Инженерная геодезия

УДК 528.48
ББК 26.117.4
          И62
Авторы:
В.В. Симонян, А.В. Лабузнов, С.В. Шендяпина, Н.С. Рогова, И.Ю. Яковлева
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор В.И. Волков, 
профессор кафедры геодезии, землеустройства и кадастров СПбГАСУ;
доктор технических наук, доцент В.Н. Бойков, 
заведующий кафедрой геодезии и геоинформатики МАДИ;
 кандидат технических наук, доцент И.И. Ранов, 
доцент кафедры инженерных изысканий и геоэкологии НИУ МГСУ
Аксёнов, Андрей Константинович.
И62	 	
Инженерная геодезия [Электронный ресурс] : [учебник для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, 07.00.00 Архитектура] / [В.В. Симонян, А.В. Лабузнов, С.В. Шендяпина и др.] ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, 
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, кафедра инженерных изысканий и геоэкологии. — Электрон. дан. и прогр. 
(15,5 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2023. — URL : http://lib.mgsu.ru/ — 
Загл. с титул. экрана.ISBN 978-5-7264-3219-9 (сетевое) 
ISBN 978-5-7264-3220-5 (локальное)
В учебнике излагаются классические и современные методы выполнения геодезических изысканий, геодезического сопровождения строительства и мониторинга возводимых и возведенных зданий и сооружений. 
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, 07.00.00 Архитектура. 
Учебное электронное издание
	
©  ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2023

Редактор Л.В. Себова
Корректор Н.В. Чупрова
Компьютерная правка и верстка О.Г. Горюновой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS5.5, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 21.04.2023. Объем данных 15,5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................................................................6
ВВЕДЕНИЕ.
.........................................................................................................................................7
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ............................................................................................................9
1.1. Понятие о фигуре и размерах Земли........................................................................................9
1.2. Метод проекций. Системы координат и высот, применяемые в геодезии.
..........................10
1.3. План и карта. Понятие о проекции Гаусса – Крюгера..........................................................14
1.4. Ориентирование линий. Связь и взаимные преобразования ориентирных углов..............15
1.5. Решение прямой и обратной геодезических задач................................................................18
Глава 2. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ......................................................................20
2.1. Масштабы...............................................................................................................................20
2.2. Разграфка и номенклатура топографических карт и планов................................................20
2.3. Условные знаки на планах и картах.......................................................................................23
2.4. Формы рельефа местности и его изображение.
.....................................................................23
2.5. Решение задач по топографическим планам и картам.
.........................................................25
Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ..........28
3.1. Методы и виды измерений.....................................................................................................28
3.2. Классификация погрешностей измерений. 
Свойства случайных погрешностей измерений...................................................................30
3.3. Критерии точности результатов измерений..........................................................................35
3.4. Среднеквадратические погрешности функций измеренных величин.................................36
3.5. Математическая обработка результатов измерений одной величины.................................38
3.6. Понятие о неравноточных измерениях.................................................................................42
3.7. Оценка точности по разностям двойных равноточных и неравноточных измерений........44
Глава 4. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ....................................................47
4.1. Линейные измерения.
.............................................................................................................47
4.2. Угловые измерения.................................................................................................................50
4.3. Высотные измерения..............................................................................................................57
Глава 5. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ..................................................................................................65
5.1. Понятие плановой геодезической и нивелирной сетей........................................................65
5.2. Способы построения плановых геодезических сетей...........................................................67
5.3. Государственные геодезические сети и сети сгущения.........................................................71
5.4. Специальные сети. Местные сети.
.........................................................................................73
5.5. Создание высотных геодезических сетей..............................................................................74
5.6. Гравиметрические сети...........................................................................................................75
Глава 6. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ......................................................................................77
6.1. Общие сведения о топографических съемках.......................................................................77
6.2. Обоснование топографических съемок.................................................................................77
6.3. Теодолитно-высотная съемка.
................................................................................................79
6.4. Тахеометрическая съемка. Съемка ситуации и рельефа.
.......................................................80
6.5. Приборы, применяемые при тахеометрической съемке.
......................................................81
6.6. Способы нивелирования поверхности как метода съемки...................................................87
6.7. Фототопографические съемки...............................................................................................88
Глава 7. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА............................................105
7.1. Виды и задачи инженерных изысканий.
..............................................................................105
7.2. Изыскания площадных сооружений.
...................................................................................106
7.3. Изыскания линейных сооружений......................................................................................108
7.4. Современные методы инженерных изысканий..................................................................110
7.5. Охрана труда.
.........................................................................................................................110
4

