XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Типовой проект учебного-геодезического полигона на объекте РГУП

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Цейнштейн А.И. 1

---

1КФ РГУП

Храмова Н.А. 1

---

1КФ РГУП

Работа в формате PDF

528.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Специальность 21.02.05 «Земельно-имущественные отношения» сравнительно новая, и достаточно актуальная. В процессе обучения студенты приобретают необходимые знания о законодательных и нормативных актах, характеризующих недвижимость, имущество и сделки с ними, методах оценки земли и имущества. Практические навыки позволяют определить стоимость объекта с использованием технологий оценочных работ. Геодезические измерения служат важнейшим элементом гарантии прав собственности и пользования земельным участком.

К основным требованиям ФГОС СПО по специальности 21.02.05 Земельно-имущественные отношения (знания, умения и практический опыт выпускника) относятся: принципы построения геодезических сетей; разграфка и номенклатура топографических карт и планов; принципы устройства современных геодезических приборов; основные понятия о системах координат и высот; выполнение картографо-геодезических работ.

Для эффективной организации учебного процесса необходима оборудованная лаборатория, оснащённая специальными средствами обучения (стендами, плакатами, интерактивным комплексом) и геодезическими приборами для проведения измерительных работ на местности. Наличие учебного полигона помогает усваивать порядок проведения геодезических работ. Созданные условия, максимально приближенные к производству, повышают уровень знаний, осведомленность и практические навыки студентов. Практическая значимость учебного геодезического полигона очень высока. В связи с этим у группы студентов второго курса ФГБОУВО «Российский Государственный Университет Правосудия» под руководством преподавателя дисциплины «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» возникла идея разработать типовой проект учебного-геодезического полигона на объекте РГУП. Для организации и осуществления данного проекта на базе «Российского Государственного Университета Правосудия» есть все средства: необходимое производственное геодезическое оборудование; технический инвентарь; материально-технические, учебно-методические и информационно-коммуникативные средства; консультация в узкому кругу геодезистов, которые имеют опыт работы в различных отраслях или на оборудовании нескольких производителей (во время производственной практики); не застроенный земельный участок под устройство учебного-геодезического полигона.

Проект «Разработка учебного-геодезического полигона» может быть предложен руководству РГУП для рассмотрения и реализации, в дальнейшем использоваться в качестве базы проведения учебных полевых практических занятий с ГНСС оборудованием, электронными тахометрами, цифровыми нивелирами, оптико-механическими и электронными теодолитами, оптико-механическими нивелирами.

Цель проекта: разработать типовой студенческий проект по созданию учебного-геодезического полигона, который может быть реализован на объекте ФГБОУВО «Российский Государственный Университет Правосудия» (Казанский филиал) для проведения учебных полевых практических занятий по дисциплине «Геодезия с основами картографии и картографического черчения». Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать план закладки грунтовых реперов на территории Казанского филиала РГУП;

- определить географические координаты в системе координат WGS84 и ITRF201 ГНСС методом;

-определить плановые координаты и высоты реперов в местной системе координат (МСК-16) и Балтийской системе высот относительно пунктов ОМС ГНСС методом;

- проложить теодолитный ход с целью уточнения планового положения пунктов;

- произвести нивелирование IV класса по реперам для высокоточного определения превышений между реперами.

Советский район города Казани в котором располагается РГУП хорошо обеспечен геодезическими пунктами.

Основная часть

Техническая характеристика учебного геодезического полигона

Учебный геодезический полигон - это специально оборудованный учебный объект, расположенный на местности (открытой территории), укомплектованный необходимым производственным оборудованием. приспособлениями, инструментом, техническим инвентарем и т.п., а также оснащенный материально -техническими, учебно-методическими и информационно- коммуникативными средствами обучения, которые необходимы для освоения учебных дисциплин, междисциплинарных курсов по специальности 21.02.5 «Земельно-имущественные отношения».

На учебном полигоне может проводится учебная и научная работа со студентами в полном соответствии с действующим федеральными государственными образовательными стандартами. Учебный полигон - это средство формирования у студентов общих и профессиональных компетенций, знаний, умений, практического опыта и творческого потенциала на практических занятиях, во время прохождения практики.

Территория полигона будет огорожена забором, представлена рельефом разной сложности природного происхождения. Площадь земельного участка (52550 кв. м), длина - 293,02 м, ширина - 221,83м. Близость и транспортная доступность для студентов, возможность укрытия студентов при неблагоприятных метеоусловиях. Имеются площадные, линейные, точечные объекты, возможно проведение тахеометрической, нивелирной съемки, других специальных видов работ. Вспомогательное помещение: Здание КФ ФГБОУВО «РГУП»

При производстве работ руководствовались следующими нормативными документами:

1. ГКИНП (ОНТА)-02-262-02. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS.

2. ГКИНП (ГНТА)-03-010-02. Инструкция по нивелированию I, II, III, IV классов. М., ЦНИИГ АиК,2003 г.

3. ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000,1:2000,1:1000 и 1:500. М, «НЕДРА»,1982 г.

4. Инструкция по вычислению нивелировок,1971г.

5. Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелировой сетей СССР, 1991г.

6. Альбом типов центров и реперов.М.,1965г.

7. Дополнение к альбому типов центров и реперов.М.,1979г.

8. Техническая документация фирмы Trimle на спутниковые геодезические приемники TrimleR5, TrimleR7, TrimleR8, TrimleR10.

9. Trimle Business Center.Руководство пользователя,2018.

10. Техническая документация фирмы Trimle на электронный тахеометр Trimle М DR 2»

11. ДАТ СТАНДАРТ. Руководство пользователя к версии 4.12. Четвертая редакция «Кредо-Диалог»,2016

12. Руководство пользователя Цифровой Нивелир Trimle DiNi.2006.

13. Credo НИВЕЛИР. Руководство пользователя к версии 2.1. Вторая редакция. Минс «Кредо-Диалог»,2013.

14. Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах (ПТБ-Утверждены Коллегией ГУГК СССР 09.02.1989 №2/21).

Район производства работ хорошо обеспечен геодезическими пунктами.

- Система координат МСК16, зона 1.

- Система высот Балтийская 1977 года.

Физико-географические особенности района работ

В административном отношении объект работ находится на территории города Казань, Советский район, по адресу ул. 2-я Азинская, д.7а.

Казань расположена па левом берегу реки Волги, при впадении в нее реки Казанки в 820 км к востоку от Москвы.

Характер рельефа города — равнинно-холмистый. В центральной части города есть низменные равнины Забулачье, Предкабанье, Закабанье. возвышенная равнина Арское поле и выделяются отдельные холмы — Кремлевский (Кремлевско-Университетский), Марусовский, Федоссевский, Первые Горки, Вторые Горки, Аметьево, Ново-Татарская Слобода, и другие. В направлении на юго-восток и восток территория города в целом плавно повышается, и крупные жилые массивы Горки, Азино, а также Нагорный, Дербышки расположены на изовысотах 20-40 метров и выше, чем часть исторического центра, юго-западные районы и Заречье.

Климат Казани умеренно-континентальный, сильные морозы и палящая жара редки и не характерны для города. Снежный покров умеренный, достигает своей максимальной высоты в феврале и марте- 38 см. Средняя температура летом + 17...20 °С, зимой — -9... 12 °С. Наибольшая возможная высота снежного покрова-150 сантиметров. Среднегодовая скорость ветра составляет 3,6 м/с, а влажность воздуха 75%. Большая часть атмосферных осадков выпадает с июня по октябрь, максимум их приходится на июнь, а минимум — на март. В течение года среднее количество дней с осадками — около 197 (от 11 дней в мае до 24 дней в декабре). Глубина промерзания грунта 1,2 -1,8 метра.

Особенности закладки учебных геодезических пунктов на территории КФ РГУП

Рекогносцировку производят путем непосредственного тщательного осмотра местности. При рекогносцировке изыскивают оптимальные варианты линий и узлов связи, намечают типы реперов и места для закладки, а также собирают необходимые сведения для организации и выполнения последующих работ.

На территории Казанского филиала РГУП будут выполняться работы по рекогносцировке мест закладки, изготовлению и закладке трех пунктов типа 162 без наружного знака со столбиком указателем.

Изготовление и закладка грунтовых реперов необходимо выполнять согласно требованиям «Инструкции по нивелированию I, II, III, IV классов», изд. 2004 г. и в соответствии с требованиями «Правил закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей СССР», 1993 г.
Для обеспечения устойчивости глубина заложения должна быть ниже границы сжимаемой толщи грунтов, а также ниже границы сезонного промерзания грунтов, которая согласно многолетним наблюдениям составляет 1,8 м. В качестве пунктов долговременной сохранности будут использовать грунтовые репера типа 162, закладываемые методом бурения. (Приложение А). Выбор мест закладки грунтовых реперов, в связи с большим количеством подземных коммуникаций в районе работ, будет производиться по согласованию со службой эксплуатации объекта. На площадке будет заложено три грунтовых репера: 1241. 1242. 1243.

Пример окончательного вида, заложенного репера 1241 показан на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Пример охранной таблички и центр репера 1241

4. Топографо-геодезическая изученность района работ

На территории, расположенной вблизи Казанского филиала РГУП находятся пункты опорной межевой сети Богородское, Девликеево (сигн. 2 кл.), Казанский, Опушка (сигн. 2 кл.). Самосырово (сигн. I кл.).

Для определения сохранности геодезических знаков и возможности использовали их при производстве работ, выполнено обследование пунктов опорной межевой сети (ОМС).

Поиск пунктов на местности осуществляется с помощью топографических карт, описаний их местоположений, ручных навигаторов Garmin GPS 72.

5.Спутниковые измерения

Спутниковые измерения проводились во время практических и лабораторных занятий в рамках дисциплины «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» под руководством старшего преподавателя РГУП.

Измерения выполнялись двухчастотными ГНСС приемниками, Trimble R8, Trimble R1O, Trimble R9s серийными номерами, 5333441387, 5308426337, 5549R00558. Указанные приемник могут использоваться во всех приложениях включая вынос точек в натуру и фотограмметрию.

В комплекте с двухчастотным GPS/GLONASS Trimble R9s приемников использовалась высокоточная двухчастотная двух системная геодезическая антенна Zephyr Geodetie mod 2 Trimble серийного номера 1441040385

При передаче данных измерения из приемников Trimble R8 и Trimble R10 персональный компьютер использовался флэш накопитель Trimble. Для обработки, постобработки и уравнивания использовался программный продукт Trimble Busines Center 4.10 производства фирмы Trimble.

Работа на станции начиналась с установки антенны. Штатив, на который устанавливалась антенна, надежно закреплялся для обеспечения неизменности высокой антенны во время измерений. Антенна ориентировалась на север ориентирным стрелкам (меткам).

6. Камеральная обработка ГНСС измерений

Данные полевых измерений из приемников Trimble R8 и Trimble R10 переписывались в персональный компьютер. Обработка векторов выполнялись с использованием бортовых эфемерид. В результате предварительной обработки получены величины измеренных векторов сети.

Сводные результаты обработки векторов приведены в таблице 6.1.

Сводные результаты обработки векторов

Таблица 6.1

Полученные результаты подтверждают высокое качество полевых измерений и позволяют выполнить уравнивание спутниковой сети.

Для ведения работ в единой согласованной системе координат (ITRF, ГГСК- государственная геоцентрическая система координат), в качестве исходного пункта была выбрана постоянная базовая станция Казанского федерального университета (входящая в международную геодезическую сеть IGS) -KZN2 [hnp://\\A\4v.ies.org/iusnetwork/net\vork by site.php?sitc-kzn2).

ITRF координаты пункта KZN2 (ITRF2014 эпоха 2010.0)

Таблица 6.2

После исключения зависимых векторов и векторов, не отвечающих по точности предъявляемым требованиям, была получена свободная сеть из 28 векторов и 15 полигонов.

Далее пункт KZN2 фиксировался с координатами в системе ITRF2014. В результате получены уравненные ITRF2014 координаты определяемых пунктов полигона (таблица 6.3).

Определение координат реперов в системе МСК16 Таблица 6.3

Для определения параметров трансформации из системы WGS-84 в МСК16 для построенной ГИСС сети, были проведены совместные измерения на 10 пунктах ОМС Республики Татарстан.

Определение параметров трансформации из глобальной геоцентрической системы координат WGS-84 в местную систему координат МСК16 проводилось при помощи блока "калибровка" комплекса Trimble Business Center 6.3 производства фирмы Trimble.

Координаты пунктов ГГС, участвовавших в построении спутниковой сети представлены в таблице 6.4.

Координаты наблюдавшихся пунктов (МСК16)

Таблица 6.4

Измеренные координаты - координаты, полученные в результате калибровки на местности. Расхождения измеренных и каталожных координат характеризуют степень близости координат пунктов к каталожным значениям в данной местности.

Окончательные координаты пунктов учебного геодезического полигона, заложенных на территории Казанского филиала РГУП, в системе координат МСК16 приведены в таблице 6.5. (Приложение В).

Таблица 6.5

Данные координаты являются координатами пунктов геодезического полигона, созданного на объекте Казанского филиала РГУП, и могут быть использованы в дальнейшем для проведения практических учебных занятий.

7. Продолжение теодолитного хода

Для повышения точности определения плановых координат в местных системах между пунктами учебного геодезического полигона Казанского филиала РГУП необходимо проложить замкнутый теодолитный ход согласно Инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, и 1:500 (ГКИНП-02-033-82). В качестве опорных точек, необходимо использовать пункт 1242 и временная точка А0, координаты которых были определены в местных системах ГНСС методом. Линейно-угловые измерения производились электронным тахеометром Trimble М3 DR. Камеральная обработка результатов измерений сделана в ПО Кредо ДАТ СТАНДАРТ 4.1.

В настоящее время для выполнения линейно-угловых измерений при приложении ходов полигонометрии, теодолитных ходов, прямых и обратных засечек, съемке ситуации и рельефа и других геодезических работ, которые могут быть выполнены путем производства линейно-угловых измерений, используются электронные тахеометры.

Электронный тахеометр Trimble М3 DR 2 является распространенной моделью, подходящей для производства большинства видов геодезических работ.

В качестве визирной цели использовалась минипризма на вехе фиксированной длины, входящая в измерительный комплект Trimble М3 DR. Высоты инструмента измерялась 3-х метровой стальной мерной лентой. Константа призмы при измерении расстояний была равна: - 18 мм.

Составлены ведомости оценки точности положения определяемых пунктов и характеристики теодолитных ходов (таблица 7.1). Так же в качестве обработки теодолитного хода получена ведомость теодолитного хода (приложение Г).

Характеристика теодолитных ходов

Таблица 7.1

Ведомость координат

Таблица 7.2

Полученные координаты могут быть использованы при проведении учебных занятий.

8. Камеральная обработка теодолитного хода

По завершению полевых работ результаты измерений, сохраненные в памяти ЭТ, с помощью флэш накопителя были переданы на персональный компьютер, где была выполнена их дальнейшая обработка в ПО ДАТ СТАНДАРТ 4.1.

Далее выполнена предварительная обработка, поиск и устранение грубых ошибок измерений. В результате предобработки получены приближенные значения координат и высот точек и составлена схема хода (Приложение З).

В качестве примера обработки теодолитного хода получена ведомость теодолитного хода (приложение Г).

9. Нивелирные работы

Для более точного определения превышений между заложенными пунктами учебного геодезического полигона Казанского филиала РГУП необходимо выполнить нивелирование II класса согласно Инструкции по нивелированию I, II, III, IV классов (ГКИНП (ГНТА)-03-010-02). В качестве начальной отметки была взята высота пункта 1242, определенная ГНСС методом в Балтийской системе высот 1977 г. Нивелирование производилось цифровым нивелиром (ЦН) Trimble DiNi 0.3 и комплектом трехметровых инварных реек LD13 производства фирмы Trimble.(Приложение Д). Камеральная обработка результатов нивелирования сделана в ПО Credo Нивелир 1.1.

Согласно Инструкции ГКИНП (ГНТА)-03-010-02, нивелирование II класса производят в прямом и обратном направлениях.

Порядок наблюдений на станции следующий:

Для нечётной станции:

1.Отсчёт по основной шкале задней рейки.

2.Отсчёт по основной шкале передней рейки.

3.Отсчёт по дополнительной шкале передней рейки.

4. Отсчёт по дополнительной шкале задней рейки.

Для четной станции:

1. Отсчёт по основной шкале передней рейки.

2.Отсчёт по основной шкале задней рейки.

3.Отсчёт по дополнительной шкале задней рейки.

4.Отсчет по дополнительной шкале передней рейки.

Контроль наблюдений на станции заключается в следующем. Сравнивают значения превышений из наблюдений по основным и дополнительным шкалам реек; расхождения не должны быть более 0,5 мм.

Контроль нивелирования по секции между смежными реперами заключается в следующем: после выполнения нивелирования по секциям в прямом и обратном направлениях сравнивают между собой два значения превышения; расхождение между этими значениями не должно быть более 5мм    ,если среднее число станций на 1 км хода меньше 15 ( первый случай) и 6 мм     , если среднее число станций на 1 км хода больше 15 (второй случай) .

По мере завершения нивелирования по секциям и участкам регулярно составляют ведомость превышения установленной формы.

Результаты предварительной обработки показаны в таблице 9.2.

Полная ведомость предварительной обработке содержится в приложении Ж.

Характеристики нивелирования

Таблица 9.1

Далее, после предварительной обработки было выполнено окончательное уравнивание в Балтийской системе высот. В результате получены более точные отметки реперов (таблица 9.2), которые могут быть использованы при проведении учебных занятий на геодезическом полигоне Казанского филиала РГУП.

Полученные из нивелирования отметки

Таблица 9.2

Заключение

Наличие учебного полигона помогает усваивать порядок проведения геодезических работ.

Созданные условия, максимально приближенные к производству, повышают уровень знаний, осведомленность и практические навыки студентов. Исходя из поставленной цели проекта нами был разработан типовой студенческий проект по созданию учебного геодезического полигона. На основание согласования с руководством РГУП полигон может быть реализован на объекте ФГБОУВО «Российский Государственный Университет Правосудия» (Казанский филиал) для проведения учебных полевых практических занятий по дисциплине «Геодезия с основами картографии и картографического черчения». При разработки данного проекта были осуществлены следующие работы:

1. Получены географические координаты реперов в системах WGS-84 и ITRF2014(ГГСК);

2. Выполнена привязка реперов к местной системе координат и государственной системе высот;

3. По реперам проложен теодолитный ход электронным тахометром для уточнения планового положения пунктов;

4. По реперам произведено нивелирование II класса для уточнения высотных отметок;

5. Выполнена камеральная обработка измерений. Получены каталоги координат и высот, вновь заложенных реперов.

Все работы прошли полевой контроль и выполнены согласно действующим нормативным требованиям и с соблюдением условий охраны труда.

Созданный на объекте учебный геодезический полигон может быть использован для проведения учебных полевых практических занятий по геодезии с ГНСС оборудованием, и электронными тахеометрами, цифровыми нивелирами, оптико-механическим и электронными теодолитами, оптико-механическими нивелирами. В приложениях Г и Е показаны примеры полевых журналов измерений в теодолитных ходах и при нивелировании установленного образца.

Список литературы

Кузнецов, О. Ф. Основы геодезии и топография местности: Учебное пособие / Кузнецов О.Ф., - 2-е изд., перер. и доп. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2017. - 286 с.: ISBN 978-5-9729-0175-3. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/943564

Кочетова Э. Ф. Инженерная геодезия: Учебное пособие.- Нижний Новгород: ННГАСУ, 2012. 153 с

Макаров, К. Н. Инженерная геодезия : учебник для среднего профессионального образования / К. Н. Макаров. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 243 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-89564-3. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/422838 (дата обращения: 28.02.2020).

Куштин, И. Ф. Геодезия / И.Ф. Куштин, В.И. Куштин. - М.: Феникс, 2017. - 912 c.

Курошев, Г. Д. Геодезия и топография / Г.Д. Курошев, Л.Е. Смирнов. - М.: Академия, 2016. - 176 c

ГКИНП (ОНТА)-02-262-02. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS.

ГКИНП (ГНТА)-03-010-02. Инструкция по нивелированию I, II, III, IV классов. М., ЦНИИГ АиК,2003 г.

ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000,1:2000,1:1000 и 1:500. М, «НЕДРА»,1982 г.

Инструкция по вычислению нивелировок,1971г.

Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелировой сетей СССР, 1991г.

Техническая документация фирмы Trimle на спутниковые геодезические приемники TrimleR5, TrimleR7, TrimleR8, TrimleR10.

Trimle Business Center.Руководство пользователя,2018.

Техническая документация фирмы Trimle на электронный тахеометр Trimle М DR 2»

ДАТ СТАНДАРТ. Руководство пользователя к версии 4.12. Четвертая редакция «Кредо-Диалог»,2016

Руководство пользователя Цифровой Нивелир Trimle DiNi.2006.

Credo НИВЕЛИР. Руководство пользователя к версии 2.1. Вторая редакция. Минс «Кредо-Диалог»,2013.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Грунтовый репер тип 162

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Пример полевого журнала нивелирования

Журнал измерений превышений

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Примерная схема расположения реперов

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Ведомость теодолитного хода

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Цифровой нивелир Trimble DiNi 0.3 и комплект штрих-кодовых инварных реек

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Пример полевого журнала измерений углов в теодолитном ходе

Журнал измерения горизонтальных углов

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Разность высот исходных пунктов: Нк-Нн= 0.0000 м

Полученная невязка: Vпол= 0.1 мм

Допустимая невязка: Vдоп=±5мм √ L= 1.3 мм

Поправка на 1 км хода V/L= -0.78 мм

Средние квадратические ошибки нивелирования на 1 км хода:

случайная: ?=± 0.3 мм

систематическая: α=± 0.5 мм

ПРИЛОЖЕНИЕ З

Схема теодолитного хода с эллипсами ошибок