Государственная геодезическая сеть в СССР

После Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. в связи с восстановлением и развитием народного хозяйства страны возникла необходимость картографирования обширных территорий в крупных масштабах 1 : 5000 и 1 : 2000. Поскольку государственная триангуляция, создаваемая по программе Ф. Н. Красовского, была рассчитана на обеспечение топографических съемок не крупнее масштаба 1 : 10 000, то в 1948 г. по предложению первого заместителя начальника ГУГК С. Г. Судакова был поставлен и рассмотрен вопрос о дальнейшем повышении точности государственной геодезической сети СССР с ориентировкой ее на обеспечение топографических съемок крупных масштабов и решение геодезическими методами ряда новых задач научного, народнохозяйственного и оборонного значения.

В послевоенные годы была разработана новая программа построения государственной геодезической сети СССР, опирающаяся на огромный опыт астрономо-геодезических работ в нашей стране, существенно окрепшую материально-техническую базу и новейшие достижения геодезической науки и практики. Эта программа отражена в Основных положениях о построении государственной   геодезической   сети   СССР,   опубликованных в первоначальном варианте в 1948 и 1954 гг., а в окончательном — в 1961 г.

Согласно этим положениям, которые принято коротко называть Основными положениями 1954—1961 гг., государственная геодезическая сеть СССР является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач. Создается она методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации при том или ином их сочетании. В каждом районе построение геодезической сети должно вестись методом, который при прочих равных условиях дает наибольший экономический эффект, обеспечивая при этом требуемую точность сети.

Построение государственной геодезической сети осуществляется в соответствии с принципом перехода от общего к частному. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4 классов, различающиеся между собой точностью измерений углов и расстояний, длиной сторон сети и очередностью последовательного развития. Основной является геодезическая сеть 1 класса, создаваемая в виде полигональной астрономо-геодезической сети; предназначается она для научных исследований, связанных с изучением формы и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, а также для распространения единой системы координат на всю территорию СССР. Внутри полигонов 1 класса строится сплошная сеть 2 класса. Геодезические сети 2 класса являются основой для развития сетей 3 и 4 классов.

Астрономо-геодезическая сеть. В основе построения астрономо-геодезической сети 1 класса, создаваемой в соответствии с Основными положениями 1954—1961 гг., лежит программа Ф. Н. Красовского, несколько уточненная и дополненная. Создается астрономо-геодезическая сеть в виде полигонов периметром около 800 км, образуемых триангуляционными или полигонометрическими звеньями длиной каждое не более 200 км, располагаемыми в направлении меридианов и параллелей (рис. 21).

Звено триангуляции 1 класса состоит в основном из треугольников по форме близких к равносторонним, с углами не менее 40°. В тех случаях, когда из-за сложного рельефа местности не удается построить треугольники с углами более 40°, допускается построение в таких местах геодезических четырехугольников и центральных систем с углами в них не менее 30°. Длины сторон треугольников равны в среднем 20—25 км. В начале и конце каждого звена при помощи высокоточных светодальномеров измеряют базисные стороны. На обоих концах каждой базисной стороны (в вершинах полигонов) определяют астрономические широты, долготы и азимуты, т. е. пункты Лапласа.

 

 Рис. 21. Схема построения астрономо-геодезической сети по Основным положениям 1954—1961 гг.: / — сторона полигонометрии  1  класса; 2 — сторона триангуляции  1  класса

 

Звенья полигонометрии 1 класса прокладывают в виде вытянутых ходов, состоящих каждое не более чем из 10 сторон длиной порядка 20 км. Ни один из пунктов полигонометрического звена не должен отклоняться более чем на 20 км в сторону от замыкающей, соединяющей конечные точки хода; наибольший угол между направлениями любой стороны и направлением замыкающей звена не должен превышать 20°. В начале и в конце каждого звена полигонометрии определяют взаимно обратные азимуты базисных сторон, а также астрономические широты и долготы, т. е. все делают так, как в звеньях триангуляции.

В каждом звене триангуляции и полигонометрии 1 класса, кроме пунктов Лапласа, устанавливают промежуточные астрономические пункты (см. рис. 20), на которых по наблюдениям звезд определяют астрономические широты и долготы. Промежуточные астрономические пункты размещают между пунктами Лапласа через 65—120 км. Расстояние между астропунктами зависит от плотности гравиметрической съемки, выполняемой вдоль первоклассных рядов: чем выше плотность этой съемки, тем реже определяют промежуточные астропункты. Вокруг всех астрономических пунктов (Лапласа и промежуточных) по специальной программе ведут гравиметрическую съемку сгущения.

В отдельных районах страны вместо полигонов, образованных звеньями триангуляции или полигонометрии 1 класса, разрешается строить сплошные сети триангуляции 1 класса с углами в треугольниках не менее 30° и длинами сторон не менее 20 км. Расстояния устанавливаются в зависимости от физико-географических условий и заданной плотности пунктов. Базисные стороны и пункты Лапласа в сплошных сетях 1 класса размещают не реже чем через 10 сторон.

При создании астрономо-геодезической сети выполняют комплекс геодезических, астрономических и гравиметрических измерений, причем с наивысшей точностью, достигаемой при массовых измерениях при использовании новейшей измерительной техники. Горизонтальные углы на пунктах триангуляции и полигонометрии измеряют с ошибками не более 0,7" (по невязкам треугольников или замкнутых полигонов). Базисные стороны измеряют с относительной средней квадратической ошибкой не более 1/400 000, а длины сторон в звеньях полигонометрии 1 класса — с ошибками не более 1/300 000. Средние квадратические ошибки астрономических определений, вычисляемые по результатам измерений в приемах, т. е. без учета влияния систематических ошибок, допускаются в широте до 0,3", долготе — 0,45" и азимуте — 0,5".

Геодезические сети 2 класса. Сети этого класса точности строят преимущественно методом триангуляции в виде сплошных сетей треугольников, полностью заполняющих полигоны астрономо-геодезической сети 1 класса (рис. 22). Наименьшие углы в треугольниках допускаются до 30°. Длины сторон могут колебаться от 7 до 20 км в зависимости от ряда факторов и

Рис. 22. Схема построения триангуляции 2—4 классов внутри полигона триангуляции 1 класса:

1 — сторона   триангуляции    I    класса;   2 — сторона   триангуляции   2   класса;   3 — сторона триангуляции  3  класса

 

в первую очередь от особенностей рельефа местности; в среднем они равны 12—13 км. В равнинных районах сети выгоднее развивать небольшими треугольниками, увеличивая их размеры при подходе к длинным сторонам рядов 1 класса. В районах с ярко выраженными формами рельефа целесообразно развивать триангуляцию 2 класса крупными треугольниками со вставкой в них пунктов 3 класса. При таком построении обеспечивается минимальная высота геодезических знаков, что важно с экономической точки зрения, так как на постройку геодезических знаков расходуется, как отмечалось выше, в среднем 50—60 % всех затрат, необходимых для создания геодезической сети.

Базисные стороны в триангуляции 2 класса размещают равномерно и не более чем через 25 треугольников. Одна из базисных сторон должна находиться примерно в середине полигона 1 класса; на концах этой стороны определяют пункты Лапласа с той же точностью астрономических определений, что и в триангуляции 1 класса. Длины базисных сторон измеряют со средней квадратической ошибкой, не превышающей  1/400 000, а горизонтальные углы — со средней квадратической ошибкой не более \" (по невязкам треугольников).

В тех случаях, когда это экономически выгодно, сети 2 класса могут создаваться методом полигонометрии при тех же длинах сторон, что и в триангуляции 2 класса. Полигонометрические ходы, пересекаясь друг с другом, образуют сплошную сеть замкнутых полигонов с равномерным распределением пунктов внутри полигона 1 класса. Допускается также комбинирование триангуляционных и полигонометрических построений. Схемы построения сетей полигонометрии, а также комбинированных сетей триангуляции и полигонометрии разрабатываются отдельно для каждого конкретного района с учетом особенностей рельефа местности, залесенности, гидрографии и т. д. Горизонтальные углы и длины сторон в полигонометрии 2 класса измеряют со средними квадратическими ошибками не более \" (по невязкам замкнутых полигонов)  и 1/250 000 соответственно.

Метод трилатерации при создании геодезических сетей  1  и 2    классов   не   применяется   вследствие   присущих   ему   недостатков.

Геодезические сети 3 и 4 классов. Последующее сгущение геодезических пунктов в сетях 2 класса до требуемой плотности осуществляется путем развития в них сетей 3 и 4 классов. Сети 3  и 4 классов могут создаваться методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации.   Для   каждого   района   выбирают такие метод и схему развития этих сетей, которые при прочих равных условиях  дают  наибольшую  экономию средств  и  времени, обеспечивая при этом требуемую точность сети.

Сети триангуляции 3 и 4 классов строят в виде жестких систем сплошных треугольников, вставляемых в геодезические сети 2 класса. Углы в треугольниках 3 и 4 классов между сторонами одного и того же класса должны быть не менее 20°. Длины сторон в сетях 3 класса равны 5—8 км, в сетях 4 класса 2—5 км. Расстояния между пунктами, которые принадлежат разным системам треугольников и не связаны между собой измеренными направлениями, допускаются не менее 4 км в сетях 3  класса и 3 км в сетях 4 класса, в противном случае эти системы  надлежит соединить  путем  измерения соответствующих направлений.  Горизонтальные углы в сетях 3 и 4 классов измеряют со средними квадратическими ошибками не более 1,5 и 2,0" соответственно  (по невязкам треугольников).

При построении сетей 3 и 4 классов методом полигонометрии определение пунктов соответствующего класса производится проложением систем или одиночных ходов, опирающихся на пункты высшего класса. Между узловыми пунктами, а также между узловыми и исходными пунктами допускается не более двух точек поворота. Наименьшая сторона хода 3 класса—3 км,

4  класса — 2 км. Если расстояния между пунктами, принадлежащими разным ходам, менее 4 км в сети 3 класса и менее З км в сети 4 класса, то должна предусматриваться взаимная связь таких ходов.

 

 

                                                                                   Таблица   6

Класс сети

Длина стороны, км

Средняя квадратическая ошибка измерения угла т,   угл. с

Ошибка стороны в слабом месте сети mjs

Ошибка определения взаимного положения смежных пунктов м

1

2

3

4

20—25 7—20

5—8

 2—5

0,7

1,0

 1,5

 2,0

1/150 000 1/200 000 1/120 000 1/70 000

~0,15

 ~0,06

 ~0,06

 ~0,06

Горизонтальные углы на пунктах полигонометрии 3 и 4 классов измеряют со средними квадратическими ошибками не более 1,5 и 2,0" соответственно (по невязкам замкнутых полигонов). Длины сторон в ходах полигонометрии 3 и 4 классов измеряют со средними квадратическими ошибками 1/200 000 и 1/150 000 соответственно.

На каждом пункте государственной геодезической сети всех классов на расстоянии от него 0,5—1 км (в лесу не ближе 250 м) устанавливают по два так называемых ориентирных пункта, которые закрепляют подземными центрами. Ориентирные пункты предназначаются для азимутальной привязки съемочных ходов; они могут быть использованы и для других целей.

Высоты всех пунктов государственной геодезической сети определяют в основном методом тригонометрического нивелирования; только лишь в равнинной и слегка холмистой местности применяют геометрическое нивелирование 4 класса.

Государственная геодезическая сеть СССР, создаваемая в соответствии с Основными положениями 1954—1961 гг., характеризуется следующими обобщенными техническими показателями (табл. 6).

Фактическая точность угловых измерений несколько выше, чем установленная. Основными положениями 1954—1961 гг., и составляет в среднем: в сети 1 класса — 0,65"; 2 класса — 0,75"; 3 класса— 1,1" и 4 класса— 1,5". Реальная точность определения азимутов Лапласа характеризуется средней квадратической ошибкой порядка 1,1", полученной в результате уравнивания обширных блоков астрономо-геодезической сети.

Государственная геодезическая сеть СССР характеризуется высокой точностью определения ее элементов, хотя создается она в весьма сложных физико-географических условиях, редко благоприятных для производства высокоточных геодезических измерений. В сетях 2—4 классов взаимное положение смежных пунктов определяется с ошибками порядка 5—7 см. Это значит (см. табл. 4), что государственная геодезическая сеть СССР, создаваемая в соответствии с Основными положениями 1954— 1961 гг. по своей точности не только обеспечивает картографирование огромной территории страны в таком крупном масштабе, как 1 : 2000, но и позволяет решать как научные, так и инженерно-технические задачи народнохозяйственного значения на высоком научном уровне.