Плановые геодезические сети кратко

Обновлено: 04.07.2024

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

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 называют опорными. 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.

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.

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.

Трилатерация

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

Геодезические сети по назначению классифицируют на государственные геодезические сети, геодезические сети сгущения, геодезические сети специального назначения и съемочные сети.

Государственная геодезическая сеть. Государственная геодезическая сеть покрывает всю территорию Российской Федерации и служит ее главной геодезической основой.

Государственная геодезическая сеть (ГГС) предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение: установление и распространение единой системы координат на всю территорию страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований; геодезическое обеспечение картографирования территории страны и акваторий окружающих ее морей; геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов; обеспечение геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной среды; изучение поверхности и гравитационного поля Земли и их изменений во времени; изучение геодинамических явлений; метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.

По мере совершенствования средств измерений и накопления новых данных ГГС модернизируется. Создаваемая в настоящее время сеть согласно “Основным положениям о государственной геодезической сети Российской Федерации” включает: фундаментальную астрономо-геодезическую сеть, высокоточную геодезическую сеть, спутниковую геодезическую сеть 1 класса, а также астрономо-геодезическую сеть и геодезические сети сгущения.

Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС) - сеть пунктов, геоцентрические координаты которых определяются методами космической геодезии относительно центра масс Земли с погрешностью не более 10-15 см. Расстояния между пунктами 650 - 1000 км.

Высокоточная геодезическая сеть (ВГС) обеспечивает распространение на всю территорию страны геоцентрической системы координат и уточнение параметров связи геоцентрической системы с действующей системой координат СК-95. Пункты ВГС определяются по наблюдениям спутников навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Расстояния между пунктами 150 - 300 км.

Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1) - сеть, создаваемая по мере необходимости по наблюдениям спутников систем ГЛОНАСС и GPS. Расстояния между пунктами 25 - 35 км.

Характеристики точности рассмотренных выше сетей представлены в табл. 6.1, где D – расстояние между пунктами в км.

Астрономо-геодезическая сеть включает ранее созданные сети 1 и 2 классов. Сети 1 класса создавались в виде звеньев длиной 200 - 250 км, расположенных главным образом вдоль меридианов и параллелей и образующих замкнутые полигоны периметром 800 - 1000 км. Сеть 2 класса - сплошная сеть внутри полигонов. Сети 3 и 4 классов опираются на пункты 1 и 2 классов и служат сгущению сети.

Сети сгущения. Там, где требуется дальнейшее сгущение сети (например, в населенных пунктах), опираясь на государственную геодезическую сеть, развивают сети сгущения 1 и 2 разряда, чем достигается плотность на 1 не менее 4 пунктов на застроенной территории и 1 пункт на незастроенной территории.

Геодезические сети специального назначения создают в тех случаях, когда требуется особо высокая точность геодезической сети. Геодезическую сеть специального назначения строят в государственной или в местной системе координат. Примерами таких сетей являются создаваемые на железных дорогах реперные системы, которые должны служить основой для всех съемочных и разбивочных геодезических работ, возникающих при проектировании, строительстве и текущем содержании железных дорог, а также для мониторинга пути и сооружений, межевания земель и кадастровой съемки в пределах полосы отвода.

Съемочную сеть создают при выполнении съемки местности. Она развивается от пунктов государственной геодезической сети и сетей сгущения 1 и 2 разрядов. Но при съемке отдельных участков съемочная сеть может быть и самостоятельной, построенной в местной системе координат. В съемочных сетях, как правило, одновременно определяют положение пунктов в плане и по высоте.

Предельные погрешности планового положения пунктов съемочной сети относительно исходных пунктов не должны превышать на открытой местности и на застроенной территории 0,2 мм в масштабе плана и 0,3 мм на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью.

Координаты пунктов съемочных сетей определяют проложением теодолитных ходов, построением триангуляции, засечками, спутниковым методом и др. Наиболее распространены теодолитные ходы.

6.3. Закрепление пунктов плановых геодезических сетей

Пункты геодезических сетей закрепляют на местности специальными знаками - центрами, призванными обеспечить устойчивость и длительную сохранность пунктов.

Вид центра зависит от назначения сети и характера грунта. Официальными нормативными документами [16, 17, 21] установлены типовые конструкции центров, зависящие от класса пункта и местных условий. Они различны для районов сезонного промерзания грунтов, для районов многолетней мерзлоты, для районов распространения подвижных песков.

На рис. 6.3 показан центр пункта государственной геодезической сети 1 - 4 классов для районов сезонного промерзания грунта. Центр представляет собой железобетонный пилон сечением см и скрепленный с ним цементным раствором якорь диаметром 50 см и высотой 20 см. Основание центра располагают на 50 см ниже границы наибольшего промерзания грунта, но во всех случаях не менее 1,5 м от поверхности земли. На верху пилона крепится (цементным раствором или приваривается) чугунная марка, на верхней поверхности которой отмечена точка, к которой относятся координаты пункта.

В 1,5 м устанавливают способствующий отысканию центра опознавательный знак – железобетонный столб с укрепленной на нем металлической охранной плитой, обращенной в сторону центра.

До внедрения в геодезическое производство спутниковых технологий над центрами геодезических пунктов устанавливались наружные геодезические знаки - деревянные или металлические сооружения, служащие объектом визирования на пункт и для подъема геодезических приборов над землей. Основными типами наружных знаков являлись пирамида и сигнал (рис. 6.4).

Геодезические сети представляют собой определённые точки, обозначенные на карте местности путём проведения геодезических измерений. Они служат в качестве опорных точек при определении границ отдельных земельных владений. Кроме того, они служат научно-изыскательским целям, целям проектировки отдельных хозяйственных объектов. В зависимости от назначения выделяют плановые или высотные виды геодезических сетей.

Общая информация о геодезических сетях

Основной задачей геодезических сетей является определение с установленной точностью места расположения опорных точек на местности. Такие точки называются геодезическими пунктами.

В отличие от обычных точек на карте геодезические пункты представляют собой целую площадь со строго определённым центром. Данный центр служит взаимосвязанности нескольких смежных сетей между собой. Основной деталью является маркер центра, который и служит отправной точкой при проведении тех или иных геодезических работ.

Систему, состоящую из нескольких таких пунктов, называют плановой сетью. Основным требованием к образованию сети является их взаимосвязь между собой, определённая не менее чем двумя измеренными элементами. В целях измерений используются расстояние между пунктами, а также углы.

Для удобства анализа систем опорных точек их составляют в виде простейших геометрических фигур. Поэтому каждый измеренный показатель представляет собой сторону данной фигуры, без которой сеть считается неполной. Вершинами каждой фигуры признаются именно геодезические пункты.

Методы построения геодезических сетей

В основном выделяются следующие методы построения:

Триангуляция.
Полигонометрия.
Трилатерация.

Сущность метода триангуляции состоит в построении системы в виде взаимосвязанных треугольных фигур, имеющих между собой хотя бы одну смежную сторону. При этом для определения расстояния между геодезическими пунктами используют угловые значения во взаимном расположении двух и более геодезических пунктов.

Основой метода триангуляции является теорема синусов. Благодаря данной теореме имея лишь две точки и расстояние между ними, специалисты могут измерить бесконечно большую площадь земли.

Полигонометрия представляет собой систему измерений расстояния между двумя точками и угла между ними. При этом конечная фигура может быть представлена в виде многоугольника, как разомкнутого, так и завершённого. Это происходит в зависимости от выбора геодезических пунктов и угла между ними. Такой метод позволяет измерить ограниченные площади земли.

Трилатерация является производной от метода триангуляции и представляет собой определение геодезической планировки по всем сторонам образуемых треугольников. При этом специалисты могут комбинировать различные методы.

Высотные геодезические сети

Такие опорные пункты создаются с высокой точностью для производства измерительных работ высоты отдельных пунктов земной поверхности. За основу создания такой системы в России геодезия берёт Балтийскую систему.

Данная система определяет абсолютное нулевое значение поверхности моря. Делается это благодаря специальной установке, которая находится на мосту через один из заливов в Балтийском море.

Балтийское море выбрано неслучайно. Именно здесь поверхность моря отличается относительной стабильностью.

Такие измерения, как в Балтийском море, проводятся во всех странах, имеющих выход к мировому океану. Обычно уточнение уровня моря производится в соотношении показателей нескольких постоянных и временных установок.

Для переложения данных с уровня моря на континентальную сушу по всей местности устанавливаются так называемые реперы, которые призваны сохранять точность относительно показателей пунктов замера уровня моря. Положение реперов со временем меняется в зависимости от изменения уровня моря, так что по всей стране обеспечивается единая система вычисления высоты отдельных объектов.

