Прикладная геодезия: технологии инженерно-геодезических работ

ПРИКЛАДНАЯ ГЕОДЕЗИЯ

3-е издание, исправленное и дополненное

Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию 

в области геодезии и фотограмметрии  
в качестве учебника для студентов 
высших учебных заведений направления 

«Прикладная геодезия» 

Москва    Вологда
«Инфра-Инженерия» 
2019

УДК528. 48 (075.8)
ББК 26.1я73
А18

Рецензенты:
Начальник отдела специальных и научных работ 
 ОАО «ГСПИ» ГК «РОСАТОМ»Заведующая кафедрой инженерной геодезии Национального университета  
«Львiвська полiтехнiка», проф., д. т. н. А18          Прикладная геодезия: технологии инженерно-геодезических работ :
 
Учебник / В. В. Авакян. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва ; 
 
Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. – 616 с. : ил., табл.
 
      ISBN 978-5-9729-0309-2

Изложены методы, техника и технология производства инженерно-геодезических работ при изысканиях и строительстве инженерных сооружений, гражданских 
зданий, гидротехнических, подземных и других объектов строительства. Отражены 
перемены, связанные с внедрением новых средств измерений, спутниковых геодезических приёмников, электронных тахеометров, цифровых нивелиров, а также 
программных средств вычислений и обработки результатов измерений.
Для студентов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по направлению «Прикладная геодезия», но также может быть полезно для 
других категорий учащихся и производственников, выполняющих инженерно-геодезические работы.

УДК 528. 48 (075.8)
ББК26.1я73

««

СОДЕРЖАНИЕ

…………….…………………………………….......................................................................…..................6
1.1. Предмет и задачи прикладной геодезии…………………….………............................................................…...7
1.2. Связь прикладной геодезии с другими науками………………….….......................................................….8
1.3. Инженерно-геодезические работы для строительства………………..................................................…..9
1.4. Проект инженерного сооружения и нормативные документы. ……….............................................14

2.1. Общие сведения и историческая справка………………………….….......................................................……17
2.2. Классификация и технические характеристики геодезических сетей…......................................21
2.3. Методы построения плановых опорных геодезических сетей………...........................................…..31
2.4. Построение опорных сетей спутниковыми методами……………….................................................…...43
2.5. Системы координат и поверхность относимости в инженерно-геодезических работах…..46
2.6. Высотные опорные инженерно-геодезические сети............................................................................48
2.7.Тригонометрическое нивелирование…………........................................…………………......................….…56
2.8. Проектирование и оценка проектов высотных сетей………………….....................................................60
2.9. Уравнивание нивелирных сетей……....…..…………………….…..................................................................….64
2.10. Системы счёта высот …………….……………………………………......................................................................…68
2.11. Приборы для геометрического нивелирования …………………….....................................................….70

3.1. Системы координат в спутниковой геодезии………………………......................................................…....75
3.2. Спутниковые радионавигационные системы……………………....................................................……......88
3.3. Обработка результатов спутниковых измерений……………….................................................…….….105
3.4. Проектирование и построение спутниковых геодезических сетей…….......................................113
3.5. Закрепление пунктов спутниковой геодезической сети………………..............................................120
3.6. Геодезическое спутниковое оборудование и полевые работы…….............................................….122

4.1. Проектирование и оценка точности проектов полигонометрии.................................................132
4.2. Закрепление пунктов полигонометрии …………………...........................................................................140
4.3. Привязка и координирование стенных знаков..................................................................................142
4.4. Привязка полигонометрических ходов к пунктам геодезической сети.................................149
4.5. Определение и учёт элементов приведения.......................................................................................156
4.6. Предварительная обработка результатов измерений.....................................................................158
4.7. Приборы и производство угловых и линейных измерений…………..............................................167

5.1. Состав инженерно-геодезических изысканий……........................................................………………….182
5.2. Геодезическая основа изысканий и строительства………………….…..................................................185
5.3. Опорная геодезическая сеть……………………………………………..................................................................189
5.4. Планово-высотная съёмочная геодезическая сеть……………………...................................................197
5.5. Построение съёмочного обоснования спутниковыми методами …...........................................202
5.6. Крупномасштабные инженерно-топографические планы………....................................................211
5.7. Методы крупномасштабных топографических съёмок……………….............................................…219
5.8. Классические технологии аэрофотосъемки……………………………........................................................224
5.9. Новые аэротехнологии создания топографических планов и карт…........................................231
5.10. Геодезическое обеспечение аэрофотосъёмочных работ……………..............................................…238
5.11. Топографическая съёмка на основе лазерного сканирования……........................................…...243
5.12. Топографическая съёмка с применением спутниковых технологий.......................................251

5.13. Съёмка подземных коммуникаций……………..……………………..............................................................255
5.14. Съёмка шельфа и внутренних водоёмов………………………………........................................................271

6.1. Общие сведения об изысканиях трасс линейных сооружений .................................................. 277
6.2. Элементы плана и профиля автодороги...............................................................................................281
6.3. Камеральное трассирование ....................................................................................................................284
6.4. Полевое трассирование, разбивка круговых кривых…....................................................................288
6.5. Переходные кривые…………………………………………………….....................................................................…..293
6.6. Нивелирование трассы................................................................................................................................296
6.7. Разбивка земляного полотна.....................................................................................................................299
6.8. Постоянное геодезическое обоснование магистрали…………………..................................................301
6.9. Построение цифровой модели линейного сооружения…………................................................…...303

7.1. Состав и принципы разбивочных работ для строительства.........................................................308
7.2. Геодезическая подготовка проекта сооружения……………………....................................................…..310
7.3. Геодезическая разбивочная основа на строительной площадке...........................................……313
7.4. Нормы точности разбивочных работ…………………………………...........................................................…318
7.5. Этапы и основные элементы разбивочных работ………………...................................................……..326
7.6. Способы разбивочных работ.....................................................................................................................329

8.1. Проект производства геодезических работ……………………...........................................................….…339
8.2. Построение разбивочных сетей сооружения…………….......................................................………..…..342
8.3. Разбивки при сооружении подземной части зданий…….................................................................350
8.4. Контроль возведения конструкций подземной части зданий......................................................355
8.5. Геодезические работы при возведении надземной части зданий….............................................358
8.6. Разбивочные работы на монтажном горизонте……………………….......................................................364
8.7. Перенесение высот на монтажные горизонты....................................................................................368

9.1. Планово-высотная геодезическая основа монтажных работ........................................................371
9.2. Априорная оценка точности проекта разбивочной сети…………….................................................376
9.3. Оптимизация процессов разбивочных работ……………………….......................................................….380
9.4. Уравнивание базисной сети………………………………………....................................................................….384
9.5. Плановая установка и выверка конструкций и оборудования….................................................388
9.6. Координатный способ монтажа конструкций....................................................................................396
9.7. Высотная установка конструкций…………………………………..............................................................……403
9.8. Выверка конструкций по вертикали……………………...........................................................……………….408
9.9. Точность геодезических работ при монтаже конструкций и оборудования…………........…….412
9.10. Контроль геометрических параметров сооружения и исполнительные съемки....................415
9.11. Съёмка фасадов геодезическими методами......................................................................................420

10.1. Общие понятия о деформациях зданий и сооружений................................................................425
10.2. Организация наблюдений и характеристики деформаций.........................................................428
10.3. Необходимая точность измерений перемещений...........................................................................431
10.4. Размещение и конструкция исходных и деформационных знаков.........................................434
10.5. Методы и схемы измерений вертикальных перемещений..........................................................440
10.6. Особенности методики геометрического нивелирования короткими лучами...............….445
10.7. Другие способы нивелирования при измерениях деформаций……..........................................452
10.8. Методы анализа устойчивости реперов высотной основы.....................................................……459
10.9. Обработка результатов измерений и отчётная документация...................................................461
10.10. Методы измерений горизонтальных перемещений.....................................................................464
10.11. Способы измерения кренов..................................................................................................................469

11.1. Конструкции мостов………………………………………………......................................................................……477
11.2. Состав геодезических работ на мостовых переходах…………..............................................……….480
11.3. Планово-высотная основа мостового перехода……………………...................................................…483
11.4. Разбивочные работы на мостовых переходах……………………….....................................................…493

12.1. Гидротехнические сооружения……………………………...............................................................….………..498
12.2. Расчёт мощности ГЭС…………………………………………….......................................................................….502
12.3. Составление продольного профиля реки………….........................................................………………..505
12.4. Топографо-геодезические работы на водохранилищах…………..............................................……509
12.5. Геодезическое обеспечение строительства гидроузлов…………....................................................513

13.1. Общие сведения о туннелях....................................................................................................................516
13.2. Аналитический расчёт трассы туннеля..............................................................................................518
13.3. Геодезическое обоснование трассы туннеля.....................................................................................525
13.4. Особенности построения геодезического обоснования на поверхности...............................528
13.5. Анализ источников ошибок сбойки встречных забоев……………...............................................…534
13.6. Ориентирование подземных выработок.............................................................................................538
13.7. Геодезические работы в подземных выработках………………..................................................……...543

14.1. Изыскания и разбивка магистральных трубопроводов и линий электропередач…...........548
14.2. Изыскание аэродромных площадок…………………………………..............................................................552
14.3. Опорная сеть аэропорта и съёмочные работы……….....................................................………………..555
14.4. Разбивочные работы при планировке аэродрома…………………...................................................…560

15.1. Общие замечания…………………………………………………..........................................................................…..562
15.2. Оценка точности привязки полигонометрии к стенным знакам…........................................…566
15.3. Уравнивание сети полигонометрии с одной узловой точкой……............................................…569
15.4. Пример оценки проекта сети полигонометрии……………………….....................................................572
15.5. Особенности обработки линейных измерений в полигонометрии….......................................576
15.6. Вычисление и уравнивание превышений в полигонометрии……...........................................…577
15.7. Построение перпендикуляра к базовой линии……………………….....................................................579
15.8. Построение направления, параллельного базовой линии………..........................................……..580
15.9. Установка теодолита в створ линии…….…………………………...........................................................…..582
15.10. Графический способ вертикального переноса точек на высокие монтажные 
горизонты ...............................................................................................................................................................583

.............................................................................................................................586

.............................................................................................................................................. 588

ПРЕДИСЛОВИЕ

Характерной особенностью современного геодезического производства является широкое внедрение электронных средств измерений: тахеометров и спутниковых приёмников, цифровых аэросъёмочных комплексов и полевых портативных компьютеров, многофункциональных пакетов программного обеспечения и универсальных измерительных систем.
Активное применение в инженерно-геодезических работах новой высокоточной оптоэлектронной измерительной техники, появление принципиально новых 
средств измерений в виде спутниковой геодезической аппаратуры, новых программных средств обработки результатов измерений и графических построений 
в корне изменило технологию производства инженерно-геодезических изыскательских, разбивочных и других работ. Изменились методы производства топографических и исполнительных съёмок, способы выверки конструкций и технологического оборудования. Все полевые измерения и съемки сегодня выполняются электронными приборами с автоматической регистрацией результатов 
измерений, автоматизируются также и все последующие процессы работ, связанные с обработкой и графическим представлением геодезической продукции.
В настоящем издании делается попытка дальнейшего обобщения и освещения 
опыта работ геодезистов с новейшей геодезической аппаратурой, при производстве инженерно-геодезических изысканий для строительства и при реализации 
проектов строительных объектов. Основное внимание в учебнике уделено методам и приёмам работ с использованием спутниковых приёмников и электронных тахеометров. Рассмотрены способы построения опорных и съёмочных геодезических сетей, способы производства топографических съёмок и построения 
разбивочной основы строительной площадки и отдельного здания, организация 
геодезических работ на строительных объектах, существующие на сегодняшний 
день нормы точности производства геодезических разбивок и другие вопросы 
теории и практики геодезических работ в сфере строительства.
Подобранные материалы носят учебный характер и соответствуют программе 
курса «Прикладная геодезия» для студентов учреждений высшего профессионального образования, обучающихся по направлению «Прикладная геодезия».
 

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Предмет и задачи прикладной геодезии

Предметом прикладной геодезии является изучение методов топографо-геодезического обеспечения различных народнохозяйственных задач, возникающих в 
строительном производстве, в горно-разведочном и горнопроходческом деле, исследовании природных ресурсов и изучении стабильности сооружений и земной 
поверхности в пространстве и во времени.
В более узком смысле в прикладной геодезии изучаются методы топографогеодезических изысканий, методы вынесения проектов сооружений в натуру, и 
по этой причине прикладную геодезию иногда называют инженерной, подчёркивая тем самым её тесную связь с инженерно-строительным производством.
Процесс возведения объектов строительства, зданий и сооружений можно условно разделить на несколько этапов, тесно связанных друг с другом:
• изыскания и экономическое обоснование строительства;
• проектирование инженерного сооружения;
• собственно строительство;
• эксплуатация возведённого объекта.
Все эти этапы самым тесным образом связаны с решением инженерно-геодезических задач.
На этапе топографо-геодезических изысканий геодезистами строятся опорные 
планово-высотные сети и производятся крупномасштабные топографические 
съемки, трассируются линейные сооружения, производится привязка геологических выработок, гидрологических створов и др. На основе инженерно-геодезических изысканий составляются топографические планы и профили в необходимых масштабах.
Проектирование инженерных сооружений производится на топографических 
планах крупных масштабов. В процессе проектирования сооружений геодезистами решаются задачи горизонтальной и вертикальной планировки, разрабатываются проекты производства геодезических работ, в которых обосновываются 
приборы и методы геодезического обеспечения строительства сооружения.
Вынесение проектов инженерных сооружений в натуру носит название «разбивка сооружений». В процессе строительства геодезистами решаются задачи 
построения разбивочных сетей, вынесения на местность разбивочных осей и 
элементов конструкций, обеспечение соответствия геометрических параметров 
здания или сооружения его проектным размерам, контролируется качество производства строительно-монтажных работ.
Геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования, выполняемая в плане по высоте и по вертикали, является одним из наиболее точных видов инженерно-геодезических работ, осуществляемых специально разработанными методами и приборами.

Авакян В. В. В процессе возведения сооружений, а также в период их эксплуатации возникают задачи наблюдений за осадками и деформациями оснований зданий и 
сооружений. Эти наблюдения выполняются высокоточными геодезическими 
приборами и методами на основе научно обоснованных программ.
Таким образом, легко видеть, как тесно связано инженерно-геодезическое производство со строительным процессом на всех его основных этапах.
Перечисленный круг задач, решаемых геодезистами, составляет практическую 
сторону предмета прикладной геодезии. 
Основными научно-техническими задачами прикладной геодезии следует 
считать разработку научно обоснованных схем и программ геодезических построений, обеспечивающих необходимую и достаточную точность измерений 
при возведении инженерных сооружений. Кроме того, в научно-технические 
задачи прикладной геодезии входят вопросы разработки современных методов 
и приборов для производства изысканий, разбивки и выверки инженерных сооружений, основанных на новейших достижениях науки и техники.
 
1.2. Связь прикладной геодезии с другими науками

Курс прикладной геодезии основывается на теоретических и практических 
положениях геодезии, высшей геодезии, спутниковой геодезии, математической 
обработки результатов геодезических измерений. Современный инженер-геодезист по направлению прикладная геодезия – это специалист широкого профиля, 
глубоко владеющий теорией и практикой геодезических наук, имеющий достаточные знания в области проектирования и строительства инженерных сооружений. Знание персонального компьютера, специальных программ, таких как 
AutoCAD, СREDO и других является абсолютно необходимым инструментом 
для решения практических задач прикладной геодезии, а без знаний теоретических основ и практических навыков в области спутниковой геодезии сегодня 
невозможно эффективно решать задачи геодезических изысканий и съёмок, задачи построения плановых и высотных сетей, изучения движений земной коры 
и пр.
В инженерно-геодезических работах соблюдается принцип «от общего к частному». Иначе говоря, от общих всеобъемлющих геодезических построений переходят к более детальным, частным схемам геодезических измерений. Однако 
требования к точности измерений в прикладной геодезии возрастают в обратном направлении по сравнению с общими геодезическими требованиями, иначе 
говоря, возрастают от этапа к этапу. Так при монтаже оборудования некоторых 
технологических линий требования к точности линейных измерений могут достигать десятых и сотых долей миллиметра, требования к вертикальности монтируемых элементов и к их створности также могут выходить за рамки привычных представлений.
В современных условиях роль прикладной геодезии в научных исследованиях и строительном производстве резко возрастает. Строительство сверхвысоких 
зданий (высотой в 150 и более метров), крупных физических машин, радиотелескопов, научные исследования в аэродинамике больших скоростей ведут  

ВВЕДЕНИЕ

к необходимости применения особо точных геодезических приборов, внедрения 
новейших достижений электроники и лазерной техники.
В прикладной геодезии используются самые современные приборы (электронные тахеометры, цифровые нивелиры и спутниковые приёмники), методы 
геодезических измерений и построений, способы математической обработки 
результатов измерений, программные продукты CREDO, AutoCAD, Pythagoras, 
GeoniCS и многие другие. 
 
1.3. Инженерно-геодезические работы для строительства

 Геодезические работы занимают важное место в решении задач строительного 
производства, они предшествуют строительно-монтажным работам и сопровождают процессы строительства. Ещё в период подготовки строительства геодезистами производится комплекс работ по созданию крупномасштабных топографических планов. Это так называемые инженерно-геодезические изыскания.
Инженерно-геодезические изыскания для строительства выполняются с целью получения топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности.
Инженерно-геодезические изыскания включают в себя геодезические, топографические, аэрофотосъемочные, стереофотограмметрические, инженерногидрографические, трассировочные работы, геодезические стационарные наблюдения, кадастровые и другие специальные работы и исследования, а также 
геодезические работы в процессе строительства, эксплуатации и ликвидации 
предприятий, зданий и сооружений.
В процессе инженерно-геодезических изысканий осуществляется:
• построение опорных геодезических сетей, включая геодезические сети специального назначения для строительства;
• обновление топографических и инженерно-топографических планов;
• создание инженерно-топографических планов, профилей и других топографо-геодезических материалов и данных, предназначенных для обоснования проектной подготовки строительства (градостроительной документации, обоснований инвестиций в строительство, проектов и рабочей 
документации);
• создание и ведение геоинформационных систем (ГИС) поселений и предприятий, государственных кадастров;
• создание и обновление тематических карт, планов и атласов специального 
назначения (в графической, цифровой, фотографической и иных формах);
• создание топографической основы и получение геодезических данных для 
выполнения других видов инженерных изысканий, в том числе при геотехническом контроле, обследовании грунтов оснований фундаментов зданий 
и сооружений, разработке мероприятий по инженерной защите и локальном мониторинге территорий, авторском надзоре за использованием изыскательской продукции в процессе строительства.

Авакян В. В. В строительном деле при возведении современных сложных сооружений требуются разносторонние геодезические данные, которые обеспечиваются методами и приёмами прикладной геодезии. Геодезические работы, выполняемые на 
строительных площадках, часто обобщённо называют геодезическими разбивочными работами. Они обеспечивают соответствие возведённых зданий и сооружений требованиям проекта, строительных норм и правил в части геометрических 
параметров.
Возросшая роль и объём геодезических работ в строительстве обусловлены 
современными тенденциями развития строительного производства, а именно 
значительным увеличением этажности возводимых зданий и сооружений, увеличением объёмов строительно-монтажных работ и возросшей ответственностью геодезии за результаты своей деятельности в связи с переходом строительно-монтажного производства на технологии монолитного домостроения. 
Если в сборном (панельном, каркасном и др.) домостроении унификация конструкций облегчала задачу геодезии, поскольку при этом возводятся гражданские здания нескольких очень схожих серий, то при монолитном строительстве 
практически каждый объект строится по специальному (индивидуальному) проекту. При большом многообразии архитектурных форм и решений в монолитном 
домостроении используют разнообразные межосевые размеры, нестандартные 
сечения конструкций, глубокие котлованы для многоэтажных подземных сооружений, сложные формы перекрытий и фасадов.
Серьёзные изменения претерпели и методы геодезического обеспечения столь 
сложного в геометрическом отношении домостроения, каким является монолитное строительство. Широкое внедрение электронных тахеометров в практику 
инженерно–геодезических работ коренным образом изменило саму технологию 
разбивок, изменяются такие столь устоявшиеся принципиальные понятия, как 
внешняя разбивочная сеть здания, внутренняя разбивочная сеть, детальные разбивочные работы на монтажных горизонтах и пр.
Обобщённо инженерно-геодезические работы по прикладной геодезии для 
целей проектирования и строительства сооружений можно разделить на следующие составные части:
• топографо-геодезические изыскания площадок строительства и трасс;
• инженерно-геодезическое проектирование;
• геодезические разбивочные работы;
• геодезическая выверка конструкций и технологического оборудования;
• наблюдения за деформациями сооружений и их оснований.
Топографо-геодезические изыскания – наиболее распространённый вид 
геодезических работ, который входит в состав строительного проекта. Топографо-геодезические изыскания заключаются в построении на данной территории 
плановых и высотных опорных и съёмочных сетей; топографической съемки 
территории; трассировании линейных сооружений; геодезической привязке геологических выработок, точек геофизической разведки и др.
Инженерно-геодезическое проектирование состоит в проектировании 
и оценке проектов геодезических сетей, в проектировании трасс линейных