Глава 8. Инженерные опорные геодезические сети.
.......................................................................112
8.1. Особенности опорных сетей................................................................................................112
8.2. Плановые опорные сети.......................................................................................................113
8.3. Высотные опорные сети.......................................................................................................117
Глава 9. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАЗБИВОЧНЫЕ РАБОТЫ.
.............................................................120
9.1. Элементы геодезических разбивочных работ......................................................................120
9.2. Способы разбивочных работ................................................................................................124
9.3. Г
еодезическая разбивочная основа на строительных площадках.......................................130
9.4. Общая технология разбивочных работ................................................................................131
Глава 10. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ПЛАНИРОВКЕ 
И ЗАСТРОЙКЕ ТЕРРИТОРИЙ.
................................................................................................133
10.1. Планировка и проектирование городской территории.
....................................................133
10.2. Вынесение в натуру и закрепление красных линий, осей проездов, зданий 
и сооружений.......................................................................................................................134
10.3. Вертикальная планировка городских территорий.
............................................................135
Глава 11. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГРАЖДАНСКИХ 
ЗДАНИЙ.
.....................................................................................................................................140
11.1. Проект производства геодезических работ........................................................................141
11.2. Создание внешней разбивочной основы здания...............................................................142
11.3. Разбивка котлована. Контроль раскопки котлована по высоте и в плане.......................145
11.4. Внутренняя разбивочная основа........................................................................................157
Глава 12. СТРОИТЕЛЬСТВО ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ........................................160
12.1. Разбивка промышленных сооружений..............................................................................160
12.2. Разбивка и выверка подкрановых путей............................................................................162
Глава 13. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ УНИКАЛЬНЫХ 
СООРУЖЕНИЙ.
.........................................................................................................................167
13.1. Г
еодезические работы при строительстве атомных и тепловых электростанций .
...........167
13.2. Геодезические работы при строительстве высотных и большепролетных зданий...........169
Глава 14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ СООРУЖЕНИЙ....................................................172
14.1. Виды деформаций сооружений и причины их возникновения........................................172
14.2. Наблюдения за деформациями сооружений.....................................................................173
14.3. Расположение деформационных знаков и опорных геодезических сетей 
для измерения деформаций зданий и сооружений............................................................174
14.4. Методы определения деформаций сооружений................................................................174
Глава 15. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ 
СООРУЖЕНИЙ .........................................................................................................................182
15.1. Г
еодезическое обеспечение гидрометеорологических изысканий...................................182
15.2. Перенесение контуров водохранилища. 
Разбивка осей гидротехнических сооружений...................................................................182
15.3. Г
идротехнические сооружения и состав геодезических работ при их возведении ..........184
15.4. Геодезическое обоснование для строительства гидротехнических сооружений..............185
Библиографический список............................................................................................................187

ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник «Инженерная геодезия» написан в соответствии с учебными 
программами подготовки инженеров по направлениям «Строительство», «Строительство 
уникальных зданий и сооружений» и предназначен для обучающихся строительных специальностей; также он будет полезен обучающимся по направлению подготовки «Архитектура».
При создании учебника учитывались требования действующих сводов правил, инструкций и методических указаний, а также современное состояние инженерной геодезии.Основной целью данного учебника является систематическое изложение теоретических и практических вопросов инженерной геодезии, которое позволяет обучающимся 
строительных специальностей углубленно изучать и при необходимости самостоятельно 
осваивать основы геодезии, устройство и порядок работы с геодезическими приборами, 
строительные нормы и правила; при осуществлении обучающимися профессиональных 
обязанностей квалифицированно ставить задачи перед геодезическими службами и оценивать результаты их работы.
Учебник подготовлен коллективом авторов кафедры инженерных изысканий и геоэкологии НИУ МГСУ. Главы 1, 2, 7 (п. 7.5) написаны С.В. Шендяпиной; главы 3, 6 (п. 6.1–
6.6), 7 (п. 7.1–7.4), 12, 13, 15 — В.В. Симоняном; главы 4, 9, 11 — И.Ю. Яковлевой; главы 
6 (п. 6.7), 10, 14 — Н.С. Роговой; главы 5, 8 — А.В. Лабузновым.
6

ВВЕДЕНИЕ
В современном строительстве геодезия занимает весьма значимое место, работа геодезиста начинается задолго до принятия решения о строительстве и не заканчивается после сдачи объекта в эксплуатацию. Инженер-строитель как специалист широкого профиля при сотрудничестве с инженером-геодезистом должен иметь представление обо всех 
этапах геодезического сопровождения строительства, знать основные виды геодезических 
работ и порядок их выполнения, должен уметь сформулировать требования и принять результаты работы геодезиста.
Геодезические знания начали формироваться еще в Древнем мире, их следы находятся в египетских папирусах и месопотамских глиняных табличках. Первые египетские 
землемеры, гарпедонапты, как их называет Геродот, умели восстановить границы земельного участка, определить его площадь. Эти знания почти без изменений использовались 
вплоть до заката Римской империи, когда используемые римлянами формулы стали грубо приближенными (так, площадь четырехугольника определяли как произведение полусумм противолежащих сторон, что удовлетворительно только для фигур, близких к прямоугольникам).
Геодезия как наука начала формироваться в Древней Греции и даже на протяжении 
определенного периода наравне с арифметикой, геометрией, астрономией и музыкой входила в свободные искусства. Происхождение термина «геодезия» туманно: одни исследователи связывают его с Аристотелем, другие — относят появление термина к более ранним эпохам. Свидетельством высочайшего мастерства древних геодезистов являются 
водопровод и относящийся к нему Эвпалинов туннель на о. Самос.
Прекрасным достижением античной геодезии было определение Эратосфеном 
(III в. до н.э.) длины экватора с ошибкой всего в сотню километров. К сожалению, его сочинения до нас не дошли и известны только по пересказу Страбона (I в. до н.э. — I в. н.э.).
Древнейшим сохранившимся геодезическим сочинением следует признать трактат 
«О диоптре», написанный Г
ероном Александрийским (предп. I в. до н.э.). В этом сочинении описывается дальний предшественник современного теодолита и приводятся решения геодезических задач с помощью выполненных диоптрой геометрических построений.
В Новое время развитие геодезии ознаменовалось двумя крупными достижениями. 
В 1615–1617 гг. В. Снеллиус разработал и применил к измерению длины дуги меридиана 
метод триангуляции. И. Ньютон теоретически определил величину полярного сжатия Земли. Для подтверждения (или опровержения) данного факта были организованы экспедиции П. Бугера и Ш.М. де ла Кондамина на территорию современного Эквадора и П.-Л. де 
Мопертюи и А.К. Клеро в Лапландию. Результаты выполненных измерений окончательно подтвердили правоту Ньютона.
Венцом измерений дуг меридианов и определений истинных размеров земного шара 
стало создание дуги Струве, состоящей из 265 триангуляционных пунктов (образующих 
258 треугольников). С 1816 по 1855 год под руководством В.Я. Струве и К.И. Теннера проводились геодезические измерения, сначала имевшие целью создать основу для картографирования западных земель Российской империи, а в дальнейшем ставшие основой государственной геодезической сети.
Одним из крупнейших достижений советской геодезии является решение М.С. Молоденским в 50-е гг. XX в. проблемы регуляризации Земли — определения формы уровенной поверхности; основной проблемой является необходимость «переноса» всех гравитирующих масс под уровенную поверхность без изменения ее формы. Достигнуто это было 
путем введения понятия квазигеоида — фигуры, весьма близкой к геоиду, но практически 
определимой.
7

