Контрольные вопросы и задания

1. Объясните сущность тахеометрической съемки. 2. Каково устройство но-мограммного тахеометра? 3. Изобразите и объясните поле зрения зрительной тру­бы номограммного тахеометра. 4. Расскажите о тахеометрической съемке номо-граммным тахеометром. 5. Как обрабатывают результаты тахеометрической съем­ки? 6. Дайте определение электронному тахеометру. 7. Каковы устройство и структурная схема электронного тахеометра ЗТа5? 8. Как проводят электронную тахеометрическую съемку? 9. Как определить поправки за влияние рефракции? 10. Как проводят электронную тахеометрическую съемку по методу свободного выбора станций?

Глава 10

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ

ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ ПРИ СЪЕМКЕ

НА БОЛЬШОЙ ТЕРРИТОРИИ

•

10.1. ПОНЯТИЕ О ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

При проведении различных народнохозяйственных, в том чис­ле и землеустроительных, мероприятий на большой территории необходимы топографические карты и планы, составленные на основе сети геодезических пунктов, плановое положение которых на земной поверхности определено в единой системе координат, а высотное — в единой системе высот. При этом геодезические сети могут быть плановыми, высотными или одновременно плановыми и высотными.

Сеть геодезических пунктов располагают на местности соглас­но составленному для нее проекту. Пункты сети закрепляют осо­быми знаками.

Построенная на большой территории в единой системе коор­динат и высот геодезическая сеть дает возможность правильно организовать работу по съемке местности. При наличии такой сети съемку можно проводить в разных местах, что не вызовет за­труднения при составлении общего плана или карты. Использова­ние сети геодезических пунктов приводит к более равномерному распределению по территории влияния погрешностей измерений и обеспечивает контроль выполняемых геодезических работ.

Геодезические сети строят по принципу перехода от общего к частному, т. е. вначале на большой территории строят редкую сеть пунктов с очень высокой точностью, а затем эту сеть последова­тельно по ступеням сгущают пунктами, которые строят на каждой ступени с меньшей точностью. Таких ступеней сгущения бывает несколько. Сгущают геодезическую сеть с таким расчетом, чтобы в результате получилась сеть пунктов такой плотности (густоты) и точности, чтобы они могли служить непосредственной опорой для предстоящей съемки.

Плановые геодезические сети строят в основном методами три­ангуляции, полигонометрии и трилатерации. Иногда эти методы сочетают.

Метод триангуляции состоит в строительстве сети треугольни­ков, в которых измеряют все углы и как минимум две стороны на разных концах сети (вторую сторону измеряют для контроля из­мерения первой стороны и установления качества всей сети). По длине одной из сторон и углам треугольников определяют сторо­ны всех треугольников сети. Зная дирекционный угол одной из сторон сети и координаты одного из пунктов, можно вычислить координаты всех пунктов. В этом заключается сущность метода триангуляции. На практике применение метода триангуляции бо­лее сложно.

Метод полигонометрии заключается в построении сети ходов, в которых измеряют все углы и стороны. Полигонометрические ходы отличаются от теодолитных более высокой точностью изме­рений. Этот метод обычно применяют в закрытой местности. Вне­дрение в производство электромагнитных дальномеров делает це­лесообразным применение полигонометрии и в открытой местно­сти.

Метод трилатерации состоит в построении сети треугольников, в которых измеряют все стороны. В некоторых случаях создают линейно-угловые сети, представляющие собой сети треугольни­ков, в которых измерены стороны и углы (все или в необходимом их сочетании).

Плановые геодезические сети делятся на государственную гео­дезическую сеть, разрядные сети сгущения 1-го и 2-го разрядов, съемочное обоснование — съемочную сеть и отдельные пункты.

10.2. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ

Государственная геодезическая сеть представляет собой сово­купность геодезических пунктов, равномерно распределенных на территории всей страны и закрепленных на местности центрами, обеспечивающими сохранность и устойчивость этих пунктов в те­чение длительного времени.

Согласно Основным положениям о построении государствен­ной геодезической сети СССР, 1954 г., ее подразделяют: на триан­гуляцию, полигонометрию и трилатерацию 1, 2, 3 и 4-го классов; нивелирные сети I, II, III и IV классов.

Государственную геодезическую сеть создают по принципу от общего к частному (от высшего класса к низшему). Это означа­ет, что сначала строят достаточно редкую сеть пунктов, опреде­ленных с очень высокой точностью. Затем эту сеть сгущают пунк­тами, определяемыми с менее высокой точностью.

Рассмотрим схему построения плановой государственной гео­дезической сети методом триангуляции, так как в основном этим методом построена существующая сеть.

В первую очередь строят триангуляцию 1 -го класса в виде ря­дов треугольников (близких к равносторонним), которые распола­гают по возможности вдоль меридианов и параллелей (рис. 10.1). Длины сторон треугольников, как правило, не менее 20 км. Ряды треугольников образуют замкнутые полигоны периметром около 800 км. Длина каждого звена (ряда треугольников) не должна пре­вышать 200 км.

1 — пункт триангуляции 1-го класса; 2 — пункт триангуляции 2-го класса; 3 — пункт Лапласа; 4— базисная сторона.

На концах каждого звена триангуляции 1-го класса в пересече­нии рядов треугольников, идущих по меридианам и параллелям, определяют длины выходных сторон либо из непосредственных измерений (стороны CD, EF, GH), либо из базисных сетей (сторо­на АВ) с относительной погрешностью не более 1/400 000. Базисы выбирают длиной не менее 6 км и измеряют светодальномерами или инварными проволоками с относительной погрешностью не более 1/1 000 000.

На концах базисных (выходных) сторон триангуляции 1-го клас­са из астрономических наблюдений определяют широту, долготу и азимут (пункты Лапласа).

Вместо звеньев триангуляции могут быть построены звенья по­лигонометрии 1-го класса.

Кроме того, что сеть 1-го класса является исходной для постро­ения всех геодезических сетей, она служит базой при решении за­дач по определению формы и размеров Земли и др.

Триангуляцию 2-го класса строят в виде сети треугольников, сплошь заполняющих полигон 1-го класса. Внутри этой сети (при­мерно в середине) измеряют базисную сторону, на концах которой определяют широту, долготу и азимут. Так как при построении сети 1-го и 2-го классов используют результаты астрономических на­блюдений, то ее называют астрономо-геодезической. Сети 1-го и 2-го классов сгущают пунктами 3-го, а затем 4-го классов. Триангу­ляцию 3-го и 4-го классов строят в виде отдельных систем (рис. 10.2).

Иногда по экономическим соображениям триангуляцию любо­го класса заменяют полигонометрией или трилатерацией того же класса. По точности построения все виды сетей одного и того же класса должны быть равноценными.

На небольших территориях, где нет пунктов 1-го и 2-го клас­сов, в качестве исходной геодезической опоры для съемок в мас­штабах 1 : 5000 и 1:2000 разрешается строить самостоятельные сети 3-го и 4-го классов. При этом в сети триангуляции должно быть измерено не менее двух сторон, в полигонометрической сети пе­риметры полигонов не должны превышать для 3-го класса — 60 км, для 4-го класса — 35 км.

В зависимости от класса плановая государственная геодезичес­кая сеть характеризуется данными, приведенным в таблице 10.1.

10.1. Основные характеристики плановой государственной геодезической сети

		Триангуляция			Полигонометрия		Трилатера-ция
	S, км
1 2 3 4	>20 7...20 5...8 2...5	0,7 1,0 1,5 2,0	3 4 6 8	1/400000 1/300000 1/200000 1/200000	0,4 1,0 1,5 2,0	1/400000 1/200000 1/100000 1/400000	1/100000 1/40000

Примечание. При построении сетей 3-го и 4-го классов методом трилатерации предельные длины сторон треугольников такие же, как и в триангуляции соответствующего класса.

S—длина стороны; — средняя квадратическая погрешность измерения угла; —допустимая (предельная) невязка в сумме углов треугольника (три­ангуляции); — относительная средняя квадратическая погрешность измерения стороны в полигонометрическом ходу, трилатерации и базисной стороны в триангуляции.

Пункты государственной геодезической сети закрепляют на местности зарываемыми в землю центрами в виде бетонных, ка­менных или кирпичных на цементном растворе монолитов, желе­зобетонных пилонов, бетонированных рельсов или труб. Сверху в них закладывают чугунные марки, имеющие на поверхности от­верстие или крест, обозначающие центр пункта.

Типы центров установлены соответствующими инструкциями применительно к климатическим и физико-географическим усло­виям региона и местным особенностям. Центр пункта для райо­нов неглубокого (до 1,5 м) промерзания грунта показан на рисун­ке 10.3.

Над центрами сооружают деревянные или металлические на­ружные знаки, которые служат визирными целями при измерении углов и линий. Наружные знаки бывают разных конструкций в за­висимости от условий местности и расстояния между пунктами. Такими знаками являются: простая пирамида (рис. 10.4, а), когда имеется возможность угловых наблюдений со штатива, установ­ленного на земле, и сигнал (рис. 10.4, б), когда для наблюдений прибор необходимо установить на большой высоте (до 40 м и бо­лее). В горных районах наружный знак сооружают в виде камен­ного или кирпичного тура. Вокруг каждого наружного знака (кро­ме тура) делают внешнее оформление в виде канав, образующих квадрат.

Высотные геодезические сети создают в основном методами геометрического и тригонометрического нивелирования и подраз­деляют на государственную нивелирную сеть и сети технического нивелирования.

Государственная нивелирная сеть позволяет: равномерно обес­печивать высотной основой всю территорию страны; упорядочить связь высотной сети с уровнями внешних морей; создать обшир­ную сеть повторного нивелирования для изучения вертикальных деформаций земной коры по территории всей страны.

Рассмотрим схему создания высотной государственной геоде­зической сети. Вначале прокладывают на больших расстояниях одна от другой нивелирные линии I класса, которые затем после­довательно сгущают, прокладывая нивелирные линии II, III и IV классов.

Линии I класса прокладывают по направлениям, связывающим далекие один от другого пункты страны и основные морские водо­мерные посты.

Нивелирная сеть II класса опирается на пункты I класса. Ли­нии I и II классов прокладывают по местам, наиболее удобным для нивелирования (вдоль железных, шоссейных дорог, больших рек). Периметры полигонов нивелирования I и II классов на европейской части России в среднем соответственно составляют 2800 и 600 км.

1 — бетонный якорь диаметром 50 см; 2 — чугунный колпак с крышкой; 3 — асфальт или по­верхность земли, очищенная от дерна; 4 — заливка бетонным раствором; 5— бетонное кольцо (подушка колпака); 6 — асбоцементная или железобетонная труба (диаметр 12... 16 см), запол­ненная бетонным (цементным) раствором, или железобетонный пилон круглого (12...16 см) или прямоугольного сечения, или рельс; 7— рельс; 8— металлическая пластина; 9—болт диа­метром 16...20 мм; 10— железные скобы; // — соединение на цементном растворе; 12 — слой цементного раствора в 2...3 см; 13— уголок 50х 50мм

а — простая четырехгранная пирамида (размеры в см); б — геодезический сигнал: 1— визирный цилиндр; 2 — площадка для наблюдений; 3 — внутренняя пирамида

В 1990 г. общая протяженность линий нивелирования в СССР составляла: I класса — 160 тыс. км, II класса — 400 тыс. км.

Нивелирные сети III класса опираются на пункты нивелирова­ния I и II классов и образуют полигоны с периметром 150 км. Для обеспечения съемки в масштабах 1 : 5000 и крупнее периметр по­лигона не должен превышать 60 км.

Нивелирные ходы IV класса прокладывают в одном направле­нии между пунктами старших классов. Длины этих ходов не долж­ны превышать 50 км. Пункты IV класса являются непосредствен­ным высотным обоснованием для топографических съемок. При съемке участка местности все пункты триангуляции и полигонометрии на нем должны быть обеспечены высотами из нивелирова­ния III и IV классов.

Пункты нивелирования всех классов закрепляют реперами и марками через каждые 5 км. В труднодоступных районах расстоя­ние между смежными реперами может быть увеличено до 6...7 км.

Точность государственного нивелирования различных классов может быть охарактеризована предельной погрешностью на 1 км хода, которая входит в качестве коэффициента в формулы допус­тимых невязок.

В зависимости от масштабов съемки пункты плановой и высот­ной государственных сетей должны быть доведены до определен­ной плотности и располагаться на местности по возможности рав­номерно (табл. 10 2).

10.2. Плотность пунктов государственных плановой н нивелирной сетей

Масштаб съемки	Один пункт на площадь,		км2
	Плановая сеть	Нивелирная сеть
1:25000} 1: 10000] 1:5000 1:2000	50...60 (!, 2, 3-го классов) 20 .30 5...15		10... 15 5...7