Державні геодезичні мережі
Державні геодезичні мережі.
Державні геодезичні мережі і їх призначення
Для всіх галузей управління державою і для використання її природних багатств необхідна точна топографічна карта. Вона є результатом загального топографічного знімання держави методом аерофотознімання для створення топографічних карт масштабів від 1:10000 до 1:100000.
Спеціальні великомасштабні знімання масштабів 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 виконують для цілей промислового і міського будівництва, для будівництва гідротехнічних споруд та інших інженерних проектів.
Основою проведення землевпорядних заходів є, також, топографічні карти і плани.
Для проведення топографічних, картографічних і землевпорядних робіт необхідно мати добре розвинуту державну геодезичну мережу.
Державна геодезична мережа України є головною геодезичною основою топографічних знімань і повинна задовольняти вимоги : народного господарства і оборони України при вирішенні інженерно-технічних і наукових задач.
Основні методи побудови державної геодезичної мережі та мереж згущення
Державна геодезична мережа будується методами тріангуляції, полігонометрії, і їх сполученням, забезпечуючи планові Х і У і поверхневі В і L координати пунктів (див.статтю Проектування і рекогностування геодезичних мереж.), (див.статтю Попередні обчислення в планових геодезичних мережах), (див.статтю Визначення елементів приведення ).
Висотну координату Z ( або Н ) визначають методами нівелювання: геометричним, тригонометричним, гідростатичним...
Геодезичною мережею називається система точок на поверхні Землі, закріплених спеціальними центрами і знаками, координати яких визначено геодезичними методами.
Метод тріангуляції запропонував у 1617 році голландський вчений Снелліус при вимірюванні дуги меридіану між містами Алькаамаром і Берген-он-Зоомом.
Геодезична мережа складається з трикутників у яких вимірюються всі кути і одна або кілька сторін. Мережу редукують (відносять) на поверхню земного еліпсоїда або на площину. Маючи координати вихідної точки і азимут лінії, обчислюють координати всіх точок мережі.
Метод тріангуляції застосовують на відкритій і напіввідкритій місцевості, гірській місцевості.
В закритій місцевості застосовують метод полігонометрії у вигляді різного роду ходів і полігонів. В полігонометрії вимірюються всі кути і сторони.
До недавнього часу полігонометрія і тріангуляція були основними методами побудови державних геодезичних мереж. Вони були добре вивчені як у теоретичному так і в практичному плані.
В останній час широке застосування находять методи побудови геодезичних мереж - трилатерація і лінійно-кутові мережі.
Схема побудови геодезичної мережі в трилатерації і лінійно-кутовій тріангуляції така сама, як і в тріангуляції.
У першому методі вимірюються лише сторони трикутників (кутів не виміряють), а в другому виміряють всі кути і всі сторони. В трилатерації виміряють всі довжини сторін радіовіддалемірами або світловіддалемірами, що дає більшу точність.
Лінійно-кутовий метод - найточніший метод визначення геодезичних координат.
Координати точок земної поверхні можна визначити астрономічними і супутниковими методами. Супутникова система GPS (Global Pozision
System) забезпечує високу точність автономного визначення координат пунктів при мінімальному часі спостережень.
Державні мережі 1 і 2 класу використовують для створення єдиної системи координат, а також для вирішення наукових задач - визначення розмірів і фігури Землі, горизонтальних та вертикальних рухів земної кори і т. п.
Мережі 3 і 4 класів служать для обґрунтування топографічного знімання дрібних масштабів до 1:10000.
Державна геодезична мережа країни допускає похибку у взаємному положенні суміжних точок не більше як 1:25000.
Геодезичні мережі згущення 1 і 2 розряду використовуються для обґрунтування топознімань в масштабах 1:5000-1:500 і для виконання інженерних робіт. Відносна похибка у взаємному положенні пунктів в цих мережах становить 1:10000.
Знімальні мережі є основою для топознімань всіх масштабів і створюються методами різного роду засічок, прокладанням теодолітних, мензульних ходів. Точність планових мереж 1:3000, а висотних, де L - довжина ходу в км.
Густоти пунктів державних мереж недостатньо для виконання геодезичних робіт. Наприклад, для створення карти масштабу 1:2000 необхідно мати один пункт державної мережі на площу 5-15 кв. км. Виникає необхідність в згущенні мережі, в збільшенні кількості пунктів на місцевості. Це робиться за допомогою мереж згущення, які розвиваються двома методами - полігонометрії і тріангуляції 1 і 2 розрядів. Висоти мереж згущення визначають методами технічного нівелювання.
Мережі згущення можуть створюватися методом парних ланок засічок, методом несуцільних спостережень тріангуляції, лінійно-кутовим методом несуцільних спостережень, методом несуцільних спостережень чотирикутників без діагоналей.
Крім цього, мережі згущення можуть створюватися способом професора Зубрицького чотирикутників без діагоналей, способом бокових засічок професора Дурнєва і полюсним способом доцента Романчука.
Спостереження напрямків ведуться лише на пунктах 1,2,5,6. Замість спостережень на 10 пунктах, виміри проводяться лише на чотирьох; б) геодезичні мережі несуцільних спостережень тріангуляції. Вимірювання проводяться на пунктах А, В, 1, 4, 5, 6, С, Д. Не проводять спостереження напрямків на пунктах 2,3,7; в) лінійно-кутові мережі несуцільних спостережень. Електронний тахеометр встановлюється лише на пунктах 1 і 5, на яких вимірюються всі кути і сторони; г) метод несуцільних спостережень чотирикутників без діагоналей. На відміну від метода чотирикутників без діагоналей професора Зубрицького, де на всіх пунктах виміряються кути, в даній схемі пункти 2 і 5 недоступні для кутових вимірювань. Подвійними лініями показані виміряні сторони. Суцільна лінія, яка переходить у пунктирну означає односторонньо спостерігаємий напрямок. У лінійно-кутовому методі така лінія означає ще й виміряну сторону (мал. 1.3. в).
Принципові схеми побудови геодезичних мереж (мал. 1.4): а) полюсним методом доцента Романчука; б) методом бокових засічок професора Дурнєва. Сторони, які показані однією лінією розраховуються за формулами, а не вимірюються. Суцільні лінії, які переходять в пунктирні означають візування на недоступний пункт. У кожному пункті даних мереж вимірюються всі кути або напрямки...
Основні положення 1945-61 рр. побудови державної геодезичної мережі
Ряди тріангуляції 1 класу прокладаються вздовж меридіанів і паралелей периметром 800-1000 км. На перетинах рядів 1 класу вимірюються базисні сторони, на кінцях яких астрономічно визначають широти, довготи і азимути (спостерігають пункти Лапласа). Вздовж рядів тріангуляції 1 класу виконуються астрономо-геодезичне нівелювання для визначення висот геоїда. Тріангуляцію 1 класу прийнято називати астрономо-геодезичною мережею держави.
Тріангуляція 2 класу будується без рядів у вигляді заповнюючої мережі. Базисні сторони розміщуються рівномірно через 25 трикутників.
Геодезичні мережі 3 і 4 класів будуються вставкою окремих систем, трикутників і пунктів у мережі тріангуляції вищих класів.
Нинішня програма геодезичної мережі характеризується вищою точністю кутових і лінійних вимірювань.
| Клас або розряд | Довжина сторін, км | Допустима похибка вимірювання кутів |
Допустима нев'язка в трикутниках |
Допустима похибка базисних сторін |
Похибка сторін у найслабшому місці |
|---|---|---|---|---|---|
| Державні геодезичні мережі | |||||
| 1 | 20-25 | 0,7" | 3" | 1:400000 | 1:150000 |
| 2 | 7-20 | 1" | 4" | 1:300000 | 1:200000 |
| 3 | 5-8 | 1,5" | 6" | 1:200000 | 1:200000 |
| 4 | 2-5 | 2,0" | 8" | 1:150000 | 1:70000 |
| Геодезичні мережі згущення | |||||
| 1р. | 2-5 | 5" | 20" | 1:100000 | 1:50000 |
| 2р. | 0,3-3 | 10" | 40" | 1:50000 | 1:25000 |
| Елементи полігонометрії | Значення | |||
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Периметр полігону | 700-800 км | 150-180 км | 60 км | 35 км |
| Довжина діагоналі | 200 км | 60 км | 30 км | 11-15 км |
| Довжина сторони | 8-30 км | 5-18 км | 3-10 км | Не менше 0,25 км |
| Число сторін в ланці (ході) | 12 | 6 | 6 | 10-20 |
| Точність вимірювання кутів | 0,4" | 1" | 1,5" | 1,5" |
| Точність вимірювання сторін | 1:400000 | 1:200000 | 1:100000 | 1:400000 |
| Допустима відносна похибка полігонометричного ходу | 1:25000 | |||
| Показники | 4 клас | 1 розряд | 2 розряд |
|---|---|---|---|
| Гранична довжина ходу, км : окремо | 14,0 | 7,0 | 4,0 |
| Між вихідною і вузловою точками | 9,0 | 5,0 | 3,0 |
| Між вузловими точками | 7,0 | 4,0 | 2,0 |
| Граничний периметр полігону, км | 40 | 20 | 12 |
| Середні довжини сторін ходу, км | 0,50 | 0,30 | 0,20 |
| Максимальні довжини, км | 3,0 | 8,0 | 5,0 |
| Мінімальні довжини, км | 0,25 | 0,12 | 0,08 |
| Кількість сторін в ході, не більше | 15 | 15 | 15 |
| Відносна помилка ходу, не більше | 1:25000 | 1:10000 | 1:5000 |
| Середня квадратична помилка виміряного кута ( за нев'язками у ходах і полігонах ), кутові секунди, не більше |
3" | 5" | 10" |
| Кутова нев'язка ходу або полігону, кутові секунди, не більше, де n - кількість кутів у ході |
5√L | 10√L | 20√L |
| Середня квадратична помилка вимірювання довжини сторони, в см: до 500 м. |
1 | 1 | 1 |
| Більше 1000 м | 1:40000 | - | - |
| Від 500 до 1000 м | 2 | 2 | 2 |
| Показники | 4 клас | 1 розряд | 2 розряд |
|---|---|---|---|
| Довжина сторони трикутника, км, не більше | 5,0 | 5,0 | 3,0 |
| Мінімально допустима величина кута, кутові градуси : у суцільній мережі |
20° | 20° | 20° |
| Сполучного ланцюжку : трикутників | 30° | 30° | 30° |
| У вставці | 30° | 30° | 30° |
| Кількість трикутників між вихідними сторонами або між вихідним пунктом і вихідною стороною, не більше |
10 | 10 | 10 |
| Мінімальна довжина вихідної сторони, км | 2 | 1 | 1 |
| Граничні значення середньої квадратичної похибки кута, що обчислена за нев'язками у трикутниках, кутові секунди |
2" | 5" | 10" |
| Гранично допустима нев'язка в трикутнику, сек | 8" | 20" | 40" |
| Відносна помилка вихідної сторони | 1:200000 | 1:50000 | 1:20000 |
| Допустима відносна помилка сторони в найбільш слабкому місці | 1:50000 | 1:20000 | 1:10000 |
| Показники | 4 клас | 1 розряд | 2 розряд |
|---|---|---|---|
| Довжина сторони трикутника, км | 2-5 | 0,5-5 | 0,25 - 3 |
| Мінімально допустима величина кута трикутника |
30° | 20° | 20° |
| Гранична довжина ланцюга трикутників між вихідними сторонами, або між вихідним пунктом і вихідною стороною (км) |
14,0 | 7,0 | 4,0 |
