Государственные геодезические сети кратко
Обновлено: 04.07.2024
Государственная геодезическая сеть (ГГС) — система закрепленных на местности пунктов, положение которых определено в единой системе координат и высот.
ГГС предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:
– 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.
Геодезические высоты пунктов ГГС определяют как сумму нормальной высоты и высоты квазигеоида над отсчетным эллипсоидом или непосредственно методами космической геодезии, или путем привязки к пунктам с известными геоцентрическими координатами. Нормальные высоты пунктов ГГС определяются в Балтийской системе высот 1977 года, исходным началом которой является нуль Кронштадтского футштока. Карты высот квазигеоида над общим земным эллипсоидом и референц-эллипсоидом Красовского на территории Российской Федерации издаются Федеральной службой геодезии и карто-графии России и Топографической службой ВС РФ.
Масштаб ГГС задается Единым государственным эталоном времени-частоты-длины.
В работах по развитию ГГС используются шкалы атомного ТA (SU) и координированного UTC (SU) времени, задаваемые существующей эталонной базой Российской Федерации, а также параметры вращения Земли и поправки для перехода к международным шкалам времени, периодически публикуемые Госстандартом России в специальных бюллетенях Государственной службы времени и частоты (ГСВЧ).
Астрономические широты и долготы, астрономические и геодезические азимуты, определяемые по наблюдениям звезд, приводятся к системе фундаментального звездного каталога, к системе среднего полюса и к системе астрономических долгот, принятых на эпоху уравнивания ГГС.
Метрологическое обеспечение геодезических работ осуществляется в соответствии с требованиями государственной системы обеспечения единства измерений.
Все геодезические сети можно разделить по следующим признакам:
По территориальному признаку:
1) глобальная
2) национальные (ГГС)
3) сети специального назначения (ГССН)
4) съемочные сети
по геометрической сущности:
1) плановые
2) высотные
3) пространственные
Глобальные сети создаются на всю поверхность Земли спутниковыми методами, являясь пространственными с началом координат в центре масс Земли и определяемые в системе координат ПЗ-90.
Национальные сети делятся на: Государственную геодезическую сеть (ГГС) с определением координат в СК-95 в проекции Гаусса-Крюгера на плоскости и на Государственную нивелирную сеть (ГНС) с определением нормальных высот в Балтийской системе, т.е. от нуля Кронштадтского футштока.
Геодезические сети специального назначения (ГССН) создаются в тех случаях, когда дальнейшее сгущение пунктов ГГС экономически нецелесообразно или когда требуется особо высокая точность геодезической сети. В зависимости от назначения эти сети могут быть плановыми, высотными, планово-высотными и даже пространственными и создаваться в любой системе координат.
Съемочные сети являются обоснованием для выполнения топосъемок и создаются обычно планово-высотными.
ГГС структурно формируется по принципу перехода от общего к частному и включает в себя геодезические построения различных классов точности:
фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС)
высокоточную геодезическую сеть (ВГС),
спутниковую геодезическую сеть 1 класса (СГС-1)
В указанную систему построений вписываются также существующие сети триангуляции и полигонометрии 1-4 классов. На основе новых высокоточных пунктов спутниковой сети создаются постоянно действующие дифференциальные станции с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме близком к реальному времени.
По мере развития сетей ФАГС, ВГС и СГС-1 выполняется уравнивание ГГС и уточняются параметры взаимного ориентирования геоцентрической системы координат и системы геодезических координат СК-95.
Плотность размещения пунктов ГГС следующая:
масштаб 1 пункт на: сред. расст.
1:25000 50-60 км 2 7-8 км
1:10000 50-60 км 2 7-8 км
1:5000 20-30 км 2 5-6 км
1:2000 5-15 км 2 2-4 км
Ошибка длины: ms = 0.25 mM ,
где m — графическая ошибка длины на карте, M — знаменатель масштаба.
Высоты всех пунктов ГГС определены в основном тригонометрическим нивелированием по сторонам сети от пунктов, принятых за опорные, которые определены геометрическим нивелированием и расположены не реже чем 3 стороны полигонометрии или 75 км в сети триангуляции.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, используемых в целях установления и распространения государственной системы координат, используемой при осуществлении геодезических и картографических работ (далее - государственная система координат).
ГГС создается для установления и распространения на территорию Российской Федерации государственной системы координат, обеспечения возможности создания геодезических сетей специального назначения и используется в целях решения следующих задач:
- геодезическое обеспечение картографирования территории Российской Федерации, градостроительной, навигационной и кадастровой деятельности, землеустройства, недропользования;
- изучение параметров фигуры и гравитационного поля Земли и их изменений во времени;
- изучение геодинамических явлений;
- обеспечение единства измерений при высокоточных геодезических работах;
- задач, связанных с нуждами обороны страны;
- иных фундаментальных научных, экономических и технических задач геодезии, картографии, геофизики, геодинамики и космонавтики.
Наряду с ГГС созданы государственные нивелирная и гравиметрическая сети, а также геодезические сети специального назначения.
Снос наружных знаков и перезакладка центров геодезических пунктов проводится только с разрешения федерального органа исполнительной власти в области геодезии и картографии и его территориальных органов.
Как видно из указанной нормы Федерального закона охрана ГГС имеет достаточно приоритетное значение для стабильного развития государства, особенно в условиях становления в России рыночной экономики, а значит и нарушение требований закона справедливо влечет наступление гражданско-правовой и административно-правовой ответственности.
ГГС представляет собой общегосударственную главную геодезическую основу. В тех местах, где плотность пунктов главной геодезической основы недостаточна для выполнения тех или иных геодезических работ, создаются сети сгущения. Специальные геодезические сети развивают в связи со строительством инженерных сооружений или проведением каких-либо других работ, предъявляющих к геодезическому обеспечению особые требования. Съёмочные геодезические сети представляют собой систему пунктов, непосредственно с которых выполняют съёмку местности, перенесения в натуру проекта сооружения, различные контрольные измерения и т.п. По этой причине съёмочные сети называют рабочей геодезической основой.
Геодезические сети подразделяют на:
- глобальные, покрывающие поверхность всей Земли;
- национальные (государственные), создаваемые на территории определенного государства;
- сети сгущения, геодезическое съемочное обоснование (для топографических съемок);
- специальные (местные) геодезические сети. При построении геодезических сетей соблюдается принцип перехода от общего к частному и систематический контроль всех видов работ.
Глобальная геодезическая сеть создается методами космической геодезии по материалам наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ). Положение пунктов определяется в геоцентрической системе прямоугольных координат с началом в центре масс Земли, ось Z совпадает с осью вращения Земли, плоскость XZ -- с плоскостью начального меридиана, ось 0Y дополняет систему до правой. Глобальную геодезическую сеть используют для решения научно - технических задач геодезии, геофизики, астрономии и других наук, например для уточнения фундаментальных геодезических постоянных, изучения фигуры и гравитационного поля Земли, определения перемещения и деформации литосферных плит земной коры и т. п.
Национальная геодезическая сеть подразделяется на государственную плановую, нивелирную (высотную) и гравиметрическую сети. Государственная геодезическая сеть (ГГС) состоит из пунктов, взаимное плановое положение которых определяют с наивысшей точностью, достигнутой в массовых измерениях, высоты пунктов этой сети, особенно в горах, определяют с меньшей точностью. Государственная нивелирная сеть содержит пункты, высоты которых относительно поверхности квазигеоида определяют с наивысшей точностью, плановое положение этих пунктов определяют приближенно.
Государственная гравиметрическая сеть имеет пункты, на которых с наивысшей точностью определяют ускорение силы тяжести, плановое и высотное положение этих пунктов определяют с требуемой точностью.
В 2000-е годы с широким применением спутниковых методов возникла необходимость в создании новых систем координат взамен СК-42, СК-63. Так с 1 июля 2002 года введена система СК-95. С 2017 года должна использоваться ГСК-2011 для выполнения топографических и геодезических работ. Для использования геодезического обеспечения спутниковых полетов и решения задач навигации будет использоваться ПЗ-90.11.
Специальные (местные) геодезические сети создают в тех случаях, когда для решения поставленных задач на данном участке нужно иметь пункты, взаимное расположение которых в плане и по высоте определено с наивысшей точностью. Систему координат в таких сетях обычно подбирают так, чтобы редукционные поправки за переход от измеренных величин к их проекциям на местную поверхность относимости были минимальными. Такие сети строят, например, в сейсмоактивных регионах для прогнозирования землетрясений, а также при строительстве крупных сооружений.
Съемочные геодезические сети (геодезическое съемочное обоснование) создаются для сгущения геодезической сети до плотности, обеспечивающей выполнение:
- топографической съемки;
- выноса в натуру (закрепления на местности) точек границ участка и осей зданий и сооружений при разбивочных работах во время строительства;
- исполнительной съемки и составления исполнительной документации;
- наблюдения за осадками и деформациями зданий/сооружений, их фундаментами, контроль вертикальности;
- геодезических работ при межевании, а также необходимых для изготовления межевого плана и технического плана здания.
Плотность съемочных сетей определяется масштабом съемки, характером рельефа местности, а также необходимостью обеспечения инженерно-геодезических, маркшейдерских и других работ для целей изыскания, строительства и эксплуатации сооружений.
Съемочное обоснование развивается от пунктов государственных геодезических сетей и геодезических сетей сгущения. Съемочные сети создаются спутниковыми методами, построением съемочных триангуляционных сетей, продолжением теодолитных, тахеометрических и мензульных ходов, прямыми, обратными и комбинированными засечками. При развитии съемочного обоснования одновременно определяется, как правило, плановое и высотное положение точек. Высоты точек съемочных сетей определяются спутниковыми методами, тригонометрическим или геометрическим нивелированием.
Геодезической называют сеть закрепленных точек земной поверхности – геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе геодезических координат. Если такая сеть имеет координаты, распространенные на всю территорию государства, и является исходной для построения других геодезических сетей, то такая сеть называется государственной геодезической сетью.
Рисунок 6 - Схема построения государственных плановых геодезических сетей 1, 2, 3 и 4-го классов методом триангуляции
Геодезические сети разделяются на плановые и высотные. Плановые сети имеют геодезические пункты с известными плановыми координатами Х и У, а высотные – реперы и марки с известными высотами Н.
Государственная геодезическая сеть может быть сгущена путем развития между ее геодезическими пунктами геодезической сети сгущения. Точки сети сгущения связывают геодезические пункты государственной сети со съемочной геодезической сетью сгущения, создаваемой для производства топографических съемок или для выполнения различных геодезических и инженерно – геодезических работ.
Плановые геодезические сети стояться методами триангуляции, трилатерации или полигонометрии.
Триангуляцией называют метод построения геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все углы и некоторые из сторон. Длины остальных сторон вычисляются по теореме синусов:
Рисунок 7 - Инженерно-геодезические сети триангуляции
Трилатерация - метод создания геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все длины сторон и один из внутренних углов. Из решения треугольников по теореме косинусов находят значения всех углов.
.
Рисунок 8 - Схема треугольника трилатерация
Методом полигонометрии строят геодезические сети, в которых между геодезическими пунктами прокладывают ходы, в которых измеряют все расстояния и углы.
Государственная геодезическая сеть подразделяется на 1, 2, 3 и 4 классы.
В таблице 1 приведены некоторые показатели ГГС.
| Класс опорной сети | Средняя длина сторон треугольников, км | Средняя квадратичная погрешность измерения углов | Относительная погрешность выходной стороны |
| 20-25 | ± 0,7'' | 1:400 000 | |
| 7-20 | ± 1,0'' | 1:300 000 | |
| 5-8 | ± 1,5'' | 1:200 000 | |
| 2-5 | ± 2'' | 1:200 000 |
Геодезические пункты ГГС выбирают по возможности так, чтобы они равномерно покрывали снимаемую территорию и, чтобы из каждой точки, было видно не менее трех соседних. Выбранные точки тщательно и надежно закрепляют геодезическими знаками – сооружениями, обозначающими положение геодезического пункта на местности.
Рисунок 9 - Наружный металлический сигнал над подземным центром плановой сети:
1 - фундаменты, 2 - центр, 3 - сигнал, 4 - настил, 5 - столик, 6 - визирная цель
Высотные геодезические сети. Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в РФ и ряде других стран принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 г. до 1840 г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.
Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2, 3-го и т. д.). Если на рисунке, где размещены пункты высотной сети, соединить эти пункты линиями, получатся фигуры, которые называют ходами. Несколько пересекающихся ходов называют сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точками (рис. 10). В целом точки (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределены на территории страны. В незастроенной территории расстояния между реперами колеблются в пределах 5. 7 км, в городах сеть реперов в 10 раз плотнее.
Рисунок 10 - Схема государственной высотной сети
Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.
Нивелирные сети на строительных площадках и при создании внешних разбивочных сетей создают на базе плановых сетей, т. е. для части плановых сетей определяют высотные отметки.
Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более высокого класса или узловые точки.
Вопросы для самостоятельного изучения.
Геодезические сети сгущения. Съемочные сети.
Прямая и обратная геодезические задачи.
Государственная нивелирная сеть.
Вопросы для самоконтроля:
1. Основные понятия о форме и размерах Земли:
- что понимают под уровенной поверхностью?
- размеры земного эллипсоида, сжатие эллипсоида, средний радиус земного сфероида.
2. Дать определение понятиям меридиан, параллель.
3. Дать определение понятию координаты.
4. Какие системы координат применяются в геодезии?
5. В чем отличие астрономической системы координат от геодезической системы координат?
6. Что принято за начало отсчета широт и долгот в географической системе координат?
7. Дать определение понятиям геодезической широты, геодезической долготы.
8. Относительно какого уровня измеряются высоты точек на поверхности Земли?
9. В чём заключается сущность равноугольной (конформной) проекции земного эллипсоида на плоскость.
10. Порядок определение координат точек в системе плоских прямоугольных координат Гаусса - Крюгера.
11. Что принято за начало отсчета по координатам X и Y в прямоугольной системе координат?
12. Общие сведения о государственных геодезических сетях: назначение, виды, способы создания, классификация.
Тема 2. Общие сведения о топографических картах и планах.
Геодезической называют сеть закрепленных точек земной поверхности – геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе геодезических координат. Если такая сеть имеет координаты, распространенные на всю территорию государства, и является исходной для построения других геодезических сетей, то такая сеть называется государственной геодезической сетью.
Рисунок 6 - Схема построения государственных плановых геодезических сетей 1, 2, 3 и 4-го классов методом триангуляции
Геодезические сети разделяются на плановые и высотные. Плановые сети имеют геодезические пункты с известными плановыми координатами Х и У, а высотные – реперы и марки с известными высотами Н.
Государственная геодезическая сеть может быть сгущена путем развития между ее геодезическими пунктами геодезической сети сгущения. Точки сети сгущения связывают геодезические пункты государственной сети со съемочной геодезической сетью сгущения, создаваемой для производства топографических съемок или для выполнения различных геодезических и инженерно – геодезических работ.
Плановые геодезические сети стояться методами триангуляции, трилатерации или полигонометрии.
Триангуляцией называют метод построения геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все углы и некоторые из сторон. Длины остальных сторон вычисляются по теореме синусов:
Рисунок 7 - Инженерно-геодезические сети триангуляции
Трилатерация - метод создания геодезической сети в виде треугольников, в которых измеряются все длины сторон и один из внутренних углов. Из решения треугольников по теореме косинусов находят значения всех углов.
.
Рисунок 8 - Схема треугольника трилатерация
Методом полигонометрии строят геодезические сети, в которых между геодезическими пунктами прокладывают ходы, в которых измеряют все расстояния и углы.
Государственная геодезическая сеть подразделяется на 1, 2, 3 и 4 классы.
В таблице 1 приведены некоторые показатели ГГС.
| Класс опорной сети | Средняя длина сторон треугольников, км | Средняя квадратичная погрешность измерения углов | Относительная погрешность выходной стороны |
| 20-25 | ± 0,7'' | 1:400 000 | |
| 7-20 | ± 1,0'' | 1:300 000 | |
| 5-8 | ± 1,5'' | 1:200 000 | |
| 2-5 | ± 2'' | 1:200 000 |
Геодезические пункты ГГС выбирают по возможности так, чтобы они равномерно покрывали снимаемую территорию и, чтобы из каждой точки, было видно не менее трех соседних. Выбранные точки тщательно и надежно закрепляют геодезическими знаками – сооружениями, обозначающими положение геодезического пункта на местности.
Рисунок 9 - Наружный металлический сигнал над подземным центром плановой сети:
1 - фундаменты, 2 - центр, 3 - сигнал, 4 - настил, 5 - столик, 6 - визирная цель
Высотные геодезические сети. Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в РФ и ряде других стран принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 г. до 1840 г. Этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.
Между пунктами государственных высотных геодезических сетей высокой точности (1-го класса) размещают пункты высотных сетей низших классов (2, 3-го и т. д.). Если на рисунке, где размещены пункты высотной сети, соединить эти пункты линиями, получатся фигуры, которые называют ходами. Несколько пересекающихся ходов называют сетями. Как правило, сети создают из ходов, прокладываемых между тремя или более точками (рис. 10). В целом точки (реперы) высотных сетей, называемых нивелирными, достаточно равномерно распределены на территории страны. В незастроенной территории расстояния между реперами колеблются в пределах 5. 7 км, в городах сеть реперов в 10 раз плотнее.
Рисунок 10 - Схема государственной высотной сети
Для решения ограниченного круга вопросов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений создают высотную сеть технического класса.
Нивелирные сети на строительных площадках и при создании внешних разбивочных сетей создают на базе плановых сетей, т. е. для части плановых сетей определяют высотные отметки.
Как правило, сети образуют полигоны с узловыми точками (общими точками пересечения двух или более ходов одного и того же класса). Каждый нивелирный ход опирается обоими концами на реперы ходов более высокого класса или узловые точки.
Вопросы для самостоятельного изучения.
Геодезические сети сгущения. Съемочные сети.
Прямая и обратная геодезические задачи.
Государственная нивелирная сеть.
Вопросы для самоконтроля:
1. Основные понятия о форме и размерах Земли:
- что понимают под уровенной поверхностью?
- размеры земного эллипсоида, сжатие эллипсоида, средний радиус земного сфероида.
2. Дать определение понятиям меридиан, параллель.
3. Дать определение понятию координаты.
4. Какие системы координат применяются в геодезии?
5. В чем отличие астрономической системы координат от геодезической системы координат?
6. Что принято за начало отсчета широт и долгот в географической системе координат?
7. Дать определение понятиям геодезической широты, геодезической долготы.
8. Относительно какого уровня измеряются высоты точек на поверхности Земли?
9. В чём заключается сущность равноугольной (конформной) проекции земного эллипсоида на плоскость.
10. Порядок определение координат точек в системе плоских прямоугольных координат Гаусса - Крюгера.
11. Что принято за начало отсчета по координатам X и Y в прямоугольной системе координат?
12. Общие сведения о государственных геодезических сетях: назначение, виды, способы создания, классификация.
Тема 2. Общие сведения о топографических картах и планах.
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.
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.
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.
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.
Читайте также: