Геодезические центры и знаки

Геодезической сетью называется совокупность точек, закрепленных на местности и определенных в единой системе координат и высот.

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные. П л а н о- в ы е сети служат для определения прямоугольных координат точек (X и Y), а в ы с о т н ы е – для определения высот точек (Н).

Развитие геодезических сетей осуществляется по принципу перехода от общего к частному, т. е. от более крупных по размеру построений к менее крупным и от более точных к менее точным. В соответствие с этим принципом геодезические сети делятся на ч е т ы р е в и д а:

1 Государственная геодезическая сеть, представляющая собой главную геодезическую основу для всех видов геодезических и топографических работ в стране.

2 Геодезические сети сгущения (сети местного значения), развиваемые в отдельных районах при недостаточном числе пунктов государственной геодезической сети.

3 Съемочные геодезические сети (съемочное обоснование), на основе которых непосредственно производится съемка ситуации и рельефа местности.

4 Специальные инженерно-геодезические сети, развиваемые при строительстве инженерных сооружений, предъявляющих к геодезическим работам специальные требования.

Каждый из указанных видов сетей подразделяется на классы и разряды.

Закрепленные на местности точки плановой геодезической сети называются г е о д е з и ч е с к и м и п у н к т а м и. Геодезические пункты государственной сети и сетей сгущения закрепляются на местности таким образом, чтобы на долгие годы была обеспечена их сохранность, постоянство положения и быстрое нахождение. В связи с этим геодезический пункт состоит из двух частей: подземного центра и наружного знака (рисунок 8.1).

Подземный центр (см. рисунок 8.1, б) является носителем координат геодезического пункта. Он состоит из железобетонного пилона, устанавливаемого в нижней части на бетонный якорь. Якорь должен быть заложен ниже глубины промерзания грунта (для территории республики Беларусь – 1,5 м). В верхней части пилона укрепляют чугунную марку, к метке на которой относятся координаты пункта. Подземный центр сверху закапывается землей.

Наружные знаки устанавливают над подземным центром (см. рисунок 8.1, а) для обеспечения взаимной видимости между смежными геодезическими пунктами. В качестве наружных знаков используют деревянные или металлические пирамиды и сигналы. Они вверху заканчиваются визирным цилиндром, ось которого должна находиться на одной отвесной линии с центром чугунной марки подземного центра. Пирамида по высоте не превышает 12 м. Для измерения углов под пирамидами теодолиты устанавливают на штативе.

Сигналы бывают высотой до 50 м (см. рисунок 8.1, а). Они состоят из внутренней и наружной пирамид. Внутренняя пирамида имеет вверху устройство для установки теодолита, которое позволяет вести наблюдения с верхней части сигнала над поверхностью земли, обеспечивая видимость над препятствиями (холмы, лесные массивы и т. д.) Геодезические пункты государственных сетей и сетей сгущения охраняются государством.

Рисунок 8.1 – Геодезический пункт: а – наружный знак; б – подземный центр

Закрепление пунктов съемочных геодезических сетей осуществляется в основном временными знаками (деревянными колышками, металлическими штырями, столбами и т. д.). Это обусловлено тем, что съемочные сети служат основой для текущих съемочных и инженерно-геодезических работ, при которых нет необходимости закреплять пункты на постоянное, долговременное хранение.

Геодезические точки высотных сетей называются реперами и марками, которые бывают грунтовые и стенные (конструкция реперов и марок рассмотрена в разд. 7 «Нивелирование»).

Методы построения плановых геодезических сетей

Конечной целью построения плановых геодезических сетей является определение координат геодезических пунктов. Для этого на местности осуществляется построение связанных между собой геометрических фигур (обычно треугольников). Выбор положения вершин фигур производят таким образом, чтобы на местности были доступны измерения углов и расстояний между смежными геодезическими пунктами.

В зависимости от формы фигур и непосредственно измеряемых их элементов различают следующие основные методы построения плановых геодезических сетей.

1 Т р и а н г у л я ц и я – метод построения плановой геодезической сети в виде примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряют все углы и длину базисной стороны АВ (рисунок 8.2). Для определения координат вершин пунктов триангуляции последовательно решают треугольники по стороне и двум углам с использованием теоремы синусов и находят длины всех сторон в треугольниках, начиная от измеренной базисной стороны АВ.

Рисунок 8.2 – Триангуляция

Например, для определения длин сторон АС и ВС из первого треугольника можно написать:

AB / sin β₃ = AC / sin β₂ = BC / sin β₁,

откуда AC = AB sin β₂ / sin β₃; BC = AB sin β₁ / sin β_3.

Затем вычисляют дирекционные углы этих сторон АС и ВС по формулам

α_АС = α_АВ + β₁;

(8.1)

α_ВС = α_АВ + 180^о – β₂.

Координаты пункта С (X_C и Y_C) можно получить по формулам прямой геодезической задачи:

X_C = X_A + cos α_AC ∙AC;

(8.2)

Y_C = Y_A + AC ∙ sin α_AC.

Затем аналогично решают следующие треугольники, находят длины сторон, дирекционные углы и координаты геодезических пунктов D, E, F, M и так далее по формулам прямых геодезических задач.

2 Т р и л а т е р а ц и я – метод построения плановой геодезической сети в виде примыкающих друг к другу треугольников, в которых измеряют длины всех сторон (рисунок 8.3). Из решения треугольников по трем сторонам, используя теорему косинусов, находят их углы. Например, из первого треугольника можно написать:

cos β₁ = (AB ² + AC ² – BC ²) / 2AB∙AC,

откуда вычисляют угол β₁. Затем по формуле (8.1) находят дирекционный угол стороны АС и по формулам (8.2) прямой геодезической задачи определяют координаты геодезического пункта С (X_C и Y_C).

Рисунок 8.3 – Трилатерация

Аналогично решают другие треугольники, из которых вычисляют координаты пунктов D, E, F, M и т. д.

3 П о л и г о н о м е т р и я – метод построения геодезической сети в виде системы замкнутых или разомкнутых ломаных линий, в которых непосредственно измеряют все углы поворота β и длины сторон d (рисунок 8.4). Углы в полигонометрии измеряют точными теодолитами, а стороны – светодальномерами. По измеренным углам, используя формулу (8.1) вычисляют дирекционный угол стороны ВС:

α_ВС = α_АВ + 180^о – β₁.

Затем, используя формулы прямой геодезической задачи определяют координаты пункта С (X_C и Y_C):

X_C = X_B + d₁ cos α_BC; Y_C = Y_B + d₁ sin α_BC.

Аналогично вычисляют дирекционные углы остальных сторон полигонометрического хода и координаты других вершин хода (D, E, F).

Рисунок 8.4 – Полигонометрия

4 Л и н е й н о-у г л о в ы х сетей – в этих сетях измеряют угловые и линейные величины в разных сочетаниях. Форма сети при этом может быть различной. Одним из примеров линейно-угловой сети могут быть четырехугольники без диагоналей, в которых измерены все углы и все стороны. Координаты вершин вычисляют, как в методе полигонометрии.