Государственная геодезическая сеть
Курсовая
работа
по геодезии
на тему: "Государственная геодезическая сеть"
Содержание
Введение
Глава 1. Определение и классификация государственных
геодезических сетей
1.1 История создания геодезических сетей в России
.2 Понятие "Государственная геодезическая сеть"
Глава 2. Методы создания государственной геодезической сети
.1 Триангуляция
.2 Трилатерация
.3 Полигонометрия
.4 Государственная нивелирная сеть
Глава 3. Совершенствование системы геодезического обеспечения
в условиях перехода на спутниковые методы координатных определений
.1 Государственные геодезические сети на основе спутниковых
технологий
.2 Геодезическая основа межевания земель
Заключение
Список литературы
геодезический
триангуляция межевание земля
Введение
Государственные геодезические сети являются одной из популярных тем,
обсуждаемых в геодезии и во многих других областях. Это связано с тем, что при
помощи геодезических сетей производят много работ. В число таких работ входят:
1) составление топографических карт и планов;
2) решение геодезических задач, в том числе геодезического
обеспечения строительства;
) произведение съёмочное обоснование;
) построение теодолитных ходов, опирающиеся на пункты сетей;
) создании высотного съёмочного обоснования;
) привязки трассы к одному или двум пункту геодезической сети.
Для обеспечения практически всех видов инженерно - геодезических работ
создаются опорные сети. Эти сети служат основой: для производства
топографических съёмок при изысканиях; выполнения различных работ на территории
городов; выполнения разбивочных работ при строительстве зданий и сооружений;
наблюдений за осадками и деформациями оснований сооружений и самих сооружений;
при строительстве исполнительной документации.
Для того чтобы Государственные геодезические сети могли быть полезными
для народного хозяйства страны в течение длительного времени, их стараются
строить на научной основе, причем с наивысшей точностью, достигаемой в массовых
измерениях при использовании новейших методов и высокоточной измерительной
техники.
Цель курсовой работы: изучить виды геодезических сетей и определить их
особенности.
Задачами курсовой работы являются:
1. рассмотреть понятие "Государственная геодезическая
сеть";
2. описать методы создания геодезических сетей;
. определить особенности всех видов сетей;
Предметом исследования в курсовой работе является виды геодезических
сетей: Глобальная государственная сеть; Государственная плановая сеть,
Государственная нивелирная сеть; Государственная гравиметрическая сеть; сети
сгущения и местные геодезические сети.
Объектом является: Государственная геодезическая сеть.
Структура курсовой работы:
Курсовая работа состоит из трёх глав, каждая глава делится на параграфы.
Данная структура удобна для понимания темы и показывает наглядность
рассматриваемой проблемы.
В своей работе я опиралась на таких авторов книг, например, как: Г.А.
Федотов; М.И. Киселёв, Д.Ш. Михелев; Г.Г Поклад, С.П. Гриднёв и многих других,
также были использованы ресурсы интернета, несколько статей из журнала
"Геопрофи" и Справочник геодезиста, в котором редакторы опираются на
таких автор книг, как Данилов В.В. ; Дурнёв. П. И. ; Иванов. В. Ф. и другие.
Глава 1.
Определение и классификация Государственных геодезических сетей
1.1 История
создания геодезических сетей в России
Во всех странах становление и развитие основных геодезических работ было
связано с необходимостью картографирования территории государства. Так, в XVI
столетии была составлена первая русская карта на Европейскую часть Московского
государства, известная под названием "Большой чертеж".
В начале XVIII столетия реформы государственного управления, проводимые
Петром I, потребовали новых, более совершенных карт. В 1721 г. была издана
первая в России Инструкция по топографо-геодезическим работам.
В то время было принято составлять карты по уездам, которые назывались
ландкартами. Геодезической основой каждой ландкарты служил полигон,
прокладываемый по границе уезда с помощью астролябии с буссолью и мерной цепи.
В каждом уезде или в группе смежных устанавливался свой исходный геодезический
пункт, от которого велся отсчет координат в создаваемой сети. Широту исходного
пункта определяли из астрономических наблюдений. Долготу этого пункта не
определяли. Между исходным пунктом и геодезическим полигоном, построенным вдоль
границы уезда, прокладывались буссольные ходы; в местах их пересечения
определялись астрономические широты [15].
Все работы по составлению ландкарт находились в ведении Сената, который
передавал готовые ландкарты в Географический департамент Российской академии
наук, где они использовались при составлении географических карт и первой
генеральной карты России. С 1757 г. работой Географического департамента
руководил великий русский ученый М. В. Ломоносов. В целях повышения точности
карт тогда было принято решение определять в важнейших пунктах страны не только
астрономические широты, но и долготы. К концу XVIII в. на территории России
было определено 67 астрономических пунктов. Такого количества астропунктов в те
времена не имела ни одна западноевропейская страна.
Таким образом, на рубеже XVIII и XIX столетий главной геодезической
основой при составлении карт были только астрономические пункты, причем
размещаемые довольно редко на картографируемой территории. Метод триангуляции
был известен, но еще не применялся.
После окончания Отечественной войны 1812 г. остро встал вопрос о
дальнейшем повышении точности карт. В связи с этим после окончания войны было
принято решение создавать опорные геодезические сети для целей
картографирования методом триангуляции.
Первые крупные триангуляционные работы в России были начаты в 1816 г. в
западных пограничных районах под руководством известного геодезиста К. И.
Теннера. В работах К. И. Теннера впервые был реализован основной принцип
построения опорных геодезических сетей - принцип последовательного перехода от
общего к частному. К. И. Теннер впервые ввел деление триангуляции на классы: 1
класс со сторонами треугольников в среднем около 25 км, 2 класс - 5-10 км и
пункты 3 класса, определяемые засечками [15].
В 1822 г. был учрежден Корпус военных топографов (КВТ), сыгравший большую
роль в становлении и развитии основных геодезических и картографических работ в
России. За 100 лет своего существования КВТ определил на территории России 3650
пунктов триангуляции 1 класса, 6373 пункта триангуляции 2 и 3 классов.
К началу XX в. был накоплен богатый опыт развития триангуляционных сетей.
К этому времени стали выявляться и недостатки в организации этих работ.
К началу текущего столетия основная масса пунктов прежних триангуляции
оказалась утраченной, а потребность в геодезической основе, наоборот, заметно
возросла. В связи с этим в 1907 г. комиссия начальника КВТ И. И. Померанцева
впервые разработала программу построения триангуляции 1 класса на Европейской
части России, которая предусматривала:
) проложение рядов триангуляции 1 класса по направлению меридианов и
параллелей расстояния между рядами одного направления 300-500 км, периметр
полигонов 1200- 1500 км;
) определение на пересечении рядов (в вершинах полигонов) выходных сторон
триангуляции, а на обоих концах каждой из них - астрономических широт, долгот и
азимутов;
) использование в качестве поверхности относимости эллипсоида Бесселя (за
исходный пункт принимается центр круглого зала Пулковской обсерватории).
Подчеркивая большую роль и заслуги Корпуса военных топографов перед
отечественной геодезией и картографией как главной организации, выполнявшей
основные геодезические работы в России, необходимо отметить, что из-за
недостаточного внимания царского правительства к вопросам картографирования территории
страны и весьма ограниченного финансирования геодезических работ развитие этих
работ шло очень медленно. К 1917 г. топографо-геодезическая изученность
территории составляла всего лишь около 13 %.
1. 2. Понятие
"Государственная геодезическая сеть"
Государственная Геодезическая сеть служит основой для решение многих
научных задач геодезии, а также для проектирования, строительства и
эксплуатации различного рода сооружений.
Геодезическая сеть представляет собой совокупность пунктов на земной
поверхности, для которых известны плановое положение в избранной системе
координат и отметки в принятой системе высот. Эти пункты располагают на
местности по заранее составленному плану и отмечают специальными
опознавательными знаками [9].
По территориальному признаку геодезические сети подразделяются на
глобальные (общеземные), национальные (государственные), сети сгущения и
местные сети.
Глобальная государственная сеть создается методами космической геодезии
по наблюдениям за искусственными спутниками Земли (ИСЗ). Эту сеть используют
для решения научных и научно-технических задач высшей геодезии, астрономии,
геодинамики (изучение фигуры и внешнего гравитационного поля Земли; уточнение
фундаментальных геодезических постоянных; определение движения (прецессии и
нутации) полюсов Земли; изучение горизонтальных и вертикальных перемещений
литосферных плит земной коры; определение положения референц-эллипсоидов,
применяющихся в других странах и др.).
К Государственным геодезическим сетям относятся: Государственная
геодезическая сеть (плановая), Государственная нивелирная сеть (высотная),
Государственная гравиметрическая сеть.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) предусматривает определение
взаимного положения геодезических пунктов в плановом отношении на применяемой в
стране поверхности относимости (поверхности референц-эллипсоида). Высоты
плановой сети определяют со сравнительно небольшой точностью [3].
Государственная нивелирная сеть служит для определения высот пунктов
относительно поверхности квазигеоида. Плановое положение пунктов нивелирной
сети на поверхности относимости определяется с невысокой точностью.
В некоторых случаях используют совмещенные пункты. Тогда их плановые и
высотные координаты определяют с соответствующей точностью.
Государственная гравиметрическая сеть используется для определения
ускорений силы тяжести в исходных или заданных пунктах. При этом пункты
гравиметрической сети на местности не закрепляются, а необходимые наблюдения
выполняют непосредственно на пунктах плановой и высотной сетей [3].
С помощью Государственных геодезических сетей решают следующие основные
задачи:
детальное изучение фигуры и гравитационного поля Земли в динамике в
пределах территории государства (страны);
создание единой системы координат и высот для всей территории государства;
картографирование территории государства в единой системе координат и
высот с использованием единых принципов проектирования поверхности относимости
на плоскость;
научные и научно-технические проблемы для хозяйства страны и ее обороны.
По методам и специфике построения Государственные геодезические сети
указанных выше трех видов строятся раздельно, но они между собой тесно
взаимосвязаны, дополняют друг друга, и часто их пункты обобщаются
(совмещаются).
Сети сгущения создаются на территориях, которые предназначены для
хозяйственного освоения: проектируемые, строящиеся и эксплуатируемые
предприятия, в том числе и предприятия горной промышленности (шахты,
разведуемые месторождения, карьеры, рудники и т.п.).
Местные геодезические сети предназначены для решения сложных научных и
научно-технических задач на локальных участках местности, либо особых объектах,
например, в сейсмоактивных районах для наблюдений за сдвижениями земной
поверхности и сооружений на ней, при строительстве и эксплуатации
гидротехнических сооружений, ускорителей частиц, атомных электростанций, мощных
радиотелескопов, телевизионных башен и др.
Дальнейшим развитием сетей сгущения являются сети съемочного обоснования,
предназначенные для обеспечения топографических съемок заданного масштаба. Съемочные
сети создают в виде теодолитных и тахеометрических ходов и их сочетаний,
построением треугольников, геодезических четырехугольников, вставок в угол и
центральных систем.
Государственная геодезическая сеть служит для выполнения научных и
научно-технических задач. Она является главной геодезической основой
топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять различным
требованиям народного хозяйства и обороны страны.
Государственная геодезическая сеть состоит из:
2) нивелирных сетей Ӏ, ӀӀ, ӀӀӀ, ӀѴ
классов.
Государственная геодезическая плановая и высотная сети делятся соответственно
на сети 1, 2, 3 и 4 класса и I, II, III и IV класса. Самым высоким по точности
является 1 (I) класс.
В плановой сети классы различаются по точности измерения горизонтальных
углов и расстояний, в высотной сети - точностью передачи высоты с пункта на
пункт.
Сети сгущения подразделяются на аналитические сети 1-го и 2-го разрядов и
полигонометрические сети 1-го и 2-го разрядов.
Аналитические сети "рис." 1(а, б) представляют собой цепочки
треугольников, либо сплошные сети триангуляции и трилатерации, а также
отдельные точки, получаемые засечками с пунктов государственной сети. Для сети
2-го разряда могут быть использованы и пункты 1-го разряда.
Полигонометрические сети представляют собой одиночные ходы, либо системы
ходов, проложенных между пунктами высших разрядов или классов. При этом могут
быть построены одиночные полигонометрические ходы, системы полигонометрических
ходов с одной или несколькими узловыми точками, системы ходов в виде полигонов
и другие [3].
В итоге можно сделать следующие выводы:
Во всех странах развитие основных геодезических работ связывалось с
необходимостью составления карт. Уже в XVI веке была составлена первая русская
карта - "Большой чертеж". В 1721 г. была издана первая в России
Инструкция по топографо-геодезическим работам. В последующие годы происходило
постепенное развитие геодезических работ, в том числе введение метода
триангуляции и многое другое.
По территориальному признаку геодезические сети подразделяются на
глобальные, государственные, сети сгущения и местные сети. В свою очередь
государственные сети делятся на Государственную геодезическую сеть (плановую),
Государственную нивелирную сеть (высотную), Государственную гравиметрическую
сеть. Глобальные геодезические сети создаются с помощью искусственных спутников
земли. В плановых сетях для каждого опорного пункта определяются прямоугольные
координаты в общегосударственной системе координат. В высотных геодезических
сетях высоты в пунктах определяются в Балтийской системе высот: на местности
выбираются точки, которые являются вершинами геометрических фигур, в этих
фигурах измеряют некоторые элементы, а остальные элементы вычисляют с
использованием формул и законов: исходные данные получают из астрономических
наблюдений. Государственная гравиметрическая сеть используется для определения
ускорений силы тяжести в исходных или заданных пунктах. Сети сгущения создаются
на территориях, которые предназначены для хозяйственного освоения. Местные
геодезические сети предназначены для решения сложных задач на локальных
участках местности.
Государственная геодезическая сеть состоит из сетей триангуляции,
полигонометрии, трилатерации 1, 2, 3 и 4 классов и нивелирных сетей I, II, III
и IV класса. Самым высоким по точности является 1 (I) класс. Сети сгущения
подразделяются на аналитические сети 1-го и 2-го разрядов и полигонометрические
сети 1-го и 2-го разрядов.
Глава 2.
Методы создания государственной геодезической сети
Методы триангуляции и трилатерации (рис. 1 а, б) предусматривают
построение на местности цепочки или сети треугольников. В триангуляции в каждом
из треугольников измеряют все горизонтальные углы, а в конце их цепи, либо в
каком-либо определенном месте сплошной сети как минимум две стороны, называемые
базисами [2]. Это позволяет легко вычислить длины других сторон треугольников
по известным формулам тригонометрии и геометрии. В трилатерации измеряют все
стороны треугольников, а углы в их вершинах определяют по теореме косинусов.
Цепочки треугольников трилатерации также включают в себя базисные стороны с
известной длиной (базисом) и азимутом (дирекционным углом). На рисунке для ряда
трилатерации базисные стороны не указаны.
Рис. 1 Методы
построения геодезических сетей
а) - метод триангуляции; б) - метод трилатерации; в) метод полигонометрии.
Иногда, для повышения надежности и обеспечения высокой точности оба
указанных метода объединяют, т.е. во всех треугольниках измеряют горизонтальные
углы и стороны. Такие сети называют линейно-угловыми. Элементами сети
трилатерации также могут служить не только треугольники, но и геодезические
четырехугольники, центральные системы. Метод трилатерации используется, в
отличие от метода триангуляции, только при построении сетей 3 и 4 классов,
поскольку он уступает ему по точности, а также и в технико-экономическом
отношении.
Метод полигонометрии характеризуется построением на местности систем
ломаных линий (ходов), в которых измеряют все линии и горизонтальные углы в
точках поворота "рис." 1(в). В вершинах, являющихся исходными
пунктами высших классов, измеряют т.н. примычные горизонтальные углы, которые
используются для азимутальной привязки полигонометрического хода.
2.1
Триангуляция
Основными методами создания плановых геодезических сетей являются
триангуляция, полигонометрия, трилатерация.
Триангуляция 1 класса. Триангуляция 1 класса строится в виде
астрономо-геодезической сети 1 класса, которая совместно со сплошной
гравиметрической съемкой призвана обеспечить решение основных научных задач,
связанных с определением формы и размеров Земли, а также с изучением вековых
движений и деформаций земной коры. В то же время она является главной основой
развития геодезических сетей последующих классов и имеет целью распространение
единой системы координат на всю территорию России. Построение ее осуществлено с
наивысшей точностью, доступной современному приборостроению, и при
использовании всех возможностей тщательно продуманной методики измерений [9].
Сеть 1 класса образует систему полигонов из звеньев триангуляции, каждое из
которых не превышает 200 км. Периметр полигона порядка 800-1000 км. Звенья
(ряды) триангуляции по возможности располагаются вдоль меридианов и параллелей.
Типовой фигурой, из которой построены звенья триангуляции, является
треугольник, близкий к равностороннему. Однако использовались и комбинации
треугольников, геодезических четырехугольников и центральных систем. В месте
пересечения звеньев (их концах) измерены базисные стороны или расположены
базисные сети, построенные для определения длины выходной стороны, заменяющей
базисную сторону. В этом случае измерен базис длиною не менее 6 км с точностью
порядка 1 : 1 000 000. На обоих концах базисных сторон (выходных сторон)
определены пункты Лапласа (астрономические определения широт, долгот и
азимутов).
В отдельных районах взамен полигонов, образованных звеньями триангуляции
1 класса, построена сплошная сеть триангуляции 1 класса. Базисные стороны и
пункты Лапласа в ней определены примерно через 10 сторон.
Взамен звеньев триангуляции строились вытянутые звенья полигонометрии 1
класса (максимальное удаление отдельных пунктов от замыкающей не превышает 20
км, а направления сторон уклоняются от направления замыкающей не более чем на
20°), состоящие не больше чем из 10 сторон длиною порядка 20-25 км [9] .
Представление о схеме построения астрономо-геодезической сети дает (рис. 2).
Для определения высот базисов и линий полигонометрии над поверхностью
эллипсоида, а также с целью изучения фигуры Земли и се гравитационного поля по
всем рядам астрономо-геодезической сети проведено астрономо-гравиметрическое нивелирование.
Координаты астрономо-геодезической сети вычисляются в единой
"Системе", основой которой является референц-эллипсоид Красовского, а
исходным пунктом - координаты Пулковской обсерватории.
Рис.2 Схема построения астрономо-геодезической сети
Триангуляция 2 класса строится в виде сплошных сетей треугольников,
заполняющих полигоны триангуляции 1 класса. Она является основной опорной
сетью, служащей для развития сетей последующего сгущения и геодезического обоснования
всех топографических съемок и изысканий инженерных сооружений. Вместе с тем
благодаря своей жесткости и высокой точности сеть 2 класса наряду с сетью 1
класса может быть использована и для целей научного исследования. Треугольники
сети 2 класса должны по возможности приближаться
к равносторонним. В зависимости от физико-географических условий длины сторон
сети триангуляции 2 класса колеблются в пределах от 7 до 20 км, причем в каждом
отдельном случае выбор длин сторон должен быть экономически обоснован.
Сеть 2 класса надежно связана с сетью 1 класса. Типовые схемы привязки
триангуляции показаны на (рис. 3). Базисные стороны располагаются не реже чем
через 25 треугольников, причем одна базисная сторона должна располагаться
примерно в середине полигона 1 класса и на ее концах определены пункты Лапласа.
Рис.3 Схемы привязки триангуляции
Пункт Лапласа - это геодезический пункт, на котором из астрономических
наблюдений были определены астрономический азимут и астрономическая долгота.
Для астрономических наблюдений используют небесные светила: Солнце и звезды.
Пунктов Лапласа на довольно обширную территорию (порядка1 млн км
) всего несколько - 10 - 12 пунктов
[3].
На (рис. 4). представлена наиболее типичная схема построения сети
триангуляции 2 класса внутри полигона 1 класса со сгущением ее пунктами 3
класса для обеспечения необходимой густоты пунктов: 1 пункт на 50-60 км
.
Взамен триангуляции 2 класса допускается построение сети методом
полигонометрии, детальная схема которой разрабатывается в каждом конкретном
случае.
Триангуляция 3 и 4 классов. Триангуляция 3 и 4 классов является
дальнейшим сгущением государственной геодезической сети для целей крупномасштабного
картографирования и обоснования строительства инженерных сооружений.
Триангуляция 3 и 4 классов строится в виде вставок жестких систем или
отдельных пунктов в сети старших классов с обязательным измерением всех трех
углов треугольников. Типовые схемы построения сетей 3 и 4 классов показаны на
(рис. 5).
Пункты сетей всех классов должны иметь отметки, полученные из
геометрического или тригонометрического нивелирования.
На пунктах государственной геодезической сети устанавливается по 2
ориентирных пункта на расстоянии от 500 до 1000 м (в лесу не ближе 250 м). В
отдельных случаях в качестве одного из ориентирных пунктов может быть принят
хорошо видимый с земли до основания геодезический знак или постоянный местный
предмет (башня, колокольня, мечеть, фабричная труба п т. д.), расположенные на
расстоянии не более 2-3 км от данного пункта.
Геодезическая сеть 2 класса представляет собой сплошную сеть
треугольников, либо полигонометрических ходов с узловыми точками, которая
полностью заполняет полигоны 1 класса.
Сети 3 и 4 классов могут быть представлены как сплошной сетью
треугольников, опирающихся на пункты высших классов, так и могут быть
отдельными точками, координаты которых определяются засечками привязкой к пунктам
высших классов. При этом для точек 4 класса высшими по классу являются и пункты
3 класса.
Таблица 1 Основные характеристики триангуляции 1, 2, 3 и 4-го классов
Как видно из таблицы при треангуляции допустимая средняя
квадратическая погрешность измерения углов постепенно увиличивается с каждым
слудующим классом; допустимая навязка также увеличивается, а вот длины сторон
конечно же уменьшаются; допустимая относительная погрешность базисной стороны
уменьшается.
Работы по развитию государственных геодезических сетей 1, 2 и 3-го
классов выполняются Федеральной службой геодезии и картографии России
(Роскартография) [1]. Сети 4-го класса развиваются по мере надобности
ведомственными организациями, ведущими топографические съемки крупных
масштабов, инженерно- геодезические работы.
2.2
Трилатерация
Государственные геодезические сети 3-го и 4-го классов могут создаваться
также методом трилатерации. Трилатерация, подобно триангуляции, представляет
собой систему треугольников, в которых измерены длины всех сторон. Из решения
треугольников определяют горизонтальные углы, а через них - дирекционные углы
сторон. Дальнейшие вычисления координат пунктов производят так же, как и в
триангуляции.
При этом схема сети принимается такой же, как и в триангуляции
соответствующего класса (рис. 6).
В связи с отсутствием в трилатерации избыточных измерений для обеспечения
возможности контроля измерений и повышения их точности путём уравнивания в
трилатерации измеряют длины диагоналей, соединяющих вершины смежных
треугольников. Поэтому ряды триангуляции состоят из геодезических
четырёхугольников, центральных систем или их комбинаций.
Метод трилатерации может применяться для построения опорных сетей в
сочетании с триангуляцией (линейно-угловая триангуляция); при этом в сети
измеряют все стороны и углы треугольников [1].
В настоящие время в связи с широким использованием высокоточной
светодальномерной техники метод трилатерации наход всё более широкое приминение
в практике создания геодезических сетей.
2.3
Полигонометрия
В лесистой равнинной местности, где развитие сети триангуляции
затруднительно либо экономически нецелесообразно из-за сложных местных условий,
используют метод полигонометрии.
Для измерения длин сторон полигонометрических ходов применяют свето- и
радиодальномеры, инварные проволоки, ленты и другие. Длины сторон могут быть
определены также от измеренного базиса через вспомогательную геометрическую
фигуру с измеренными углами. Поэтому в зависимости от способа измерения сторон
полигонометрию разделяют на:
а) траверсную или магистральную (рис. 7, а) - с непосредственным
измерением сторон хода;
б) параллактическую или базисную, основанную на косвенном определении
сторон по короткому базису и острым параллактическим углам (рис. 7, б). При
этом непосредственные линейные измерения сводятся к минимуму [1].
Как правило, метод полигонометрии целесообразно применять в районах, где
триангуляция требует сплошной постройки высоких знаков.
Применение светодальномерной техники открыло широкие возможности для
развития этого метода. Полигонометрия по точности построения приравнивается к
триангуляции и может заменять соответствующие последней. Как правило, метод
полигонометрии целесообразно применять в районах, где триангуляция требует
сплошной постройки высоких знаков.
Полигонометрия 1-го класса строится в виде вытянутых по направлениям меридианов
и параллелей ходов, образующих звенья первоклассного полигона с периметром 700
- 800 км. На концах звена (в вершинах полигонов) определяют пункты Лапласа.
Полигонометрию 2-го класса развивают внутри полигонов триангуляции или
полигонометрии 1-го класса в виде сети замкнутых полигонов с периметром 150-180
км [5].
Полигонометрия 3-го и 4-го классов строится в виде систем ходов с
узловыми пунктами или одиночных ходов, опирающихся на пункты государственной
геодезической сети высших классов.
Таким образом, можно сделать вывод о методе создания геодезических сетей.
Метод триангуляции состоит в создании геодезических сетей из треугольников, в
вершинах которых размещены геодезические пункты, с измерением всех углов и
некоторых из сторон-базисов. Измерения горизонтальных углов в треугольниках
производят точными угломерными приборами-теодолитами, а базисов
светодальномерами, электронными тахеометрами или другими мерными приборами. По
мере удаления от базиса точность определения сторон треугольников понижается, поэтому
для повышения точности и контроля в конце ряда треугольников измеряют ещё один
базис. Минимальное число измерений сводится: к измерению двух углов в каждом
треугольнике, одного базиса сети, дирекционного угла одного из направлений и к
определению координат одного из пунктов. Однако при создании триангуляции
измерений всегда производят больше минимально необходимого их числа. Это нужно
для контроля и повышения точности измерений.
Метод трилатерации состоит из системы треугольников, в которых измерены
все длины сторон, из решения треугольников определяют горизонтальные углы,
через них определяют дирекционные угля сторон и в конце вычисляют координаты
опорных пунктов. Этот метод приминяют в системе - линейно угловая триангуляция.
Полигонометрия заключается в прокладывании на местности хода, где
измеряют расстояния и углы. Нужны координаты хотя бы одного пункта и
дирекционный угол одной из сторон. Полигонометрию разделяют на траверсную и
параллактическую.
Все методы делятся на классы-1, 2, 3 и 4 классы, отличаются тем, что,
например, в триангуляции с каждым последующим классом погрешность
увеличивается.
2.4
Государственная нивелирная сеть
Высоты пунктов государственной нивелирной сети определяют методом
геометрического нивелирования. По точности и назначению государственная
нивелирная сеть разделяется на сети I, II, III, и IV классов.
Нивелирные сети I и II классов являются главной высотной основой,
посредством которой устанавливается единая (Балтийская) система высот по всей
территории страны, и используются для решения научных задач: изучения
вертикальных движений земной коры, определения уровня воды в морях и океанах т.
п. Линии нивелирования I и II классов прокладывают по заранее разработанным
направлениям. Не реже чем через каждые 25 лет линии I и частично II классов
нивелируют повторно. Во всех случаях линии нивелирования I и II классов
прокладывают по трассам с наиболее благоприятными грунтовыми условиями и
наименее сложным профилем [2].
Нивелирная сеть I класса строится в виде сомкнутых полигонов и отдельных
линий большой протяженностью. Нивелирование I класса выполняют с наивысшей
точностью, достигаемой применением наиболее совершенных приборов и методов
наблюдений: средняя квадратическая случайная погрешность определения превышения
m
= 0,5 мм на 1 км хода.
Нивелирная сеть II класса составлена из ходов, опирающихся на пункты
нивелирования I класса и образующих полигоны с периметром в 400 - 800 км и
более (рис. 8). Средняя квадратическая погрешность определения превышения в
нивелирных ходах II класса не должна превышать m = 0,8 мм на 1 км хода.
Нивелирные сети III класса прокладывают "рис." 8 внутри
полигонов нивелирования I и II классов в виде систем и отдельных ходов, делящих
полигон II класса на 6 - 9 полигонов периметром 150 - 200 км (m=1,6 мм на 1 км хода). Дальнейшее
сгущение нивелирной сети III класса выполняют построением систем ходов
нивелирования IV класса (m= 6 мм на 1 км хода), опирающихся на пункты нивелирования
высших классов. Ходы нивелирования IV класса являются непосредственной высотной
основой топографических съемок; густота их прокладки обусловливается масштабами
съемок и характером рельефа местности.
Линии нивелирования всех классов через каждые 5 км закрепляют на
местности постоянными реперами и марками. В труднодоступных районах расстояние
между реперами может быть увеличено до 6 - 7 км [1].
Глава 3.
Совершенствование системы геодезического обеспечения в условиях перехода на
спутниковые методы координатных определений
В настоящее время существуют отечественные высокоточные системы координат
- референцная СК-95 (система координат 1995 года) и геоцентрическая
ПЗ-90(система геодезических параметров Земли 1990 года) - с надежно
определенными параметрами взаимного ориентирования. Концепция развития главной
геодезической основы в соответствии с "Основными положениями о
государственный геодезической сети" предусматривает на ближайшую
перспективу развитие высокоточных геодезических сетей, ориентированное на
широкое использование спутниковых технологий [4].
Современные спутниковые методы, основанные на применении спутниковых
навигационных систем GPS и ГЛОНАСС(Глобальная Навигационная Спутниковая
Система), обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами
геодезических измерений. К основным из них относятся следующие:
1) возможность оперативной и точной передачи координат на большие
расстояния;
2) отсутствие необходимости обеспечения взаимной видимости между
смежными опорными пунктами. Это позволяет располагать пункты в местах,
благоприятных для их долговременной сохранности и удобных для последующего
использования; при этом отпадает необходимость сооружения дорогостоящих
наружных геодезических знаков;
) снижение требований к плотности исходной геодезической основы,
позволяющее резко сократить число опорных пунктов;
) простота организации и высокий уровень автоматизации работ,
возможность выполнения работ в любое время суток и любых погодных условиях;
Современное состояние проблемы систем GPS и ГЛОНАСС рассматривают в
журнале Геопрофи авторы статьи Г.В. Демьянов, А.Н. Майоров и Г.Г. Побединский:
"Развитие глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS и
ГЛОНАСС принципиальным образом изменил стратегию построения геодезических сетей
как основы геодезических систем координат.
Эти изменения касались как принципов закрепления системы координат на
физической поверхности Земли, так и технологий развития геодезических сетей.
Поэтому, еще до выхода Постановления Правительства РФ об установлении с 1 июля
2002 г. системы геодезических координат 1995 года (СК-95) Роскартография уже в
1995 г. разработала и утвердила Концепцию перехода топографо-геодезического
производства на автономные методы спутниковых координатных определений, а в
1990-х гг. приступила к созданию государственной геодезической сети нового
поколения, оптимальным образом соответствующей применению современных
спутниковых технологий" [14].
Согласно новой концепции и программе перехода топографо-геодезического
производства на автономные методы спутниковых координатных определений
предусматривается построение сетей высшего класса точности, связанных между
собой по принципу перехода "от общего к частному". К таким
геодезическим сетям относятся:
3.1
Государственные геодезические сети на основе спутниковых технологий
ФАГС является высшим звеном координатного обеспечения. ФАГС реализует
общеземную геоцентрическую систему координат ПЗ-90 при решении задач
координатно-временного обеспечения территории страны.
ФАГС представляет собой систему равномерно распределенных по территории
страны пунктов, удаленных друг от друга на 800 - 1000 км. Число таких пунктов
составит 50 - 70, из которых 10- 15 пунктов будут постоянно действующими, а
остальные переопределяться группами через определенные промежутки времени в
зависимости от динамической активности региона.
Пространственное положение пунктов ФАГС определяется в общеземной системе
координат с максимально возможной точностью, которая может быть обеспечена
использованием всего комплекса существующих методов космических измерений
(радиоинтерферометрических, лазерных и др.). При этом средние квадратические
погрешности взаимного положения пунктов не должны превышать 2 см в плане и 3 см
по высоте [4].
ВГС представляет собой однородное по точности пространственное
геодезическое построение, состоящее из системы пунктов, расположенных на
расстоянии 150 - 300 км друг от друга. Основными функциями ВГС являются
распространение на всю территорию страны общеземной геоцентрической системы
координат, обеспечение ее связи с референцной системой геодезических координат
СК-95, объединение плановой и высотной геодезических основ.
Положение пунктов ВГС определяется относительными методами космической
геодезии со средними квадратическими погрешностями не более 10- 18 мм в плане и
15 - 25 мм по высоте.
СГС-I состоит из системы легко доступных пунктов, удаленных друг от друга
на 25 - 35 км; в экономически развитых районах плотность пунктов может быть
повышена. Такая плотность пунктов сети должна обеспечивать оптимальные условия
для использования методов спутниковой системы позиционирования.
Положение пунктов СГС-I определяется относительными методами космической
геодезии со средними квадратическими погрешностями не более 10 -12 мм в плане и
15-18 мм по высоте; в динамически активных районах точность определения
координат пунктов должна быть повышена до 5 - 6 мм в плане и 10 - 12 мм по
высоте.
Указанные выше классы сетей строго связаны между собой: ФАГС является
основой для развития ВГС, а ВГС - для СГС-I. При построении ФАГС, ВГС и СГС- I
предусматривается привязка к высшему классу спутниковой сети пунктов
существующей государственной геодезической сети, т. е. последняя станет играть
роль сети сгущении.
Следует отметить, что при очевидных преимуществах спутниковые методы
определения координат имеют и ряд недостатков. Поэтому их применение не всегда
позволяет обеспечить оптимальное решение геодезических задач. Следовательно,
наряду со спутниковыми методами необходимо использовать и традиционные
технологии геодезических работ.
Свои доводы, по проблеме наилучшего использования геодезического
обеспечения в условиях перехода на спутниковые методы координатных определений,
высказали О.В. Евстафьев и С.А. Ванин в статье о правовой легитимности опорных
станций ГНСС и региональных спутниковых СТП на территории РФ, они также
предложили некоторые методы улучшения Федеральных спутниковых сети и ГГС:
"Необходимо разделять задачи общегосударственные и региональные,
внутриведомственные и частные. К общегосударственным геодезическим задачам
относится, в том числе, поддержание единой сети ГГС и сетей сгущения, упорядочивания
систем координат, при ведении хозяйственной деятельности федеральными,
региональными, муниципальными образованиями, ведомствами, организациями
различных форм собственности, а также в целях науки, международного
сотрудничества и обороны страны.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) должна развиваться, в первую
очередь, в районах, где ведется активная хозяйственная деятельность, а не по
принципу равномерного покрытия всей территории страны, за исключением пунктов
ФАГС.
Пункты ФАГС необходимо в обязательном порядке оснащать оборудованием для
приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Данное
оборудование должно работать постоянно, максимально используя потенциал
спутниковых навигационных систем для закрепления (реализации) и поддержания
государственной геоцентрической системы координат (ГГСК) РФ.
В свою очередь, ГЛОНАСС нуждается в мониторинге и поддержке и это может
решаться, в том числе, с помощью постоянно действующей спутниковой аппаратуры
на пунктах ФАГС.
Пункты ВГС, СГС-1 и сетей сгущения могут быть оснащены постоянно
действующей спутниковой аппаратурой ГНСС для ведения периодического контроля
взаимного положения данных пунктов и положения относительно пунктов ФАГС, а
также для обеспечения применения спутниковых методов при развитии постоянно
действующих спутниковых опорных станций и сетей различного назначения. В идеале
хотелось бы иметь на территории России современную и периодически
актуализируемую сеть пунктов, аналогичную международной сети ITRF. Плотность
пунктов сети ГГС с установленной постоянно действующей спутниковой аппаратурой
должна обеспечивать привязку отдельных опорных спутниковых станций по
соответствующим методикам.
Таким образом, если говорить о развитии "федеральной спутниковой
дифференциальной сети", создаваемой федеральными органами исполнительной
власти, то это необходимо прямо связывать с развитием ГГС" [12].
Данная система геодезического обеспечения сравнительно молода, и
доказывает это статья А.П. Герасимов, написанная в 2010, в которой автор приходит
к выводу о том, что необходимо выполнить по совершенствованию государственной
геодезической сети и внедрению государственной системы координат СК-95:
"1. Завершить полевые работы и предварительные вычисления в
высокоточной геодезической сети.
. Разработать методики уравнивания ВГС в системе СК-95.
. Выполнить уравнивание ВГС в системе СК-95.
. Разработать методики и программы создания карты (модели) высот
квазигеоида в системе СК-95 на территорию России с использованием результатов
работ по построению ВГС и гравиметрических данных.
. Создать карты (модели) высот квазигеоида на территорию Российской
Федерации.
. Разработать проект "Инструкции по построению спутниковых
геодезических сетей 1 класса (СГС-1)".
. Разработать полевую методику определения эксцентриситета фазовых
центров антенн спутниковых приемников при построении СГС-1.
. Разработать методику определения и учета элементов центрировки при
построении СГС-1.
. Разработать методики уравнивания спутниковых геодезических сетей 1
класса.
. Разработать методики создания региональных карт (моделей) высот
квазигеоида в системе СК-95 по материалам развития региональных и городских
СГС-1, позволяющих определять нормальные высоты спутниковыми методами с
точностью, близкой к точности технического нивелирования…" [13].
Делая вывод, можно сказать, что в настоящее время большое распространение
получили спутниковые методы определения координат. Для построения
государственных сетей используют спутниковые методы измерений. С этой целью
принята концепция построения трех уровней государственной геодезической
спутниковой сети. Это концепция предусматривает построение: ФАГС, ВГС, СГС-1.
ФАГС реализуется в виде системы закреплённых на всей территории России
50…70 пунктов со средними расстояниями между ними 700…800 км. Часть этих
пунктов(10…15) должна стать постоянно действующими. На основе ФАГС строятся
ВГС.
3.2
Геодезическая основа межевания земель
Для решения задач, связанных с восстановлением утраченных границ
землепользований, образования новых и реорганизации существующих хозяйств,
отвода земель предприятиям, организациям и частным лицам, в качестве исходной
геодезической основы служит опорная межевая сеть.
Опорная межевая сеть (ОМС) является геодезической сетью специального
назначения, которая создается для геодезического обеспечения государственного
земельного кадастра, мониторинга земель, землеустройства и других мероприятий
по управлению земельным фондом страны. Такие сети создают в случаях, когда
точность и плотность существующих геодезических сетей не соответствует
требованиям, предъявляемым при их построении [7].
Опорная межевая сеть подразделяется на два класса: ОМС1 и ОМС2. Плотность
пунктов ОМС на 1 кв. км должна быть не менее 4 пунктов в черте города и 2
пунктов в черте других поселений, в небольших поселениях - не менее 4 пунктов
на один населенный пункт. На землях сельскохозяйственного назначения и других
землях необходимая плотность пунктов ОМС обосновывается расчетами, исходя из
требований, предъявляемых к планово-картографическим материалам.
Опорная межевая сеть должна быть привязана не менее чем к двум пунктам
государственной геодезической сети. Плановое и высотное положение пунктов ОМС
рекомендуется определять с использованием геодезических спутниковых систем GPS
/ ГЛОНАСС в режиме статических наблюдений. При отсутствие такой возможности
плановое положение пунктов может определяться методами триангуляции и
полигонометрии, геодезическими засечками, лучевыми системами, а также
фотограмметрическим методом (для ОМС2).
Плановое положение пунктов ОМС определяют обычно в местных системах
координат. При этом должна быть обеспечена связь местных систем координат с
общегосударственной системой координат [7].
Для обозначения границ земельного участка на местности на поворотных
точках границ закрепляют межевые знаки, положение которых определяют
относительно ближайших пунктов исходной геодезической основы. Границы участков,
проходящие по "живым урочищам", закрепляют межевыми знаками только на
стыках с суходольными границами.
Таким образом, для решения задач, связанных с восстановлением утраченных
границ землепользований, в качестве исходной геодезической основы служит
опорная межевая сеть. (ОМС) является геодезической сетью специального
назначения, которая создается для геодезического обеспечения государственного
земельного кадастра, мониторинга земель и землеустройства. Опорная межевая сеть
подразделяется на два класса: ОМС1 и ОМС2.
Заключение
Изучив большое количество материала, в конце работы можно сделать
определённое выводы о предмете и объекте исследования, полученные выводы
представленные ниже:
Уже с прошлых веков у людей появилась необходимость делать геодезические
работы, связанные с проектированием сетей на местности: была составлена первая
русская карта Московского государства, определялись астрономические пункты,
постепенно появлялись первые триангуляционные работы, был учрежден Корпус
военных топографов (КВТ) и другое.
В курсовой работе были изучены виды геодезических сетей: глобальные,
государственные, сети сгущения и местные сети. В свою очередь государственные
сети делятся на Государственную геодезическую сеть (плановую), Государственную
нивелирную сеть (высотную), Государственную гравиметрическую сеть.
Также были определены особенности геодезических сетей. Глобальные
геодезические сети создаются с помощью искусственных спутников земли. В
плановых сетях для каждого опорного пункта определяются прямоугольные
координаты в общегосударственной системе координат. В высотных геодезических
сетях высоты в пунктах определяются в Балтийской системе высот: на местности
выбираются точки, которые являются вершинами геометрических фигур, в этих
фигурах измеряют некоторые элементы, а остальные элементы вычисляют с
использованием формул и законов: исходные данные получают из астрономических
наблюдений. Государственная гравиметрическая сеть используется для определения
ускорений силы тяжести в исходных или заданных пунктах. Сети сгущения создаются
на территориях, которые предназначены для хозяйственного освоения.
Государственная геодезическая сеть состоит из сетей триангуляции,
полигонометрии, трилатерации 1, 2, 3 и 4 классов и нивелирных сетей I, II, III
и IV класса. Самым высоким по точности является 1 (I) класс. Сети сгущения
подразделяются на аналитические сети 1-го и 2-го разрядов и полигонометрические
сети 1-го и 2-го разрядов.
Были также рассмотрены методы создания геодезических сетей. Всего
разделяют три метода создания ГГС: триангуляция, трилатерация и полигонометрия.
Первый метод состоит в создании геодезических сетей из треугольников, в
вершинах которых размещены геодезические пункты, с измерением всех углов и
некоторых из сторон-базисов. Триангуляция является наиболее распространённым.
Метод трилатерации состоит из системы треугольников, в которых измерены
все длины сторон, из решения треугольников определяют горизонтальные углы,
через них определяют дирекционные угля сторон и в конце вычисляют координаты
опорных пунктов.
Полигонометрия заключается в прокладывании на местности хода, где
измеряют расстояния и углы. Нужны координаты хотя бы одного пункта и
дирекционный угол одной из сторон. Все методы делятся на классы-1, 2, 3 и 4
классы.
Высотные сети строят методом геометрического и тригонометрического
нивелирования. Существует разделения на классы с первого по четвёртый. Каждый
последующий класс строится на основе предыдущего с уменьшением периметра
полигона и с увеличением погрешности измерений.
В настоящее время большое распространение получили спутниковые методы
определения координат. Для построения государственных сетей используют
спутниковые методы измерений, а именно ФАГС, ВГС, СГС-1.
Для решения задач, связанных с восстановлением утраченных границ
землепользований, в качестве исходной геодезической основы служит опорная
межевая сеть. (ОМС) является геодезической сетью специального назначения,
которая создается для геодезического обеспечения государственного земельного
кадастра, мониторинга земель и землеустройства.
Список
литературы
1. Поклад Г.Г. Геодезия: учебное пособие / Г. Г. Поклад,
С. П. Гриднёв - Москва: Парадигма, 2011.-537 с.
2. Киселёв М. И. Геодезия: учебник / М. И. Киселёв, Д.
Ш. Михелев - Москва: Изд-во "Академия", 2009. - 382 с.
. Попов В. Н. Геодезия: учебник для вузов / В. Н.
Попов, С. И. Чекалин - Москва : "Горная книга", 2007.-513 с.
. Генике А. А. Глобальные спутниковые системы
определения местоположения и их применение в геодезии / А. А. Генике, Г. Г.
Побединский - М. : "Картгеоцентр", 2004. - 355 с.
. Федотов Г. А. Инженерная геодезия: учебник / Г. А.
Федотоф - Москва: Изд-во "Высшая школа", 2004. - 463 с.
. Куштин И. Ф. Инженерная геодезия: учебник / И. Ф.
Куштин, В. И. Куштин. - Ростов-на-Дону: Феникс. - 2012. - 416 с.
. Батраков Ю. Г. Геодезические сети специального
назначения / Ю. Г. Батраков. - М. : Картоцентр - Геодезиздат, 2009. - 407 с.
. Закатов. П. С. Геодезия: учебное пособие / П. С.
Закатов - Москва: Изд-во "Недра", 1976. - 511 с.
. Справочник геодезиста: справочник / под ред. В. Д.
Большакова, Г. П. Левчука- 2-е изд., перераб. И доп. - М. : "Недра",
1975. - 527 с.
. Заводовский А. В. Оценка точности линейных
триангуляций: научные записки / А. В. Заводовский - Львов , 1959.
. Иванов В. Ф. Составление технических проектов смёт
на топографо-геодезические работы / В. Ф. Иванов. - М. : Геодезиздат, 1959. -
230 с.
. Евстафьев О. В. О правовой легитимности опорных
станций ГНСС и региональных спутниковых СТП на территории РФ / О. В. Евстафьев,
С. А. Ванин// журнал Геопрофи. - 2012. - № 5. С. 8-11.
. Герасимов А. П. Проблемы государственной
геодезической сети (в порядке дискуссии) / А. П. Герасимов // журнал Геопрофи.
- 2010.- № 1. - С. 55-56.
. Демьянов Г. В. Проблемы непрерывного
совершенствования ГГС и геоцентрической системы координат России / Г. В.
Демьянов, А. Н. Майоров, Г. Г. Побединский // журнал Геопрофи . - 2011. - № 2.
- С. 11-13.