Современное состояние государственной геодезической сети россии реферат

Обновлено: 05.07.2024

Известно, что для точного определения местоположения объектов на земной поверхности нужно знать координаты точек этих объектов.

Существует множество систем координат. К решению кадастровых вопросов имеют отношение следующие:

а) пространственных прямоугольных координат;

б) геодезических координат;

в) плоских прямоугольных х и у;

г) нормальных высот.

Геоцентрическая система координат – это система пространственных прямоугольных координат, она имеет начало в центре общего земного эллипсоида, точка О совпадает с центром масс земли. Данные для нее получены из спутниковых наблюдений. Для этого были математически обработаны тысячи измерении с ИСЗ и определены параметры общего земного эллипсоида.

Таким образом, данная система координат получила воплощение: в США – это WGS-84 , а в РФ – это ПЗ-90.

В системе координат WGS-84 работает GPS- оборудование.

Российская система ГЛОНАСС имеет координаты ПЗ-90 . В настоящее время разработаны спутниковые приемники, несущие координаты одновременно и WGS-84 и ПЗ-90.

По параметрам общего земного эллипсоида устанавливают размеры и фигуру земли в целом. Но каждая страна имеет свои физико-географические условия, свои особенности, поэтому при решении геодезических, картографических задач различных отраслей хозяйства каждое государство обычно принимает вместо общего земного эллипсоида другую поверхность относимости. В РФ ею является референц-эллипсоид Красовского.

Ориентировку референц-эллипсоида в теле земли осуществляют по исходным геодезическим датам:

а) координатам начального пункта ГГС (Пулково);

б) исходному азимуту;

в) высоте поверхности эллипсоида над поверхностью квазигеоида.

Все это определяет появление пространственной геодезической системы координат. Её называют также эллипсоидальной или референцной. Центр её совпадает с центром масс земли. Положение точки задают координаты:

а) геодезическая широта В;

б) геодезическая долгота L;

в) геодезическая высота H.

Величины В и L получают в градусной мере.

Геоцентрическая система координат Х; У; Z связана с референцной B; L; H следующими соотношениями:

x=(N+H) cos B cos L;

, где

N = ;

;

а – большая полуось;

е – эксцентриситет эллипсоида;

α – сжатие эллипсоида у полюсов;

N – радиус кривизны первого вертикала.

Государственная геодезическая основа

Координатная основа РФ реализована в виде ГГС. ГГС закрепляет геодезическую (референцную) систему координат на территории страны.

Существуют традиционные способы создания ГГС. Но с развитием космической геодезии, с появлением новых спутниковых измерительных технологий появилась потребность заменить существующею государственную СК-42 на новую, более современную.

Постановлением правительства РФ, начиная с 1 июля 2002г. на территории России устанавливается единая государственная система геодезических координат1995 года (СК-95). Она создана за счет средств госбюджета, относится к федеральной собственности и находится под охраной государства.

Создана СК-95 на основе совместного уравнивания новой сети ГГС.

Новая сеть ГГС включает в себя:

а) астрономо-геодезическую сеть (АГС)-164306 пунктов;

б) ГСС – около 300 тыс. пунктов;

в) независимые спутниковые геодезические сети:

- космическую геодезическую сеть (КГС) - 26 пунктов;

- доплеровскую геодезическую сеть (ДГС) - 131 пункт.

Первой высшей ступенью является фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС). Она реализует общеземную геоцентрическую систему координат ПЗ-90. Пункты ФАГС равномерно распределены по территории СНГ и удаленны друг от друга на 800-1000 км. СКП взаимного положения пунктов составляют 2см в плане и 3 см по высоте.

Далее идет высокоточная геодезическая сеть (ВГС). Она опирается на пункты ФАГС. Расстояние между пунктами ВГС составляет 150-300 км. Точность взаимного положения пунктов определяется с СКП 10-18 мм в плане и 15-25 мм по высоте.

Третий уровень в структуре современной ГГС – это спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1). Плотность пунктов, расположенных на удалении 25-35 км друг от друга, должна обеспечивать оптимальные условия для использования спутниковой системы позиционирования.

Применение спутниковых методов повышает точность, оперативность, автоматизацию получения информации. Но наряду с очевидными преимуществами этих методов существует и ряд недостатков их. Поэтому необходимо использовать и традиционные технологии создания ГГС.

АГС может создаваться и спутниковыми методами, и традиционными. Она задает на территории страны референцную систему координат с необходимой для практики плотностью. Средняя длинна стороны в АГС составляет 12 км. Она содержит 3,6 тыс. азимутов, 2,8 тыс. базисных сторон. СКП изменения азимутов равна 1,27”, а относительная ошибка их составляет 1:500000.

ГСС представляют собой сети 3 и 4 классов. Опираются они на пункты АГС и СГС-1. ГСС включает в себя около 300 тыс. пунктов. Средняя длина стороны составляет в 3 классе – 6 км, а в 4 классе – 3 км. СКП взаимного положения пунктов не превышает 5 см.

Референцная система координат и элементы её ориентирования относительно общеземной обязательны для использования на территории страны всеми ведомствами РФ.

Для обеспечения нужд страны высотной основой принята система высот Балтийская 1977 года.

Геодезическая основа межевания земель

Известно, что многие работы, связанные с ведением кадастра объектов недвижимости, выполняются геодезическими методами. Это и составление различных планов, определение площадей земельных участков, восстановление утраченных границ землепользования, различные виды размежевания земельных участков и т.п.

Для ведения геодезических работ необходима опорная сеть. Причем, существующей исходной основы зачастую бывает недостаточно и ее приходится сгущать.

В целях обеспечения управления земельным фондом страны создают сети специального назначения – опорные межевые сети.

ОМС подразделяется на два класса: ОМС1 и ОМС2. Точность их построения характеризуется СКП взаимного положения смежных пунктов. Соответственно СКП равны 0,05 м и 0,10 м.

ОМС1 создается в пределах границ городской территории.
ОМС2 создают в черте других нанесенных пунктов.

Плотность пунктов должна быть не менее:

- четырех на 1км 2 – в черте города;

- двух на 1 км 2 – в черте других населенных пунктов;

- в небольших поселениях – не менее четырех пунктов на один населенный пункт;

- на землях сельхозназначений делается расчетное обоснование в техпроектах о количестве пунктов.

Пункты ОМС1 должны быть привязаны не менее чем к двум пунктам ГГС. Пункты ОМС2 могут быть привязаны не менее чем к трем пунктам ОМС1.

По возможности пункты ОМС нужно размещать на землях, находящихся в государственной или муниципальной собственности.

Пункты ОМС могут не совпадать с межевыми знаками границ земельного участка.

Плановое и высотное положение пунктов ОМС рекомендуется определять с помощью систем GPS или ГЛОНАСС. Могут также использоваться методы триангуляции, полигонометрии, геодезические засечки, лучевые системы.

Координаты пунктов ОМС2 могут быть определенны фотограмметрическим способом.

Закрепление пунктов ОМС ведется обычно всеми известными методами. Иногда закладывают знаки, специально разработанных конструкций.

Системы координат кадастра недвижимости

При составлении кадастра незастроенных территорий используют СК-63. При составлении кадастра в черте города используют местную (городскую) систему координат.

Основой ГКН является референцная СК-42.

При ведении кадастра уровня РФ координаты представляются величинами B; L; H.

Если результаты измерений получены со спутниковых систем позиционирования, то существует задача перевычисления координат из системы в систему. Алгоритмы решения таких задач разработаны и успешно реализуются на ЭВМ.

Светодальномеры

В топографо-геодезическом производстве приборы светодальномеры используются для измерений линий.

Их применение значительно снижает трудоемкость измерительного процесса и повышает точность результатов измерений.

В основе работы прибора лежит соотношение:

где S – измеренное расстояние;
v – скорость распространения электромагнитных колебаний;

t – время распространения колебаний вдоль измеряемой линии.

Технология измерения заключается в следующем. На одном конце линии устанавливаем прибор (приемопередатчик), на другом – отражатель. Световой поток посылается передатчиком на отражатель. Отраженный поток возвращается обратно в приемник. Если измерить время прохождения сигнала туда и обратно, можно вычислить длину линии.

По методу определения времени прохождения света светодальномеры делятся на импульсные, фазовые и комбинированные.

Время распространения света можно определять непосредственно. Такое прямое определение называется импульсным. Но при этом существует трудность фиксации момента времени излучения и приема сигнала.

Косвенное определение происходит в случае фазового метода. Оно основано на измерении разности фаз двух электромагнитных колебаний.

С внедрением лазерных источников излучения появились импульсно- фазовые светодальномеры.

Излучателем является полупроводниковый лазерный диод.

Результаты измерений индицируются на цифровом табло. Момент приема отраженного сигнала и окончания счета сопровождается звуковым сигналом.

Дальность действия прибора до 5 км. Точность измерений составляет:

m_s = (10+5·10 -5 D) мм.

В комплект СТ5 входит приемопередатчик, отражатели, штативы, оптические цилиндры, блоки питания и зарядные устройства, метеоприборы (барометр- анероид, психрометр, термометр- пращ).

На точность измерений оказывают влияние различные условия. Поэтому неизбежны ошибки. Источники ошибок следующие:

1. Ошибки центрирования и редукции. Необходимо центрировать прибор с помощью оптического центрира и вводить поправки за центрировку и редукцию.

2. Приборные ошибки. Ослабления влияния этих ошибок добиваются своевременными эталонированием метрологической аттестацией его.

3. Личные ошибки наблюдателя.

4. Ошибки влияния внешней среды. Избавляются от них путем введения поправок.

5. Ошибки за наклон линии. Она вычисляется через угол наклона или зенитное расстояние.

6. Ошибка определения превышения между высотами приемопередатчика и отражателя. Она вычисляется по формулам.

Окончательное значение длинны линии получают с учетом всех поправок.

Формула результата измерений имеет вид:

;

Величина 1·10 -5 является поправкой за температуру, давления и температурное измерение частоты кварцевого генератора. При этом коэффициенты и κ_f определяются по номограмме и по графику в паспорте прибора.

Постоянная приборная поправка к, определяемая при его аттестации, обычно равна нулю.

Поправка за циклическую погрешность δ_ц, определяется по графику, составленному на основании специальных исследований.

Слагаемое представляет собой поправку за наклон линии. Она вычисляется по формуле:

∆D .

Наклонная линия D находится по соотношению:

D = Dизм + ∆D.

Превышение h между отметками точек стояния приёмопередатчика и отражателя вычисляется следующим образом:

-H_пп и H_o – высота точек стояния приемопередатчика и отражателя;

-i_пп и i_o – высоты инструмента и отражателя.

В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов. Такими принципами являются:

- систематический контроль всех видов работ.

Принцип перехода от общего к частному позволяет существенно уменьшить накопление погрешностей измерений. В соответствии с этим принципом геодезические построения не должны быть однородными, а наоборот, должны создаваться в несколько этапов.

Сначала на территории страны была создана редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, однако координаты пунктов этих более плотных сетей определялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип построения геодезических сетей позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических съемок, геодезического обеспечения различных инженерных работ и решения других важных проблем.

Геодезические сети представляют собой систему точек, определенным образом размещенных и закрепленных на местности. Положение этих точек в результате выполнения геодезических измерений и вычислений должно быть найдено в единой системе координат и высот. Геодезические сети, для точек которых получены только координаты X, Y или только высоты Н, называют плановыми или высотными. Если пункты, закрепленные на местности, имеют все три координаты X, Y, H, то образующие их геодезические сети называют планово-высотными.[1]

В зависимости от роли в общей системе создания геодезической основы на данной территории, точности, назначения и густоты геодезической сети в соответствии с современной классификацией делят на государственные геодезические, сети сгущения и съёмочные сети.

Точную геодезическую сеть, имеющую координаты, распространяемые на всю территорию страны являющуюся основой для построения других сетей, называют государственной геодезической сетью.

Сеть, полученную в результате развития между пунктами государственной геодезической сети и связывающую их со съемочными сетями, называют геодезической сетью сгущения.

МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ПЛАНОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Триангуляция – один из методов создания плановых геодезических сетей на основе построения и решения треугольников по измеренным углам. Триангуляция представляет собой систему примыкающих или перекрывающих друг друга треугольников, которые могут образовывать триангуляционный ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников измеряют непосредственно или получают косвенным путем, построив так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из ромбов с разными по длине диагоналями. Остальные стороны триангуляционного ряда или сети находят путём последовательного решения треугольников по углам и стороне, используя терему синусов. [3]

Известно, что для решения треугольника достаточно измерить в нём, кроме стороны, два угла. Однако при построении триангуляции в каждом треугольнике измеряют все три угла. Это позволяет проконтролировать результаты угловых измерений и, кроме того, в итоге специальных уравнительных вычислений несколько повысить точность конечного результата. С этой же целью измеряют длину не одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае необходимости в схеме триангуляции предусматривают перекрытие треугольников, что также улучшает качество построения.

После того, как будут вычислены длины стороны треугольников, находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных данных необходимо иметь координаты одной из точек и дирекционный угол (азимут) одной из сторон сети. Затем по этим сторонам последовательно решают прямые геодезические задачи и таким образом определяют плановое положение вершин сети.

Метод трилатерации (линейной триангуляции) состоит в создании геодезических сетей из треугольников, в вершинах которых размещены геодезические пункты с измерением горизонтальных проекций длин всех сторон.[1]

В связи с отсутствием в трилатерации избыточных измерений для обеспечения возможности контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания в трилатерации измеряют длины диагоналей, соединяющих вершины смежных треугольников. Поэтому ряды триангуляции состоят из геодезических четырехугольников, центральных систем или их комбинаций.

В настоящее время в связи с широким использованием высокоточной светодальномерной техники метод трилатерации находит все более широкое применение в практике создания геодезических сетей.

Метод полигонометрии состоит в создании геодезических сетей путем измерения горизонтальных проекций расстояний между геодезическими пунктами и горизонтальных углов между сторонами сети.

Для обеспечения избыточных измерений с целью осуществления контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания в полигонометрические ходы включают пункты существующих геодезических сетей с известными координатами и дирекционными углами некоторых направлений.

Метод полигонометрии широко применяют при развитии геодезических сетей в закрытой (залесенной или застроенной) местности. Метод полигонометрии оказывается особенно эффективным для создания и развития геодезических сетей при использовании электронных тахеометров, обеспечивающих измерение одним прибором горизонтальных расстояний и углов с высокой точностью.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПЛАНОВАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ

Государственная плановая сеть, охватывающая всю территорию Российской федерации, подразделяется по точности на 4 класса: 1-й, 2-й, 3-й и 4-й.

Государственная сеть 1-го класса служит геодезической основой для построения всех остальных плановых сетей. С помощью этой сети на территории страны вводится единая система координат. Результаты измерения в сетях 1-го класса используются для решения научных геодезических задач.

Государственная геодезическая сеть 1-го класса создаётся в виде триангуляционных рядов, прокладываемых вдоль параллелей и меридианов на расстоянии примерно200-250 км друг от друга. Ряды, идущие вдоль параллелей и меридианов, пересекаясь друг с другом, образуют полигоны периметром 800-1000 км. Каждая из четырёх сторон этого полигона, называемая звеном, состоит из треугольников, близких к равносторонним, с расстоянием между вершинами не менее 20 км. На пересечениях звеньев триангуляции измеряют базисные стороны с относительной погрешностью, не превышающей 1:400 000. В пунктах лежащих на концах таких сторон, выполняют астрономические измерения широты, долготы и азимута.

Длины сторон полигонометрических ходов 1 класса измеряют с относительной ошибкой 1:300 000.Горизонтальные углы в сетях 1-го класса измеряют высокоточными теодолитами типа Т-05 со среднеквадратическими ошибками угловых измерений на пунктах триангуляции и на пунктах полигонометрии -

В тех районах, где по условиям местности построение триангуляции сопряжено со значительными трудностями, её заменяют ходами полигонометрии 1-го класса.

Геодезическая сеть 1 класса является геодезической основой для дальнейшего развития сетей в единой системе координат на всей территории страны.

Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции и полигонометрии создается геодезическая сеть 2 класса. Базисные стороны в сетях триангуляции 2 класса измеряют не реже чем через 25 треугольников с относительной погрешностью не более 1:300 000, а стороны полигонометрии – не более 1:250 000. Горизонтальные углы в триангуляции и полигонометрии 2 класса измеряют теодолитом Т-1 с погрешностью, не превышающей

Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущают пунктами геодезических сетей 3 и 4 классов. Относительную допустимую ошибку измерения длин базисных сторон в триагуляции 3 и 4 классов принимают 1:200 000, а в полигонометрии – 1:200 000 и 1:150 000 соответственно. Горизонтальные углы измеряют точными теодолитами типа Т-2 с допустимой среднеквадратической ошибкой для сетей 3 класса и - 4 класса.

Геодезические пункты государственной геодезической сети устанавливают таким образом, чтобы они по возможности равномерно покрывали территорию страны.

Полигонометрию, как и триангуляцию, разделяют на 4 класса. Точность определения полигонометрических пунктов должна быть одинаковой с точностью триангуляции тех же классов, аналогична последовательность развития этих сетей.

Сети сгущения создаются теми же методами, что и государственные сети (триангуляция, трилатерация, полигонометрия). Их точность соответствует 4-му классу (при измерении угла m = ± 02", или несколько ниже: m = ± 05" — сеть сгущения 1 разряда и m = ± 10"—2-го разряда). Закрепляются сети сгущения центрами и знаками в упрощённом варианте. [4]

Съёмочные сети непосредственно обеспечивают съёмки конкретных участков. Они строятся как развитие сетей сгущения и, следовательно, имеют привязку к государственной сети. Иногда съёмочная сеть строится для небольших участков совершенно самостоятельно (свободная сеть).

Теодолитные ходы бывают замкнутые, разомкнутые и висячие.

Предельные длины теодолитных ходов и длины линий в этих ходах ограничиваются в зависимости от масштаба съемки. Прокладка висячего хода допускается как исключение, по возможности его следует избегать.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ВЫСОТНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ

Высотная геодезическая сеть также подразделяется на сеть государственную, сеть сгущения и съёмочную сеть.

Государственная геодезическая высотная основа, как и плановая, строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и подразделяется на четыре класса. Все четыре класса создаются методом геометрического нивелирования.

Нивелирные ходы I класса связывают уровни всех морей и океанов, омывающих нашу страну, и выполняются с наивысшей точностью.

Нивелирная сеть 1 – го класса имеет наивысшую точность. Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают по специально разработанным, с учётом геофизической ситуации, маршрутам между основными морями. Средняя квадратическая погрешность нивелирования составляет 0.5 мм на 1 км хода при систематической ошибке не более 0.05 мм. Характерной особенностью нивелирования первого класса является то, что его периодически повторяют по тем же маршрутам, в результате чего получают данные для анализа вертикальных движений земной коры.

Нивелирная сеть 2 – го класса строится с опорой на нивелирную сеть 1-го класса в виде полигонов периметром 500-600 км. Высотная невязка в полигонах не должна превышать ,мм, где (где- длина двойного нивелирного хода или периметр полигона, км). С помощью ходов нивелирования 1-2 классов на всей территории страны вводится единая Балтийская система высот.

Нивелирование сети 3 – го и 4 – го классов служат для сгущения сетей 1 и 2 классов. Ходы нивелирования 3 и 4 классов должны опираться с обоих концов на закреплённые точки ходов более высоких классов или образовывать сомкнутые полигоны. Высотная невязка ходов не должна превышать и ,мм для 3 и 4 классов соответственно. В нивелирную сеть 3 и 4 классов обязательно включают все пункты плановой государственной геодезической основы.

Нивелирные ходы всех классов закрепляются на местности. На нивелирных ходах I и II классов через 50 — 60 км устанавливают фундаментальные реперы, на всех нивелирных ходах через 5 — 7 км устанавливают рядовые реперы (упрощенной, по сравнению с фундаментальным репером, конструкции). Закрепление осуществляют также закладкой марок в стены капитальных зданий.

Закрепление главной высотной геодезической основы на местности выполняется независимо от класса нивелирования постоянными знаками через 5-7 км, а в труднодоступных районах – через 10-15 км. Кроме того, для закрепления точек нивелирных ходов используются долговременные каменные или железобетонные сооружения, в цокольной части которых на цементном растворе устанавливают стенные реперы и марки. Такие же реперы могут устанавливаться в отвесных скалах. Нивелирные ходы 1 и 2 классов закрепляются дополнительно через 50-60 км фундаментальными (капитальными) реперами, обеспечивающими стабильность закреплённой точки в течение продолжительного времени.

В тех случаях, когда для съемок в масштабе 1:500 ÷ 1:5000 плотность пунктов государственной сети недостаточна, создается нивелирная сеть сгущения. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IУ классов, но с некоторыми изменениями характеристик ходов (по точности, по длине ходов и т.д.).

Каждый пункт геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром .

Капитальность этих сооружений зависит от физико — географической характеристики района и класса сети.

Геодезические центры для закрепления вершин триангуляции состоят из трех частей:

I – бетонная пилона с заделанной в верхнюю грань маркой и имеющего размеры: нижнего основания 35х35 см, верхнего основания 20х20 см и высоту 130 см;

II – бетонного якоря – плиты размером 60х60х20 см;

III – нижнего центра – бетонного монолита размером 25х25х20 см с заделанной в него маркой.

Чтобы все центры можно было увязать в единую систему, необходимо обеспечить их взаимную видимость. Для этого над центром сооружаются геодезические знаки, называемые сигналами, которые бывают деревянными или металлическими.

Их возможные конструкции:

- если видимость на соседние пункты открывается с земли, то тур или пирамида;

- если для обеспечения видимости необходим подъём геодезического прибора над землёй до 10 м, то простой сигнал;

- если для обеспечения видимости необходим подъём геодезического прибора над землёй от 10 до 40 м — сложный сигнал.

Рис.1. Конструкции наружных геодезических знаков: а) – тур или пирамида; б) – простой сигнал; в) – сложный сигнал

Пункты высотной государственной сети закрепляют на местности капитальными грунтовыми реперами, стенными реперами или марками. На всех нивелирных сетях I и II классов капитальные реперы закладывают на устойчивых геологических, как правило, коренных породах, в среднем через 50 – 80км. Нивелирные сети III и IV классов закрепляют стандартными реперами и марками в среднем через 7 – 8км, а в труднодоступных и населенных местах – через 10 - 15км.

Основные типы таких реперов представлены на рисунке. Реперы государственных нивелирных сетей закладывают в грунт на 0,5 - 1,0 м ниже максимально возможной глубины сезонного промерзания (рис2,а). В 1 м от капитального грунтового репера государственной нивелирной сети устанавливают железобетонный опознавательный столб, к которому на болтах прикрепляют чугунную охранную плиту с надписью (рис.2,б).

В населенных пунктах государственную нивелирную сеть закрепляют стенными реперами или марками, которые закладывают в стены и фундаменты капитальных зданий и т.д.

Стенные марки обычно размещают на высоте 2 - 2,5 м над поверхностью земли. В центре марки имеется отверстие, до которого определяется ее высота и к которой с помощью штифта крепят специальную рейку. Стенные реперы закладывают обычно на высоте 0,7 – 1 м над поверхностью земли. Стенные реперы имеют специальный уступ для установки рейки.

Рис.2. Типы нивелирных реперов: а) капитальный грунтовый репер государственной нивелирной сети;

б) железобетонный опознавательный столб; в) репер пилонного типа; трубчатый репер

Каталоги координат пунктов плановых геодезических сетей являются основным итоговым документом работ по созданию главной геодезической основы. Они составляются в соответствии с установленными требованиями и содержат сведения о названии пунктов, их классе и местоположении, типе центра и знака, даты их постройки. Координаты пункта приводятся в каталоге с указанием системы координат, в которой они получены. Кроме того, в каталог вписывают длины и дирекционные углы сторон сети. [5]

Каталоги высот реперов составляются, хранятся и используются так же, как и каталоги координат.

Данные о соответствующих пунктах государственных сетей могут быть получены по официальному запросу организации, производящей геодезические работы в данном районе.

Список использованных источников

Современное состояние государственной геодезической сети, ее структура и основные принципы развития определены в Основных положениях о государственной геодезической сети, 2000 г., согласно которым она включает в себя астрономо-геодезическую сеть (АТС) — 164 306 пунктов, геодезические сети сгущения (ГСС) — около 300 тыс. пунктов, а также независимые спутниковые геодезические сети: космическую геодезическую сеть (КГС) — 26 пунктов и доплеровскую геодезическую сеть (ДГС) — 131 пункт.

ГГС охватывает как территорию современной России, так и территории других стран, ранее входивших в состав СССР. Пункты входящих в ГГС построений совмещены или имеют между собой надежные геодезические связи.

единая государственная система геодезических координат 1995 г. (СК—95) для использования в геодезических и картографических работах Российской Федерации начиная с 1 июля 2002 г.;

единая государственная геоцентрическая система координат (ПЗ—90) для геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач.

В результате введения в стране СК—95 повысятся точность, оперативность и экономическая эффективность решения задач геодезического обеспечения экономики, науки и обороны государства на уровне современных требований.

Новая единая система государственных координат СК—95 в стране введена взамен действовавшей с 1946 г. единой системы государственных геодезических координат 1942 г.

СК—95 была получена по результатам двух этапов уравнивания: в 1995 г. после совместного уравнивания АГС, ДГС и КГС была определена сеть из 134 пунктов со средним расстоянием между смежными пунктами 400. 500 км; в 1966 г. при заключительном уравнивании АГС на период 1995 г. определенная на первом этапе уравнивания сеть с согласованной системой плановых координат и высот была использована в качестве жесткой основы.

За отсчетную поверхность в СК—95 принят референц - эллипсоид Красовского, началом системы координат 1995 г. является центр отсчетного эллипсоида. Положение пунктов в СК—95 задается пространственными прямоугольными координатами X, Y, Z; геодезическими координатами — широтой В, долготой L и высотой Н; плоскими прямоугольными координатами х, у, вычисляемыми в проекции Гаусса—Крюгера. Направление оси Z совпадает с осью вращения отсчетного эллипсоида, ось X лежит в плоскости нулевого меридиана, ось Y дополняет систему до правой, геодезическая высота Н образуется как сумма нормальной высоты и высоты квазигеоида над эллипсоидом Красовского. Нормальные высоты геодезических пунктов определяются в Балтийской системе высот 1977г., исходным пунктом которой является нуль Кронштадтского футштока.

СК—95 строго согласована с единой государственной геоцентрической системой координат ПЗ—90 (Параметры Земли 1990 г.), которая закреплена на местности пунктами космической геодезической сети.

Высоты квазигеоида над референц-эллипсоидом Красовского определены методом астрономо-гравиметрического нивелирования. Сеть линий астрономо-гравиметрического нивелирования покрывает всю территорию страны и образует 909 замкнутых полигонов, включающих 2897 астрономических пунктов.

По состоянию на 1995 г. ГГС представляет собой структуру, сформированную по принципу перехода от общего к частному — в сеть вошли геодезические построения различных классов точности (КГС, ДГС, АГС 1-го, 2-го классов, ГСС 3-го, 4-го классов). Объем измерительной астрономо-геодезической информации, обработанной для введения СК—95, на порядок превышает объем соответствующей информации 1942 г.

Точность определения взаимного положения пунктов, полученная из заключительного уравнивания АГС по состоянию на 1995 г., характеризуется средними квадратическими погрешностями: 0,02. 0,04 м для смежных пунктов и 0,25. 0,80 м при расстояниях между пунктами от 1 до 9 тыс. км.

В ГГС входят геодезические сети сгущения (ГСС) 3-го и 4-го классов (около 300 тыс. пунктов), созданные методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации в соответствии с Основными положениями о построении государственной геодезической сети СССР 1954 и 1961гг.

Полученная точность определения взаимного положения смежных пунктов ГСС 3-го и 4-го классов в системе координат 1995 г. характеризуется средней квадратической погрешностью 0,05 м.

В статье приведен анализ современного состояния единой государственной системы геодезического обеспечения территории Российской Федерации. Показаны перспективы ее дальнейшего развития.

Геодезическое обеспечение Российской Федерации состоит из:

единой государственной системы геодезического обеспечения, включающей в себя:
государственные координатную, высотную и гравиметрическую основы;
систему обеспечения потребителей информацией, необходимой для точного определения места положения объектов в реальном режиме времени;
систему определения параметров фигуры Земли и внешнего гравитационного поля;
систему мониторинга деформаций земной поверхности;
систему геодезического обеспечения картографирования Антарктиды;
геодезического обеспечения ведомственного, регионального и муниципального значения, в том числе и геодезического обеспечения кадастровых работ;
геодезического обеспечения специального назначения, к которому относятся геодезические сети сгущения, создаваемые для решения задач инженерно-геодезических изысканий, развития городской инженерной и архитектурной инфраструктуры, для обеспечения наблюдений за смещениями зданий и сооружений, съемки подземных коммуникаций, геодезических работ при строительстве и эксплуатации промышленных объектов (рис. 1).

Оценка современного состояния единой государственной системы геодезического обеспечения и основные направления ее дальнейшего развития характеризуются следующими показателями.

1. Государственная геодезическая система координат 2011 года

Целесообразность введения системы координат ГСК-2011, которая является геоцентрической, состояла в повышении эффективности использования спутниковых технологий координатных определений, что в свою очередь должно повысить точность и оперативность решения задач геодезического обеспечения, отвечающего современным требованиям экономики, науки и обороны страны. Кроме того, введение системы координат ГСК-2011 повысит эффективность использования системы ГЛОНАСС и осуществления мониторинга деформаций земной поверхности, что чрезвычайно важно при решении как народнохозяйственных, так и целого ряда научных задач.

Надо сказать, что большинство высокоразвитых стран, имеющих значительные территории, принимая активное участие в международных проектах и программах по созданию единой общеземной геоцентрической системы координат, создают свои национальные (государственные) геоцентрические системы координат, оптимальным образом ориентированные на сохранение и развитие геодезического и картографического потенциала, уже созданного к этому времени (рис. 2).

Государственная геодезическая система координат Российской Федерации ГСК-2011 представляет собой геоцентрическую систему координат, отсчитываемых от центра, осей и поверхности общего земного эллипсоида. По принципам ориентировки в теле Земли ГСК-2011 идентична Международной земной опорной системе координат ITRS, установленной в соответствии с рекомендациями Международной службы вращения Земли (International Earth Rotation and Reference Systems Service - IERS) и Международной ассоциации геодезии (International Association of Geodesy - IAG).

Значение размеров большой полуоси отсчетного эллипсоида ГСК-2011 принято равным 6 378 136,5 метров, что соответствует принятым к настоящему времени размерам большой полуоси общего земного эллипсоида.

Неотъемлемой частью системы координат ГСК-2011 является новая отечественная глобальная модель гравитационного поля Земли ГАО-2012, которая по уровню точности и детальности не уступает современным зарубежным моделям геопотенциала EIGEN5C и EGM2008 (рис. 3).

Основу системы координат ГСК-2011 составляют государственные спутниковые геодезические сети, использованные при выводе параметров этой системы:

сеть пунктов постоянных наблюдений ГНСС – фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС) (64 пункта) (рис. 4);
сеть пунктов периодически повторяемых наблюдений ГНСС – высокоточная геодезическая сеть пунктов (ВГС) (343 пункта);
спутниковая геодезическая сеть 1-го класса (СГС-1) (4574 пункта).

В структуру государственной геодезической сети, практически реализующих систему координат ГСК-2011 и обеспечивающих ее доступность для использования потребителями, также входят сети триангуляции, полигонометрии и трилатерации 1–4 классов (~283 000 пунктов), уравненные с опорой на пункты ФАГС, ВГС и СГС-1, что обеспечивает возможность использования в системе координат ГСК-2011 огромного количества геодезических, топографических и картографических материалов, созданных ранее на основе традиционных методов и технологий.

Система координат ГСК-2011 практически на порядок точнее по сравнению с СК-95 и на два порядка по сравнению с СК-42.

Дальнейшее повышение точности государственной системы координат, также как и системы высот и гравиметрических измерений, связано с необходимостью учета и прогнозирования геодинамических процессов. На современном уровне развития средств и методов геодезических измерений недостаточный учет геодинамических процессов может привести к значительным искажениям при выполнении геодезических работ в составе кадастровой деятельности, проектно-изыскательских и строительных работах, особенно на высокоскоростных магистралях и иных сооружениях большой протяженности.

Вышедшая в январе 2016 г. новая версия реализации Международной земной системы координат ITRS предназначена именно для учета геодинамических явлений, включая пост сейсмические деформации. Введение новой версии Международной земной системы координат ITRF2014 связано с тем, что в результате геодинамических явлений, таких как тектонические движения плит, землетрясения, влияние эффектов, генерируемых в атмосфере, циркуляция вод океана и влияние гидрологии суши, происходят современные движения земной поверхности.

Горизонтальные скорости движения пунктов по данным сайта ITRF2014 показаны на рисунке 5.

Развитие сети постоянно действующих пунктов ФАГС в перспективе должно вестись с учетом геотектонической структуры территории России и возможностями передачи наблюдений в единый центр обработки в режиме реального времени. С другой стороны, важным требованием к размещению пунктов ФАГС является их относительно равномерное распределение на территории России с расстоянием между пунктами в среднем порядка 500-800 км. Эти требования к размещению новых пунктов ФАГС, во-первых, обеспечат дифференцированный подход к определению скоростей изменений координат во времени для разных геотектонических структур, во-вторых, обеспечат более благоприятные условия для распространения единой системы координат и скоростей на пункты геодезических сетей более низкого уровня (прежде всего, при дополнительных или периодических определениях пунктов ВГС). В-третьих, они создадут более благоприятные условия для развития систем функциональных дополнений ГНСС (RTK, VRS, PPP и др.).

Увеличение числа постоянно действующих пунктов ФАГС, при условии выбора их местоположения в соответствии с геотектонической структурой, позволит, с одной стороны, более детально учитывать влияние этих региональных деформационных процессов на точность государственной системы координат, с другой стороны, регистрация региональных характеристик движения земной поверхности даст ценную информацию для анализа этих процессов их последующего моделирования и прогнозирования.

Поскольку территория России имеет сложную геотектоническую структуру, то наряду с глобальными изменениями на территории России присутствуют и региональные деформационные процессы, вызывающие движения земной поверхности.

2. Главная высотная основа Российской Федерации

На всей территории России вычисление высот производится в системе нормальных высот, где за начало отсчета принят средний уровень Балтийского моря.

Единую систему нормальных высот на всю территорию страны распространяет Главная высотная основа Российской Федерации. Главную высотную основу РФ составляют 169 замкнутых полигонов линий нивелирования I класса с протяженностью линий 148 тыс. км и 860 полигонов линий нивелирования II класса с протяженностью линий 173 тыс. км. (рис. 6). Средний периметр полигона I класса для территории России составляет 1640 км, полигоны II класса имеет периметры от 400 до 1000 км.

На сегодняшний день государственная нивелирная сеть I класса состоит из 97 547 нивелирных пунктов, государственная нивелирная сеть II класса – из 124 931 пункта.

В настоящее время Росреестром в рамках работ по оптимизации и модернизации государственной нивелирной сети завершаются работы по замыканию 25 приграничных полигонов I класса и подготовки исходных данных для переуравнивания Главной высотной основы Российской Федерации и установления системы нормальных высот на новых принципах, которые были изложены в диссертационной работе выдающегося ученого-геодезиста России, профессора Г.В.Демьянова, а именно:

система отсчета высот определяется поверхностью общего земного эллипсоида и потенциалом на поверхности этого эллипсоида, принимаемым за нормальный;
система отсчета высот должна основываться на единой системе фундаментальных геодезических параметров Земли, которые приняты при установлении системы координат и системы измерений силы тяжести;
систему координат и систему высот должна определять одна и та же совокупность геодезических пунктов;
для надежного определения поправки за переход от региональной системы высот к общеземной должна использоваться достаточно густая сеть опорных пунктов, равномерно распределенная на территории, реализующей данную региональную систему высот.
Частично эти принципы уже апробированы при создании общеевропейской нивелирной сети (UELN), которой занимается с 80-х годов прошлого века Федеральное агентство по геодезии и картографии Германии в рамках реализации решений Европейской подкомиссии Международной ассоциации геодезии. Вначале в проекте участвовало 20 стран, позднее присоединились еще пять. На рисунке 7 приведены поправки в национальные нивелирные системы за переход к одной из практических реализаций этой системы, а именно EVRF2007.

Кроме того, в рамках Международной ассоциации геодезии создана рабочая группа по разработке стратегии реализации международной общеземной системы высот.

обеспечение эффективного взаимодействия и координации деятельности специалистов государств-участников СНГ в области геодезии;
оказание помощи в развитии и поддержании национальных геодезических инфраструктур как необходимого условия создания единых геодезической системы координат и системы высот государств-участников СНГ;
внедрение практики открытого обмена геодезическими данными и информацией о геодезических стандартах и методах в целях создания, совершенствования и использования единых геодезической системы координат и системы высот государств-участников СНГ;
содействие разработке информационно-просветительских программ, нацеленных на повышение осведомленности широкой общественности о единых геодезической системе координат и системе высот государств-участников СНГ.

3. Государственная гравиметрическая основа

Гравиметрическую основу территории страны реализует высокоточная государственная гравиметрическая сеть, которая представляет собой совокупность закрепленных на местности и гравиметрически связанных между собой пунктов, на которых выполняются относительные или абсолютные измерения ускорения силы тяжести и осуществляется определение высот и координат этих пунктов.

В настоящее время государственная гравиметрическая сеть состоит из 71 пункта государственной фундаментальной гравиметрической сети, 54 из которых совмещены с пунктами ФАГС, и 690 основных пунктов государственной гравиметрической сети 1-го класса.

Дальнейшее развитие государственной фундаментальной гравиметрической сети с точки зрения экономии финансовых и материальных затрат планируется вести по пути совмещения ее пунктов с новыми пунктами ФАГС. Развитие же государственной гравиметрической сети 1-го класса не целесообразно в силу того, что она создавалась с помощью маятниковых относительных определений ускорения силы тяжести, которые в настоящее время повсеместно заменяются абсолютными высокоточными измерениями.

4. Обеспечение потребителей информацией, необходимой для точного определения места положения объектов в режиме реального времени

В целях обеспечения потребности в геодезической информации, необходимой для определения места положения объекта в реальном режиме времени, к настоящему времени создан и функционирует Центр точных эфемерид Росреестра, одной из основных задач которого является вычисление точных орбитальных параметров спутников ГЛОНАСС на основе результатов наблюдений на пунктах ФАГС, а также доведение результатов вычислений до потребителей в режиме реального времени посредством интернет-сайта центра (рис. 8). Также для решения этой же задачи на территории Российской Федерации создана и эксплуатируется сеть спутниковых дифференциальных геодезических станций, предназначенных для обеспечения потребителей информацией о местоположении объектов в режиме реального времени.

В настоящий момент на территории Российской Федерации эксплуатируются порядка 1500 спутниковых дифференциальных геодезических станций (далее – СДГС), принадлежащих как субъектам Российской Федерации, так и различным ведомственным и коммерческим организациям, что составляет всего лишь 12% от количества СДГС по требуемым нормам плотности.

На создание еще 12 500 станций потребуется 20 млрд руб. и еще 810 млн руб. ежегодно на их обслуживание.

В связи с этим, развитие сети спутниковых дифференциальных геодезических станций за счет бюджетных средств не целесообразно. Скорее всего, более приемлем комбинированный вариант создания интегрированной сети координатно-геодезического обеспечения деятельности кадастровых инженеров и внедрения сервисов предоставления дифференциальной информации на базе этой сети за счет объединения дифференциальных станций и сетей, созданных и создаваемых за счет средств федерального, региональных и местных бюджетов.

Для этого необходимо выполнение следующих основных мероприятий:

В настоящее время в части, касающейся нормативной базы, определяющей порядок создания и использования СДГС и дифференциальных сетей и технические требования к ним, уже выполнены следующие мероприятия:

А пока в связи с отсутствием единого государственного реестра СДГС и нормативной правовой базы, требующей их обязательной регистрации, создаются различного рода некоммерческие партнерства.

Идея создания некоммерческого партнерства родилась в результате анализа эффективности использования сетей референцных станций и возникшей необходимости оптимизации процесса формирования зон покрытия высокоточными сервисами.

5. Инструкция по построению государственной геодезической спутниковой сети, утвержденная Федеральной службой геодезии и картографии, 2000 г.

8. Методические указания по построению государственных геодезических сетей с применением глобальных навигационных спутниковых систем, Москва, 1997 г.

14. Пункт фундаментальной астрономо-геодезической сети (пункт ФАГС), Руководство по эксплуатации, БГЕИ.443300.003 РЭ, ЦНИИГАиК, М., 2011.

16. Современное состояние и направления развития геодезического обеспечения РФ. Системы координат (начало) // Горобец В.П., Демьянов Г.В., Майоров А.Н., Побединский Г.Г. // Геопрофи. — 2013. — № 6. — с. 4–9.

17. Современное состояние и направления развития геодезического обеспечения РФ. Высотное и гравиметрическое обеспечение (окончание) // Горобец В. П., Демьянов Г. В., Майоров А. Н., Побединский Г. Г. // Геопрофи. — 2014. — № 1. — с. 5–11.

Читайте также: