Государственные геодезические сети
Классификация геодезических сетей (ГС). Плотность и точность построения государственных ГС. Методы, программы создания и модернизация ГС. Последовательность выполнения работ. Закрепление пунктов на местности. Геодезические центры, угломерные инструменты.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.10.2012 |
| Размер файла | 4,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- Глава 1. Общие сведения о геодезических сетях
- 1.1 Классификация геодезических сетей
- 1.2 Назначение геодезических сетей
- 1.3 О плотности и точности построения ГГС
- Глава 2. Методы, программы создания и модернизация геодезических сетей
- 2.1 Методы построения плановых геодезических сетей
- 2.2 Понятие о спутниковых методах создания геодезических сетей
- 2.3 Схемы и программы построения существующих опорных геодезических сетей
- 2.4 Совершенствование ГГС СССР и Беларуси
- Глава 3. Последовательность выполнения работ по созданию плановой ГГС. Закрепление пунктов на местности. Геодезические центры. Угломерные инструменты
- 3.1 Последовательность выполнения работ по созданию плановой ГГС
- 3.2 Закрепление пунктов на местности
- Заключение
Введение
Геодезия является очень распространенной областью знаний, с которой человек постоянно сталкивается в практической деятельности, используя топографические карты, занимаясь строительством дорог, зданий, промышленных комплексов, запуская космические корабли и т.д. В целом ее можно разделить на "собственно геодезию”, занимающуюся вопросами геодезического обеспечения в повседневной практике, и высшую геодезию, которая делает возможным это простое применение геодезии в нашей повседневной жизни.
Студенты первых двух курсов получают, в основном, знания по "собственно геодезии”, включающие такие геодезические понятия как ориентирование, азимут, рельеф, системы координат, применяемые в практике повседневных геодезических работ, дирекционный угол, способы получения плановых и высотных координат; виды геодезических измерений; топографическая съемка методы создания планово-высотного обоснования для этой съемки и т.д. При этом, выполняя геодезическую работу, например, топографическую съемку, они пользуются уже готовой исходной основой, т.е. прямоугольными координатами углов рамок трапеций, координатной сеткой, плановыми и высотными координатами исходных пунктов государственной геодезической сети, которая при необходимости сгущается планово-высотными съемочными сетями. Простота производства топографической съемки обусловлена, прежде всего, наличием готовой координатной исходной основы необходимой точности и плотности, при которой отпадает необходимость учета в результатах геодезических измерений кривизны Земли и неоднородностей гравитационного поля Земли в пределах участка съемки. Но возможность такого простого подхода при топографической съемке, под которой в данном случае мы понимаем картографирование территории страны в единой системе координат, обеспечена сложным подготовительным процессом создания опорной геодезической сети, изучения гравитационного поля Земли, а также решения ряда других проблем, которыми уже занимается высшая геодезия.
Высшая геодезия - это очень обширная область знаний, занимающаяся определением формы, размеров и гравитационного поля Земли, заданием систем координат, созданием государственных опорных геодезических сетей, обеспечивающих по точности и плотности картографирование страны и выполнение инженерно-геодезических работ, изучением геодинамических явлений, решением геодезических задач на поверхности земного эллипсоида и в пространстве.
Настоящий раздел высшей геодезии рассматривает основные геодезические работы, которые выполняются при создании государственных геодезических сетей, плановых и высотных. Акцент сделан на высокоточные геодезические измерения и, соответственно, на геодезические сети высших классов.
государственная геодезическая сеть угломерный
Глава 1. Общие сведения о геодезических сетях
1.1 Классификация геодезических сетей
Геодезические сети представляют собой совокупность пунктов на земной поверхности, имеющих известные плановое положение в избранной системе координат и отметки в принятой системе высот, закрепленных на местности центрами и отмеченных специальными опознавательными знаками.
По территориальному признаку геодезические сети бывают общеземными, т.е. покрывающими весь земной шар, государственными, т.е. создаваемыми в пределах территории каждой отдельной страны в единой системе координат и высот, принятой в данной стране, сетями сгущениями и местными сетями.
По геометрии различают плановые, высотные и пространственные сети.
Построение геодезических сетей, как правило, производится по принципу от общего к частному, согласно которому сети делятся на классы, разряды и строятся поэтапно. При этом сначала создается сеть более редких пунктов высшего класса, служащих основой для дальнейшего поэтапного сгущения сети низшими классами (т.е. вначале создается 1 класс, который затем сгущается 2, 3, 4 классами и т.д.). Развитие сети высшего класса позволяет в относительно сжатые сроки распространить избранную систему координат на всю территорию государства и создать возможность развития сетей низших классов в отдельных районах, согласуя очередность работ с потребностями народного хозяйства страны.
Общеземные или глобальные геодезические сети в настоящее время создаются методами спутниковой геодезии. Поэтому ее называют космической или спутниковой геодезической сетью. Положение пунктов в этой сети вычисляют в геоцентрической системе прямоугольных пространственных координат Х, Y, Z, начало которой совмещено с центром масс Земли (рис.1.3). Глобальные геодезические сети используют для решения научных и научно-технических задач высшей геодезии, геодинамики, астрономии и других наук.
Геодезическая сеть Беларуси создана в советское время и является частью геодезической сети СССР. Состав ее представлен на рис. (1.1), из которого следует, что сеть подразделяется на 4 группы (согласно классификации 1961 года).
Рис.1.1 Геодезическая сеть СССР и Беларуси
Сформулируем цели и задачи, решаемые каждой из представленных на рис.1.1 геодезических сетей.
1.2 Назначение геодезических сетей
Государственная плановая геодезическая сеть предусматривает определение с наивысшей точностью взаимного положения геодезических пунктов в плановом отношении на выбранной поверхности относимости (референц-эллипсоиде или плоскости); высоты пунктов этой сети определяются с гораздо более низкой точностью, особенно в горных районах.
Государственная нивелирная сеть служит для определения с наивысшей точностью высоты нивелирного пункта относительно поверхности квазигеоида; плановое положение пункта этой сети на поверхности относимости определяется приближенно.
Государственная гравиметрическая сеть предназначена для определения с наивысшей точностью ускорений силы тяжести на пунктах; плановое и высотное положение пунктов этой сети должно быть определено с требуемой точностью.
Государственные геодезические сети создаются на территории каждой отдельной страны со следующими целями:
а) для детального изучения фигуры и гравитационного поля Земли, их изменений во времени (в пределах территории страны);
б) распространения единой системы координат и высот на территории всей страны;
в) картографирования территории страны в разных масштабах в единой системе координат и высот;
г) решения геодезическими методами разного рода научных и инженерно-технических задач народного хозяйства.
Государственные геодезические сети всех трех видов строятся раздельно, но они тесно взаимосвязаны и дополняют друг друга. Отдельные пункты этих сетей могут быть общими для всех трех видов, что позволяет более эффективно решать многие задачи геодезии, геодинамики и т.д.
Пункты государственных геодезических сетей надежно закрепляются на местности долговременными центрами. По точности эти сети должна находиться на уровне современных требований и ближайшего будущего. Поэтому через 25-30 лет выполняют так называемое обновление государственных геодезических сетей, т.е. производится восстановление утраченных пунктов, а также выполняются повторные геодезические измерения и уравнивание сетей на базе новейших измерительных и вычислительных достижений.
Геодезические сети сгущения (ГСС) создаются для обоснования топографических съемок масштаба 1: 5000 - 1: 500 и инженерно - геодезических работ.
Местные геодезические сети создаются на локальных участках местности, на которых необходимо решить сложные научные или инженерно-технические задачи, требующие определения взаимного положения точек в плане и по высоте с наивысшей точностью на каждый момент времени. В этих случаях создают специальные геодезические сети предельно высокой точности и выполняют в них прецизионные измерения повторно через определенные интервалы времени. Математическую обработку измерений в таких сетях выполняют в местной системе координат, подбираемой таким образом, чтобы редукционные поправки за переход от измеренных величин к их проекциям на местную поверхность относимости были как можно меньше. Такие сети используют, например, в сейсмоактивных районах для поиска предвестников и последующего прогноза землетрясений, при строительстве и эксплуатации мощных радиотелескопов, ускорителей элементарных частиц, гидроэлектростанций, теплоэлектроцентралей и т.д. Таким образом, в состав местных геодезических сетей входят также высокоточные инженерно-геодезические сети. Обычные же инженерно-геодезические опорные сети, используемые, например, при трассировании линейных сооружений, обслуживании строящихся объектов и т.д., как правило, развиваются от ближайших пунктов государственных геодезических сетей и сетей сгущения.
1.3 О плотности и точности построения ГГС
При создании ГГС в каждой стране возникают три основных вопроса:
а) выбор схемы построения ГГС;
б) установление необходимой плотности пунктов сети или площади обслуживания одним пунктом;
в) установление необходимой точности, с которой определяется взаимное положение смежных пунктов сети.
Данные три вопроса решаются, исходя из целей создания опорных геодезических сетей (решение главной научной задачи высшей геодезии; картографирования территорий страны в единой системе). Для достижения обеих целей необходимо, чтобы ГГС была сплошной, достаточно равномерно покрывающей всю территорию страны. Причем, это требование должно выполняться на этапе создания астрономо-геодезической сети (плановой ГГС 1 и 2 классов, являющейся наиболее точной и используемой при решении главной научной задачи высшей геодезии).
Сплошность сети наиболее удобно обеспечивает система пунктов, образующих треугольники. Она и используется чаще всего при проектировании опорных геодезических сетей.
Так как ГГС создается в соответствии с принципом перехода от общего к частному, то между средними значениями длин сторон треугольников при переходе от одного класса триангуляции к другому должны быть соблюдены определенные соотношения.
Если предположить, что сеть состоит из равносторонних треугольников, то эти соотношения будут следующими:
, , , - длины сторон триангуляции соответственно 1,2,3 и 4 классов.
; ;
Принимая среднее значение = 23 км, длины сторон будут
Таблица 1.1
|
Класс |
S, км |
Площадь обслуживания 1пунктом, км2 Р =0,78 S 2 |
|
|
2 3 4 |
13,3 7,6 4,4 |
138,0 45,0 15,1 |
Кроме того, при определении плотности пунктов решающее значение имеет задача общегосударственного картографирования всей страны, которая ставят в прямую зависимость плотность сети от масштаба съемки, методов ее выполнения и методов создания съемочного обоснования. Представление о нормах плотности пунктов в зависимости от масштаба съемки можно получить из таблицы 1.2.
Таблица 1.2
|
Масштаб съемки |
Площадь съемочной трапеции, км2 |
Площадь обслуживания одним пунктом Р, км2 |
S, км |
|
|
1: 25000 1: 10000 |
75 18 |
50 - 60 "- |
7 - 8 "- |
|
|
1: 5000 |
4.5 |
20 - 30 |
4 - 6 |
|
|
1: 2000 |
1.1 |
5 - 15 |
2 - 4 |
Как видим, чем крупнее масштаб съемки, тем выше плотность пунктов и, соответственно, тем меньше расстояние между пунктами. Сопоставляя данные таблиц 1 и 2, можно сказать, что съемку масштаба 1: 25000 - 1: 10000 может обеспечить триангуляция 3 класса, 1: 5000 - 4 класс, а масштаба 1: 2000 - 4 класс в совокупности с сетями сгущения.
Точность построения ГГС
Для решения научных проблем астрономо-геодезическую сеть (АГС) страны необходимо создавать с наивысшей при массовых измерениях точностью и непрерывно совершенствовать.
Для решения задачи общегосударственного картографирования вплоть до масштаба 1: 2000 требуется, чтобы точность определения стороны между смежными пунктами ГГС удовлетворяла соотношению:
, (1.1)
где - СКО определения стороны; m - графическая точность карты;
М - знаменатель масштаба топографической карты.
Приняв m= 0.2 мм на карте, вычислим по формуле (1.1) допустимые ошибки определения длин сторон между смежными пунктами ГГС для различных масштабов (таблица 1.3).
Таблица 1.3. Зависимость допустимых ошибок сторон ГГС от масштаба топографической карты
|
Масштаб |
1: 25000 |
1: 10000 |
1: 5000 |
1: 2000 |
1: 1000 |
|
|
Графическая точность карты, м |
5.0 |
2.0 |
1.0 |
0.4 |
0.2 |
|
|
доп., м |
1,25 |
0,5 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
В нашей стране наиболее крупным государственным масштабом карты является 1: 2000. Следовательно, точность определения стороны ГГС не должна превышать 10 см.
Глава 2. Методы, программы создания и модернизация геодезических сетей
2.1 Методы построения плановых геодезических сетей
Плановые геодезические сети могут быть созданы наземными и спутниковыми методами. К наземным методам создания этих сетей относятся методы триангуляции, полигонометрии и трилатерации, а также методы геодезических засечек и проложения теодолитных и мензульных ходов. Последние три метода используются исключительно в топографии и инженерной геодезии. Поэтому в рамках данного курса ограничимся рассмотрением триангуляции, трилатерации и полигонометрии, а также идеи спутникового метода, ставшего в последние годы основным при создании плановых государственных геодезических сетей. Дадим краткую характеристику каждого метода.
В методе триангуляции на командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников (рис.2.1). В каждом треугольнике этой сети измеряют все три горизонтальных угла в. Результаты угловых измерений в сети триангуляции подвергаются специальной математической обработке, в процессе которой получают уравненные значения плановых координат пунктов. Для определения плановых координат пунктов в сети триангуляции должны быть известны как минимум координаты x, y одного пункта сети, длина базисной стороны b и дирекционный угол б этой стороны. Для контроля число исходных данных может быть увеличено. Так на рис.2.1 показано, что в качестве исходных заданы координаты x, y пункта А, дирекционные углы б1, б2 и длины b1, b2 сторон AB и СD (базисов).
Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, системы рядов треугольников, а также в виде сплошной сети треугольников. Элементами сети триангуляции могут служить не только треугольники, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и центральные системы.
Рис.2.1 Сеть триангуляции
Условные обозначения: - определяемые пункты триангуляции; вэ, вj, вk - измеренные углы в треугольнике; Д А - исходный пункт триангуляции; б1, б2 - исходные дирекционные углы; b1, b2 - исходные базисы.
Основными достоинствами метода триангуляции являются:
оперативность и возможность использования в разнообразных физико-географических условиях;
большое число избыточных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль измерения углов по невязкам треугольников, так как известно, что сумма углов треугольника равна 180°, т.е.
W = вi + в j + вk - 180? (2.1),
где W - невязка треугольника, вi, вj, вk - измеренные углы треугольника. (Допустимые значения невязок треугольников для каждого класса и разряда триангуляции устанавливаются соответствующими Инструкциями);
высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной.
Основными недостатком метода триангуляции является высокая стоимость работ из-за необходимости постройки наружных знаков с целью открытия видимости между пунктами сети.
Метод триангуляции получил наибольшее распространение при построении государственных геодезических сетей наземными способами, а также при развитии инженерно-геодезических сетей.
В методе трилатерации, как и в методе триангуляции, предусматривается создание на местности сети треугольников. Однако вместо углов в трилатерации измеряются стороны треугольника. Для получения координат пунктов в сети трилатерации необходимо иметь как минимум координаты х, у одного пункта сети и дирекционный угол б одной из сторон сети, так как масштаб сети задается всеми измеренными сторонами.
По ряду причин метод трилатерации в чистом виде не получил широкого распространения, однако при создании специальных геодезических сетей повышенной точности, например, плановых сетей на геодинамических полигонах, он широко применяется в сочетании с триангуляцией, т.е. создаются линейно-угловые сети, когда в треугольниках измеряются углы и линии.
Сущность метода полигонометрии заключается в следующем. На местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих вытянутый одиночный ход (рис.2.2) или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунктами хода измеряют длины сторон Si, а на пунктах - углы поворота вi. Конечные пункты полигонометрии являются исходными, т.е. с известными плановыми координатами х, у. На них измеряют примычные углы гА и гВ между твердыми и определяемыми сторонами. Для твердых сторон должны быть известны дирекционные углы, с помощью которых задается ориентирование полигонометрического хода.
Рис.2.2 Полигонометрический ход.
Условные обозначения: А, В - исходные пункты хода полигонометрии;
АС, ВD - твердые или исходные направления; б1, б2 - исходные дирекционные углы;
гА, гВ - примычные углы; 1, 2, 3…… к - определяемые пункты; в1, в2…… вк - измеренные углы; S1, S2.. Sк+1 - измеренные стороны.
Применение метода полигонометрии выгодно в закрытой местности (например, в залесенной местности или на застроенных территориях), так как требует строительства значительно меньшего числа дорогостоящих геодезических знаков по сравнению с триангуляцией для открытия видимости между пунктами. Однако при создании государственных плановых геодезических сетей высшего класса он менее выгоден, чем триангуляция, потому что имеет значительно меньшее число избыточных измерений, слабые полевые контроли, а, следовательно, меньшую точность. Метод полигонометрии получил очень широкое распространение при создании сетей сгущения, включая и инженерно-геодезические сети.
2.2 Понятие о спутниковых методах создания геодезических сетей
В настоящее время при определении координат точек земной поверхности из наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ) применяют, в основном, геометрический и динамический методы. В геометрическом методе ИСЗ используются как пассивные визирные цели, например, при синхронных измерениях расстояний с исходных и определяемых пунктов до ИСЗ. В случае динамического метода ИСЗ являются носителями координат, по которым можно автономно определить координаты точки земной поверхности. Точность динамического метода для создания опорных геодезических сетей в настоящее время является недостаточной, поэтому поясним идею развития этих сетей на примере геометрического метода спутниковых наблюдений для одного треугольника Я1Я2 ј плановой геодезической сети (рис.2.3).
Устанавливаем три спутниковых приемника в пунктах Я1, Я2, ј на земной поверхности, далее выполняем синхронные наблюдения со всех трех пунктов вначале на положение ИСЗ k1, затем на k2 и далее на k3. Из Д Я1 Я2 k1, Д Я1 Я2 k2 и Д Я1 Я2 k3 по формулам прямой геодезической засечки находим координаты спутника в точках k1, k2 и k3. Затем из построения k1 k2 k3 ј по формулам обратной геодезической засечки определяем координаты определяемого пункта ј. Как правило, в результате предварительной обработки по программам, сопровождающим спутниковые приемники, получают приращения пространственных координат между пунктами геодезической сети.
Рис.2.3 Геометрический метод определения координат пунктов геодезической сети.
Условные обозначения: Д Я1Я2 ј - треугольник геодезической сети;
Я1, Я2 - исходные пункты геодезической сети; ј - определяемый пункт геодезической сети; k1, k2, k3 - положения ИСЗ.
сети, которые в дальнейшем используют при уравнивании сети как измеренные величины. При необходимости пространственные координаты пунктов, полученные после уравнивания, перевычисляют в плоские прямоугольные координаты.
2.3 Схемы и программы построения существующих опорных геодезических сетей
Плановая опорная сеть. В советский период существовало две программы построения государственной плановой сети:
Программа построения государственной триангуляции Ф.Н. Красовского, которая изложена в "Основных положениях о построении государственной опорной геодезической сети СССР 1939 г. "
Программа построения государственной геодезической сети СССР, опубликованная в "Основных положениях о построении государственной геодезической сети СССР 1954-1961 гг." и в "Инструкции о построении государственной геодезической сети 1966 г. "
Созданная государственная плановая геодезическая сеть по программе Красовского по точности была достаточной для топографических съемок только вплоть до масштаба 1: 10000. Однако сразу же в послевоенные годы возникла необходимость картографирования территории в масштабах 1: 5000 и 1: 2000. Поэтому, начиная с шестидесятых годов, стала реализовываться вторая программа построения ГГС, согласно которой ГГС СССР является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов вплоть до масштаба 1: 2000 и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно - технических задач. Она создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации или их сочетаниями, что определяется требованиями точности и экономичности. Построение ГГС осуществляется в соответствии с принципом перехода от общего к частному.
Существующая государственная геодезическая сеть Беларуси является частью государственной геодезической сети СССР, которая создана в соответствии со второй программой и усовершенствована к 1991 г. в результате совместного уравнивания сетей триангуляции 1 и 2 классов.
Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1,2,3 и 4 классов, различающиеся между собой точностью измерения углов и расстояний, длиной сторон сети и очередностью последовательного развития. Основной является геодезическая сеть 1 класса, которая строится в виде полигонов периметром порядка 800 км. Каждый полигон состоит из четырех звеньев астрономо-геодезической сети, располагаемых в направлении меридианов и параллелей (рис.2.4).
При этом каждое звено представляет собой ряд триангуляции или полигонометрии протяженностью порядка 200 км. На концах каждого звена 1 класса организуют астробазис с двумя пунктами Лапласа (пункты, на которых выполнены определения астрономических широты, долготы и азимута направления между ними). В середине каждого звена 1 класса создаются еще промежуточные астропункты, на которых определяют только астрономические широту и долготу, т.е. и . Вдоль всех первоклассных рядов выполняют гравиметрическую съемку, а вокруг астропунктов - гравиметрическую съемку сгущения.
Звено триангуляции 1 класса состоит, в основном, из треугольников с углами не менее 40? и сторонами порядка 25-30 км. Базисы, как правило, устраивают на концах звена между пунктами Лапласа. Измерение длин базисов выполняется высокоточными светодальномерами. С помощью астрономических азимутов задается ориентировка сети, по базисам осуществляется ее масштабирование, а результаты определения астрономических широт, долгот и гравиметрической съемки используются при решении задачи редуцирования на поверхность относимости при математической обработке геодезических данных.
Звенья полигонометрии 1 класса прокладывают в виде вытянутых ходов, состоящих не более чем из 10 сторон длиной ~ 20км. Точность первоклассных измерений характеризуется величинами:
; ; ; ; .
В дальнейшем первоклассные полигоны заполняются сплошной сетью триангуляции 2 класса. Длины сторон треугольников 2 класса равны в среднем 10-15км. Угол в треугольнике 2 класса должен быть не менее 300. В триангуляции 2 класса равномерно через 25 треугольников размещают базисы, длины которых определяют с ошибкой не ниже 1: 400 000. Одна из базисных сторон должна находиться примерно в центре полигона 1 класса, на концах этой стороны определяют пункты Лапласа с той же точностью астрономических измерений, что и в триангуляции 1 класса. Углы во 2 классе измеряют c ошибкой не ниже .
Сеть триангуляции 2 класса сгущается сетями 3 и 4 классов, которые, как правило, создаются методами триангуляции.
Сети триангуляции 3 и 4 класса строят в виде жестких систем сплошных треугольников, вставляемых в сеть триангуляции 2 класса.
На каждом пункте ГГС всех классов на расстоянии от него 0,25-1 км устанавливается по 2 ориентирных пункта, которые закрепляют центрами. Ориентирные пункты необходимы для азимутальной привязки съемочных ходов, для военных и других целей, а также для поиска центра пункта триангуляции при утрате наружного знака.
Высоты всех пунктов плановой ГГС определяют преимущественно из тригонометрического нивелирования.
Таблица 2.1. Технические характеристики ГГС СССР, созданной в соответствии с "Основными положениями 1954 - 61гг. "
|
Класс сети |
Длина стороны, км |
СКО измеренного угла |
Ошибка стороны в слабом месте |
Ошибка определения взаимного положения смежных пунктов, м |
|
|
1 2 3 4 |
20-25 7-20 5-8 2-5 |
0,7 1,0 1,5 2,0 |
1/150000 1/200000 1/120000 1/70000 |
~ 0,15 ~ 0,06 ~ 0,06 ~ 0,06 |
По своей точности она обеспечивает картографирование территории нашей страны в масштабе 1: 2000, а также позволяет решать научные и инженерно-технические задачи на высоком уровне.
2.4 Совершенствование ГГС СССР и Беларуси
Плановая ГГС СССР, созданная в соответствии с "Основными положениями 1954-1961гг", характеризуется высокой точностью определения взаимного положения смежных пунктов. Однако несмотря на это, астрономо - геодезическая сеть 1 класса менее точна, чем опирающаяся на нее сеть 2 класса, а должно быть наоборот. Это приводит к тому, что сети 2 класса, уравниваемые внутри полигона 1 класса, элементы которого принимаются за исходные данные, несколько деформируются. При этом наиболее ощутимые искажения сети 2 класса наблюдаются вблизи сторон треугольников 1 класса. Эти искажения затем быстро уменьшаются по мере удаления от треугольников 1 класса по направлению к центру каждого полигона вследствие большой геометрической жесткости сплошных сетей триангуляции 2 класса.
Для устранения указанного недостатка сети 1 и 2 классов необходимо уравнять совместно по методу наименьших квадратов, используя все измеренные в них горизонтальные направления, азимуты и базисы с учетом их весов. В результате будет получена сплошная АГС, покрывающая всю территорию страны.
Практическая реализация этой идеи началась со 2 марта 1979г. после утверждения в ГУГК "Основных положений по общему уравниванию АГС", разработанных ЦНИИГАиК, НИИ ВТС и Московским АГП. К 1991 году совместное уравнивание 1 и 2 классов было завершено. Уравнивание выполнялось по методу сопряженных градиентов, по программе Г.Н. Ефимова. В уравниваемую сеть АГС вошло 164 306 пунктов, в основном, триангуляционных, 340 - полигонометрии, 280 - трилатерации, 162 пункта из наблюдений американской спутниковой системы "Транзит".90% всех измерений было произведено геодезическими подразделениями ГУГК СССР. Уравнивание выполнялось на поверхности референц - эллипсоида Красовского. Характеристики АГС после уравнивания представлены в таблице 4.2.
Таблица 2.2. Характеристики АГС СССР, полученные после уравнивания 1991 г.
|
Наименование характеристики точности АГС |
Значения характеристики точности АГС, полученной в результате совместного уравнивания сетей 1 и 2 классов |
||
|
СКО направления в рядах |
|||
|
СКО направления в сетях |
|||
|
СКО азимута |
|||
|
Ошибка стороны в слабом месте |
ряда |
1/377000 |
|
|
сети |
1/246000 |
||
|
СКО взаимного положения пунктов, м |
ряда |
0.07 |
|
|
сети |
0.05 |
||
|
CКО передачи координат от Пулково до Берингова пролива, м |
mx |
1.02 |
|
|
my |
1.10 |
Высокая точность распространения единой системы координат на всю территорию страны методами классической астрономо-геодезии, была подтверждена данными, полученными из космической геодезической сети (КГС). По общим пунктам АГС и КГС средние квадратические расхождения координат по осям составили 0,90 и 0,98м. Кроме того, в 1992 году в районе Актюбинска французские геодезисты определили на 14 пунктах плановой ГГС разности координат спутниковыми приемниками "Тримбл" и "Транзит". Расхождения в длинах линий получились от 8 до 29мм, а в разностях координат 19 - 40 мм, что свидетельствует о высокой точности геодезических работ, выполненных наземными методами при развитии плановой ГГС.
Задача, поставленная по общему уравниванию АГС, была выполнена в период с 1980г. по 1991г. Соединенные штаты Америки затратили на подобную работу при уравнивании АГС, охватывающую северную Америку, Канаду и Мексику, примерно такое же время.
Уравниванием АГС 1980 - 1991гг. завершен 1-ый этап совершенствования АГС СССР.
На 2 - ом этапе планируется создание на основе существующей сети государственной геодезической спутниковой сети. Эта работа ведется сейчас как в России, так и в Белоруссии. Согласно нормативным документам по второму этапу совершенствования ГГС в обеих странах планируется три уровня государственной геодезической спутниковой сети:
фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС);
высокоточная астрономо-геодезическая сеть (ВАГС);
спутниковая геодезичеcкая сеть 1 класса (СГС-1).
ФАГС является высшим звеном государственной геодезической спутниковой сети. Основными функциями ФАГС являются:
задание и оперативное воспроизведение общеземной геоцентрической системы координат;
экспериментальное выявление и учет деформирующего влияния геодинамических процессов на стабильность координатной основы;
метрологическое воспроизведение перспективных запросов практики.
ФАГС реализуется в виде системы закрепленных на земной поверхности пунктов с периодически определяемыми через каждые 5-8 лет в единой системе координатами. Пункты ФАГС равномерно размещаются на территории страны со средними расстояниями между ними от 700 до 800 км. Для России общее число пунктов ФАГС составляет 50-70.
Взаимное положение пунктов ФАГС должно быть определено с относительной погрешностью порядка (1-2) *10-8, т.е. с абсолютной ошибкой порядка 1-2 см.
Техническое оснащение работ по созданию ФАГС должно обеспечить не только предельно высокую точность взаимного положения пунктов, но и их связь с центром масс Земли. Часть пунктов ФАГС (для России 10-15) должны быть постоянно действующими геодинамическими обсерваториями, на которых осуществляется мониторинг всего комплекса измерений (наземных - угловых, линейных, нивелирных, астрономических, гравиметрических и спутниковых).
ВАГС должна представлять однородное по точности пространственное построение с расстоянием между смежными пунктами 150-300 км. Для России число пунктов ВАГС равно 500-700. Часть из них должны быть совмещены с пунктами ФАГС. Взаимное положение пунктов ВАГС должно быть определено с относительной погрешностью 1*10-7, что может быть достигнуто с помощью выполнения измерений стандартными двухчастотными спутниковыми приемниками при условии уточнения орбит используемых ИСЗ.
Одной из основных целей развития ВАГС является создание основы для высокоточного определения высот квазигеоида на всей территории страны. Для этого пункты ВАГС должны быть привязаны к государственной нивелирной сети с точностью порядка 5 см.
СГС-1 является той основой, которая будет непосредственно использоваться при повседневном решении любых координатных задач с точностями, лимитируемыми только точностными возможностями используемой спутниковой аппаратуры. Средние расстояния между смежными пунктами СГС-1 равны 30-35 км с увеличением в малообжитых районах до 40 - 45 км. Общее число пунктов СГС-1 на территории России составит 12000 - 15000. СГС-1 должна быть совмещена с существующей ГГС, построенной наземными методами, и основываться, как правило, на ее уже заложенных центрах. Кроме того, пункты СГС-1 должны быть совмещены с пунктами ВАГС. Пункты СГС-1 могут использоваться кроме традиционных целей также для решения навигационных задач.
Глава 3. Последовательность выполнения работ по созданию плановой ГГС. Закрепление пунктов на местности. Геодезические центры. Угломерные инструменты
3.1 Последовательность выполнения работ по созданию плановой ГГС
Государственная геодезическая сеть представляет собой сложное инженерное сооружение, создаваемое по специальной методике. Последовательность работ по ее созданию следующая:
1. Проектирование сети на картографических материалах.
2. Рекогносцировка пунктов запроектированной сети с целью наилучшего ее приспособления к условиям местности.
3. Постройка геодезических наружных знаков и закладка подземных центров.
4. Производство полевых измерений (измерение горизонтальных углов, базисных сторон; астрономические определения широт, долгот и азимутов; гравиметрическая съемка вокруг астропунктов и вдоль рядов 1 класса; определение высот центров пунктов сети над уровнем моря при помощи тригонометрического и геометрического нивелирования; спутниковые наблюдения).
5. Математическая обработка результатов измерений, конечным продуктом которой является каталог координат и высот пунктов ГГС.
3.2 Закрепление пунктов на местности
На каждом пункте геодезической сети закладывают центр, тип которого выбирается в зависимости от физико-географических условий района работ. Главным фактором, определяющим конструкцию центра, является состав и глубина промерзания грунта. Центры пунктов плановой ГГС, как правило, закладывают двойные, чтобы разрушение верхнего центра не привело к потере пункта. Все типы центров устанавливаются инструкцией. Их чертежи даны в специальном альбоме типов центров.
Центры классифицируются по следующим разделам:
1. Центры для районов с глубиной промерзания до 1,5м.
2. Центры для районов с глубиной промерзания более 1,5м.
3. Центры для районов вечной мерзлоты.
4. Центры скальные.
5. Центры для районов сыпучих песков.
6. Специальные центры.
Геодезические знаки. Для открытия взаимной видимости между соседними пунктами плановой геодезической сети при наблюдении наземными методами, а также с целью обозначения заложенного центра на местности над ним сооружают геодезический знак требуемой высоты с визирным цилиндром, столиком для установки измерительных приборов и площадкой для наблюдателя.
Рис.3.1 Тур на геодезическом пункте
Рис.3.2 Простая пирамида () и пирамида со штативом ()
Рис.3.3 Простой сигнал Рис.3.4 Сложный сигнал
1-6, 9,11 - элементы конструкции сигнала;
7 - площадка для наблюдателя; 8 - столик;
9 - визирный цилиндр.
Рис.3.5 Малофазный визирный цилиндр Шишкина (размеры в см)
В геодезической практике используются следующие типы геодезических знаков: тур, пирамида (простая и со штативом), простой сигнал, сложный сигнал. Чертежи всех типов знаков даны в инструкции. Схематически они представлены на рис.3.1 - 3.4.
При наблюдениях с тура и простой пирамиды измерения выполняется с земли. В остальных случаях площадка для наблюдателя поднята над землей на необходимую высоту. Сложные сигналы достигают высоты 20-30м и даже более.
К геодезическим сигналам предъявляют следующие требования: они должны быть прочными, устойчивыми и жесткими.
Для производства угловых измерений в верхней части геодезического знака вертикально устанавливают визирную цель. Очень важно, чтобы конструкция визирной цели была малофазной, т.е. такой, чтобы систематические ошибки угловых измерений, возникающие из-за различия освещенности ее поверхности лучами Солнца, были близки к нулю. Этому требованию лучше всего удовлетворяют малофазные визирные цели конструкции Шишкина, которые представляют собой цилиндр с радиально установленными пластинами, создающими равномерное теневое затемнение почти всей его поверхности (рис.3.5). Размеры визирного цилиндра зависят от длин сторон триангуляции.
При создании ГГС спутниковыми методами наружные геодезические знаки строятся только с целью обнаружения центра знака на местности.
Заключение
И так ГГС создается в соответствии с принципом перехода от общего к частному, то между средними значениями длин сторон треугольников при переходе от одного класса триангуляции к другому должны быть соблюдены определенные соотношения.
Кроме того, при определении плотности пунктов решающее значение имеет задача общегосударственного картографирования всей страны, которая ставят в прямую зависимость плотность сети от масштаба съемки, методов ее выполнения и методов создания съемочного обоснования
В нашей стране наиболее крупным государственным масштабом карты является 1: 2000. Следовательно, точность определения стороны ГГС не должна превышать 10 см.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные принципы организации геодезических измерений. Методы построения планов геодезических сетей. Классификация государственных плановых геодезических сетей. Государственная высотная основа. Съёмочные геодезические сети.
статья [56,0 K], добавлен 04.04.2006Понятие съемки как совокупности измерений, выполняемых на местности с целью создания карты или плана местности. Государственные геодезические сети. Особенности теодолитной съемки. Методы тахеометрической съемки. Камеральная обработка полевых измерений.
реферат [21,7 K], добавлен 27.08.2011Геодезические работы как составная часть процесса дорожного строительного проектирования. Наиболее распространенные инструменты для выполнения геодезических работ - теодолит, нивелир, мерные ленты, рулетки. Схемы теодолитного и нивелирного ходов.
реферат [941,5 K], добавлен 06.08.2013Устройство геодезических сетей при съемке больших территорий. Равноточные и неравноточные измерения. Классификация погрешностей геодезических измерений. Уравнивание системы ходов съёмочной сети. Вычерчивание и оформление плана тахеометрической съемки.
курсовая работа [419,8 K], добавлен 23.02.2014Физико-географический анализ района работ. Инженерно-геодезические изыскания в сложно-пересеченной местности. Создание опорной сети, съемочного обоснования. Топографическая съемка оползневых участков. Камеральная обработка результатов полевых работ.
дипломная работа [721,7 K], добавлен 25.02.2016Понятие о городском кадастре. Состав и методика выполнения геодезических работ. Технология определения границ, площадей земельных участков. Характеристика электронного тахеометра. Проложение тахеометрических ходов. Оценка точности построения опорной сети.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 16.10.2014Геодезические работы при разведке и добыче нефти и газа. Комплекс инженерно-геодезических изысканий для строительства нефтепровода, кустовой площадки, координатной привязки разведочных скважин. Нормативная сметная стоимость комплекса геодезических работ.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 27.03.2019Устройство теодолита - наиболее распространенного угломерного инструмента. Типы теодолитов. Рельеф местности и его изображение на картах и планах. Условные обозначения. Полигонометрия – метод построения геодезических сетей. Вынос пикета на кривую.
контрольная работа [39,0 K], добавлен 15.03.2010Физико-географические и экономические условия участка работ. Анализ топографо-геодезических материалов на район строительства. Проектирование плановой и высотной сети сгущения. Элементы геодезических разбивочных работ. Способы разбивки осей сооружений.
дипломная работа [690,7 K], добавлен 25.03.2014Характеристика геодезических работ при строительстве промышленных сооружений на примере газопровода. Виды геодезических работ при строительстве и эксплуатации объектов. Технология инженерно-геодезических изысканий строительства нового газопровода.
реферат [993,5 K], добавлен 13.03.2015
