Разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.32, кандидат технических наук Чан Куанг Хок

• Чан Куанг Хок
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чан Куанг Хок

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ.

1.1. Общие сведения о строительстве мостов и их развитии.

1.2. Геодезические опорные сети, используемые при строительстве мостов.

1.3. Особенности геодезического обеспечения строительства и эксплуатации мостов большой протяженности.

1.4. Спутниковые методы измерений в геодезических работах.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ОПОРНОЙ СЕТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ.

2.1. Обоснование точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности.

2.2. Анализ опыта создания геодезических сетей при строительстве мостов большой протяженности.

2.3. Особенности использования спутниковых измерений при строительстве мостов большой протяженности.

2.4. Создание плановой опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ОПОРНОЙ СЕТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ.

3.1. Особенности обработки результатов спутниковых измерений.

3.2. К вопросу о выборе поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах.

3.3. Преобразование координат из спутниковой системы GPS в местную систему координат.

3.4. Оценка точности вычисления приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений.

3.5. Экспериментальные исследования спутниковых технологий при строительстве мостов в горных районах Вьетнама.

3.6. Программирование для преобразования координат.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах»

В настоящее время в геодезическом производстве широко используются спутниковые геодезические приемники. Основным их назначением является высокоточное определение приращений геоцентрических координат. При выполнении полевых измерений приемники используют радиосигналы спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и КАУ8ТАЯ-ОР8 (США). Применение спутниковых геодезических приемников для геодезического обеспечения изысканий, строительства и эксплуатации инженерных сооружений обеспечивает более высокую точность и большую производительность, чем традиционно применяемые геодезические технологии. В настоящее время спутниковые методы достаточно широко применяются для создания геодезических сетей сгущения на застроенных территориях; при развитии геодезических сетей для планового обеспечения крупномасштабных топографических и кадастровых съемок; при выполнении крупномасштабных топографических съемок и в других видах геодезических работ.

В последние годы во Вьетнаме было модернизировано и построено много мостов большой протяженности, таких как Тхань Лонг, Ми Тхуан, Бай Чай, Кан Тхо и др. Строительство мостов, как и строительство любых других сооружений, требует создания опорной геодезической сети. Используя опорные геодезические сети, определяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементов моста, производят детальную разбивку при возведении опор и монтаже пролетных строений, а также осуществляют наблюдения за деформациями сооружений.

Геодезическая сеть при строительстве мостов должна быть создана в единой системе координат и иметь повышенную точность определения координат пунктов. Пункты геодезической сети, обеспечивающие строительство данного объекта как единого сооружения, должны физически существовать во время строительства объекта. Это требование не является легко выполнимым, поскольку в ходе строительства часть пунктов геодезической сети уничтожается или нарушается.

С момента появления спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, а также на основе непрерывного процесса совершенствования технологии спутниковых измерений, проблемы создания геодезических опорных сетей стали решаться на качественно новой основе. Развитие высокоэффективных спутниковых методов координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем принципиальным образом изменяют технологию и точность определения геодезических координат и принципы построения геодезических сетей. По результатам спутниковых измерений одновременно определяются точные значения координат как в плане, так и по высоте. Поэтому современные спутниковые методы координатных определений на основе применения глобальных навигационных систем GPS и ГЛОНАСС создают условия для создания плановой и высотной основы в виде единой совокупности геодезических пунктов.

Применение методов определения местоположения по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС (ГНСС) для инженерно-геодезических работ началось во Вьетнаме в начале 2000 г., но инженерно-геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах пока недостаточно. Таким образом, задачей данной диссертационной работы является разработка методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с применением спутниковых методов измерений, а также научное обоснование выбранной методики и определение пути ее практической реализации. Необходимо также разработать алгоритмы обработки спутниковых данных, преобразование координат из системы координат WGS-84 или ПЗ-90 в местные системы координат и оценка точности вычисленных приращений координат в горных районах Вьетнама.

Сложность заключается в том, что высокая точность определения разностей координат пунктов соблюдается лишь в декартовой геодезической системе координат ПЗ-90 или WGS-84, а геодезические сети создаются, как правило, в местной системе. В данной диссертации будет показано, что переход из систем координат спутниковых навигационных систем ПЗ-90 или \VXjS-84 сопровождается дополнительными погрешностями. При высокоточных работах необходимо учитывать не только кривизну Земли, но и геодезическую высоту строящегося объекта.

Следовательно, для решения задачи эффективного применения современных спутниковых технологий для создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах необходимо выполнить:

- анализ методов создания плановых опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- анализ обоснования точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- анализ особенностей обработки результатов спутниковых измерений при создании опорных сетей;

- обоснование выбора поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

- модернизацию метода преобразования координат из системы координат \¥08-84 или ПЗ-90 в местную систему координат;

- оценку точности вычисленных приращений координат в местных системах координат;

- разработку компьютерных программ преобразования координат, полученных из спутниковых измерений, в местную систему координат.

Структура данной диссертационной работы состоит в следующем.

В разделе 1 диссертации рассмотрены сведения об особенностях геодезических работ при строительстве мостов; общие сведения о строительстве мостов и их развитие; геодезические опорные сети, используемые при строительстве мостов; особенности геодезического обеспечения строительства и эксплуатации мостов большой протяженности; основные характеристики систем GPS и ГЛОНАСС; методы измерений и определения положения пунктов спутниковыми методами; источники ошибок, свойственные спутниковым методам измерений.

В разделе 2 выполнена разработка методики создания опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. В этом разделе выполнен анализ точностных характеристик, предъявляемых к опорным сетям при строительстве мостов большой протяженности в горных районах; особенности использования спутниковых измерений при строительстве мостов.

В разделе 3 разработаны методики обработки опорных геодезических сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. Детально рассмотрен вопрос выбора поверхности относимости при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. Приведены разработки методов преобразования координат из геоцентрических прямоугольных систем координат в местную и выполнена оценка точности преобразованных приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений.

Диссертационная работа завершается заключением, списком литературы и приложениями.

Данная работа содержит 123 страниц машинописного текста, состоит из трех разделов с подразделами, включающих в себя 22 таблицы и 36 рисунков. Список литературы содержит 61 наименование. По материалам диссертации опубликовано три статьи, из них две в журнале, рекомендованном ВАК РФ, и сделано три доклада на научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК.

Заключение диссертации по теме «Геодезия», Чан Куанг Хок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе исследований, проведенных в настоящей диссертационной работе, можно сделать обобщенный вывод, что представленный материал охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах. В основу разработанного метода положены современные возможности создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с применением глобальных спутниковых навигационных систем.

Результаты исследований, выполненные лично автором диссертации:

• Выполнен анализ методики создания плановой опорной сети при строительстве мостов большой протяженности в горных районах;

• Обоснован выбор поверхности относимости при создании геодезических опорных сетей для строительства мостов большой протяженности в горных районах;

• Выполнен анализ особенности обработки результатов спутниковых измерений при создании геодезических опорных сетей;

• Разработана методика преобразования координат из системы \VGS-84 или ПЗ-90 в местную систему координат, с использованием поверхности относимости на высоте строительной площадки;

• Оценка точности вычисленных приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера показала, что разности координат опорного пункта до 400м в системе координат \VGS-84 или ПЗ-90 практически не искажают преобразованные приращения координат в проекции Гаусса-Крюгера;

• Разработана компьютерная программа преобразования координат из геоцентрических в местную систему координат с использованием вспомогательной поверхности относимости.

Таким образом, научная задача, связанная с разработкой методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности в горных районах с использованием спутниковых технологий, полностью решена. Анализ точности подтвердил правильность выбранных решений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чан Куанг Хок, 2012 год

1. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. Том 1 и том 2. М.: ФГУП, 2006.

2. Арнольд К. Методы спутниковой геодезии. М.: Недра, 1973.

3. Барановский A.A. Мосты больших пролетов. Проектирование висячих и вантовых мотов: Курс лекций. СПб.: БалтМаркет, 2005. - 272 с.

4. Бахтин С.А. Висячие и вантовые мосты. Новосибирск, 1990. - 108 с.

5. Бойко Е.Г. Высшая геодезия. Часть II. Сфероидическая геодезия. Учебник для вузов. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003.

6. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Уравнивание геодезических построений. Справочное пособие: М.: Недра, 1989.

7. Бородко A.B., Макаренко H.JL, Демьянов Г.В. Развитие системы геодезического обеспечения в современных условиях. Геодезия и картография, 2003, № 10, с. 7-13.

8. Бронштейн Г.С., Эфендян П.С. Инженерно-геодезические разбивочные сети. М.: Недра, 1993. - 287 с.

9. В.А. Малинников, Е.Б. Клюшин. Использование результатов спутниковых измерений в инженерно-геодезических изысканиях. Союз Геодезистов. №-5 2011 С. 40-41.

10. Гайрабеков И.Г., Кравчук И.М. Оценка точности вычисления геодезической высоты по результатам спутниковых измерений. Геодезия и картография. № 6, 2010, с. 5-7.

11. П.Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии: Производственно-практическое издание. -М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999.-256 с.

12. Генике A.A., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: КАРТГЕОЦЕНТР, 2004.- 355 С.

13. Геодезические работы в строительстве: СНиП 3.01.03-84. -М: Стройиздат, 1985.-23 с.

14. Геодезические работы при строительстве Большого Обуховского моста в Санкт-Петербурге / О.П. Сергеев, О.Н. Малковский, A.A. Никитчин и др. / / Транспортное строительство. 2008. - №7. - С. 9-10.

15. Геодезические работы при строительстве мостов / В.А. Коугия, В.В. Грузинов, О.Н. Малковский и др. М.: Недра, 1986. - 273 с.

16. Геодезический мониторинг деформаций вантовых мостов на основе спутниковых технологий / М.Я. Брынь, A.A. Никитчин, Е.Г. Толстов и др. // 129 Изв. Петербургского гос. ун-та путей сообщения. 2009. - №2(19). -С. 120-128.

17. Грузинов В.В., Загретдинов Р.В., Коугия В.А. Применение системы GPS для построения мостовых разбивочных сетей / Геодезия и картография. -2001.-№5.-С 18-23.

18. Закатов П.С. Курс высшей геодезии. М.: Недра, 1976.

19. Залуцкий В. Т. О преобразованиях координат в спутниковой технологии. Изв. Вузов. Геодезия и картография, 2002, № 7, с. 17-24.

20. Инструкция по геодезическим и маркшейдерским работам при строительстве транспортных тоннелей (ВСН 160-69). М.: Оргтехстрой, 1970.-463 с.

21. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов ГКИНП (ГНТА)-03-010-03, МОСКВА, ЦНИИГАИК. 2004.

22. Инструкция по построению государственной геодезической спутниковой сети ГКИНП (ГНТА) 01-006-03. - М., Федеральная служба геодезии и картографии России, 2003 г.

23. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. М.: ЦНИИГАиК, 2002.-124 с.

24. Климов О.Д., Калугин В.В., Писаренко В.К. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений: Учебное пособие для вузов. — М.: Недра, 1991. — 271 с.

25. Клюшин Е.Б, Кравчук И.М, Чинь Тхань Чыонг, Чан Куанг Хок. Учет влияния кривизны земли при инженерно-геодезических работах. Геодезия и аэрофотосъемка. № 1, 2012 С. 11-14.

26. Клюшин Е.Б., Куприянов А.О., Шлапак В.В. Спутниковые методы измерений в геодезии (часть 1). Учебное пособие. М.: МИИГАиК, 2006.

27. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. и др. Инженерная геодезия. Учебник для вузов. М.: АКАДЕМИЯ, 2004.

28. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш., Зайцев А.К., Барков Д.П., Пискунов М.Е., Горбенко О.И., Скокова Р.Ф. Практикум по прикладной геодезии. Геодезическое обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений. М: Недра, 1993.

29. Коугия В.А., Грузинов В.В. Применение спутниковых методов для создания геодезических сетей мостов // Вестник ПГУПС МПС России. -СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2003. Вып. 1. С. 48-57.

30. Коугия В.А., Грузинов В.В. Разработка технологии геодезического контроля качества строительства южного мостового перехода в г. Киеве: Отчет о НИР (01860108739) / ПГУПС, 1990. 95 с. -Инв. № 02.9.10 0 13452.

31. Кравчук И.М. Особенности вычисления нормальных высот по результатам спутниковых измерений. Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. № 4, 2010. С. 35-40.

32. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. М.: Недра, 1981.438 с.

33. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. Учебник для вузов. М.: Недра, 1981.

34. Маркузе Ю.И., Бойко Е.Г., Голубев В.В. Геодезия. Вычисления и уравнивание: М.: Геодезиздат, 1994.

35. Машимов М.М. Уравнивание геодезических сетей. 2-е изд., перераб.и доп. - М.: Недра, 1989. - 280 с.

36. Методы разбивки мостов / Г.С Бронштейн, В.В. Грузинов, О.Н. Малковкий и др.; под ред. Г.С. Бронштейна. М.: Транспорт, 1982. -181 с.

37. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии: М.: Недра, 1979.

38. Мосты и трубы. СНиП Ш-43-75. М.: 1976. - 110 с.

39. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. СНиП 3.06.07-86.-М.: 1987.-30 с.

40. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний. СНиП 3.06.07-86.-М.: 1987.-30 с.

41. Мосты и трубы. СНиП 2.05.03-84*. -М.: 1986.-312 с.

42. Мосты и трубы. СНиП 3.06.04-91. М.: 1992. - 99 с.

43. Наставление гидрологическим станциям и постам. Вып. 9, ч. 1.- Л., Гидрометеоиздат, 1968, с. 424.

44. Нгуен Вьет Ха. Оценка точности вычисления деформаций по результатам спутниковых наблюдений. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка.- 2010 -№6.

45. Огородова Л.В. Высшая геодезия. Часть III. Теоретическая геодезия: Учебник для вузов.- М.: Геодезкартиздат, 2006.- 384 с.

46. Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах. -М., Недра, 1991.

47. Руководство по проведению мониторинга состояния эксплуатируемых мостовых сооружений: ОДМ 218.4.002-2008 (утв. распоряжением Росавтодора от 24.06.2008 N 261-р)

48. Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. — М.: ЦНИИГАиК, 2003.

49. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. М.: 2003.

50. Строительство мостового перехода на о. Русский через пролив Босфор Восточный в г.Владивостоке, г.Омск,-2008.

51. Тамутис З.П. Проектирование инженерных геодезических сетей. -М.: Недра, 1990.-138 с.

52. Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений: TP 182-08. М.: ГУП «НИИМосстрой», 2008.-35 с.

53. Трехо Сото Мануэль. Разработка методики результатов геодезических измерений при наблюдении за осадками и смешениями крупных инженерных сооружений спутниковыми методами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва.- 2007.

54. Чан Куанг Хок, Чинь Тхань Чыонг, Динь Тхи Ле Ха. Оценка точности вычисления приращений координат в проекции Гаусса-Крюгера по результатам спутниковых измерений. Геодезия и аэрофотосъемка. № 1, 2012 С. 11-14.

55. Яковлев Н.В. Высшая геодезия: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989.-445 с.

56. Ярмоленко A.C., Богомья А.Н. Оценка точности GPS-измерений. Геодезия и Картография,-1996.- № . С. 14-16.

57. Guochang Xu. GPS Theory, Algorithms and Applications. N.Y.: Springer -Verlag. 2007.

58. Hofmann-Wellenfof В. et al. Global Positioning System. Theory and Practice. -Wien N.Y.: Springer - Verlag. 1992.

59. Nakamura S. GPS measurement of wind-induced suspension bridge girder displacements / / Journal of Structural Engineering. 2000. - №126(12). - P. 1413-1419.