Геодезические сети. 
Инженерная геодезия

Геодезическая сеть — это совокупность точек, закрепленных на земной поверхности, положение которых определено в единой системе координат.

В нашей стране сети строятся по принципу «от общего — к частному». То есть сначала на территории государства создается сравнительно редкая сеть точек, координаты которых определены с высокой точностью. Затем эта сеть сгущается, то есть расстояния между точками уменьшаются, и точность определения координат понижается.

При создании геодезических сетей на местности производятся измерения горизонтальных и вертикальных углов, расстояний и превышений.

Если определяются только плановые координаты точек сетей X и У, то сети называются плановыми. Если только высоты Н, то сети называются высотными. Обычно создаются планововысотные сети, где для всех точек известны три координаты X, У, Н.

По своему назначению и точности геодезические сети делятся на Государственные, сети сгущения и съемочные сети.

Закрепляемые на местности точки геодезических сетей называются геодезическими пунктами. Пункт состоит из двух составных частей: знака — сооружения, обозначающего положение пункта на местности (пирамиды и сигналы) и центра, являющегося носителем координат пункта. Центр должен надежно и долговременно сохранять неизменным положение в пространстве своей основной детали — марки центра, к метке на которой и относятся координаты пункта (рис. 1.21).

Рис. 1.21. Геодезический пункт: а — сигнал; б — центр.

Геодезический пункт, специально предназначенный для долговременного и надежного закрепления на местности высотной отметки, называется репером. Реперы бывают грунтовые и стенные. Грунтовые закладываются в грунт. Их конструкции зависят от класса точности высотной сети. Это могут быть трубы и сваи в специальных колодцах или с бетонной охранной плитой. Стенные реперы закладываются в стены капитальных зданий (не высокая точность и надежность).

Применяются три основных метода построения плановых геодезических сетей:

• 1. Триангуляция — построение сети в виде системы треугольников, в которых измеряются все 3 угла (рис. 1.22, а), а также одна из сторон, называемая базисом.
• 2. Трилатерация — построение сети в виде системы треугольников, в которых измеряются все 3 стороны (рис. 1.22, б).
• 3. Полигонометрия — построение сети путем измерения расстояний и горизонтальных углов между пунктами (рис. 1.22, в).

Возможна комбинация всех трех методов.

Рис. 1.22. Методы создания геодезических сетей: а — триангуляция; б — трилатерация; в — полигонометрия Началом единого отсчета плановых координат в России служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в СанктПетербурге.

Высотное положение пунктов геодезических сетей определяется различными методами нивелирования в зависимости от назначения и требуемой точности.

Государственные геодезические сети делятся по точности на 4 класса.

Сеть 1 класса состоит из полигонов, образуемых звеньями длиной по 200 км, вытянутыми вдоль меридианов и параллелей. Звенья строятся методами триангуляции и полигонометрии. На пересечениях звеньев (рис. 1.23) измеряют базисные стороны с точностью не менее 1/400 000.

Рис. 1.23. Схема построения государственной геодезической сети 1,2 и 3 классов.

На концах базисных сторон выполняют астрономические наблюдения для определения широты, долготы, азимута и дирекционного угла (такие пункты называются пунктами Лапласа).

Внутри полигонов 1 класса методами триангуляции, трилатерации и полигонометрии развиваются сети 2,3 и 4 классов.

Высотная геодезическая сеть создается методом геометрического нивелирования и разделяется на 4 класса.

Основное назначение сетей 1 и 2 классов заключается в создании высотной основы, с помощью которой на территории России устанавливается единая (Балтийская) система высот.

Нивелирование 1 класса выполняется с наивысшей возможной в настоящее время точностью: средняя квадратическая ошибка = 0.5 мм на 1 км хода. Оно повторяется по тем же ходам через каждые 25 лет для изучения динамики Земной коры. Нивелирные ходы 1 класса образуют полигоны периметром 800 км (те же, что и полигоны плановой сети).

Нивелирование 1 класса служит основой для нивелирования 2 класса, которое выполняется вдоль железных и шоссейных дорог и образует полигоны периметром 500 — 600 км внутри полигонов 1 класса.

Нивелирные ходы 1 и 2 классов обязательно привязывают к морским водомерным постам.

Нивелирные ходы 3 класса прокладываются внутри полигонов 1 и 2 классов в виде отдельных ходов или систем пересечения ходов с узловыми точками, периметр полигонов — до 200 км.

Нивелирные ходы 4 кл. опираются на пункты нивелирования старших классов, их прокладывают как одиночные, так и с узловыми точками.

Государственные нивелирные сети всех классов закрепляются на местности реперами через 5 — 7 км (в труднодоступных районах — через 10−15 км).

В настоящее время в РФ принята концепция построения трех уровней спутниковых государственных сетей, основанных на спутниковых методах измерений. Концепция предусматривает построение:

• — фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС);
• — высокоточной астрономо-геодезической сети (ВАГС);
• — спутниковой геодезической сети 1 класса (СГС-1).

ФАГС реализуется в виде системы закрепленных на всей территории России 50 — 70 пунктов со средними расстояниями между ними 700 — 800 км. Часть этих пунктов (10−15) должны стать постоянно действующими астрономическими обсерваториями, оснащенными радиотелескопами для наблюдений удаленных источников радиоизлучений (квазаров) и спутниковыми приемниками GPS-ГЛОНАСС. Взаимное положение этих пунктов будет определяться с погрешностью 1 — 2 см.

ВАГС должна заменить звенья триангуляции I класса и представлять собой однородные по точности пространственные построения с расстояниями между смежными пунктами 150 — 300 км. Общее число пунктов ВАГС должно составить 500 — 700. Взаимное положение этих пунктов будет определяться с погрешностью 2 — 3 см.

СГС должна заменить триангуляции 1−2 классов со средними расстояниями между пунктами 30 — 35 км общим числом 10−15 тысяч и средней квадратической ошибкой определения взаимного положения 1 — 2 см.

Построение указанных сетей предполагается выполнить в течение ближайших 10 лет.

Геодезическая сеть сгущения — сеть, развиваемая на основе сети более высокого порядка (государственные сети). В городах, поселках и на крупных строительных объектах создаются сети сгущения специального назначения.

Геодезические сети сгущения подразделяются следующим образом.

• 1. Сети 1 и 2 разрядов, создаваемые методом триангуляции (трилатерации).
• 2. Сети 1 и 2 разрядов, создаваемые методом полигонометрии.
• 3. Высотные сети 1 и 2 разрядов, развиваемые методом геометрического нивелирования.

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

Съемочные сети — геодезические сети сгущения, создаваемые для производства топографических съемок.

Съемочные сети и геодезические сети более высокого порядка, используемые для обеспечения топографических съемок, называются съемочным обоснованием. Таким образом, съемочные сети и съемочное обоснования — понятия разные, второе — более широкое.

Съемочная геодезическая сеть отличается от других по следующим показателям:

• 1. Точность меньше в 2 — 3 раза;
• 2. Число пунктов на единицу площади больше в 3 -10 раз.

Различают высотные и плановые съемочные геодезические сети. Высотное обоснование создается техническим нивелированием геометрическим и тригонометрическим методами. Плановые съемочные сети создаются методами полигонометрии и триангуляции. Если выполняются полигонометрия, то ходы плановых съемочных сетей называются теодолитными ходами. Съемочная сеть, развивающаяся методом триангуляции, называется микротриангуляцией.

Последовательность создания съемочного обоснования:

• 1. Проектирование сети. Выполняется по имеющимся топографическим картам аэрои космическим снимкам. Исходя из масштаба предстоящих съемок и их назначения. В итоге составляется план работ и смета затрат.
• 2. Рекогносцировка на местности. Уточняется проект сети.
• 3. Закрепление пунктов сети. Закрепление пунктов сети центрами, реперами и знаками.
• 4. Полевые геодезические работы. Измеряются углы, расстояния и превышения — все с обеспечением контроля, т. е. с дополнительными измерениями.
• 5. Камеральная обработка результатов полевых измерений является заключительным этапом создания съемочной сети и состоит в вычислении и уравнивании координат X, Y, H пунктов сети.