Геодезические сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Геодезические сети"

геодезический прибор сеть тахеометр

Введение

Геодезия является базовой дисциплиной для студентов специальности «Землеустройство». Целью ее изучения является получение студентами знаний и навыков, позволяющих им самостоятельно выполнять весь комплекс топографических, съемочных и инженерно-геодезических работ. Изучение этой дисциплины позволяет привить студентам интерес к будущей профессии и заложить основы знаний для последующего изучения специальных дисциплин.

В курсовой работе дается описание геодезических приборов:

· теодолитов 3Т2КП, 3Т5КП;

· светодальномера СТ 5 («Блеск»);

· электронного тахеометра.

· тахеометра 2Та5

В последние годы происходит стремительное внедрение электроники в область геодезического приборостроения. Открылись широкие возможности для создания точных, высокопроизводительных приборов и систем. В связи с этим изменяется и технология производства геодезических работ. Например, применение светодальномеров позволило более широко использовать измерения методом полярных координат, полигонометрия стала наиболее перспективным и экономически целесообразным методом передачи координат. Еще более существенные изменения появились при широком внедрении в производство геодезических изменений электронных тахеометров и как основное условие их эффективности - автоматизированных геодезических систем, в которых электронный тахеометр или агрегат, состоящий из теодолита и светодальномерной приставки, являются основными звеньями системы.

Цель данной курсовой работы по геодезии - научиться создавать качественное геодезическое обеспечение работ по проведению землеустройства, мониторинга, планирования земель, а также осуществления строительства и других научных и хозяйственных работ.

Задача: освоить современные технологии геодезических работ по тахеометрической съёмке, уравниванию системы теодолитных и нивелирных ходов, определению дополнительных пунктов при сгущении геодезической сети, оценке точности выполненных работ.

Устройство геодезических сетей при съемке больших территорий. Государственные геодезические сети

Государственной геодезической сетью называют геодезическую сеть, обеспечивающую распространение координат и высот на территории государства и являющуюся исходной для построения других геодезических сетей. Государственная геодезическая сеть России является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерных задач. Для этого геодезические сети должны покрывать всю территорию страны сплошь с необходимой густотой и точностью определения положения пунктов.

Построение и поддержание в надлежащем состоянии геодезических сетей у нас в стране - задача государственной топографо-геодезической службы. Это работа сложная и организационно, и технически, к тому же дорогостоящая. Поэтому принимаются все меры для сохранения на местности сети геодезических пунктов.

Государственные геодезические сети делятся на плановые и высотные. Государственная плановая геодезическая сеть

Работы по созданию государственной плановой сети на всей территории страны были в основном закончены к 1989 году. Государственная плановая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4-го классов, различающиеся между собой точностью угловых и линейных измерений и длиной сторон или плотностью пунктов. Государственная геодезическая сеть 1-го класса строится в виде полигонов периметром 800-1000 км, образуемых триангуляционными, полигонометрическими или трилатерационными звеньями длиной порядка 200 км, расположенными по возможности вдоль меридианов и параллелей (рис. 1). Звено триангуляции (трилатерации) состоит из треугольников, близких к равносторонним, или из комбинаций треугольников, геодезических четырехугольников и центральных систем.

На концах звеньев триангуляции 1-го класса измеряют базисные стороны, которые опираются на так называемые пункты Лапласа (см. рис. 1). Пункты Лапласа это пункты, долгота и широта которых найдены из астрономических наблюдений. Азимут базисной стороны также определяется в результате астрономических наблюдений. Это необходимо для переноса сети на поверхность референц-эллипсоида. Геодезическую сеть, имеющую пункты с определенными на них астрономическим путем координатами и азимутами, называют астрономо-геодезической сетью. Проект государственной астрономо-геодезической сети был предложен и разработан профессором Ф.Н. Красовским. В сетях триангуляции 1-го класса стороны треугольников составляют от 20 до 25 км. Допустимая погрешность в определении углов треугольника 0,7. Ошибки в определении длин сторон треугольников допускаются в пределах 7-10 см, т.е. не более 1/400 000. Общая погрешность в звене триангуляции длиной 200 км не превышает 0,6 м.

Рис. 1. Схема построения геодезической сети методом триангуляции 1, 2 и 3-го классов

Относительная ошибка положения пунктов триангуляции задается настолько малой, что при дальнейшем развитии сети пункты 1-го класса можно считать определенными безошибочно.

Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится внутри полигонов 1-го класса в виде сплошной триангуляционной сети (см. рис. 5) или в виде пересекающихся ходов полигонометрии.

Внутри полигонов 1-го класса на нескольких пунктах 2-го класса производятся астрономические определения широты, долготы и азимута, т.е. устанавливаются пункты Лапласа.

Сеть 2-го класса, в свою очередь, заполняется сетями триангуляции 3-го и 4-го классов.

Стороны треугольников 2-го класса имеют в длину от 7 до 20 км, в среднем 13 км. Длины сторон треугольников 3-го класса составляют 5-8 км, а 4-го класса 2-5 км.

Углы треугольников 2-го класса измеряются со средней квадратической ошибкой, не превышающей 1, на пунктах 3-го класса ошибка не должна быть более 1,5, а 4-го класса 2.

Наряду с методом триангуляции государственная геодезическая сеть может строиться методами полигонометрии или трилатерации.

Полигонометрия 1-го класса строится в виде замкнутых полигонов. Полигонометрия 2-го класса строится внутри полигонов триангуляции или полигонометрии 1-го класса в виде сети замкнутых полигонов.

Пункты полигонометрии 3-го и 4-го классов определяются относительно пунктов полигонометрии или триангуляции высших классов проложением одиночных ходов или систем ходов, образующих узловые пункты. Основные характеристики полигонометрии различных классов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики полигонометрии различных классов

Наименование элемента полигонометрии	1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
Периметр полигона, км	700-800	150-180
Длина диагонали полигонометрического хода не более, км	200	60	30	11-15
Длина стороны хода (звена), км	8-30	5-18	3-10	Не менее 0,25
Число сторон в ходе (звене) не более	12	6	6	20
Средняя квадратическая ошибка измерения угла, с	0,4	1,0	1,5	2,0
Средняя квадратическая ошибка измерения длины стороны	1:400 000	1:200 000	1:100 000	1:40 000

Каждый пункт государственной плановой геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром. Он создается с целью сохранения пункта геодезической сети на возможно длительное время. Конструкции центров в зависимости от физико-географической характеристики района могут быть различными.

На рис. 2,а показан центр пункта, закладываемый в районе с неглубоким промерзанием грунта (до 1,5 м). Для большей сохранности центр состоит из нескольких ярусов бетонных блоков. В каждом ярусе ось центра отмечается специальной маркой (рис. 2,б). Все марки должны располагаться на одной отвесной линии.

Рис. 2. Центр плановой геодезической сети: а центр: 1 монолит; 2 якорь; 3 пилон; 4 чугунная марка; 5 опознавательный столб; б чугунная марка: 1 разрез; 2 вид торца

С целью обеспечения видимости между смежными пунктами над центрами сооружаются геодезические знаки. В зависимости от характеристик местности они могут быть различной высоты и имеют визирный цилиндр, столик для установки прибора и площадку для наблюдателя. Применяют знаки следующих типов: тур, простая пирамида, простой и сложный сигналы (рис. 3).

Туры и пирамиды сооружают в пунктах, с которых видимость на соседние пункты открывается с земли. Простые сигналы строят в тех случаях, когда для наблюдений необходим подъем прибора над землей на 10 м, а сложные более 10 м. Пирамиды и сигналы могут быть четырехгранными и трехгранными.



Рис. 3. Геодезические знаки:

а тур; б простая пирамида; в простой сигнал; г сложный сигнал:

1 центр; 2 столик для установки теодолита; 3 площадка для наблюдателя; 4 визирный цилиндр для наблюдения со смежного пункта

Вблизи каждого пункта государственной сети устанавливают по два ориентирных пункта для удобства привязки в последующем сетей сгущения. Ориентирные пункты устанавливаются на расстоянии 0,5-1,0 км от пункта государственной сети (в лесу расстояния сокращаются до 0,25 км). Каждый ориентирный пункт отмечается на местности центром (рис. 4).

Углы между основными сторонами сети и направлениями на ориентирные пункты измеряются на данном пункте с погрешностью не более 2,5.

Необходимо отметить, что если сеть пунктов 1-го и 2-го классов по возможности сплошь покрывает территорию страны, то сети 3-го и особенно 4-го классов развиваются по мере надобности, например, для обеспечения топографических съемок.



Рис. 4. Ориентирный пункт: 1 монолит; 2 чугунная марка; 3 опознавательный столб

Создание электронных дальномеров, при помощи которых стали возможными измерения длин линий с высокой точностью, позволило применять их для развития геодезических сетей методом трилатерации и в ряде случаев взамен рядов треугольников прокладывать полигонометрические ходы, равноценные по точности триангуляции.

Государственная высотная (нивелирная) геодезическая сеть

Государственная высотная сеть устанавливает единую систему высот (отметок) на территории страны и является основой для исследовательских и поисковых работ в геологии, экологии, при топографических съемках и проектировании сооружений. Кроме того, точное определение высот необходимо для наблюдений за движениями земной коры, колебаниями уровня воды в морях, реках и озерах.

Высоты пунктов государственной нивелирной сети определяются геометрическим нивелированием. По точности и назначению государственная нивелирная сеть делится на нивелирные сети I, II, III и IV классов. Нивелирные сети состоят из ходов или полигонов. Технические допуски нивелирных сетей приведены в табл. 2.

Таблица 2. Технические допуски нивелирных сетей

Наименование допуска	Единица измерений	Класс нивелирования	Техническое нивелир. (ТН)
		I	II	III	IV
Длина хода или полигона	км	3000-4000	500-600	150-200	_	2-16
Расстояние от прибора до реек	м	50	65	75	100	150
Неравенство расстояний от нивелира до реек на отдельных стадиях	м	0,5	1,0	2,0	5,0	10,0
Высота визирного луча над почвой не менее	м	0,8	0,5	0,3	0,2	0,2
Допустимые расхождения в превышениях на станции	мм	0,5	0,7	3	5	5
Допустимые расхождения в превышениях хода	мм	3	5	10	20	50
То же, но при числе станций более 15 для I - IV классов и 25 для ТН на 1 км	мм	4	6	2,6	5	10

Нивелирные сети I и II классов обеспечивают единую систему высот на всей территории страны. Они служат основой для решения научных задач по изучению вертикальных движений земной коры и сейсмических явлений, изучения физической поверхности Земли и определения разностей уровней морей и океанов. Нивелирные сети III и IV классов обеспечивают топографические съемки и решение инженерно-геодезических задач.

Основной системой отсчета высот государственной нивелирной сети является нормальная система высот. Она позволяет получить точные значения высот точек земной поверхности относительно референц-эллипсоида.

Государственная нивелирная сеть I класса прокладывается по специально разработанной схеме, предусматривающей:

а) обеспечение территории страны исходными высотными пунктами для развития нивелировок II класса и ниже по единой системе;

б) связь с водомерными постами морей и океанов, расположенными внутри и по границам страны;

в) использование наиболее благоприятных для нивелирования трасс (железных и шоссейных дорог);

г) образование по возможности замкнутых полигонов;

д) учет научных и практических требований, вытекающих из задачи изучения динамических процессов, связанных с жизнью Земли как планеты, ее поверхности и недр.

Нивелирные линии I класса прокладываются и повторяются каждые 25 лет по заранее избранным направлениям, пересекающим территорию страны. Кроме того, в целях изучения движения земной коры и прогноза землетрясений сетью нивелировок I класса покрыты некоторые избранные участки полигоны.

Нивелирование I класса характеризуется невязкой хода, которая не должна превышать

мм, (1)

где L длина хода, км.

Линии нивелирования II класса прокладываются между пунктами нивелирования I класса. Они начинаются и заканчиваются на пунктах нивелирования I класса и образуют замкнутые полигоны с периметром 500-600 км (рис. 5). Нивелирные ходы II класса прокладывают главным образом вдоль железных и шоссейных дорог, а также вдоль больших рек.

Нивелирование II класса характеризуется невязкой хода, которая не должна превышать

мм. (2)

Линии нивелирования III класса прокладываются внутри полигонов I и II классов в виде как отдельных, так и систем пересекающихся ходов с таким расчетом, чтобы полигон II класса был разбит на 6-9 полигонов с периметром 150-200 км каждый. На севере и северо-востоке страны периметр достигает 300 км.

Нивелирование III класса производят с невязкой в ходе не более

мм. (3)

Рис. 5. Схема построения государственной нивелирной сети

Нивелирование IV класса является сгущением нивелирной сети III класса. Линии нивелирования IV класса опираются на пункты нивелирной сети высшего класса; они могут прокладываться в виде одиночных ходов, пересекающихся в узловых точках.

Невязка в ходах IV класса не должна превышать

мм. (4)

Нивелирование IV класса выполняется для топографических съемок и проектируется в комплексе со всеми съемочными работами. Расположение и густота линий нивелирования IV класса устанавливаются исходя из условий задания масштаба предстоящей топографической съемки, обеспечения предстоящего строительства высотной основой и т.п. Нивелирование IV класса один из массовых видов геодезических работ при строительстве.

Нивелирные сети I и II классов главная высотная основа топографических съемок и инженерно-геодезических работ; нивелирные сети III и IV классов являются по отношению к ним сетями сгущения.

Государственная нивелирная сеть любого класса для сохранения ее на длительное время закрепляется на местности постоянными знаками, называемыми реперами и марками. На линиях нивелирования различных классов закладывают реперы следующих типов: вековые, фундаментальные, рядовые и временные.

Каждый репер должен иметь свой индивидуальный номер, не повторяющийся на данной линии, а по возможности и на ближайших линиях нивелирования.

На всех нивелирных ходах, независимо от класса, через 5-7 км (в труднодоступных районах через 10-15 км) закладываются рядовые реперы. Кроме того, при нивелировании I и II классов через 50-80 км закладываются фундаментальные реперы после предварительного исследования грунта бурением на глубину до 20 м. При нивелировании I класса закладываются вековые реперы, являющиеся наиболее устойчивыми. При закладке репера в грунт его называют грунтовым, в скалу скальным, а в стену здания стенным.

Вековые реперы обеспечивают сохранность главной высотной основы на продолжительное время, позволяют изучать происходящие в настоящее время вертикальные движения земной коры, колебания уровней морей и океанов.

Вековыми реперами закрепляют места пересечений линий нивелирования I класса. В пределах бывшего Советского Союза эти реперы заложены:

в районе городов Ашхабад, Барановичи, Барнаул, Взморье, Витим, Волгоград, Дудинка, Душанбе, Енисейск, Иркутск, Вятка, Самара, Москва, Нахичевань, Нижневартовск, Нукус, Пржевальск, Екатеринбург, Ставрополь, Сургут, Тбилиси, Тура, Тында, Ужгород, Хабаровск, Харьков, Целиноград, Чита, Чудово, Якутск и бухты Провидения;

вблизи уровенных постов, ведущих наблюдения за вековой изменчивостью моря Анадырь, Аральск, Балтийск, Ванкарем, Владивосток, Диксон, Кронштадт, Махачкала, бухта Нагаево, Певск, Петропавловск-Камчатский, Полярный, Севастополь, Сосновец, Таганрог, Тикси.

Фундаментальные реперы обеспечивают сохранность высотной основы на значительные сроки. Их закладывают на линиях нивелирования I и II классов не реже чем через 60 км, а также на узловых пунктах, вблизи морских, основных речных и озерных уровенных постов. В сейсмоактивных районах фундаментальные реперы закладывают не реже чем через 40 км. На расстоянии 50-150 м от фундаментального репера закладывают репер-спутник.

Временные реперы обеспечивают сохранность высотной опоры в течение нескольких лет и служат высотной основой при топографических съемках. Временные реперы включают в ходовые линии нивелирования II, III и IV классов.

Географические координаты реперов определяются с точностью 0,25. На каждый репер составляют абрис и дают описание его местоположения. Кроме того, расположение реперов показывают на карте масштаба 1:100 000, которую прилагают к материалам нивелирования.

Нивелирные сети в городах, населенных пунктах и на промышленных площадках должны обеспечивать все потребности городского хозяйства и строительства. Превышения между наиболее удаленными друг от друга реперами нивелирной сети города должны быть известны с ошибкой не более 30 мм.

Требования к методике нивелирования, нивелирам и рейкам те же, что и при создании сетей государственного нивелирования соответствующего класса. Отличие состоит в допустимых длинах ходов и частоте закреплений нивелирных линий реперами.

В городах, территория которых более 500 км, создают нивелирную сеть I класса. Схемы построений нивелирных сетей I класса в городах различаются - это или система полигонов, или система пересекающихся линий. Вид сети и расположение линий зависят от очертаний городской территории. Дальнейшее сгущение сети выполняют нивелированием II, III и IV классов.

В городах и поселках, расположенных в области сезонного промерзания грунта, реперы закладывают в стены кирпичных, каменных, бетонных и железобетонных зданий и сооружений.

Стенные реперы закладываются вблизи перекрестков улиц, а также в середине кварталов. Они должны располагаться на высоте 30-60 см от поверхности земли так, чтобы выступы стен не мешали установке реек. Здание, в котором заложен стенной репер, фотографируют. Кроме того, фотографируют сам репер так, чтобы в кадре был виден его номер.

Разнообразные физико-географические условия страны обусловливают использование различных типов реперов, которые соответствуют определенным районам.

Конструкция векового репера зависит от глубины залегания геологически устойчивых, несжимаемых пород. Вековые реперы могут быть скальными и грунтовыми. В зависимости от глубины залегания скалы закладываются разные типы вековых реперов. Сохранность векового репера обеспечивается качеством закладки, добротностью материалов, из которых он изготовлен, а также местом расположения и внешним оформлением. Стабильность векового репера обусловливается заглублением его основания в несжимаемые породы не менее чем на 120 см для трубчатых реперов и 20 см - для скально-бетонных.

Если скала находится на глубине до 120 см, то закладывают группу из четырех скальных реперов типа 173 (рис. 6,а), расположенных на расстоянии 25-50 м друг от друга.

Высоты смежных реперов должны отличаться друг от друга не менее чем на 15 см. Репер состоит из марки (нержавеющая сталь или бронза) и бетонного колодца с крышкой. Размеры колодца зависят от глубины залегания скалы. При выходе скалы на дневную поверхность внешние размеры колодца 5050 см. Если глубина залегания скалы 50 см и более - это колодец диаметром до 100 см. При залегании скалы на глубине до 500 см закладывают вековой репер типа 174 (рис. 6,б), который состоит из пилона (гранит или высококачественный бетон) формы параллелепипеда с поперечным сечением 3535 см, бетонной плиты (якоря) размерами 15015040 см и колодца диаметром более 160 см. В верхнюю часть пилона на расстоянии 20 см цементируют две марки (горизонтальную и вертикальную). Верхний конец пилона располагают на глубине 100 см от поверхности земли. Бетонную плиту изготавливают на месте установки репера и цементируют в нее третью марку. До установки колодца и засыпки котлована грунтом измеряют превышения между всеми марками с точностью до 1 мм. Репер в колодце засыпают гравием, а на расстоянии 100-150 м от него устанавливают фундаментальный репер со спутником.



Рис. 6. Вековые реперы для скальных грунтов: а - тип 173; б - тип 174

Вековой трубчатый репер типа 175 (рис. 7) закладывают при залегании несжимаемых пород на глубине более 500 см. Репер устанавливают в скважину диаметром 25 см. Он состоит из металлической трубы диаметра 8-15 см с толщиной стенок не менее 1 см. На верхнем конце трубы на расстоянии 20 см друг от друга укрепляют две марки (горизонтальную и вертикальную), а на нижнем конце крепят диск с диаметром на 2-3 см меньше диаметра скважины. В скважину опускают трубу и при помощи бетона скрепляют с несжимаемыми породами, в которые она должна войти не менее чем на 120 см. Верхний конец репера располагают на глубине 100 см от поверхности земли. Рядом с вековым репером на расстоянии 100-150 м закладывают фундаментальный репер со спутником.

Рис. 7. Вековой трубчатый репер. Тип 175

Фундаментальные реперы в зависимости от условий закладки подразделяются на грунтовые (железобетонные, асбоцементные, трубчатые металлические) и скальные.

Устройство грунтового фундаментального репера для области с сезонным промерзанием грунтов показано на рис. 8,а. Конструкции грунтовых реперов различаются в зависимости от климатических условий района и характеристик грунта закладки (сезонное промерзание, вечная мерзлота, сыпучие пески, скалистый грунт, труднодоступные районы).

Рядовые грунтовые реперы в области сезонного промерзания грунтов, как правило, закладывают в пробуренные скважины диаметром 50-60 см (рис. 8,б).

Если нивелирный ход проходит рядом с капитальным зданием или сооружением (водонапорная башня, каменный устой моста и т.п.), то в стены закладывают либо марки (отметка отнесена к центру отверстия знака), либо реперы (отметка отнесена к выступающей полочке знака). Общий вид таких знаков показан на рис. 9.

Рис. 8. Нивелирные знаки, закладываемые в грунт: а фундаментальный репер: 1 якорь репера; 2 марка; 3 граница промерзания грунта; 4 пилон репера; 5 опознавательная плита; 6 опознавательный столб с охранной плитой; 7 якорь опознавательного столба; б рядовой репер: 1 якорь репера; 2 граница промерзания грунта; 3 столб-пилон репера; 4 марка; 5 опознавательный столб; 6 охранная плита; 7 якорь опознавательного столба

Каждый репер имеет соответствующее наружное оформление. Наружное оформление векового репера состоит из железобетонного колодца с защитной крышкой и запором; кургана, сложенного из камней; указательного монолита и ограждения из четырех отрезков рельс или железобетонных столбов сечением 2020 см с якорями, закладываемыми на глубину 140 см и выступающими над поверхностью земли на 110 см (рис. 10). Допускается применять и другое внешнее оформление, обеспечивающее сохранность векового репера.

Рис. 9. Марка и репер, закладываемые в стены: а разрез и вид на стене марки; б разрез и вид на стене репера



Рис. 10. Внешнее оформление вековых реперов

Оформление фундаментального репера в области сезонного промерзания грунта состоит из канавы прямоугольной формы (рис. 11) и железобетонного или металлического опознавательного столба (рис. 12) с охранной пластиной (рис. 13) толщиной не менее 0,8 мм. Пластина должна быть обращена в сторону репера. Над репером делают курган высотой 30 см и диаметром 150 см. Выступающую над землей часть опознавательного столба окрашивают масляной краской ярких цветов. Сечение канавы по нижнему основанию 20 см, по верхнему - 120 см, глубина 70 см. Черной краской пишут на опознавательном столбе название организации и номер репера (например, ГУГК, 1274).

Рис. 11. Внешнее оформление фундаментальных реперов в области сезонного промерзания грунта

Наружным оформлением рядового грунтового репера являются канава и опознавательный столб в виде железобетонного пилона с плитой (якорем), устанавливаемого вблизи репера. В лесистых районах разрешается устанавливать деревянные опознавательные столбы. Размер нижнего основания канавы 20 см, верхнего - 120 см, глубина 50 см, длина 1280 см. Над репером насыпают курган высотой 30 см и диаметром 100 см.

Рис. 12. Опознавательные столбы для сезонного промерзания грунтов

Рис. 13. Охранная пластина

К опознавательному столбу надежно прикрепляют (при отливке пилона) охранную пластину (см. рис. 13). Надпись на пластине отливают или штампуют. При установке опознавательного столба охранная пластина должна быть обращена в сторону репера.

Геодезические сети сгущения

Геодезическая сеть, развиваемая на основе геодезической сети более высокого порядка, называется геодезической сетью сгущения.

Для обоснования съемок масштаба 1:5000 и крупнее, а также для обеспечения топографо-геодезических работ при инженерных изысканиях и строительстве зданий и сооружений государственную геодезическую сеть сгущают путем построения дополнительной сети.

В городах, поселках и на больших строительных объектах создается геодезическая сеть сгущения специального назначения. Ранее такие сети сгущения называли геодезическими сетями местного значения, или местными сетями.

Как и пункты государственных геодезических сетей, пункты сетей сгущения закрепляются постоянными знаками.

Сети сгущения, как и государственные геодезические сети, подразделяются на плановые и высотные (нивелирные).

Плановые геодезические сети сгущения

Плотность пунктов государственной геодезической сети на 1 км² должна быть не менее: четырех пунктов на застроенных территориях, одного пункта на незастроенных, двух пунктов на вновь осваиваемых.

При недостаточной плотности пунктов государственной плановой геодезической сети прокладывают сеть 4-го класса, которая может иметь некоторое отличие от государственной. Если на расстоянии 5 км от границ участков работ отсутствуют пункты государственной геодезической сети и площади участков не превышают 20 км² (для съемки в масштабе 1:2000 и крупнее), то сети сгущения строят как локальные. Геодезические сети сгущения строят методом триангуляции, трилатерации и полигонометрии 4-го класса, а также 1-го и 2-го разрядов. Для примера в табл. 3 приведены основные показатели плановой геодезической сети сгущения, построенной методом триангуляции.

Таблица 3. Основные показатели плановой геодезической сети сгущения (триангуляция)

Наименование показателей	4-й класс	1-й разряд	2-й разряд
Длина стороны треугольника, км	1-5	0,5-5	0,25-3
Относительная средняя квадратическая погрешность: базисной стороны стороны сети в самом слабом месте	1:100 000 1:50 000	1:50 000 1:20 000	1:20 000 1:10 000
Средняя квадратическая погрешность измерения угла (вычисленная по невязкам треугольников), с	2	5	10

Триангуляционные, трилатерационные и полигонометрические сети одинаковых разрядов являются равноценными в отношении точности. Поэтому геодезические сети сгущения создают тем методом, который дает наибольшую экономию сил и денежных средств.

Каждый пункт сети сгущения любого разряда закрепляется на местности центром (рис. 14 и 15) в соответствии с действующими нормативными документами. Наружными знаками центров служат вехи и простые пирамиды высотой до 6 м.

Рис. 14. Центр пункта триангуляции, трилатерации и полигонометрии в районах сезонного промерзания грунта: 1 монолит из бетона; 2 бетонные кольца; 3 труба диаметром 35 - 60 мм; 4 марка; 5 бетон; 6 чугунный колпак

Рис. 15. Закрепление пунктов сетей сгущения: а центр пункта полигонометрии на участке с твердым покрытием: 1 марка; 2 дюбель-гвоздь; б закрепление марки и гвоздя в твердом покрытии

Высотные (нивелирные) сети сгущения

Высотную сеть сгущения развивают в отдельных районах при недостаточном числе реперов государственной нивелирной сети для обоснования съемок в масштабе 1:50001:500 и инженерно-геодезических работ. Ее создают проложением отдельных ходов, как нивелирование II, III и IV классов, но со своими характеристиками:

длина хода между исходными пунктами высшего класса: 40 км для II класса, 15 км для III класса;

длина хода между узловыми точками: 10 км для II класса, 5 км для III класса;

средняя квадратическая погрешность среднего превышения на 1 км хода: 0,8 мм для II класса, 1,7 мм для III класса и 6,7 мм для IV класса;

расстояние между знаками: на застроенной территории 2 км для II класса, 0,2 км для III и IV классов; на незастроенной территории 5 км для II класса, 0,5-2 км для IV класса.

В горной местности отметки пунктов сетей сгущения могут определяться тригонометрическим нивелированием для съемок с высотой сечения рельефа 2 и 5 м, а в особых случаях - при высоте сечения рельефа 1 м.

Сеть сгущения закрепляется на местности грунтовыми или стенными реперами, а также марками.

Сети специального назначения (ОМС)

Согласно Основным положениям, опорная межевая сеть (ОМС) является геодезической сетью специального назначения, которую создают для координатного обеспечения государственного земельного кадастра, государственного мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий по управлению земельным фондом России.

Опорные межевые сети 1 класса создают для установления (восстановления) границ городской территории, границ земельных участков как объектов недвижимости, находящихся в собственности граждан или юридических лиц.

Опорные межевые сети 2 класса создают в черте других поселений для решения задач на землях сельскохозяйственного назначения и др.; для межевания земельных участков, государственного мониторинга, инвентаризации земель; для переработки базовых карт (планов) земель.

Параметры ОМС

Средние квадратические погрешности взаимного положения пунктов не должны превышать для ОМС1 0,05 м, для ОМС2 0,10 м. Плотность пунктов должна быть не менее:

четырех на 1 км² - в черте города;

двух на 1 км² - в черте других поселений;

четырех на один населенный пункт в поселениях, площадь которых менее 2 км².

На землях сельскохозяйственного назначения и других землях число пунктов ОМС устанавливают на основе технического проекта. Координаты пунктов ОМС определяют либо глобальными спутниковыми системами ГЛОНАСС и GPS, либо наземными способами: триангуляцией, полигонометрией, трилатерацией и их комбинациями. Во всех случаях должна быть обеспечена необходимая точность взаимного положения пунктов ОМС. Координаты пунктов ОМС2 могут быть определены фотограмметрическим способом, при этом заданная точность положения пунктов должна быть обоснована необходимыми расчетами. Пункты ОМС должны быть привязаны не менее, чем к 2 пунктам государственной геодезической сети. Пункты ОМС2 могут быть привязаны не менее, чем к 3 пунктам ОМС1. На местности пункты ОМС закрепляют знаками установленной конструкции, обеспечивающими долговременную сохранность пунктов. При этом по возможности пункты размещают на землях, находящихся в государственной или муниципальной собственности с учетом их доступности для наблюдения. В других случаях размещения пунктов ОМС нужно получить письменное согласие владельца земельного участка, на котором располагаются пункты.

При закреплении пунктов руководствуются Правилами, в которых изложены основные правила по закладке пунктов для различных условий местности как для застроенных, так и для незастроенных территорий.

В работах по государственному земельному кадастру, государственному мониторингу земель и землеустройству применяют местные системы координат. Математическую обработку результатов измерений выполняют в соответствии с руководствами и инструкциями, при этом оценивают точность измерений. Значения средних квадратических погрешностей взаимного положения пунктов каждого класса должны соответствовать действующим Основным положениям.

Съемочные сети

Съемочной геодезической сетью называют геодезическую сеть сгущения, создаваемую для производства топографических съемок. Съемочную сеть часто называют съемочной основой.

Съемочные сети и геодезические сети более высокого порядка, используемые для обеспечения топографических съемок, называют съемочным обоснованием. Съемочное обоснование и съемочная основа являются разными понятиями, причем первое понятие более широкое.

Съемочные геодезические сети отличаются от геодезических сетей сгущения, рассмотренных ранее, во-первых, меньшей точностью (в 2-3 раза), и во-вторых, бoльшим числом пунктов на единицу площади (в 3-10 раз). Заметим, что густота пунктов при масштабе топографической съемки 1:5000 должна быть не менее 4 пунктов на 1 , при масштабе 1:2000 не менее 12, а при 1:1000 не менее 16 пунктов.

Различают высотные и плановые съемочные геодезические сети.

Плановые съемочные сети

Плановые съемочные сети строятся в развитие сетей сгущения или в качестве самостоятельной геодезической основы.

Определение координат пунктов съемочных сетей выполняют методами полигонометрии и триангуляции. Ходы плановых съемочных сетей, развиваемые методом полигонометрии, называют теодолитными ходами. Теодолитные ходы подразделяют на сомкнутые (полигоны), разомкнутые и висячие.

Сомкнутые теодолитные ходы начинаются и заканчиваются на одном из пунктов опорной геодезической сети и представляют собой многоугольники, в которых углы измерены теодолитом полным приемом, а длины сторон землемерной лентой или рулеткой. Допустимая угловая невязка в таком ходе , где t точность отсчетного устройства, n число углов (сторон) полигона. Допустимая линейная невязка , где Р периметр полигона. Допустимые длины ходов зависят от масштаба съемки, не превышая 6 км при масштабе съемки 1:5000.

Разомкнутые теодолитные ходы начинаются и заканчиваются на разных пунктах опорных геодезических сетей, а висячий ход одним концом опирается на пункт опорной геодезической сети, другой его конец - свободный. Длина висячего хода не может быть более 1/10 допустимой длины полигона и не должна иметь более трех углов поворота.

Съемочную сеть, развиваемую методом триангуляции, называют микротриангуляцией. Микротриангуляцию применяют только на открытой местности.

Пункты съемочной сети закрепляют на местности в основном временными знаками: металлическими костылями, штырями и трубами, деревянными столбами и кольями. Установленный знак должен иметь фиксированную точку (гвоздь в коле или столбе, насечку на металлических знаках) и, кроме того, должен быть окружен канавкой.

Высотные съемочные сети

Высотную съемочную сеть создают для производства топографических съемок, привязки отдельных объектов и перенесения на местность проектов зданий и сооружений. Обычно ее совмещают с пунктами планового обоснования, определяя их высоты методом геометрического или тригонометрического нивелирования.

При геометрическом нивелировании прокладывают ходы между реперами и марками нивелирования II, III и IV классов с допусками технического нивелирования.

Длины ходов между исходными пунктами должны быть не более: при высоте сечения рельефа 0,25 м 2 км; при высоте сечения рельефа 0,5 м 8 км; при высоте сечения рельефа 1 м и более 16 км.

Точность технического нивелирования характеризуется невязкой хода, которая не должна быть больше

мм, (5)

а когда число станций более 25 на 1 км, то

мм, (6)

где n число станций.

На сильно пересеченной и горной местности высоты пунктов съемочных сетей, развиваемых для съемок с высотой сечения рельефа 2 и 5 м, а в особых случаях и 1 м, определяют тригонометрическим нивелированием. При этом длины ходов должны быть не более: при высоте сечения рельефа 2 и 5 м 2 км; при высоте сечения рельефа меньше 1 м 1 км. Съемочную сеть закрепляют на местности временными знаками: деревянными столбами, металлическими трубами (рис. 16), гвоздями и кольями (рис. 17). Выбор метода создания съемочных сетей определяется из технико-экономических соображений с учетом района работ и условий поставленного задания. Обычно в открытых холмистых малозастроенных районах выгоднее развивать сети микротриангуляции и применять метод тригонометрического нивелирования; в равнинных заселенных застроенных районах выгоднее прокладывать теодолитные ходы и выполнять геометрическое нивелирование. Целесообразно использовать оба метода как для плановых, так и для высотных съемочных сетей.



Рис. 16. Конструкция временного репера: а из дерева; б из трубы

Рис. 17. Закрепление точек линии гвоздями и кольями

Временный характер закрепления большинства пунктов съемочных сетей соответствует их назначению быть геодезической основой для единовременного решения поставленных конкретных задач. Пункты съемочных сетей закрепляются постоянными знаками, когда планируется долговременное их использование. Если съемочная сеть является самостоятельной геодезической основой, что допускается при выполнении топографических съемок на территории площадью до 1 км², то не менее 1/5 всех пунктов закрепляется постоянными знаками.

При создании съемочных сетей рекомендуется использовать предметы местности: углы капитальных зданий и центры смотровых колодцев подземных коммуникаций.

Системы координат WGS-84 и СК-95

Система координат 1995 г. (СК-95) установлена Постановлением Правительства РФ от 28.07.2002 г № 586 «Об установлении единых государственных систем координат». Используется при осуществлении геодезических и картографических работ, начиная с 1 июля 2002 года.

До завершения перехода к использованию СК правительство РФ постановило использовать единую систему геодезических координат 1942 года, введённую Постановлением Совета министров СССР от 07.04.1996 г № 760.

Целесообразность введения СК-95 состоит в повышении точности, оперативности и экономической эффективности решения задач геодезического обеспечения, отвечающего современным требованиям экономики, науки и обороны страны. Полученные в результате совместного уравнивания координат пунктов космической государственной сети (КГС), доплеровской геодезической сети (ДГС) и астрономо-геодезической сети (АГС) на эпоху 1995 г, Система координат 1995 г закреплена пунктами государственной геодезической сети.

СК-95 строго согласована с единой государственной геоцентрической системой координат, которая называется «Параметры Земли 1990г.» (ПЗ-90). СК-95 установлена под условием параллельности её осей пространственным осям СК ПЗ-90. За отсчётную поверхность в СК-95 принят референц эллипсоид.

Точность СК-95 характеризуется следующими средними квадратическими ошибками взаимного положения пунктов по каждой из плановых координат: 2-4 см для смежных пунктов АГС, 30-80 см при расстояниях от 1 до 9 тыс. км между пунктами.

Точность определения нормальных высот в зависимости от метода их определения характеризуется следующими средними квадратическими ошибками: 6-10 см в среднем по стране из уровня нивелирных сетей 1 и 2 классов; 20-30 см из астрономо-геодезических определений при создании АГС.

Точность определения превышений высот квазигеоида астрономогравиметрическим методом характеризуется следующими средними квадратическими ошибками: от 6 до 9 см. при расстоянии 10-20 км; 30-50 см при расстоянии 1000км.

СК-95 отличается от СК-42 следующим:

1) повышением точности передачи координат на расстояние свыше 1000 км в 10-15 раз и точностью взаимного положения смежных пунктов в государственной геодезической сети в среднем в 2-3 раза;

2) одинаковой точностью расстояния системы координат для всей территории РФ;

3) отсутствием региональных деформаций государственной геодезической сети, достигающих в СК-42 нескольких метров;

4) возможностью создания высокоэффективной системы геодезического обеспечения на основе использования глобальных навигационных спутниковых систем: Глонасс, GPS, Навстар.

Развитие астрономо-геодезической сети для всей территории СССР было завершено к началу 80-х годов. К этому времени настала очевидность выполнения общего уравнивания АГС без разделения на ряды триангуляции 1 класса и сплошные сети 2 класса, т. к. отдельное уравнивание приводило к значительной деформациям АГС.

В мае 1991 года общее уравнивание АГС было завершено. По результатам уравнивания были установлены следующие характеристики точности АГС:

1) средняя квадратическая ошибка направлений 0,7 секунды;

2) средняя квадратическая ошибка измеренного азимута 1,3 сек.;

3) относительная средняя квадратическая ошибка измерения базисных сторон 1/200000;

4) средняя квадратическая ошибка смежных пунктов 2-4 см.;

5) средняя квадратическая ошибка передачи координат исходного пункта на пункты на краях сети по каждой координате 1 м.

Уравненная сеть включала в себя: 164306 пунктов 1 и 2 класса; 3,6 тысяч геодезических азимутов, определенных из астромомических наблюдений; 2,8 тысяч базисных сторон через 170-200км.

Совместному уравниванию подвергались астрономо-геодезическая сеть, доплеровская сеть и КГС.

Объём астрономо-геодезической информации обработанной при совместном уравнивании для установления СК-95 превышает на порядок объём измерительной информации.

В 1999 году Федеративная служба геодезии и картографии (ФСГиК) создала ГГС качественно нового уровня на основе спутниковых навигационных систем: Глонасс, GPS, Навстар. Новая ГГС включает в себя геодезические построения различных классов точности:

1) ФАГС (фундаментальные)

2) Высокоточные ВГС

3) Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС 1)

4) Астрономогеодезическая сеть и геодезические сети сгущения.

WGS-84 сейчас стала международной системой навигации. Все аэропорты мира, согласно требованиям ICAO, определяют свои аэронавигационные ориентиры в WGS-84. Россия не является исключением. С 1999 г. издаются распоряжения о ее использовании в системе нашей гражданской авиации (Последние распоряжения Минтранса № НА-165-р от 20.05.02 г. «О выполнении работ по геодезической съемке аэронавигационных ориентиров гражданских аэродромов и воздушных трасс России» и № НА-21-р от 04.02.03 г. «О введении в действие рекомендаций по подготовке … к полетам в системе точной зональной навигации …»), но до сих пор нет ясности в главном -- станет ли эта информация открытой (иначе она теряет смысл), а это зависит от совсем других ведомств, к открытости не склонных. Для сравнения: координаты концов взлетно-посадочной полосы аэродрома с разрешением 0,01» (0,3 м) сегодня выдают Казахстан, Молдова и страны бывшей Прибалтики; 0,1» (3 м) -- Украина и страны Закавказья; и только Россия, Белоруссия и вся Средняя Азия открывают эти важнейшие для навигации данные с точностью 0,1' (180 м).

У нас есть и своя общеземная система координат, альтернатива WGS-84, которая используется в ГЛОНАСС. Она называется ПЗ-90, разработана нашими военными, и кроме них, по большому счету, никому не интересна, хотя и возведена в ранг государственной.

Наша государственная система координат - «Система координат 1942 г.», или СК-42, (как и пришедшая ей недавно на смену СК-95) отличается тем, что, во-первых, основана на эллипсоиде Красовского, несколько большем по размерам, чем эллипсоид WGS-84, и во-вторых, «наш» эллипсоид сдвинут (примерно на 150 м) и слегка развернут относительно общеземного. Всё потому, что наша геодезическая сеть покрыла шестую часть суши еще до появления спутников. Эти отличия приводят к погрешности GPS на наших картах порядка 0,2 км. После учета параметров перехода (они имеются в любом Garmin'e) эти погрешности устраняются для навигационной точности. Но, увы, не для геодезической: точных единых параметров связи координат не существует, и виной тому локальные рассогласования внутри государственной сети. Геодезистам приходится для каждого отдельного района самим искать параметры трансформирования в местную систему.

Измерения в геодезических сетях. Устройство и измерение углов теодолитом 3Т2КП, (3Т5КП)

Теодолит 3Т2КП предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов и относится к классу точных приборов. Имеет микрометр с ценой деления 1 сек.

Области применения:

· построение геодезических сетей сгущения (триангуляция 4 класса, полигонометрия IV класса);

· в прикладной геодезии (строительство, изыскания и т.д.), астрономо- геодезических измерениях (определение азимута по Солнцу и по Полярной Звезде).

Модель 3Т5КП предназначена для измерения горизонтальных и вертикальных углов и не имеет микрометра.

Области применения: создание планово - высотного обоснования при проведении топографических съёмок, выполнение тахеометрических съёмок, при проведении изыскательских работ, маркшейдерских работах.

Теодолиты серии 3Т удобны и надежны в работе. Наличие компенсатора при вертикальном круге позволяет производить измерения вертикальных углов быстро и точно. Прибор можно использовать для геометрического нивелирования (горизонтальным лучом).

Теодолиты могут быть использованы для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли. В отличие от зарубежных аналогов эти теодолиты позволяют выполнить работы при более низких температурах.

Приборы могут комплектоваться геодезическим штативом типа ШР-160.

Технические характеристики теодолитов 3Т2КП; 3T5КП

Средняя квадратическая погрешность измерения одним приемом:

· горизонтального угла: 2"; 2";

· вертикального угла: 2,4"; 2,4";

Увеличение, крат: 30х; 30x;

Световой диаметр объектива, мм: 40; 40;

Поле зрения: 1°35?; 1°35?;

Наименьшее расстояние визирования, м: 0,9; 0,9;

Диапазон работы компенсатора при вертикальном круге: ±3; ±4;

Цена деления шкалы отсчетного микроскопа: 1"; 1";

Погрешность отсчитывания: 0,1"; 0,1";

Масса теодолита с подставкой, кг: 4,7; 4,4;

Масса штатива, кг: 5,6; 5,5;

Диапазон рабочих температур: -40°С…+50°С.

Устройство теодолита 3Т5КП (Рис.18):

1) ручка;

2) клиновое кольцо;

3) боковая крышка;

4) пробка;

5) зеркало;

6) установочный винт;

7) рукоятка;

8) подъемный винт;

Рис.18 9) закрепительный винт;

10) подставка;

11) винт;

12) окно круга искателя;

13) окуляр центрира;

14) колонка;

15) зрительная труба.

Сначала теодолит устанавливают в рабочее положение, т. е. прибор центрируют над вершиной измеряемого угла, приводят ось вращения теодолита в отвесное положение, устанавливают зрительную трубу «по глазу» и «предмету» и готовят отсчетный микроскоп для наблюдений.

Центрирование выполняют при помощи: нитяного отвеса с точностью 3-5 мм, оптического центрира (Т15, Т5 и др.) или зрительной трубы (Т30), направленной объективом вниз, с точностью до 0,5-1 мм. Приближенное центрирование выполняют перемещением штатива, а точное -- перемещением теодолита по горизонтальной платформе штатива при открепленном становом винте.

Установка оси вращения теодолита в отвесное положение выполняют путем приведения в нуль-пункт пузырька цилиндрического уровня подъемными винтами. В результате при вращении алидады пузырек уровня не должен отклоняться от нуль-пункта более чем на одно деление уровня. Установка зрительной трубы «по глазу» и «по предмету» позволяет четко видеть штрихи сетки нитей и наблюдаемый предмет. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны иметь четкое изображение.

Поле зрения отсчетного микроскопа оптического микрометра теодолитов ЗТ2КП показано на рисунке 19.

Рис.19

Перед отсчитыванием по горизонтальному круг рукояткой микрометра совмещают верхнее и нижнее изображения двойных штрихов горизонтального круга, расположенных в центральном окне поля зрения микроскопа. Число градусов и десятки минут отсчитывают в верхнем окне. При этом градусы отсчитывают только в пределах вспомогательной шкалы, имеющей цифры от 0 до 5 и расположенной в нижней части окна. Цифра, расположенная под числом градусов, показывает десятки минут. Единицы минут, десятки, единицы и десятые доли секунд отсчитывают в боковом окне по шкале микрометра. Цена деления шкалы соответствует одной секунде. Отсчет по горизонтальному кругу, видимый в поле зрения микроскопа равен 17°25'27". Перед отсчитыванием по вертикальному кругу совмещают концы пузырька контактного уровня.

Рис.

Поле зрения шкалового микроскопа теодолита ЗТ5КП показано на рисунке 20.

Теодолит снабжен устройством для точной установки отсчета по горизонтальному кругу. Зрительная труба имеет прямое изображение и обоими концами переводится через зенит. Для устранения коллимационной погрешности служит клиновое кольцо. Кроме того, коллимационную погрешность можно устранить попеременным вращением горизонтально расположенных котировочных винтов сетки нитей. На краю сетки нитей помимо двух горизонтальных штрихов (выше и ниже перекрестия), относящихся к нитяному дальномеру, указано направление вращения кремальеры при фокусировании на бесконечность. Участки горизонтального круга меняют вращением рукоятки после нажатия на нее вдоль оси вращения. Для контроля установки горизонтального круга при смене его участков между приемами используют круг-искатель, отсчет по которому берут по индексам, нанесенным на окнах. Юстировочным винтом исправляют положение оси цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга. Котировочными винтами исправляют положение оси круглого уровня. Теодолит имеет устройство точного приведения места нуля к нулю, доступ к юстировочному винту которого осуществляют через отверстие в боковой крышке, закрываемое пробкой. Теодолит имеет оптический центрир, объектив которого установлен внутри пустотелой вертикальной оси.

При визировании на цели, расположенные под углами более 45° к горизонту, применяют окулярные насадки на зрительную трубу и отсчетный микроскоп. Для визирования на Солнце окулярная насадка снабжена откидным светофильтром. Для ориентирования визирной оси зрительной трубы относительно магнитного меридиана применяют ориентир-буссоль.