Результаты вашей дистанционной работы будут проверяться на первых занятиях после выхода группы на очное обучение. (!Сдавать, показывать, фотографировать, сканировать и присылать конспекты не нужно!)
____________________________________________________________________
1.1. Цель и задачи прикладной геодезии при ведении кадастра и в землеустройстве
Прикладная геодезия - одно из основных направлений современной геодезии. Она разрабатывает методику геодезических измерений для изысканий, проектирования, подготовки документов о постановке земельного участка на государственный кадастровый учет, закреплении на местности границ землепользования и т.д.
Прикладная геодезия занимается изучением методов топографо-геодезического обеспечения различных народнохозяйственных и научных задач, возникающих в землеустроительном производстве, при исследовании природных ресурсов и др. В более узком смысле в прикладной геодезии изучают методы топографо-геодезических изысканий и вынесения в натуру проектов землеустройства и называют ее инженерной. При этом при проектировании основное внимание в прикладной геодезии обращается на методы создания топографической основы, а при определении границ землепользования - на методы геодезического обеспечения и строгого соблюдения расчетных геометрических параметров.
Землепользование - распоряжение земельной собственностью разными способами; эксплуатация земельных участков личным или чужим трудом.
Целью изучения дисциплины «Прикладная геодезия» является получение знаний, умений и навыков по применению современных геодезических технологий для обеспечения кадастровых и землеустроительных работ различного функционального назначения.
К задачам прикладной геодезии относятся следующие:
• получение материалов для проектирования;
• определение на местности положения основных осей границ земельных участков и других характерных точек;
• обеспечение на местности геометрических форм и размеров земельных участков в соответствии с проектом;
• изучение основных видов инженерно-геодезических работ при топографо-геодезических изысканиях;
• создание и корректировка топографических планов для решения инженерных задач при землеустройстве и кадастре;
• определение отклонений сооружаемого объекта от проекта (исполнительные съёмки).
Связь курса прикладной геодезии с другими предметами специальности.
Современные инженерно-геодезические работы требуют специалиста широкого профиля, владеющего теорией и практикой геодезической и фотограмметрической наук и имеющего общие знания о землеустроительном проектировании. Специалист должен уметь правильно рассчитать необходимую точность измерений, составить обоснованный проект производства геодезических работ и непосредственно выполнить эти работы.
Курс прикладной геодезии базируется на теоретических и практических положениях геодезии, высшей геодезии, фотограмметрии, математической обработки результатов геодезических измерений. Овладение основами этих наук является обязательной предпосылкой изучения прикладной геодезии.
Инженерно-геодезические работы также связаны с астрономией, гравиметрией, картографией. Знание основ этих предметов имеет важное значение для формирования профиля специалиста.
Современное развитие прикладной геодезии.
Прикладная геодезия представляет собой научно-прикладную инженерную дисциплину, которая изучает методы геодезического обеспечения, необходимые для разработки проектов строительных работ, для эксплуатации разнообразных инженерных сооружений, для изучения, освоения и охраны природных ресурсов. Это практическое применение достижений в геодезии земли для экономики страны. Объектом исследования прикладной геодезии являются физические объекты на поверхности и под землёй независимо от их происхождения, различные территориальные и административные образования с целью их практического территориального деления. Все геодезические работы в прикладной геодезии направлены на обеспечение строительства и дальнейшей надежной эксплуатации строительных объектов и инженерных сооружений. Методами современной геодезии земельных участков возможен вынос в натуру основных осей зданий с точностью порядка 1 мм. Также производятся сопровождение строительных работ с оформлением исполнительной документации, точные наблюдения за деформациями с помощью специальных приборов и методик, фасадные съемки в трех измерениях.
Для выполнения геодезических работ, где требуется индивидуальный подход, геодезическая прикладная наука находит новые решения и методы. Это совершенствование методов измерений, появление, наряду с наземными, еще и спутниковых методов определения контуров и расстояний на местности, что делает геодезию земельных участков намного более быстрой и точной. При таких методах результат определения координат и расстояний на местности делается в виде электронной цифровой компьютерной карты, что, в свою очередь, дает новые качественные и количественные источники информации для общей геодезии земли. Прикладная геодезия активно способствует работе и совершенствованию географических информационных систем для мониторинга и создания теоретической модели географического пространства и трехмерных электронных моделей местности. Технические возможности неуклонно расширяются и совершенствуются, а работа геодезистов значительно облегчается.
1.2. Роль прикладной геодезии в хозяйственном развитии страны
Карты, планы, цифровые модели местности и другие материалы, полученные в результате геодезических работ, необходимы для решения задач, связанных с перераспределением и отводом земельных участков во владение и пользование гражданам страны, государственным, кооперативным и другим предприятиям, организациям, а также для проектирования новых объектов хозяйственной деятельности. Проектные работы, перенесение проектов в натуру производятся геодезическими методами. Большое значение имеют геодезические работы, предназначенные для обеспечения заинтересованных предприятий, учреждений, организаций, частных лиц сведениями об объектах недвижимости в целях их рационального использования и охраны, регулирования земельных отношений, землеустройства, кадастра недвижимости, установления обоснованной платы за пользование земельным участком и оценки хозяйственной деятельности
Задачи, решаемые геодезией, методы и возможности современных технических средств измерений определяют её значение для решения народно-хозяйственных задач.
Количественные данные о Земле как планете и окружающем нас мире нужны не только учёным-теоретикам, решающим фундаментальные научные проблемы, но и в не меньшей мере специалистам, выполняющим государственное планирование производства и размещение производительных сил, инженерам и техническим работникам, занимающимся проектированием инженерных сооружений, геологам и геофизикам при разведке и эксплуатации природных богатств, при выполнении землеустроительных и кадастровых работ и т.д.
Необходимым элементом во всех видах хозяйственной деятельности является топографическая карта или план местности. Топографическая изученность территории есть важнейшее условие социально-экономического развития любой страны.
Методы инженерной геодезии обеспечивают соблюдение геометрических форм проекта инженерного сооружения и контролируют его расположение на местности. Устойчивость инженерного сооружения невозможно обеспечить без выявления оценки деформации, что требует наличия высокоточных приборов, специальных методов выполнения высокоточных геодезических работ.
Прикладная геодезия решает и такие вопросы, как:
топографо-геодезические работы по обеспечению картами и сетью геодезических пунктов участка работ;
° геодезические изыскания для проектирования дорог;
° создание геодезических сетей для определения границы затопления и профиля водной поверхности реки;
° разбивочные работы при строительстве;
° геодезические наблюдения за осадками (сдвигами) плотин.
Топографо-геодезические работы по созданию карт, планов, высотной геодезической основы непрерывно выполняются для обеспечения эффективной работы сельскохозяйственного сектора экономики страны. Для учёта земельного фонда, проведения землеустроительных работ, агромелиоративных мероприятий, строительства каналов и дренажных систем, осушительной и оросительной мелиорации и других подобных мероприятий необходимо создавать и поддерживать в рабочем состоянии топогеодезическую основу. Решение проблемы геодезического обеспечения потребовало построения специальных опорных геодезических сетей на территории нашей страны.
Таков далеко не полный перечень народнохозяйственных задач, решаемых с помощью прикладной геодезии для экономического и социального развития государства.
1.3. Единицы измерений, применяемые в прикладной геодезии
В геодезии измеряются различные величины. Измерить величину - значит определить ее числовое значение в принятых единицах измерения (метр, квадратный метр, градус и т.д.).
Измерения называют прямыми, если их выполняют с помощью измерительных приборов, позволяющих сравнить измеряемое значение с принятым за единицу измерения, и косвенными, когда результат получают по прямым измерениям других величин, связанных с определяемой известной математической зависимостью. Например, значение угла в треугольнике можно непосредственно измерить теодолитом (прямое измерение), но можно значение этого угла вычислить (косвенное определение), если три стороны этого треугольника были непосредственно измерены.
За единицу линейных измерений - расстояний, горизонтальных проложений, высот, превышений - в геодезии принят метр, за единицу измерений горизонтальных и вертикальных углов - градус, минута, секунда.
Первоначальная длина метра, по предложению комиссии Парижской академии наук от 19 марта 1791 г., должна была равняться одной десятимиллионной части дуги Парижского меридиана. В 1799 г. был изготовлен образец метра в виде жезла из платины. Он получил название «архивный метр». В 1889 г. с «архивного метра» была изготовлена 31 копия-жезл из 90 % платины и 10 % иридия. Эти копии-жезлы были названы эталонами. Три эталона хранятся в помещении Международного бюро мер и весов в Севре, около Парижа, а остальные были распределены между странами-участницами в качестве их национальных эталонов. Россия получила эталон №11, хранящийся в Академии наук России, и №28, хранящийся в НИИ метрологии им. Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге.
В XX в. метрическая система легла в основу современной Международной системы единиц, или сокращенно «система СИ» (Si-System International), которую сейчас повсеместно используют в науке, технике, образовании и народном хозяйстве.
Таблица 1
Основные единицы (механические)
Длина, метр (м) 1 м равен расстоянию, которое свет проходит в вакууме за 1/299792458 доли секунды
Масса,
килограмм (кг) 1 кг равен массе международного прототипа килограмма, который хранится в Севре (Франция)
Время, секунда (с) 1 с равна 9 192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133
Таблица 2
Дополнительные единицы (геометрические)
Плоский угол, Радиан - угол между двумя радиусами окружности, дуга между
радиан (рад.) которыми по длине равна радиусу
Таблица 3
Производные единицы (пространства, времени и механические)
Скорость, метр в секунду (м/с) 1 м/с - скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с проходит путь 1 м
Ускорение, метр на секунду в квадрате
(м/с) 1 м/с2 - ускорение прямолинейно и равноускоренно движущейся точки, при котором за время 1 с скорость точки изменяется на 1 м/с
Площадь, квадратный метр (м2) 1 м2 - площадь квадрата с длиной стороны, равной 1 м
Объём, кубический метр (м3) 1м - объем куба с длиной ребра, равной 1 м
Частота, герц (Гц) Герц - частота, при которой за время 1 с происходит один цикл периодического процесса (Гц = 1/с)
Давление, паскаль (Па) Н/м2 (ньютон на квадратный метр);
1 мм ртутного столба = 133,3 Па 1 атмосфера = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па. 1 бар = 105 Па
Диапазон измеряемых величин очень широк и разнообразен, поэтому допускается применение исторически сложившихся и прочно вошедших в геодезическое производство несистемных единиц. Это десятичные кратные (образованные умножением на 10, 100, 1000 и т.д.) и десятичные дольные (образованные умножением на 0,1; 0,01; 0,001 и т.д.) от единиц системы СИ и др.
Для измерения горизонтальных и вертикальных углов используют следующие угловые единицы:
1 градус = 1° = 1/90 часть прямого угла или 1/360 часть окружности;
1 минута = 1' = 1/60 часть градуса = 0°0Г00" (60");
1 секунда = 1" = 1/60 часть минуты = 0°00'01".
Наряду с градусной системой измерения иногда используется и градовая система, в которой прямой угол делится на 100 частей, называемых градами (gon), т. е.
1 град = 1g = 0,9° = 1/100 часть прямого угла или 1/400 часть окружности:
1g = 100с (десятичных минут);
1с десятичная минута = 100сс (десятичных секунд) = 0,01g = 1 сантигон (cgon);
1сс десятичная секунда = 0,001g = 1 миллигон (mgon).
Между угловыми единицами имеются следующие зависимости:
1° =1,111g; 1g = 0,9° = 54';
1' = 1,85185 с; 1 с = 0,54' = 32,4";
1" = 0,3086 419 сс; 1 сс = 0,054' = 3,24".
Для измерения длин линий:
1 километр (км) = 1000 м;
1 дециметр (дм) = 0,1 м:
1 сантиметр (см) = 0,01 м;
1 миллиметр (мм) = 0,001 м.
Для измерения площадей:
1 километр квадратный (км) = 1 000 000 м = 100 га;
1 гектар (га) = 10 000 м2;
1 дециметр квадратный (дм) = 0,01 м;
1 сантиметр квадратный (см) = 0,000 1 м.
1 миллиметр квадратный (мм) = 0,000001 м.
В Великобритании и США для всех целей, кроме научных, продолжают использовать «свою» для каждой страны старую систему единиц.
До перехода на метрическую систему в России (до 1927 г.) использовали следующие единицы измерений:
1 верста = 1066,8 м = 1,066 8 км;
1 сажень = 3 аршина = 2,133 6 м;
1 аршин = 71,12 см;
1 вершок = 4,445 см;
1 дюйм = 25,4 мм;
1 десятина = 10 925,4 м2 = 1,0925 га.
1.4. Основные виды и особенности инженерно-геодезических работ
Основными видами инженерно-геодезических работ являются:
- геодезические разбивочные работы: построение геодезической разбивочной основы, вынос в натуру главных (основных) осей здания и проектных отметок, детальные разбивочные работы, выполняемые на разных стадиях строительства от раскопки котлована до монтажа технологического оборудования;
- исполнительные съёмки. По мере возведения зданий для определения планового и высотного положения окончательно установленных конструкций выполняют комплекс геодезических работ, который называют исполнительной геодезической съемкой. Исполнительной съемке подлежат те элементы и части зданий, от правильного положения которых зависят прочность и устойчивость всего сооружения. Точность, принятая при исполнительной съемке, должна быть не ниже точности разбивочных работ;
- инженерно-геодезические изыскания. Комплекс геодезических работ по изучению и съемке ситуации и рельефа на территории предполагаемого строительства включает в себя: создание планово-высотного обоснования, топографическую съемку, построение крупномасштабных планов для снятого участка, составление проекта вертикальной планировки;
- создание геодезических сетей. Создание, реконструкция, сгущение плановых и высотных геодезических сетей;
- топографо-геодезические работы. Топографические съемки различных масштабов, создание и обновление топографических карт и планов, фототопографические съемки, а также съемки подземных и надземных сооружений (съемка инженерных коммуникаций);
- наблюдение за деформациями зданий и сооружений. Наблюдения за деформациями представляют собой комплекс геодезических измерений, по результатам которых выявляют величины деформаций и причины их возникновения; также систематические наблюдения за деформациями своевременно предупреждают о возможных авариях и нарушениях эксплуатационных качеств сооружений;
- геодезические работы для кадастра недвижимости. Кадастровые работы включают кадастровые съемки, межевание земель, определение площадей земельного участка, вынос в натуру и определение границ землепользования;
- фасадные съемки и построение трехмерной модели здания. Наиболее рационально фасадные съемки производить с помощью лазерных сканирующих систем, которые автоматизируют процессы съемок больших массивов точек и используются для детального отображения сложных фасадов зданий;
- подсчет объемов земляных масс. Комплекс геодезических работ для подсчета объёмов земляных работ.
Инженерно-геодезические работы выполняются в соответствии с требованиями проектирования отдельных видов сооружений и вынесения их проекта в натуру. Так, при проектировании гидротехнических сооружений важнейшее значение имеют детальность и точность изображения рельефа местности. Поэтому при топографической съемке таких территорий принимают сечение рельефа горизонталями через 0,5-1 м независимо от масштаба плана.
При съемке городов и населенных пунктов важную роль играют капитальные сооружения, которые являются опорными при разработке генеральных планов. Поэтому независимо от метода съемки координаты этих сооружений определяются аналитически.
