Файл: Дипломная работа соответствует установленным требованиям и направляется в гэк для защиты.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 482
Скачиваний: 26
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
К высоким требованиям к точности измерений, проводимых в среде с постоянно меняющимися параметрами, к которой с полным основанием могут быть отнесены приземные слои атмосферы проводят традиционные геодезические измерения на земной поверхности. Необходимость постоянного совершенствования технических средств и методов постоянно требует повышение точности.
К настоящему времени созданные большинство высокоточных геодезических инструментов (теодолиты, нивелиры, тахеометры и др.), за счет удачных технических решений, так и за счет хорошо продуманной технологии их использования достигли достаточно высокого совершенства. В использовании оптического диапазона электромагнитных волн входят многие из выше перечисленных приборов, что выпустил целый ряд существенных недостатков, самые существенные из которых-обеспечение прямой видимости, трудности проведения измерений в динамике, трудности организации круглосуточных измерений, трудности учета влияния внешней среды, что сильно сказывается на выборе условий измерений.
Пространственные методы измерений с применением в качестве опорных точек мгновенных положений искусственных спутников Земли, используется как альтернативный подход к выполнению геодезических измерений на принципиально иной основе. Базирующиеся на таких принципах измерительные комплексы получили название глобальных систем позиционирования, первоначальное назначение которых состояло в решении навигационных задач.
Спутниковый метод определения координат геодезических пунктов основан на измерениях по сигналам спутников навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США), выполняемых двумя (и более) наземными приемниками. По результатам измерений с высокой точностью определяют разности
, 
, 
геоцентрических координат между пунктами. Если известны координаты одного из пунктов, то, прибавив к ним измеренные разности, находят координаты остальных пунктов. Далее координаты преобразуют в геодезические или плоские прямоугольные.Спутниковая геодезическая аппаратура обеспечивает возможность работы в различных режимах.
Одновременные измерения на двух или нескольких пунктах выполняются неподвижными приемниками, в режиме "Статика". За базовый принимают один из приемников. Относительно базового определяется положение остальных приемников. На больших расстояниях между пунктами (свыше 15 км), как правило, выполняют измерения в режиме «Статика». Время наблюдений зависит от расстояния между пунктами, числа спутников, состояния ионо- и тропосферы, требуемой точности и составляет обычно не менее 1 ч.
Сократить продолжительность измерений, позволяет режим «Быстрая статика», благодаря возможности применения на линиях до 15 км активных алгоритмов разрешения неоднозначности. Продолжительность наблюдения в этом режиме составляет 5-20 мин.
Когда нет одновременной видимости на необходимое число спутников, используется режим «Реоккупация». Накапливая нужный объем данных, измерения выполняют за несколько сеансов. Все данные объединяют для выработки одного решения на этапе компьютерной обработки.
Значения средних квадратических погрешностей определения положения, мм, принято характеризовать формулой
(3)где, D - расстояние между базовым и подвижным приемниками, км.
На рисунке 1 показаны возможные схемы построения геодезической сети с помощью спутниковых измерений. Каждая линия на схеме указывает, что на концах линии установлены спутниковые приемники, с помощью которых выполняют синхронные измерения, определяющие приращения координат DX, DY, DZ по данной линии.
С применением лучевого и сетевого методов может быть построена геодезическая сеть.
При лучевом методе координаты определяемого пункта получают (рис. 1, а), измерив вектор, соединяющий его с опорным пунктом.
Для контроля координаты определяют дважды, то есть по результатам измерений, связывающих определяемый пункт с двумя опорными пунктами (рис. 1, б).
При сетевом методе (рис. 1, в) определяемые пункты связывают измерениями не только с опорными пунктами, но и между собой.
Возможны сети, где одну часть пунктов сети определяют сетевым, а другую - лучевым методом.
а, б – лучевой метод; в – сетевой метод; обозначения:
- опорный пункт; ¡ - определяемый пункт
Рисунок 1 – Схемы построения спутниковых геодезических сетей
Спутниковые технологии координатных определений имеют существенные преимущества перед традиционными. Им свойственны высокая точность, независимость от погоды и времени суток, оперативность, возможность определения координат при отсутствии взаимной видимости между пунктами. В то же время в закрытой и полузакрытой местности (лес, городские кварталы) применять их довольно трудно. В таких случаях спутниковые методы сочетают с традиционными. При этом возможны такие варианты:
– развитие сети традиционными методами от пунктов, определенных спутниковыми приемниками;
– развитие сети спутниковыми методами от пунктов, определенных традиционными методами;
– ступенчатое развитие сетей, при котором спутниковые и традиционные измерения чередуются.
Для определения координат пунктов с помощью спутниковой аппаратуры выполняют следующие работы:
– подготовительные, которые включают составление проекта сети, рекогносцировку и уточнение проекта, закладку центров на определяемых пунктах;
– измерения, которые включают развертывание аппаратуры, соединение кабелями ее частей, центрирование и ориентирование антенны, определение высоты антенны, установку карты памяти, ввод названия пункта и высоты антенны, выбор нужного режима измерений, после чего измерения и регистрация результатов выполняются автоматически;
– обработку результатов измерений с использованием программных пакетов, прилагаемых к спутниковой аппаратуре.
К внутренним сетям входят методы измерений с помощью отвесов, они нашли наибольшее применение в практике натурных наблюдений на бетонных гидротехнических сооружениях. Система прямых и обратных отвесов решает задачи контроля за перемещениями плотины и основания: по определению характера эпюры, на различных отметках плановых смещений основания, определение глубины активной зоны основания (рисунок 2.)
Рисунок 2 – Схема расположения отвесов для определения
горизонтальных смещений плотины от внутренней сети
Для измерения горизонтальных смещений гидротехнических сооружений по основанию, наклонов и изгибов плотин широкое применение находят прямые и обратные отвесы. Примерная схема расположения отвесов для определения горизонтальных смещений плотины от внутренней сети приведена на рисунке 2.
Основные их достоинства - быстрота снятия отсчетов и малые затраты средств на производство измерений и возможность автоматизации. Конструктивная схема прямого отвеса показана на рисунке 3, схема обратного отвеса на рисунке 4.
Для контроля наклона и изгиба высоких бетонных гидротехнических сооружений и для передачи координат с гребня в потерну применяют прямой отвес. На рисунке 3 показана схема прямого отвеса, он представляет собой груз, подвешенный на проволоке, один из концов которого закреплен в верхней части плотины.
1-проволка; 2-стенка трубы; 3-верхний горизонт; 4-груз;
5-бак с жидкостью; 6-зацепы; 7-рама; 8-двери.
Рисунок 3 – Прямой отвес
Вертикальная линия фиксируется проволокой на верхнем ярусе в механическом прямом отвесе. С помощью переносного оптического координатомера, либо с помощью стационарного устанавливаемого механического координатомера в каждом цикле на нижних ярусах определяют положение проволоки.
Широкое распространение получил сухой обратный отвес, для наблюдений за горизонтальными смещениями гидротехнических сооружений. На рисунке 4 показан схематический чертеж сдвигометра (сухой обратный отвес Муравьева).
1-защитная труба; 2-жидкость; 3-поплавок; 4-крестовина; 5-шток; 6-проволока; 7-шкаловая марка; 8-регулировочное устройство; 9-рама; 10-дверь; 11-вилка; 12-скважина (защитная труба); 13-якорь; 14-кран; 15-посадочные конусы.
Рисунок 4 - Обратный отвес
В обратном отвесе нижний конец проволоки закреплен в забое скважины в основании плотины, а вертикальное положение задается с помощью поплавка погруженный в бак с жидкостью и поддерживает проволоку в вертикальном натянутом положении. Измерения по отвесам выполняются определением положения проволоки относительно сооружения по его высоте с помощью оптических (механических) средств измерения.
Обратный отвес по своим возможностям более универсальный прибор, так как им одним можно определять перемещения гребня плотины относительно; заданной точки основания и подошвы плотины; точки закрепления якоря отвеса.
В процессе строительства прямые отвесы лучше приспособлены для наблюдений за поведением части плотины; для определения смещений оснований сооружений используется обратный отвес. В необходимых случаях обратные отвесы, заложенные на конечных точках створа в галерее плотины на значительную глубину, где положение якоря отвеса практически неподвижно, можно использовать в качестве опорных пунктов для определения смещений контрольных точек, расположенных на бетонных блоках сооружения. В практике братный поплавковый отвес конструкции М. С. Муравьева применяют для наблюдений смещений оснований крупных плотин.
Для определения прогибов и крена сооружения используются прямые отвесы, устанавливаемые, как правило, в опытных секциях и располагаемых от основания (подошва) до гребня. Гидростатическое нивелирование, а также клинометры могут использоваться для определения крена. Суть клинометра основано на использовании цилиндрического уровня или отвеса.
К потере устойчивости сооружения может способствовать увеличение крена, крен вызывает развитие деформации, это относится к сооружениям обладающих повышенной чувствительностью к деформациям.
Необходимо перед началом измерений горизонтальных перемещений и кренов установить:
– опорные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов, снабженных центрировочными устройствами в верхней части знаков для установки геодезического инструмента; в качестве опорных знаков допускается использовать обратные отвесы и реперы;
– деформационные марки;
–ориентирные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов; в качестве ориентирных знаков допускается использовать пункты триангуляции или удобные для визирования точки.
Для каждого цикла наблюдений следует контролировать устойчивость пунктов опорной сети в процессе измерений горизонтальных перемещений и кренов.
Методика измерения крена заключается в следующем. Прибор центрируется над точкой, выбранной на уровне основания сооружения. Эта точка должна находиться на минимальном расстоянии от сооружения, достаточным для удобной установки прибора на штативе. Компарированной рулеткой или другим мерным прибором измеряется расстояние от сооружения до точки. Крен сооружения вычисляется как разность расстояний от центра палетки до сооружения на верхнем ярусе и расстояния от точки центрирования прибора до сооружения на нижнем ярусе. При четырех положениях прибора: 0º, 90º, 180º, 270º определяют положение визирного луча на верхнем ярусе для повышения точности. Для вычисления крена берут среднее арифметическое.
К недостатку данного способа относится затруднение при установке палетки верхних сечений сооружения. К достоинству относятся простота в схемах измерений, минимум вычислений, высокая точность.
Створный метод наиболее применяем в практике определения горизонтальных смещений контрольных пунктов плотины. Величины нестворностей можно определять с ошибкой 0,3 мм на 1 км створа. Створные измерения это совокупность наблюдений за смещениями, определения положения одной или нескольких точек на прямолинейных участках, где имеется возможность расположить наблюдаемые точки в один створ и примерно на одном уровне. В практике с помощью измерений малых параллактических углов или с использованием подвижной марки, выполняют створные наблюдения. Различные программы створных измерений применяют для повышения точности.