Теория и практика инженерно-геодезических работ

УДК 528. 48 (075.8)
ББК 26.1я73
         А18

Авакян, В. В.
А18 
Теория и практика инженерно-геодезических работ : учебное пособие /  
          В. В. Авакян. — Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. – 696 с.
ISBN 978-5-9729-0582-9

Даны теоретические основы построения геодезических сетей для изысканий 
и строительства инженерных сооружений. Рассмотрены методы, техника и технология производства инженерно-геодезических работ в соответствии с актуальными нормативными документами, детально описаны инженерно-геодезические 
работы прикладного характера, необходимые при изысканиях и строительстве 
дорожно-транспортных, городских, промышленных, гидротехнических и подземных объектов. Приведены сведения о новейших средствах измерений, спутниковых геодезических приемниках, электронных тахеометрах, цифровых нивелирах, а также программных средствах для вычислений и обработки результатов 
измерений. 
Для студентов и аспирантов высших учебных заведений, изучающих прикладную геодезию, а также практикующих специалистов.
 
УДК 528. 48 (075.8)
 
ББК 26.1я73

Рецензенты:

начальник отдела специальных и научных работ  
АО «ГСПИ» Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» Жидков А. А.;

заведующая кафедрой инженерной геодезии Национального университета  
«Львовская политехника» проф., д. т. н. Костецкая Я. М.

 
ВВЕДЕНИЕ 

Отличительной особенностью современного геодезического производства является широкое внедрение электронных средств измерений, а именно спутниковых приёмников и электронных тахеометров. Геометрическое нивелирование всё 
чаще реализуется электронными (цифровыми) нивелирами, а топографические 
съёмки выполняются автоматизированными аэросъёмочными комплексами. Вся 
информация, полученная в результате производства полевых измерений, обрабатывается специальными компьютерными программами, которые являются обязательным приложением к электронным средствам измерений.
Значительные изменения в технике производства геодезических измерений 
привели к изменению технологии решения инженерно-геодезических задач,  
а также схем геодезических построений и, следовательно, к изменению технологии обработки результатов геодезических измерений.
Внедрение технологий глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС)  
привело к значительному упрощению задачи построения опорных планово- 
высотных инженерно-геодезических сетей. Пространственные (или геодезические) координаты определяемых пунктов находятся теперь путём их сравнения 
с координатами исходных пунктов, принятых за основу, из простых наблюдений 
группы спутников на определяемом и исходном пунктах. Таким образом, потеряла практическую ценность культура построения геодезических сетей способом 
триангуляции и, естественно, культура обработки и уравнительных вычислений 
сетей триангуляции.
Широкое внедрение в практику инженерно-геодезических работ электронных 
тахеометров привело к значительному упрощению, удешевлению и ускорению 
линейных измерений. Измерить линию с сопоставимыми относительными погрешностями сегодня так же просто, как и измерить угол. Естественно, такие перемены в технике измерений привели к коренным изменениям в схемах геодезических построений. Эффективность современных методов линейных измерений 
делает целесообразными линейно-угловые, а также чисто линейные построения, 
реализация которых требует пересмотра методов обработки и уравнивания результатов измерений.
Использование программных средств обработки результатов измерений приводит к тому, что вычислитель не видит алгоритм, логику и последовательность 
вычислительного процесса. Вычислителю доступны лишь исходные данные 
и конечный результат, что может привести и приводит к значительным погрешностям и к курьёзным результатам обработки. Такое положение в деле обработки 
результатов измерений считаем недопустимым. Особенно это недопустимо для 
процесса образования, становления специалиста. Обучаемый, на наш взгляд, 
должен в деталях представлять весь процесс обработки результатов измерений.
Инженерно-геодезические сети в основном —  это построения 4-го класса 
и 1-го разряда. Сети 2-го разряда в СП 47 рассматриваются в виде исключения в качестве геодезического обоснования на застроенных территориях. Редко  

