Годезические сети Республики Беларусь

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….2

1. Государственная геодезическая сеть, метод ее создания……………………2
2. Геодезические сети сгущения…………………………………………………7
3. Спутниковая государственная геодезическая сеть…………………………9
4. Государственная геодезическая сеть Республики Беларусь……………….12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………15

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………….16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

С точки зрения геометрии любая геодезическая сеть – это группа зафиксированных на местности точек, для которых определены плановые координаты (X и Y или B и L) в принятой двухмерной системе координат и отметки H в принятой системе высот или три координаты X, Y и Z в принятой трехмерной системе пространственных координат.

Геодезическая сеть Республики Беларусь создавалась в течение многих десятилетий; за это время изменились не только классификация сетей, но и требования к точности измерений в них.

Насущной задачей нынешнего периода является создание единой классификации всех существующих и перспективных геодезических сетей, которая бы соответствовала международным стандартам.

 

 

1. Государственная геодезическая сеть, метод ее создания

 

 

Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно по всей территории и закрепленных на местности специальными центрами, обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени.

ГГС включает в себя также пункты с постоянно действующими наземными станциями спутникового автономного определения координат на основе использования спутниковых навигационных систем с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме, близком к реальному времени.

ГГС предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение [2]:

• установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований;
• геодезическое обеспечение картографирования территории России и акваторий окружающих ее морей;
• геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов;
• обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред;
• изучение поверхности и гравитационного поля Земли и их изменений во времени;
• изучение геодинамических явлений;
• метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.

Триангуляция – один из методов создания плановых геодезических сетей на основе построения и решения треугольников по измеренным углам. Триангуляция представляет собой систему примыкающих или перекрывающих друг друга треугольников, которые могут образовывать триангуляционный ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников измеряют непосредственно или получают косвенным путем, построив так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из ромбов с разными по длине диагоналями. Остальные стороны триангуляционного ряда или сети находят путём последовательного решения треугольников по углам и стороне, используя терему синусов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1. – Схема развития сетей триангуляции 1-4 класса

Источник: [2]

 

 

Известно, что для решения треугольника достаточно измерить в нём, кроме стороны, два угла. Однако при построении триангуляции в каждом треугольнике измеряют все три угла. Это позволяет проконтролировать результаты угловых измерений и, кроме того, в итоге специальных уравнительных вычислений несколько повысить точность конечного результата. С этой же целью измеряют длину не одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае необходимости в схеме триангуляции предусматривают перекрытие треугольников, что также улучшает качество построения.

После того, как будут вычислены длины стороны треугольников, находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных данных необходимо иметь координаты одной из точек и дирекционный угол (азимут) одной из сторон сети. Затем по этим сторонам последовательно решают прямые геодезические задачи и таким образом определяют плановое положение вершин сети.

Трилатерация - как и триангуляция, представляет собой построение, состоящее из треугольников. Однако в этих треугольниках измеряют не углы, а длины сторон. Триангуляцию и трилатерацию применяют в тех случаях, когда существует видимость на большие расстояния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2. – Трилатерация

Источник: [2]

 

 

 

Полигонометрия – метод, в основу которого положено поыберем несколько точек, взаимное положение которых определим с самой высокой точностью.борот, должны создаваться в несколько этстроение на местности сомкнутых или разомкнутых многоугольников ( ходов ), в которых измеряют горизонтальные углы между соседними сторонами и длины сторон . Метод полигонометрии применяют обычно в закрытой местности, где трудно обеспечить видимость на большие расстояния.

 

 

Рисунок 1,3. – Полигонометрия:

 а –  траверсная (магистральная); б –  параллактическая (базисная)

Источник: [2]

 

 

Геодезические засечки применяют, как правило, для определения координат отдельных точек. В качестве исходных данных используют пункты существующих геодезических сетей, а в качестве измеряемых величин - горизонтальные углы и расстояния.

Плановое положение точки определяется двумя её координатами X, Y, поэтому для реализации любой засечки необходимо измерить, как минимум, две независимые величины (углы, расстояния), каким-либо образом связывающие определяемую точку с исходными пунктами.

Наибольшее распространение в практике создания геодезической плановой основы получили прямая и обратная (боковая) угловые засечки, а также задача Потенота (определение положения четвертой точки по трём данным).

Таким образом, государственная геодезическая сеть имеет координаты, распространяемые на всю территорию страны и являющуюся основой для построения других сетей. Создается методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии.

 

 

 

2. Геодезические сети сгущения

 

 

Процесс развития геодезических сетей происходит по принципу от общего к частному. Наиболее крупными принято считать глобальные геодезические сети, которые дополняются государственными геодезическими сетями: благодаря им плотность точек на геодезической карте увеличивается. Относительно государственных сетей создаются сети сгущение. Эти сети, а также специальные геодезические сети, которые часто называют местными, используют при решении конкретных задач.

В качестве основы при проведении геодезических измерений используются государственные геодезические сети. Чаще всего их используют при осуществлении топографических съемок, а также в процессе выполнения инженерных, научных и технических задач. Помимо этого эти сети выступают в качестве основы для создания более плотных сетей сгущения, которые позволяют проводить крупномасштабные съемки. Выполнять это можно посредством использования специального спутникового оборудования типа ГЛОНАСС или GPS. В случаях, когда использования устройств спутникового позиционирования не представляется возможным, для решения выше обозначенных задач используют другие, многократно проверенные на практике методики.

Как и пункты государственных геодезических сетей, пункты сетей сгущения закрепляются постоянными знаками, состоящими из подземного центра и наружного знака.

Нормальные высоты верхних марок подземных центров пунктов ГГС определены из геометрического или тригонометрического нивелирования.

Существующая плотность ГГС при условии применения современных спутниковых и аэросъемочных технологий обеспечивает решение задач картографирования.

Геодезические сети сгущения развивают там, где требуется дальнейшее сгущение государственной геодезической сети (в населенных пунктах, на объектах крупного строительства и т. д.). Обычно такие сети сгущения называют геодезическими сетями местного значения.

Геодезические сети сгущения, так же, как и государственные сети, могут быть плановыми и высотными. Плановые сети сгущения подразделяются на сети 1-го и 2-го разрядов, создаваемые методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации, а высотные (нивелирные) сети развиваются методом геометрического нивелирования III и IV классов, а также ходами технического нивелирования.

Геодезические плановые сети сгущения 1-го и 2-го разрядов опираются на пункты государственной геодезической сети 1–4-го классов. В соответствии с принципом перехода от общего к частному геодезические сети сгущения имеют более короткие стороны и меньшую точность, чем государственные сети. Геодезические сети сгущения развиваются на основе государственной геодезической сети и служат для обоснования крупномасштабных съемок, а также инженерно-геодезических и маркшейдерских работ, выполняемых в городах и поселках, на строительных площадках крупных промышленных объектов, на территориях горных отводов и т. д. [4].

Плановые геодезические сети сгущения создаются в виде триангуляции (триангуляционные сети) и полигонометрии 1 и 2 разрядов. Триангуляция 1 разряда развивается в виде сетей и цепочек треугольников со стороной 1–5 км, а также путем вставок отдельных пунктов в сеть высшего класса. Углы измеряются со средней квадратической погрешностью не более 5", относительная погрешность выходных сторон – не более 1: 50 000.

Триангуляция 2 разряда строится так же, как триангуляция 1 разряда; кроме того, положение пунктов 2 разряда может определяться прямыми, обратными и комбинированными геодезическими засечками. Длины сторон треугольников в сетях 2 разряда принимаются от 0,5 до 3 км, средняя квадратическая погрешность измерения углов – 10", относительная погрешность выходных сторон – не более 1:20 000.

Полигонометрия 1 и 2 разрядов создается в виде одиночных ходов или систем с узловыми точками, длины сторон которых принимаются в среднем равными, соответственно, 0,3 и 0,2 км. Средняя квадратическая погрешность измерения углов в ходах полигонометрии 1 разряда – 5", относительная погрешность измерения длин – 1:10000. В полигонометрии 2 разряда точность угловых и линейных измерений в 2 раза ниже по сравнению с полигонометрией 1 разряда.

На все пункты геодезических сетей сгущения должны быть переданы отметки нивелированием IV класса или техническим нивелированием. В горной местности допускается передача отметок точек тригонометрическим нивелированием [2].

Таким образом, геодезические сети сгущения строятся на основе государственных геодезических сетей, имеют свои характеристики и предназначение.

 

 

3. Спутниковая государственная геодезическая сеть

 

 

На современном этапе развития ГГС создана высокоточная спутниковая геодезическая сеть. Ее основу составляет единая фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС) России и Беларуси. Составной частью данной совместной сети является пункт ФАГС «Минск», который благодаря установленной на нем совмещенной GPS/ГЛОНАСС системе действует в режиме постоянной спутниковой станции. Высокоточная спутниковая геодезическая сеть включает 10 пунктов равномерно расположенных на территории республики через 150–200 км и определенных с точностью взаимного положения 1,5–2,0 см. [1]

Определение координат по спутникам навигационных систем выполняются абсолютными, дифференциальными и относительными методами.

В абсолютном методе координаты поучаются одним приемником в системе координат, носителями которой являются станции подсистемы контроля и управления и, следовательно, спутники навигационной системы. При этом реализуется метод засечки положения приемника от известных положений космических аппаратов (КА). Часто это метод называют также точечным позиционированием.

В дифференциальном и относительном методе наблюдения производят не менее двух приемников, один из которых располагается на опорном пункте с известными координатами, а второй совмещен с определяемым объектом. В дифференциальном методе по результатам наблюдений на опорном пункте отыскиваются поправки к соответствующим параметрам наблюдений или координатам для неизвестного пункта. Этот метод обеспечивает мгновенные решения, обычно называемые как решения в реальном времени, в которых достигается улучшенная точность по отношению к опорной станции.

В отличие от дифференциального метода, в относительном методе наблюдения, сделанные одновременно на опорном и определяемом пунктах, обрабатываются совместно. Это значительно повышает точность решений, но исключает мгновенные решения. В относительном методе определяется вектор, соединяющий опорный и определяемый пункты, называемый вектором базовой линии.

В каждом из трех указанных методов определений координат возможны измерения как по кодовым псевдодальностям, так и по фазе несущей. Точность кодовых дальностей имеет метровый уровень, в то время как точность фазовых измерений лежит в миллиметровом диапазоне. Точность кодовых дальностей, однако, можно улучшить, если использовать метод узкого коррелятора или методику сглаживания по фазе. В отличие от фаз несущих колебаний, кодовые дальности фактически не содержат неоднозначностей. Это делает их невосприимчивыми к потерям счета циклов (то есть изменениям неоднозначностей фазы) и в некоторой степени к препятствиям на пункте. Решающим моментом в спутниковых фазовых измерениях является разрешение неоднозначностей фазы.