орошаемого земледелия Сирийской Арабской Республики, сводятся к следующему.

1. В связи с тем, что САР приобрела партию сравнительно недорогих электронных тахеометров ТаЗМ Уральского оптико-механического завода, диссертантом проведены исследования названного прибора на специально созданной эталонной геодезической сети. В результате исследований определены технико-экономические характеристики тахеометра и даны практические рекомендации по его применению.

2. С помощью тахеометра ТаЗМ на массиве орошения Западное Мескене с участием диссертанта создана линейно-угловая сеть, пункты которой использованы для выноса в натуру элементов оросительной сети и гидротехнических сооружений, исполнительной съемки сооружений, крупномасштабной топографической съемки и других целей.

Для поддержания радиосвязи между оператором и рабочим с отражателем использованы портативные радиостанции с дальностью действия порядка 5-7 км.

В отдельных случаях, с целью увеличения прямой видимости, а следовательно, и площади съемки, тахеометр с разрешения хозяев, устанавливали на плоских крышах домов. При этом местоположение станций определяли обратными засечками, используя в качестве исходных пункты созданной линейно-угловой и имеющиеся пункты государственной триангуляции.

3. Вследствие того, что, несмотря на принимаемые меры по сохранности пунктов геодезической сети, значительная часть их утрачивается из-за земляных работ, связанных со строительством дорог, каналов, ЛЭП, а также вертикальной планировкой поливных участков, диссертантом предложено, одновременно с заливкой бетона в гидротехнические сооружения, закладывать специальные знаки (марки) и определять их координаты в процессе геодезических изысканий. Кроме того рекомендовано определять координаты надежных элементов гидротехнических сооружений (сбросов-регуляторов, водовыпусков, перегораживающих сооружений и т.п.), имеющих долговременную сохранность.

4. На основе применения интегральной теоремы Муавра-Лапласа, а также различных формул средних квадратических погрешностей измерения угла, выполнено исследование характера распределения невязок треугольников геодезической сети, созданной на массиве орошения Западное Мескене. В результате исследований установлено, что невязки треугольников не только имеют случайный характер, но и подчиняются нормальному распределению.

5. Усовершенствован беспикетный способ трассирования линейных сооружений, ранее разработанный проф. Батраковым Ю.Г. и защищенный авторским свидетельством на изобретение. Суть усовершенствования состоит в замене геометрического нивелирования тригонометрическим, выполняемым электронным тахеометром. В результате, вместо двух процессов полевых работ (полигонометрический и нивелирный ходы) выполняется только один (тахеометрический ход), позволяющий определить положение трассы как в плане, так и по высоте, что дает значительный экономический эффект.

6. Разработан и реализован на объекте водохранилища Хантуман способ трассирования тоннеля подводящего оросительного канала с помощью электронного тахеометра для случая, когда по трассе канала, вследствие наличия растительности (в данном случае оливкового сада), застройки и других препятствий отсутствует прямая видимость.

7. С целью обеспечения условий командования одних каналов над другими, а также каналов над поливными участками, выполнено предвычисление точности проекта высотного обоснования. Задача решена на основании методики проф. Ю.И.Маркузе, по программе кафедры геодезии и математической обработки результатов геодезических измерений МИИГАиК.

В результате сравнения двух вариантов оценки проекта высотного обоснования пришли к выводу, что результаты раздельного уравнивания 1-й и 2-й стадий с учетом погрешностей исходных данных практически не отличаются от результатов их совместного уравнивания. Поэтому для больших объектов можно решать задачи

121 оценки точности проекта постадийно; при этом использование методики уравнивания с учетом погрешностей исходных данных позволяет отказаться от полного совместного переуравнивания всей сети.

В связи с тем, что учет погрешностей исходных данных приводит к повышению точности определения неизвестных, рассмотрен вопрос о необходимости учета названных погрешностей. При этом получена формула значимости влияния погрешностей исходных данных, на основании которой выполнен расчет для конкретного случая.

Предложенная методика оценки проекта высотного съемочного обоснования может быть рекомендована проектно-изыскательским организациям, ведущим строительство в районах орошаемого земледелия.

8. На основании экспериментальных исследований, выполненных на массиве орошения Западное Мескене, получены формулы средних квадратических погрешностей определения объемов планировочных работ, которые позволяют определять оптимальные размеры квадратов нивелировочной сетки на стадии рабочих чертежей, исходя из экономических соображений и наличия землеройной техники.

Таким образом, по нашему мнению, в диссертации решена актуальная задача по совершенствованию технологии геодезических изысканий при строительстве оросительных систем в Сирийской Арабской Республике.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Александров H.H. и др. Расчеты точности топографических съемок в районах орошения. М., Геодезиздат, 1956.

2. Батраков Ю.Г. Геодезические сети специального назначения. М., Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999.

3. Батраков Ю.Г., Исмаил Мохаммад. Предвычисление точности высотного съемочного обоснования и съемки рельефа. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, №2, 1998.

4. Батраков Ю.Г., Исмаил Мохаммад. Исследование точности подсчета объемов земли при планировочных работах. Геодезия и картография, №3,1997.

5. Батраков Ю.Г. и др. Планировка орошаемых земель. М., Колос, 1965.

6. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И. Практикум по теории математической обработки геодезических измерений. М., Недра, 1984.

7. Большаков В.Д. Исследование точности съемки рельефа в связи с проектированием вертикальной планировки летных полей аэродромов (канд. диссертация и автореферат). М.,1955.

8. Гнеденко Б.В. курс теории вероятностей. М., Наука, ФМЛ, 1955.

9. Инженерно-геодезические изыскания для мелиоративного и водохозяйственного строительства. М., Минводхоз СССР, 1986.

10. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000,1:1000 и 1:500 М., Недра, 1982.

11. П.Исмаил Мохаммад. Трассирование линейного сооружения при отсутствии прямой видимости. Геодезия и картография, № 11,1997.

12. Коробочкин М.И. и др. Алгоритмы и программы оптимального проектирования вертикальной планировки на ЭВМ. М., Гипроводхоз 1973.

13. Кузнецов С.М. Геодезические работы при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений. М., Геодезиздат, 1960.

14. Крюков Г.С., Спиридонов А.И., Визиров Ю.В., Пруули Х.А. результаты испытаний электронного тахеометра ТаЗ. Геодезия и картография, № 12,1988.

15. Маслов A.B., Гордеев A.B., Батраков Ю.Г. Геодезия, 5-е изд., М., Недра, 1982.

16. Маркузе Ю.И. Уравнивание и оценка точности плановых геодезических сетей. М., Недра, 1982.

17. Маликов М.Ф. Основы метрологии, ч. 1, М., Стандартиздат, 1949.

18. Неумывакин Ю.К. Обоснование точности топографических съемок для проектирования. М., Недра, 1976.

19. Неумывакин Ю.К. Использование топографических карт масштаба 1:10000 для подсчета объемов планировочных работ на орошаемых землях. М., Труды МИИЗ, вып. 19, М.,1963.

20. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. М., Картгеоцентр -Геодезиздат, 1996.

21. Проворов К.Л. О точности сплошных сетей триангуляции. М., Геодезиздат, 1956.

22. Развитие орошения западного района массива Мескене в Сирийской Арабской Республике. Генеральный план. Всесоюзное экспортно-импортное объединение «Сельхозпромэкспорт», 1978.

23. Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1:5000, 1:2000,1:1000 и 1:500. Высотные сети. М., Недра, 1976.

24. Справочное руководство по прикладной геодезии. Под редакцией В.Д. Большакова. М., Недра, 1987.

25. Скиданенко К.К. Исследование точности определения объемов выемок и насыпей на аэродромах суммированием рабочих отметок в контуре. Труды ЛКВВИА, вып. 211, 1957.