Дальнейшее развитие геодезии было тесно связано с развитием приборной базы. Усовершенствование как угломерной техники, так и фотограмметрического оборудования 
повысило скорость и точность геодезических измерений. Создание тахеометра и чуть позднее лазерного сканера привело к революционному перевороту в измерительной практике. В настоящее время существенные преобразования происходят в связи с развитием информационной техники; бурно развиваются геоинформационные системы, а также 
методы обработки и репрезентации больших массивов геоданных.
***
Согласно Градостроительному кодексу Российской Федерации (статья 1, пункт 15) 
инженерные изыскания — это «изучение природных условий и факторов техногенного 
воздействия в целях рационального и безопасного использования территорий и земельных участков»1, а также подготовка необходимых материалов для территориального планирования и планировки территории, а также архитектурно-строительного проектирования.Инженерно-геодезические изыскания выполняются для построения планов и карт, 
профилей, получения данных о существующих и строящихся зданиях и сооружениях, для 
выявления опасных природных процессов, необходимых при градостроительной деятельности.
Инженерно-геодезическим изысканиям, геодезическим работам, выполняемым при 
изысканиях, основным понятиям, методам и приборам посвящен настоящий учебник.
1 Градостроительный кодекс Российской Федерации : Федеральный закон № 190-ФЗ : [принят 
Государственной Думой 22 декабря 2004 г. : одобрен Советом Федерации 24 декабря 2004 г.]. — 
Москва : ЦЕНТРМАГ
, 2022. — 502 с. — ISBN 978-5-203080-16-5.
8

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Понятие о фигуре и размерах Земли
При решении различных задач требуется знать форму и размеры Земли. 
Земля имеет сложную фигуру. Сложность этой фигуры обусловлена наличием материков (29 % поверхности Земли) и Мирового океана (71 %), а также неравномерным распределением масс в теле Земли. В связи с этим ее невозможно выразить какой-либо математической формулой. Поэтому в геодезии введено понятие уровенной поверхности. 
Уровенная поверхность в каждой точке пересекает направление отвесной линии (направление силы тяжести) под прямым углом, которое зависит от распределения масс в 
теле Земли. Следовательно, уровенную поверхность мысленно можно провести через любую точку на физической поверхности земли, под землей и над землей.
Поскольку бо2льшую часть поверхности Земли занимают моря и океаны, то за форму Земли можно принять уровенную поверхность, совпадающую с поверхностью воды 
Мирового океана, мысленно продолженную под материками. Фигура Земли, образованная уровенной поверхностью, получила название геоид (рис. 1.1).
Физическая
поверхность
Геоид
Г
еоид
Отвесная линия
Отвесная линия
Геоид
Геоид
Рис. 1.1. Геоид
Эллипсоид
Геоид
Полярная ось
Рис. 1.2. Эллипсоид вращения
Но и поверхность геоида вследствие неравномерного размещения масс в теле Земли 
сложная и не может быть выражена какой-либо математической формулой. Поэтому ее 
заменяют другой, более простой поверхностью. 
9

Исследованиями установлено, что фигура геоида наиболее близка к поверхности эллипсоида вращения, т.е. тела, получающегося от вращения эллипса вокруг его малой (полярной) оси (рис. 1.2).
Размеры эллипсоида характеризуются длинами большой a и малой b полуосей и сжатием α.
Чтобы земной эллипсоид ближе подходил к геоиду, его необходимо соответственно 
расположить в теле Земли, т.е. сориентировать. Такой эллипсоид называется референц-эллипсоидом.
В нашей стране приняты размеры референц-эллипсоида Красовского: a = 6 378 245 м, 
b = 6 356 863 м, α = 1:298,3 (рис. 1.3). 
b
Полярная ось
Экватор
a
Рис. 1.3. Элементы земного эллипсоида
1.2. Метод проекций. Системы координат и высот, применяемые в геодезии
На местности точки, линии, углы и контуры располагаются на неровностях земной 
поверхности. При изучении физической земной поверхности все ее точки предварительно проектируют на принятую уровенную поверхность по линиям, перпендикулярным к 
этой поверхности. Такое проектирование называют ортогональным. Каждой точке на физической поверхности соответствует точка на уровенной поверхности. 
B
C
A
D
b
c
d
a
Рис. 1.4. Горизонтальная проекция местности
Пусть требуется узнать форму и размер многоугольника ABCD, расположенного на 
местности (рис. 1.4). Взаимное положение точек A, B, C, D на местности определяют измерением расстояний AB, BC, CD, DA, которые затем проектируют по отвесным линиям 
10

на горизонтальную плоскость. Точки a, b, c, d являются ортогональными проекциями соответствующих точек A, B, C, D местности. Многоугольник abcd является ортогональной 
проекцией многоугольника ABCD местности.
Системы координат и высот, применяемые в геодезии
Координатами называют линейные и угловые величины, определяющие положение 
точек на какой-либо поверхности или в пространстве. Линии и плоскости, относительно 
которых определяется положение точек, называются соответственно осями координат и 
координатными плоскостями.
В геодезии применяются географические, плоские прямоугольные и полярные координаты. 
Географическая система координат
Для определения положения точек на сферической 
поверхности Земли используются географические координаты: широта и долгота.
Географической широтой ϕ точки А называют угол, 
заключенный между отвесной линией, проходящей эту 
точку и плоскость экватора (Э) (рис. 1.5).
Географической долготой λ точки А называют двугранный угол, заключенный между плоскостью меридиана, проходящего через эту точку, и плоскостью начального меридиана (М0). 
Широты бывают северные и южные, изменяются 
Рис. 1.5. Географические 
координаты
С
+X
СВ
СЗ
от 0° на экваторе до 90° на земных полюсах (P и P′). Счет 
долгот идет от Гринвичского меридиана в направлении 
с запада на восток (восточная долгота) и с востока на запад (западная долгота); долготы изменяются от 0° до 180°. 
Линия, проходящая через точки с одинаковыми широтами, называется параллелью (П), а с одинаковыми долготами — меридианами (М).
+x
–y
+x
+y
Прямоугольная система координат
+Y
–Y
З
В
Положение точки на плоскости определяется от–x
+y
–x
–y
–X
ЮЗ
ЮВ
Ю
Рис. 1.6. Прямоугольная система 
координат
носительно осей прямоугольных координат: оси абсцисс 
х и оси ординат у (рис. 1.6). При этом, в отличие от математики, наименование координатных осей в геодезии 
изменено. Нумерация четвертей и счет углов ведутся по 
часовой стрелке от северного направления оси х. Знаки 
координат зависят от четверти, в которой находится 
точка.Система плоских прямоугольных координат Гаусса – Крюгера
Данную систему используют при крупномасштабном изображении значительных 
-
частей земной поверхности на плоскости. Система координат обладает особенностями, 
зависящими от выбранной проекции, т.е. метода отображения земной поверхности на плоскость. Для крупномасштабного картографирования необходима проекция, обеспечивающая сохранение подобного изображения фигур при переходе с поверхности шара на плоскость; возникающие при этом искажения размеров фигур должны быть малы и легко 
11