    Авакян В. В.  ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ
4

инженерно-геодезические сети на больших территориях могут потребовать построений 3-го класса и ещё реже —  построений 2-го класса. Это означает, что 
длины сторон геометрических фигур на земной поверхности в редких случаях 
превысят 5 км. Основная масса инженерно-геодезических построений, таким образом, будет иметь фигуры со сторонами в пределах 5 км, и это простые линейно-угловые построения: полигонометрические ходы или фигуры из треугольников и других элементарных геометрических форм.
Точность линейных и угловых измерений в таких построениях определяется 
нормативными документами или рассчитывается, исходя из её предназначения. 
Что касается вопросов обработки и уравнивания инженерно-геодезических построений, то они решаются в каждом конкретном случае отдельно, исходя из назначения сети, технологии её построения и наличия соответствующего программного обеспечения. Есть и общие ориентиры, определяющие концепцию 
подхода к решению данного вопроса.
В любом случае необходимо выбирать наиболее экономичные и простые способы уравнивания, не искажающие результаты измерений.
Прежде всего, следует отказаться от догматического соблюдения формальных 
требований «строгости» уравнивания инженерно-геодезических построений. 
Это оправдано уже потому, что на производстве эти требования, строго говоря, 
никогда и не соблюдались, так как не учитывались систематические влияния 
ошибок исходных данных, а также неравноточность измерений, обусловленная 
различием условий производства работ. Некоторые схемы построений (например, фигуры в способе замкнутого треугольника) проще и целесообразнее уравнять непосредственно в процессе работ на строительной площадке, не прибегая 
к сложным вычислениям.
Весьма полезным представляется реализация метода последовательного 
уравнивания, когда уравнительные вычисления выполняются двумя этапами. 
На первом этапе уравнивают дирекционные углы. Для этих целей учитываются 
угловые условия (фигур, дирекционных углов и, если уравнивают не направления, а углы, то и горизонтов). На втором этапе в качестве измеренных величин 
рассматривают предварительно уравненные дирекционные углы. Такой подход 
значительно упрощает уравнительные вычисления. Он оправдал себя при уравнивании триангуляции 2-го и 3-го классов и уж тем более допустим для уравнительных вычислений в инженерно-геодезических сетях.
Не следует также преувеличивать значение того, что рассматривается в качестве измеренных величин в геодезических сетях 4-го класса и 1-го разряда —  
углы или направления. При решении этого вопроса следует исходить только 
из соображений удобств вычислений. Как показали исследования, оба варианта 
уравнивания приводят к одинаковым результатам.
Значительную экономию времени при уравнительных вычислениях можно 
получить выбором рационального числа значащих цифр. Излишние значащие 
цифры существенно усложняют вычисления, а их недостаток, понятно, приведёт 
к потере точности.
В современных инженерно-геодезических сетях 4-го класса и 1-го разряда наблюдается большое разнообразие систем, фигур и построений. Это обстоятель

ВВЕДЕНИЕ 
5

ство принуждает отказаться от выбора единого, универсального способа уравнивания. Для систем и фигур разного вида должны выбираться и разные, наиболее 
рациональные в каждом отдельном случае способы уравнивания. Этот подход 
оправдан для решения задач уравнивания и вычисления локальных и простых 
по своей геометрии сетей. Он же оправдан для понимания сути уравнительных 
вычислений в процессе обучения специалистов геодезического производства. 
Понятно, что вычисления сложных и обширных геодезических построений рациональнее выполнять с использованием современного программного обеспечения на основе универсальных программ и алгоритмов.
Предварительная обработка выполняется с целью подготовки полевых материалов к уравнительным вычислениям и для проверки качества результатов 
измерений. При построении опорных, разбивочных или съёмочных сетей полевыми материалами могут быть результаты спутниковых определений или линейно-угловых построений. Результаты спутниковых определений перекачиваются 
с приёмной аппаратуры на компьютеры и обрабатываются соответствующими 
программными продуктами, иначе говоря, не требуют предварительной обработки измерений.
Линейно-угловые построения при реализации инженерно-геодезических работ — это или полигонометрия, или линейно-угловые сети, или трилатерация 
4-го класса и 1-го разряда. Следовательно, предварительной обработке должны 
быть подвержены результаты измерений именно в таких построениях. Предварительная обработка результатов измерений включает:
• вычисления, связанные с приведением горизонтальных направлений 
и длин линий к центрам геодезических пунктов;
• приведения длин линий на уровень моря (референц-эллипсоид) или среднюю уровенную поверхность местности и редуцирование линий на плоскость 
проекции Гаусса;
• вычисления рабочих координат пунктов полигонометрии или других геодезических построений;
• вычисления рабочих высот пунктов геодезических сетей.
Предварительная обработка производится в принятой для данного региона 
системе координат и высот и содержит следующие работы:
• проверку во вторую руку полевых материалов и составление алфавитного 
списка пунктов;
• вычисление приближённых длин сторон и координат пунктов и составление рабочей схемы сети;
• составление карточек измеренных направлений и расстояний;
• составление карточек вычисления превышений и высот;
• приведение к центрам измеренных направлений и расстояний;
• редуцирование сторон на средние уровенные поверхности;
• вычисление превышений и уравнивание высот;
• приведение измеренных направлений и расстояний на плоскость в проекции Гаусса;
• контрольные вычисления и систематизация материалов предварительной 
обработки;

    Авакян В. В.  ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ
6

Здесь следует оговориться, что в горных районах при наличии больших уклонений отвеса и больших углов наклона предварительная обработка дополняется 
внесением поправок в направления и расстояния за переход на поверхность относимости. Для этого требуется выполнить следующие вычисления:
• совместное получение поправок коэффициентов вертикальной рефракции 
на пунктах;
• исправление измеренных превышений поправками за уточнённую рефракцию;
• вычисление составляющих уклонений отвеса на пунктах.
Предполагается при этом, что уклонения отвеса на исходных пунктах известны.
Все вычисления необходимо выполнять в «две руки», если нет независимого 
контроля вычислений по другим формулам.
Очень важным при организации вычислительных работ является вопрос обеспечения необходимой точности результатов вычисления, возможности применения приближённых формул, сохранения нужного числа значащих цифр. 
Во всех случаях погрешности, вносимые при вычислениях за счёт округлений, 
и неточности формул не должны отражаться на точности конечных результатов 
и должны быть более чем на порядок меньше средних квадратичных погрешностей соответствующих элементов полевых измерений. Иначе говоря, вычисления горизонтальных углов и длин линий следует вести с числом знаков округлений не более 0,1 ÷ 0,2 ошибки измерения углов и линий. Так, в полигонометрии 
4 класса при измерении углов с СКП ± 3значения углов надо вычислять до 0,1. 
В полигонометрии 1-го и 2-го разрядов при погрешностях измерений углов, соответственно равных 5и 10, казалось бы, достаточно ограничиться целыми секундами. Однако, учитывая, что в каталогах координат дирекционные углы требуется помещать с точностью 0,1, а значения координат —  до 0,001 м и между 
ними должно быть строгое соответствие, значения углов в полигонометрии 1-го 
и 2-го разрядов также следует вычислять до 0,1.
Длины линий в инженерно-геодезических построениях измеряются электронными тахеометрами с погрешностью 5–10 мм. Следовательно, их значения надо 
вычислять с точностью 0,5–1 мм.
Вычисление поправок в углы и линии необходимо выполнять с удержанием 
одного лишнего знака по сравнению с вычислениями основных величин, т. е. вычисления поправок в углы —  до 0,01, а поправок в линии —  до 0,1 мм. При введении поправок в соответствующие элементы они округляются соответственно 
до 0,1и 1 мм.

 
1. ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИЗЫСКАНИЙ  
И СТРОИТЕЛЬСТВА 

1.1. Ñîñòàâ ãåîäåçè÷åñêèõ ðàáîò äëÿ ñòðîèòåëüñòâà

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 релье фе местности.
Инженерно-геодезические изыскания включают геодезические, топографические, аэрофотосъёмочные, стереофотограмметрические, инженерно-гидрографические, трассировочные работы, геодезические стационарные наблюдения 
за деформациями, 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 осуществляются:
• 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 локальному 
мониторингу территорий, авторском надзоре за использованием изыскательской продукции в процессе строительства.
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 разби

    Авакян В. В.  ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ
8

вочными работами. Они обеспечивают соответствие возведённых зданий и со- 
о ружений 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 домострое- 
ния.
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 столь устоявшиеся принципиальные понятия, как внешняя разбивочная сеть здания, внутренняя разбивочная сеть, детальные разбивочные работы на монтажных горизонтах и проч.
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 съёмке 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 сооружений в плане и по высоте, разработке проектов производства геодезических 
работ для конкретных строительных объектов, геодезической подготовке проектов для перенесения их на местность; решении задач горизонтальной и вертикальной планировки и др.

1. ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИЗЫСКАНИЙ И СТРОИТЕЛЬСТВА 
9

Разбивка сооружений является основным видом геодезических работ при 
вынесении проекта на местность. В состав работ по разбивке сооружений входят 
построение разбивочной основы строительной площадки, внешней и внутренней 
разбивочных сетей зданий, основные и детальные разбивочные работы в процессе строительства, исполнительные съёмки и пр.
Геодезическая выверка строительных конструкций и технологического 
оборудования производится в плане, по высоте и по вертикали, является наиболее точным видом инженерно-геодезических работ и осуществляется специально разрабатываемыми методами и приборами.
Наблюдения за деформациями зданий и сооружений выполняются для уникальных и высотных зданий как в процессе их строительства, так и по его завершении. Наблюдения включают измерения осадок оснований и фундаментов, 
определение плановых смещений и кренов и производятся высокоточными геодезическими методами и приборами.
Геодезические работы в строительстве осуществляются в соответствии с нормативно-технической документацией для строительства. Такой документацией, 
как отмечено ранее, являются своды правил (СП), строительные нормы и правила (СНиП), государственные стандарты (ГОСТ), технические условия (ТУ) 
и другие инструкции и наставления. В этих документах указываются методы 
и способы производства геодезических работ, их точность для этапов строительства, видов сооружений и их особенностей.
Состав, содержание и технические требования к производству геодезических работ на строительной площадке определяются «СНиП 3.01.03-84. 
Геодезические работы в строительстве» и его актуализированной редакцией 
«СП 126.13330.2017», зависят от характера и размеров сооружения, его высоты 
и конструктивных особенностей. Различна при этом и точность измерений и построений.
При строительстве отдельно стоящего сооружения создаются так называемые 
внешняя и внутренняя разбивочные сети здания.
Если предприятия и группы зданий занимают значительные площади, скажем, 
более 100 тыс. м2 или более 1 км2, то для их возведения строятся специальные 
разбивочные сети строительной площадки.
Эти разбивочные сети являются геодезической разбивочной основой строительства. С пунктов такой основы выносятся в натуру основные или главные оси зданий и сооружений, магистральные и другие линейные сооружения, а также производятся детальная разбивка здания и монтаж технологического оборудования.
В состав геодезических работ в строительстве входят контроль точности геометрических параметров зданий (сооружений) и производство исполнительных 
съёмок с составлением исполнительной геодезической документации, без которой сооружение не может быть принято в эксплуатацию. Нормы точности производства того или иного вида работ регламентированы такими стандартами, как 
ГОСТ 21778-81 и ГОСТ 21779-82.
Геодезические наблюдения за осадками и деформациями оснований как возводимых сооружений, так и зданий окружающей застройки также являются составной частью геодезических работ для строительства. Методы и требования 

    Авакян В. В.  ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ
10

к точности геодезических измерений деформаций сооружений устанавливаются 
государственным стандартом «ГОСТ 24846-81. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. М., 2001. С. 26».
Геодезические работы являются неотъемлемой частью технологического процесса строительного производства, и они осуществляются по единому для данной строительной площадки графику, увязанному со сроками выполнения общестроительных, монтажных и других работ.
Обобщая комплекс геодезических работ на строительной площадке, можно 
выделить такие этапы:
• построение разбивочной основы строительной площадки;
• вынос в натуру и закрепление главных и (или) основных осей сооружения;
• геодезические разбивки нулевого цикла —  работы по сооружению подземной части здания (котлована, свайного поля, фундамента, технического подполья, гаражей и других подземных сооружений и их перекрытий);
• прокладка трасс подземных коммуникаций в плане и по высоте;
• геодезические работы при возведении надземной части здания (построение 
внутренней разбивочной сети здания на исходном горизонте, перенос разбивочных осей и отметок на вышележащие монтажные горизонты, построение 
разбивочных осей на монтажных горизонтах, детальная разбивка мест расположения конструкций, контроль за установкой конструкций);
• вынос в натуру проекта вертикальной планировки (дорог, площадок, насыпей, выемок и др.).
Практически все перечисленные работы сопровождаются производством исполнительных съёмок и надлежащим оформлением исполнительной документации.
На строительной площадке геодезическое обеспечение строительно-монтажных работ, построение разбивочных сетей, производство разбивок и исполнительных съёмок выполняет группа геодезистов. Это могут быть штатные 
работники строительной организации, производящей работы, но могут быть 
и привлечённые специалисты других организаций и фирм.
Основной задачей геодезической группы является обеспечение соответствия 
геометрических параметров, мест размещения возводимых сооружений и конструкций их проектным значениям.
Геодезическое сопровождение или обеспечение строительно-монтажного производства осуществляется коллективом специалистов с геодезическим образованием. Численность специалистов в группе зависит не только от размеров 
строительной площадки, количества сооружений и конструктивной или технологической сложности возводимого объекта, но и от интенсивности или темпов 
производства строительно-монтажных работ. Минимальное количество геодезистов в группе —  это два человека: специалист и его помощник, образующие звено. 
Помощник должен быть обучен правилам выполнения измерений и, безусловно, 
обязан понимать смысл производимых работ. Что касается специалиста, то его 
квалификация должна соответствовать самым современным требованиям в части 
знаний приборного парка, методов производства работ и программного обеспечения. Практически на каждой строительной площадке можно увидеть современ