Методы построения опорных геодезических сетей

5.2. Методы построения геодезических сетей

Методы построения опорных геодезических сетей

90

Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС–1) – третий уровень в структуре современной ГГС. Она представляет собой геодезическое построение, создаваемое в целях эффективного использования спутниковых технологий при переводе геодезического обеспечения территории страны на спутниковые методы.

Исходной основой для создания СГС–1 служат ближайшие пункты ФАГС и ВГС. СГС–1 в первую очередь создают в экономически развитых районах страны. Расстояние между пунктами СГС–1 в среднем составляет 25 – 35 км.

С учетом требований отраслей народного хозяйства плотность пунктов на отдельных территориях может быть увеличена, что обеспечит широкому кругу производителей работ оптимальные условия по применению ГЛОНАСС и GPS аппаратуры в производственной деятельности.

Средние квадратические погрешности по каждой из плановых координат пунктов СГС–1 относительно ближайших пунктов ВГС не должны превышать 10–12 мм в плане и 15–18 мм по высоте.

Астрономо-геодезическая сеть 1 и 2 классов (АГС) и геодезические сети сгущения 3 и 4 классов (ГСС) можно создавать как традиционными астрономо-геодезическими и геодезическими методами, так и с использованием спутниковых технологий. Средняя длина стороны в АГС обычно составляет 12 км.

Астрономо-геодезическая сеть задает на всей территории страны геодезическую референцную систему координат и распространяет с необходимой для практики плотностью пунктов общеземную систему координат. Геодезические сети сгущения 3 и 4 классов – главная плановая основа топографических съемок всего масштабного ряда.

Исходной основой для их создания служат пункты АГС и СГС-1. Средняя длина сторон в ГСС 3 класса составляет 6 км, а 4 класса – 3 км. Точность взаимного положения смежных пунктов АГС и ГСС характеризуется средней квадратической погрешностью, не превышающей 5 см.

Положение пунктов ГГС определяют в двух системах геодезических координат: общеземной и референцной. Между ними установлена однозначная связь, обусловленная параметрами взаимного перехода – элементами ориентирования.

Референцная система геодезических координат и элементы ее ориентирования относительно общеземной системы координат обязательны для использования на территории страны всеми ведомствами Российской Федерации.

5.2.1. Методы построения плановых сетей

Для построения плановых сетей применяют методы триангуляции, полигонометрии, трилатерации и различных линейно-угловых построений. Триангуляцией называют метод, при котором сеть пунктов образуется построением пространственных треугольников, в которых измеряют все

91

углы и несколько сторон, называемых базисными сторонами. Обычно бывает задано несколько пунктов с известными координатами: АВ – базисная сторона, у этих пунктов известны координаты.

Достаточно долгое время основным методом построения государственной геодезической сети является метод триангуляции (три угла). Метод предложен голландским математиком Снеллиусом еще в 1614 году. Особенности этого метода хорошо можно представить на примере цепочки треугольников. В каждом треугольнике измеряют все углы, а в крайних треугольника – еще и по одной стороне.

Зная выходную сторону АВ и все углы в треугольниках, по теореме синусов вычисляют последовательно все остальные длины сторон. С помощью углов передают исходный дирекционный угол, вычисленный по координатам пунктов А и В, на все стороны и решают последовательно прямые геодезические задачи, вычисляют координаты искомых точек.

Сети триангуляции могут быть в виде цепочки треугольников, сплошной сети, геодезических четырехугольников, вставки в жесткий угол и другие:

Метод триангуляции находит применение в том случае, если необходимо обеспечить определяемыми пунктами большие площади, сохраняя высокую точность определения взаимного положения пунктов.

92

Если в пространственных треугольниках измерить длины всех сторон, а затем по теореме синусов вычислить углы, можно решить прямые геодезические задачи и вычислить координаты точек. Такой метод называют трилатерацией.

В чистом виде (без измерения отдельных углов) редко находит применение из-за слабого полевого контроля.

Метод более применим в специальных сетях и сетях сгущения, когда измерение линий (сторон) приводит к более точным результатам, чем измерение углов.

При применении современных тахеометров и светодальномеров время на получение значения измеряемых двух линий в вершине угла в несколько раз меньше, чем измерение этого же угла с необходимой точностью. Время на расстановку отражателей и марок примерно одинаково. В этом случае производительность трилатерации выше, и по экономическим показателям трилатерация приближается к триангуляции.

Метод полигонометрии заключается в измерении линий и горизонтальных углов в цепочке пунктов, образующих ломаную линию, которая называется полигонометрическим ходом.

Полигонометрические ходы могут быть: а) – разомкнутыми; б) – замкнутыми; в) – с узловой точкой.

С помощью примычных углов дирекционные углы исходных направлений передают с контролем на все стороны хода. Чтобы найти координаты, остается решить последовательно прямую задачу. В сравнении с триангуляцией, полигонометрия представляет более гибкий метод, лучше приспосабливаемый к условиям рельефа и ситуации местности.

Метод более экономичен и производительнее триангуляции.

93

Недостатком метода является меньшая жесткость (меньшее число связей), чем в триангуляции, т.е. при равных условиях полигонометрия менее точна, чем триангуляция.

В основе метода линейно-угловых построений лежит полярный метод определения координат. Так в практике геодезических измерений часто применяют прямые, обратные комбинированные засечки.

На рисунке представлены различные варианты линейно-угловых построений: а) линейная засечка; б) полярный способ с контролем на т. 2 по углам; в) полярный способ с контролем по измеренным расстояниям; г) лучевые сети.

а)1 1б)24
1
35
АВ
в) 1123г)23
1
234

5.2.2. Методы построения высотных сетей

Высотные сети строят в основном методами геометрического нивелирования разных классов точности. В сетях сгущения и съемочных сетях возможно применение тригонометрического нивелирования.

Высотные опорные геодезические сети I класса строят в виде сомкнутых полигонов периметром 2000 км, прокладываемых двойными ходами

Источник: https://studfile.net/preview/3611698/page:18/

Опорная геодезическая сеть, методы и технологии развития

Методы построения опорных геодезических сетей

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:

  • техническо-экономического обоснования работ;
  • составления предварительного проекта;
  • реализации проекта в отведенных для этого районах, что включает:
  • рекогносцировку на участках работ;
  • уточнения на местности геометрической схемы;
  • закладку центров пунктов и построение наземных знаков;
  • корректировку сметы затрат и проекта;
  • полевые измерения базисных длин, горизонтальных углов и высот над центрами;
  • астрономическое нахождение азимутов базисных сторон, широты и долготы пунктов их составляющих;
  • гравиметрическую съемку, предусмотренную программой работ;
  • математические вычисления и уравнивание полученных результатов;
  • заполнение каталогов полученными координатами. 

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:

  • грунтовые;
  • скальные;
  • на верхних перекрытиях зданий;
  • стенные.

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:

  • схемы сети для покрытия всей ее территории;
  • оптимальной плотности размещения пунктов;
  • определение допустимой точности взаимоположения опорных точек.

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.

Источник: https://geostart.ru/post/302

Методы построения Государственных геодезических сетей

Методы построения опорных геодезических сетей

Основными методами создания плановых геодезических сетей являются методы триангуляции, трилатерации и полигонометрии.

Методы триангуляции и трилатерации предусматривают построение на местности цепочки или сети треугольников.

В триангуляции в каждом из треугольников измеряют все горизонтальные углы, а в конце их цепи, либо в каком-либо определенном месте сплошной сети – как минимум две стороны, называемые базисами.

Это позволяет легко вычислить длины других сторон треугольников по известным формулам тригонометрии и геометрии. Часто в цепочках треугольников строят геодезические четырехугольники (2-4-5-3) и центральные системы (7=5-6-9-10-8).

В трилатерации измеряют все стороны треугольников, а углы в их вершинах определяют по теореме косинусов. Цепочки треугольников трилатерации также включают в себя базисные стороны с известной длиной (базисом) и азимутом (дирекционным углом). На рисунке для ряда трилатерации базисные стороны не указаны.

Рис. 1. Методы построения геодезических сетей а) – метод триангуляции; б) – метод трилатерации; в) метод полигонометрии

Иногда, для повышения надежности и обеспечения высокой точности оба указанных метода объединяют, т. е. во всех треугольниках измеряют горизонтальные углы и стороны. Такие сети называют линейно-угловыми.

Элементами сети трилатерации также могут служить не только треугольники, но и геодезические четырехугольники, центральные системы.

Метод трилатерации используется, в отличие от метода триангуляции, только при построении сетей 3 и 4 классов, поскольку он уступает ему по точности, а также и в технико-экономическом отношении.

Метод полигонометрии характеризуется построением на местности систем ломаных линий (ходов), в которых измеряют все линии и горизонтальные углы в точках поворота. В вершинах, являющихся исходными пунктами высших классов, измеряют т. н. примычные горизонтальные углы, которые используются для азимутальной привязки полигонометрического хода.

Сеть триангуляции 1 класса (астрономо-геодезическая сеть) строится в виде рядов треугольников (звена) длиной 200 – 250 км и периметром 800 -1000 км . Базисы в цепочках таких треугольников измеряют с относительной погрешностью не хуже 1: 400000.

На концах базисов (в пунктах Лапласа) выполняют определение широт, долгот и азимутов. Иногда, вместо цепочки треугольников, прокладывают полигонометрический ход 1 класса.

При этом в указанном полигонометрическом ходе углы измеряют с погрешностью не более 0, 4, а стороны – с относительной погрешностью не более 1: 300000.

Рис. 2. Схема построения Государственной геодезической сети • – пункты Лапласа; ▲ – пункты 1 класса; Δ – пункты 2 класса; ■- пункты 3 класса; ■ – пункты 4 класса.

Пункт Лапласа – это геодезический пункт, на котором из астрономических наблюдений были определены астрономический азимут и астрономическая долгота. Для астрономических наблюдений используют небесные светила: Солнце и звезды.

Геодезическая сеть 2 класса представляет собой сплошную сеть треугольников, либо полигонометрических ходов с узловыми точками, которая полностью заполняет полигоны 1 класса.

Сети 3 и 4 классов могут быть представлены как сплошной сетью треугольников, опирающихся на пункты высших классов, так и могут быть отдельными точками, координаты которых определяются засечками привязкой к пунктам высших классов.

При этом для точек 4 класса высшими по классу являются и пункты 3 класса. На схеме рис.

2 увеличен фрагмент нижнего правого угла построений, на котором показано примерное размещение пунктов 3 и 4 классов и схемы их возможной привязки к пунктам высших классов.

Построение высотной нивелирной сети заключается в прокладке нивелирных линий. Нивелирная сеть I класса строится в виде замкнутых полигонов и отдельных линий большой протяженности. Сеть II класса опирается на пункты I класса и создается в виде полигонов периметром от 400 до 800 км (до 2000 км), в необжитых районах – до 6 – 7 тыс.

км. Периметры полигонов нивелирования III класса имеют длину до 150 км (в северных и северовосточных районах страны – до 300 км). Периметр полигона IV класса не должен быть более 50 км. Нивелирные линии III и IV классов опираются на пункты I и II классов и могут создаваться в виде отдельных линий или их систем с узловыми точками.

Используемая литература: В.Н. Попов, С.И. Чекалин. Геодезия: Учебник для вузов.- М.: “Горная книга”, 2007.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Источник: https://privetstudent.com/referaty/geologiya-referaty/921-metody-postroeniya-gosudarstvennyh-geodezicheskih-setey.html

Методы построения геодезических сетей

Методы построения опорных геодезических сетей

При построении геодезических сетей в плане учитывается, чтобы стороны полигонов образовывали простые геометрические фигуры, удобные для решения, то есть для определения координат вершин.

До последнего времени применяли в основном три метода – триангуляцию, трилатерацию и полигонометрию.

В последнее время все чаще стал применяться наземно-космический метод.

1) Метод триангуляции– состоит в построении сети в виде треугольников, в вершинах которых размещены геодезические пункты. В этих треугольниках измеряются все углы инекоторые из сторон – базисы. Рисунок :

В(хв,ув)

αнач b1 а

β1

β2 b2

А(ха, уа)

Горизонтальные углы в треугольниках должны быть измерены точнымиугломерными приборами – теодолитами, а базисы – светодальномерами, электронными тахеометрами или другими точными приборами. В основе этого метода – решение треугольника по стороне и двум угламтеорема синусов:

a / sin β1= b / sin β2 . Отсюда неизвестная сторона

а = b * sin β1/ sin β2 .

Помимо углов и исходного базиса для определения координат всех пунктов триангуляции путем последовательного решения прямой геодезической задачи необходимо включить в сеть минимум один пункт с известными координатами и измерить дирекционный угол одного из направлений.

Для повышения точности часто измеряют избыточные величины, то измеряют два базиса, два дирекционных углаи включают два пункта с известными . Тем более это оправдано тем, что по мере удаления от исходного базиса точность определения сторон треугольников понижается.

После полевых измерений выполняется уравнивание измеренных величин по специальной программе в компьютере.

2) Метод трилатерации – построение сети из треугольников, в которых измерены все стороны. Этот метод основан на возможности решения треугольника по трем его сторонам a, b, c .Углы определяются по теореме косинусов. Например, для угла β1 :

cosβ1= ( b + c – a ) / ( 2 * b * c) .

b a центральная

А β1

с система

Для повышения точности путем уравнивания в трилатерации измеряют также длины диагоналей, соединяющих вершины смежных треугольников, то есть формируют так называемые геодезические четырехугольники либо формируют центральную систему. Ряды трилатерации состоят из геодезических четырехугольников, центральных систем или их комбинаций.

3) Метод полигонометрии – построение сети путем измерения горизонтальных проложений между геод.пунктами и горизонтальных углов между сторонами.

Этот метод широко применяется при развитии государственных геодезических сетей в залесеннойили застроеннойместности. Он является основным методом при создании съемочныхсетей.

Этот метод применен в расчетно-графической работе «Теодолитная съемка». В ней съемочная сеть представлена в виде полигона. Замкнутый ход называют полигоном.

D

Разомкнутый полигонометрический ход αкон

А αнач С

β3 β4

В βприм β1 β2 βприм полигон

4) Наземно-космический метод – применяется для создания сетей с помощью навигационных систем и приемников спутниковой навигации(американской GPS и российской ГЛОНАСС).

При этом быстро определяются все три координаты (Х,Y,H) с высокой точностью.

Контроль заключается в том, что измерения многократны и в разное время при различном положении (созвездии) навигационных спутников на небосклоне.

Этот метод является самым современным, универсальным и простым методом для производства работ на любых территориях. Особенно эффективен при работе в труднодоступных регионах с низкой плотностью пунктов геодезических сетей.

Математическая обработка трех первых методов чаще всего выполняется путем последовательного ( от точки к точке) решения прямой геодезической задачи, при которой координаты последующей точки вычисляются по известным (вычисленным либо измеренным) дирекционным углам направлений и по известным (вычисленным либо измеренным) горизонтальным расстояниям между точками.

Источник: https://studopedia.su/5_22763_metodi-postroeniya-geodezicheskih-setey.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.