Маркшейдерско-геодезические работы при строительстве хвостохранилища на золоторудном месторождении "Секисовское"

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕНИЯ МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

1.1 Общие сведения о хвостохранилищах

1.2 Топографическая съемка местности

1.3 Состав работ при тахеометрической съемке

1.3.1 Общие сведения

1.3.2 Рекогносцировка местности

1.3.3 Плановое и высотное обоснование

1.3.4 Проектирование теодолитных ходов

1.3.5 Производство тахеометрической съемки

1.4 Способы съемки ситуации и рельефа

1.5 Объекты тахеометрической съемки

1.6 Геодезические приборы, используемые при производстве тахеометрической съемки

1.7 Программное обеспечение используемое при обработке результатов измерений и построения цифровой модели местности

1.8 Разбивочные работы

1.8.1 Способы разбивочных работ

1.8.2 Пределы точности разбивочных работ

2. МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА ХВОСТОХРАНИЛИЩА ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «СЕКИСОВСКОЕ»

2.1 Физико-географическое описание местности

2.1.1 Климат

2.1.2 Рельеф

2.1.3 Гидрография

2.1.4 Почвы

2.1.5 Растительность

2.1.6 Инженерно-геологические и гидрогеологические условия

2.1.7 Заключение по природным условиям, влияющим на район строительства

2.2 Геодезическое обеспечение района работ

2.2.1 Рекогносцировка местности

2.2.2 Развитие планового и высотного обоснования

2.2.3 Производство тахеометрической съемки местности

2.2.4 Передача информации с тахеометра в компьютер

2.2.5 Обработка результатов тахеометрической съемки в программе EZYsurf

2.3 Строительство хвостохранилища

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ

3.1 Обеспечение безопасных условий работы при проведении съемки в полевых условиях

3.2 Правила безопасности при эксплуатации хвостовых хозяйств

3.3 Требования к организации режима труда и отдыха при работе с компьютерной техникой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Восточный Казахстан поистине можно назвать «золотой жилой» Казахстана. Здесь сосредоточен основной потенциал промышленного комплекса всей республики. Основной отраслью промышленности Восточно-Казахстанской области является цветная металлургия. Согласно посланию Президента к народу от 29 января 2010 года промышленность, как и раньше, является основой экономического развития республики. Но, нужно заметить, что промышленность тесно связана с экологической проблемой, так как получение практически всех цветных металлов сопровождается использованием радиоактивных веществ. В целях экологической безопасности особое внимание уделяется утилизации радиоактивных отходов. Поэтому вопрос о строительстве хвостохранилища, с сопутствующим технологическим процессом более, чем актуален.

В данной дипломной работе рассматривается процесс строительства хвостохранилища золоторудного месторождения «Секисовское», на котором добывается руда открытым карьерным способом. Участвующие в химических реакциях радиоактивные элементы, в частности цианиды, складируются в хвостохранилищах. Согласно утвержденному проекту строительства и эксплуатации хвостового хозяйства, хвостохранилище состоит из пускового комплекса и трех секций складирования и отстаивания цианидной пульпы. В ходе строительства выбранного объекта выполняются следующие виды геодезических работ:

- развитие планового и высотного обоснования на район работ, которое включает в себя проведение рекогносцировки местности, закладку пунктов сетей сгущения и съемочных сетей, определения точных координат и высотных отметок этих пунктов, а также выполнение всех сопутствующих камеральных работ;

- выполнение тахеометрической съемки местности с последующей обработкой результатов измерений и построением топографического плана в программе AutoCAD;

- вынос проекта строящегося объекта в натуру;

- геодезическое обеспечение в процессе строительных работ.

Данная дипломная работа посвящена строительству второй секции хвостохранилища.

В процессе выполнения всех необходимых геодезических работ используются современные геодезические приборы, камеральная обработка полевых измерений выполняется с помощью специализированного программного обеспечения. Все виды геодезических работ регламентированы соответствующими ГОСТ, СНиП и инструкциями по выполнению данного вида работ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕНИЯ МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

1.1 Общие сведения о хвостохранилищах

В настоящее время, как и много веков назад, золото остается важнейшим благородным металлом, играющим традиционную роль мировых денег. Кроме этого, благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам золото все шире используется в промышленности, ювелирном деле, медицине и других сферах деятельности человека. Все большее число людей, особенно в странах Востока, повышая свой жизненный уровень, стремится к обладанию золотом.

Мировая потребность в золоте имеет тенденцию к росту. Так, в 1993 г. она составляла 3027 т (из них 2541 т использовалось в ювелирном деле), а в 1996 г. - уже 3277 т, т.е. на 8,2% больше. Ежегодное мировое производство золота составляет около 3,5 тыс. т, из которых более 70% извлекают при переработке коренных золотосодержащих руд.

Золото добывают более чем в 80 странах, но более двух третьей добычи обеспечивают всего восемь стран из них. Это те страны, где добыча превышает 100 т в год: ЮАР, США, Китай, Австралия, Перу, Россия, Индонезия и Канада. Мировыми лидерами в добыче золота остаются Южная Африка (394 т), США (335 т) и Австралия (285 т). Почти треть добываемого в мире золота приходится на пять крупнейших золотодобывающих компаний - Newmont Mining, AngloGold, Barrik Gold, Goldfield и Placer Dome, которые производят более 100 т золота в год каждая. Добыча золота из коренных золотосодержащих руд в мире в среднем составляет 70-75%, из полиметаллических - 15 - 20% и 10 - 15% - из россыпей при примерном распределении мировых запасов золота соответственно 55 - 60; 25 - 30 и 10 - 15%.

В последние годы, начиная с 2002 г., добыча золота постепенно снижается. Пик добычи приходился на 2002 г. и составлял 2644 т, а в 2007 г. - 2475 т, т.е. снижение составило 7%.

Большая часть золота (более 65%) применяется в ювелирной промышленности, около 14% - в других отраслях промышленности, в том числе высокотехнологичных. Также золото по-прежнему используется частными лицами, различными компаниями и фондами, государствами как средство накопления и инвестиций. Около 19% золота в виде слитков участвует в тезаврации, применяется для изготовления монет и медалей и т.д. [1].

По разведанным запасам золота Казахстан занимает 10 место в мире (3 в СНГ), а по добыче - 13,4 т - 25 место (4 в СНГ). Запасы золота в целом по республике оцениваются примерно в 800 т, при этом среднее содержание металла в руде составляет 6,3 г/т (для разрабатываемых месторождений этот показатель в среднем равен 9 г/т). Государственным балансом Республики Казахстан учтены запасы по 237 объектам, из которых 122 коренных, 81 комплексных и 34 россыпных.

По сравнению с золоторудной минерально-сырьевой базой мира, в Казахстане более существенную роль, как в запасах, так и в добыче играют комплексные месторождения, гораздо меньший удельный вес имеют золото-меднопорфировые месторождения. В Казахстане золото добывается как на коренных золоторудных месторождениях, так и попутно, в качестве компонента полиметаллического сырья при производстве цветных металлов. По некоторым оценкам, крупнейшим его продуцентом в республике является ОАО «Казцинк», которое ежегодно производит около 5,5 - 6 т золота. Второе место занимает ОАО «Казахмыс», которое выпускает его в качестве попутного компонента медного производства около 3 - 4 т.

70% всего производимого в Казахстане золота добывается в основном на мелких (с запасами до 25 т) и средних (от 25 до 100 т) месторождениях. Месторождения золота выявлены во всех регионах Казахстана, по уровню запасов лидирующее положение занимают Восточный, Северный и Центральный Казахстан. В группу малых месторождений включено 62 разведанных месторождения. Подавляющее большинство объектов этой группы (46 из 62 месторождений) не эксплуатируется. Золоторудные и золотосодержащие месторождения встречаются в 16 горнорудных районах. Важнейшими из них являются: Калбинский и Рудно-Алтайский в Восточном Казахстане (месторождения Бакырчик, Большевик, Риддер-Сокольное и др.); Кокшетауский и Жолымбет-Бестобинский в Северном Казахстане (месторождения Васильковское, Жолымбет, Бестобе и др.); Шу-Илийский и Джунгарский в Южном Казахстане (Акбакай, Бескемпир, Архарлы и др.); Майкаинский и Северо-Балхашский в Центральном Казахстане (Майкаин, Бощекуль, Саяк IV, Долинное и др.); Жетыгаринский и Мугоджарский в Западном Казахстане (Жетыгара, Комаровское, Юбилейное и др.).

Основными показателями геолого-экономической оценки рассматриваемых месторождений могут служить запасы руды (металла) и содержание золота в руде. По 40 месторождениям преобладают малые месторождения (22 - 23 объекта) с запасами руды до 100 тыс. т (золота до 1 т). Известно всего два месторождения (Аксакал и Кенжем, рудник Акбакай) с запасами свыше 1 млн. т руды и более 10 т металла в руде. Запасы руды на пяти других месторождениях составляют от 100 тыс. т до 1 млн. т.

В некоторых странах отработка малых месторождений считается экономически эффективной при содержании золота 7,8 - 8,3 г/т. Среди казахстанских месторождений золота таких почти половина, и запасы в них, исключая Алтынсай, не превышают 100 тыс. т руды. В ряде месторождений (Жаксы, Северный Байлюсты и др.) содержание золота значительно превышает 20 г/т, а самое высокое наблюдается в рудах Алтынсая - 36,9 г/т. Характерно, что всего лишь четыре месторождения характеризуются содержанием золота 4,2 г/т и менее.

Постепенное уменьшение запасов богатых легкообогатимых руд и увеличение потребности в золоте приводит к тому, что в переработку вовлекаются бедные, сложные по минеральному составу, содержащие вредные примеси руды. Доля золотодобывающих предприятий, перерабатывающих упорные, сложные по минеральному составу руды, в последнее время увеличилась. В Казахстане 41% собственно золоторудных месторождений легкообогатимы, более половины относятся к категории технически упорных. Особенностями подобных руд являются тонкая вкрапленность, высокое содержание сульфидов, наличие минеральной органики и мышьяковистых минералов и т.п. [2].

Для более полного извлечения металлов с высокими экономическими показателями применяют как заводской способ извлечения благородных металлов из балансовых руд с полным циклом переработки, так и относительно дешевый способ кучного выщелачивания из бедных забалансовых руд или отвалов.

В промышленности используют три основных метода кучного выщелачивания. Они отличаются организацией основных и вспомогательных работ, конструкцией гидротехнических сооружений и характером общеинженерных мероприятий.

При первом способе сооружают долговременные площадки многоразового использования из твердых гидроизоляционных покрытий. Они способны выдерживать механическое давление складированного штабеля, погрузочно-разгрузочных механизмов и транспортных средств. Необходимым технологическим оборудованием являются участки для формирования штабеля и строительства хвостохранилища, очень прочное гидроизоляционное основание из асфальта и бетона, небольшие по объему технологические емкости. Процесс занимает небольшое количество времени, рудную массу перерабатывают дважды (загрузка, выгрузка) [3].

Хвостохранилище - комплекс специальных сооружений и оборудования, предназначенный для хранения или захоронения радиоактивных, токсичных и других отвальных отходов обогащения полезных ископаемых, именуемых хвостами. На горно-обогатительных комбинатах (ГОК) из поступающей добытой руды получают концентрат, а отходы переработки перемещают в хвостохранилище.

Обычно хвостохранилища сооружают в нескольких километрах от горно-обогатительной фабрики, в понижениях рельефа: котловинах, ущельях, распадках.

В зависимости от места расположения котлована, различают следующие типы хвостохранилищ:

- равнинный;

- овражный;

- пойменный;

- карьерный;

- шахтный;

- косогорный.

Из хвостов намывается дамба, которой огораживается хвостохранилище. При отстаивании идёт разделение на осадочную твёрдую фазу хвостов и воду. Вода вторично используется горно-обогатительной фабрикой или очищается и сбрасывается в стоки. Для улучшения процесса разделения фаз могут применяться реагенты - коагулянты и флокулянты.

Накопленные технологические отходы являются потенциальным крупнотоннажным сырьём. С течением времени появляются технологии, позволяющие лучше разделять компоненты отходов. Промышленность выставляет новые требования к сырью, известные источники минералов обедняются и истощаются. Это ведёт к разработке «вторичных месторождений» с целью получения редких элементов, другого ценного сырья.

Хвостохранилище, являясь накопителем отходов переработки различных руд, относится к числу экологически потенциально опасных инженерных объектов. Экологическая опасность связана с тем, что наиболее часто в хвостохранилищах находятся отходы переработки золотосеребряных руд, полезные компоненты из которых извлекались амальгамированием и цианированием. Сейчас общественность требует консервации этих объектов, что невозможно выполнить без знания инженерно-геологических особенностей и геоэкологических процессов, происходящих в накопленных отходах [4].

1.2 Топографическая съемка местности

Топографической съемкой называют комплекс полевых и камеральных работ по определению взаимного планово-высотного расположения характерных точек местности, выполняемых с целью получения топографических карт и планов, а также их электронных аналогов - электронных карт (ЭК) и цифровых моделей местности (ЦММ).

Если съемку выполняют только для получения плана местности без изображения рельефа, то такую съемку называют ситуационной или горизонтальной. Если в результате съемки должны быть получены план и цифровая модель местности или карта с изображением рельефа, то такую съемку называют топографической.

В зависимости от основного используемого прибора различают несколько видов съемок:

- теодолитная;

- тахеометрическая;

- мензульная;

- фототеодолитная;

- аэрофотосъемка;

- лазерное сканирование;

- наземно-космическая;

- комбинированная;

- нивелирование поверхности.

Теодолитная съемка выполняется с помощью теодолита и мерных приборов. В современных условиях в качестве мерных приборов используют светодальномеры. Поэтому теодолитную съемку удобнее всего производить теодолитом со светодальномерной насадкой или электронным тахеометром. Теодолитные съемки используют для создания ситуационных планов и карт масштаба 1: 2000, 1: 5000 и 1: 10 000. Ее широко используют для съемки полосы вдоль трассы автомобильных дорог, для съемки долины реки при изысканиях мостовых переходов.

Мензульная съемка осуществляется с использованием мензулы и кипрегеля, с помощью которых непосредственно на местности получают топографический план. Это устаревший вид топографической съемки, который несмотря на одно явное достоинство, связанное с возможностью непосредственного контроля качества производимых работ, характеризуется существенными недостатками, такими как: выполнение всего комплекса работ в полевых условиях, невозможность использования средств автоматизации и вычислительной техники для сбора, регистрации и обработки данных, проблемы с подготовкой топографических планов на графопостроителях и с подготовкой ЦММ. В настоящее время уже практически не используется.

Фототеодолитная съемка производится с помощью специального прибора - фототеодолита, который представляет собой комбинацию теодолита и высокоточной фотокамеры. При фотографировании участка местности с двух точек базиса можно получить стереоскопическую модель местности, при камеральной обработке которой можно подготовить топографический план в горизонталях и ЦММ. Это один из наиболее перспективных видов топографических съемок, требующий минимальных затрат труда в полевых условиях, с перенесением основного объема работы по получению исходной информации о местности в камеральные условия с максимальным привлечением средств автоматизации и вычислительной техники, использование которой оказывается особенно эффективным в открытой пересеченной и горной местности, а также при обследовании существующих инженерных сооружений.

Лазерное сканирование - это современный оперативный вид съемки местности, который вобрал в себя последние достижения компьютерных технологий. Применение лазерного сканирования местности в настоящее время оказывается особенно эффективным в связи с большими объемами полевых работ по сбору информации для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта существующих автомобильных дорог.

Аэрофотосъемка производится с помощью специальных высокоточных фотокамер-аэрофотокамер (АФК), устанавливаемых на летательных аппаратах или искусственных спутниках Земли. В отличие от фототеодолитной съемки, где луч фотографирования практически горизонтален, аэрофотосъемка производится при практически отвесном луче фотографирования. Получаемые стереоскопические модели местности легко поддаются обработке в камеральных условиях с широким привлечением средств автоматизации и вычислительной техники. Аэрофотосъемка чрезвычайно эффективна и находит широкое применение в практике изысканий инженерных объектов.

Развитие методов электронного фотографирования и автоматизированной обработки электронных фотографий приведет в будущем к еще более широкому применению этого современного вида топографических съемок.

Комбинированная съемка представляет собой сочетание аэросъемки и одного из видов наземных топографических съемок. Эффективна в районах со слабовыраженным рельефом, когда ситуационные особенности местности устанавливают по аэрофотоснимкам, а рельеф - по материалам одного из видов наземных топографических съемок.

Наземно-космическая - один из самых перспективных видов топографических съемок, основанный на использовании систем спутниковой навигации GPS (Global Positioning System). В этой системе специальные искусственные спутники Земли используют в качестве точно координированных подвижных точек отсчета, по положению которых определяют трехмерные координаты характерных точек местности наземным методом с помощью приемников спутниковой навигации GPS.

Нивелирование поверхности по квадратам выполняется с помощью нивелира и землемерной ленты для получения топографических планов и ЦММ. Нивелирование поверхности особенно эффективно при использовании регистрирующих (электронных) нивелиров. Поскольку съемку осуществляют горизонтальным лучом визирования нивелира, то область ее применения ограничена равнинными участками местности. Именно по этой причине последняя находит применение при изысканиях аэродромов. Кроме того, результаты съемки нивелированием по квадратам являются готовой ЦММ в узлах правильных прямоугольных сеток.

Тахеометрическая съемка выполняется с помощью теодолитов и тахеометров (номограммных или электронных). Особенно эффективной тахеометрическая съемка оказывается при использовании в качестве основного прибора электронных тахеометров. В настоящее время это один из основных методов съемки подробностей и рельефа местности. Служит для получения топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ) масштабов 1: 500, 1: 1000 и 1: 2000 при изысканиях инженерных сооружений (дорог, мостовых переходов, развязок движения, гидромелиоративных систем и т.д.). Достоинствами тахеометрической съемки является возможность автоматизации процесса сбора и регистрации данных с последующим широким использованием средств автоматизации и вычислительной техники для обработки данных и подготовки топографических планов и ЦММ.

Любые виды топографических съемок требуют создания планово-высотного съемочного обоснования. Принцип «от общего к частному» в полной мере реализуется при выполнении любых видов топографических съемок: создание планово-высотного съемочного обоснования, съемка подробностей местности, подготовка топографического плана и ЦММ [5].

1.3 Состав работ при тахеометрической съемке

1.3.1 Общие сведения

Тахеометрическая съемка выполняется самостоятельно для создания планов или цифровых моделей небольших участков местности в крупных масштабах (1: 500 - 1: 5000) либо в сочетании с другими видами работ, когда выполнение стереотопографической или мензульной съемок экономически нецелесообразно или технически затруднительно. Результаты тахеометрической съемки используют при ведении земельного или городского кадастра, для планировки населенных пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных мероприятий, при изысканиях для строительства дорог, трубопроводов, каналов и т. п.

В состав работ при тахеометрической съемке местности входят:

- рекогносцировка местности,

- создание планово-высотного обоснования,

- собственно съемка местности,

- камеральная обработка результатов измерений с последующим построением ЦММ.

1.3.2 Рекогносцировка местности

Перед началом выполнения тахеометрической съемки производят рекогносцировку местности, т.е. обследование территории выполнения работ. К ней относится сопоставление ситуации, изображенной на карте, выполненной ранее, с ситуацией в натуре. Кроме того, производится отыскивание имеющихся пунктов государственной геодезической сети или сетей съемочного обоснования, проверяется их наличие и сохранность. После изучения местности выполняется создание планового и высотного обоснования [6].

1.3.3 Плановое и высотное обоснование

Геодезическое обоснование предназначено для закрепления в зоне геодезических работ плановых координат и исходных отметок. При выполнении маркшейдерско-геодезических задач на промышленных площадках шахт и карьеров рекомендуется применение радиальной системы координат с началом в центре основания ствола. Плановое обоснование используется при производстве работ по определению вертикальности ствола; прямолинейности поясов башни и угловых вертикальных элементов мачты; отклонении решетки башен относительно проекта. В состав обоснования входят четыре пункта наблюдения, закрепленных на местности опорными знаками. Знаки монтируются на осях симметрии ствола. Плановые пункты рекомендуется закреплять на расстояниях от 1,3 до 2,0 высот ствола.

Конструкция опорного знака состоит из стальной трубы диаметром 150-200 мм, закладываемой в грунт не менее 1,5 м от поверхности земли. Основание столба в земле бетонируется.

Высотное обоснование включает в свой состав глубинный или стенной репер. На мачтовых опорах рекомендуется монтаж осадочных марок выполнять на каждом анкерном фундаменте. На опорах башенного типа допускается монтаж стенных реперов в зоне радиусом 50 - 300 м от центра башни.

Места установки опорных знаков и реперов определяются на основании планов будущей застройки и реконструкции территории, прилегающей к опоре, а также соблюдения сохранности на весь период эксплуатации опоры.

Пункты государственных геодезических сетей и сетей сгущения не имеют достаточной густоты для производства топографических съемок. Поэтому на территории предполагаемого строительства создают съемочное обоснование. Пункты этого обоснования расположены таким образом, чтобы все измерения при съемке ситуации и рельефа производились непосредственно с его точек.

Съемочное обоснование создается на основе общего принципа построения геодезических сетей - от общего к частному. Оно опирается на пункты государственной сети и сетей сгущения, погрешности которых пренебрежительно малы по сравнению с погрешностями съемочного обоснования.

Точность создания обоснования обеспечивает проведение топографических съемок с погрешностями в пределах графической точности построений на плане данного масштаба. В соответствии с этими требованиями в инструкциях по топографическим съемкам регламентируют точность измерений и предельные значения длин ходов.

Наиболее часто в качестве планового обоснования используют теодолитные ходы. На открытой местности теодолитные ходы иногда заменяют рядами или сетью микротриангуляции, а на застроенной или залесенной территории - сетями из четырехугольников без диагоналей.

Съемочное обоснование для тахеометрической съемки создают, прокладывая, кроме теодолитных ходов, ходы технического нивелирования, высотные или тахеометрические ходы [7].

Тахеометрический ход - это комбинация теодолитного и высотного ходов в одном. На каждом пункте хода измеряют горизонтальный угол, углы наклона на заднюю и переднюю точки и дальномерное расстояние прямо и обратно. Превышение между пунктами вычисляют по формуле тригонометрического нивелирования.

Высотное обоснование обычно создается в виде сетей нивелирования IV класса или технического нивелирования. На больших площадях при создании высотного обоснования методом геометрического нивелирования получают редкую сеть пунктов, которая в последующем сгущается высотными ходами. В этих ходах превышения определяют тригонометрическим способом. Для получения необходимой точности в инструкциях по топографическим съемкам регламентируют точность измерений превышений, методику их определения и предельные длины высотных ходов.

Ход высотный - геодезический ход, являющийся высотным съемочным обоснованием. Служит для определения высот точек съемочных сетей, высотных опознаков, высот точек разбивочной сети и др.

Высотный ход создается геометрическим или тригонометрическим нивелированием (тахеометром, теодолитом, нивелиром, кипрегелем) как самостоятельный вид работ (привязка высотных опознаков и т.п.), так и совместно с созданием плановых съемочных сетей (теодолитный, тахеометрический и др. ходы)

Средние погрешности плановых построений составляют 1 - 2%, а определения высот - до 5% (относительно твердых точек топоосновы). Производительность зависит от квалификации составителей и характера местности и составляет при высотно-плановых определениях от 0,3 до 1 км хода в час (при работе двух составителей).

Базовые точки съемочного обоснования закрепляются на местности одним из следующих способов:

1 Колышками высотой 0,5 - 1 м с затесом, на котором пишется номер точки. Для улучшения видимости колышка на ее верхнем конце можно поместить белую разметку, приклеенную красной липкой полиэтиленовой лентой.

2 Белой разметкой (в виде ленточки) с номером точки, приклеенной красной липкой лентой к веткам кустов или деревьев. Липкая лента должна охватывать ветку, клеиться сама на себя и двумя липкими сторонами к бумаге. Пригодно для короткого срока работ.

3 Номер точки можно записать на небольшой зарубке, сделанной на сухом дереве или молодой поросли с диаметром ствола 2 - 3 см. Такие точки сохраняются долго. Зарубки на молодых деревьях зарастают через 1 - 2 года и не приносят вреда.

Координирование пунктов планово-высотного обоснования выполняется с точностью:

а) расстояние "знак-центр опоры" с относительной погрешностью 1/2000;

б) горизонтальный угол с центра опоры между направлениями на пункты и строительные оси с погрешностью ±1,0';

в) абсолютная отметка исходного репера относительно пунктов государственной или местной нивелирной сети по методике и с точностью нивелирования III класса.

Работы по монтажу и геодезической привязке пунктов обоснования оформляются схемой и актом передачи на сохранность эксплуатационной организации [8].

1.3.4 Проектирование теодолитных ходов

Проектирование теодолитных ходов осуществляют по имеющимся крупномасштабным топографическим планам (картам). Однако часто выбор расположения ходов и мест закрепления поворотных точек производят сразу в полевых условиях при измерениях. В обоих случаях соблюдаются следующие условия:

1 Расположение теодолитных ходов должно отвечать назначению и целям их проложения; так, при съемке населенных пунктов теодолитные ходы прокладывают вдоль проездов; при изысканиях дорог, каналов и прочих сооружений линейного типа теодолитные ходы проектируют примерно по оси будущего сооружения; при речных изысканиях теодолитный ход намечают по берегу рек и т.д.

2 Обеспечение должной схемы (конфигурации) системы ходов: пункты сети должны обеспечить требуемую густоту съемочного обоснования; предельная длина теодолитных ходов между пунктами опорных геодезических сетей или узловыми точками ходов, служащих самостоятельной геодезической основой, на застроенной территории не должны превышать 4 км при масштабе съемки 1: 5000, 2 км при масштабе 1: 2000, 1,2 км при масштабе 1: 1000 и 0,8 км при масштабе съемки 1: 500; предельная длина «висячих» ходов не должна превышать 1/10 допустимой длины хода, проложенного между опорными пунктами, и ход должен иметь не более 1 - 3 точек поворота.

3 Соблюдение по возможности прямолинейности ходов и равенства длин его сторон. Длины линий в теодолитных ходах должны быть не более 350 м и не менее 20 м - на застроенной территории и 40 м незастроенной.

4 Удобство измерений длин и углов; при непосредственном измерении расстояний (лентой) хода проектируют по возможности на местности, удобной для вешения линий и производства самих измерений: вдоль дорог, по межам, просекам и т.п.; для того, чтобы движение транспорта не мешало производству измерений, хода проектируют не по оси дороги, а вдоль обочины.

1.3.5 Производство тахеометрической съемки

При тахеометрической съемке, визируя зрительной трубой тахеометра на рейку, находящуюся в определяемой точке (пикете), получают автоматически три её координаты - направление, расстояние х (полярные координаты) и превышение h относительно точки стояния прибора.

Кроме того, на каждой станции ведутся примерно в масштабе съёмки условными знаками (с пояснительными надписями) схематические зарисовки с показом на них пикетов, контуров угодий, местных предметов и направлений ориентирования лимба прибора. При выборе пикетов главное внимание обращают на съёмку рельефа местности, причём на каждой станции выбирают их столько и располагают так, чтобы их высотные отметки позволили правильно изобразить рельеф и ситуацию снимаемой местности, а также вычислить отметку любой её точки, на которой рейка не ставилась. Высотные пикеты располагают во всех характерных точках и линиях рельефа: на вершинах гор и холмов, на дне котловин и впадин, по линиям водослива лощин и водораздела хребтов, у подошв гор и хребтов, у бровок котловин и лощин, в точках седловин, на линиях перегиба скатов и т.п. Расстояние между высотными пикетами не должно превышать: 40 мм на плане при масштабе съемки 1: 500, 30 мм - при масштабе 1: 1000, 20 мм - при масштабе 1: 2000, чтобы при рисовке рельефа было удобно выполнять интерполирование горизонталей. Главное условие выбора высотных пикетов - чтобы местность не имела между соседними пикетами перегибов ската.

Чем больше высотных пикетов, тем легче рисовать рельеф на плане, но не надо забывать, что объем выполненной работы определяется не числом пикетов, а заснятой площадью в гектарах или в квадратных километрах. Поэтому пикетов надо набирать столько, сколько требуется для правильной рисовки рельефа.

Плановые пикеты располагают на контурах и объектах местности; иногда плановые пикеты называют реечными точками. При замене криволинейных контуров ломаными линиями ошибка спрямления не должна превышать 0,5 мм в масштабе плана.

Поскольку требования к точности измерений при тахеометрической съемке невысокие, то измерения при съемке пикетов выполняют по упрощенной методике:

- горизонтальные углы измеряют при одном положении круга;

- расстояния, измеряемые по нитяному дальномеру, округляют до целых метров при съемке в масштабах 1: 2000 или 1: 5000;

- углы наклона измеряют при одном положении круга, установив место нуля близким или равным нулю; при этом отсчет по вертикальному кругу будет равен углу наклона, если съемку выполнять при основном положении круга.

Все результаты измерений записывают в журнал тахеометрической съемки; затем там же вычисляют углы наклона, горизонтальные проложения, превышения пикетов относительно точки стояния теодолита и отметки пикетов. Одновременно с ведением журнала составляют схематический чертеж местности - абрис (кроки), на котором показывают все заснятые с этой станции пикеты, контуры, ситуацию, формы рельефа, направления скатов. Иногда абрис рисуют до начала съемки, намечая на нем плановые и высотные пикеты, и затем уже ведут съемку в соответствии с абрисом.

При тахеометрической съемке много времени тратится на вычисление превышений и горизонтальных проложений. За один рабочий день обычно набирают 400 - 500 пикетов, а специалисты высокой квалификации - до 1000 пикетов; на обработку такого объема приходится тратить несколько часов, при этом неизбежны разного рода ошибки, для исключения которых превышения и горизонтальные проложения выбирают из таблиц во вторую руку. Существенную пользу может дать применение программируемого микрокалькулятора [9].

Расстояние от точек тахеометрических ходов (съемочных станций) до пикетов и расстояния между пикетами должны соответствовать техническим допускам, приведенным в таблице 1.

Таблица 1

Допуски расстояний при тахеометрической съемке

Масштаб съемки	Сечение рельефа, м	Максимальное расстояние между пикетами, м	Максимальное расстояние от прибора до рейки при съемке рельефа, м	Максимальное расстояние от прибора до рейки при съемке контуров, м
1: 5000	0,5	60	250	150
	1,0	80	300	150
	2,0	100	350	150
	5,0	120	350	150
1: 2000	0,5	40	200	100
	1,0	40	250	100
	2,0	50	250	100
1: 1000	0,5	20	150	80
	1,0	30	200	80
1: 500	0,5	15	100	60
	1,0	15	150	60

При тахеометрической съемке плотность пунктов съемочного обоснования должна обеспечивать возможность проложения тахеометрических ходов, отвечающих техническим требованиям, указанным в таблице 2.

Таблица 2

Плотность пунктов съемочного обоснования

Масштаб съемки	Максимальная длина хода, м	Максимальная длина линий, м	Максимальное число линий в ходе
1: 5000	1200	300	6
1: 2000	600	200	5
1: 1000	300	150	3
1: 500	200	100	2

При съемке в масштабе 1: 500 линии в тахеометрических ходах измеряются лентой.

Углы в тахеометрических ходах измеряются одним полным приемом. Колебания значений угла, полученного из полуприемов, не должны превышать 30 при измерении угла оптическими теодолитами и 1 - при измерении угла 30-секундными теодолитами.

Угловые невязки в тахеометрических ходах не должны превышать:

при измерении углов оптическими теодолитами :

, (1)

при измерении углов теодолитом 30-секундной точности :

, (2)

где n - число углов в ходе [10].

1.4 Способы съемки ситуации и рельефа

Съемку ситуации и рельефа местности можно начинать только после проверки построения съемочной сети с любой съемочной точки. При этом обязательным условием является выполнение съемки сплошным массивом и по всем элементам, чтобы не возвращаться к заснятой части для каких-либо доделок и исправлений.

Мензульная съемка выполняется двумя способами: полярным способом и способом засечек. При полярном способе объекты наносятся на планшет по направлениям и расстояниям, измеряемым на местности кипрегелем с помощью дальномерной рейки. Способ засечек применяется в основном при съемке недоступных объектов (например, заводских труб, прибрежных опасностей, свай и др.). Данные измерения превышений и высот реечных точек записываются в журналы мензульной съемки.

При тахеометрической съемке, выполняемой теодолитом, наряду с указанными выше способами практикуется способ перпендикуляров. В процессе съемки все данные полевых наблюдений записываются в журналы тахеометрической съемки и показываются на горите, который ведется в возможно более крупном масштабе.

При съемке полярным способом расстояния между инструментом и дальномерной рейкой не должны выходить за пределы, указанные в таблице 3.

Таблица 3

Допуски расстояний при полярном способе съемки ситуации

Масштаб съемки	При съемке наиболее важных контуров и предметов местности, м	При съемке второстепенных контуров и предметов местности, м	При съемке рельефа местности, м	Высота сечения рельефа, м
1: 5000	150	200	250 300 350 350	0,5 1 2 5
1: 2000	100	150	200 250 300	0,5 1 2
1: 1000	80	100	100 150 200 250	0,25 0,5 1 2
1: 500	60	80	80 100 150	0,25 0,5 1

При съемке способом прямых засечек каждый объект должен быть нанесен на планшет по засечкам не менее чем с трех съемочных точек. Углы между направлениями при засекаемых объектах должны находиться в пределах от 40 до 140°.

При съемке способом перпендикуляров длины перпендикуляров измеряются мерной лентой или рулеткой и не должны выходить за пределы, указанные в таблице 4 [10].

Таблица 4

Длины перпендикуляров при съемке способом перпендикуляров

Масштаб съемки	Длина перпендикуляра, восстановленного глазомерно, м	Длина перпендикуляра, восстановленного с помощью экера, м
1: 5000	10	80
1: 2000	8	60
1: 1000	6	40
1: 500	4	20

При камеральной обработке результатов измерений выполняют уравнивание ходов. Уравнивание тахеометрического хода выполняют отдельно для координат (как в теодолитном ходе) и превышений (как в высотном ходе). Допустимые невязки вычисляют по следующим формулам:

- угловую:

, (3)

- абсолютную:

, (4)

- высотную:

(5)

где n - число измеренных углов хода

- длина хода в метрах [9].

Высотные теодолитные ходы прокладывают с использованием нивелирных реек, определяя превышения между реечными точками тригонометрическим односторонним нивелированием из середины.

В общем случае применяют разомкнутые одиночные ходы и системы ходов с одной или несколькими узловыми точками, которые должны опираться не менее чем на два исходных пункта. Проложение замкнутых ходов, опирающихся на один исходный пункт, допускается лишь при особой необходимости.

В высотных теодолитных ходах расстояния от теодолита до реечных точек должны быть не более 150 м; в отдельных случаях они могут быть увеличены до 300 м. Углы наклона и расстояния измеряют теодолитами Т2, Т5 и им равноточными с коэффициентом нитяного дальномера 100. На каждой станции углы наклона измеряют дважды - на вверх рейки и деление «1500 мм». Для удобства можно изготавливать специальную марку и укреплять ее на черной стороне рейки. Расстояния измеряют по черной и красной сторонам рейки. Предельную длину высотного теодолитного хода L устанавливают в зависимости от среднего значения угла наклона местности (таблица 5) [11].

Таблица 5

Предельная длина высотного теодолитного хода

Предельная длина высотного теодолитного хода L, км	Среднее значение угла наклона местности
	3	4	5	6	7	8	10	12	15
L	20	14	10	7	5	4	3	2	1.5

Проложение нивелирных ходов ведут в одном направлении. Основным способ нивелирования является способ из середины, при котором нивелир устанавливают на равных расстояниях от реек и превышение h получают как разность между задним а и передним b отсчетами:

h = a - b. (6)

В отдельных случаях (через реку, болото, овраг и т.п.) можно применять нивелирование вперед, при котором прибор устанавливают над одной точкой местности, а рейку ставят в другой точке. Производят отсчет b по рейке и измеряют металлической рулеткой высоту r прибора над первой точкой. Превышение вычисляют по формуле:

h = i - b. (7)

При нивелировании из середины расстояние от нивелира до рейки, как правило, не должно превышать 120 м; при спокойных изображениях допускается его увеличение до 200 м. Высота визирного луча над поверхностью земли не должна быть менее 0,2 м. Расстояние от нивелира до реек измеряют по дальномеру. Неравенство этих расстояний на станции не должно превышать 10 м, а накопление таких неравенств по всей длине хода - 50 м.

Рейки устанавливают отвесно на башмаки, прочно забитые в землю костыли или деревянные колья. Для ускорения работ рекомендуется иметь не менее трех башмаков или костылей и устанавливать их по направлению хода заблаговременно. Нивелирование может выполняться как по двусторонним, так и по односторонним рейкам.

Нивелир на станции устанавливают так, чтобы два подъемных винта его подставки располагались вдоль линии нивелирования, а затем горизонтируют прибор по круглому уровню. Отсчеты по черной стороне рейки производят по средней нити и по верхнему дальномерному штриху, а по красной стороне - только по средней нити. Дополнительный отсчет по верхней нити для черной стороны рейки служит для вычисления расстояний. Для приведения линии визирования в горизонтальное положение перед каждым отсчетом по рейке пузырек цилиндрического уровня нивелира приводят элевационным винтом на середину [12].

Для построения геодезической сети и выполнения съемочных работ наряду с традиционными средствами применяют геодезическую спутниковую аппаратуру GPS, ГЛОНАСС, GPS/ГЛОНАСС. Важную роль в достижении лучших результатов играет соблюдение требований к размещению и выбор созвездия спутников. Для всех видов спутниковых определений до и после полевых работ необходимо выполнять контрольные определения приращений координат на эталонных геодезических полигонах.

При создании съемочного обоснования для топографических съемок надежным способом контроля является:

1) сравнение результатов спутниковых определений с отметками реперов государственной нивелирной сети;

2) контроль допустимости фактора PDOP;

3) связывание соседних точек обоснования при помощи полигонометрических (теодолитных) ходов;

4) в отдельных случаях, при достаточном соотношении точностей - сравнение с пунктами государственной геодезической сети.

При съемке ситуации и рельефа надежный контроль обеспечивают:

- повторными спутниковыми измерениями с применением метода реоккупации или более точного приемника или с увеличенным интервалом регистрации;

- прямыми линейными измерениями достаточной точности между характерными точками ситуации, на которых выполняли спутниковые определения [13].

1.5 Объекты тахеометрической съемки

При съемке населенных пунктов на планах должны быть показаны все одиночные постройки, составляющие кварталы и различные обособленные группы (массивы), с четким выделением проездов (улиц, переулков, площадей и др.). Изображение построек на планах производится с учетом их огнестойкости (материала постройки), этажности и назначения.

В населенных пунктах не следует показывать переносные и временные сооружения (ларьки, палатки, киоски, некапитальные изгороди и др.). Кроме того, в масштабе 1: 5000 разрешается не снимать мелкие нежилые строения индивидуального пользования и выходы колодцев подземных сооружений.

Пути сообщения, проходящие вдоль берега, и подъездные пути к сооружениям на берегу наносятся на планы с учетом их классификации по назначению, степени технического совершенства и использования в течение года. При этом выделяются: железные дороги нормальной колеи и узкоколейные, автогужевые дороги с прочным покрытием и без него, вьючные и пешеходные тропы на труднопроходимых участках берега.

Съемка дорог выполняется с точным выделением всех характерных для них деталей. В процессе съемки измеряется ширина дороги, а также относительные высоты насыпей и глубины выемок. Для шоссе дополнительно устанавливаются ширина и материал прочного покрытия.

Высотные отметки дорог определяются, как правило на перекрестках, в местах пересечения с ручьями и реками и на участках с крутым подъемом (спуском).

Линии связи и электропередач снимаются в масштабе 1: 2000 и крупнее с точным нанесением на план всех видов опор. В масштабе 1: 5000 точному изображению подлежат только опорные знаки металлической и железобетонной конструкции; обычные опорные столбы наносятся только в поворотных точках.

При съемке населенных пунктов в масштабе 1: 5000 линии связи и электропередач низкого напряжения разрешается не показывать.

При съемке элементов ситуации береговой полосы необходимо определять и четко разграничивать участки с различными видами растительного покрова и слагающего берег грунта. Указанные участки, в том числе сельскохозяйственные угодья, рекомендуется наносить на план как отдельные контуры, допуская сочетание в одном контуре нескольких видов растительного покрова и грунтов.

В общем случае на плане должны быть показаны контуры участков площадью 25 мм и более. Для хозяйственно ценных участков в отдельных случаях предельная площадь может быть уменьшена до 10 мм.

Деревья и кустарники, расположенные на берегу в одиночку и небольшими группами, наносятся на план без оконтуривания в соответствии с их положением на местности.

Узкие полосы древесной и кустарниковой растительности, в том числе аллеи и полезащитные полосы, изображаются на плане также без оконтуривания с расстановкой условных знаков по оси полосы; при этом размещение знаков должно давать представление о непрерывности и извилистости узкого контура, а положение крайних знаков соответствовать началу и концу полосы на местности.

При съемке лесных массивов необходимо определять: породу деревьев, среднюю для данного массива высоту и толщину (на уровне груди) деревьев и среднее расстояние между деревьями. Внутри лесных массивов следует показывать просеки, большие поляны, участки вырубок, гари и бурелома.

Съемка болот производится с обязательным измерением их глубины и определением степени проходимости. Глубина болот измеряется от твердого грунта. Проходимость болот устанавливается путем опроса местных жителей и непосредственным ее определением на местности (с соблюдением необходимых мер предосторожности).

Съемка рельефа выполняется одновременно со съемкой контуров и предметов местности. Причем для правильного и наиболее полного изображения рельефа зарисовку его горизонталями необходимо делать непосредственно в полевых условиях, сличая рисунок с натурой.

Положение горизонталей на плане устанавливается путем интерполирования между высотами, полученными при съемке в наиболее характерных точках местности. Потребное количество высот, зависящее от сложности рельефа, в каждом конкретном случае выясняется особо. В общем случае при однообразном скате и ясно выраженном рельефе высоты определяются через 20 - 25 мм в масштабе плана.

Формы рельефа с ненарушенными, задернованными склонами изображаются горизонталями независимо от крутизны. При этом на крутых склонах небольшой протяженности допускается слияние горизонталей. При большой ширине крутого склона и протяженности его более 10 мм на плане допускается проводить между двумя утолщенными горизонталями только часть основных горизонталей. В процессе зарисовки рельефа горизонталями на плане следует сохранять высотные отметки вершин возвышенностей, низших точек дна котловин и долин, характерных мест лощин и оврагов.

Обрывистые, незадернованные склоны и некоторые формы рельефа искусственного происхождения (насыпи, выемки, ямы и др.) снимаются как отдельные контуры и горизонталями не выделяются. Изображение обрывистых, незадернованных склонов следует дополнять высотными отметками через 20-25 мм в масштабе плана.

Крупные камни и скалы, расположенные отдельно и скоплениями, наносятся на план в соответствии с их положением на местности. При изображении отдельно расположенных камней и скал, а также некоторых форм рельефа искусственного происхождения необходимо указывать их относительные высоты (глубины) [14].

1.6 Геодезические приборы, используемые при производстве тахеометрической съемки

В инструкции по съемкам написано: "Тахеометрическая съемка производится, как правило, тахеометром-автоматом, и, как исключение, - теодолитом- тахеометром". Тахеометр-автомат называют еще номограммным тахеометром, так как сетка нитей в его трубе имеет вид номограммы или диаграммы; у обычного теодолита дальномерные нити - это два симметричных относительно центральной горизонтальной нити параллельных штриха. Расстояние между линиями номограммы тахеометра-автомата переменное и зависит от угла наклона трубы.

Относительная ошибка измерения расстояния номограммным тахеометром - 1/500, ошибка измерения превышений - 1 см на 100 м при K = 10 и 2 см при K = 20.

Тахеометр-автомат часто применяют вместе со столиком Карти. В этом случае абрис составляют в процессе съемки на лавсановой пленке. Журнал съемки при этом не ведется, так как пикеты наносят на абрис в масштабе плана и сразу подписывают их отметки. При использовании столика Карти исключаются белые пятна - незаснятые участки местности в пределах станции.

В настоящее время для тахеометрической съемки применяются также электронные тахеометры, представляющие собой комбинацию точного теодолита и точного светодальномера.

Электронный тахеометр - самый универсальный и интеллектуальный геодезический прибор. Встроенный микропроцессор позволяет тахеометру самостоятельно решать широкий спектр задач. К данным задачам относятся следующие:

- прямая и обратная геодезическая задача;

- расчет площадей, вычисление засечек, тахеометрическая съемка и вынос в натуру;

- измерения относительной базовой линии;

- определение недоступных расстояний и высот.

Полученные данные хранятся в памяти тахеометра и могут быть переданы на компьютер. Благодаря использованию жидкокристаллического экрана и клавиатуры, управлять тахеометром ничуть не сложнее, чем любым другим геодезическим прибором. При этом объем работ, который может быть выполнен при использовании тахеометра, будет намного больше.

Тахеометры обладают следующими полезными возможностями:

- электронной системой слежения за вертикальностью прибора (электронные уровни и компенсатор);

- лазерным дальномером, который, помимо измерений с отражателем, часто оснащен также безотражательным режимом измерения расстояний (позволяет тахеометру производить измерения непосредственно на поверхность объекта);

- памятью, в которой хранятся все измерения и расчеты, выполненные тахеометром системой учета коллимации и рефракции, что дает возможность работать с тахеометром только при одном круге;

- более совершенные модели тахеометров оснащены сервомоторами и возможностью автоматического захвата и слежения за отражателем. Такой тахеометр производит измерения в роботизированном режиме при минимальном участии наблюдателя.

Активно приборы начали использоваться в начале 90-х годов, когда их размеры, характеристики и стоимость стали сбалансированы. В Российской Федерации и Казахстане самыми первыми приборами были приборы производства фирм Leica, Sokkia, Geotronics и приборы УОМЗ. Позже на рынок пришли приборы фирм Zeiss, Topcon, Nikon, а в новейшей истории Pentax, Trimble и SP (на базе приборов Zeiss и Nikon) и множество китайских брендов. На данный момент весь рынок геодезических приборов делят в основном три крупнейших производителя: Trimble (США) (бренды Trimble, Nikon, Spectra Precision), Leica (Швейцария), Topcon (бренды Topcon и Sokkia). Кроме того, существуют серии тахеометров, разработанные совместно несколькими компаниями. Частным примером совместной разработки компаний Trimble и Nicon являются тахеометры серии TS525. Они разработаны с учетом современных требований к геодезическим приборам: малый вес, большая память, высокая надежность, удобство работы. Разработанный специально для строителей, тахеометр Trimble TS525 позволяет проводить все виды измерительных и разбивочных работ на строительной площадке. Тахеометры TS525 оснащены "безотражательным" дальномером дальностью до 200 м и видимым лазерным указателем линии визирования. К техническим характеристикам данной серии относится: дальность измерений по одной призме до 3000 м, в безотражательном режиме до 200 м; встроенный в дальномер лазерный целеуказатель; память прибора на 10 000 измерений, с их распределением по 32 проектам.