Общие сведения о государственных геодезических сетях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общие сведения о государственных геодезических сетях

1. Виды геодезических сетей

Геодезические измерения позволяют определять расположение отдельных точек земной поверхности относительно исходных точек, координаты которых определены или известны заранее. По мере удаления от исходных точек накапливаются погрешности, сопровождающие измерения, вследствие чего понижается точность определения координат. Если использовать несколько независимых друг от друга исходных точек, то координаты определяемых точек плохо согласовываются друг с другом. Поэтому возникает необходимость предварительного определения планового положения исходных точек в единой системе координат. Это позволяет избежать накопления погрешностей измерений и сводит результаты работ в одно целое. Например, работы по созданию карт состоят из следующих процессов: геодезические работы, аэрофотосъемка, топографические работы, картосоставительские работы.

В производстве топографических работ участвует одновременно большое число исполнителей. Каждый топограф получает для съемок участок, покрываемый одним или несколькими листами карт. Лист карты представляет собой трапецию, рамками которой служат линии меридианов и параллелей, на местности ничем не обозначенных. Для того чтобы найти и на местности участок, подлежащий съемке, на каждый съемочный планшет наносят не менее трех опорных исходных точек, которые на местности закреплены соответствующими знаками. При производстве съемок большой территории опорные точки дают возможность одновременно и независимо друг от друга производить съемку таким образом, чтобы затем свести результаты в одно целое без разрывов и перекрытий между отдельными участками. Геодезические работы имеют целью определить относительное положение на земной поверхности опорных точек, т.е. координаты и высоты.

Инженерно-геодезические работы, сопровождающие все этапы инженерно-строительного производства, также требуют наличия на местности исходных точек, плановые координаты и высоты которых определены с высокой точностью. Ни одно крупное инженерное сооружение не может быть возведено без геодезической сети.

Геодезическая сеть - это совокупность точек, закрепленных на местности, положение которых определено в общей для них системе координат. Закрепленная на местности точка геодезической сети называется геодезическим пунктом. Относительно геодезических пунктов определяют положение любой точки местности при съемке.

Развитие геодезических сетей осуществляется по принципу - «от общего к частному», т.е. от более крупных по размерам построений к менее крупным, и «от более точных к менее точным». Соответственно этому принципу геодезические сети подразделяются на четыре вида.

1. Государственная геодезическая сеть, представляющая собой главную геодезическую основу для всех видов геодезических и топографических работ.

2. Геодезические сети сгущения, развиваемые в отдельных районах при недостаточном числе пунктов государственной геодезической сети.

3. Съемочные геодезические сети (съемочное, или рабочее обоснование), на основе которых непосредственно производятся съемки контуров и рельефа местности, инженерно-геодезические работы при строительстве сооружений.

4. Специальные геодезические сети, развиваемые при строительстве сооружений, предъявляющих к геодезическим работам специальные требования.

Каждый из указанных видов сетей подразделяется на классы и разряды.

Государственная геодезическая сеть подразделяется на 4 класса. Сети 1 и 2 классов являются опорной астрономо-геодезической сетью России. Сети 3 и 4 классов по существу являются сетями сгущения, так как они создаются с целью сгущения опорной сети до необходимой при проведении картографирования страны. В тех случаях, когда возникает необходимость в дальнейшем повышении густоты геодезических пунктов для обеспечения предстоящих работ по постановке крупномасштабных съемок и инженерно-геодезических работ дополнительно выполняют последовательное построение сетей сгущения местного значения, которые создаются в виде сети 4 класса пониженной точности и разрядных сетей (двух разрядов точности).

Государственная геодезическая сеть 1 класса имеет наивысшую точность и охватывает всю территорию страны. Геодезические сети последующих классов развиваются на основе сетей высших классов. Геодезические сети сгущения строятся на основе государственных геодезических сетей, съемочные сети - на основе обеих видов сетей. Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные. Плановые сети служат для определения плановых координат геодезических пунктов х и y в прямоугольной системе зональных координат, а высотные для определения высот пунктов Н. Плановые сети создаются методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии и их сочетаниями. Высотные сети - методом геометрического нивелирования; при невозможности его применения - методом тригонометрического нивелирования.

При выполнении некоторых видов геодезических работ используются также планово-высотные сети, для точек которых известны как плановые координаты, так и высотные. Примером таких работ могут служить вертикальные топографические съемки.

Пункты государственной геодезической сети определены на всей территории страны в единой системе координат. В этом случае результаты съемочных работ будут получены также в единой системе, независимо от последовательности их выполнения в отдельных районах страны, что обеспечивает соединение разрозненных съемочных материалов в единую топографическую карту государства.

В отдельных случаях допускается использование автономной системы координат при работах на незначительных территориях.

Геодезические сети создаются с расчетом на длительное время пользования. Поэтому государственная геодезическая сеть создается с точностью, рассчитанной на высокие требования к ней как в настоящем, так и в будущем. Если возникнет необходимость в дополнительных пунктах, можно сгустить существующую сеть без ее переделок.

2. Методы создания геодезических сетей

Плановое положение пунктов геодезической сети определяется методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами.

Геодезическая сеть, созданная методом триангуляции, представляет собой сеть треугольников, в вершинах которых расположены геодезические пункты; в этой сети измеряют все горизонтальные углы и некоторые из сторон - базисы.

Измерение базисов в триангуляции с высокой точностью производят светодальномерами или другими мерными приборами.

По мере удаления от базиса, измеренного в начале сети триангуляции, точность определения сторон треугольников понижается. Для повышения точности и контроля в конце ряда треугольников измеряют еще один базис.

Для связи сети триангуляции с уже созданными геодезическими сетями, в развивающуюся триангуляцию должны быть включены пункты из ранее созданных сетей.

Для того, чтобы в триангуляции было принципиально возможным определение положения смежных пунктов, необходимо в каждом треугольнике измерять два угла, а в сети треугольников иметь всего один базис, дирекционный угол одного направления и координаты одного пункта. Однако число измерений всегда больше необходимого количества. Так, в ряду триангуляции на рис. 58, а измеряют все три угла в каждом треугольнике, две базисные стороны b₁ и b₂, два дирекционных угла направлений б_нач,б_кон, а также включают два пункта А и В с известными координатами Х, У. Наличие избыточных измерений дает возможность произвести вычислительную обработку измерений с применением специальных математических методов, называемую уравниванием измеренных величин.

Метод трилатерации состоит в определении планового положения вершин треугольников, в которых расположены геодезические пункты, измерением длин всех сторон треугольников и одного горизонтального угла.

В настоящее время в связи с широким использованием светодальномеров метод трилатерации получает все более широкое применение.

В сетях трилатерации для определения координат пунктов необходимо производить измерения трех сторон в треугольнике, в то время как в триангуляции необходимых измерений два, а производят измерения трех углов. Отсутствие лишних (избыточных) измерений в трилатерации приводит к невозможности контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания.

Поэтому для повышения точности в трилатерации измеряют длины диагоналей, соединяющие вершины смежных треугольников. Именно поэтому ряды трилатерации состоят из геодезических четырехугольников, центральных систем или их комбинаций.

Метод полигонометрии состоит в построении геодезической сети путем измерения расстояний и горизонтальных углов между пунктами. Метод полигонометрии для развития геодезической сети широко применяется в закрытой (залесенной, застроенной) местности.

На рис. 58, в приведена схема полигонометрического хода. В ходе измерены длины всех сторон d₁, d₂,…, d₅ и все горизонтальные углы в₁, в₂,…, в₆. Углы могут измеряться по ходу лежащие как справа, так и слева.

Возможно построение геодезических плановых сетей комбинированием трех перечисленных методов. Созданные таким методом сети называются линейно-угловыми. При их создании сочетают линейные и угловые измерения, что является наиболее надежным приемом. Одним из примеров построения линейно-угловых сетей является четырехугольники без диагоналей.

В необжитых районах плановая геодезическая сеть может развиваться астрономическим методом. Астрономический метод состоит в определении широты ц и долготы л по наблюдениям звезд и Солнца и перехода от координат ц и л. по определенным математическим зависимостям к координатам Х и У.

С развитием практической космонавтики получил жизнь новый метод определения положения геодезических пунктов - метод космической геодезии. Если в один и тот же момент времени из точек А и В на земной поверхности с известными координатами и из точки К, координаты которой требуется определить, измерить углы на точки S_l и S₂, в которых находятся искусственные спутники Земли, то можно вычислить сначала координаты спутника в точках S₁, и S₂, а затем искомые координаты пункта К.

Высотное положение пунктов геодезической сети определяют различными методами нивелирования в зависимости от назначения и требуемой точности положения пунктов по высоте.

3. Государственная плановая геодезическая сеть

Государственная плановая геодезическая сеть служит основой для решения научных задач геодезии, для топографических съемок, для проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Государственная геодезическая сеть подразделяется на четыре класса. Геодезическая сеть 1 класса создает исходную геодезическую основу для дальнейшего развития сетей, служит распространению единой системы координат на всю территорию страны. Сети 2 класса опираются на пункты 1 класса, сгущают ее и используются также для решения научно-технических задач. Сети 3 и 4 классов опираются на пункты старших по точности классов и используются для сгущения этих сетей до необходимой плотности для решения инженерных задач и съемок.

Сеть геодезических пунктов 1 класса состоит из полигонов, образованных звеньями, длиной до 200 км и вытянутых вдоль меридианов и параллелей (рис. 60). Звенья длиной не более 200 км строятся методами триангуляции и полигонометрии. На пересечениях звеньев триангуляции измеряют базисные стороны с относительной ошибкой, не превышающей 1:400 000. На концах базисных сторон в триангуляции или крайних линий полигонометрических ходов выполняют астрономические измерения широты и долготы точки и азимута или дирекционного угла направления (так называемые пункты Лапласа). Длины сторон полигонометрических ходов 1 класса измеряют с ошибкой не более 1:300 000. Горизонтальные углы в сетях 1 класса измеряют высокоточными теодолитами типа Т05 со средними квадратическими ошибками измерения угла на пункте триангуляции m_в = 0,5», на пункте полигонометрии m_в = 0,7».

Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции и полигонометрии развивается сеть пунктов 2 класса. Базисные стороны в сетях триангуляции 2 класса измеряются не реже, чем через 25 треугольников, с относительной ошибкой не более 1:300000. Линии полигонометрии измеряются с ошибкой 1:250000. Горизонтальные углы в триангуляции и полигонометрии измеряются с ошибкой т_в= 1,0» теодолитами типа Тl.

Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущается пунктами 3 и 4 классов путем вставки отдельных пунктов или систем в построения более точных классов. Горизонтальные углы в триангуляции и полигонометрии 3 и 4 классов измеряются теодолитами типа Т2, и характеризуются средней квадратической ошибкой измерения угла равной для 3 класса 1,5», для 4 класса - 2,0». Относительные ошибки измерения сторон в полигонометрии 3 и 4 классов соответственно равны 1:200000 и 1:150000.

Началом единого отсчета плановых координат в Российской Федерации служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге.

В настоящее время для построения государственных сетей применяют также спутниковые методы измерений.

С этой целью принята концепция построения трех уровней государственной геодезической спутниковой сети. Эта концепция предусматривает построение:

фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС);

высокоточной астрономо-геодезической сети (ВАГС);

спутниковой геодезической сети l-го класса (СГС-l).

Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть реализуется в виде системы закрепленных на всей территории России 50…70 пунктов со средними расстояниями между ними 700…800 км. Часть этих пунктов (10…15) должна стать постоянно действующими астрономическими обсерваториями, оснащенными радиотелескопами для наблюдений удаленных источников радиоизлучения (квазаров) и спутниковыми приемниками GPS - ГЛОНАСС. Взаимное положение этих пунктов будет определяться с погрешностью 1…2 см.

Высокоточная астрономо-геодезическая сеть должна заменить звенья триангуляции l-го класса и представлять собой однородные по точности пространственные построения с расстоянием между смежными пунктами 150…300 км. Общее число пунктов ВАГС должно составлять

500…700, при этом часть пунктов будет совмещена с пунктами ФАГС. Взаимное положение таких пунктов будет определяться спутниковыми методами с относительной погрешностью 5•10^-8 или 2…3 см.

Спутниковая геодезическая сеть 1-го класса должна заменить триангуляцию 1, 2-го классов со средними расстояниями между пунктами 30… 35 км, общим числом 10… 15 тыс. и средней квадратической погрешностью взаимного положения 1… 2 см. Построение такой сети предполагается осуществить в течение десяти ближайших лет.

4. Государственная высотная геодезическая сеть

Точки государственных геодезических сетей для их долговременной сохранности должны быть надежно закреплены на земной поверхности геодезическими центрами. Центры представляют собой бетонные или железобетонные монолиты, закладываемые на глубину ниже глубины промерзания грунта. Центр имеет не менее двух марок на одной отвесной линии, отмеченная центральная точка марки и является точкой государственной геодезической сети. В зависимости от физико-географических условий используют центры геодезических пунктов различных видов.

Над центрами государственных плановых сетей 1-4 классов устанавливаются наружные знаки; их назначение - поднять на нужную высоту (до 50 м) визирную марку и геодезический прибор для обеспечения взаимной видимости с соседними пунктами. Геодезические знаки бывают деревянными и металлическими и имеют разную конструкцию (пирамиды, простые и сложные сигналы, туры и проч.).

Пункты высотного геодезического обоснования закрепляются на местности грунтовыми и стенными реперами. Нивелирные линии І класса через 50-60 км закрепляются капитальными реперами, которые обеспечивают сохранность положения пунктов на длительное время. Реперы для закрепления линий нивелирования І, ІІ, ІІІ, IV классов закладываются на 50-65 см ниже границы наибольшего промерзания. В 1 м от репера устанавливают опознавательный знак, к которому прикрепляют на болтах охранную чугунную плиту с надписью.

Типы реперов определяются физико-географическими условиями и гидрогеологической характеристикой местности.

Если репер закладывают в стенку искусственного сооружения, то его называют стенным репером.

Размещено на Allbest.ru