Так как инженерно-геодезические измерения обеспечивают геометрию возводимого сооружения, они должны быть редуцированы на поверхность относимости, совпадающую со средним уровнем строительной площадки или с наиболее ответственной плоскостью сооружения (а не на поверхность референц-эллипсоида).
В инженерно-геодезических работах соблюдается принцип «от общего к частному». Однако требования к точности измерений здесь возрастают в обратном направлении по сравнению с общегеодезическими работами. Так как для сооружения важно сохранить взаимную технологическую связь элементов, а общее положение сооружения и его ориентировка могут быть определены с меньшей точностью, то детальная разбивка осей («частное») должна быть выполнена значительно точнее, чем вынос в натуру главных осей сооружения («общее») от пунктов геодезической основы.
1.5. Понятие об основных этапах производства геодезических работ
Все геодезические работы по их производственному признаку можно условно разделить на три процесса: измерительные, вычислительные и графические. По месту выполнения их обычно делят на полевые и камеральные.
Цель полевых работ - сбор метрической информации об объектах местности для создания планово-картографического материала на определенную территорию. Полевые работы являются в основном «измерительными», и они связаны с постоянным перемещением на местности. Полевые работы включают выбор места установки и закрепление долговременных и временных геодезических пунктов, выполнение измерений геодезическими инструментами и приборами: теодолитами и тахеометрами (горизонтальных и вертикальных углов); нивелирами (превышений); спутниковыми приемниками (координат точек); мерными металлическими рулетками и лентами, лазерными рулетками и дальномерами (расстояний) [54].
Результаты измерений записываются в различные журналы, форма и содержание которых определяются инструкциями, а на магнитные носители - в электронных приборах.
В камеральных (офисных) условиях осуществляется математическая обработка результатов измерений. Вычислительный процесс выполняется по определенным алгоритмам с использованием различной вычислительной техники. При вычислительной обработке результатов полевых измерений важно грамотно округлять числа и использовать необходимое и достаточное число значащих цифр.
Значащими цифрами приближенного числа являются все цифры числа, кроме нулей справа и слева, если при округлении нули справа поставлены вместо отброшенных цифр (например: 0,0265 и 120 имеют 3 значащие цифры).
При округлении числа, оканчивающегося цифрой 5, она отбрасывается, если перед ней стоит четная цифра. Число увеличивается на единицу, если предыдущая цифра нечетная. Например, 29,425 нужно округлить до сотых долей числа, тогда округленное число будет 29,42. Или 82,575, по этому правилу округленное до сотых, будет 82,58.
При сложении (вычитании) чисел с разным количеством десятичных знаков все слагаемые должны быть округлены до числа с наименьшим количеством десятичных знаков плюс один запасной. Сумма (разность) должна иметь то же число знаков, что и слагаемое с наименьшим их количеством.
Пример:
31,52+56,718+71,8238+9+05432=31,52+56,718+71,824+9,024=
=169,116=169,1.
Произведение (частное) округляют до наименьшего количества значащих цифр в сомножителях.
Пример:
52,0318-29,18=1518
52.0318/89,18=0,5838
Завершающим этапом является «графический» процесс, который состоит в оформлении измерительных и вычислительных материалов в соответствующие геодезические чертежи - планы, карты, профили - на бумажной основе или в электронном виде.
Комплекс работ, как полевых, так и камеральных, в результате которых получаются необходимые данные для составления карты, плана, профиля, называется геодезической съёмкой. Таким образом, сущность геодезической съёмки заключается в создании геодезического съёмочного обоснования, съёмке ситуации (объектов местности и контуров) и составлении плана, профиля и др.
Все измерения производят с помощью определённых приборов, приёмов и способов, которые применяют соответственно в каждом конкретном случае. В зависимости от этого геодезические съёмки имеют названия: теодолитная, тахеометрическая, мензульная и др.
Перед выполнением геодезической съёмки участка на местности создают съёмочное обоснование, точки которого располагают равномерно как по границе участка, так и внутри него. Затем выполняют геодезические измерения для определения взаимного положения (координат) этих точек. Далее, используя эти точки, приступают к съёмке подробностей местности внутри участка. Съёмка ситуации внутри участка выполняется с использованием менее точных методов и приборов по сравнению с построением геодезического обоснования.
Границы обособленных участков пашни, пастбища, леса, кустарника и другие объекты называют контурами. На местности контуры бывают прямолинейные (ломаные) и криволинейные.
Если при съёмке определяется только плановое положение объектов местности и контуров, то съемка называется горизонтальной или контурной (теодолитной). Если при съемке определяется и высотное положение объектов местности и контуров, то съемка называется топографической (тахеометрической).
1.6. Виды геодезических работ при землеустройстве и ведении кадастра
Геодезические работы занимают в кадастре значительное место. Их состав зависит от назначения кадастра и степени его автоматизации. Однако в большинстве случаев работа ведется по следующей схеме.
1. Подготовительные работы. В процессе подготовительных работ собирают и анализируют следующие материалы:
> проект землеустройства;
> постановление административного органа об отводе земельного участка;
> договор о купле-продаже или аренде земельного участка;
> выписки из книги регистрации земельного участка;
> чертеж границ или топографический план земельного участка;
> схемы и списки координат пунктов государственной или местной геодезической сети;
> сведения об использовании земель.
2. Полевое обследование пунктов опорной геодезической сети. Выполняют для проверки сохранности пунктов и выбора наиболее выгодной технологии проведения геодезических работ.
3. Составление технического проекта. Геодезические работы выполняют по заранее составленному техническому проекту, который включает в себя: текстовую часть, графические материалы и смету затрат.
4. Кадастровые съемки. В зависимости от назначения кадастра кадастровые съемки производят в тех же масштабах, теми же способами и с той же точностью, что и топографические. Базовым является масштаб 1:500, наиболее широко используемым - 1:2000, обзорно-справочным - 1:10000 и мельче.
На кадастровых картах и планах дополнительно изображают: границы земельных участков, владений, сельскохозяйственных и других земельных угодий; кадастровые номера и наименования земельных участков; дают экспликацию (описание) категорий использования земель и других кадастровых сведений. Кадастровые карты и планы могут не содержать информацию о рельефе местности.
5. Установление и согласование границ земельных участков на местности. Границы земельных участков выносят на местность по координатам характерных точек от пунктов геодезического обоснования и закрепляют специальными межевыми знаками. В случае, когда границы каким-то образом были закреплены ранее, определяют координаты закрепленных точек.
Согласование установленных границ производят в присутствии представителя государственной власти, владельцев или пользователей участка и участков, смежных с ним.
6. Определение площадей земельных участков. Площади земельных участков вычисляют в основном аналитическим методом по координатам межевых знаков. В отдельных случаях используют картографические материалы.
7. Составление чертежей границ земельных участков. Чертежи границ земельных участков составляют в масштабе основного кадастрового плана (или крупнее) по результатам установления на местности и согласования границ.
8. Контроль и регистрация результатов кадастровых работ. Результаты кадастровых работ подлежат обязательному полевому контролю, так как в процессе его выполнения устраняются возможные погрешности и несогласованности, возникшие в процессе съемок. Кроме того, контролируют соблюдение требований технического задания и соответствующих инструкций на производство топографо-геодезических работ.
Полученная в результате работ информация переносится в специальные реестры и отображается на кадастровых картах или планах.
9. Кадастровые съемки. Ведение базы данных. Для систематизации и управления большими объемами текстовой и графической кадастровой информации создается и ведется база данных. Ее наличие предусматривает не только хранение информации, но и оперативную выдачу ее потребителю.
Кроме указанных работ геодезист участвует в планировании землепользования, в оценке состояния и стоимости земель, а также в разрешении возникающих споров.