Создание геодезической сети специального назначения

Введение

Для проведения любого мероприятия, связанного с использованием земли  в сельском и лесном хозяйствах, со строительством сооружений, требуются: изучение земной поверхности (форм рельефа, места расположения различных объектов), производство специальных измерений, их вычислительная обработка и составление карт, планов, профилей, которые служат основной продукцией геодезических работ и дают представление о форме и размере поверхности всей Земли или ее отдельных частей.

Большое значение имеет  геодезия в проведении государственного земельного кадастра, предназначенного для обеспечения заинтересованных предприятий, учреждений, организаций и граждан сведениями о земле в целях организации ее рационального использования и охраны, регулирования земельных отношений, землеустройства, обоснования размеров платы за землю, оценки хозяйственной деятельности.

Выполнение данного  курсового проекта имеет цель научиться создавать качественное геодезическое обеспечение работ  по проведению земельного кадастра, мониторинга, планирования и осуществления строительства, а также других научных и хозяйственных работ, привить навыки самостоятельной работы с научно- технической литературой и умения принимать элементы инженерно- технических решений, инициативу и творчество в работе.

Задачами данного курсового  проекта являются:

- ознакомление с общими  сведениями о назначении и  методах построения государственных  геодезических сетей (ГГС) и  сетей сгущения;- изучение требований  руководящих документов, регламентирующих  построение геодезических сетей сгущения;- изучение устройства и принципа работы  современных приборов, применяемых при измерениях в геодезических сетях;- изучение содержания работ при выполнении тахеометрической съемки с использованием современных приборов;- приобретение навыков по проектированию геодезических сетей сгущения и определение дополнительных пунктов при сгущении геодезической сети.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ  КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 Тема курсового  проекта: Создание геодезической сети специального назначения на землях _________________________________________________________________

 Содержание задания:

Теоретическая часть

Изучить основные положения нормативно-правовых документов, основную и дополнительную литературу и изложить в реферативном виде содержание вопросов:

    1. Построение геодезических сетей для топографических съемок на большой территории.

1.1. Государственная геодезическая  сеть.

1.2. Геодезические сети сгущения.

2. Назначение, устройство и принцип работы приборов применяемых при измерениях в геодезических сетях:

2.1. Назначение, устройство и характеристики  точного теодолита (______________). Методика  измерения горизонтальных и вертикальных  углов. 

2.2. Назначение, устройство и характеристики  светодальномера(_______________).Методика  и измерение расстояний.

2.3. Назначение, устройство и характеристики  электронного тахеометра (______________). Методика измерение углов, расстояний, координат и высот точек местности.

3. Общие сведения о тахеометрической съемке местности.

3.1 Съемочное обоснование  тахеометрической съемки.

3.2 Съемка ситуации  и рельефа местности.

3.3 Обработка результатов  тахеометрической съемки.

Практическая  часть 

1. Выбор технологии производства и определение объемов проектируемых работ по созданию ОМС на землях _______________________ района _______________________ области:

• сбор сведений о физико-географических особенностях работ административного района;
• изучение топографо-геодезической обеспеченности административного района и составление схемы построения ГГС;
• составление технического проекта создания ОМС на землях муниципального образования, включающего пояснительную записку и картограмму существующих (исходных пунктов ГГС) и проектируемых пунктов ОМС;
• составление карточки закладки центра пункта ОМС и акта сдачи пункта на наблюдение за сохранностью.

Выполнение  индивидуальных расчетных задач

2. Создание проекта развития и сгущения опорной межевой сети на населённом пункте __________________, территории административного района:

• технический проект создания ОМС (фрагмент);
• составление каталога координат пунктов ОМС.

3. Определение высоты наружных знаков пунктов ГГС по направлению                        ___________________________

– составление профиля местности по профильной линии между геодезическими пунктами.

─ определить прямую видимость и расстояние между двумя знаками.

Сроки выполнения курсового  проекта:

Представление проекта на рецензию руководителю  _________________

                                                                                                                          (дата) 

Защита проекта    _________________

                               (дата) 

Руководитель:

____________________________________________________________

(должность, ученая степень,  фамилия и инициалы, подпись)

Задание получил:

________________________________________________________________________

(фамилия и инициалы  студента, дата, подпись)

1 Построение  геодезических сетей для топографических  съёмок на

большой территории

1. 1 Государственная  геодезическая сеть

 Назначение государственной геодезической сети. Государственная геодезическая сеть (далее - ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно по всей территории и закрепленных на местности специальными центрами, обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени.

ГГС включает в себя также  пункты с постоянно действующими наземными станциями спутникового автономного определения координат на основе использования спутниковых навигационных систем с целью обеспечения возможностей определения координат потребителями в режиме, близком к реальному времени.

ГГС предназначена для  решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное  и оборонное значение: установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований;

геодезическое обеспечение  картографирования территории России и акваторий 
окружающих ее морей; геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов; обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред; изучение поверхности и гравитационного поля Земли и их изменений во времени; изучение геодинамических явлений; метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.

Наряду с ГГС созданы  государственные нивелирная и гравиметрическая сети, а также геодезические сети специального назначения. Государственные геодезическая, нивелирная и гравиметрическая сети, созданные за счет средств федерального бюджета, относятся к федеральной собственности и находятся под охраной государства.

Структура и точность государственной геодезической  сети по состоянию на 1995 год.

ГГС, созданная по состоянию  на 1995 года, объединяет в одно целое:

-астрономо-геодезические  пункты космической геодезической  сети (далее - АГП КГС);

-доплеровскую геодезическую  сеть (далее - ДГС);

-астрономо-геодезическую  сеть (далее - АТС) 1 и 2 классов;

-геодезические сети  сгущения (далее - ГСС) 3 и 4 классов.

Пункты указанных построений совмещены или имеют между  собой надежные геодезические связи.

Космическая геодезическая  сеть представляет собой глобальное геодезическое построение. Координаты ее пунктов определены по доплеровским, фотографическим, дальномерным радиотехническим и лазерным наблюдениям искусственных  спутников Земли (далее - ИСЗ) системы геодезического измерительного комплекса (далее - ГЕОИК). Точность взаимного положения пунктов при расстояниях между ними около 1...1,5 тыс. км характеризуется средними квадратическими ошибками, равными 0,2.. .0,3 м.

Из всего состава  глобальной космической геодезической сети в ГГС по состоянию на 1995 год включены данные о 26 стационарных астрономо-геодезических пунктах, расположенных в границах АГС.

 Доплеровская геодезическая  сеть представлена 131 пунктом, взаимное  положение и координаты которых определены по доплеровским наблюдениям ИСЗ системы Транзит. Точность определения взаимного положения пунктов при среднем расстоянии между пунктами 500...700 км характеризуется средними квадратическими ошибками, равными 0,4...0,6 м.

 Астрономо-геодезическая сеть состоит из 164306 пунктов и включает в себя:

• ряды триангуляции 1 класса, сети триангуляции и полигонометрии 1 и 2 классов, развитые в соответствии с «Основными положениями о построении государственной геодезической  сети СССР», 1954.;

«Основными положениями о построении государственной геодезической сети СССР», 1961.;

«Инструкцией о построении государственной геодезической  сети Союза ССР». М., Издательство геодезической  литературы, 1961 г.

«Инструкцией о построении государственной геодезической сети Союза ССР». М., Недра, 1966 г.;

Дополнениями и изменениями  по астрономическим определениям к  «Инструкции о построении государственной  геодезической сети СССР», М.: Недра, 1966 г.;

«Инструкцией по полигонометрии и трилатерации», М., Недра, 1976г.

• траверсы полигонометрии 1 класса, базисы космической триангуляции большой протяженности, проложенные в соответствии со специальными техническими указаниями. Полученные из уравнивания средние квадратические ошибки измеренных углов на пунктах АГС 1 и 2 классов равны 0,74" и 1,06" соответственно.

Астрономо-геодезическая  сеть 1 и 2 классов содержит 3,6 тысячи геодезических азимутов, определенных из астрономических наблюдений, и 2,8 тысячи базисных сторон, расположенных через 170.. .200 км. Точность выполненных в АГС астрономических определений координат характеризуется следующими средними квадратическими ошибками:

астрономической широты - 0,36",

астрономической долготы - 0,043s.

Средние квадратические ошибки измерений астрономических  азимутов и базисов, полученные по результатам уравнивания, соответственно равны 1,27" и 1:500 000.

Точность определения  взаимного планового положения  пунктов, полученных в результате выполненного в 1991 году общего уравнивания АГС  как свободной сети, характеризуется  в собственной системе координат средними квадратическими ошибками:

0,02...0,04 м для смежных  пунктов,

0,25...0,80 м при расстояниях  от 500 до 9 000 км.

Высоты квазигеоида  над референц-эллипсоидом Красовского  определены методом астрономо-гравиметрического нивелирования.

Сеть линий астрономо-гравиметрического  нивелирования покрывает всю  территорию страны и образует 909 замкнутых  полигонов, включающих 2897 астрономических  пунктов. При вычислениях превышений квазигеоида использованы данные гравиметрических съемок масштаба 1:1 000 000 и крупнее.

Точность определения  превышений высот квазигеоида характеризуется  средними квадратическими ошибками:

0,06...0,09 м при расстояниях  10...20 км,

0,3...0,5 м при расстоянии  около 1000 км.

Геодезические сети сгущения 3 и 4 классов включают в себя около 300 тысяч 
пунктов. Эти сети созданы методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации в соответствии с "Основными положениями о построении государственной геодезической сети СССР", 1954 и 1961 г.г.

Плотность пунктов ГГС 1, 2, 3 и 4 классов, как правило, составляет не менее 
одного пункта на 50 кв. км.

На пунктах геодезических  сетей 1,2,3 и 4 классов в соответствии с «Инструкцией о построении государственной  геодезической сети Союза ССР», М., Недра, 1966 г. определены по два ориентирных  пункта с подземными центрами.

Нормальные высоты верхних  марок подземных центров пунктов  ГГС определены из геометрического  или тригонометрического нивелирования.

Существующая плотность  ГГС при условии применения современных  спутниковых и аэросъемочных технологий обеспечивает решение задач картографирования и обновления карт всего масштабного ряда до 1:500 для городов и 1:2 000 для остальной территории.

Системы отсчета координат  и времени. Единая государственная  система геодезических координат 1995 года получена в результате совместного уравнивания трех самостоятельных, но связанных между собой, геодезических построений различных классов точности: КГС, ДГС, АГС по их состоянию на период 1991-93 годов.

Объем измерительной  астрономо-геодезической информации, обработанной для введения системы координат 1995 года, превышает на порядок соответствующий объем информации, использованной для установления системы координат 1942 года (СК-42).

Космическая геодезическая  сеть предназначена для задания  геоцентрической системы координат, доплеровская геодезическая сеть - для распространения геоцентрической системы координат, астрономо-геодезическая сеть - для задания системы геодезических координат и доведения системы координат до потребителей.

 В совместном уравнивании  АГС представлена в виде пространственного построения. Высоты пунктов АГС относительно референц-эллипсоида Красовского определены как сумма их нормальных высот и высот квазигеоида, полученных из астрономо-гравиметрического нивелирования.

В процессе нескольких приближений совместного уравнивания высоты квазигеоида для территории отдаленных восточных регионов дополнительно уточнялись с учетом результатов уравнивания. С целью контроля геоцентричности системы координат в совместное уравнивание включены независимо определенные геоцентрические радиус-векторы 35 пунктов КГС и ДГС, удаленных один от другого на расстояния около 1000 км, для которых высоты квазигеоида над общим земным эллипсоидом получены гравиметрическим методом, а нормальные высоты - из нивелирования.

В результате совместного  уравнивания КГС, ДГС, АГС и значений радиус-векторов пунктов построена  сеть из 134 опорных пунктов ГГС, покрывающая  всю территорию при среднем расстоянии между смежными пунктами 400...500 км.

Точность определения  взаимного положения этих пунктов по каждой из трех пространственных координат характеризуется средними квадратическими ошибками 0,25. ..0,80 м при расстояниях от 500 до 9000 км. Абсолютные ошибки отнесения положений пунктов к центру масс Земли не превышают 1 м по каждой из трех осей пространственных координат. Эти пункты использовались в качестве исходных при заключительном общем уравнивании АГС. Точность определения взаимного планового положения пунктов, полученная в результате заключительного уравнивания АГС по состоянию на 1995 год, характеризуется средними квадратическими ошибками:

-0,02...0,04 м  для смежных  пунктов,

-0,25...0,80 м при расстояниях  от 1 до 9 тыс. км.

Между единой государственной  системой геодезических координат 1995 года (СК-95) и единой государственной геоцентрической системой координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) установлена связь, определяемая параметрами взаимного перехода (элементами ориентирования). Направления координатных осей X,Y,Z используемой геоцентрической системы координат определены координатами пунктов КГС; начало координат этой системы установлено под условием совмещения с центром масс Земли.

За отсчетную поверхность  в государственной геоцентрической  системе координат (ПЗ-90) принят общий земной эллипсоид со следующими геометрическими параметрами:

-большая полуось 6378 136 м;

-сжатие 1:298,257839.

Центр этого эллипсоида совмещен с началом геоцентрической  системы координат; плоскость начального (нулевого) меридиана совпадает с  плоскостью XZ этой системы.

Геометрические параметры общего земного эллипсоида приняты равными соответствующим параметрам уровенного эллипсоида вращения. При этом за уровенный эллипсоид вращения принята внешняя поверхность нормальной Земли, масса и угловая скорость вращения которой задаются равными массе и угловой скорости вращения Земли.

Система координат 1995 года установлена так, что ее оси параллельны  осям геоцентрической системы координат. Положение начала СК-95 задано таким  образом, что значения координат  пункта ГТС Пулково в системах СК-95 и СК-42 совпадают. Переход от геоцентрической системы координат к СК-95 выполняется по формулам:

X_CK-95 = X_ПЗ-90 –    Х₀

Y_CK-95 = Y_ПЗ-90 –    Y₀ 

Z_CK-95 = Z_ПЗ-90 –    Z₀

где   Х₀,  Y₀,   Z₀ - линейные элементы ориентирования, задающие координаты начала системы координат 1995 года относительно геоцентрической системы координат ПЗ-90, составляют    Х₀=+25,90 м ,   Y₀= -130,94 м,   Z₀ = -81,76 м.

За отсчетную поверхность  в СК-95 принят эллипсоид Красовского  с параметрами:

-большая полуось  6378 245 м;

-сжатие 1: 298,3.

Малая полуось эллипсоида совпадает с осью Z, остальные  оси системы координат СК-95 лежат  в его экваториальной плоскости, при этом плоскость начального (нулевого) меридиана совпадает с плоскостью XZ этой системы.

Положение пунктов ГГС  в принятых системах задается следующими координатами:

-пространственными прямоугольными  координатами X, Y, Z;

-геодезическими (эллипсоидальными) координатами В, L, Н;

-плоскими прямоугольными  координатами х и у, вычисляемыми  в проекции Гаусса-Крюгера. При  решении специальных задач могут применяться и другие проекции эллипсоида на плоскость.

Геодезические высоты пунктов  ГТС определяют как сумму нормальной высоты и высоты квазигеоида над  отсчетным эллипсоидом или непосредственно  методами космической геодезии, или  путем привязки к пунктам с известными геоцентрическими координатами. Нормальные высоты пунктов ГТС определяются в Балтийской системе высот 1977 года, исходным началом которой является нуль Кронштадтского футштока. Карты высот квазигеоида над общим земным эллипсоидом и референц-эллипсоидом Красовского на территории Российской Федерации издаются Федеральной службой геодезии и картографии России и Топографической службой ВС РФ.

Масштаб ГГС задается Единым государственным эталоном времени-частоты-длины. Длина метра принимается в соответствии с резолюцией XYII Генеральной конференции по мерам и весам (октябрь 1983 г.) как расстояние, проходимое светом в вакууме за1:299 792 458-ую долю секунды.

В работах по развитию ГГС используются шкалы атомного ТА (SU) и координированного UTC (SU) времени, задаваемые существующей эталонной базой Российской Федерации, а также параметры вращения Земли и поправки для перехода к международным шкалам времени, периодически публикуемые Госстандартом России в специальных бюллетенях Государственной службы времени и частоты (ГСВЧ).

 Астрономические широты  и долготы, астрономические и  геодезические азимуты, определяемые  по наблюдениям звезд, приводятся  к системе фундаментального звездного каталога, к системе среднего полюса и к системе астрономических долгот, принятых на эпоху уравнивания ГТС.

Метрологическое обеспечение  геодезических работ осуществляется в соответствии с требованиями государственной системы обеспечения единства измерений. Типы средств измерений, применяемые при создании ГГС, включая импортируемые, должны быть утверждены, а средства измерений при выпуске из производства, после ремонта и в процессе эксплуатации должны проходить поверку в соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» от 27.04.1993 №4871-1 (с изменениями).

1. 2 Геодезические  сети сгущения

Сгущение геодезической  основы, как правило, производится от общего к частному,  от высшего  класса (разряда) к низшему. Следует стремиться к сокращению многоступенчатости геодезических построений и развивать на местности одноклассные (одноразрядные) сети на основе применения современных дальномерных и угломерных геодезических приборов и вычислительной техники. Необходимая плотность сети при одноклассных (одноразрядных) построениях достигается уменьшением длин сторон. При создании геодезической основы крупномасштабных съемок исходными пунктами для развития построений данного класса (разряда) могут служить, как правило, только пункты геодезических построений высших по точности классов (разрядов).

Средняя плотность пунктов государственной геодезической и   нивелирной   сети   для   создания   съемочного   геодезического  обоснования   топографических   съемок,  как  правило,  должна   быть  доведена:

-на территориях, подлежащих  съемкам в масштабе 1:5000, до одного пункта триангуляции или полигонометрии на 20—30 км² и одного репера нивелирования на 10-15 км²;

-на территориях, подлежащих  съемкам в масштабе 1:2000 и крупнее,  до одного пункта триангуляции  или полигонометрии па 5-15 км² и одного репера нивелирования на 5-7 км² .

-на застроенных территориях  городов и подлежащих к застройке в ближайшие годы плотность пунктов государственной геодезической сети должна быть не менее 1 пункта на 5 км².

Дальнейшее увеличение плотности геодезической основы крупномасштабных съемок достигается развитием геодезических сетей сгущения и съемочного обоснования.

Плотность геодезической  основы должна быть доведена развитием геодезических сетей сгущения в городах, прочих населенных пунктах и на промплощадках не менее чем до 4 пунктов триангуляции и полигонометрии на 1 км²  в застроенной части и 1 пункт на 1 км² на незастроенных территориях.

Для обеспечения инженерных изысканий и строительства в  городах и на промышленных объектах плотность геодезических сетей может быть доведена до 8 пунктов на 1 км² . Плотность геодезической основы для съемок в масштабе 1:5000 территорий вне населенных пунктов должна быть доведена не менее чем до 1 пункта на 7—10 км² , а для съемок в масштабе 1:2000 - до 1 пункта на 2 км² .

Развитием съемочных геодезических сетей достигается плотность, обеспечивающая непосредственное выполнение съемки. Геодезические знаки, установленные при развитии геодезического обоснования топографической съемки, сдаются на наблюдение за сохранностью в соответствии с действующей «Инструкцией об охране геодезических знаков» по акту.

2. 1 Назначение, устройство и характеристики  точного теодолита 3Т5КП. Методика  измерения горизонтальных и вертикальных  углов

Теодолит  ЗТ5КП предназначен для измерения  углов в геодезических сетях сгущения, съемочных сетях, для теодолитных съемок, проведения изыскательских работ, измерения в прикладной геодезии и определения магнитных азимутов.

Теодолит  может быть использован для измерения  расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.

На теодолит можно  устанавливать светодальномер 2СТ10 для измерения расстояний с высокой точностью. Длина резьбовой части закрепительных осей, устанавливаемых на теодолит, должна быть не более 4 мм.

Температурный диапазон работы от минус 40 до + 50 °С.

Теодолит  изготавливается в следующих  исполнениях: с секторной оцифровкой вертикального круга, с круговой оцифровкой вертикального круга.

           Технические характеристики

Средняя квадратическая погрешность измерения угла одним приемом:

горизонтального (m_β)…………………….…………..5"*

вертикального (m_α) или зенитного расстояния (т_z)….5" **

Погрешность ориентирования по буссоли:

систематическая составляющая …………..30'***

среднее квадратическое отклонение случайной 
составляющей………………………………..........10'

Диапазон  измерения:

для секторной  оцифровки

вертикальных  углов …-55...+60°

горизонтальных  углов ….O...36O^º

для круговой оцифровки

зенитных  расстояний  …30...145°

горизонтальных  углов …O...36O°

Зрительная  труба

Изображение.……..прямое

Увеличение …30^х

Угловое поле …1^º35'

Наименьшее  расстояние визировании, м:

без дополнительной насадки …1,5

с линзовой насадкой  ...0

Коэффициент нитяного дальномера………100±0,55

Постоянное  слагаемое нитяного дальномера…...0

Наружный  диаметр оправы объектива, мм…….48

Отсчетное устройство

Цена деления:

Лимбов…………………………………………...1°

шкал микроскопа………………………….……..1'

круга-искателя…………………………………..10°

Диапазон  работы компенсатора

при вертикальном круге, не менее……………..±4'

Систематическая погрешность

компенсации на 1' наклона……………………..1,5"

          Уровни

Цена деления  уровней:

Цилиндрического……………………………….30"

Круглого…………………………….……………5'

Оптический  центрир

Изображение прямое

Увеличение …..2.5^х

Угловое поле …4°30'

Наименьшее  расстояние визирования, м._. …0,6

Масса, кг

Теодолит …3,7

Подставка …0,7

Теодолит  в футляре с принадлежностями ..8,8

Штатив ..5,6

Габаритные  размеры, мм