| Кількість трикутників між вихідними сторонами або між вихідним пунктом і вихідною стороною |
10 | 10 | 10 |
| Мінімальна довжина вихідної сторони, км | 2 | 1 | 1 |
| Відносна середня квадратична похибка вимірювання сторони мережі |
1:120000 | 1:80000 | 1:40000 |
| Частота | Довжина бази, км | Кількість супутників | Тривалість сесії, хв | Точність визначення (106- Д) мм |
|---|---|---|---|---|
| Статистичне знімання | ||||
| Одна | 1 | 4 5 |
30 25 |
5-10 |
| 5 | 4 5 |
60 30 |
5 | |
| 10 | 4 5 |
90 60 |
4 | |
| 30 | 4 5 |
120 90 |
3 | |
| Одна | Кінематичне знімання | |||
| 3 | 5 | 0,1 | 10 | |
| Дві(Р код ) | 100 | 5 | 0,1 | 3 |
Розвиток геодезичних мереж можна виконувати також за допомогою GPS спостережень. Для визначення координат геодезичних пунктів застосовують такі методи GPS - знімання:
- статичний (статичне знімання); - кінематичний (кінематичне знімання); - псевдокінематичний (статичний переривчастий).
Вибір методу знімання залежить від вимог до точності визначення пунктів.
Державною висотною геодезичною мережею є нівелірні мережі І, II, III і IV класів точності. Нівелірна мережа І і II класів є головною висотною основою за допомогою якої встановлюється єдина система висот на всій території України. Нівелірна мережа III і IV класів служить для забезпечення висотами топографічних знімань і рішення інженерних задач.
| I клас | II клас | III клас | VI клас | Технічне нівелювання | |
|---|---|---|---|---|---|
| Допустима нев'язка f h доп ( ММ ) |
2√L | 3√L | 5√L | 20√L | 50√L |
| На станції ( мм ) | - | - | ±3 | ±5 | ±5 |
де L - довжина нівелірного ходу в км.
| Клас нівелювання | Нормальна довжина візирного променя (м) |
Мінімальна висота візирного променя |
Нерівність віддалей від нівеліра до рейки, м | |
|---|---|---|---|---|
| На станції | По секції | |||
| III | 75 | 0,3 | 2 | 5 |
| IV | 100 | 0,2 | 5 | 10 |
Периметри полігонів нівелювання І і II класів складають 2800 і 600 км відповідно.
Периметри полігонів нівелювання III класу в основному не перевищують 150 км.
Довжина ліній нівелювання IV класу не повинна перевищувати 50 км.
На лініях зі значним ухилом, коли число станцій на 1 км ходу більше 25, гранична нев'язка в технічному нівелюванні можна підрахувати за формулою, де n - число штативів в ході або в полігоні.
Висновки.
Державна геодезична мережа є головною геодезичною основою топографічних знімань усіх масштабів.
Державна геодезична мережа об'єднує в єдине ціле планову і висотну геодезичні мережі.
Планова геодезична мережа поділяється на:
- астрономо-геодезичну мережу 1 та 2 класів;
- геодезичні мережі згущення 3 класу.
Висотна геодезична мережа поділяється на:
- нівелірні мережі І і II класів;
- нівелірні мережі III і IV класів.
Державна геодезична мережа створюється відповідно до вимог діючих "основних положень про державну геодезичну мережу України", інструкцій та інших нормативних документів.
Розрядні геодезичні мережі згущення є основою топографічних знімань у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 і 1:500 та інших інженерних робіт.
Написання статті ініційоване Літнарович Руслан Миколайович
Джерела
1. Ассур В. Л., Кутузов М. Н., Муравин М. М. Высшая геодезия, М.: Недра, 1979, — 398 с.
2. Практикум по высшей геодезии/ Н. В. Яковлев, Н. А. Беспалов, Глумов В. П. и др.: Учебное пособие для вузов, М.: Недра, 1982. — 368 с.
3. Справочник геодезиста (в двух книгах), М.: Недра, 1975, — 1056 с.
4. Літнарович Р. М. Дослідження точності геодезичних робіт для забезпечення облікової одиниці площі при інвентаризації земель. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень» Частина І, Рівне. УДАВГ, 1998. — 14 с.
5. Літнарович Р. М. Проект і дослідження тріангуляції міста Рівне для забезпечення облікової одиниці площі. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень», частина II, Рівне, РДТУ, 1999 р., — 27 с.
6. Літнарович Р. М. Проект і дослідження геодезичної основи міста Рівне методом несуцільних спостережень тріангуляції. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень». РДТУ, Рівне, 1998. — 14 с.
7. Літнарович Р. М. Проектування і дослідження трилатерації міста Рівне методом статистичних випробувань Монте Карло. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень», Частина IV, РДТУ, Рівне, 1998, — 16 с.
8. Літнарович Р. М. Проект і дослідження точності методом статистичних випробувань Монте Карло геодезичної основи міста Рівне, створюваної лінійно-кутовим методом несуцільних спостережень. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень», Частина V, Рівне, 1999, — 21 с.
9. Літнарович Р. М. Проект і дослідження геодезичної основи міста Рівне методом парних ланок засічок. Навчальний посібник з курсу «Методи наукових досліджень», Частина VI, РДТУ, Рівне, 1998, — 32 с.
10. Лобачев В. М. Радиоэлектронная геодезия. М., Недра, 1980.
11. Машимов М. М. Уравнивание геодезических сетей. М., Недра, 1979.
12. Морозов В. П. Курс сфероидической геодезии. М., Недра, 1979.
13. Пеллинен Л. П. Высшая геодезия. М., Недра, 1978.
14. Полевой В. А. Математическая обработка результатов радиогеодезических измерений. М., Недра, 1971.
15. Селиханович В. Г., Козлов В. П., Логинова В. П. Практикум по геодезии. М., Недра, 1978.
16. Селиханович В. Г., Логинова Г. П. Задачник по геодезии. М., Недра, 1970.
17. Чеботарев А. С. Геодезия. ч. І. М., Геодезиздат, 1955.
18. Чеботарев А. С., Селиханович В. Г., Соколов М. Н. Геодезия, ч. ІІ. М., Геодезиздат, 1962.
19. Успенский М. С. Рекогностировка пунктов триангуляции. Труды ЦНИИГАиК, вып. 77. М., Геодезиздат, 1951.
20. Филоненко А. С., Щипицин Н. Г. Практикум по высшей геодезии. М., Недра, 1955.
21. Шишкин В. Н. Рекогностировка пунктов триангуляции. М., Геодезиздат 1959.
22. Літнарович Р. М. Теорія ряду парних ланок засічок, який прокладається між пунктами, визначеними по системі GPS. Інженерна геодезія. Випуск 45. Київ, КНУБА, 2001, — с. 141—148.
23. Літнарович Р. М., Кравцов М. І., Яроцький П. П. Порівняльний аналіз точності елементів суцільних і несуцільних спостережень тріангуляції. Інженерна геодезія. КНУБА, Київ, 2002, Випуск 47. – с. 83-89.
24. Боровий В. О., Літнарович Р. М., Мардієва Л. П. Особливості зрівноваження лінійно-кутової мережі з недостатньою кількістю вимірів. Інженерна геодезія. Випуск 45, Київ, КНУБА, 2001, — с. 17-26.
25. Літнарович Р. М. Теоретичне обґрунтування точності геодезичних робіт при інвентаризації земель. Інженерна геодезія. Випуск 43, КНУБА, Київ, 2000 , — с. 102—109.
26. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/28919
27. http://enpuir.npu.edu.ua:8080/handle/123456789/529%5Bнедоступне+посилання+з+травня+2019%5D