Вопрос 14 «Геодезическая основа съемок местности. Государственная геодезическая сеть, способы ее создания»

Разнообразные геометрические измерения, входящие в комплекс наземной топографической съемки, сопровождаются неизбежными погрешностями, которые накапливаются по мере удаления съемки от начальной точки. Для уменьшения погрешностей и для более равномерного распределения их по территории съемку производят с точек съемочного обоснования, так называемых опорных геодезических пунктов. Плановое положение геодезических пунктов определено в единой системе координат, а высотное — в единой системе высот. Система геодезических пунктов, равномерно размещенных по территории, образует геодезическую опорную сеть.

Геодезическая сеть строится по принципу перехода от общего к частному: сначала создается редкая сеть пунктов, положение которых определяется с самой высокой точностью, а затем эта сеть сгущается последовательным построением пунктов с меньшей точностью. Геодезическая опорная сеть включает государственную геодезическую сеть России, сети сгущения, съемочные сети (съемочное обоснование).

Плановая государственная геодезическая сеть строится методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации. В зависимости от очередности построения, точности измерения углов и расстояний, длины измеряемых линий эта сеть делится на 4 класса.

При триангуляции на территории прокладывают ряды треугольников, вершины которых, закрепленные на местности, служат точками геодезической сети. Ряды треугольников триангуляции 1-го класса прокладывают по возможности вдоль меридианов и параллелей. Определив длину одной, так называемой выходной стороны и все углы первого треугольника (рис. 53), вычисляют (пользуясь теоремой синусов) длины остальных его сторон. Затем, используя вычисленную длину одной из сторон первого треугольника (например, AB) и измерив углы второго примыкающего треугольника, из вычислений получают длины остальных сторон этого треугольника и т.д.

Рис. 53. Схема полигона государственной триангуляции: AB, CD, EF, C, EF, KL — выходные стороны; 1—2, 3—4, 5—6, 7—8 — базисы

Зная координаты одной из начальных точек и направление выходной стороны, вычисляют тригонометрическим путем координаты остальных точек. Поэтому точки триангуляции называют тригонометрическими пунктами. Их обозначают на топографических картах маленьким треугольником с точкой в центре и отметкой высоты точки. В триангуляции 1 класса астрономическими наблюдениями определяют широту и долготу пунктов выходной стороны и ее астрономический азимут. Астрономические пункты (пункты Лапласа) обозначаются на картах звездочкой.

Государственная геодезическая сеть создается по схеме, обеспечивающей четкость организации работ и высокую точность измерений (табл. 4).

При полигонометрии строят сети ломаных ходов, в которых измеряют все углы и стороны. Этот метод применяется обычно в закрытой местности (залесенной, застроенной). Ходы прокладываются вдоль дорог, по долинам рек; они в совокупности образуют замкнутые многоугольники (полигоны). По координатам начальной точки и дирекционному углу первой стороны хода вычисляют координаты второй точки, а затем и всех последующих пунктов хода.

Трилатерация по схеме сходна с триангуляцией, но здесь в треугольниках с помощью дальномеров измеряют все три стороны с погрешностью не более 1:400 000 от длины линии, а затем вычисляют координаты вершин треугольников.

Наблюдения искусственных спутников Земли используют для приведения координат удаленных геодезических пунктов (расположенных на островах и т.д.) в единую геодезическую систему. Для этого служит, например, метод космической триангуляции, при которой искусственный спутник наблюдают в пространстве со станций с известными и неизвестными координатами. По наблюдениям со станций с известными координатами определяется положение спутника в момент наблюдения. По наблюдениям со станции с неизвестными координатами и по уже известным координатам спутника получают координаты определяемой станции.

Для обозначения плановых геодезических пунктов и их закрепления на местности служат подземные устройства и наземные сооружения, так называемые геодезические знаки. На пунктах триангуляции и полигонометрии наземная часть знака служит штативом для установки геодезического инструмента и целью для наведения инструмента (визирования), а также обеспечивает непосредственную видимость смежных знаков, часто удаленных на значительные расстояния. При взаимной видимости геодезических знаков с земли устанавливают лишь бетонные столбы или простые пирамиды (деревянные или металлические) высотой 6—8 м. При больших высотах знаков строят двойные пирамиды и геодезические сигналы (рис. 54). Подземная часть знака плановой сети состоит из бетонных монолитов, на верхней грани одного из которых обозначена точка — собственно геодезический пункт.

Рис. 54. Геодезический сигнал и простая пирамида

Высотная геодезическая сеть создается методом нивелирования с применением высокоточных приборов. По точности определения высот государственное нивелирование подразделяется на четыре класса. Нивелирование I класса (высшей точности) производится по особо намеченным трассам, связывающим удаленные пункты страны и основные морские водомерные посты.

Данные нивелирования I класса позволяют определить разность уровней морей, величины вековых колебаний суши и т.д. Нивелирные ходы II класса прокладываются вдоль железных, шоссейных и грунтовых дорог и вдоль больших рек. Между линиями II класса прокладывают линии III класса, и затем сеть сгущается линиями IV класса. Пункты нивелирования IV класса служат непосредственным высотным обоснованием съемок. Характеристика нивелирной сети приведена в таблице 5.

Пункты нивелирования всех классов закрепляются на местности особыми знаками — реперами и марками, которые закладываются через каждые 3—5 км в грунт или в стены каменных зданий (рис. 55). На линиях I—III классов через 50—80 км устанавливаются фундаментальные реперы, а пункты I класса закрепляются еще и особо надежными вековыми реперами.

Рис. 55. Стенные реперы

Геодезические сети сгущения служат основой для создания съемочного обоснования топографических съемок. Плановые сети сгущения создаются теми же методами, что и государственная сеть, однако длины сторон и точность их измерения при этих работах значительно меньше. Высотную сеть сгущения образуют пункты технического нивелирования, в котором допустима невязка в сумме превышений, равная 50 мм·√L км, где L — длина хода.

Съемочные сети являются непосредственным геодезическим обоснованием топографических съемок. Они создаются различными способами в зависимости от метода и масштаба съемки, характера местности и других условий. Как правило, для точек съемочного обоснования определяются как плановые, так и высотные координаты. Пункты съемочной сети закрепляются на местности деревянными кольями. Съемочная сеть должна быть привязана к пунктам государственной геодезической сети.