2020-10-10
204
7.1 Общие сведения о геодезических сетях
Для составления карт и планов, решения геодезических задач, в том числе геодезического обеспечения строительства, на поверхности Земли располагают сеть точек, связанных между собой единой системой координат. Эти точки маркируют на поверхности Земли или в зданиях и сооружениях центрами (знаками). Совокупность закрепляемых на местности или зданиях точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат, называются геодезическими сетями.
Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные: первые служат для определения координат Х и Υ геодезических центров, вторые для определения их высот Н.
Принцип построения плановых геодезических сетей заключается в следующем. На местности выбирают точки, взаимное положение которых представляется в виде геометрических фигур: треугольников, четырехугольников, ломаных линий и т.д. Причем точки выбирают с таким расчетом, чтобы некоторые элементы фигур (стороны, углы) можно было бы непосредственно измерить, а все другие элементы вычислить по данным измерений. Например, в треугольнике достаточно измерить одну сторону и три угла (один для контроля правильности измерений) или две стороны и два угла (один для контроля правильности измерений), а остальные стороны и углы вычислить. Для вычисления правильности плановых координат вершин выбранных точек необходимо кроме элементов геометрических фигур знать еще дирекционный угол стороны одной из фигур и координаты одной из вершин.
Для определения высот пунктов (реперов) строят в основном сети геометрического нивелирования. Используют также метод тригонометрического нивелирования.
Сети строят по принципу перехода от общего к частному, т. е. от сетей с бόльшими расстояниями между пунктами и высокоточными измерениями к сетям с меньшими расстояниями и менее точным.
Геодезические сети подразделяют на четыре вида: государственные, сгущения, съемочные и специальные.
Государственные геодезические сети служат исходными для построения всех других видов сетей.
Геодезическая сеть РФ создавалась в течение многих десятилетий; за это время изменялись не только классификация сетей, но и требования к точности измерения в них.
7.2 Плановые геодезические сети
Началом единого отсчета плановых координат в РФ служит центр круглого зала Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге.
Государственные плановые геодезические сети разделяют на четыре класса. Сеть 1-го класса имеет наивысшую точность и охватывает всю территорию страны как единое целое. Сеть каждого последующего класса строится на основе сетей высших классов. Так, сеть 2-го класса строят на основе сетей 1-го класса, 3-го класса – на основе сетей всех предыдущих классов. Типичная плановая сеть строится методом триангуляции – треугольников (рисунок 15 а, б).
Рисунок 15 а – Сеть триангуляции в виде цепи треугольников
Рисунок 15 б – Сплошная сеть триангуляции
7.2.1 Триангуляция 1 класса
Она является главной основой развития геодезических сетей последующих классов и имеет целью распространение единой системы координат на всю территорию страны. Её построение выполнено с наивысшей точностью. Сеть 1 класса образует систему полигонов из звеньев триангуляции, каждое из которых не превышает 200 км. Периметр полигона порядка 800-1000 км. Звенья (ряды) триангуляции по возможности располагаются вдоль меридианов и параллелей.
Типовыми фигурами, из которых построены звенья триангуляции, являются треугольники, близкие к равносторонним. В месте пересечения звеньев измерены базисные стороны, длиной не менее 6 км с точностью порядка 1:1000 000.
Координаты вычисляются в единой "Системе 1942 года", основой которой является референц - эллипсоид Красовского, а исходным пунктом - координаты Пулковской обсерватории.
7.2.2 Триангуляция 2 класса
Строится в виде сплошных сетей треугольников, заполняющих полигоны триангуляции 1 класса. Треугольники сети 2 класса должны по возможности приближаться к равносторонним. В зависимости от физико-географических условий длины сторон сети - от 7 до 20 км.
7.2.3 Триангуляция 3 и 4 классов
Является дальнейшим сгущением ГГС для целей крупномасштабного картографирования и обоснования строительства инженерных сооружений. Строится в виде вставок жестких систем или отдельных пунктов с обязательным применением всех треугольников. Длины сторон – 2 – 8 км.
Пункты сетей всех классов должны иметь отметки, полученные из геометрического или тригонометрического нивелирования, а также надежно закреплены долговременными подземными сооружениями - центрами.
Взамен триангуляции 3 и 4 классов может прокладываться сеть полигонометрии или трилатерации соответствующего класса. Полигонометрические ходы прокладывают в виде систем или одиночных ходов, опирающихся на пункты высшего класса. Наименьшая сторона полигонометрии 3 класса – 3 км, а 4 класса – 2 км.
7.2.4 Геодезические сети сгущения
Сети сгущения строят для дальнейшего увеличения плотности (числа пунктов, приходящихся на единицу площади) государственных сетей. Плановые сети подразделяют на 1-й и 2-й разряды.
К ним относятся сети, прокладываемые для обоснования топографических съемок масштабов 1:5000 - 1:500 и инженерно -геодезических работ.
Триангуляция 1 и 2 разрядов строят в виде цепочек или сплошной сети треугольников, а также разнообразных засечек.
Длина сторон в триангуляции 1 разряда - от 2 до 5 км. Невязка в треугольниках не более 20".
Относительная ошибка измерения сторон 1:50 000.
В триангуляции 2 разряда длина сторон от 0,5 до 3 км. Невязка в треугольниках не более 40". Относительная ошибка измерения сторон
1: 20 000.
Для всех пунктов геодезической сети сгущения определяются высоты из геометрического нивелирования.
7.2.5 Полигонометрические сети 1 и 2 разрядов
Длина сторон хода в сети 1 разряда - наибольшая – 800 м, наименьшая – 120 м, число сторон в ходе - не более 15, угловая невязка 10"√ п, (п - число углов в ходе), предельная относительная ошибка 1: 10000.
Длина сторон хода в сети 2 разряда - наибольшая - 350 м, наименьшая – 80 м, число сторон в ходе - не более 15, угловая невязка 20" √ п, предельная относительная ошибка 1:5000.
7.2.6 Съемочные сети
Это тоже сети сгущения, но с еще бόльшей плотностью.
Съемочные сети являются непосредственной основой съемок всех масштабов и разных геодезических работ. Они подразделяются на плановые, прокладываемые в виде теодолитных и мензульных ходов, геометрических сетей и различных засечек; высотные, создаваемые проложением высотных ходов нивелированием горизонтальным лучом или тригонометрическим нивелированием с невязками в ходах не более: 50 мм√L - при техническом нивелировании, 100 мм√L - при нивелировании горизонтальным лучом теодолита и 200 мм √L, где L - длина хода в км.
7.2.7 Специальные геодезические сети
Их создают для геодезического обеспечения строительства сооружений. Плотность пунктов, схема построения и точность этих сетей зависят от специфических особенностей строительства.
7.3 Высотные геодезические сети
Государственные высотные геодезические сети создают для распространения по всей территории страны единой системы высот. За начало высот в РФ и ряде других стран принят средний уровень Балтийского моря, определение которого проводилось в период с 1825 г. до 1840 г. этот уровень отмечен горизонтальной чертой на медной металлической пластине, укрепленной в устое моста через обводной канал в Кронштадте.
Государственная высотная сеть является основой топографических съемок всех масштабов. Она разделяется на нивелирную сеть I, II, III, IV классов.
Посредством нивелирной сети I, II классов создается единая система высот на всей территории страны. Кроме того нивелирование I и II классов предназначается для решения таких научных задач, как изучение современных вертикальных движений земной поверхности и движений, обусловленных сейсмической деятельностью Земли; определение разности уровней морей и океанов; изучение фигуры физической поверхности Земли в результате определения расстояний от уровенных поверхностей, проходящих через точки физической поверхности Земли, до выбранной поверхности относимости - эллипсоида.
Нивелирные сети III и IV классов служат для обеспечения топографических съемок и решения инженерно-геодезических задач.
Нивелирная сеть I класса состоит из ходов, образующих сомкнутые полигоны периметром около 4000 км. Ходы такой сети прокладывают преимущественно по шоссейным, железнодорожным и другим улучшенным путям сообщения, а также вдоль берегов морей и больших рек. При нивелировании I класса длина луча на станции должна быть не более 50 м, неравенство плеч на станции - 0,5 м, высота луча над почвой - не менее 0,8 м. Ошибка определения превышения в ходе длиной 1 км не более 0,5 мм.
Нивелирная сеть II класса состоит из ходов, опирающихся на реперы нивелирования I класса и образующих полигоны с периметром 500 – 600 км. Ходы прокладываются преимущественно по улучшенным путям сообщения, а также вдоль берегов морей и больших рек.Нормальная длина луча принята равной 65 м, неравенство плеч на станции - 1м, высота луча над почвой - 0,5 м. Ошибка определения превышения в ходе длиной 1 км не более 0,8 мм.
Нивелирная сеть III класса прокладывается внутри полигонов I и II классов и полигоны длиной 60 – 200 км. Нормальная длина луча - 75 м, неравенство плеч на станции – 2 м, высота луча над почвой – не менее 0,3 м. Ошибка определения превышения в ходе длиной 1км не более 1,6 мм.
Нивелирная сеть IV класса прокладывается внутри полигонов старших классов.Нормальная длина луча – 100 м, неравенство плеч на станции – 5 м, высота луча над почвой - не менее 0,2 м. Ошибка определения превышения в ходе длиной 1 км не более 6 мм.
Техническое нивелирование строится отдельными линиями, которые
опираются на реперы старших классов, а также строятся в виде полигонов.
Нормальная длина луча - до 200 м. Ошибка определения превышения в ходе длиной 1 км не более 15 мм.
На территории России кроме ГГС, ГСС и ГНС существуют и другие виды геодезических сетей:
- фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС);
- государственная фундаментальная гравиметрическая сеть (ГФГС);
- доплеровская геодезическая сеть (ДГС);
- космическая геодезическая сеть (КГС);
- спутниковая геодезическая сеть I класса (СГС - 1);
- спутниковая дифференциальная геодезическая сеть (СДГС).
7.4 Закрепление геодезических сетей на местности
На местности геодезические пункты отмечаются центрами и опознавательными знаками. Типы центров и опознавательных знаков бывают самые разнообразные, они зависят от типа и точности геодезической сети, от климатических, почвенных и других характеристик местности. Геодезические пункты должны быть достаточно прочными и долговечными, чтобы сохранить неизменное положение центра в течение длительного времени и находиться в удобном месте, обеспечивающем быстрое его обнаружение и опознавание.
Центры и знаки подразделяются:
- по местоположению - на грунтовые (скальные) и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений;
- по содержанию - на металлические, железобетонные, деревянны е и т. д.;
- по назначению – на постоянные, к которым относятся все знаки государственных геодезических сетей, и временные, устанавливаемые на период изысканий, строительства, реконструкции, наблюдений и т. д.
Постоянные знаки закрепляют подземными знаками – центрами. Как правило, подземный центр представляет собой бетонный монолит, закладываемый ниже промерзания грунта и не в насыпной массив. У поверхности земли в монолите устанавливают чугунную марку, на которую наносят центр в виде креста или точки. Положению этого центра соответствуют координаты Х и Υ и во многих случаях отметки Н.
Для того чтобы с одного знака был виден другой (смежный), над подземными центрами устанавливают наружный знак в виде металлических или деревянных трех- или четырехгранных пирамид или сигналов.
Государственные высотные сети всех классов закрепляют на местности грунтовыми реперами. Стенные реперы закрепляют в фундаментах устойчивых сооружений – водонапорных башен, капитальных зданий, каменных устоев мостов и т. д.
Временные знаки. Точки съемочных, а иногда и разбивочных сетей закрепляют временными знаками – деревянными или бетонными столбами, металлическими штырями, отрезками рельсов и т. д. Их закрепляют в земле на глубину до 2 м. В верхней части такого знака крестом, точкой или риской отмечают местоположение центра или точки с высотной отметкой.
Заключение
Современная система высшего образования в России продолжает изменяться в сторону дальнейшего совершенствования путем ее приближения к уровню международных образовательных стандартов.
В настоящем издании представлен курс лекций для подготовки специалистов лесного и природоохранного хозяйства, обладающих методами и навыками проектирования и организации лесных и природоохранных хозяйств, обустройства территорий и строительства, ремонта и эксплуатации автомобильных дорог на принципах устойчивого, многоцелевого лесопользования.
Изучая изложенный в лекциях материал, студенты должны усвоить теоретические основы инженерно-геодезических работ при строительстве различных инженерных сооружений и овладеть практическими навыками выполнения основных геодезических измерений. Однако геодезическое производство, как и все области деятельности человека, постоянно совершенствуются: появляются новые приборы и вычислительные средства, основанные на последних достижениях науки и техники, изменяются методы и технологии производства работ. Поэтому мастерство и профессиональная эрудиция даже квалифицированного инженера должны непрерывно обогащаться в процессе трудовой деятельности посредством изучения и освоения передового опыта, рационализации приемов труда, форм организации производства.
Необходимо постоянно совершенствовать профессиональные навыки и обновлять свои знания, изучать новую научно-техническую, справочную и нормативную литературу, следить за публикациями в периодических изданиях. Такой подход к учебной и трудовой деятельности будет способствовать повышению уровня знаний и производительности труда, улучшению качества лесопользования и строительства.
