Подготовка геодезических данных линейного сооружения для выноса проекта в натуру

    
    Министерство образования и науки РФ
    
    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
    «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
    (СибАДИ)»
    
    Кафедра «Геодезия»
    
    
    
    
    
    
    
    
    САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
    
    Подготовка геодезических данных линейного сооружения для выноса проекта в натуру
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    Работу выполнил: 
    студент АДб-15Д2
    Валитова О.О.
    Принял:
    Виноградов А.В.
    
    
    
    
    
    
    
    
    Омск - 2016
    
    
     Оглавление
    
Введение	3
1.	Проектирование оси трассы	3
2.	Определение плановых координат	4
3.	Решение обратной геодезической задачи между основными точками трассы и вычисление углов поворота трассы	4
4.	Расчет основных элементов круговых кривых	5
5.	Расчет плановых координат и пикетажных значений главных точек круговых кривых	5
6.	Расчет плановых координат пикетов трассы	7
7.	Нанесение по координатам на план пикетов трассы	10
8.	Определение высот пикетов и главных точек круговых кривых трассы	10
9.	Построение продольного профиля трассы	11
10.	Заключение	12
Приложнние А……………………………..………………………………………13
Приложение Б……………..……………………………………………………….14
Приложение Д……………………………………………………………………...15

    
    
    
    
    
    
    
    
    Введение
     
    Инженерная геодезия обеспечивает на стадии инженерно-геодезических изысканий полное топографо-геодезическое обоснование. Это необходимо для проектирования и реконструкции различных сооружений и имеет вид карт, планов, цифровых моделей местности, которые собственно и являются основой проектирования любых сооружений, в том числе с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР).
    В процессе проектирования создаются проекты и цифровые модели сооружений.
    Цель данной работы является подготовка данных для выноса линейного сооружения в натуру. При этом необходимо освоить применение математических методов расчета пространственного положения всех точек проектируемой трассы, которые являются базой для переноса их в натуру современными геодезическими приборами (электронными тахеометрами, приемниками GNSS).
    В ходе работы необходимо выполнить математический переход от линейных и угловых элементов оси проектируемой трассы к плоским прямоугольным координатам всех характерных точек линейного сооружения и их отметкам. Данные подготавливаются в государственной системе координат РФ СК-95 и Балтийской системе высот БСВ-77.
     Исходными данными являются точки начала и конца трассы, нанесенные на карту (Приложении А).
 Проектирование оси трассы
    Проектируем на карте ось  трассы  между 
двумя точками и два угла поворота трассы. Масштаб карты 1:10000, высота сечения рельефа – 2,5 м. При проектировании по возможности предусмотрели, чтобы ось трассы не проходила через крупные лесные массивы и водные объекты, заболоченные области и, при пересечении линии электропередач, ось трассы не проходила вблизи опор.
    Схема трассы представлена на рисунке.
    
    
    
    
    
    
 Определение плановых координат
    По карте определяем координаты и высоты главных точек трассы. Результаты заносим в таблицу 1.
    Таблица 1
    Имя точки
    X, м
    Y, м
    H, м
    НТ
    6020960
    3449680
    173,1
    ВУ1
    6020880
    3450440
    173,7
    ВУ2
    6019750
    3450500
    162,9
    КТ
    6018900
    3450050
    159,6
    
     Решение обратной геодезической задачи между основными точками трассы и вычисление углов поворота трассы
Для точек между НТ и ВУ1:
    ?x_(НТ-ВУ1)=x_ВУ1-x_НТ=-80м;
    ?y_(НТ-ВУ1)=y_ВУ1-y_НТ=760 м;
    S_1=?(?(X_ВУ1-X_НТ)?^2+?(Y_ВУ1-Y_НТ)?^2 )=764,199 м;
    r_(НТ-ВУ1)=arctg (Y_ВУ1-Y_НТ)/(X_ВУ1-X_НТ )=СЗ 80°57'07'';
    ?=360°-52°07'30''=96°00'32''.
    
Для точек между ВУ1 и ВУ2:
    ?x_(ВУ1-ВУ2)=x_ВУ2-x_ВУ1=-1130 м;
    ?y_(ВУ1-ВУ2)=y_ВУ2-y_ВУ1=60 м;
    S_2=?((X_ВУ2-X_ВУ1 )^2+(Y_ВУ2-Y_ВУ1 )^2 )=1131,592м;
    r_(ВУ2-ВУ1)=arctg (Y_ВУ2-Y_ВУ1)/(X_ВУ2-X_ВУ1 )=СЗ 3°54'50'';
    ?=360°-3°54'50''=176°57'40''.
    
Для точек между ВУ2 и КТ:
    ?x_(ВУ2-КТ)=x_КТ-x_ВУ2=-850 м;
    ?y_(ВУ2-КТ)=y_КТ-y_ВУ2=-450 м;
    S_3=?(?(X_КТ-X_ВУ2)?^2+?(Y_КТ-Y_ВУ2)?^2 )=961,769 м;
    r_(КТ-ВУ2)=arctg (Y_КТ-Y_ВУ2)/(X_КТ-X_ВУ2 )=СВ 44°04'15'';
    ? =207°53'49''.
    Углы поворота трассы:
    ?_прав=?_посл ?-??_пред;
    ?1 = ?_посл ?-??_пред=356°05'09''- 307°52'30''= 80°57'07'';
    ?2 = ?_посл ?-??_пред= 44°04'15''-356°05'09''+360°= 30°56'13''.
    
    Таблица 2 – Результаты вычислений расстояний между вершинами углов поворота трассы, дирекционных углов и углов поворота трассы
    
Элементы трассы
Х,м
Y,м
?Х,м
?Y,м
S,м
?
?
НТ
6020960
3449680








-80
760
764,199
96°00'32''

ВУ1
6020880
3450440




80°57'07''



-1130
60
1131,592
176°57'40''

ВУ2
6019750
3450500




 30°56'13''



-850
-450
961,769
207°53'49''

КТ
6018900
3450050





    
 Расчет основных элементов круговых кривых
    Для каждой круговой кривой трассы рассчитываем основные элементы по формулам:
    T=R*tg ?/2
    Б=R(1/(cos ?/2)-1)
    К=  (?*?*R)/?180?^0 
    Д=2T-K
    
 R1=500м; ?1= 80°57'07'';R2=500 м; ?2 =30°56'13''.
    Таблица 3 – Результаты вычислений основных элементов кривых трассы
Первая кривая
Вторая кривая
Т1, м
Б1, м
К1, м
Д1, м
Т2, м 
Б2, м
К2, м
Д2, м
426,675
157,306
706,436
146,914
138,365
18,792
269,973
6,756
    
     Расчет плановых координат и пикетажных значений главных точек круговых кривых
    Первая кривая:
     Координаты главных точек
    X_НК1=X_НТ+(S_1-T_1 )*cos?(?_(НТ-ВУ1) )=6020924,666 м; 
    Y_НК1=Y_НТ+(S_1-T_1 )*sin?(?_(НТ-ВУ1) )=3450015,669 м; 
    D_1=2*R_1*cos?(?90?^0-?_1/4)= 267,28 м;
    X_СК1=X_НК1+D_1*cos?(?_(НТ-ВУ1)+?_1/4)=6020771,687 м;
    Y_СК1=Y_НК1+D_1*sin?(?_(НТ-ВУ1)+?_1/4)=3450325,923 м;
    X_КК1=X_СК1+D_1*cos?(?_(НТ-ВУ1)+?3*??_1/4)=6020453,925 м;
    Y_КК1=Y_СК1+D_1*sin?(?_(НТ-ВУ1)+(3*?_1)/4)=3450462,623 м.
    
     Пикетажное значение главных точек
    НК1=S1 – T1 = 764,199 – 426,675 = 337,524= ПК3+37,524;
    СК1 = НК1 + К1/2 = 337,524+ 706,436/2 = 690,742 = ПК6+90,742;
    КК1 = СК1 + К1/2=690,742+706,436/2= 1043,960 = ПК10+43,960.
    
    
    Вторая кривая:
     Координаты главных точек
    X_НК2=(X_ВУ1* T_2+X_ВУ2*(S_2-T_2 ))/S_2 =6019888,170м; 
    Y_НК2=(Y_ВУ1* T_2+Y_ВУ2*(S_2-T_2 ))/S_2 =3450492,664 м; 
    D_2=2*R_2*cos?(?90?^0-?_2/4)=278,52 м;
    X_СК2=X_НК2+D_2*cos?(?_(ВУ1-ВУ2)+?_2/4)=6019754,045 м;
    Y_СК2=Y_НК2+D_2*sin?(?_(ВУ1-ВУ2)+?_2/4)=3450481,649м;
    X_КК2=X_СК2+D_2*cos?(?_(ВУ1-ВУ2)+?3*??_2/4)=6019627,715 м;
    Y_КК2=Y_СК2+D_2*sin?(?_(ВУ1-ВУ2)+(3*?_2)/4)=3450435,261 м.
    
     Пикетажное значение главных точек
    НК2= КК1 + S2 – T1 – T2 = 1043,960+ 1131,592 -426,675 – 138,365 =1610,512 = ПК16+10,512;
    СК2= НК2 + К2/2 = 1610,512 + 269,973/2 =1745,498=ПК17+45,498;
    КК2 = СК2 + К2/2= 1745,498 +269,973/2 = 1880,485 = ПК18+80,485.
    
    
    
    Таблица 4 - Результаты вычислений плоских прямоугольных координат основных точек кривых
    Первая кривая
    XНК1
    YНК1
    XСК1
    YСК1
    XКК1
    YКК1
     6020924,666
     3450015,669
     6020771,687
     3450325,923
     6020453,925
3450462,623
    Вторая кривая
    XНК2
    YНК2
    XСК2
    YСК2
    XКК2
    YКК2
     6019888,170
     3450492,664
     6019754,045
     3450481,649
     6019627,715
     3450435,261
    
     Расчет плановых координат пикетов трассы
    Для пикетажных точек рассчитываем плановые координаты (x,y) по формулам:
Для пикетов расположенных между НТ и НК1
X_ПКi=X_НТ+S_i*cos ?_(НТ-ВУ1)
Y_ПКi=Y_НТ+S_i*sin ?_(НТ-ВУ1)
S_(НТ-НК1)=S_(НТ-ВУ1)-T_1
Для пикетов расположенных между КК1 и НК2
X_ПКi=X_КК1+S_i*cos? ??_(ВУ1-ВУ2)
Y_ПКi=Y_КК1+S_i*sin? ??_(ВУ1-ВУ2)
S_(КК1-НК1)=S_(ВУ1-ВУ2)-T_1-T_2
Для пикетов расположенных между КК2 и КТ
X_ПКi=X_КК2+S_i*cos? ??_(ВУ2-КТ)
Y_ПКi=Y_КК2+S_i*sin? ??_(ВУ2-КТ)
S_(КК2-КТ)=S_(ВУ2-КТ)-T_2
Для пикетов, расположенных на круговых кривых
  а) Находим расстояние l от начала круговой кривой до определяемого пикета по разности их пикетажных значений.
  б) Определяем угловые значения этих дуг по формуле:
  ?_i=l_i/R*57,295780
  в) Расстояние Di от начала кривой до пикета вычисляем по формуле:
    D_i=2*R*sin?(?_i/2)
    
г) Вычисляем дирекционный угол ? линии НК-ПКi по формуле:
    ?_(НК-ПКi)=?_(НТ-ВУ1)+?_i/2*k,
  где? – дирекционный угол стороны трассы, на которой находится начало кривой;
  k – коэффициент, если угол поворота трассы правый, то k = 1, если левый – k = -1.
    
д) Вычисляем координаты пикета
    X_ПКi= X_НКi+D_i*cos ?_(НК-ПКi);
    Y_ПКi= Y_НКi+D_i*sin ?_(НК1-ПКi).
    
    Вычисление пикетов по приведенным выше формулам:
    НТ=ПК0;
    КТ=S1-T1+K1+S2-Т1-T2+K2+S3-T2=
    =513,08+952,22+654,16-2*286,36-2*298,20+538,52+561,12=2049,99=ПК20+49,99.
Для пикетов, расположенных между НТ и НК1
S_(НТ-НК1)=S_(НТ-ВУ1)-T_1=764,199-426,675=337,524.

Х_ПК1=6020949,532;YПК1=3449779,451.

Х_ПК2=6020939,063;YПК2=3449878,901.

Х_ПК3=6020928,595;YПК3=3449978,352.


    Для пикетов, расположенных между КК1 и НК2
    
S_(КК1-НК1)=S_(ВУ1-ВУ2)-T_1-T_2=1131,592-426,675-138,365=566,552.
S_(КК1-ПК11)=56,04,
    
Х_ПК11=6020453,925+56,04*cos?(176°57'40'')=6020397,964;    
YПК11= 3450462,623+56,04*sin?(176°57'40')=3450465,594.

Х_ПК12=6020298,104;YПК12=3450470,895.
Х_ПК13=6020198,245; YПК13=3450476,197.
Х_ПК14=6020098,386; YПК14=3450481,498.
Х_ПК15=6019998,526; YПК15=3450486,799. 
Х_ПК16=6019898,667; YПК16=3450492,101.




Для пикетов расположенных между КК2 и КТ
S_(КК2-КТ)=S_(ВУ2-КТ)-T_2=961,769-138,365=823,404. 
S_(КК2-ПК19)=96,111,
Х_ПК19=6019627,715+96,111*cos?(207°?53?^' ?49?^')=6019542,773;   
YПК19 =3450435,261+96,111*sin?(207°?53?^' ?49?^' )=3450390,292;
Х_ПК20=6019454,394;   YПК18 =3450343,504;
Х_ПК21=6019366,015;   YПК21 =3450296,716;
Х_ПК22=6019277,636;   YПК22 =3450249,928;
Х_ПК23=6019189,257;     YПК23=3450203,139;
Х_ПК24=6019100,878;     YПК24=3450156,351;
Х_ПК25=6019012,499;     YПК25=3450109,563;
Х_ПК26=6018924,12;     YПК26 =3450062,774;
Х_ПК27=6018835,741;   YПК27 =3450015,986.






Плановые координаты для пикетажных точек, расположенных на прямых вставках сведены в таблицу 5.
Таблица 5
Пикетажные значения
    X, м
    Y,м
    ПК1
6019296,394
3453711,065
    ПК2
6019357,788
3453632,13
    ПК8
6019870,369
3453363,08
    ПК9
6019970,136
3453356,254
    ПК10
6020069,902
3453349,428
    ПК11
6020169,669
3453342,602
    ПК17
6020718,54
3453531,566
    ПК18
6020790,388
3453601,121
    ПК19
6020862,236
3453670,675
    ПК20
6020934,084
3453740,23
    
    Плановые координаты для пикетажных точек, расположенных на круговых кривых сведены в таблицу6.
    
    Таблица 6
Название точки
Угол ?,0
Дирекционный угол ?,0
Расстояния D, м
Координаты точек




Х, м
Y, м
1
2
3
4
5
6
Первая кривая
НК1
0°43’1’’


6066910,135
4313717,385


52°34’6’’
9,01


ПК2



6066915,611
4313724,540
НК1
8°40’29’’


6066910,135
4313717,385


48°35’23’’
108,91


ПК3



6066997,173
4313799,067
НК1
16°37’57’’


6066910,135
4313717,385


44°36’39’’
208,28


ПК4



6067058,408
4313863,657
НК1
24°35’25’’


6066910,135
4313717,385


40°37’55’’
306,64


ПК5



6067142,847
4313917,068
НК1
32°32’53’’


6066910,135
4313717,385


36°39’11’’
403,53


ПК6



6067233,873
4313958,280
НК1
40°30’21’’


6066910,135
4313717,385


32°40’27’’
498,48


ПК7



6067329,733
4313986,495
НК1
48°27’49’’


6066910,135
4313717,385


28°41’43’’
591,02


ПК8



6067428,569
4314001,164

Вторая кривая
1
2
3
4
5
6
НК2
2°39’30’’


6067535,703
4314002,074


356°49’24’’
92,79


ПК10



6067628,350
4313996,932
НК2
5°31’23’’


6067535,703
4314002,074


355°23’28’’
192,72


ПК11



6067727,800
4313986,588
НК2
8°23’16’’


6067535,703
4314002,074


353°57’31’’
292,53


ПК12



6067826,608
4313971,286
НК2
11°15’9’’


6067535,703
4314002,074


352°31’35’’
392,16


ПК13



6067924,532
4313951,066
НК2
14°7’3’’


6067535,703
4314002,074


351°5’38’’
491,55


ПК14



6068021,327
4313925,974
НК2
16°58’56’’


6067535,703
4314002,074


349°39’41’’
590,62


ПК15



6068116,734
4313896,078
НК2
19°50’49’’


6067535,703
4314002,074


348°13’45’’
689,33


ПК16



6068210,537
4313861,452
    
    
     Нанесение по координатам на план пикетов трассы

    Разбиваем трассу на пикеты. Точки наносим, используя данные из таблицы 6гозадания.
    
    
     Определение высот пикетов и главных точек круговых кривых трассы

    Графическим способом по карте определяем высоты пикетов и главных точек круговых кривых трассы. Результаты заносим в таблицу 7.
    
    
    
    
Таблица 7
Пикетажное значение
Высота (H), м
ПК1
149,68
ПК2
146,30
ПК3
147,39
ПК4
148,75
ПК5
149,94
ПК6
151,25
ПК7
150,71
ПК8
149,17
ПК9
153,33
ПК10
156,96
ПК11
158,96
ПК12
159,32
ПК13
160,83
ПК14
165,63
ПК15
160,94
ПК16
160,83
ПК17
159,79
ПК18
159,63
ПК19
158,44
ПК20
157,05
Главные точки кривых
Высота (H), м
Пикетажное значение
НК1
146,30
ПК1+90,99
СК1
150,59
ПК5+35,15
КК1
152,60
ПК8+79,31
НК2
153,75
ПК9+07,21
СК2
160,00
ПК12+77,41
КК2
161,25
ПК16+47,61
    
     Построение продольного профиля трассы
    Составляем продольный профиль оси проектируемого сооружения. Для этого используем таблицу 7, а так же данные из пикетажной книжки. Для составления продольного профиля устанавливаем высоту условного горизонта, таким образом, чтобы самая низкая точка профиля была выше линии условного горизонта на 5 см. Ниже линии условного горизонта заполняем строки с информацией о расстояниях всех точек трассы относительно НТ и их высотах. Выше линии условного горизонта наносим точки трассы в соответствии с заполненной информацией (Приложение Б).
    
     Заключение
    В ходе выполнения самостоятельной работы я освоила принципы подготовки данных для выноса проекта оси трассы линейного сооружения в натуру современными геодезическими приборами. Для этого был выполнен расчет прямоугольных координат основных точек трассы (НТ, ВУ1, ВУ2, КТ), главных точек кривой (НК1, СК1, КК1, НК2, СК2, КК2). Были проведены расчеты координат для каждого пикета. Для всех вышеперечисленных точек трассы былиопределены высоты. Пикеты и пикетажные значения кривых были нанесены на план трассы. По полученным данным был построен продольный профиль линейного сооружения.
    
    







СР-02068982-270800-АДМ-ГЕОД-129-13-15






Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

Разраб.
Валитова О.О.



Подготовка геодезических данных линейного сооружения для выноса проекта в натуру
Лит.
Лист
Лист
Провер.
Виноградов А.В.






2
14
Реценз.




СибАДИ
гр. АДБ-15Д2
Н. Контр.





Утверд.















СР-02068982-270800-АДМ-ГЕОД-129-13-15
Лист







Изм.
Лист
№  докум.
Подпись
Дата




.......................