Государственные геодезические сети

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………… 2

2.    Государственные геодезические сети……………... 3

2.1. Государственная плановая геодезическая сеть………………….. 4

2.2. Государственная высотная (нивелирная)

       геодезическая сеть…………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Государственной геодезической сетью называют геодезическую сеть, обеспечивающую распространение координат и высот на территории государства и являющуюся исходной для построения других геодезических сетей.

Государственная геодезическая сеть России является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерных задач. Для этого геодезические сети должны покрывать всю территорию страны сплошь с необходимой густотой и точностью определения положения пунктов.

Построение и поддержание в надлежащем состоянии геодезических сетей у нас в стране – задача государственной топографо-геодезической службы. Это работа сложная и организационно, и технически, к тому же дорогостоящая. Поэтому принимаются все меры для сохранения на местности сети геодезических пунктов.

Государственные геодезические сети делятся на плановые и высотные.

 

2.1. Государственная плановая геодезическая  сеть

 

Работы по созданию государственной плановой сети на всей территории страны были в основном закончены к 1989 году.

Государственная плановая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4-го классов, различающиеся между собой точностью угловых и линейных измерений и длиной сторон или плотностью пунктов.

Государственная геодезическая сеть 1-го класса строится в виде полигонов периметром 800–1000 км, образуемых триангуляционными, полигонометрическими или трилатерационными звеньями длиной порядка 200 км, расположенными по возможности вдоль меридианов и параллелей (рис. 5). Звено триангуляции (трилатерации) состоит из треугольников, близких к равносторонним, или из комбинаций треугольников, геодезических четырехугольников и центральных систем.

На концах звеньев триангуляции 1-го класса измеряют базисные стороны, которые опираются на так называемые пункты Лапласа (см. рис. 5). Пункты Лапласа − это пункты, долгота и широта которых найдены из астрономических наблюдений. Азимут базисной стороны также определяется в результате астрономических наблюдений. Это необходимо для переноса сети на поверхность референц-эллипсоида. Геодезическую сеть, имеющую пункты с определенными на них астрономическим путем координатами и азимутами, называют астрономо-геодезической сетью. Проект государственной астрономо-геодезической сети был предложен и разработан профессором Ф.Н. Красовским.

В сетях триангуляции 1-го класса стороны треугольников составляют от 20 до 25 км. Допустимая погрешность в определении углов треугольника 0,7′′. Ошибки в определении длин сторон треугольников допускаются в пределах 7–10 см, т.е. не более 1/400 000. Общая погрешность в звене триангуляции длиной 200 км не превышает 0,6 м.

 

Рис. 5. Схема построения геодезической сети

методом триангуляции 1, 2 и 3-го классов

 

Относительная ошибка положения пунктов триангуляции задается настолько малой, что при дальнейшем развитии сети пункты 1-го класса можно считать определенными безошибочно.

Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится внутри полигонов 1-го класса в виде сплошной триангуляционной сети (см. рис. 5) или в виде пересекающихся ходов полигонометрии.

Внутри полигонов 1-го класса на нескольких пунктах 2-го класса производятся астрономические определения широты, долготы и азимута, т.е. устанавливаются пункты Лапласа.

Сеть 2-го класса, в свою очередь, заполняется сетями триангуляции 3-го и 4-го классов.

Стороны треугольников 2-го класса имеют в длину от 7 до 20 км, в среднем 13 км. Длины сторон треугольников 3-го класса составляют 5–8 км, а 4-го класса − 2–5 км.

Углы треугольников 2-го класса измеряются со средней квадратической ошибкой, не превышающей 1′′, на пунктах 3-го класса ошибка не должна быть более 1,5′′, а 4-го класса − 2′′.

Наряду с методом триангуляции государственная геодезическая сеть может строиться методами полигонометрии или трилатерации.

Полигонометрия 1-го класса строится в виде замкнутых полигонов. Полигонометрия 2-го класса строится внутри полигонов триангуляции или полигонометрии 1-го класса в виде сети замкнутых полигонов.

Пункты полигонометрии 3-го и 4-го классов определяются относительно пунктов полигонометрии или триангуляции высших классов проложением одиночных ходов или систем ходов, образующих узловые пункты.

Основные характеристики полигонометрии различных классов приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Основные характеристики полигонометрии различных классов Наименование элемента полигонометрии	1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
Периметр полигона, км	700–800	150–180
Длина диагонали полигонометрического хода не более, км	200	60	30	11–15
Длина стороны хода (звена), км	8–30	5–18	3–10	Не менее 0,25
Число сторон в ходе (звене) не более	12	6	6	20
Средняя квадратическая ошибка измерения угла, с	0,4	1,0	1,5	2,0
Средняя квадратическая ошибка измерения длины стороны	1:400 000	1:200 000	1:100 000	1:40 000

 

Каждый пункт государственной плановой геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром.  Он создается с целью сохранения пункта геодезической сети на возможно длительное время. Конструкции центров в зависимости от физико-географической характеристики района могут быть различными.

На рис. 6,а показан центр пункта, закладываемый в районе с неглубоким промерзанием грунта (до 1,5 м). Для большей сохранности центр состоит из нескольких ярусов бетонных блоков. В каждом ярусе ось центра отмечается специальной маркой (рис. 6,б). Все марки должны располагаться на одной отвесной линии.

 

 

 

Рис. 6. Центр плановой геодезической сети:

а − центр:

1 − монолит; 2 − якорь; 3 − пилон; 4 − чугунная марка; 5 − опознавательный столб;

б − чугунная марка:

1 − разрез; 2 − вид торца

 

С целью обеспечения видимости между смежными пунктами над центрами сооружаются геодезические знаки. В зависимости от характеристик местности они могут быть различной высоты и имеют визирный цилиндр, столик для установки прибора и площадку для наблюдателя. Применяют знаки следующих типов: тур, простая пирамида, простой и сложный сигналы (рис. 7).

Туры и пирамиды сооружают в пунктах, с которых видимость на соседние пункты открывается с земли. Простые сигналы строят в тех случаях, когда для наблюдений необходим подъем прибора над землей на 10 м, а сложные − более 10 м. Пирамиды и сигналы могут быть четырехгранными и трехгранными.

 

 

 

 

 

Рис. 7. Геодезические знаки:

а − тур; б − простая пирамида; в − простой сигнал; г − сложный сигнал:

1 − центр; 2 − столик для установки теодолита; 3 − площадка для наблюдателя;

4 − визирный цилиндр для наблюдения со смежного пункта

 

Вблизи каждого пункта государственной сети устанавливают по два ориентирных пункта для удобства привязки в последующем сетей сгущения. Ориентирные пункты устанавливаются на расстоянии 0,5–1,0 км от пункта государственной сети (в лесу расстояния сокращаются до 0,25 км). Каждый ориентирный пункт отмечается на местности центром (рис. 8).

Углы между основными сторонами сети и направлениями на ориентирные пункты измеряются на данном пункте с погрешностью не более ±2,5′′.

Необходимо отметить, что если сеть пунктов 1-го и 2-го классов по возможности сплошь покрывает территорию страны, то сети 3-го и особенно 4-го классов развиваются по мере надобности, например, для обеспечения топографических съемок.

 

 

Рис. 8. Ориентирный пункт:

1 − монолит; 2 − чугунная марка; 3 − опознавательный столб

 

Создание электронных дальномеров, при помощи которых стали возможными измерения длин линий с высокой точностью, позволило применять их для развития геодезических сетей методом трилатерации и в ряде случаев взамен рядов треугольников прокладывать полигонометрические ходы, равноценные по точности триангуляции.

2.2. Государственная высотная (нивелирная)                       геодезическая сеть

 

Государственная высотная сеть устанавливает единую систему высот (отметок) на территории страны и является основой для исследовательских и поисковых работ в геологии, экологии, при топографических съемках и проектировании сооружений. Кроме того, точное определение высот необходимо для наблюдений за движениями земной коры, колебаниями уровня воды в морях, реках и озерах.                                         

Высоты пунктов государственной нивелирной сети определяются геометрическим нивелированием. По точности и назначению государственная нивелирная сеть делится на нивелирные сети I, II, III и IV классов. Нивелирные сети состоят из ходов или полигонов. Технические допуски нивелирных сетей приведены в табл. 2.

Таблица 2

Технические допуски нивелирных сетей Наименование допуска	Единица измерений	Класс нивелирования				Техническое нивелирова ние (ТН)
		I	II	III	IV
Длина хода или полигона	км	3000–4000	500–600	150–200	_	2–16
Расстояние от прибора до реек	м	50	65	75	100	150
Неравенство расстояний от нивелира до реек на отдельных стадиях	м	0,5	1,0	2,0	5,0	10,0
Высота визирного луча над почвой не менее	м	0,8	0,5	0,3	0,2	0,2
Допустимые расхождения в превышениях на станции	мм	0,5	0,7	3	5	5

Продолжение таблицы 2

Допустимые расхождения в превышениях хода	мм	3L	5L	10L	20L	50L
То же, но при числе станций более 15 для I – IV классов и 25 для ТН на 1 км	мм	4L	6L	2,6L	5L	10L

 

Примечание: L − длина хода, км; n − число станций в ходе.

 

Нивелирные сети I и II классов обеспечивают единую систему высот на всей территории страны. Они служат основой для решения научных задач по изучению вертикальных движений земной коры и сейсмических явлений, изучения физической поверхности Земли и определения разностей уровней морей и океанов. Нивелирные сети III и IV классов обеспечивают топографические съемки и решение инженерно-геодезических задач.

Основной системой отсчета высот государственной нивелирной сети является нормальная система высот. Она позволяет получить точные значения высот точек земной поверхности относительно референц-эллипсоида.

Государственная нивелирная сеть I класса прокладывается по специально разработанной схеме, предусматривающей:

а) обеспечение территории страны исходными высотными пунктами для развития нивелировок II класса и ниже по единой системе;

б) связь с водомерными постами морей и океанов, расположенными внутри и по границам страны;

в) использование наиболее благоприятных для нивелирования трасс (железных и шоссейных дорог);

г) образование по возможности замкнутых полигонов;

д) учет научных и практических требований, вытекающих из задачи изучения динамических процессов, связанных с жизнью Земли как планеты, ее поверхности и недр.

Нивелирные линии I класса прокладываются и повторяются каждые 25 лет по заранее избранным направлениям, пересекающим территорию страны.      Кроме того, в целях изучения движения земной коры и прогноза землетрясений сетью нивелировок I класса покрыты некоторые избранные участки − полигоны.

Нивелирование I класса характеризуется невязкой хода, которая не должна превышать

                               Lh3±=Δ мм,                                                 (3)

 

где L − длина хода, км.

Линии нивелирования II класса прокладываются между пунктами нивелирования I класса. Они начинаются и заканчиваются на пунктах нивелирования I класса и образуют замкнутые полигоны с периметром 500–600 км (рис. 9). Нивелирные ходы II класса прокладывают главным образом вдоль железных и шоссейных дорог, а также вдоль больших рек.