Геодезическая сеть государства

Государственной системой геодезических пунктов признаётся вся совокупность таких точек, которая определена по всей стране. Такая планировка образуется для устранения расхождения в измерениях в различных частях страны, особенно смежных между собой.

Создание такого плана является сложной, дорогостоящей работой, ответственность за которую несёт специально уполномоченная государственная служба. По этой причине уже созданные геодезические сети пытаются сохранить, несмотря на изменение и установление частных систем и опорных точек. По этой причине часто можно обнаружить расхождения между геодезическими данными отдельной местности и всей России.

Большинство работ по созданию таких сетей были завершены еще при Советском Союзе. Ныне специалисты пытаются лишь дополнять и корректировать возможные допущенные ошибки при проведении работ тогда.

Сгущённая геодезическая сеть

Сети, создаваемые на основе большей по размеру системы, называются сгущёнными. В основном они создаются для ограниченных и небольших территорий, отдельных населённых пунктов, административных единиц.

При создании таких систем используются опорные точки, которые уже были определены планировкой высшего порядка. Такие опорные точки дополняются другими, и создаются более сокращённые по площади фигуры геодезической системы.

Назначением таких сетей является создание опорных точек для более точного определения границ мелких земельных участков, отдельных владений в рамках населённого пункта при проведении межевых работ, планирования строительных работ и т. д.

Как и общая государственная система, сгущённая сеть, или как её ещё называют – местная, подразделяется на высотную и плановую.

К примеру, высотные систем опорных точек местного значения создаются при недостаточности показаний государственных реперов для проведения измерительных работ для отдельных объектов местного значения.

Съёмочные сети

Съёмочные сети – это те же самые сгущённые сети, создаваемые для производства топографической съёмки местности.Такие сети могут создаваться в несколько уровней, которые служат обоснованием одна для другой.Но в отличие от сетей сгущения геодезических пунктов в съёмочной системе гораздо больше.

Так, на одну фигуру триангуляции в такой планировке приходится опорных точек в десять раз больше, чем в сети сгущения. И точность таких систем гораздо выше.

В ходе создания подобной сети уже меньше используются вычислительные формулы, а больше делается упор на непосредственное механическое измерение местности. Таким образом, углы измеряются теодолитом, а расстояния между опорными точками обычным шагомером или простой рулеткой.

Однако конечный результат, отражаемый на геодезической карте, имеет форму выбранного метода измерения. Ведь полученные практическим методом данные проверяются по математическим и геометрическим формулам, а полученные результаты должны соответствовать друг другу с точностью 100%.

Метод теодолитного хода.
Микротриангуляция.

Метод теодолитного хода, как уже говорилось, проводится путём выяснения углового соотношения двух определённых между собой опорных точек.

При микротриангуляции каждая опорная точка обозначается штырём или палкой, и проводится измерение расстояния между ними.

Инструменты создания геодезических сетей

Ранее для создания систем опорных точек и проведения измерительных работ использовались инварные проволоки. С появлением возможности оптического измерения и измерения при помощи радиоволн работа специалистов значительно облегчилась, а их производительность и точность многократно выросла.

теодолиты;
нивелиры;
кипрегели.

Каждый из этих приборов имеет множество моделей с тем или иным классом точности. Выбор оборудования зависит от требований точности и возможностей рабочей группы.

Таким образом, геодезические сети имеют большое значение для землемерных работ. Вместе с тем такие работы являются сложными и требуют специальных знаний и оборудования.

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

Геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы:

государственные геодезические сети (ГГС);
геодезические сети сгущения (ГСС);
геодезические съемочные сети.

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

Государственная геодезическая сеть (ГГС) является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач. Плановая сеть создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и их сочетаниями; высотная сеть создается построением нивелирных ходов и сетей геометрического нивелирования. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4-го классов, различающиеся точностью измерений углов, расстояний и превышений, длиной сторон сети и порядком последовательного развития.

Государственная геодезическая сеть 1-го класса, называемая еще астрономо-геодезической сетью (АГС), строится в виде полигонов периметром около 800…1000 км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной не более 200 км и располагаемыми по возможности вдоль меридианов и параллелей.

Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится в виде триангуляционных сетей, сплошь покрывающих треугольниками полигоны, образованные звеньями триангуляции или полигонометрии.

Требования к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции приведены в таблице 1, в полигонометрии – в таблице 2.

Таблица 1. — Точность измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции.

Класс сети	Ср. кв. ошибка измерения углов, угл. мин	Относительная ошибка базисных сторон	Длина стороны треугольника, км
1	0,7	1:400 000	>20
2	1,0	1:300 000	7…20
3	1,5	1:200 000	5…8
4	2,0	1:200 000	2…5

Таблица 2. — Точность измерения горизонтальных углов и расстояний в полигонометрии.

Класс сети	Ср. кв. ошибка измерения углов, угл. мин	Относительная ошибка стороны хода	Длина стороны хода, км
1	0,4	1:300 000	>20…25
2	1,0	1:250 000	7…20
3	1,5	1:200 000	>3
4	2,0	1:150 000	>2

Кроме того, должны быть выполнены условия по количеству сторон в ходе, по длине периметра полигонов и некоторые другие.

Средние квадратические ошибки измерения превышений на 1 км хода в нивелирных ходах и сетях I, II, III, IY классов равны 0.8; 2.0; 5 и 10 мм соответственно; предельные ошибки на 1 км хода приняты равными 3; 5; 10 и 20 мм соответственно.

Для топографических съемок в Инструкции 1966 г. установлены следующие нормы плотности пунктов ГГС:

для съемок в масштабах 1:25 000 и 1:10 000 – один пункт на 50…60 км 2 ;
для съемок в масштабах 1:5 000 – один пункт на 20…30 км 2 ;
для съемок в масштабах 1:2 000 и крупнее – один пункт на 5…15 км 2 .

В труднодоступных районах плотность пунктов ГГС может быть уменьшена, но не более чем в 1.5 раза.

На территории городов, имеющих не менее 100 000 жителей или занимающих площадь в пределах городской черты не менее 50 км 2 , плотность пунктов ГГС должна быть доведена до одного пункта на 5…15 км 2 .

Геодезические сети сгущения (ГCС) являются планово-высотным обоснованием топографических съемок масштабов от 1:5 000 до 1:500, а также служат основой для производства различных инженерно-геодезических работ. Они создаются методами триангуляции и полигонометрии. По точности измерения углов и расстояний полигонометрия ГСС бывает 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов (таблица 3).

Таблица 3. — Точности измерения углов и расстояний полигонометрии 4-го класса, 1-го, 2-го разрядов.

Разряд сети и класс	Ср. кв. ошибка измерения углов, угл. мин	Относительная ошибка измерения расстояний
4-й класс	3,0	1:25 000
1-й разряд	5,0	1:10 000
2-й разряд	10,0	1:5 000

Следует подчеркнуть, что измерения в 4-м класс полигонометрии ГСС выполняются со значительно меньшей точностью, чем в 4-м классе ГГС.

Плотность пунктов ГСС должна быть доведена до одного пункта на 1 км 2 на незастроенной территории и до четырех пунктов на 1 км 2 на территории населенных пунктов и на промплощадках.

Государственную геодезическую сеть 4-го класса можно считать переходным видом сетей между ГГС и ГСС.

Отметки пунктов ГСС определяются из нивелирования IY класса или из технического нивелирования.

Геодезические съемочные сети служат непосредственной основой топографических съемок всех масштабов. Они создаются всеми возможными геодезическими построениями; плотность их пунктов должна обеспечивать высокое качество съемки. Отметки пунктов съемочных сетей разрешается получать из технического нивелирования (при высоте сечения рельефа h ≤ 1 м) или из тригонометрического нивелирования (при высоте сечения h ≥ 1 м).

На территории России кроме ГГС, ГСС, ГНС (государственной нивелирной сети) существуют и другие виды геодезических сетей:

фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС);
государственная фундаментальная гравиметрическая сеть (ГФГС);
доплеровская геодезическая сеть (ДГС);
космическая геодезическая сеть (КГС);
спутниковая геодезическая сеть 1-го класса (СГС-1);
спутниковая дифференциальная геодезическая сеть (СДГС).

Создание геодезических сетей любого класса и разряда осуществляется по заранее разработанным и утвержденным проектам. В проекте должна быть составлена схема сети (схема размещения пунктов сети и их связей), обоснованы типы центров и знаков, определены объемы измерений и их точность, выбраны приборы для измерения углов, расстояний, превышений и разработана методика измерений.

Проектирование триангуляции, трилатерации и сложных произвольных сетей выполняется, как правило, на ЭВМ по специальным программам.

Читайте также: