Устройство геодезических сетей

 

ПЛАН.

 

1. Устройство геодезических сетей. 

2. Геодезические  сети сгущения

3. Погрешности геодезических измерений .

4. Тахеометрическая съёмка.

5. Список использованной  литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Устройство  геодезических сетей.

Геодезической сетью называют систему закрепленных на местности точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе координат и высот.

Геодезические сети могут  создаваться как на малых, так  и на огромных площадях земной поверхности. По территориальному признаку их можно подразделить на:

• глобальную (общеземную) геодезическую сеть, покрывающую весь земной шар;
• национальные (государственные) геодезические сети, создаваемые в пределах территории каждой отдельной страны в единой системе координат и высот, принятой в данной стране;
• сети сгущения, предназначенные для создания съемочного обоснования топографических съемок;
• местные геодезические сети, т. е. сети на локальных участках, используемые для решения различных задач в местной системе координат.

По геометрической сущности различают:

• плановые сети - в результате обработки измерений вычисляют координаты пунктов на принятой поверхности относимости (на поверхности эллипсоида или на плоскости);
• высотные сети - (нивелирные) сети получают высоты пунктов относительно отсчетной поверхности, например, поверхности квазигеоида;
• пространственные геодезические сети - из обработки измерений определяют взаимное положение пунктов в трехмерном пространстве.

 

  1.1.     Глобальная геодезическая сеть создается в настоящее время методами космической геодезии с использованием наблюдений ИСЗ, поэтому ее часто называют спутниковой или космической геодезической сетью. Положение пунктов в этой сети вычисляют в геоцентрической системе прямоугольных координат XYZ,начало которой совмещено с центром масс Земли, ось Z— с осью вращения ее, а плоскость ZY—с плоскостью начального меридиана. Глобальную геодезическую сеть используют для решения научных и научно-технических проблем и задач высшей геодезии, геодинамики, астрономии и других наук. К числу таких проблем и задач относятся, например, следующие:

 

• уточнение фундаментальных геодезических  постоянных;
• изучение фигуры и гравитационного поля Земли;
• определение движений полюсов Земли;
• задание единой для всей Земли системы геоцентрических пространственных прямоугольных или геодезических координат;
• определение положения референц-эллипсоидов разных стран относительно центра масс Земли;
• изучение перемещений и деформаций литосферных плит земной коры;
• изучение закономерностей изменения во времени координат пунктов общеземной геодезической сети вследствие динамики земной поверхности и приведение их мгновенных значений к определенной эпохе, например, к эпохе 2000 г.

 

Глобальная геодезическая  сеть должна непрерывно совершенствоваться для достижения наивысшей точности определения «мгновенного» положения ее пунктов в геоцентрической системе координат. По мере повышения точности глобальной геодезической сети будут постепенно расширяться возможности решения новых научных проблем и задач геодезии, прикладной космонавтики, геодинамики, астрономии и многих других наук.

Государственная геодезическая сеть является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов.

Плановая государственная геодезическая  сеть строится методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации и делится на четыре класса, различающиеся между собой точностью измерения углов и линий, длиной сторон и очередностью их построения.

Государственная геодезическая сеть строится по определенной схеме в соответствии с принципом перехода от общего к частному (от высшего класса к низшему).Рассмотрим схему построения плановой государственной геодезической сети методом триангуляции, так как этим методом построена в основном существующая сеть.

В первую очередь строится триангуляция 1 класса в виде рядов треугольников (близких к равносторонним), которые располагают по возможности вдоль меридианов и параллелей . Ряды треугольников образуют между собой полигоны. Длина каждого звена полигона (ряда треугольников) не должна превышать 200 км. В каждом углу полигона измеряют или базис в построенной здесь базисной сети для определения длины выходной стороны , или длину базисных сторон.  Базисы выбирают длиною не меньше 6 км и измеряют с точностью порядка 1: 1 000 000. На обоих концах базисных и выходных сторон из астрономических наблюдений определяют широту, долготу и азимут.

Взамен звеньев триангуляции могут  быть построены звенья полигонометрии 1 класса. Вместо полигонов 1 класса иногда строятся сплошные сети триангуляции 1 класса. Кроме того, что сеть 1 класса является исходной опорой для построения всех геодезических сетей, она служит базой при решении задач по определению формы и размеров Земли и других научных задач.

Триангуляция 2 класса строится в виде сети треугольников, сплошь заполняющих полигон 1 класса. Внутри этой сети (примерно в середине) измеряют базисную сторону, на концах которой определяют широту, долготу и азимут. Так как при построении сети 1 и 2 классов используют результаты астрономических наблюдений, то ее называют астрономо-геодезической сетью. 
 Сеть 1 и 2 классов сгущается пунктами 3 класса, а затем 4 класса. Триангуляция 3 и 4 класса строится в виде отдельных небольших систем. 
 Там, где экономически целесообразнее, триангуляция любого класса заменяется полигонометрией или трилагерацией того же класса. По точности построения все виды сетей одного и того же класса должны быть равноценными. 
 На небольших территориях, где нет пунктов 1 и 2 классов, в качестве исходной геодезической опоры для съемок в масштабах 1: 5000 и 1: 2000 разрешается строить самостоятельные сети 3 и 4 классов. При этом в сети триангуляции должно быть измерено не менее двух сторон, в полигонометрическои сети периметры полигонов не должны превышать: для 3 класса — 60 км, для 4 класса — 35 км.

Для обеспечения долговременной сохранности  пунктов государственной геодезической  сети их закрепляют на местности особыми  центрами согласно действующей инструкции. 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, когда имеется возможность производить угловые наблюдения со штатива, установленного на земле, и сигнал, когда для производства наблюдений прибор необходимо установить на большой высоте (до 40 м и более). В горных районах наружный знак сооружается в виде каменного или кирпичного тура. Вокруг каждого наружного знака (кроме тура) делают внешнее оформление в виде канав, образующих квадрат.

Высотные геодезические сети создаются  в основном методами геометрического  и тригонометрического нивелирования. Сети геометрического нивелирования подразделяются на государственную нивелирную сеть и сети технического нивелирования. 
 Государственные нивелирные сети делятся на четыре класса. Вначале прокладываются на большом расстоянии друг от друга нивелирные линии I класса, а затем пункты I класса последовательно сгущают пунктами II, III и IV классов путем проложения нивелирных линий соответствующих классов. 
 Линии I класса прокладываются по направлениям, связывающим далекие друг от друга пункты Советского Союза и основные морские водомерные посты. 
 Нивелирная сеть II класса опирается на пункты I класса. Линии I и II классов прокладываются по местам, наиболее удобным для нивелирования (вдоль железных, шоссейных дорог, больших рек). 
Нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой — единой для всей территории России. Кроме этого, она используется для научных целей: определения разностей уровней морей, изучения вековых движений суши и др.

Нивелирные сети III класса опираются  на пункты 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 прокладываются 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 проложении нивелирных ходов необходимо предусмотреть, чтобы все пункты триангуляции и полигонометрии на участке съемки получили высоты из нивелирования III и IV классов.

Пункты нивелирования  всех классов закрепляются 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 один километр хода, которая входит в качестве коэффициента в формулы допустимых невязок. 
 В зависимости от масштаба съемки пункты плановой и высотной государственной сети должны быть доведены до определенной плотности и располагаться на местности по возможности равномерно. 
Характеристика плотности пунктов государственной плановой и нивелирной сетей приведена.

2. Геодезические  сети сгущения

В настоящее время наиболее эффективным  методом создания геодезической  сети, включая и геодезические сети сгущения, является метод, связанный со спутниковыми технологиями (ГЛ0НАСС, GPS). Однако этот метод требует наличия приемной аппаратуры, высокая стоимость которой препятствует широкому ее использованию. Поэтому наряду с высокоэффективными спутниковыми технологиями используют и традиционные методы. Следует заметить, что при выполнении геодезических работ в закрытых помещениях и в стесненных условиях, когда наблюдение созвездия спутников невозможно или затруднительно, традиционные методы являются единственно возможными для решения многих задач.  
 Геодезические сети сгущения строят методами триангуляции и полигонометрии для сгущения государственной геодезической сети до плотности, необходимой для создания съемочного обоснования съемок крупного масштаба. Триангуляцию 1 и 2-го разрядов развивают в открытой и горной местности. Там, где триангуляцию 1 и 2-го разрядов выполнить по условиям местности невозможно или нецелесообразно, развивают полигонометрическую сеть 4-го класса, 1 и 2-го разрядов. Необходимо отметить, что полигонометрия 4-го класса для крупномасштабных съемок по сравнению с государственной выполняется с пониженной точностью.  
 При создании полигонометрии выполняют весь комплекс основных геодезических работ: угловые и линейные измерения, нивелирование. Углы на пунктах полигонометрии измеряют способом отдельного угла или круговых приемов оптическими теодолитами типа. Т1, Т2, Т5 с точностью центрирования 1 мм. Высоты на все пункты полигонометрии передаются нивелированием IV класса или техническим. Линии измеряют непосредственно: светодальномерами, подвесными мерными приборами или косвенно — длины сторон хода вычисляют по вспомогательным величинам.  
 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 пункты могут быть только плановыми или только высотными или одновременно — плановыми и высотными.  
 Сеть геодезических пунктов располагается на местности согласно составленному для нее проекту. Пункты сети закрепляются на местности 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 съемка может производиться независимо в разных местах, что не вызовет затруднения при составлении общего плана или карты. Кроме того, использование сети геодезических пунктов приводит к более равномерному распределению по территории влияния погрешностей измерений и обеспечивает контроль выполняемых геодезических работ. 

 
2.1.       Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита, лимб вертикального круга жестко скреплен с горизонтальной осью трубы и вращается вместе с ней, при этом алидада вертикального круга остается неподвижной. В некоторых теодолитах при алидаде вертикального круга имеется цилиндрический уровень, алидада вместе с уровнем могут вращаться на небольшие углы установочным винтом. Кроме того, цилиндрический уровень можно перемещать относительно алидады исправительными винтами.

При горизонтальном положении  визирной оси и оси цилиндрического  уровня (пузырек уровня в нуль-пункте) отсчет по вертикальному кругу должен быть равен нулю. Практически это  условие часто не выполняется.

Местом нуля (местом зенита) называют отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном (вертикальном) положении визирной оси трубы и положении пузырька уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункте.  На рисунке 1.88 М0 — угол между горизонтальной плоскостью и нулевым диаметром вертикального круга. При наведении перекрестия нитей сетки на верх вешки А после приведения пузырька уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункт при круге право (КП) по вертикальному кругу берут отсчет П, в этом случае угол наклона

v = П-M0.(1.76)

Рис. 1.88. Схема измерения вертикальных углов

 

При наведении перекрестия нитей  сетки на ту же точку при круге  лево (КЛ) и приведения пузырька уровня при алидаде вертикального круга  в нуль-пункт находим

v = М0- Л                            (1.77)

где Л — отсчет по вертикальному кругу при КЛ.

Решая выражения (1.76) и (1.77) относительно М0 и v, получаем

М0 = (П + Л)/2,   
v = (П + Л)/2                  (1.78)

При вычислении v и М0 по формулам (1.76)-(1.78) к малым углам прибавляют 360°.

В теодолите Т30 оцифровка делений вертикального круга дана против хода часовой стрелки, и отсчет берут по одной стороне круга. При этом для определения v и М0используют формулы:

M0 = (П + Л ± 180°)/2 
v = Л - М0 = М0 - П + 180° = (Л - П + 180°)/2     (1.79)

Например, теодолитом Т30 при наведении  на точку получены отсчеты Л =3°57', П = 176°05'. По первой из формул (1.79) находим

М0 = (3°57' + 176°05' - 180°)/2 = 0°01';

по вторым формулам (1.79) имеем:

В теодолитах 2Т30, 2Т15, Т15К, Т5К, 2Т30П, 2Т5 использована секторная оцифровка вертикального круга с указанием знаков «+» и «-», соответствующих положительным и отрицательным углам наклона. Вычисления М0 и v выполняют по формулам: