Геодезия

Основной задачей проектирования является разработка такого варианта построения геодезической сети, который по своей точности и плотности пунктов соответствовал бы поставленным требованиям и для его реализации требовал минимальных затрат труда, средств и времени. Основными руководящими документами при проектировании являются действующие Основные положения и инструкции ГУГК о построении государственной геодезической сети. Основанием для проектирования служит предписание руководящего учреждения, в котором указываются: район предстоящих работ, назначение сети, особые указания по ее построению, сроки производства работ.

Проектирование геодезических сетей включает в себя три последовательных этапа: 1) сбор материалов и сведений, необходимых для составления проекта; 2) разработка графической схемы проекта геодезической сети на картах и схемах; 3) техническое и экономическое обоснование проекта, включая составление общей сметы расходов на создание сети.

Для успешного проектирования необходимы следующие материалы и сведения о районе работ: топографические карты масштаба 1 : 100 000 и крупнее, материалы о ранее построенных в данном районе плановых и высотных геодезических сетях (схемы сетей, каталоги, отчеты), описание физико-географических и геоморфологических условий, данные гидрологических исследований, сведения о средствах сообщения и т. п. Если собранные   материалы   не дают   полной   характеристики   района работ, то проводят полевые геодезические обследования по особо разработанной программе.

Собранные для проектирования исходные материалы должны быть тщательно изучены и систематизированы. На этом этапе, а затем и при проектировании следует иметь в виду, что качество геодезической сети, точность и стоимость ее создания находятся в прямой зависимости от качества технического проекта. Неудовлетворительно разработанный проект приводит к избыточным затратам труда при выполнении полевых работ, а также к несоблюдению и срыву сроков выполнения заданий. Проектирование является ответственной задачей, требующей правильного решения всех организационных, технических и экономических вопросов, связанных с построением сети. Поэтому составление технических проектов поручается специалистам, имеющим достаточный опыт выполнения основных геодезических работ, в том числе и проектных.

Проектирование геодезических сетей 1—2 классов выполняют, как правило, на топографической карте масштаба 1 : 100 000; при проектировании геодезических сетей 3—4 классов используют топографические карты более крупных масштабов (1 : 50000—1 : 10000). Прежде чем приступить к проектированию, необходимо подготовить карту, т. е. «поднять» на ней, например, синим цветом сеть гидрографии, показать другим (коричневым) цветом линии водоразделов и отметить на них наиболее высокие вершины; внести уточнения о фактической высоте леса по данным геодезического обследования района или с использованием материалов по лесному хозяйству и т. п. Такая подготовка карты существенно облегчит правильный выбор местоположения пунктов.

При разработке проекта геодезической сети исходят прежде всего из ее назначения и требуемой точности построения. После решения этого вопроса приступают к выбору и обоснованию метода создания сети (триангуляция, трилатерация, полигонометрия, спутниковые методы и т. д.) с учетом физико-географических и климатических особенностей района работ. Наиболее целесообразным является такой метод, который при прочих равных условиях обеспечивает наиболее высокую точность построения сети при минимальных затратах труда, материалов, денежных средств и времени на ее создание. Для того чтобы выбрать оптимальный для данного района метод построения геодезической сети, разрабатывают несколько вариантов ее создания разными методами, а окончательное решение принимают на основе технико-экономических расчетов.

Для того чтобы обеспечить требуемую точность построения сети, необходимо позаботиться о том, чтобы с геометрической точки зрения схема сети отвечала предъявляемым к ней требованиям: треугольники в сетях триангуляции и трилатерации по форме должны приближаться к равносторонним, желательно с углами не менее 40°; в центральных системах и геодезических четырехугольниках в порядке исключения отдельные углы допускаются до 20°; в полигонометрии ходы должны быть по возможности вытянутыми; сети, создаваемые методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации, должны быть сплошными по построению с более или менее равномерным распределением пунктов в них.

В государственной геодезической сети базисные стороны и пункты Лапласа, определяемые на обоих концах каждой базисной стороны, должны быть равномерно распределены по всей сети, причем не реже чем через 100—150 км; для определения высот квазигеоида дополнительно к астрономо-геодезическим измерениям должна быть предусмотрена гравиметрическая съемка территории, выполняемая по определенной программе, или другие виды современных измерений.

Опорные геодезические сети разных классов проектируют в определенной последовательности: сначала проектируют сеть более высокого класса, например, 1, затем 2, 3 и т. д. При разработке графического проекта сети особое внимание следует обращать на выбор местоположения каждого отдельного пункта. Все пункты государственной геодезической сети должны быть расположены на командных вершинах местности. Это необходимо для того, чтобы, во-первых, обеспечить взаимную видимость между смежными пунктами при минимальных высотах геодезических знаков, во-вторых, возможность развития в будущем сети в любом направлении. Длины сторон между смежными пунктами, не согласованные с рельефом местности, неизбежно приведут к необходимости постройки знаков преувеличенной высоты или к отсутствию видимости между отдельными пунктами, что в обоих случаях недопустимо с технической и экономической точек зрения. Во всех случаях геодезические пункты должны находиться в таких местах, где будет обеспечена сохранность их положения в плане и по высоте в течение длительного времени.

Для того чтобы ослабить влияние внешней среды на результаты высокоточных угловых измерений и азимутальных определений в триангуляции и полигонометрии 1 класса требуется, чтобы визирные лучи проходили над препятствиями на высоте не ниже 4 м в южных и степных районах и не менее 2 м в остальных. При определении азимутов Лапласа следует избегать направлений, идущих параллельно берегам больших водоемов, рек, вдоль горных хребтов и т. п., так как в этом случае возможно появление значительных ошибок из-за рефракции.

Наиболее дорогостоящим видом геодезических работ при создании опорных сетей является постройка геодезических знаков  (табл. 7). Определение средней стоимости основных видов работ в сетях триангуляции 2 и 3 классов проводилось в шести районах страны с разными физико-географическими условиями: 1 — таежные районы на севере Европейской части СССР; 2 — приенисейская тайга; 3 -— предгорья Саян; 4 — северо-восток Якутской АССР; 5 — степные районы Северного Казахстана; 6 — районы песчаных пустынь Средней Азии.

Поскольку на постройку геодезических знаков расходуется в среднем 50—60 % всех затрат на создание сети, необходимо уделять самое серьезное внимание выбору мест для установки пунктов на местности с целью снижения их высоты.

 

 

 

Таблица   7

Показатель	Район
	1	2	3	4	5	6
Средняя высота сигналов, м Средняя стоимость работ, руб. : постройка сигнала угловые измерения на пункте сети 2 класса угловые   измерения на пункте сети 3 класса	26       1540     467     149	22       1608     561     149	14       1000     585     155	11       1370     857     286	10       484      238     70	Простые пирамиды       190     309     92

 

В общем случае при работах в лесных районах замена метода триангуляции методом полигонометрии ведет к некоторому снижению высот знаков.

При проектировании сетей триангуляции или трилатерации разных классов важное значение имеет обеспечение надежной привязки сетей более низкого класса к сетям более высокого класса. Привязку следует делать к сторонам сети, а не к отдельным пунктам (рис. 23). Рекомендуются следующие схемы построения сетей триангуляции 3—4 классов (рис. 24).

В результате разработки графического проекта должна быть составлена на карте или в масштабе схема построения опорной геодезической сети. На этой схеме должно быть показано размещение базисных сторон и пунктов Лапласа (j, λ, а), промежуточных астрономических пунктов (j, λ,), а также площади, покрываемые гравиметрической съемкой. В приложении к этой схеме указывают измеряемые в сети величины (углы, базисные стороны, астрономические широты, долготы и азимуты и т. п.), а также средние квадратические ошибки измерений этих величин в соответствии с действующими нормативными документами ГУГК.

Следующим этапом разработки и технико-экономического обоснования проекта является априорная оценка точности построения запроектированной сети. Оценку точности выполняют

Рис. 23. Схемы привязки геодезических сетей к сторонам (а)  и пунктам  (б) триангуляции высшего класса

 

на ЭВМ, используя алгоритм параметрического метода уравнивания. В результате оценки точности вычисляют средние квадратические ошибки координат определяемых пунктов, длин и дирекционных углов сторон между смежными пунктами, а также диагоналей между несмежными пунктами, если это необходимо. Полученные ошибки сопоставляют с допустимыми, установленными в задании на проектирование сети. Если они не отвечают установленным требованиям, то проект построения сети корректируют надлежащим образом и повторяют оценку точности.

На заключительном этапе проектирования разрабатывают экономическое обоснование проекта создания сети, рассматривают вопросы охраны труда, техники безопасности, устанавливают сроки выполнения работ и т. д.

Созданный проект построения опорной геодезической сети является только лишь одним из возможных ее вариантов на данном объекте и быть может не самым выгодным с технико-экономической точки зрения. Для выбора оптимального варианта построения сети с точки зрения минимальных затрат труда, материалов, денежных средств и сроков исполнения всех работ при непременном обеспечении требуемой точности сети следует составить  несколько  вариантов   ее  построения  разными   мето дами, в том числе и методами космической геодезии, при различном размещении в ней азимутов и базисных сторон, а также при разном составе и объеме измеряемых элементов.

 

 

Рис.  24. Типовые схемы  построения сетей  триангуляции  3,  4 классов