Планові державні геодезичні мережі

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Київський національний університет будівництва і архітектури 
 
 

Факультет  ГІСУТ

Кафедра інженерної геодезії 
 
 
 

РЕФЕРАТ

З дисципліни: Геодезія

На тему: «Планові державні геодезичні мережі» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          Виконав: студент  групи ГД-32

                                          Задорожний Д.О.

                                          Перевірив: Литвин Г.М. 

Київ-2010 
 
 

      ДГМ - це сукупність її пунктів,  рівномірно розміщених  на території   країни   і   закріплених   на  місцевості  спеціальними  центрами, які забезпечують їх  збереження та стійкість у  плані і за 

висотою протягом тривалого часу.

     Складовими  частинами  ДГМ  є  планова   і  висотна  геодезичні мережі,  пункти яких повинні бути  суміщені  або  мати  між  собою надійний  геодезичний зв'язок.

     Планова  геодезична мережа складається  з:  

     астрономо-геодезичної  мережі 1 класу;

     геодезичної  мережі 2 класу;

     геодезичної  мережі згущення 3 класу.  

     Висотна  геодезична мережа складається  з:  

     нівелірної  мережі I та II класів;

     нівелірної  мережі III та IV класів.  

     ДГМ  створюється  для  вирішення   в  інтересах   господарської  діяльності, науки та оборони  країни таких основних завдань: 

• встановлення єдиної геодезичної системи координат та висот на території країни;
• геодезичне забезпечення  картографування  території   країни, акваторій морів та внутрішніх водойм;
• геодезичне забезпечення   вивчення   природних   ресурсів  та ведення державних кадастрів;
• забезпечення вихідними геодезичними даними засобів  наземної, морської  і  аерокосмічної  навігації,  аерокосмічного моніторингу навколишнього середовища;
• вивчення фігури і гравітаційного поля  Землі  та  їх  змін  у часі;
• вивчення геодинамічних  явищ  та  сучасних вертикальних рухів земної поверхні;
• вивчення зон деформацій земної поверхні  для  уточнення  карт загального сейсмічного районування;
• вивчення рухів полюсів та нерівномірності обертання Землі;
• метрологічне забезпечення   високоточних   технічних  засобів визначення місцеположення і орієнтування.

     Разом  з ДГМ  створюється  державна  гравіметрична  мережа,  а також  геодезичні мережі спеціального  призначення, які будуються за  спеціальними програмами.  

     ДГМ задає на  всій  території країни  референцну  систему координат і поширює з необхідною точністю і щільністю пунктів ДГМ загальноземну систему координат.

     Положення  пунктів ДГМ визначається в  двох системах  координат -    загальноземній    та   референцній.   Між   обома   системами встановлюється  однозначний зв'язок,  який визначається  параметрами взаємного переходу (елементами орієнтування).

     За  загальноземну  систему  координат   приймається  геодезична референцна  система  1980  року  (ITRS)  з   параметрами  еліпсоїда:  

     велика  піввісь еліпсоїда а = 6 378 137 м;

     стиснення  еліпсоїда f = 1:298,257;

     геоцентрична  гравітаційна  стала  GM  =  3986  005  х   10(8)

м(3).с(-2);

     Геодезичні  висоти  пунктів ДГМ визначаються  безпосередньо або обчислюються  як сума нормальної висоти  і  висоти  квазігеоїда  над  відліковим еліпсоїдом.

     Нормальні  висоти   пунктів  ДГМ   визначаються  в  Балтійській  системі  висот,  вихідним  пунктом   якої  є  нуль  Кронштадтського  футштока.

     Для  побудови ДГМ використовується  атомний час, який задається  шкалою  державного  еталону часу  і частоти (з урахуванням поправок  за перехід до системи міжнародного  координованого часу).

     Масштаб  ДГМ задається Державним еталоном  довжини - метром, за довжину якого  приймається відстань, яку проходить  світло у вакуумі за 1:299 792 458 долю  секунди.  

           Структура і точність ДГМ станом на 1997 рік  

     ДГМ станом  на  1997  рік побудована відповідно до вимог Основних положень про державну геодезичну  мережу  СРСР  1954-1961 рр.  та  Основних положень про державну нівелірну мережу СРСР 1961 р. і включає до себе:

• ряди тріангуляції 1 класу;
• заповнюючі мережі  тріангуляції  і  полігонометрії  1  та   2 класів;
• геодезичні мережі згущення 3 і 4 класів;
• нівелірні мережі I, II, III, IV класів.

     ДГМ  складається  з  19538  пунктів,  з  яких  519 пунктів - 1

класу,  5386 пунктів - 2 класу і 13633 пункти - 3 і  4  класів,  а 

також містить 90 геодезичних азимутів,  визначених з астрономічних 

спостережень, 49 базисів та базисних сторін ( 10 сторін - 1 класу,

39 - 2 класу).  
 

     Точність  астрономічних   визначень   характеризується  такими 

середньо-квадратичними  помилками:

• астрономічної широти - 0.19",
• астрономічної довготи - 0.025(s),
• астрономічного азимута - 0.33".

    Точність  вимірювань    базисних    сторін    характеризується  відносними середньоквадратичними  помилками:  

     для  1 класу - 1:540 000 - 1: 1 710 000,

     для  2 класу - 1:203 000 - 1:13 400 000  

     Точність  вимірювань горизонтальних кутів  в мережах 1, 2, 3 та 4 класів,  обчислена  за нев'язками  трикутників,  характеризується  середньо  квадратичними  помилками  0.64" ,  0.83",  1.19" і 1.54"

відповідно, а  точність кутових вимірювань, обчислена  за нев'язками замкнутих фігур у  полігонометрії,  дорівнює 1.4" і 1.7" відповідно для пунктів 3 і 4 класу.

     Точність  лінійних вимірювань в геодезичній  мережі згущення  3 і 4  класів  характеризується     такими відносними середньоквадратичними помилками:  

     для  пунктів 3 класу - 1:46 000 - 1:158 000,

     для  пунктів 4 класу - 1:46 000 - 1:130 000.  

     Точність  визначення    взаємного    положення   пунктів   ДГМ  характеризується середньоквадратичною  помилкою 0.196 метра. 

     Нормальні  висоти верхніх марок центрів  пунктів ДГМ  визначено з  геометричного або тригонометричного  нівелювання. 

     Щільність  пунктів  ДГМ складає в середньому 1 пункт на 30 кв. кілометрів.  

     Висотна  геодезична нівелірна мережа  поділяється на:  

     нівелірні  мережі I, II класів;

     нівелірні  мережі III і IV класів.  

     Лінії  нівелювання  I та II класів є головною  висотною основою України.  Їх  прокладено переважно вздовж  автомобільних  доріг  або  залізниць та закріплено на  місцевості віковими,  фундаментальними,

грунтовими, скельними  та стінними реперами приблизно через  кожні 5 км уздовж траси.  
 
 
 

     Характеристика  головної  висотної  основи  України  наведена в таблицях 1 і 2.  

     Кількість  ліній і їх довжина: 

                                                      Таблиця 1

Розподіл нев'язок у полігонах:

Таблиця 2

    На  території геодинамічних полігонів  (Кримський, Карпатський, Бориславський),  а також техногенних полігонів  у  районах  атомних електростанцій   і  площадок  родовищ  корисних  копалин  створені нівелірні  мережі у вигляді ліній нівелювання  I і II класів,  які є частиною  комплексу наукових геофізичних  досліджень.  Вони служать для  вивчення геодинамічних явищ  та  сучасних  вертикальних  рухів  земної   поверхні.   Вимірювання   на  цих  полігонах  проводилися  декількома послідовними циклами  через відповідні проміжки часу.

     Нівелірні  мережі  III  і  IV  класів   заповнюють   нівелірні полігони  I  і  II класів і служать для  забезпечення топографічної зйомки  всіх масштабів та вирішення  інженерних завдань. 

     На  всю територію  України   складені  каталоги  висот   пунктів нівелювання  I-IV  класів,  які  систематизовані  за  листами карт масштабу 1:200 000.  У  каталогах  уміщені   висоти  в  Балтійській 

системі висот 1977 року.  

               Астрономо-геодезична  мережа 1 класу  

     Астрономо-геодезична  мережа  1  класу (АГМ-1) будується  у вигляді однорідної за точністю просторової геодезичної мережі, яка складається  з  системи  рівномірно розміщених геодезичних  пунктів, віддалених один від одного на 50-150 кілометрів.

     АГМ-1 є геодезичною основою для   побудови  нових  геодезичних  мереж і забезпечення подальшого  підвищення точності існуючої  ДГМ з використанням методів  супутникової геодезії.  

     Частина  пунктів АГМ-1 являє собою постійно  діючі станції  GPS -  спостережень  та  астрономо-геодезичні  обсерваторії,  на  яких виконується    комплекс    супутникових     астрономо-геодезичних, 

гравіметричних   та   геофізичних  спостережень,  що  забезпечують безперервне   відтворення   загальноземної   геодезичної   системи координат  та  редукування результатів спостережень і координатних визначень на єдину  епоху з  урахуванням  релятивістських  ефектів, припливних та інших рухів  земної кори.

     Решта  пунктів   АГМ-1   -  це  фундаментально  закріплені  на місцевості пункти, положення яких періодично визначається  в рамках довгострокової програми  функціонування ДГМ. 

       Пункти АГМ-1  повинні  бути  вставлені в мережу високоточного  нівелювання,  що дозволяє визначати  перевищення  нормальних  висот  між  суміжними пунктами АГМ-1 з ередньоквадратичними помилками  не більше 0.05 метра. 

     На  кожному пункті АГМ-1 виконуються  і періодично повторюються визначення   відхилень   вискових   ліній   з  середньоквадратичною помилкою 0,5".  
 

                    Геодезична мережа 2 класу  

     Геодезична  мережа  2  класу будується у  вигляді однорідної за точністю  просторової  геодезичної   мережі,  яка   складається   з рівномірно  розміщених  геодезичних   пунктів  існуючої геодезичної 

мережі 1 та 2  класів,  побудованих  згідно  з  вимогами  Основних положень  про  державну  геодезичну  мережу СРСР 1954-1961 рр.,  і нових пунктів,  що визначаються відповідно до вимог  цих  Основних положень.

     Геодезична  мережа  2 класу є вихідною геодезичною  основою для побудови геодезичної  мережі згущення 3 класу та геодезичних   мереж спеціального  призначення   з  використанням  методів   супутникової геодезії та традиційних  геодезичних методів. 

     Нові  пункти  геодезичної  мережі  2  класу  розміщуються   на  відстані 8-12 км один від одного, а на території міських населених  пунктів,  великих промислових  об'єктів  -  5-8  км,  їх  положення 

визначається,   як   правило,   відносними  методами  супутникової геодезії,   а    також    традиційними    геодезичними    методами (тріангуляції,  трилатерації,  полігонометрії),  які  забезпечують

точність    визначення    взаємного    положення     пунктів     з середньоквадратичними  помилками  величиною  0.03-0.05  метра  при  середній довжині сторін 10 кілометрів.

     За  вихідні   пункти   для   визначення   координат    пунктів геодезичної  мережі 2 класу приймаються пункти АГМ-1.  Група нових пунктів геодезичної  мережі 2 класу,  що визначаються, повинна мати зв'язок не менш  ніж з трьома пунктами АГМ-1.  

     Основні  вимоги   до   побудови  геодезичної   мережі  2  класу 

наведено в  таблиці 3.  

                                                      Таблиця 3 

     Нормальні  висоти  марок  верхніх  центрів  пунктів геодезичної мережі 2 класу  повинні визначатись геометричним  нівелюванням,  яке забезпечує  точність  взаємного  положення   пунктів  за  висотою з 

середньоквадратичною  помилкою не більше 0.05 метра.  В гірській  і важкодоступній  місцевості  нормальні  висоти  можуть  визначатись  тригонометричним  нівелюванням  або  GPS   -   нівелюванням,   яке виконується    відносними   методами   супутникової   геодезії   з 

урахуванням висот  квазігеоїда, отриманих з гравіметричних даних. У цьому  випадку  середньоквадратична  помилка  визначення взаємного положення  суміжних пунктів за висотою не повинна  перевищувати 0,20 метра.

     На  всіх    нових   пунктах   геодезичної   мережі   2   класу встановлюються  по  два   орієнтирні  пункти  (ОРП)  з   підземними центрами на відстані  від 500 до 1000 м (на забудованій  та закритій 

місцевості не менше 250 м) обов'язково із забезпеченням  видимості (земля   -  земля)  між  пунктом  мережі  і  орієнтирним  пунктом. Середньоквадратична помилка  визначення  відстані  між  орієнтирним  пунктом  і  пунктом  мережі  не  повинна  перевищувати 0,05 метра.

Середньоквадратичні помилки визначення  дирекційних  напрямків  на орієнтирні пункти не повинні перевищувати 5".  
 

            Організаційні і науково - технічні заходи

                           побудови ДГМ  
 

     Програма  побудови та модернізації  ДГМ   передбачає:

• побудову астрономо-геодезичної мережі 1 класу;
• модернізацію геодезичної мережі 2 класу;
• побудову та модернізацію геодезичної мережі згущення 3 класу;
• побудову та модернізацію висотних геодезичних мереж;
• обстеження та оновлення пунктів і знаків геодезичних мереж.

     Модернізація  ДГМ  здійснюється  з  метою   приведення існуючої мережі до  однорідної за точністю і достатньої  за щільністю пунктів і виконується  на тих ділянках,  де на основі  обстеження пунктів на 

місцевості і  результатів математичної обробки  мереж  встановлено, що:

• точність раніше  виконаних  спостережень  або   врівноважених елементів мережі нижча, ніж вимагають ці Основні положення;
• центри геодезичних  пунктів  втрачені  або  щільність пунктів геодезичної мережі недостатня для даного району;
• виявлено деформації    земної    поверхні    внаслідок    дії сейсмотектонічних і техногенних явищ.

     Модернізація  геодезичних  мереж  у   районах  землетрусів,  що відбулися  з  магнітудою  п'ять  балів   і  більше,  здійснюється  в  найкоротші терміни,  а у вугільних  басейнах і районах інтенсивного  добування руд,  газу,  нафти  та інших підземних  розробок  потреба модернізації обгрунтовується  маркшейдерськими даними.

     Виробничий  цикл  побудови  ДГМ  складається   з таких основних видів робіт:

• проектування мережі;
• рекогностування і побудова геодезичних пунктів;
• вимірювання елементів мережі;
• математична обробка вимірів;
• складання каталогів  координат і висот геодезичних пунктів та нівелірних знаків.

     Середня  щільність пунктів ДГМ повинна  бути  не  менше  одного пункту  на 30 кв. кілометрів. Подальше збільшення  щільності пунктів ДГМ обгрунтовується  розрахунками,  виходячи з   конкретних  завдань топографо-геодезичного  забезпечення території. 

     Для  геодезичного     забезпечення     топографічної    зйомки встановлюються  такі норми щільності пунктів  та реперів ДГМ:  

• для зйомок у масштабі 1:25 000 і 1:10 000 - 1 пункт на 30 кв. кілометрів і 1 репер на трапецію масштабу 1:10 000;
• для зйомки у масштабі 1:  5  000  -  1  пункт  на  20-30  кв. кілометрів і 1 репер на 10-15 кв. кілометрів;
• для зйомки у масштабі 1: 2 000 і більше - 1 пункт на 5-15 кв. кілометрів і 1 репер на 5-7 кв. кілометрів.

     Для  топографічної  та кадастрової  зйомки в масштабі 1:2 000 і більше  на доповнення до пунктів ДГМ  визначаються пункти  розрядних  та знімальних геодезичних мереж. 

     У  разі  використання  супутникових  геодезичних  методів  для  визначення пунктів знімальних  мереж можливе обгрунтоване зменшення  щільності пунктів ДГМ. 

     Проектування  геодезичних мереж виконується  з урахуванням усіх раніше  виконаних робіт. 

     Місця  побудови геодезичних пунктів   обираються  таким  чином, щоб   забезпечувалось  їх збереження  та стійкість центрів у плані  і за  висотою  протягом  тривалого  часу  і  щоб   їх   було   зручно використовувати  в практичній діяльності.

     Типи  центрів  вибираються  з   урахуванням фізико-географічних  умов району робіт,  глибини  промерзання грунтів, гідрогеологічного  режиму та інших особливостей  місцевості.