Виды геодезических сетей кратко
Обновлено: 05.07.2024
Геодезические сети представляют собой совокупность точек местности, положения которых заслеплено и определено на земной поверхности с высокой точностью в плане или по высоте.
По назначению геодезические сети бывают плановые (координаты известны), высотные (определены высоты) и планово-высотные. Точки плановых геодезических сетей закрепляются геодезическими знаками, для обеспечения видимости между смежными направлениями (установки приборов) и центрами, долговременно закрепляющими пункты геодезических сетей (рис. 1.).
Точки высотных геодезических сетей закрепляются геодезическими реперами или марками (рис. 2.).
Рис. 1. Геодезический пункт Рис. 2. Точка высотной сети
1 – геодезический наружный знак; 1 – скальная марка;
2 – центр. 2 – стенной репер.
Для государств с большой территорией, геодезические сети создаются для распространения единой системы координат и высот, необходимой для решения научных задач (определение формы и размеров земли, движения материков и др.), картографирования, решения всего комплекса инженерных задач. По принципу создания они делятся на Государственные сети, сети сгущения и сети съемочного обоснования (инженерно-геодезические). По точности государственные сети делятся на 4 класса (I,II,III,IV), сети сгущения и съемочного обоснования на дваразряда (1 и 2 разряды). Они строятся по принципу от общего – более точно, к частному – менее точному, с последующим увеличением количества точек на 1 км2.
По методу создания плановые сети подразделяются на сети триангуляции (геометрические построения в виде треугольников, центральных систем, четырехугольников с измеренными углами), трилатерации (построения с измеренными сторонами), полигонометрии (измерены стороны и углы поворота).
Высотные сети создаются методами геометрического и тригонометрического нивелирования. Плановые геодезические сети I класса создаются в виде полигонов с периметром 800 – 1000 км, прокладываемых по меридианам и параллелям, II – III – IV класса заполняющие сети (длины сторон колеблятся от 25– 30 км – I класс, до 2 км – IV класс) (рис. 3). Сети сгущения и съемочные сети создаются на территории населенных пунктов и строительных площадок для повышения плотности точек, необходимых при выполнении инженерно-геодезических работ.
Рис. 3. Схема построения плановых сетей
Высотные геодезические сети создаются проложением нивелирных полигонов I класса (по дорогам и рекам) периметром до 3 – 4 тыс. км с последующим разукрупнением на полигоны II – III – IV класса. Расстояния между реперами независимо от класса до 5 км (Рис.9.4.). Плотность пунктов сетей сгущения и Государственных геодезических сетей должна быть не менее одного пункта на 5 км2 и одного репера нивелирования на 5 – 7 км2. Плотность построения сетей съемочного обоснования регламентируется специальными инструкциями или нормативными документами. Методы их создания: микротриангуляция, микротрилатерация, теодолитные ходы и засечки. Высотные – методом геометрического, тригонометрического нивелирования. Закрепление осуществляется постоянными и временными знаками (железобетонными, металлическими, деревянными кольями).
Геодезические сети и их виды – статья на сайте “студент-строитель.ру”
Посмотрите также:
Нивелирование поверхности Производится с целью получения более точного плана с изображением рельефа местности в равнинных районах.
Тахеометрическая съемка В основе лежит метод пространственного определения точек местности одним наведением зрительной трубы на рейку, установленную на точке (рис.
Нивелирование IV класса Общая схема Последовательность работ при нивелировании: 1. Проектирование на карте нивелирных ходов. 2. Рекогносцировка на местности (выбирают.
Определение и классификация геодезических. Основой всех топографических съемок и инженерно-геодезических работ являются геодезические сети. С логической точки зрения геодезические сети (ГС) представляют собой некоторые геометрические построения на земной поверхности. С физической точки зрения геодезическая сеть — система закрепленных на местности точек, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат и (или) высот. Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные.
Понятия и виды
Плановые геодезические сети. В плановых ГС различают государственную геодезическую сеть, геодезическую сеть сгущения и съемочную геодезическую сеть. Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой геодезическую сеть, обеспечивающую распространение единой системы координат на территории государства и являющуюся основой для построения других геодезических сетей. Государственная геодезическая сеть отличается сравнительно невысокой плотностью точек и наивысшей точностью измерений. Геодезическая сеть сгущения (ГСС) — геодезическая сеть, предназначенная для развития государственной геодезической сети. Геодезические сети сгущения создаются заблаговременно для увеличения плотности точек ГГС. Съемочная геодезическая сеть (СГС) является обоснованием для выполнения топографических съемок и инженерно-геодезических работ и создается по мере необходимости непосредственно перед выполнением указанных работ. Перечисленные геодезические сети в свою очередь в зависимости от точности выполняемых измерений подразделяются на классы и разряды.
Классификация геодезических сетей
Государственная геодезическая сеть
Геодезическая сеть сгущения
1-й и 2-й разряды
III и IV классы
Теодолитные ходы Микротриангуляция
Геодезическая сеть может рассматриваться как реально существующий физический объект и как математический объект. Физически геодезическая сеть представляет собой множество закрепленных на земной поверхности точек — пунктов геодезической сети. Геодезическим пунктом называют пункт геодезической сети. С каждым геодезическим пунктом связаны геодезический знак и центр геодезического пункта. Геодезический знак есть устройство или сооружение, обозначающее положение геодезического пункта на местности. Геодезические пункты закрепляются на местности специальными центрами геодезических пунктов в целях их долговременного сохранения. Центр геодезического пункта — устройство, служащее носителем координат геодезического пункта. Центр геодезического пункта имеет марку. Марка центра геодезического пункта —деталь центра геодезического пункта, имеющая метку, к которой относят его координаты. Обычно такой меткой является накернованное отверстие или крестообразная насечка на металлической пластине или другом предмете — детали геодезического центра.
Такие центры представляют собой установленные один на другой бетонные блоки с металлическими марками вверху, имеющими крестообразные насечки или накернованные отверстия. Конструкция центров геодезических пунктов зависит от климатических условий, грунтов и глубины их промерзания. Для предотвращения случайного уничтожения центры имеют, как правило, две или три марки, расположенные одна над другой на одной отвесной линии. Если одна или две верхние марки будут уничтожены, положение центра можно восстановить по сохранившейся нижней марке.
Для обеспечения видимости с геодезического пункта на соседние и с соседних пунктов сети на данный пункт над ними устанавливаются геодезические знаки в виде пирамиды, сигнала или тура. Туры представляют собой каменные, кирпичные или бетонные столбы над маркой и устанавливаются на остроконечных вершинах с открытым горизонтом. Пирамиды могут быть трех-или четырехгранными, деревянными или металлическими и устанавливаются в горной или холмистой и безлесной местности, когда есть видимость с земли на соседние пункты. Высота пирамид составляет 5–8 м. Сигналы могут быть простыми или сложными. Простой сигнал представляет собой конструкцию из двух изолированных друг от друга пирамид. Внутренняя пирамида служит подставкой для геодезического прибора (теодолита или светодальномера). Наружная пирамида предназначена для использования в качестве платформы для наблюдателя и визирной цели. Высота простых сигналов доходит до Юм.
Сложные сигналы состоят из внутренней пирамиды, опирающейся на столбы внешней пирамиды, их высота может достигать 40 м. Для наблюдений с соседних пунктов на турах, пирамидах и сигналах устанавливаются визирные цилиндры, ось которых должна располагаться на одной отвесной линии с центром пункта.
На застроенных территориях в связи с земляными работами находящиеся в земле пункты часто уничтожаются, по-этому в целях долговременной сохранности геодезических пунктов практикуется их закрепление в стенах капитальных зданий и сооружений, например, в виде настенных пунктов полигонометрии.
Закрепленные на местности геодезические пункты не представляют какой-либо ценности без их координат, в связи с чем физически существующая в виде совокупности пунктов геодезическая сеть представляется каталогом координат геодезических пунктов — систематизированным перечнем, в котором для каждого пункта указываются его название, класс, прямоугольные координаты и абсолютная высота центра, дирекционные углы направлений на соседние пункты сети или на видимые с земли специально создаваемые ориентирные пункты. Названные каталоги формируются либо по листам карт масштаба 1:200 000, либо по объектам работ. Каталоги дополняются схемами геодезической сети, описаниями центров и другой информацией, которая может оказаться полезной при использовании геодезической сети.
Как математический объект геодезическая сеть представляет собой совокупность тех или иных геометрических объектов. Плановые геодезические сети представляют собой некоторые линейноугловые построения. В зависимости от геометрических величин, измеряемых в этих построениях, выделяют различные методы создания плановых геодезических сетей. Методами построения плановых сетей являются триангуляция, полигонометрия и трилатерация. Триангуляция представляет собой сплошную сеть треугольников, в которой измеряются все углы в каждом треугольнике и одна или несколько сторон треугольников в целях масштабирования сети. Триангуляция была предложена голландским ученым Снеллиусом в 1615–1617 гг., она позволила сравнительно быстро создавать геодезические сети на больших территориях и до конца 1900-х гг. являлась основным способом создания плановых геодезических сетей.
Полигонометрия — геодезическое построение в виде системы ломаных линий, называемых полигонометрическими ходами, в которых измерены углы между смежными сторонами и длины всех сторон. Трилатерация — сеть треугольников, в которой измерены все их стороны.
Классическая государственная геодезическая сеть представляет собой астрономо-геодезическую сеть. Ее основой служат звенья (цепочки) треугольников триангуляции 1-го класса длиной около 200 км, вытянутые вдоль параллелей и меридианов и образующие полигоны с периметром примерно 800 км (рис. 8.4). Стороны треугольников триангуляции 1-го класса составляют величину порядка 20–25 км. На территории СССР было создано около 6000 пунктов 1-го класса, образовавших 87 полигонов. В углах таких полигонов создавались астрономические пункты, или пункты Лапласа, на каждом из которых астрономическим способом измерялись его геодезическая широта В, долгота Ь и азимут А какой-либо стороны. Все указанные величины измерялись с погрешностью не более 0,5″. Кроме того, в углах таких полигонов измерялись стороны, называемые базисами.
Характеристики триангуляции
Длина сторон — 20–25 км. Ошибка измерения горизонтальных углов — не более 0,7″. Относительная ошибка измерения базисов — не более 1:400 000. Ошибка измерения широты — не более 0,3″. Ошибка измерения долготы — не более 0,35. Ошибка измерения азимута — не более 0,5″.
Длина сторон — 7–20 км. Ошибка измерения горизонтальных углов — не более 1″. Относительная ошибка измерения базисов — не более 1:300 000.
Ошибка измерения широты — не более 0,3″. Ошибка измерения долготы — не более 0,39. Ошибка измерения азимута — не более 0,5″.
Характеристики триангуляции 3-го класса
Длина сторон — 5–8 км. Ошибка измерения горизонтальных углов — не более 1,5″. Относительная ошибка измерения базисов — не более 1:200 000.
Характеристики триангуляции 4-го класса
Длина сторон — 2–5 км. Ошибка измерения горизонтальных углов — не более 2,0″. Относительная ошибка измерения базисов — не более 1:200 000.
Внутри полигонов 1-го класса создается заполняющая (сплошная) сеть триангуляции или полигонометрии 2-го класса. Расстояния между пунктами 2-го класса составляют величину порядка 7–20 км. Дальнейшее сгущение геодезической сети осуществляется путем вставки одного или нескольких пунктов 3-го и 4-го классов с использованием типовых фигур, представленных на рис. 8.6. Общее число пунктов плановых геодезических сетей 1–4-го классов, созданных на территории СССР, составляет примерно 350 тысяч. Точность их взаимного положения, по некоторым оценкам, составляет примерно 10 см.
Государственная геодезическая сеть в виде плановых геодезических сетей 1–4-го классов представляет собой классическую геодезическую сеть, создававшуюся трудом многих тысяч профессиональных геодезистов в течение нескольких десятков лет. В настоящее время в связи с повышением требований к точности определения геометрических величин на земной поверхности и с новыми способами таких определений был осуществлен пересмотр структуры геодезической сети. В дополнение к классической ГГС создается новая, более точная спутниковая геодезическая сеть с использованием глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), названная государственной геодезической системой координат (ГГСК).
Спутниковая геодезическая сеть по точности и плотности пунктов подразделяется на три уровня: фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС), высокоточную спутниковую геодезическую сеть (ВГС), спутниковую геодезическую сеть 1-го класса (СГС—1) и дополняется описанной выше ГГС.
ФАГС содержит 50 постоянно действующих пунктов, ведущих наблюдения за спутниками российской Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) и американской Global Position System (GPS). В дальнейшем, по завершении создания Европейской спутниковой системы Galileo, предполагается использование и ее спутников. Среднее расстояние между пунктами ФАГС равно примерно 1500 км. Назначением ФАГС является определение изменений координат во времени, вызванных глобальными геодина-мическими процессами — движением тектонических плит. На земной поверхности это движение проявляется в виде дрейфа материков по отношению друг к другу. Указанные изменения координат на земном шаре в среднем составляют величину около 3 см в год. Для некоторых регионов эта величина существенно больше, так, например, для Австралии с 1999 по 2010 г. изменение координат достигло величины 56 см.
ВГС состоит из 300 пунктов, на которых в зависимости от геотектонической активности региона периодически (через 5–10 лет) выполняются повторные наблюдения. Расстояния между пунктами ВГС колеблются в пределах от 300 до 500 км.
СГС—1 содержит примерно 4500 пунктов, часть этих пунктов совмещена с пунктами ГГС 1–4-го классов. На пунктах СГС—1 наблюдения спутников выполняются однократно. Среднее расстояние между пунктами СГС—1 равно 30 км.
Традиционная ГГС является наименее точным и наиболее плотным компонентом ГГСК. Точность взаимного положения пунктов ФАГС, ВГС и СГС—1 составляет 1–2 см. Точность взаимного положения соседних пунктов ГГС после совместной обработки с результатами наблюдений в спутниковой геодезической сети составит около 3–5 см, что вполне достаточно для обеспечения точности топографических планов самого крупного масштаба (1:500).
Геодезические сети сгущения создаются методами триангуляции и полигонометрии 1-го и 2-го разрядов.
Съемочная геодезическая сеть создается с таким расчетом, чтобы ошибки положения пунктов в масштабе плана не превышали 0,2 мм на открытой местности и 0,3 мм — в закрытой местности. Съемочная геодезическая сеть чаще всего создается в виде отдельных теодолитных ходов или их систем, на открытой местности — в виде триангуляционных построений и различного рода засечек.
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.
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.
Читайте также: