Инженерная геодезия

УДК 528.48(075.8)
ББК 26.1я73
 
П56

Р е ц е н з е н т ы: кафедра «Изыскания и проектирования дорог» Белорусского государственного университета транспорта (кандидат технических наук, 
доцент М.М. Иванова); кандидат технических наук, доцент Л.Ф. Зуева

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги 
или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Подшивалов, В. П.
П56  
Инженерная геодезия : учебник / В. П. Подшивалов, 
М. С. Нестеренок. – 2-е изд., испр. – Минск : Вышэйшая 
школа, 2014. – 463 с. : ил.
ISBN 978-985-06-2429-1.

Рассматриваются основы теории и практики инженерно-геоде зических работ в промышленном и гражданском строительстве в объеме, необходимом для усвоения значения геодезического обеспечения 
геометрической точности строительства. Даны сведения о современных средствах измерений, применяемых в геодезии (электронных тахеометрах, лазерных рулетках, спутниковых приборах, сканерах).
Первое издание вышло в 2011 г.
Для студентов учреждений высшего образования по строительным специальностям. Будет полезен учащимся УССО, преподавателям, практическим работникам строительной отрасли.

УДК 528.48(075.8)
ББК 26.1я73

 
© Подшивалов В.П., Нестеренок М.С., 2011
 
© Подшивалов В.П., Нестеренок М.С., 2014, 
 
 
с изменениями
ISBN 978-985-06-2429-1 
© Оформление. УП «Издательство 
 
 
“Вышэйшая школа”», 2014

ÎÒ ÀÂÒÎÐÎÂ

Инженер-строитель должен знать назначение 
и методы производства геодезических работ на 
всех этапах строительства, а также при эксплуатации различных сооружений; технологию топографо-геодезических съемок, представляющих неотъемлемую часть комплекса инженерных изысканий, 
использование топографических планов и цифровых моделей местности при проектировании и 
размещении на местности зданий, сооружений и 
инженерных сетей.
Инженер-строитель обязан уметь выполнять 
доступные ти пичные разбивочные работы в процессе текущих строи тель но-монтажных операций 
на строительной площадке, производить исполнительные съемки, документально отражающие соответствие геометрической точности монтажа 
конструкций проектным требованиям.
Теоретические знания и практические умения 
по инженерной геодезии необходимы строителям 
всех специальностей для взаимодействия с работниками геодезической службы, обес печивающими 
выполнение основного комплекса работ по геодезическому обеспечению строительства. 
Учебник написан в соответствии с типовой 
учебной программой курса «Инженерная геодезия», утвержденной Министерством образования 
Республики Беларусь 15.06.2009 г. (регистрационный номер ТД–J.021/тип.) для студентов вузов 
специальностей строительного профиля: 
1-70 01 01 Производство строительных изделий 
и конструкций;
1-70 02 01 Промышленное и гражданское строительство;
1-70 02 02 Экспертиза и управление недвижимостью;
1-70 04 01 Водохозяйственное строительство;
1-70 04 02 Теплогазоснабжение, вентиляция и 
охрана воздушного бассейна;

1-70 04 03 Водоснабжение, водоотведение и 
охрана водных ресурсов;
1-70 07 01 Строительство тепловых и атомных 
станций;
1-08 01 01-05 Профессиональное обучение 
(строительство). 
В учебнике содержится информация по новым 
приборам и современным технологиям производства геодезических измерений на строительной 
площадке, их обработке и представления в цифровом виде.
Замечания и предложения по настоящему изданию просим присылать по адресу: издательство 
«Вышэйшая школа», пр. По бедителей, 11, 220048, 
Минск.

ÂÂÅÄÅÍÈÅ

Êðàòêèå ñâåäåíèÿ î ðàçâèòèè ãåîäåçèè

Геодезия возникла в глубокой древности, когда появилась 
необходимость ориентирования на местности, межевания объектов землевладений и измерения их площадей. Для решения 
этих задач, а также при строительстве различных сооружений 
определенных геометрических форм и размеров выполнялись 
специальные измерения на местности. По их результатам задавали уклоны искусственных водотоков, со став ляли чертежи 
участков земной поверхности и сооружений на ней. В Древнем Египте, в античной Греции в IV–II вв. до н.э. для измерений на местности и в строительстве использовались различные технические средства: меры длины, отвесы, угольники, 
водяные уровни, угломерные устройства – диоптры. На такой 
практической основе оформилась наука геометрия (землеизмерение). Термин геодезия (землеразделение) впервые встречается в трудах Аристотеля (384–322 гг. до н.э.) для обозначения различия между теоретическими и практическими задачами единой того времени науки о межевании земель, включающей расчеты их площадей и описание средств измерений на 
местности. Основные теоремы, формирующие научные основы геометрии, имели практический смысл. Например, Пифагоров треугольник служил для построения прямого угла на 
местности, число π – для расчета радиуса окружности заданной длины и др. Научные основы геодезии того времени отражены в трудах Герона Александрийского «О диоптрах», «Измерение площадей». Эратосфен (276–194 гг. до н.э.) из определений длины отрезка сферической прибрежной полосы поверхности моря рассчитал близкий к действительному радиус 
Земли (≈ 6 тыс. км).
В древние времена зародились принципы практического 
применения геометрических понятий к созданию и применению простейших измерительных устройств (мерных шнуров, 
отвесов, угольников, угломеров, водяных уровней) для придания заданной геометрии различным видам возводимых сооружений (зданиям, башням, пирамидам, водопроводам и др.). 
В исторически длительном процессе постепенного усовершенствования методов геодезических измерений по изучению 

и картографированию земной поверхности в 1616 г. голландский ученый Снеллиус предложил определять большие расстояния методом триангуляции, из решения цепочки треугольных фигур, в которых измерены все горизонтальные углы 
и не менее двух базисных сторон.
Для подтверждения закона всемирного тяготения И. Ньютона и его теоретических выводов о полярном сжатии Земли 
использовались астрономо-геодезические измерения. Ученые 
Французской академии наук в 1735–1736 гг. методом триангуляции определили длину и разность широт отрезка дуги меридиана вблизи экватора (Перуанские градусные измерения) и 
вдоль границы Финляндии и Швеции (Лапландские градусные измерения). В результате было подтверждено существование полярного сжатия планеты и впервые достаточно точно 
для того времени были определены размеры земного эллипсоида. По мере накопления результатов градусных измерений по 
определению формы и размеров Земли к 1795 г. во Франции 
была установлена единица длины метр, равная 1 : 40 000 000 
длины дуги «парижского меридиана».
Первые научно обоснованные геодезические работы на 
территории современной Беларуси начались в 1816–1821 гг., 
когда корпусом военных топографов была создана первая в 
России Виленская опорная сеть триангуляции и на ее основе 
получены точные топографические карты. В годы существования СССР территория республики была обеспечена пунктами опорных геодезических сетей (в виде составной части геодезической сети СССР), на их основе создавались необходимые для народного хозяйства и обороны страны топографические карты масштаба 1 : 10 000 и 1 : 25 000, крупно масштабные 
планы городов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных и лесных земель.
После 1960-х гг. оптико-механические геодезические приборы и относительно простые вычислительные устройства 
стали активно заменяться высокоавтоматизированными электронно-цифровыми измерительными комплексами и компьютерными технологиями обработки результатов измерений для 
получения баз картографо-геодезических данных. Спутниковые методы позиционирования и дистанционного зондирования получили эффективное применение для решения задач геодезии и картографии с 1990-х гг., обеспечивая высокую точность, производительность и снижение трудоемкости. 

Высокую геометрическую точность строительства и установки технологического оборудования энергетических объектов, уникальных зданий и сооружений строители обеспечивают в сотрудничестве с работниками геодезической службы 
строительных и специализированных геодезических организаций. В геодезическом обеспечении строительства применяются современные высокоточные теодолиты, цифровые нивелиры, лазерные светодальномеры, электронные тахеометры.

ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÏÎÍßÒÈß ÃÅÎÄÅÇÈÈ

1.1. Ïðåäìåò ãåîäåçèè è åãî ïðèìåíåíèå â ñòðîèòåëüñòâå

В процессе развития геодезии выделился ряд связанных 
между собой научных дисциплин. Среди них следует назвать 
те, которые в определенной мере учитываются или используются в геодезическом обеспечении строительства:
 • космическая (спутниковая) геодезия, рассматривающая методы координатных описаний движения искусственных спутников Земли в режиме реального времени для решения геодезических задач методами, основанными на определении расстояний от наземных приемников до спутников, излучающих 
специальные радиосигналы;
 • высшая геодезия, изучающая методы определения формы и размеров планеты Земля, методы координатных определений на ее поверхности, современные движения земной коры 
и их прогнозирование с использованием астрономических, 
гравиметрических, геодезических измерений и спутниковых 
систем позиционирования;
 • топография, рассматривающая методы производства измерений на земной поверхности, аэрокосмические методы дистанционного зондирования земной поверхности, их обработки 
и представления для создания топографических карт и планов;
 • фотограмметрия, рассматривающая методы расчета параметров аэрофотосъемки земной поверхности для получения 
стереографического изображения и пространственной модели 
местности, на основе которой аналитическими методами создаются топографические карты; в настоящее время внедряются технологии цифровой и космической фотограмметрии на 
основе сканерных съемок местности;
 • картография, изучающая теоретические основы картографических проекций и технологию создания карт различных масштабов и назначения для отображения земной поверхности, различных природных и техногенных объектов на ней, 
обеспечения рациональных методов природопользования; в 
настоящее время развиваются методы создания и практического использования цифровых и электронных карт;

ÃËÀÂÀ 1

• маркшейдерское дело, рассматривающее применение методов геодезии при строительстве подземных сооружений (например, тоннелей) и для обеспечения геометрических задач 
горнодобывающей промышленности, решаемых при разведке 
и съемке залежей полезных ископаемых, строительстве горных сооружений, проходке и съемке горных выработок, определении их объема и положения и др.;
 • инженерная геодезия, рассматривающая методы производства геодезических измерений в условиях строительства 
различных объектов. Основными задачами инженерной геодезии являются:
 – топографо-геодезические изыскания, в ходе которых выполняется создание на объекте работ съемочной геодезической сети, топографическая съемка, геодезическая (координатная) привязка точек инженерно-геологических, 
гидрологических и других изысканий;
 – инженерно-геодезическое проектирование, включающее 
разработку генеральных планов сооружений и их цифровых моделей; геодезическую подготовку проекта по выносу сооружений в натуру в плане и по высоте, расчеты 
по горизонтальной и вертикальной планировке территории застройки, определению площадей, объемов земляных работ и др.;
 – геодезические разбивочные работы, включающие создание на объекте геодезической разбивочной сети и последующий вынос от нее в натуру плановых и высотных 
опорных точек сооружения, необходимых для придания 
объекту заданной геометрической формы;
 – геодезическая выверка конструкций и технологического 
оборудования при установке их в проектное положение;
 – наблюдения за деформациями сооружений в виде определения неравномерности их осадки и плановых смещений, а также крена. 

1.2. Ïîíÿòèå î ôîðìå è ðàçìåðàõ Çåìëè, 
ìåòîä îðòîãîíàëüíîé ïðîåêöèè

Фигуры Земли. Размеры и форму физической поверхности планеты Земля относят к той или иной ее геометрически 
правильной модели, поверхность которой используется в ка

честве основы для установления глобальных, региональных 
или же частных систем координат для выполнения геодезических работ и картографирования.
Реальная поверхность земной коры представляет собой
рельеф, выраженный сочетаниями неровностей различной величины и формы. Воды Мирового океана покрывают более 
71% твердой поверхности Земли, поэтому поверхность его 
послужила основой для создания физической модели Земли, 
представляющей фигуру нашей планеты. Гладкая, всюду выпуклая поверхность, образованная уровнем воды Мирового 
океана в состоянии полного покоя и равновесия, мысленно 
продолженная под сушей, называется геоидом. Поверхность 
геоида в каждой своей точке перпендикулярна направлению 
силы тяжести (отвесной линии), т.е. повсюду горизонтальна и 
представляет основную уровенную поверхность, относительно 
которой отсчитывают высоты точек на земной поверхности в 
принятой системе. В связи с тем что в различных странах положение геоида определяется от уровня воды в ближайшем 
море или океане, принимаются различные системы высот. Например, у нас в Беларуси принята Балтийская система высот, 
за отсчетную поверхность в которой взята поверхность геоида, проходящая через нуль Кронштадского футштока, фиксирующего средний уровень поверхности воды Финского залива Балтийского моря. Из-за неравномерного распределения 
плотности в земной коре и рельефа поверхность геоида имеет 
глобальные и локальные волны и не имеет строгого геометрического описания, поэтому невозможно решение на ней задач 
вычисления и передачи координат точек земной поверхности. 
Для решения этих задач в геодезии используют математическую модель – общий земной эллипсоид, представленный эллипсоидом вращения, сжатым у полюсов, ось вращения которого и геометрический центр совпадают с осью вращения и 
центром масс Земли на определенную эпоху (рис. 1.1, а). 
Системы геодезических (географических) координат (широт ϕ, долгот λ), отнесенные к поверхности такого эллипсоида, 
называют общеземными геоцентрическими. 
В 1940 г. на основе градусных измерений, выполненных на 
территории СССР и в ряде других стран, под научным руководством профессора Ф.Н. Красовского были получены наиболее точные для того времени параметры общего земного эллипсоида: размеры его большой полуоси а = 6 378 245 м и полярное сжатие α = (а – b) / а = 1/298,3. Данный эллипсоид был