1. előadás: A mérnökgeodézia alapfogalmai 1. Előadás: A mérnökgeodézia általános ismertetése. Alapfogalmak, jogszabályi háttér. Vízszintes értelmű alappont hálózatok tervezése, létesítése. A mérnökgeodézia tárgykörébe a mérnöki létesítmények tervezésével, kivitelezésével és az üzemeltetésükkel kapcsolatos geodéziai munkák tartoznak. Az M1. Mérnökgeodéziai Szabályzat /1975/ az alábbi témakörökre osztja a mérnökgeodéziát. - A beruházások geodéziai munkái. - A műszaki tervezés geodéziai jellegű munkái és munkarészei. - Vízszintes értelmű alappont hálózatok. - Magassági alappont hálózatok. - Részletmérés. - Kitűzések. - A kivitelezést ellenőrző és irányító mérések. - Elmozdulások és alakváltozások meghatározása. A beruházások geodéziai munkái A beruházások előkészítéséhez szükség van különböző méretarányú térképekre és vázlatokra, amelyek a vízszintes és magassági adatokon kívül a beruházást érintő terület birtokviszonyait is tartalmazzák. Ezen munkarészek tekintetében alapkövetelmény a tényleges, napra kész állapot ábrázolása. A térképi alapanyag tartalmát az aktuális jogszabályok tartalmazzák, és a kiegészítő méréseket, adatgyüjtést is ezeknek megfelelően kell elvégezni. A beruházások geodéziai munkáinak összhangját a geodéziai terv biztosítja. A geodéziai tervnek tartalmaznia kell: - a feladat pontos leírását, - a műszaki előírásokat és követelményeket, beleértve a pontossági követelményeket is, - az egyes munkák szállítási határidejét és ütemezését, - a geodéziai munkák zavartalansága érdekében a beruházó, a generált4ervezőés az altervezői (tervezők), a kivitelező és alvállalkozói által biztosítandó intézkedéseket, - a geodéziai munkák előzetes díjszámítását, - a geodéziai munkák minőségbiztosítását. A műszaki tervezés geodéziai jellegű munkái és munkarészei A műszaki tervezés geodéziai jellegű munkái és munkarészei a beruházás nagyságának függvényében igen eltérőek lehetnek. Minden beruházás megvalósítása a tervezési térképek alapján történik, azonban minél nagyobb volumenű a beruházás annál több döntéselőkészítést segítő térképet, vázlatot is kell készíteni. Fontos feladat a terület jogi biztosítása, vagyis a birtokviszonyok tisztázása, az esetleg szükséges kisajátítások elvégzése. A kisajátítási terv, valamint a telki szolgalmi, illetve használati jog megszerzéséhez szükséges műszaki munkarészek elkészíttetése (különösen vonalas létesítmények megvalósításakor jelent sok geodéziai munkát) a beruházó feladata. 1-1
Óravázlat a Mérnökgeodézia előadásaihoz Vízszintes értelmű alappont hálózatok A vízszintes értelmű alappont hálózatok létesítésének célja, hogy a különböző létesítmények, mint pl. az ipartelepek, vonalas létesítmények, ipari üzemek, vízerőművek stb. tervezésével, kivitelezésével, üzemeltetésével, mozgásvizsgálatával kapcsolatos geodéziai munkálatokhoz vízszintes értelemben egységes alapot biztosítson. Az országos alappont hálózattól független önálló alappont hálózatot kell létesíteni, ha az országos hálózat pontossága nem megfelelő a mérnökgeodéziai munkákhoz. A hálózatok funkciója szerint megkülönböztetünk: - alap hálózatokat, - felmérési és kitűzési hálózatokat, - mozgásvizsgálati hálózatokat, - szerelési hálózatokat. Az alap hálózatok biztosítják a különböző hálózatok közötti kapcsolatot. Létesítésük nagyobb területre kiterjedő beruházások során szükséges, mint pl. ipartelepek, üzemek, alagutak, erőművek, völgyzárógátak, stb. 1. ábra: Vízerőmű alappont hálózata Felmérési hálózatokat kell létesíteni - a tervezést megelőző felmérésekhez, - a megvalósult állapot felméréséhez, - épületek (üzemi csarnokok, irodaépületek, stb.) belső felméréséhez. A tervezést megelőző felmérések alappont hálózatai általában megegyeznek az országos alappont hálózattal, ettől eltérően a megvalósult állapot felmérésének alappont hálózata rendszerint azonos a létesítmény kitűzési hálózatával. Épületek belső felmérésekor mindig önálló hálózatot kell létesíteni, amely általában térbeli hálózat. Ez azt jelenti, hogy a különböző magassági szintekre vetítéssel visszük fel az alapszintről, vagy az alsóbb szintekről a hálózat elemeit és azután továbbfejlesztjük. A kitűzési hálózatok feladata kettős: egyrészt alapot biztosít a különböző létesítmények térbeli kijelöléséhez, másrészt a létesítmények és berendezések szerkezeti elemeinek terv szerinti elhelyezését szolgálja. A kitűzési hálózatok speciális fajtája a derékszögű négyszöghálózat, amely a kitűzési, illetve a kivitelezést ellenőrző munkákat leegyszerűsíti és ezáltal az elkövethető hibákat 1-2
1. előadás: A mérnökgeodézia alapfogalmai nagymértékben lecsökkenti. A felmérési vagy kitűzési hálózatokat gyakran üzemi hálózatnak nevezik. Funkciójuk sok esetben nem különül el, csupán elnevezésük jelzi, hogy elsősorban milyen célból létesültek. 2. ábra: Kitűzési- és felmérési hálózat A mozgásvizsgálati hálózatok célja, hogy alapot biztosítsanak a természetes alakzatok vagy az épített létesítmények elmozdulásának (deformációjának) kimutatásához. A vizsgált objektumok méretétől, környezetük mozgásviszonyaitól függően háromféle hálózatot különböztetünk meg. 1. Az alappontok és a vizsgálati pontok egy hálózatba vannak foglalva. Az egységes hálózati mérésekből a - mozdulatlan alappontok változatlan koordinátáit felhasználva egységes hálózatszámítási módszerrel határozzuk meg a mozgó vizsgálati pontok elmozdulás vektorait. Ennél a meghatározási módszernél a hálózat alap. És vizsgálati pontjai azonos rendűek. 2. A mozdulatlan alappontok és a mozgó vizsgálati pontok külön hálózatot képeznek. A kétféle hálózat mérési és számítási feladatai elkülönülnek és a vizsgálati pontok mozgásvektorait a mozdulatlan alappontokból határozzuk meg. 3. Csak vizsgálati hálózatot létesítünk, ha mindegyik pont mozog. Az egységes hálózati mérésekből és számításokból a vizsgálati pontoknak csak relatív elmozdulására, az objektum alakváltozására tudunk következtetni. A szerelési hálózatok létesítésének célja nagyméretű gépek és berendezések, előregyártott (szerelt) épületek szereléséhez olyan mozdulatlan, merev vonatkozási 1-3
Óravázlat a Mérnökgeodézia előadásaihoz rendszer kialakítása, amelyről a szerkezeti elemek terv szerinti geometriai elhelyezése biztosítható. A szerelési hálózat mindenkor illeszkedik a szerelendő objektum fő irányaihoz. A szerelés pontossága a hálózat pontossága alapján biztosítható. Gyakran a hálózatot nem alappontok alkotják, hanem célszerűen kitűzött és meghatározott irányok. Magassági alappont hálózatok A különböző jellegű és kiterjedésű létesítmények magassági alappont hálózatát azért létesítik, hogy az adott területen kellő sűrűségben a szükséges pontossággal meghatározott magassági alappontok az építés teljes idején a magassági értelmű geometriai rendet biztosítsák. A jelentős beruházások magassági alappont hálózatát általában fokozatosan alakítják ki. A munkálatok kezdetén létrehozzák az alappont hálózat olyan egységes rendszerként kezelt vázát, amely lehetővé teszi az elhelyezési kitűzések méréstechnikai nehézségek nélküli, és szükséges pontosságú végrehajtását. A váz egy olyan szintezési vonal vagy vonalrendszer, amelynek alappontjai az épületeken kívül helyezkednek el. Ezt a vázat kell sűríteni az építkezés előrehaladtával olyan mértékig, hogy kellő számban legyenek kiinduló pontok az épületeken kívüli és belüli szerkezeti kitűzések, valamint az állapotfelmérések végrehajtásához. Részletmérés A részletmérés célja különböző rendeltetésű sajátos célú térképek (kisajátítási, városrendezési, beruházási, tervezési, állapot- és megvalósulási térképek stb.) elkészítéséhez koordináták számítására alkalmas számszerű mérési adatok szolgáltatása. Feladata a terepalakulatok, valamint a mesterséges létesítmények jellemző pontjai helyzetének vízszintes és magassági értelmű meghatározása. E feladatok megoldása során különbséget kell tenni egyrészt, az új létesítmények céljára kijelölt területek felmérése, a meglévő ipartelepek kiegészítő felmérése, ill. az ipartelepek bővítéséhez szükséges felmérés, másrészt kis (25 ha-t meg nem haladó) és a nagy kiterjedésű ipar- vagy lakótelepek, továbbá vonalas létesítmények (vasutak, utak, csatornák), nagyméretű önálló műtárgyak (pl. völgyzárógátak, hidak) stb. felmérése között. Felmérés, térképezés szempontjából meg kell különböztetni zárt telepítésű (belterületen levő) és nyílt terepen (külterületen) telepített létesítményeket és építményeket. Kitűzések A kitűzések célja a tervezett létesítmények terv szerinti helyének kijelölése a természetben. Ennek érdekében pontjelekkel kell megjelölni azokat a geometriai elemeket (pontokat, tengelyeket, síkokat, magassági szinteket, stb.) amelyek lehetővé teszik a tervben megadott meghatározott méretű és elhelyezésű létesítmények helyes építését vagy szerelését. A kivitelezést ellenőrző és irányító mérések A műszaki létesítmények (épületek, műtárgyak, technológiai berendezések, stb.) előírások szerinti és a terveknek megfelelő kivitelezését az építés időszakában, vagy azt követően a kivitelezés műszaki ellenőrzésének és átadásának, ill. technológiai szerelés beindításának elősegítése céljából ellenőrizni kell. Az ellenőrző méréseknek - szemben pl. 1-4
1. előadás: A mérnökgeodézia alapfogalmai a kitűzött pontokra végzett ellenőrzéssel minden esetben a már megépített vagy elhelyezett szerkezet megfelelő pontjaira, a szerkezet határoló vonalaira, ill. jól látható kontúréleire kell vonatkozni. Elmozdulások és alakváltozások meghatározása Nagy erőhatások alatt álló építményeknél előre kell jelezni az esetleges károk, meg nem engedhető nagyságú elmozdulások, alakváltozások bekövetkezésének lehetőségét, pl. vizierőműveknél, völgyzárógátaknál, tartályoknál, silóknál, darupályáknál, stb. Adatokat kell szolgáltatni a már bekövetkezett mozgások (terepmozgások, épület süllyedések) okainak, méreteinek felderítéséhez. A tervezéskor számításba vett mozgások mértékét ellenőrizni kell. Mozgásvizsgálati mérések alapján adatokat kell gyűjteni a későbbi tervezésekhez, méretezésekhez. Vízszintes értelmű alappont hálózatok tervezése, létesítése A hálózat pontjait olyan helyeken kell elhelyezni, ahol azok a létesítmény elkészülte után is megmaradnak. Olyan pontsűrűséget kell tervezni hogy a mindennapi méréseket gazdaságosan és a létesítmény műszaki követelményeinek megfelelően lehessen végezni. A hálózatok pontossági tervezésén olyan méréstervezési (méretezési), hibaelméleti megfontolásokkal és geodéziai számításokkal alátámasztott feladatot értünk, amellyel valamely geodéziai kitűzés, elmozdulásmérés vagy más mérési tevékenység számára az adott körülmények és lehetőségek figyelembevételével műszakilag indokolt hálózati pontosságot lehet elérni. Ez azt jelenti, úgy írjuk elő (tervezzük meg) a hálózat pontosságát, hogy az összhangban legyen az elvégzendő geodéziai tevékenység pontossági követelményeivel. Ebből a célból erőre meg kell állapítani pl. a mérések fajtáját (hosszvagy szögmérés), ezek eloszlását a hálózatban, középhibáját, továbbá ezeknek az egész hálózat megbízhatóságára gyakorolt együttes hatását. Amikor a pontossági tervezési feladat mellett a mérések tervezésekor gazdaságossági számítási feladatokat is megoldunk pl. a leggazdaságosabb mérési elrendezés meghatározását, vagy tervezési feladatként kezeljük a pontok helyének a megtervezését is, akkor a tervezési feladat optimalizálási feladathoz vezet. A pontossági tervezési és optimalizálási feladatok között nincs éles határvonal és bizonyára a fogalmi meghatározások is változni fognak a mindinkább előtérbe kerülő gyakorlati alkalmazások során. A magasabb rendű optimalizálási feladat megoldások mellett a pontossági tervezés létjogosultságát egyebek mellett az adja, hogy mérnökgeodéziai feladatok legnagyobb részénél a pontok helyét, a feladat követelményei és a terep adta lehetőségek (összelátás, mozdulatlanság, hozzáférhetőség, stb.) eléggé egyértelműen meghatározzák, tehát ezeket változtathatatlannak kell tekinteni, továbbá a mérnökgeodéziai hálózatok sok esetben kevés számú pontot tartalmaznak és ezért a mérések elrendezésében nincs széles választási, tehát optimalizálási lehetőség. Az előzőekben definiált pontossági tervezés részfeladatai a következők: 1. A hálózat pontossági mérőszámainak megválasztása és a geodéziai tevékenység pontosságával összhangban lévő (m h terv értékének) a meghatározása. 2. A hálózat pontjainak kitűzése a terepen, vagy a ponthelyek megtervezése térképen a felhasználás céljának, a meghatározási, összelátási, fennmaradási és egyéb terepi szempontoknak a figyelembevételével. 1-5
Óravázlat a Mérnökgeodézia előadásaihoz 3. A hálózati pontok előzetes koordinátáinak a meghatározása, a mérések fajtáinak, számának, elrendezésének és középhibáinak a tervezése. 4. A tervezett adatokkal az A alakmátrixnak, a tervezett mérések M (L) lel jelölt a priori variancia-kovariancia mátrixának és a P súlymátrixnak a számítása. 5. Azoknak a hálózati elemeknek (koordinátáknak, távolságoknak) az a priori a priori középhibáinak az m h értéknek vagy ezek középértékének a számítása, amelyre a hálózat pontosságát tervezni kívánjuk. a priori 6. A számított a priori pontossági mérőszámok (m h ) értékének összehasonlítása a tervezett (m terv h ) értékével. Ha a számított m a priori h egyenlő a biztonsági tényezővel növelt m terv h értékkel, akkor a hálózat észlelése a tervezett mérési pontossággal elvégezhető. a priori Ha pedig az m h értéke eltér az m terv h értékétől, akkor a tervezett hálózati pontosság vagy az alakmátrix változtatásával, (pl. a mérések számának a növelésével, csökkentésével) vagy a mérések pontosságának változtatásával, vagy mindkettő egyidejű változtatásával érhető el. Egyszerű hálózat, alacsony mérésszámú elrendezésnél célszerűbb a mérések pontosságát változtatni, míg bonyolult hálózatoknál, sok alappont, magas mérésszám esetén gazdaságosabb a hálózat pontosságának a változását az alakmátrix változtatásával elérni. Az említett tervezési számításokat (az a priori középhibák számítását) ilyenkor a módosított paraméterekkel újból el kell végezni és az észlelés csak akkor kezdhető el, ha az a priori megbízhatósági mérőszám értéke egyenlő a biztonsági tényezővel módosított m h terv értékével. Azt, hogy a hálózat pontosságát milyen pontossági mérőszámmal célszerű jellemezni, részben a középhibák sajátosságai, részben azoknak a geodéziai munkáknak a kívánalmai határozzák meg, amelyek alapjául a hálózatot létesíteni kell. Felhasznált irodalom: - Bánhegyi I.-Dede K.: Segédlet a mérnökgeodéziai gyakorlatokhoz. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1997. - Detrekői Á.-Ódor K.: Ipari geodézia I-II. Tankönyvkiadó, Budapest, 1984. - Detrekői Á.: Kiegyenlítő számítások. Tankönyvkiadó, Budapest, 1991. - M.1. Mérnökgeodéziai Szabályzat. MÉM-OFTH, Budapest, 1975. 1-6