Геодезические сети

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Факультет:

Направление:

Кафедра:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

“ Геодезические  сети”

 

 

 

 

 

                                                                                                    Выполнил: студент гр.                                             

                            

 

                                                                                                    Проверил: доцент кафедры ИПС

                                                                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2013

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 1. ВИДЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 2. МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ  ПЛАНОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

3. ОБОЗНАЧЕНИЕ ПУНКТОВ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ

   СЕТЕЙ НА МЕСТНОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

5. ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . .. . . . . . . . . . … . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

ВИДЫ  ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 

 

       Геодезическая сеть – система закрепленных на земной поверхности точек – геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе координат. [3]

В теоретических  исследованиях и практике геодезических  работ особое внимание уделяется  определению взаимного положения  точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических  измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить  накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов. Такими принципами являются:

-  переход «от общего к частному»;

- систематический контроль всех видов работ.

Принцип перехода от общего к частному позволяет существенно  уменьшить накопление погрешностей измерений. В соответствии с этим принципом геодезические построения не должны быть однородными, а наоборот, должны создаваться в несколько  этапов.

Сначала на территории страны была создана  редкая сеть геодезических пунктов, координаты которых определены с  высокой точностью. Затем эта  сеть была сгущена сетями с меньшими расстояниями между пунктами, однако координаты пунктов этих более плотных  сетей определялись соответственно с меньшей точностью. Такой принцип  построения геодезических сетей  позволяет обеспечить территорию страны пунктами с известными координатами такой плотности, которая необходима для производства топографических  съемок, геодезического обеспечения  различных инженерных работ и  решения других важных проблем.

Геодезические сети представляют собой систему  точек, определенным образом размещенных  и закрепленных на местности. Положение  этих точек в результате выполнения геодезических измерений и вычислений должно быть найдено в единой системе  координат и высот. Геодезические  сети, для точек которых получены только координаты X, Y или только высоты Н, называют плановыми или высотными. Если пункты, закрепленные на местности, имеют все три координаты X, Y, H, то образующие их геодезические сети называют планово-высотными.[1]

В зависимости от роли в общей системе  создания геодезической основы на данной территории, точности, назначения и  густоты геодезической сети в  соответствии с современной классификацией делят на государственные геодезические, сети сгущения и съёмочные сети.

Точную геодезическую  сеть, имеющую координаты, распространяемые на всю территорию страны являющуюся основой для построения других сетей, называют государственной геодезической сетью.

Сеть, полученную в результате развития между пунктами государственной геодезической  сети и связывающую их со съемочными сетями, называют геодезической сетью  сгущения. Все геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы:

- государственные  геодезические сети (ГГС),

- геодезические  сети сгущения (ГСС),

- геодезические  съемочные сети.

В настоящее  время считаются действующими Инструкция 1966 года о ГГС, Инструкция 1982 года о  ГСС и съемочных сетях и  ряд ведомственных положений  и инструкций о других видах сетей.

Насущной  задачей нынешнего периода является создание единой классификации всех существующих и перспективных геодезических  сетей, которая бы соответствовала  международным стандартам.

Государственная геодезическая сеть (ГГС) является главной  геодезической основой топографических  съемок всех масштабов и должна удовлетворять  требованиям народного хозяйства  и обороны страны при решении  соответствующих научных и инженерно-технических  задач. Плановая сеть создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и их сочетаниями; высотная сеть создается построением нивелирных ходов и сетей геометрического нивелирования. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1,2, 3 и 4 классов, различающиеся точностью измерений углов, расстояний и превышений, длиной сторон сети и порядком последовательного развития.

Государственная геодезическая сеть 1 класса, называемая еще астрономо-геодезической сетью (АГС), строится в виде полигонов  периметром около 800 - 1000 км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной не более 200 км и располагаемыми по возможности вдоль меридианов и параллелей.

Государственная геодезическая сеть 2-го класса строится в виде триангуляционных сетей, сплошь покрывающих треугольниками полигоны, образованные звеньями триангуляции или  полигонометрии.

Требования  к точности измерения горизонтальных углов и расстояний в триангуляции приведены в таблице 7.1, в полигонометрии - в таблице 7.2.  

Таблица 7.1.

Класс сети	Ср. кв. ошибка   измерения углов	Относительная ошибка   базисных сторон	Длина стороны   треугольника
1	0.7"	1 : 400 000	> 20 км
2	1.0	1 : 300 000	7 - 20 км
3	1.5	1 : 200 000	5 - 8 км
4	2.0	1 : 200 000	2 - 5 км

 

 

Таблица 7.2.

Класс сети	Ср. кв. ошибка   измерения углов	Относительная ошибка   стороны хода	Длина стороны   хода
1	0.4"	1 : 300 000	> 20 - 25 км
2	1.0	1 : 250 000	7 - 20 км
3	1.5	1 : 200 000	> 3 км
4	2.0	1 : 150 000	> 2 км

Кроме того, должны быть выполнены условия  по количеству сторон в ходе, по длине  периметра полигонов и некоторые  другие.

Средние квадратические ошибки измерения превышений на 1 км хода в нивелирных ходах и сетях I, II, III, IY классов равны 0.8 мм, 2.0 мм, 5 мм и 10 мм соответственно; предельные ошибки на 1 км хода приняты равными 3 мм, 5 мм, 10 мм и 20 мм соответственно.

Для топографических съемок в Инструкции 1966 года установлены следующие нормы  плотности пунктов ГГС:

для съемок в масштабах 1 : 25 000 и 1 : 10 000 - 1 пункт на 50 - 60 км2,

для съемок в масштабах 1 : 5 000 - 1 пункт на 20 - 30 км2,

для съемок в масштабах 1:2 000 и крупнее - 1 пункт на 5-15 км2.

В труднодоступных  районах плотность пунктов ГГС  может быть уменьшена, но не более, чем в 1.5 раза.

На  территории городов, имеющих не менее 100 000 жителей или занимающих площадь  в пределах городской черты не менее 50 км2, плотность пунктов ГГС должна быть доведена до 1 пункта на 5 - 15 км2.

Геодезические сети сгущения (ГCС) являются планово-высотным обоснованием топографических съемок масштабов от 1:5000 до 1:500, а также служат основой для производства различных инженерно-геодезических работ. Они создаются методами триангуляции и полигонометрии. По точности измерения углов и расстояний полигонометрия ГСС бывает 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов - таблица 7.3. 

Таблица 7.3.

Разряд   сети	Ср. кв. ошибка   измерения углов	Относительная ошибка   измерения расстояний
4 кл.	3.0"	1 : 25 000
1 разр.	5.0"	1 : 10 000
2 разр.	10.0"	1 : 5 000

Следует подчеркнуть, что измерения в 4-м  класс полигонометрии ГСС выполняются  со значительно меньшей точностью, чем в 4-м классе ГГС.

Плотность пунктов ГСС должна быть доведена до 1 пункта на 1 км2 на незастроенной территории и до 4 пунктов на 1 км2 на территории населенных пунктов и на промышленных площадках.

Государственную геодезическую сеть 4 класса можно  считать переходным видом сетей  между ГГС и ГСС.

Отметки пунктов ГСС определяются из нивелирования IY класса или из технического нивелирования.

Геодезические съемочные сети служат непосредственной основой топографических съемок всех масштабов. Они создаются всеми  возможными геодезическими построениями; плотность их пунктов должна обеспечивать высокое качество съемки. Отметки пунктов съемочных сетей разрешается получать из технического нивелирования (при высоте сечения рельефа h 1 м) или из тригонометрического нивелирования (при высоте сечения h 1 м).

На  территории России кроме ГГС, ГСС, ГНС (государственной нивелирной сети) существуют и другие виды геодезических  сетей:

- фундаментальная  астрономо-геодезическая сеть (ФАГС),

- государственная  фундаментальная гравиметрическая  сеть (ГФГС),

- доплеровкая геодезическая сеть (ДГС),

- космическая  геодезическая сеть (КГС),

- спутниковая  геодезическая сеть 1-го класса (СГС-1),

- спутниковая  дифференциальная геодезическая  сеть (СДГС).

Создание  геодезических сетей любого класса и разряда осуществляется по заранее  разработанным и утвержденным проектам. В проекте должна быть составлена схема сети (схема размещения пунктов  сети и их связей), обоснованы типы центров  и знаков, определены объемы измерений  и их точность, выбраны приборы  для измерения углов, расстояний, превышений и разработана методика измерений.

Проектирование  триангуляции, трилатерации и сложных произвольных сетей выполняется, как правило, на ЭВМ по специальным программам.

МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ПЛАНОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

 

     Плановое положение пунктов геодезических сетей создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами, в частности, в последнее время наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации («GPS»). В ближайшей перспективе наземно-космический метод создания геодезических сетей, учитывая его доступность, точность и простоту реализации, будет основным.

   Триангуляция – один из методов  создания плановых геодезических  сетей на основе построения  и решения треугольников по  измеренным углам. Триангуляция  представляет собой систему примыкающих  или перекрывающих друг друга  треугольников, которые могут  образовывать триангуляционный  ряд или триангуляционную сеть. Сторону одного из треугольников  измеряют непосредственно или  получают косвенным путем, построив  так называемую базисную сеть, состоящую, как правило, из  ромбов с разными по длине  диагоналями. Остальные стороны  триангуляционного ряда или сети  находят путём последовательного  решения треугольников по углам  и стороне, используя терему  синусов. [3]                                                       

    Известно, что для решения треугольника  достаточно измерить в нём,  кроме стороны, два угла. Однако  при построении триангуляции  в каждом треугольнике измеряют  все три угла. Это позволяет  проконтролировать результаты угловых  измерений и, кроме того, в итоге  специальных уравнительных вычислений  несколько повысить точность  конечного результата. С этой  же целью измеряют длину не  одной стороны ряда или сети, а двух и более. В случае  необходимости в схеме триангуляции  предусматривают перекрытие треугольников,  что также улучшает качество  построения.

     После того, как будут вычислены  длины стороны треугольников,  находят координаты их вершин. Для этого в качестве исходных  данных необходимо иметь координаты  одной из точек и дирекционный  угол  (азимут) одной из сторон  сети. Затем по этим сторонам  последовательно решают прямые  геодезические задачи и таким  образом определяют плановое  положение вершин сети.

      Метод трилатерации (линейной триангуляции) состоит в создании геодезических сетей из треугольников, в вершинах которых размещены геодезические пункты  с измерением горизонтальных проекций длин всех сторон.[1]                      

       В связи с отсутствием в трилатерации избыточных измерений для обеспечения возможности контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания в трилатерации измеряют длины диагоналей, соединяющих вершины смежных треугольников. Поэтому ряды триангуляции состоят из геодезических четырехугольников, центральных систем или их комбинаций.

       В настоящее время в связи с широким использованием высокоточной светодальномерной техники метод трилатерации  находит все более широкое применение в практике создания геодезических сетей.

    Метод полигонометрии состоит в создании геодезических сетей путем измерения горизонтальных проекций расстояний между геодезическими пунктами и горизонтальных углов между сторонами сети.                                                        

        Для обеспечения избыточных измерений  с целью осуществления контроля измерений и повышения их точности путем уравнивания в полигонометрические ходы включают пункты существующих геодезических сетей с известными координатами и дирекционными углами некоторых направлений.                    

     Метод полигонометрии широко применяют при развитии геодезических сетей в закрытой (залесенной или застроенной) местности. Метод полигонометрии оказывается особенно эффективным для создания и развития геодезических сетей при использовании электронных тахеометров, обеспечивающих измерение одним прибором горизонтальных расстояний и углов с высокой точностью.

      Наземно-космический метод заключается в создании геодезических сетей с использованием систем с приборов спутниковой навигации(«GPS»).

Системы спутниковой  навигации и современные приемники  «GPS» позволяют быстро определять трехмерные координаты геодезических пунктов с точностью до долей сантиметра. Для обеспечения необходимой точности измерений и их контроля определение координат пунктов сети производят многократно в разное время при различном положении навигационных спутников на небосклоне. [2]

    

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПУНКТОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ  СЕТЕЙ 

          НА МЕСТНОСТИ

 

 

Каждый  пункт геодезической сети любого класса закрепляют на местности центром .

Капитальность этих сооружений зависит от физико — географической характеристики района и класса сети.

     Геодезические центры для закрепления вершин триангуляции состоят из трех частей:

     I – бетонная пилона с заделанной в верхнюю грань маркой и имеющего размеры: нижнего основания  35х35 см, верхнего основания 20х20 см и высоту 130 см;

     II – бетонного якоря – плиты размером 60х60х20 см;

   III – нижнего центра – бетонного монолита размером 25х25х20 см с заделанной в него маркой.  

Чтобы все центры можно было увязать  в единую систему, необходимо обеспечить их взаимную видимость. Для этого  над центром сооружаются геодезические  знаки, называемые сигналами, которые бывают деревянными или металлическими.

     Их возможные конструкции:

- если видимость  на соседние пункты открывается  с земли, то тур или пирамида;

- если для  обеспечения видимости необходим  подъём геодезического прибора  над землёй           до 10 м, то простой сигнал;

- если для  обеспечения видимости необходим  подъём геодезического прибора  над землёй           от 10 до 40 м — сложный сигнал.

 

    

 

                    

Рис.1. Конструкции наружных геодезических знаков: а) – тур или пирамида; б) – простой сигнал;                                в) – сложный сигнал

 

       Пункты высотной государственной сети закрепляют на местности капитальными грунтовыми реперами, стенными реперами или марками. На всех нивелирных сетях I и II классов капитальные реперы закладывают на устойчивых геологических, как правило, коренных породах, в среднем через 50 – 80км. Нивелирные сети III  и IV классов закрепляют стандартными реперами и марками в среднем через 7 – 8км, а в труднодоступных и населенных местах – через 10 - 15км.   

      Основные типы таких реперов представлены на рисунке. Реперы государственных нивелирных сетей закладывают в грунт на 0,5 - 1,0 м ниже максимально возможной глубины сезонного промерзания (рис2,а). В 1 м от капитального грунтового репера государственной нивелирной сети устанавливают железобетонный опознавательный столб, к которому на болтах прикрепляют чугунную охранную плиту с надписью (рис.2,б).

      В населенных пунктах государственную нивелирную сеть закрепляют стенными реперами или марками, которые закладывают в стены и фундаменты капитальных зданий и т.д. 

     Стенные марки обычно размещают на высоте 2 - 2,5 м над поверхностью земли. В центре марки имеется отверстие, до которого определяется ее высота и к которой с помощью штифта крепят специальную рейку. Стенные реперы закладывают обычно на высоте 0,7 – 1 м над поверхностью земли. Стенные реперы имеют специальный уступ для установки рейки.

 

Рис.2. Типы нивелирных реперов: а) капитальный грунтовый репер государственной нивелирной сети;         

 б) железобетонный опознавательный  столб; в) репер пилонного типа; трубчатый репер

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

     Каталоги координат пунктов плановых геодезических сетей являются основным итоговым документом работ по созданию главной геодезической основы. Они составляются в соответствии с установленными требованиями и содержат сведения о названии пунктов, их классе и местоположении, типе центра и знака, даты их постройки. Координаты пункта приводятся в каталоге с указанием системы координат, в которой они получены. Кроме того, в каталог вписывают длины и дирекционные углы сторон сети. [5]

     Каталоги высот реперов составляются, хранятся и используются так же, как и каталоги координат.

     Данные о соответствующих пунктах  государственных сетей могут  быть получены по официальному  запросу организации, производящей  геодезические работы в данном  районе.

 

 

  Список использованных источников

 

1. http://monax.ru/geology/00007079.html

2. http:revolution.allbest.ru/geology/00002044.html

3. http://biology.krc.karelia.ru/misc/geoinf/glos_g.htm

       4. Стороженко А. Ф., Некрасов О. К. «Инженерная геодезия» - Москва «Недра», 1993.

       5. Федотов Г.А. «Инженерная геодезия» - Москва «Высшая школа», 2004.