Опорные геодезические сети
Содержание
Введение
1. Классификация и технические характеристики плановых геодезических сетей
2. Методы построения плановых опорных геодезических сетей
3. Спутниковые методы построения опорных сетей
4. Сгущение спутниковой сети полигонометрическими ходами
Заключение
Введение
Геодезия занимается изучением Земли в геометрическом отношении. Название геодезия произошло от греческих слов: гео-земля и дазаман-делю, т. е.. Земле разделение. Отсюда видно, что геодезия очень близка к геометрии - науке об измерении. Обе эти науки зародились в глубокой древности. С развитием человеческого общества геометрия стала заниматься изучением пространственных форм, а практическая часть в приложении к вопросам измерения на земле получила название геодезия. Геодезия в свою очередь тесно связана с картографией - наукой о составлении карт. Геодезические материалы служат основой для составления карт.
Цель курсовой работы: изучить виды геодезических сетей и определить их особенности. Задачами курсовой работы являются: 1. рассмотреть понятие «Государственная геодезическая сеть»; 2. описать методы создания геодезических сетей; 3. определить особенности всех видов сетей; Предметом исследования в курсовой работе является виды геодезических сетей: Глобальная государственная сеть; Государственная плановая сеть, Государственная нивелирная сеть; Государственная гравиметрическая сеть; сети сгущения и местные геодезические сети. Объектом является: Государственная геодезическая сеть. Структура курсовой работы: Курсовая работа состоит из двух глав, каждая глава делится на параграфы. Данная структура удобна для понимания темы и показывает наглядность рассматриваемой проблемы. Задача геодезии является изучение деталей земной поверхности.
В результате изучения получают планы, карты и числовые характеристики, относящиеся к Земле в целом и отдельным участкам, линиям и точкам на ней. В геодезии изучаются способы и инструменты, применяемые при измерении углов и длин линий. Материалы геодезических работ в виде планов, карт и числовых величин (координат и высот) точек земной поверхности имеют большое применение в различных отраслях народного хозяйства. Всякое сооружение проектируют с учетом имеющихся на местности контуров сооружений, дорог, водных источников, почвы, грунта. Поэтому для проектирования необходим план местности с подробным отображением всех деталей. Проектирование и строительство сел, городов, железных и шоссейных дорог нельзя выполнять без геодезических материалов. Геодезические работы по содержанию и характеру подразделяются на две стадии: 1. полевые измерительные работы с применением современной геодезической техники. 2. вычислительная обработка результатов измерений, графическое составление и оформление планов и карт. Исключительно большое значение планово - картографический материал имеет в сельском хозяйстве. Землеустроительные органы занимаются проблемой рационального использования земли.
Перед сельским хозяйством стоят задачи орошение, осушение земельных участков, поведение мероприятий по борьбе с эрозией почв и др. все эти вопросы можно решить только с использованием геодезии. Для решения многих вопросов необходимы планы, карты, отображающие рельеф, границы видов почв, растительности, водоемов и др. Методы изучения Земли в целом, как планеты значительно отличаются от методов изучения отдельных участков поверхности. Земля представляет собой сферическое тело, следовательно, исследуя ее в целом или больших ее участков необходимо учитывать сферичность, что и изучает наука высшая геодезия.
1. Классификация и технические характеристики плановых геодезических сетей
С точки зрения геометрии любая геодезическая сеть - это группа зафиксированных на местности точек, для которых определены плановые координаты (X и Y или B и L) в принятой двухмерной системе координат и отметки H в принятой системе высот или три координаты X, Y и Z в принятой трехмерной системе пространственных координат.
Геодезическая сеть России создавалась в течение многих десятилетий; за это время изменялись не только классификация сетей, но и требования к точности измерений в них. 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.
Все геодезические сети по назначению и точности построения подразделяются на три большие группы:
- государственные геодезические сети (ГГС),
- геодезические сети сгущения (ГСС),
- геодезические съемочные сети.
Согласно принципу перехода «от общего к частному» вся опорная сеть подразделяется на классы и построение ее осуществляется несколькими ступенями: от сетей высшего класса к низшему, от крупных и точных геометрических построений к более мелким и менее точным. Пункты высших классов располагаются на больших (до нескольких десятков км) расстояниях друг от друга и затем последовательно сгущаются путем развития между ними сетей более низких классов. Такой подход позволяет в сжатые сроки с высокой точностью распространить единую систему координат на всю территорию страны.
Государственная плановая геодезическая сеть является главной геодезической основой для выполнения геодезических работ при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при производстве топографических съёмок, решении научных проблем, а также при обеспечении военных действий. Государственная плановая геодезическая сеть строится в соответствии с принципом перехода от общего к частному и делится на 1, 2, 3, 4 классы, отличающиеся друг от друга по точности измерения углов и линий, размерам сторон и способу закрепления точек на местности. Государственная сеть 1-го класса служит геодезической основой для построения всех остальных плановых сетей. С помощью этой сети на территории страны вводится единая система координат. Результаты измерения в сетях 1-го класса используются для решения научных геодезических задач.
Государственная геодезическая сеть 1 класса имеет полигональное строение и равномерно покрывает всю территорию страны. Отдельные полигоны 1 класса состоят из звеньев триангуляции 1 класса или траверсов полигонометрии 1 класса (см. рис.1).
Государственная геодезическая сеть 1-го класса создаётся в виде триангуляционных рядов, прокладываемых вдоль параллелей и меридианов на расстоянии примерно 200 км друг от друга. Ряды, идущие вдоль параллелей и меридианов, пересекаясь друг с другом, образуют полигоны периметром 800-1000 км. Каждая из четырёх сторон этого полигона, называемая звеном, состоит из треугольников, близких к равносторонним, с расстоянием между вершинами не менее 20 км. На концах звеньев, т.е. в вершинах полигонов, измеряют длину одной из сторон с относительной погрешностью не более 1:400 000. В пунктах, лежащих на концах таких сторон, выполняют астрономические измерения широты, долготы и азимута. Горизонтальные углы в треугольниках 1-го класса измеряют высокоточными теодолитами со средней квадратической погрешностью 0.7``. В тех районах, где по условиям местности построение триангуляции сопряжено со значительными трудностями, её заменяют ходами полигонометрии 1-го класса.
Рис. 1 Полигоны государственной геодезической сети 1 класса
Государственная сеть 2-го класса представляет собой сплошную сеть триангуляции или полигонометрии, заполняющую полигоны 1 класса (см. рис.2).
Треугольники имеют стороны длиной 7-20 км. Горизонтальные углы в треугольниках сети измеряют со средней квадратической погрешностью 1.0``, а стороны - с относительной ошибкой не более 1:300 000. Измеряемые стороны располагают равномерно по всей сети, но не реже, чем через 25 треугольников. Допускается замена триангуляции полигонометрическими ходами 2-го класса. Государственные геодезические сети 1 и 2 класса образуют астрономо-геодезическую сеть (АГС) Российской Федерации. Она включает в себя 164 306 пунктов, 3 600 геодезических азимутов и 2 800 базисных сторон и характеризуется точностью взаимного расположения пунктов не более 2 -- 4 см или 25 - 80 см при расстояниях между пунктами от 500 до 9 000 км.
Рис. 2 Заполняющая сеть 2 класса
Государственные сети 3-го и 4-го классов предназначены для сгущения сети пунктов 1 и 2 классов. Пункты сетей 3 и 4 класса созданы в виде вставок отдельных пунктов в геометрические фигуры сетей высших классов (см. рис.3).
Длины сторон треугольников сети 3-го и 4-го классов составляют соответственно 5-8 км и 2-5 км при относительной погрешности измеряемых сторон не более 1:200 000. Углы измеряют со средней квадратической погрешностью 1.5`` и 2``. Вместо триангуляции разрешается применять полигонометрические ходы 3 и 4 классов.
Закрепление на местности пунктов государственной геодезической плановой сети выполняется специальными устойчивыми и долговременными центрами. В зависимости от характера грунта и других физико-географических условий местности применяют различные конструкции центров.
Рис. 3 Типовые фигуры ГГС 3 и 4 классов
Важнейшей частью любого центра является чугунная марка с небольшим, расположенным посередине, отверстием, которое обозначает закрепляемую точку геодезической сети. Каждый центр имеет несколько дублирующих друг друга чугунных марок, расположенных на разной глубине, но на одной отвесной линии. В настоящее время применяются 7 типов различных центров для закрепления пунктов ГГС.
Рядом с центром пункта ГГС обязательно устанавливается опознавательный столб, предназначенный для быстрого отыскания центра на местности.
Поскольку в государственных геодезических сетях расстояния между пунктами составляют от двух до двадцати и более километров, то обеспечить видимость между такими пунктами с земли невозможно. Кроме того, атмосфера в непосредственной близости от земли существенно влияет на погрешности результатов измерений. По этим причинам на пунктах государственных плановых геодезических сетей строят специальные сооружения, геодезические сигналы или пирамиды.
С помощью геодезических сигналов теодолит при измерении углов устанавливается высоко над землёй. Для геодезиста на уровне, удобном для работы с теодолитом, сооружается специальная площадка с ограждением, лестницей и крышей. На крыше устанавливается визирный барабан для наведения на данную точку со смежных пунктов сети. По конструкции сигналы делятся на простые и сложные. Простые сигналы имеют высоту до 15 м, сложные - 40 м и более. Геодезические пирамиды устроены более просто. Их высота, как правило, не превышает 10 м. Материалом для изготовления сигналов и пирамид обычно служит дерево и металл.
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. Каталоги включаются в состав Федерального картографо-геодезического фонда РФ. По специальным запросам организаций, выполняющих те или иные геодезические работы, Управление Росреестра выдает выписки из каталогов на указанную в запросе территорию.
Инженерно-геодезические плановые и высотные сети создаются на территориях городов, крупных промышленных, энергетических, горнодобывающих объектов и служат геодезической основой для выполнения комплекса проектно-изыскательских и строительных работ. Плановые инженерно-геодезические сети формируются в виде триангуляционных, полигонометрических, линейно-угловых, трилатерационных построений и геодезических строительных сеток. Требования к точности, плотности, стабильности плановых инженерно-геодезических сетей чрезвычайно разнообразны. Это обусловливается разнообразием тех задач, которые решаются при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. Как правило, инженерно-геодезические сети проектируются с учетом возможности их последующего сгущения и развития для обеспечения основных разбивочных работ и топографической съемки в масштабе 1:500.
Нельзя точно сказать, какой тип изысканий является наиболее востребованным, так как геодезия активно используется и для исследования нетронутых цивилизацией просторов и для измерений сложных инженерно-технических конструкций. В зависимости от положения пунктов сетей они подразделяются на три группы: плановые сети - представляют собой совокупность пунктов, которые имеют исключительно горизонтальные координаты. Выполняются на плоскости, не требующей дополнительного нивелирования контрольных точек. Используются для составления кадастрового плана земельного участка и межевания территории. Высотные сети - используются для геодезической съемки фасадов зданий, а также любых рукотворных и нерукотворных объектов, имеющих множество контрольных точек с разной высотой. Планово-высотные сети - комбинируют оба способа измерений и потому представляются наиболее сложными и трудоемкими. Построение планово-высотных сетей востребовано в промышленности.
Специальные геодезические сети развивают в связи со строительством инженерных сооружений или проведением каких-либо других работ, предъявляющих к геодезическому обеспечению особые требования. Съёмочные геодезические сети представляют собой систему пунктов, непосредственно с которых выполняют съёмку местности, перенесения в натуру проекта сооружения, различные контрольные измерения и т.п. По этой причине съёмочные сети называют рабочей геодезической основой.
На территории России кроме ГГС, ГСС, ГНС (государственной нивелирной сети) существуют и другие виды геодезических сетей: