Что такое опорная геодезическая сеть
Опорная геодезическая сеть
Это построенная система базовых геодезических пунктов по принятым правилам и методикам, с требуемой точностью измерений в общегосударственной системе координат с возможностью выполнения всесторонних практических и чисто научных задач. С них начинается вся пространственная геометрия. Их можно считать началом, точками отсчета, относительно которых производят построения на поверхности и под землей, ориентирование в пространстве и космосе. Их можно считать основой всей государственной и всемирной систем координат, которые изменяются во времени в зависимости от технологий измерений, постоянного уточнения параметров Земли, пространственных координат базовых пунктов астрономо-геодезической сети, динамических процессов земной поверхности и внутри ее.
История развития
Серьезное развитие государственных сетей в нашей стране началось с середины двадцатых годов прошлого столетия. За первые пятнадцать лет было построено четыре тысячи семьсот тридцать три геодезических пунктов. Если представить, выполненный объем работ, то получается, что за каждый рабочий день в стране происходило появление не менее одного из них. С 1946 года с введением новой системы координат (СК-42) на базе эллипсоида Красовского продолжается строительство опорных сетей по всей территории страны. К семидесятым годам государственные сети в СК-42 достигают границ Крайнего Севера и Дальнего Востока. С 1963 года в стране параллельно вводится система координат СК-63. В семидесятые и восьмидесятые годы происходит их обновление и усовершенствование. Практическое внедрение в геодезические технологии спутниковых методов измерений в девяностые годы связано с создание системы ГЛОНАСС. К 1995 году в этой навигационной системе насчитывалось двадцать четыре космических летательных аппаратов, численность которых впоследствии уменьшилась. В эти же годы было положено начало создания государственной геодезической основы нового поколения.
Технология и последовательность работ при построении обоснования
Государственная опорная сеть считается основой для развития всех последующих. Все работы складываются по определенным технологическим правилам и по геометрическим традиционным схемам с соблюдением главного принципа «от общего к частному». Вначале строится основа из пунктов высшего порядка с достижением наивысшей точности работ. Затем от исходных базовых точек осуществляется геометрическое построение следующей более детальной цепочки. И так далее. Каждая последующая ветвь строится на исходных данных предыдущих ветвей, более высокого порядка. Таким образом, была построена вся система государственных сетей в СССР. Она состоит из нескольких классов точности, от первого до второго, третьего и четвертого классов, плановых и высотных опорных сетей.
Вся последовательность общегосударственных проектов по построению геодезической основы состоит из целого комплекса работ, включающего следующие этапы:
Устройство геодезических пунктов
Каждый геодезический пункт опорной сети представляет достаточно сложное инженерное сооружение, состоящее из подземной (центра) и наземной (знака) части. Наземная часть в виде какой-то надстройки (пирамиды, тура, монолитной конструкции) должна быть видна с сопряженных знаков для выполнения наблюдений и измерений на них. Подземная часть закладывается обычно в земной поверхности из железобетонных и забетонированных металлических конструкций с маркировкой центра (с координатами) и буквенно-цифровых обозначений в его верхней части. Типы центров строго регламентированы, соответствующими инструкциями. Сохранность гарантируется государством.
Геодезические центры по месту заложения бывают разных видов:
В связи с современным развитием опорных сетей спутниковыми методами закладка центров регламентируется уже другими правилами, отличными от правил закладки геодезической плановой и нивелирной основы.
Современное развитие
С середины девяностых годов двадцатого века с началом развития спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС изменились стратегические подходы по построению геодезических сетей. Эти подходы коснулись и правил закрепления в земной поверхности, и новых технологических принципов развития. В это же время была разработана программа перехода на самостоятельные и альтернативные спутниковые методы определений координат.
В соответствии с новой концепцией и положениями начались изменения в организации работ и структуре государственной геодезической сети. Вся система ее развития сводится к передаче на геодезические пункты параметров (пространственных координат) государственной системы координат, действующей на данном этапе. В настоящий момент введены в действие геоцентрические системы координат ГСК-2011 и ПЗ-90.11.
При создании главной геометрической основы страны всегда решается ряд важных вопросов по выбору:
Оптимизация плотности пунктов и их количества с точки зрения финансового аспекта понятна. Она необходима и достаточно обоснована и для решения научно-технических задач высшей геодезии с целью динамического изучения размеров и параметров Земли, уточнения и постоянных обновлений пространственных координат всего обоснования, обеспечения картографического развития и государственной безопасности. Определение с необходимой и достаточной точностью наблюдений на взаимно расположенных рядом точках требуется с точки зрения технической и методической составляющих.
Структура государственной опорной сети
На первом этапе, высшего уровня точности, у нас в стране была организована и устроена фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (сокращенно ФАГС). Она, безусловно, является базовой основой для развития всех остальных опорных сетей страны. Всего в ней задействовано около пятидесяти пунктов, информация тридцати трех из них имеется в пользовании.
Следует отметить, что пункты ФАГС являются носителями пространственных координат и в совокупности представляют часть высокоточной общегосударственной системы координат.
Помимо прочего ФАГС выполняет точное эфемеридное обеспечение навигации космических летательных аппаратов. По существу ее пункты можно считать целыми астрономическими обсерваториями, часть из которых задействована даже в межгалактических измерениях.
На втором уровне государственной основы находится высокоточная геодезическая сеть (ВГС), с помощью которой вся система координат распространяется по территории страны. Собственно с использованием ВГС определяются и периодически уточняются все ее параметры. ФАГС и ВГС совместно представляют основу для формирования следующих классов сетей. Кроме этого каждая пара станций ГГС для увязки и укрепления соединяется непосредственно с точками ВГС и ФАГС. На данный момент около трехсот станций в системе ВГС задействовано в работе по всей стране.
Третьим уровнем новой модели служит спутниковая геодезическая сеть первого класса (СГС-1). Ее предназначение заключается в использовании новых методов (спутникового) ориентирования с обеспечением высокой точности и дальнейшего распространения геодезической основы для применения в решении всевозможных практических задач. Система СГС-1 связывается с традиционной ГГС через пункты триангуляции и нивелирования третьего класса. Такие взаимные связи традиционных, и новых спутниковых методов позволят выполнять уравнивание, и получать результаты в единой системе отсчета. Всего в образовании новой системы координат в СГС-1 участвует почти четыре с половиной тысячи геодезических пунктов.
На четвертом уровне построений у нас в стране предусмотрена астрономо-геодезическая сеть первого и второго классов (сокращенно АГС). Ее функцией можно считать обеспечение с достаточной плотностью точек национальной системы координат с применением в практической деятельности. Расстояние между сторонами АГС колеблются в пределах двенадцати километров. Развитие их происходит с опорой на точки СГС-1 и ГГС (II класса) наземными и спутниковыми методами. Через соединение и уравнивание в единой общегосударственной сети страны участвует до трехсот тысяч станций разных классов.
Методы создания опорной сети
Для создания государственных сетей наряду с традиционными методами применяются и другие альтернативные способы, позволяющие с развитием космической геодезии использовать ее технологии для этих построений. К ним относятся:
Геометрической схемой построения триангуляции считаются треугольники (четырехугольники) с геодезическими пунктами в вершинах и угловыми измерениями в них. Исходными данными для начала работ служат базисные стороны с известной длиной и начальным азимутом.
Способ, который до последнего времени считался более трудоемким процессом ввиду более сложных линейных измерений длин сторон базисными приборами. Применяется при построении сетей высшего порядка по такой же геометрической схеме, как и триангуляция. Использование этого метода значительно расширилось с появлением новой измерительной техники в виде радио- и светодальномеров с достаточной точностью измерений.
Суть этого способа заключается в проведении угловых и линейных измерений в вытянутых полигонах.
В нем применяются линейные и угловые измерения, как в триангуляции и трилатерации. Используется при необходимости получения повышенной точности.
В нем одновременно используются все выше перечисленные способы, которые наиболее экономически целесообразны с учетом рельефных условий местности;
Наиболее эффективные на данный момент способы с использованием наземных станций приема радиосигналов (GPS-приемников) со спутников навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Отличительной особенностью их считается одновременное получение всех трех координат с приблизительно одинаковой точностью работ.
Самый современный из них является радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ). Кратко суть состоит в следующем. На базисных точках, находящихся на больших (несколько тысяч километров) расстояниях друг от друга расположены радиотелескопы. С помощью радиометров, принимающих и регистрирующих радиоизлучения в виде электромагнитных сигналов от внегалактических объектов (квазаров), определяются расстояния. По разности получения похожих (когерентных) сигналов и определяется эквивалентное расстояние до квазаров. Таким образом, это связывает геоцентрическую систему координат нашей планеты и инерциальную систему с центром масс в Солнечной системе. Отдельно между геодезическими пунктами с известными координатами, на которых и находятся радиотелескопы, могут определяться расстояния.
Динамический способ определения пространственного положения геодезических станций и искусственных спутников земли. В сочетании с методом РСДБ этот метод дает высокоточные координаты пунктов и независимый контроль получаемых результатов.
Геодезическая сеть
Геодезические сети представляют собой определённые точки, обозначенные на карте местности путём проведения геодезических измерений. Они служат в качестве опорных точек при определении границ отдельных земельных владений. Кроме того, они служат научно-изыскательским целям, целям проектировки отдельных хозяйственных объектов. В зависимости от назначения выделяют плановые или высотные виды геодезических сетей.
Общая информация о геодезических сетях
Основной задачей геодезических сетей является определение с установленной точностью места расположения опорных точек на местности. Такие точки называются геодезическими пунктами.
В отличие от обычных точек на карте геодезические пункты представляют собой целую площадь со строго определённым центром. Данный центр служит взаимосвязанности нескольких смежных сетей между собой. Основной деталью является маркер центра, который и служит отправной точкой при проведении тех или иных геодезических работ.
Систему, состоящую из нескольких таких пунктов, называют плановой сетью. Основным требованием к образованию сети является их взаимосвязь между собой, определённая не менее чем двумя измеренными элементами. В целях измерений используются расстояние между пунктами, а также углы.
Для удобства анализа систем опорных точек их составляют в виде простейших геометрических фигур. Поэтому каждый измеренный показатель представляет собой сторону данной фигуры, без которой сеть считается неполной. Вершинами каждой фигуры признаются именно геодезические пункты.
Методы построения геодезических сетей
В основном выделяются следующие методы построения:
Сущность метода триангуляции состоит в построении системы в виде взаимосвязанных треугольных фигур, имеющих между собой хотя бы одну смежную сторону. При этом для определения расстояния между геодезическими пунктами используют угловые значения во взаимном расположении двух и более геодезических пунктов.
Полигонометрия представляет собой систему измерений расстояния между двумя точками и угла между ними. При этом конечная фигура может быть представлена в виде многоугольника, как разомкнутого, так и завершённого. Это происходит в зависимости от выбора геодезических пунктов и угла между ними. Такой метод позволяет измерить ограниченные площади земли.
Трилатерация является производной от метода триангуляции и представляет собой определение геодезической планировки по всем сторонам образуемых треугольников. При этом специалисты могут комбинировать различные методы.
Высотные геодезические сети
Такие опорные пункты создаются с высокой точностью для производства измерительных работ высоты отдельных пунктов земной поверхности. За основу создания такой системы в России геодезия берёт Балтийскую систему.
Данная система определяет абсолютное нулевое значение поверхности моря. Делается это благодаря специальной установке, которая находится на мосту через один из заливов в Балтийском море.
Балтийское море выбрано неслучайно. Именно здесь поверхность моря отличается относительной стабильностью.
Такие измерения, как в Балтийском море, проводятся во всех странах, имеющих выход к мировому океану. Обычно уточнение уровня моря производится в соотношении показателей нескольких постоянных и временных установок.
Для переложения данных с уровня моря на континентальную сушу по всей местности устанавливаются так называемые реперы, которые призваны сохранять точность относительно показателей пунктов замера уровня моря. Положение реперов со временем меняется в зависимости от изменения уровня моря, так что по всей стране обеспечивается единая система вычисления высоты отдельных объектов.
Геодезическая сеть государства
Государственной системой геодезических пунктов признаётся вся совокупность таких точек, которая определена по всей стране. Такая планировка образуется для устранения расхождения в измерениях в различных частях страны, особенно смежных между собой.
Создание такого плана является сложной, дорогостоящей работой, ответственность за которую несёт специально уполномоченная государственная служба. По этой причине уже созданные геодезические сети пытаются сохранить, несмотря на изменение и установление частных систем и опорных точек. По этой причине часто можно обнаружить расхождения между геодезическими данными отдельной местности и всей России.
Сгущённая геодезическая сеть
Сети, создаваемые на основе большей по размеру системы, называются сгущёнными. В основном они создаются для ограниченных и небольших территорий, отдельных населённых пунктов, административных единиц.
При создании таких систем используются опорные точки, которые уже были определены планировкой высшего порядка. Такие опорные точки дополняются другими, и создаются более сокращённые по площади фигуры геодезической системы.
Назначением таких сетей является создание опорных точек для более точного определения границ мелких земельных участков, отдельных владений в рамках населённого пункта при проведении межевых работ, планирования строительных работ и т. д.
Как и общая государственная система, сгущённая сеть, или как её ещё называют – местная, подразделяется на высотную и плановую.
К примеру, высотные систем опорных точек местного значения создаются при недостаточности показаний государственных реперов для проведения измерительных работ для отдельных объектов местного значения.
Съёмочные сети
Съёмочные сети – это те же самые сгущённые сети, создаваемые для производства топографической съёмки местности.Такие сети могут создаваться в несколько уровней, которые служат обоснованием одна для другой.Но в отличие от сетей сгущения геодезических пунктов в съёмочной системе гораздо больше.
Так, на одну фигуру триангуляции в такой планировке приходится опорных точек в десять раз больше, чем в сети сгущения. И точность таких систем гораздо выше.
В ходе создания подобной сети уже меньше используются вычислительные формулы, а больше делается упор на непосредственное механическое измерение местности. Таким образом, углы измеряются теодолитом, а расстояния между опорными точками обычным шагомером или простой рулеткой.
Однако конечный результат, отражаемый на геодезической карте, имеет форму выбранного метода измерения. Ведь полученные практическим методом данные проверяются по математическим и геометрическим формулам, а полученные результаты должны соответствовать друг другу с точностью 100%.
Метод теодолитного хода, как уже говорилось, проводится путём выяснения углового соотношения двух определённых между собой опорных точек.
Инструменты создания геодезических сетей
Ранее для создания систем опорных точек и проведения измерительных работ использовались инварные проволоки. С появлением возможности оптического измерения и измерения при помощи радиоволн работа специалистов значительно облегчилась, а их производительность и точность многократно выросла.
Каждый из этих приборов имеет множество моделей с тем или иным классом точности. Выбор оборудования зависит от требований точности и возможностей рабочей группы.
Таким образом, геодезические сети имеют большое значение для землемерных работ. Вместе с тем такие работы являются сложными и требуют специальных знаний и оборудования.
Как происходит создание геодезических сетей
Работаем только сертифицированным оборудованием, что дает уверенность в качестве и корректности наших отчетов.
Расчет стоимости изысканий уже через 3 часа после звонка
Геодезические сети активно используются в строительстве. С их помощью осуществляются топосъемка различного масштаба, вынос осей сооружения на натуру, контроль проводимых работ и мониторинг за деформациями. Сеть является системой точек с известными координатами, которые закреплены на местности специальными знаками. Создание геодезической сети в городе Москва и в Московской области – ответственная работа, выполнять которую должны исключительно профессиональные инженеры-геодезисты.
Виды геодезических сетей
Геодезические сети можно поделить на:
Важно! Сети создаются согласно главному принципу геодезии «от общего к частному»: вначале строятся государственные сети первого класса, которые имеют наивысшую точность и большую протяженность, на их основе развиваются сети второго класса и так далее.
Создание опорной геодезической сети на строительной площадке
Работы по развитию опорных сетей (разбивочных основ) выполняются очень часто. При возведении зданий и сооружений различного назначения создание опорной геодезической сети понадобится для точного выноса элементов строения из проекта на местность, подсчета объемов земляных работ, контроля процесса возведения и мониторинга за деформациями уже построенного сооружения. Также построение опорной геодезической сети выполняется при топографической съемке территории. С пунктов сети выполняются все необходимые измерения при помощи специальных инструментов (тахеометров, нивелиров) или GPS-приемников.
Важно! Для застроенных районов плотность размещения геодезических пунктов должна быть не менее четырех знаков на один квадратный километр, для открытой местности – один знак на один квадратный километр.
Создание геодезической разбивочной сети на строительной площадке возможно различными способами. Для крупных объектов промышленного назначения чаще всего создается разбивочная сетка, состоящая из квадратов со сторонами 100 или 200 метров. На более мелких участках в качестве разбивочной основы используются полигонометрические ходы, в которых измеряются углы и расстояния между пунктами.
Создание геодезической сети: порядок действий
Вне зависимости от вида сети все работы по ее построению выполняются поэтапно:
Как происходит уравнивание геодезических сетей?
Уравнивание геодезических сетей – крайне ответственный этап камеральной обработки результатов измерений. Полученные за время полевой съемки данные необходимо исправить с учетом погрешностей, чтобы получить более точные координаты каждого пункта в сети. Погрешности вызывают невязку угловых и линейных измерений. Суть уравнивания состоит в определении поправок, при которых невязки не будут превышать допустимые, а точность измерения не снизится, а наоборот – повысится.
Как правило, для уравнивания измерений, выполненных с использованием тахеометра, применяют метод наименьших квадратов. Он позволяет подобрать параметры, средние квадратические погрешности которых будут минимальными. Для небольших сетей также применяется коррелатный способ уравнивания, основанный на связи измеренных величин между собой некоторыми математическими соотношениями.
Важно! Геодезическая съемка всегда предусматривает избыточные измерения. С их помощью можно определить невязки в полученных данных, так как они приводят к появлению геометрических условий, которые и проверяются при камеральной обработке результатов измерений.
Съемка с применением спутниковых технологий, так же как и с использованием тахеометра, содержит избыточные измерения. Уравнивание спутниковой геодезической сети может происходить различными способами: при помощи специальной программы от разработчика оборудования, которым производились измерения; с применением стороннего программного обеспечения; методом наименьших квадратов и другими классическими способами.
Закрепление геодезических знаков на местности
Геодезические знаки делятся на постоянные и временные. В условиях плотной городской застройки они закрепляются на стенах здания, на открытой местности – углубляются в почву. Для облегчения их нахождения устанавливаются ориентиры. Закладка пунктов опорной геодезической сети при возведении сооружений и зданий различного назначения выполняется с расчетом на их дальнейшее использование при проведении мониторинга за деформациями и креном – пункты надежно закрепляются, к ним обеспечивается беспрепятственный доступ. Закрепление пунктов геодезических сетей сопровождается рядом дополнительных работ, таких как создание конструктивных схем, изготовление реперов, ориентиров, составление различных документов, согласование работ с соответствующими структурами.
Где заказать работы по созданию геодезической сети в Москве и области?
Государственная опорная геодезическая сеть
Опорная геодезическая сеть — это система закрепленных на местности специальными знаками точек, для которых определены их координаты и высоты. Такие точки являются основой для выполнения всех геодезических работ с необходимой точностью в единой системе координат. Опорная геодезическая сеть используется также в других отраслях, например, в космической геодезии, в высшей геодезии и др.
Геодезическая опорная сеть делится на плановую: определение координат точек X, Y и высотную: определение высот точек Н от исходной уровенной поверхности.
До недавнего времени основными методами создания плановой опорной сети были: триангуляция, полигонометрия и трилатерация. В настоящее время плановое и высотное положение точек определяется все больше с использованием СР5-технологий, путем наблюдения искусственных спутников Земли систем ГЛОНАСС и НАВСТАР (см. ниже).
Триангуляция — система треугольников, связанных между собой общими сторонами. В триангуляции измеряются горизонтальные углы треугольников с помощью высокоточных теодолитов и длина одной или нескольких сторон в цепочке треугольников (рис. 8). Затем вычисляются длины всех сторон треугольников и координаты вершин путем решения прямой геодезической задачи.
Вершины треугольников закрепляются на местности специальными знаками, которые закладываются на глубину
Рис. 8. а — сеть триангуляции;
б — пункт триангуляции (пирамида)
ниже уровня промерзания грунта. Над знаком устанавливается сигнал или пирамида для обеспечения видимости между точками при измерении углов. В городах пункты триангуляции устанавливают на крышах зданий.
Полигонометрия — это опорная сеть, создаваемая путем проложения ходов, в которых измеряются горизонтальные углы и расстояния между точками. По известным значениям координат начальной и конечной точек хода, а также дирекционных углов исходных направлений определяются координаты всех вершин хода. Пункты полигонометрии закрепляются на местности специальными знаками, которые закладываются в грунт или в цокольную часть зданий (в городах).
Трилатерация основана на построении цепочки треугольников, как и триангуляция. Но в цепочке треугольников измеряются длины сторон с помощью свето- и радио дальномеров. Затем вычисляются углы и координаты пунктов.
Высотная опорная сеть создается путем проложения ходов геометрического нивелирования. Точки высотной сети
закрепляются реперами и марками. В городах репер часто устанавливают в цокольной части зданий (стенной репер).
Работы по построению и развитию Государственной геодезической сети осуществляются аэрогеодезическими предприятиями Роскартографии. В России насчитывается свыше 300 тыс. пунктов государственной геодезической сети.
В дополнение к государственной геодезической сети создается сеть съемочного геодезического обоснования, которая служит основой для съемки местности в крупных масштабах, а также для разбивочных работ на стройплощадке.