Основные требования к геодезическим сигналам

1 Основные положения

Геодезический знак — это наземное сооружение на геодезическом пункте, служащее для размещение визирного приспособления (визирного цилиндра) и установки геодезического прибора (инструмента). В некоторых случаях несет площадку для работы специалиста, а также обозначает геодезический пункт на местности. Геодезический знак (наземное сооружение) и центр геодезического пункта (подземное сооружение) вместе составляют геодезический пункт.

Геодезический знак может сооружаться только на пунктах тригонометрической (плановой) геодезической сети (тригонометрический пункт). На пунктах нивелирной (высотной) и гравиметрической сетей, в силу различий в технологиях определений, знак не сооружается и не используется.

Рядом с центром пункта на определенном расстоянии устанавливается опознавательный знак — металлический или железобетонный столб с охранной табличкой с надписью: «Геодезический пункт, охраняется государством». Кроме этого, для обеспечения долговременной сохранности и закрепления на местности пункт имеет внешнее оформление, определяемое «Инструкцией о построении государственной геодезической сети», «Руководством по постройке геодезических знаков» и другими ведомственными документами. В зависимости от типа местности это может быть: вал из камней, деревянный сруб, окопка канавами, насыпка кургана и т. д.

Геодезический знак сооружается деревянным, каменным, железобетонным или металлическим (с точки зрения обеспечения качества работы наиболее выгоден деревянный, а обеспечения долговременной сохранности — металлический и железобетонный). В отдельных случаях, если это экономически выгодно, знак может сооружаться временным (разборным, или перевозным). Геодезический знак может быть отстроен в виде простого сигнала, сложного сигнала, пирамиды, тура или штатива, в зависимости от высоты, на которую необходимо поднять визирную цель или прибор, и исходя из местных условий. В равнинных районах наиболее распространены сигналы и пирамиды, в горных — штативы и туры.

Сигнал — сооружение для обеспечения высоты установки  прибора на столике от 4 до 40 м, (необходимость  в постройке более высоких  знаков возникает очень редко). Прибор над землей приподнимают не только в случаях, если со штатива не видны  соседние знаки. Например, при высокоточных наблюдениях 1 класса визирный луч не должен проходить ниже 3-5 м, над подстилающей поверхностью, чтобы искажения от восходящих потоков воздуха при  ее нагревании не влияли на точность наблюдений. Сигнал состоит из двух вложенных  друг в друга конструкций —  внешней и внутренней усеченных  пирамид, или ферм, одна из которых  несет площадку для наблюдателя  и визирную цель, а другая — столик для прибора. Если опоры столика  для прибора (внутренняя пирамида) установлены  в грунт самостоятельно и не соприкасаются  с внешней фермой, то такой знак называется простой сигнал. Если опоры  столика упираются в опоры  внешней фермы, соединяясь с ними — это сложный сигнал (он заметно  выше простого сигнала). Простой сигнал сооружается высотой от марки  центра до инструментального столика  от 4 до 10 м, сложный сигнал — более 10 м.

Но это справедливо  только для деревянных знаков и, отчасти, для металлических. Металлические  и железобетонные знаки имеют  несколько иную конструкцию. Металлические сигналы, даже значительной высоты, иногда сооружают в виде двух несоприкасающихся ферм, а у железобетонных, как правило, площадка для наблюдателя и визирная цель располагаются в виде металлической надстройки к инструментальному столику. 

Наиболее распространены деревянные сигналы. Сложные деревянные сигналы ранее сооружались четырехгранными. При этом значительный объем приходился на верхолазные работы, что требовало более длительного времени на постройку знака и было сопряжено с повышенным риском для строителей в плане техники безопасности.

Поэтому, начиная  с 1966 года, строят только трехгранные  сложные сигналы, которые поднимают  в полностью собранном виде. Среди  них встречаются знаки с ромбической, полураскосной, однораскосной и крестовой расшивкой граней, с трехгранной или шестигранной (более старые) площадкой для наблюдателя.

Среди простых сигналов, наоборот, наиболее часто встречаются  четырехгранные. Трехгранные характерны для труднодоступных вершин и местности, где лесозаготовки затруднительны (лесотундра, острова и т. д.). Но внутренняя пирамида простого сигнала как правило трехгранная (за исключением местами сохранившихся очень старых знаков с четырехгранными внутренней и наружной пирамидами). Однако, при постройке знака из очень тонкого леса (когда трехгранная пирамида не обеспечивает достаточную жесткость пункта), внутренняя пирамида может быть четырехгранной. Лучшим материалом для постройки сигнала является дерево. Хотя такой знак и менее долговечен, но он значительно выигрывает перед металлическим в жесткости и устойчивости. Большие сигналы испытывают различные нагрузки, которые выражаются в таких явлениях, как вибрация, кручение и изгиб. Поэтому при высокоточных определениях, для учета смещений столика на высоких сигналах, на некотором расстоянии от знака может сооружаться особый знак — мира, на которую производят наблюдения поверительной трубой триангуляционного теодолита.

Пирамиды ранее  на пунктах ГГС сооружались только четырехгранными. Сравнительно недавно стали устанавливать трехгранные пирамиды, хотя на пунктах 1 и 2 классов преобладают четырехгранные. Металлические пирамиды сооружаются, как правило, в обжитых районах, в промышленных зонах и в местах, где строительный лес отсутствует (степи, пустыни, тундра). В остальных местах преобладают деревянные знаки. На пирамидах высших классов, как правило, сооружается стационарный штатив (трехгранная внутренняя пирамида) со столиком для инструмента. На скальном основании вместо штатива часто сооружается бетонный тур (или тур из камней, кирпича, скрепленных цементным раствором, иногда — асбоцементная труба, заполненная раствором), в вершине которого закладывается верхняя марка центра пункта. Для работы наблюдателя вокруг штатива (тура), сооружается площадка, чтобы при его передвижениях столик с прибором оставался абсолютно неподвижным (на скальном основании площадкой служит непосредственно скала).

Особую разновидность  пирамид составляют пирамиды-вехи, если необходимо поднять визирную цель на большую высоту (от 11 до 20 м), и  пирамиды-штативы. Встречаются они  довольно редко. Пирамида-штатив являет собой штатив со съемным визирным цилиндром наверху, болванка которого вставляется в отверстие столика  для инструмента (на перевозных знаках визирный цилиндр наглухо закрепляют на пирамиде-штативе и его верхний  срез является инструментальным столиком). Наблюдения при этом производят с  разборной наружной пирамиды. Работа на простых пирамидах (без стационарных штативов, туров) производится с переносного  штатива повышенной жесткости (нераздвижного). 

На тригонометрических пунктах иногда встречается знак в виде Г-образной вехи, когда рядом  с центром пункта устанавливается  столб, с поперечиной в верхней  части, к которой крепится визирный цилиндр, располагаемый таким образом  над центром пункта. Но такой знак является наименее устойчивым и применяется  в исключительных случаях только на тригопунктах I и II разрядов (в сетях сгущения). Применение его на пунктах Государственной геодезической сети 1, 2, 3 и 4 классов не допускается.

Штативы сооружаются  в труднодоступных местах, если видимость  на смежные пункты открывается непосредственно  с земли. Такой тип знаков является характерен для гор и тундры. Пирамида-штатив, в сущности, тоже является штативом, только приподнятым над землей более чем на 1,2 м. Штативы бывают трехгранными или четырехгранными, имеют высоту инструментального столика 1,2 м. Обычно они деревянные, несколько реже — металлические. У штатива со съемным визирным цилиндром (штатива Канаровского) в столике имеется отверстие, сквозь которое вставляется и закрепляется болванка с визирным цилиндром, которую вытаскивают при установке прибора на столике (у некоторых металлических штативов визирная цель крепится болтами к столику или откидывается на шарнирах при установке прибора). В отдельных случаях, на особо недоступных вершинах сооружают штативы с наглухо закрепленным визирным цилиндром, верхний срез которого является столиком для прибора. Они просты в работе, требуют минимальных затрат при постройке и обладают минимальной редукцией, но столик и прибор при наблюдениях сложно защитить от влияния солнца и ветра (на сигналах и пирамидах для этого навешивают листы брезента или специальную палатку).

Тур является аналогом штатива, но прибор в этом случае устанавливается  на бетонный (каменный, кирпичный) столб. При этом съемный визирный цилиндр  крепится болванкой в специальной  трубе, вделанной вертикально в  тур. Верхняя марка центра пункта при этом располагается под основанием этой трубы, то есть внутри тура, что  делает номер марки недоступным  для прочтения. Поэтому номер  обычно наносят трафаретом в верхнюю  плоскость столика. В некоторых  конструкциях визирный цилиндр крепится болтами к вмонтированным в тур  металлическим уголкам, а марка  заделывается в верхнюю плоскость  столика. Очень редко (в труднодоступных  местах) сооружаются туры с закрепленным визирным цилиндром, верхний срез которого является столиком для прибора. Туры со съемным цилиндром встречаются  в ГГС крайне редко. Чаще их можно  видеть (наравне с металлическими штативами) на крышах капитальных зданий в городах на пунктах геодезических  сетей сгущения (ГСС), не входящих в  ГГС.

Особую разновидность  тура и штатива представляет астрономический  столб. Он устанавливается возле геодезического пункта на расстоянии, необходимом для обеспечения обзора небесной сферы (но не далее 60 метров от тригопункта), если на данном тригопункте производятся астрономические определения. Сооружается из бетона, кирпича, а в труднодоступных районах — в виде каменной кладки, соединенной раствором, металлического цилиндра, заполненного бетонным раствором, или металлического штатива жесткой конструкции. Ранее разрешалось, в исключительных случаях, сооружение деревянного столба. Марка верхнего центра закладывается в верхнюю плоскость инструментального стола, а вокруг столба сооружается площадка для наблюдателя.

Визирное приспособление геодезического знака — это малофазный визирный цилиндр, на который производятся наблюдения. Ребристая боковая поверхность цилиндра образована радиальными планками для того, чтобы на большом расстоянии, при наблюдении в теодолит цилиндр не давал «фазу», то есть был равномерно окрашен. Иначе при боковом освещении наведение биссектора нитей теодолита получится смещенным в сторону, которая затенена и видна лучше, чем освещенная сторона. На некоторых типах тригопунктов визирный цилиндр не устанавливается (например, на пунктах полигонометрии высших классов, где визирование производится на специальную марку, устанавливаемую на столике знака, или на световые сигналы).

В последнее время, в связи с созданием новых  типов геодезических сетей, определяемых относительными космическими методами, на пунктах таких сетей так  же сооружают геодезические знаки, но несколько упрощенной конструкции, определяемой «Правилами закрепления  центров пунктов спутниковой  геодезической сети». Они оборудованы  приспособлением для принудительного  центрирования геодезического прибора  и служат для закрепления и  обозначения пункта на местности. Такие  знаки по конструкции напоминают геодезический штатив и имеют  небольшие размеры. В систему  новой геодезической сети полностью  вписывается существующая сеть, пункты которой, по возможности, совмещаются  с новыми пунктами, либо имеют с  ними жесткую геодезическую связь. Поэтому значимость тригонометрических пунктов возросла и они по прежнему остаются востребованными.

Точки геодезических  сетей закрепляют на местности знаками. По местоположению знаки бывают грунтовые  и стенные, заложенные в стены  зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные, в виде откраски и т.д. По значению - постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкций, наблюдений и т.д. 

2 Типы геодезических заков

Каждый пункт геодезической  сети закрепляют на местности заложенным в грунт центром, несущим металлическую  марку с указанием точки, к  которой, относятся координаты пункта. Над центром пункта сооружают  геодезический знак требуемой высоты, несущий визирный цилиндр и имеющий  столик для установки измерительных  приборов, а также площадку для  наблюдателя.

Рис.    1.    Тур     на     геодезическом пункте                          

Рис.  2.   Простая   пирамида    (а)    и пирамида со штативом  (б)

В геодезических  сетях применяют знаки следующих  типов: тур, пирамида (простая и со штативом), простой сигнал и сложный  сигнал.

Туры (рис. 1) применяют на остроконечных вершинах гор, если видимость по всем направлениям открывается с Земли, а скальный грунт расположен на глубине не более 1,5 м (размеры на рисунках в см). Над туром устанавливают простую пирамиду с визирным цилиндром. Если построить пирамиду невозможно, то визирный цилиндр устанавливают непосредственно на тур.

Простые пирамиды (рис. ,2, а) строят в том случае, когда наблюдения по всем направлениям можно вести с тура или штатива. Если для обеспечения видимости на соседние пункты прибор требуется поднять над землей на 2—3 м, используют пирамиду с изолированным от нее штативом для установки приборов (рис. 2, б). Площадку для наблюдателя крепят к столбам пирамиды, изолируя ее от штатива. Пирамиды строят как деревянные, так и металлические высотой 5—8 м.

Простой сигнал (рис. 3) состоит из двух изолированных друг от друга пирамид: внешней 1, несущей визирный цилиндр и площадку для наблюдателя, и внутренней 2 со столиком для установки приборов. Внутренняя пирамида имеет трехгранную форму, а внешняя трехгранную или четырехгранную. Расстояние между основными столбами в основании внешней пирамиды принимают на 2 м больше  Vs высоты до площадки наблюдателя. Рис. 3. Простой сигнал                                               

        Рис 4   Сложный   сигнал:

1 — якорь основания  столба сигнала; 

2 — основные    столбы сигнала; 3 — венец; 4 —  крестовина;

5 — болванка;  6 — стойка внутренней пирамиды;

7  площадка для  наблюдателя; 8 — столик; 9 — крыша;

10 — визирный  цилиндр;  11— промежуточный столб

Простые сигналы  строят высотой до 10 м; они могут  быть деревянными и металлическими, постоянными и разборными. Разборные  знаки применяют в районах  с благоприятными условиями для  переездов на автотранспорте. Нередко внутренняя пирамида является постоянной на пункте, а внешняя разборной, которую перевозят с пункта на пункт.