Геодезическая сеть

Геодезической сетью называют систему закрепленных на местности точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе координат и высот.

Геодезические сети могут  создаваться как на малых, так  и на огромных площадях земной поверхности. По территориальному признаку их можно подразделить на глобальную (общеземную) геодезическую сеть, покрывающую весь земной шар; национальные (государственные) геодезические сети, создаваемые в пределах территории каждой отдельной страны в единой системе координат и высот, принятой в данной стране; сети сгущения, предназначенные для создания съемочного обоснования топографических съемок; местные геодезические сети, т. е. сети на локальных участках, используемые для решения различных задач в местной системе координат.

По геометрической сущности различают плановые, высотные и пространственные геодезические сети. В плановой сети в результате обработки измерений  вычисляют координаты пунктов на принятой поверхности относимости (на поверхности эллипсоида или на плоскости); в высотной (нивелирной) сети получают высоты пунктов относительно отсчетной поверхности, например, поверхности квазигеоида; в пространственных сетях из обработки измерений определяют взаимное положение пунктов в трехмерном пространстве.

Глобальная геодезическая сеть создается в настоящее время методами космической геодезии с использованием наблюдений ИСЗ, поэтому ее часто называют спутниковой или космической геодезической сетью. Глобальную геодезическую сеть используют для решения научных и научно-технических проблем и задач высшей геодезии, геодинамики, астрономии и других наук. К числу таких проблем и задач относятся, например, следующие:

уточнение фундаментальных  геодезических  постоянных;

изучение фигуры и  гравитационного поля Земли;

определение движений полюсов Земли;

задание единой для всей Земли системы геоцентрических  пространственных прямоугольных или  геодезических координат;

определение положения  референц-эллипсоидов разных стран  относительно центра масс Земли;

изучение перемещений  и деформаций литосферных плит земной коры;

изучение закономерностей  изменения во времени координат  пунктов общеземной геодезической  сети вследствие динамики земной поверхности  и приведение их мгновенных значений к определенной эпохе, например, к  эпохе 2000 г.

Национальные геодезические сети подразделяются, как отмечалось выше, на три вида: государственную геодезическую сеть (плановую), государственную нивелирную сеть (высотную), государственную гравиметрическую сеть.

Государственная геодезическая  сеть предусматривает определение с наивысшей точностью взаимного положения геодезических пунктов в плановом отношении на избранной поверхности относимости (на референц-эллипсоиде или плоскости); высоты пунктов сети определяются с гораздо более низкой точностью, особенно в горных районах.

Государственная нивелирная сеть служит для определения с наивысшей точностью высоты каждого пункта относительно поверхности квазигеоида; плановое положение пунктов этой сети  на  поверхности  относимости  определяется  приближенно.

Государственная гравиметрическая сеть предназначена для определения с наивысшей точностью ускорений силы тяжести на пунктах; положение пунктов этой сети в плановом и высотном отношении должно быть определено с требуемой точностью.

Государственные геодезические  сети, создаваемые на территории каждой отдельной страны, предназначаются для следующих целей:

детального изучения фигуры и гравитационного поля Земли, их изменений во времени  (в пределах территории страны);

распространения единой системы координат и высот  на всей территории страны;

картографирования территории страны в разных масштабах в единой системе координат и высот;

решения геодезическими методами разного рода научных и  инженерно-технических задач народнохозяйственного  значения.

В силу специфических  средств и методов построения геодезических сетей разного вида пункты плановой геодезической сети обычно располагают на наиболее высоких участках местности; пункты нивелирной сети — на равнинных и холмистых участках местности, в долинах рек и т. п.

Государственные геодезические сети всех трех видов строятся раздельно, но они тесно взаимосвязаны между собой и дополняют одна другую. Отдельные пункты могут быть общими для всех трех видов сетей, что позволяет более эффективно решать многие задачи геодезии, геодинамики и т. п.

 

Создание планово-высотных съемочных  геодезических сетей 

Съёмочное обоснование  создают с целью сгущения плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение съёмки ситуации и рельефа  тем или иным методом.  
Плотность и расположение пунктов съёмочного обоснования устанавливается в техническом проекте в зависимости от выбранного метода ведения съёмки ситуации и рельефа.  
Съёмочное обоснование развивают от пунктов государственных геодезических сетей, геодезических сетей сгущения 1 и 2 разрядов и технического нивелирования.

 
 - Плановое съемочное обоснование  
Плановым съемочным обоснованием являются полигонометрические сети 4 класса, 1 и 2 разрядов.  
Плановое съемочное обоснование создается:  
 класическим методом (проложением отдельных теодолитных ходов);  

с применением глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS).

При построении полигонометрических  сетей 4 класса, 1 и 2 разрядов должны соблюдаться  требования, нормативных документов.

 
 - Высотное съемочное обоснование  
К высотному обоснованию относят: нивелировочные сети.  
Нивелирование III и IV класса является основным методом сгущения (развития) государственной нивелирной сети для производства крупномасштабных топографических съемок.  
Нивелирные сети при крупномасштабных топографических съемках создаются в виде отдельных ходов, полигонов и как правило, привязываются не менее чем к двум исходным нивелирным знакам (маркам, реперам) высшего класса.  

 Геодезическая разбивка строительной площадки и будущих сооружений на этой площадке является основой геодезического обеспечения производства земляных и всех последующих строительных работ и включает в себя:

-              создание опорной геодезической сети, разбивку площадки на квадраты с закреплением вершин реперами, поверочное нивелирование территории;

-              разбивку зданий и сооружений на местности, привязку зданий к опорной геодезической сети или к существующим соседним зданиям;

-              устройство обноски вокруг здания, закрепление осей. 

 

Необходимые геодезические измерения выполняют нивелирами,

теодолитами, зенит-приборами, лазерными  построителями и электронными тахеометрами.  

Исследования и поверки инструментов

Все инструменты до применения их должны быть исследованы, поверены и  отъюстированы с тем, чтобы исполнитель  был уверен в их безусловной надежности.

При получении инструмента необходимо убедиться в наличии всех его  частей и механической их исправности. Иногда эта работа называется приемочными  поверками инструмента. Определение  постоянных инструмента называется его исследованием. Выяснение соответствия инструмента определенным геометрическим требованиям называют полевыми поверками инструмента, а операции по приведению частей инструмента в положение, отвечающее этим требованиям, - юстировками.

Во время эксплуатации инструментов может быть нарушена их регулировка, поэтому некоторые из поверок и юстировок необходимо повторять иногда даже ежедневно, чтобы в результатах измерений не появлялись систематические ошибки.

Исследования и приемочные поверки  нивелиров, реек, штативов

При производстве приемочных поверок  инструмента проверяется наличие  и правильность действия наводящего, элевационного и подъемных винтов; все они должны плавно перемещать соответствующие части как при  прямом, так и при возвратном движениях, а действие элевационных винтов не должно иметь люфта, т. е. перемещение должно прекращаться сразу после прекращения вращения и начинаться одновременно с началом вращения винта.

У некоторых нивелиров, имеющих  фрикционный зажим оси вращения инструмента, необходимо проверить действие его на всей окружности.

Если наводящий винт погнут, его  необходимо сменить. При неравномерном  возвратном движении трубы необходимо растянуть или сменить пружину, сменить смазку в обойме. Слишком  тугое или свободное вращение наводящих винтов исправляется вращением регулировочных гаек внужную сторону. Слишком слабое или тугое вращение подъемных винтов также устраняется соответствующей их регулировкой. Для этого подъемные винты вывинчиваются до тех пор, пока в отверстиях их стаканов не появятся отверстия регулировочных гаек. В совмещенные отверстия вставляется шпилька, и вращением подъемных винтов совместно с регулировочными гайками добиваются нормального вращения винтов. Подъемные винты зарубежных инструментов регулируются согласно соответствующим заводским инструкциям.

Неустойчивое состояние инструмента  объясняется выгибом пластинчатой пружины. Эта неисправность требует  разборки всего трегера, съема пружины  и выправки ее, что производится в мастерской.

Необходимо также проверить  плавность хода инструмента при вращении вокруг своей оси и при тугом ходе смазать ее. Для этого трубу снимают с трегера, осевую систему разбирают, ось протирают чистой тряпкой с бензином и затем смазывают небольшим (5 - 6 капель) количеством смазки, которая имеется в комплекте ЗИП инструмента.

При исследовании зрительных труб необходимо убедиться в возможности получения  резкого изображения сетки и  предметов. Исправление параллакса сетки нитей должно легко производиться  незначительным перефокусированием зрительной трубы.

Исследование постоянных инструментов, применяемых для технического нивелирования, сводится к определению увеличения зрительной трубы и цены деления  цилиндрического уровня. Увеличение определяется одновременным рассматриванием  нивелирной рейки через зрительную трубу и невооруженным глазом. Для этого рейку устанавливают в хорошо освещенном месте на расстоянии 5 м от инструмента. Затем рассматривают рейку одновременно одним глазом в трубу, а другим глазом - мимо нее и считают число делений рейки, увиденных невооруженным глазом, попавшее на одно деление рейки, увиденное через трубу, что и дает увеличение υ×.

Определение цены деления τ" уровней производится по рейке, установленной на ровной площадке на расстоянии l порядка 50 м от инструмента.

Цена деления вычисляется как угол, на который наклонится визирная ось при перемещении пузырька уровня на одно деление:

где n - число делений уровня, на которое переместился пузырек его между отсчетами по рейке a1 и a2. При этом делается не менее трех установок пузырька цилиндрического уровня в разных местах шкалы с одновременными отсчетами по рейке.

Если на ампуле уровня нет делений, то к пей приклеивается  полоска бумаги с предварительно нанесенными делениями через 2 мм.

У инструментов с компенсатором  исследуется правильность работы компенсатора в пределах его действия вдоль  линии визирования и перпендикулярно к ней. Об исправности компенсатора судят по постоянству отсчетов по рейке, взятых вначале при среднем положении пузырька установочного уровня, а затем при смещении его подъемными винтами вперед, назад и в стороны по отношению к линии визирования на величину диапазона действия компенсатора (с учетом цены деления уровня). Если отсчеты при этом меняются более чем на ошибку отсчитывания, то нивелир следует отправить в мастерскую для ремонта.

При исследовании нивелира НЛ-3, кроме увеличения трубы и  цены деления уровня, определяется коэффициент K высотомера.

Для этого на местности  кольями закрепляют две точки  на расстоянии 100 - 120 м с превышением h = l - 2 м. Превышение вначале определяют многократно геометрическим нивелированием из середины хорошо выверенным инструментом, а затем также многократно - исследуемым нивелиром НЛ-3, причем среднюю нить сетки необходимо наводить на одинаковые отсчеты. Определив средние отсчеты aср и bср по рейкам, вычисляют коэффициент как

Если значение коэффициента не равно 5, то инструмент отправляют в  мастерскую, где соответствующим  перемещением компонентов объектива  высотомера устанавливают K = 5.

Рейки, применяемые при  производстве технического нивелирования, подвергаются следующим исследованиям.

1. Определение цены  делений рейки.

Исследованию подвергаются метровые и дециметровые интервалы  реек.

Для исследования рейку  укладывают в горизонтальное положение  без прогиба и на ее поверхность кладут контрольную линейку пли натягивают компарированную рулетку с миллиметровыми делениями.

Для фиксирования начала шкалы к пятке рейки плотно прижимают лезвие бритвы и делают отсчеты по линейке (рулетке) в начале шкалы и на границах всех исследуемых интервалов. Затем сдвигают линейку (рулетку) на 1 - 2 мм, производят все отсчеты повторно и вычисляют разности отсчетов. Колебания одноименных разностей отсчетов должны быть не более ±0,2 мм.

Отклонения измеренных величии метровых интервалов рейки (деления 0 - 10, 10 - 20, 20 - 30, 30 - 39) от их номинального значения должны быть не более ±3 мм, а дециметровых - не более ±1 мм.

2. Определение разности  положения нулей черной и красной  сторон реек производится сравнением  отсчетов по красной и черной  сторонам. Для этого рейку устанавливают на расстоянии 20 м от нивелира. При положении пузырька цилиндрического уровня строго на середине делают не менее пяти пар отсчетов по черной и красной сторонам при разных высотах инструмента и вычисляют среднюю разность положения нулей.

Штативы геодезических  инструментов должны быть устойчивы. Если штатив неустойчив, то необходимо подтянуть  крепежные болты и расклинить или замочить в воде его деревянные части в местах соединения с головкой штатива и башмаками.

Для установки реек на связующих точках, кроме обычных башмаков и костылей, применяются также простейшие металлические костыли и деревянные икс-колья, имеющие приспособления для удобной их переноски (рис. 9).

Рис. 9. Костыли и икс-колья  для технического нивелирования.

Полевые поверки и  юстировки нивелиров

Полевые поверки производятся в такой последовательности.

1. Поверка круглого  уровня.

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.