Геодезические сети

Лекция 8. Геодезические  сети

8.1. Принцип организации съемочных работ.

8.2. Назначение и виды государственных  геодезических сетей.

8.3. Плановые государственные геодезические  сети. Методы их создания.

8.4. Высотные государственные геодезические  сети.

8.5. Геодезические съемочные сети.

8.6. Плановая привязка вершин теодолитного  хода к пунктам ГГС.

8.7. Вопросы для самоконтроля

8.1. Принцип организации  съемочных работ

Геодезические измерения  сводятся к определению взаимного  положения точек на земной поверхности. Чтобы ослабить влияние ошибок измерений  и не допустить их накопления при  геодезической съемке участков местности, принято за правило вести работу от общего к частному. Для этого из множества определяемых точек участка земной поверхности выделяют наиболее характерные и определяют в первую очередь их положение. Такие точки называютопорными. Эти точки образуют геодезическую опорную сеть (геодезическое основание), т.е. составляют как бы общую канву, на основе которой с необходимой, хотя и более низкой точностью производится дальнейшая съемка.

Для того, чтобы результаты съемок были надежны, все важнейшие геодезические действия должны выполняться с контролем. Поэтому в основе качества геодезических работ лежит принцип ни одного шага вперед без контроля предыдущих действий. 

8.2. Назначение и виды государственных  геодезических сетей

С 1919 года в нашей стране было положено начало научно-обоснованной организации  всех топографо-геодезических работ. Исполнительные, контрольные, разрешительные и надзорные функции при их производстве были объединены в Высшем геодезическом управлении (ВГУ). В последствии оно было преобразовано в Главное управление геодезии и картографии. С 1 марта 2009 года эти функции переданы Федеральной службе государственной регистрации, кадастра и картографии.

Одной из важнейших задач данного государственного органа является создание государственной геодезической сети (ГГС) на территории нашей страны.

Государственной геодезической сетью является совокупность опорных геодезических пунктов, прочно закрепленных на местности, взаимное расположение которых точно определено в единой государственной системе координат и высот.

Геодезические сети подразделяются на государственную  геодезическую сеть, геодезическую  сеть сгущения и съемочную геодезическую  сеть.

Государственная геодезическая сеть является исходной для других геодезических сетей. Она делится на плановую и высотную.

Плановая государственная геодезическая сеть создается астрономическим или геодезическим методами.

При астрономическом методе плановое положение каждого из отдельных пунктов сети определяется независимо друг от друга из астрономических наблюдений.

Геодезический метод состоит в том, что для определения координат точек находят из астрономических наблюдений координаты только нескольких точек,называемых исходными. Дальнейшее определения планового положения точек производят путем геодезических измерений на местности.

Высотная государственная геодезическая сеть создается методом геометрического нивелирования.  

 

8.3. Плановые государственные  геодезические сети. Методы их  создания

Основными методами создания государственной геодезической  сети являются триангуляция, трилатерация, полигонометрия и спутниковые координатные определения.

Триангуляция (рис. 68, а) представляет собой цепь прилегающих друг к другу треугольников, в каждом из которых измеряют высокоточными теодолитами все углы. Кроме того, измеряю длины сторон в начале и конце цепи.

Рис. 68. Схема триангуляции (а) и полигонометрии (б).

В сети триангуляции известными являются базис L и координаты пунктов А и В. Для определения координат остальных пунктов сети измеряют в треугольниках горизонтальные углы.

Триангуляция  делится на классы 1, 2, 3, 4. Треугольники разных классов различаются длинами сторон и точностью измерения углов и базисов.

Развитие сетей триангуляции выполняется с соблюдением основного  принципа «от общего к частному», т.е. сначала строится триангуляция 1 класса, а затем последовательно 2, 3 и 4 классов.

Пункты государственной  геодезической сети закрепляются на местности центрами. Для обеспечения  взаимной видимости между пунктами над центрами устанавливают геодезические  знаки деревянные или металлические. Они имеют приспособление для  установки прибора, платформу для  наблюдателя и визирное устройство.

В зависимости от конструкции, наземные геодезические знаки подразделяются на пирамиды и простые и сложные  сигналы.

Типы подземных центров  устанавливаются в зависимости  от физико-географических условий региона, состава грунта и глубины сезонного  промерзания грунта. Например, центр  пункта государственной геодезической  сети 1-4 классов типа 1 согласно инструкции «Центры и реперы государственной  геодезической сети» (М., Недра, 1973) предназначен для южной зоны сезонного промерзания  грунтов. Он состоит из железобетонного  пилона сечением 16Х16 см (или асбоцементной  трубы 14-16 см, заполненной бетоном) и  бетонного якоря. Пилон цементируется  в якорь. Основание центра должно располагаться ниже глубины сезонного промерзания грунта не менее 0,5 м и не менее 1,3 м от поверхности земли. В верхней части знака на уровне поверхности земли бетонируется чугунная марка. Над маркой в радиусе 0,5 м насыпается грунт слоем 10-15 см. В 1,5м от центра устанавливается опознавательный столб с охранной плитой.

В настоящее время широко используют радиотехнические средства для определения расстояний между  пунктами сети с относительными ошибками 1:100 000 – 1:1 000 000. Это дает возможность  строить геодезические сети методом трилатерации, при которой в сетях треугольников производится только измерение сторон. Величины углов вычисляют тригонометрическим способом.

Метод полигонометрии(рис. 68, б) состоит в том, что опорные геодезические пункты связывают между собой ходами, называемыми полигонометрическими. В них измеряют расстояния и справа лежащие углы.

Спутниковые методы создания геодезических сетей подразделяются на геометрические и динамические. В геометрическом методе искусственный спутник Земли используют как высокую визирную цель, в динамическом – ИСЗ является носителем координат.

8.4. Высотные государственные  геодезические сети

Государственная высотная геодезическая  сеть – это нивелирная сеть I, II, III и IV классов. При этом сети I и II классов  являются высотной основой, с помощью  которой устанавливается единая система высот на всей территории страны.

На линиях I, II, III и IV классов  закладывают вековые, фундаментальные, грунтовые, скальные, стенные и временные  реперы.

Вековые и фундаментальные  реперы закладываются в скальные породы или в грунт. Они отличаются повышенной устойчивостью и обеспечивают сохранность высотной основы на длительное время. Вековыми реперами закрепляют места  пересечений линий нивелирования I класса, а фундаментальные –  закладывают на линиях I и II классов  не реже, чем через 60 км.

Временные реперы используют в качестве высотной основы при топографических  съёмках, а также включают в линии  нивелирования II, III и IV классов. 

8.5. Геодезические  съемочные сети

Съемочные сети являются геодезической  основой при решении инженерно-геодезических  задач. Их создают в качестве съемочного обоснования для производства топографических съемок, выноса на местность инженерных сооружений, а также для плановой и высотной привязки отдельных объектов.

Съемочное обоснование разбивается  от пунктов плановых и высотных опорных  сетей.

Самый распространенный вид  съемочного обоснования – теодолитные  ходы (рис. 69), опирающиеся на один или  два исходных пункта. Они представляют собой геодезические построения в виде ломаных линий, в которых  углы измеряют одним полным приёмом  с помощью технического теодолита, а стороны – стальной 20-метровой лентой или дальномерами, обеспечивающими  заданную точность. Теодолитные ходы могут быть замкнутыми или разомкнутыми.

Рис. 69. Теодолитные ходы: замкнутый (а); разомкнутый (б).

Длины линий (сторон) теодолитных  ходов зависят от масштаба съемки и условий снимаемой местности  и должны быть не более 350 м и не менее 20 м. Относительные линейные невязки  в ходах должны быть менее 1:2000, при  неблагоприятных условиях измерений  допускается 1:1000.

Углы поворота на точках хода измеряют теодолитом со средней  квадратической ошибкой 0,5' одним приемом. Расхождение значений углов в полуприемах не более двойной точности теодолита.

Точки съемочного обоснования, как правило, закрепляют на местности  временными знаками: деревянными кольями, столбами, металлическими штырями, трубами.

Если эти точки предполагается использовать в дальнейшем для других целей, их закрепляют постоянными знаками.

8.6. Плановая привязка  вершин теодолитного хода к  пунктам ГГС

Совокупность геодезических  измерений и вычислений, необходимых  для определения положения вершин теодолитного хода в государственной  системе координат, называется привязкой.

Привязку можно выполнить  несколькими методами. 

1. Плановая  привязка методом угловой засечки  (рис. 70).

Рис. 70. Привязка теодолитного хода методом угловой засечки.

Дано: А  ;  В  .

Измереные углы: 

Контроль измерений:  ; 

Найти координаты точки 1  ; дирекционный угол  .

1. Решение обратной геодезической  задачи

Контроль : 

2. Решение треугольника  привязки

 ;  

3. Передача дирекционных  углов

Контроль вычислений: 

4. Решение прямой геодезической  задачи

Если расхождение в  координатах не более 0,02 м, то находят  средние значения координат X₁ и Y₁. 

 

2. Метод снесения  координат (рис. 71).

Рис. 71. Привязка методом  снесения координат

Дано: А (X_A ; Y_A ) ; В (X_В ; Y_В ).

Измеренные: 

Контроль: 

Найти координаты точки 1 (X₁ ; Y₁ ); дирекционный угол (1 - 2) .

1. Решение обратной геодезической  задачи.

2. Решение треугольника  привязки

3. Передача дирекционных  углов.

4. Решение прямой геодезической  задачи.

3. Метод привязки  теодолитного хода к одному  опорному пункту с известным  направлением в нем (рис. 72)..

Рис. 72. Привязка к одному пункту с известным направлением.

Дано: А (X_A ; Y_A ) ; 

Измерено: S; углы: 

Контроль: 

Найти координаты точки 1 (X₁ ; Y₁ ); дирекционный угол (1 - 2) .

1. Передача дирекционных  углов

2.Решение прямой геодезической  задачи.

Для контроля привязки необходимо другую вершину теодолитного хода привязать  к опорному пункту.

8.7. Вопросы для  самоконтроля 

 

1. В чем состоят основные  принципы построения геодезических  сетей?

2. В чем сущность метода  триангуляции?

3. В чем сущность метода  трилатерации?

4. В чем сущность метода  полигонометрии?

5. Как измеряют углы  и линии при создании теодолитного  хода?

6. В чем состоит задача  плановой привязки теодолитного  хода к опорным пунктам?

7. В чем сущность прямой  и обратной геодезических задач?