Topografie generală note de curs PDF

Preview

Summary

GH.M.T.RĂDULESCU TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs GHEORGHE M. T. RĂDULESCU TOPOGRAFIE GENERALĂ NOTE DE CURS 2012 1 GH.M.T.RĂDULESCU TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs PREFAŢĂ Notele de curs prezentate se adresează studenţilor Facultăţii de Resurse Minerale şi Mediu, specializarea Măsurători Terest...

Description

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

GHEORGHE M. T. RĂDULESCU

TOPOGRAFIE GENERALĂ NOTE DE CURS

2012

1

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

PREFAŢĂ Notele de curs prezentate se adresează studenţilor Facultăţii de Resurse Minerale şi Mediu, specializarea Măsurători Terestre şi Cadastru cursanţilor care urmează o formă de perfecţionare postuniversitară de specialitate, tuturor celor care în activitatea de proiectare sau execuţie sunt puşi în situaţii de a se utiliza metode şi instrumente topografice pentru a soluţiona problemele tehnice legate de realizarea unei investiţii. Acest curs constituie partea generală a TOPOGRAFIEI, latura directă prin care se măsoară suprafeţe de teren planimetric şi nivelitic în scopul reprezentării pe planuri topografice. Având la bază o experienţă de peste 30 de ani, am elaborat lucrarea pornind de la cele învăţate în Facultatea de Geodezie din Bucureşti de la eminenţii dascăli de specialitate: regretaţii N.Cristescu, M.Sebastian – Taub, M.Neamţu, E.Ulea, de la mentorul meu de o viaţă dl. prof.dr.ing. Vasile Ursea, trecând apoi la colaborarea la catedra de specialitate din cadrul Institutului Politehnic din Cluj-Napoca (anii 1980 – 1985) cu cei doi colegi: d-na Viorica Bălan şi dl. Gheorghe Bendea, continuând apoi la instituţia unde activez şi în prezent. Adresându-se şi celor ce aleg o formă de perfecţionare cu frecvenţă redusă (I.D. sau F.R.) am încercat să dau lucrării un caracter didactic, explicit, fiecare relaţie fiind dedusă pornind de la soluţii în care se prezintă inter-relaţia elementelor prelucrate. Autorul

2

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

CUPRINS

Prefaţă ............................................................................................................ I Cuprins ......................................................................................................... II Cap.I Introducere în obiectul şi metodologia topografiei ......................... 1 1.1.TOPOGRAFIA – ştiinţă a măsurătorilor terestre ......................... 1 1.1.a. Sfera de activitate a măsurătorilor terestre ................. 1 1.1.b. Obiectul şi aplicaţiile topo în construcţii şi minerit .... 3 1.2. Principiile disciplinei tehnice în topografie ................................. 6 1.3. Unităţi de măsură pentru lungimi şi suprafeţe ............................. 9 1.3.1. Unităţi de măsură pentru lungimi ................................. 9 1.3.2. Unităţi de măsură pentru suprafeţe ............................. 11

Cap.2 Forma şi dimensiunile Pământului, proiecţii, reprezentări ......... 16 2.1. Forma generală .................................................. 16 2.2. Dimensiunile....................................................... 18 2.3. Proiecţii cartografice. Generalităţi. Clasificări ...........................19 2.4. Proiecţii cartografice – principii generale ................................. 20 2.5. Sisteme de proiecţie utilizate la noi în ţară ............................... 22

Cap.3 Elemente topografice ale terenului ................................................ 25 3.1. Suprafaţă topo, detalii, geometrizarea terenului, etc. ................ 25 Proiecţii, hărţi, planuri .......................................................... 26 Elemente topografice ale terenului ....................................... 28 Ridicări topo planimetrice şi nivelitice. Elem. preliminare .. 36

Cap.4. Analiza măsurătorilor în măsurătorile terestre ........................... 38 4.1. Clasificarea măsurătorilor .......................................................... 38 4.2. Noţiuni asupra erorilor ............................................................... 40 4.3. Prezentarea rezultatelor asupra măsurătorilor ........................... 44

Cap.5 Instrumente topografice .................................................................. 46 5.1. Studiul teodolitelor .................................................................... 46 Axe şi piese principale ale unui teodolit ............................... 49 Părţile componente ale teodolitului ...................................... 51 Utilizarea teodolitului ........................................................... 57 Modele de teodolite .............................................................. 64 Instrumente pentru măsurarea directă a distanţelor .............. 68 Operaţii la măsurarea directă a distanţelor ........................... 69 Aparate electronice pentru măsurarea distanţelor ................ 73 Instrumente de nivelment geometric .................................... 74 Instrumente de nivelment cu lunetă ...................................... 76 Verificarea şi rectificarea instrumentelor de nivelment ........ 77 Instrumente tahimetrice ........................................................ 80 Tahimetre autoreductoare cu diagramă ................................. 83 Tahimetre autoreductoare cu refracţie sau dublă imagine .... 85 Tahimetre optice ................................................................... 89 Măsurarea paralactică a distanţelor ...................................... 90 Metode trigonometrice de măsurare a distanţelor ................ 92

Cap.6 Ridicări planimetrice ....................................................................... 94 Reţele de sprijin planimetrice ........................................................... 96 Proiectarea drumuirilor planimetrice ...............................................115 Ridicarea detaliilor planimetrice .................................................... 128

3

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

Cap.7 Ridicări nivelitice ........................................................................... 131 Nivelment geometric ...................................................................... 137 Nivelmentul geometric de mijloc ................................................... 138 Nivelmentul geometric de capăt ..................................................... 140 Drumuiri de nivelment geometric de mijloc ................................... 140 Clasificarea drumuirilor de nivelment geometric ........................... 142 Radierea nivelitică .......................................................................... 147 Nivelmentul suprafeţelor prin profile ............................................. 156 Nivelmentul trigonometric ............................................................. 158 Drumuiri de nivelment trigonometric ............................................. 160 Radierea de nivelment trigonometric ............................................. 163 Nivelmentul tahimetric ................................................................... 164 Precizia grafică a planurilor topografice ........................................ 165 Semne convenţionale topografice ................................................... 166 Semne convenţionale de nivelment ................................................ 167

Cap.8 Planuri şi hărţi ............................................................................... 169 8.1. Elementele planurilor şi hărţilor .............................................. 169 8.2. Utilizarea hărţilor şi planurilor ................................................ 174

Bibliografie ................................................................................................. 115

4

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

CAPITOLUL I INTRODUCERE ÎN OBIECTUL ŞI METODOLOGIA TOPOGRAFIEI

1.1.

TOPOGRAFIA – ştiinţă a măsurătorilor terestre.

1.1.a. Sfera de activitate a măsurătorilor terestre Ansamblul disciplinelor care contribuie la măsurarea şi reprezentarea suprafeţelor terestre formează ştiinţa măsurătorilor terestre. Se disting trei scopuri principale ale acestei ştiinţe, din punct de vedere: -

ştiinţific: cunoaşterea formei şi dimensiunilor Pământului, ca planetă;

-

practic direct: obţinerea de planuri şi hărţi topografice;

-

practic indirect – aplicativ : amplasarea, dirijarea şi urmărirea poziţiei în teren a investiţiilor proiectate, pe baza şi respectând proiectul de execuţie.

Principalele ramuri ale măsurătorilor terestre (Schema 1) sunt: Geodezia: care se ocupă cu studiul formei dimensiunilor Pământului, sau a unor părţi ale acestuia şi cu determinarea cu precizie a poziţiei unor puncte de pe teren care în ansamblu formează reţeaua geodezică de sprijin. Pentru că suprafeţele pe care se operează sunt mari, în măsurătorile geodezice se ţine cont de curbura terestră. Topografia: sprijinindu-se pe punctele reţelei geodezice determină poziţia în teren a detaliilor naturale şi artificiale de pe suprafaţa Pământului, fără a considera curbura terestră. Fotogrammetria: prin prelucrarea fotografiilor (fotogramelor) terenului, preluate din avion sau de la sol, realizează planuri şi hărţi. Teledetecţia: ansamblu de tehnici şi tehnologii care permit cercetarea de la distanţă a suprafeţelor terestre sol – subsol sub aspect calitativ şi

5

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

poziţional, prin prelucrarea imaginilor preluate în diferite zone ale spectrului electromagnetic. Cartografia: care studiază posibilităţile trecerii de la suprafeţele terestre – curbe la cele de proiecţie – plane, reducerea imaginilor obţinute la scară şi reprezentarea acestora pe hărţi; precum şi cu tehnicile de redactare, reproducere, imprimare, multiplicare şi păstrare a hărţilor topografice.

MĂSURĂTORI TERESTRE

ASTRONOMIE GEODEZICĂ

GRAVIMETRIE GEODEZICĂ

GEODEOZIE

CARTOGRAFIE

TOPOGRAFIE

FOTOGRAMMETRIE TELEDETECŢIA

COSMICĂ

M,ATEMATICĂ

ELIPSOIDALĂ

REDACTARE

AERIANĂ TERESTRĂ

REPRODUCERE PROBLEMA PLANĂ

TRIANGULAŢIA DE ORIDIN SUPERIOR

PROBLEMA COTEI

POLIGONAŢIA DE PRECIZIE

GENERALĂ

STUDII TEHNICO-ECONOMICE

PROBLEMA PLANĂ

PROBLEMA COTEI

PLANIMETRIA

NIVELMENTUL

PROIECTARE EXECUŢIE URMĂRIRE

TRILATERAŢIA NIVELMENTUL GEODEZIC GEOMETRIE

DE ORIDIN INFERIOR

HĂRŢI

EDITARE

INGINEREASCĂ

FOTOINTERPRETARE

PRACTICĂ

PLAN

ÎNTOCMIRE

METODE INSTRUMENTE

TRIGONOMETRIE POLIGONAŢIA

DRUMUIREA NIVELITICĂ

DRUMUIREA PLANIMETRICĂ

RIDICAREA PLANIMETRICĂ

RIDICAREA NIVELITICĂ

REDACTAREA PLANURILOR TOPOGRAFICE

Schema 1. Complexul ştiinţelor aplicate care alcătuiesc măsurătorile terestre şi interdependenţa lor

1.1.b. Obiectul şi aplicaţiile TOPOGRAFIEI în construcţii şi minerit.

6

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

În funcţie de problematica soluţionată, există două componente ale TOPOGRAFIEI: TOPOGRAFIA GENERALĂ, cuprinzând: -

studiul instrumentelor şi a metodelor generale, utilizate la diferite lucrări;

-

măsurarea şi reprezentarea unor suprafeţe terestre de întindere limitată pe planuri şi hărţi topografice (problema directă a topografiei)

TOPOGRAFIA APLICATĂ (sau inginerească) are ca obiect -

asigurarea proiectării diferitelor investiţii cu hărţi, planuri, profile, puncte de sprijin, măsurători şi calcule (aparţinând de problema directă);

-

lucrările de birou şi de teren pentru aplicarea proiectelor inginereşti şi urmărirea comportării în timp a terenurilor şi a construcţiilor (problema inversă a topografiei).

Topografia generală, ca disciplină de birou, precede topografia inginerească. Dacă prima are un caracter universal valabil, secunda este profilată şi adaptată condiţiilor şi domeniului în care se aplică. Aplicaţiile topografiei la diferite ramuri ale economiei (Schema 2) sunt numeroase. Nu ne vom ocupa însă decât de acelea legate direct de domeniul minier. Astfel în construcţii, topografia precede, însoţeşte şi urmează lucrările de execuţie după cum urmează: -

oferă documentaţie grafică şi numerică (hărţi, planuri, reperi de coordonate cunoscute) necesară studierii variantelor de proiectare:

-

în faza de studii tehnico – economice, cât şi întocmirii proiectului de execuţie – în cadrul aspectului de a precede;

7

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

-

obiectele de construcţii proiectate, cât şi fiecare element component sunt poziţionate în teren conform proiectului prin mijloace topografice. Operaţiile topografice de această natură se numesc trasări şi vizează aspectul de însoţire a lucrărilor de execuţie.

Tot în această categorie de lucrări topografice se încadrează urmărirea comportării terenului de fundare şi a elementelor de construcţie pe parcursul execuţiei. După

terminarea

execuţiei

obiectivelor

proiectate,

activitatea

susmenţionată este continuată până se se constată că deformaţiile în plan (deplasările orizontale) şi spaţiu (tasările) au încetat. Aceste lucrări topografice se încadrează în aspectul de a urma lucrările de executie. În minerit topografia participă de asemenea la toate fazele de desfăşurare a activităţii: explorare, proiectare, exploatare, urmărire. Explorarea, fază a mineritului similară celei de studii tehnico – economice din construcţii, este soluţionată şi prin contribuţia metodelor topografice care în afara hărţilor şi planurilor zonei studiate, determină pe baza legilor geologice poziţia, forma şi dimensiunile corpurilor de minereu ce se găsesc în scoarţa terestră. În activitatea de deschidere şi exploatare – similară execuţiei din domeniul construcţiei, metodele topografiei miniere contribuie la buna desfăşurare a proceselor de producţie. Principalele operaţii topografice în acest studiu sunt: -

ridicări topografice ale perimetrului minier;

-

exploatarea lucrărilor de deschidere;

-

ridicări vizând poziţia în spaţiu a construcţiilor şi lucrărilor miniere şi suportul lor faţă de zăcământ;

-

amplasarea corectă a lucrărilor miniere :

8

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

-

urmărirea lucrărilor în execuţie;

-

amplasarea

şi

verificarea

poziţiei

instalaţiilor

mecanice

importante. Pe măsură ce se desfăşoară procesul de exploatare a zăcământului pe bază de măsurători topografice se determină presiunile în lucrările miniere şi influenţa spaţiilor exploatate în subteran asupra lucrărilor miniere principale şi suprafeţei.

MATEMATICA

FIZICA

GEODEZIA

TEORIA ERORILOR

TOPOGRAFIA

TEHNICA DE CALCUL

FOTOGRAMMETRIA

GEOGRAFIA

CHIMIA

CONSTRUCŢII MINERIT ÎMBUNĂTĂŢIRI FUNCIARE CADASTRU FUNCIAR SILVICULTURĂ GEOLOGIE GEOGRAFIE GEOFIZICĂ GEOMORFOLOGIE HIDROGRAFIE OCEANOGRAFIE SISTEMATIZARE URBANISM SEISMOLOGIE VULCANOLOGIE STUDIUL POLUĂRII NAVIGAŢIE AERO ŞI NAVALĂ ARHEOLOGIE APĂRAREA PATRIEI SPORT - ATLETISM

Schema 2. Principalele discipline cu care au legătură directă sau indirectă topografia şi fotogrammetria

9

GEOLOGIA

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

1.2.

Principiile disciplinei tehnice în topografie Importanţa topografiei ca ştiinţă aplicată este de necontestat. Aceasta

în măsura în care precizia de execuţie a operaţiilor topografice este respectată şi corelată cu cea a lucrărilor la care se aplică. În aceeaşi măsură nu trebuie neglijat rolul coordonator al topografiei în diferitele domenii de aplicaţie, aceasta implicând o mare responsabilitate. Pentru a corespunde acestor cerinţe operaţiile topografice vor trebui executate în condiţii de respectare a disciplinei tehnologice, reflectată sumar prin următoarele principii: 1.

VERIFICAREA OPERAŢIEI: Este necesară cel puţin o verificare pentru orice operaţie topografică.

2.

VERIFICAREA DATELOR MĂSURATE: La încheierea operaţiilor de teren se vor verifica datele preluate în ciclul respectiv de măsurători.

3.

PRECIZIA NECESARĂ: Precizia lucrărilor de măsurare sau trasare topografică va fi dictată de precizia de execuţie a obiectivului proiectat.

4.

APLICAREA CALCULULUI AUTOMAT: Prelucrarea datelor se face, pe cât posibil, prin utilizarea mijloacelor de calcul automat.

5.

VERIFICIAREA PERIODICĂ A INSTRUMENTELOR: Pentru a se menţine în timp calităţile funcţionale ale instrumentelor topografice (îndeosebi cele optice) se impune verificarea şi rectificarea periodică a acestora.

6.

CONDIŢII ATMOSFERICE ŞI NATURALE PRIELNICE: Nu se va lucra în teren, decât în condiţii atmosferice şi naturale prielnice metodelor şi aparatelor alese. În cazuri de

10

TOPOGRAFIE GENERALĂ . Note de curs

GH.M.T.RĂDULESCU

forţă majoră se vor adopta mijloace de operare la care influenţa mediului să fie minimă. 7.

LUCRĂRILOR

RENTABILITATEA

TOPOGRAFICE:

Alegerea metodelor şi instrumentelor utilizate într-o operaţie topografică să se facă în funcţie de precizia de lucru necesară. 8.

GEOMETRIZAREA ZONEI MĂSURATE: Terenul nu poate fi măsurat aşa cum există în realitate şi este geometrizat. Esenţial la alegerea punctelor prin care se geometrizează suprafaţa topografică este ca imaginea redusă la scară (planul, harta) obţinută ca produs final, să fie completă, corespunzând cerinţelor beneficiarului, dar să nu conţină mai multe elemente decât sunt necesare.

9.

EVITAREA MUNCII ÎN ASALT: Înainte de a începe o lucrare topografică se va întocmi un program de activitate raţional, care va fi respectat pe toată durata de execuţie a lucrării.

10.

RESPECTAREA NORMELOR DE PROTECŢIE A MUNCII: Pentru a se evita orice posibilitate de accidentare sau îmbolnăvire, se vor respecta normele de protecţia muncii topografice cât şi cele specifice domeniului în care se operează în mină, şantier de construcţii etc.). Nu se va lucra decât într-o deplină stare de sănătate.

Schema nr.3 prezintă sintetic principalele operaţii topografice de măsurare şi trasare. Aşa cum se observă se operează cu două tipuri de unghiuri: orizontale şi verticale şi două distanţe: orizontale şi verticale (cote). Trebuie făcută o distincţie clară între operaţiile de măsurare şi cele de trasare. În primul caz se înregistrează raportul liniar sau unghiular sub care se găsesc o serie de puncte existente în teren pe când în cazul secund se aplică unul sau

11

Elemente necunoscute

12

ZA

-

-

l0

DZAB ZB

B

j

a

DAB

A

B

A

B

A

S

B

A

-

-

-

-

Mărimi Puncte Mărimi Puncte

Elemente cunoscute

A

i

ZA

a

j

j

B

DZAB Suprafaţă Z B de nivel

b

i

B

A

l1

B