Классификация опорных геодезических сетей

Геодезические сети подразделяются на плановые и высотные. Первые создаются методами триангуляции, трилатерации и полигонометрии. Существуют и совмещенные планово–высотные сети.

Триангуляция (Рисунок 61) строится на местности в виде смежных треугольников, в которых измеряют все углы и длину хотя бы одной стороны (базиса b).

Рисунок 61 Триангуляция

Положение одного из пунктов (B), называемого начальным, а также азимута A исходной стороны находят из астрономических определений или (при построении сети сгущения) берут по данным сети высшего класса. Системы триангуляции имеют вид цепочек или сплошной сети треугольников.

Сети трилатерации создают также в виде смежных треугольников, в которых измеряют длины всех сторон. Из решения треугольников находят углы, а затем, опираясь на пункты высшего класса, последовательно определяют координаты вершин треугольников. Совмещение триангуляции с трилатерацией дает линейно–угловую сеть, которая обладает наивысшей точностью.

Полигонометрию на местности строят в форме многоугольников, в которых измеряют все углы и длины сторон. Ходы полигонометрии обычно прокладывают между пунктами высшего класса.

Плановая геодезическая сеть СССР была построена в виде звеньев (цепочек) триангуляции I класса (реже – полигонометрии), расположенных примерно по направлениям меридианов и параллелей. Длины сторон треугольников I класса составляли 25 – 30 км, а точность измерения углов – 0,7". Звенья длиной около 200 км образовывали полигоны с периметром 800 км. Начальным пунктом сети служил центр круглого зала Пулковской обсерватории.

Внутри полигонов I класса была построена заполняющая сеть II, III и IV классов с более короткими сторонами и точностью измерения углов 1 – 2". Погрешность положения крайних точек такой сети (на Чукотке) относительно начального пункта составила 7 – 10 м.

Высотная (нивелирная) сеть СССР была предназначена для обеспечения территории страны опорными пунктами в единой системе высот. Начальным пунктом в этой сети служит нуль Кронштадского футштока.

Все опорные пункты (реперы) связаны между собой ходами геометрического нивелирования четырех классов. Нивелирная сеть I класса проходит по трассам основных железнодорожных и шоссейных дорог и проложена с погрешностью μ=0,5 мм на 1 км хода. Эта сеть связывает водомерные посты на всех акваториях страны и служит для изучения геодинамических процессов и современных движений земной коры (по результатам повторных измерений).

Сеть I класса служит также основой для построения нивелирных сетей сгущения II – IV класса с точностью 2 – 10 мм на 1 км хода.

Техническое нивелирование допускается с точностью 20 мм на 1 км хода.

Высотную сеть закрепляют на местности знаками через 5 – 7 км. В сети I – II классов через 50 – 80 км закладывают особо устойчивые глубинные реперы в коренных скальных породах.

На территории городов могут строиться и локальные местные опорные сети в условных системах координат и высот. Такие сети используются для топографических съемок, для создания основы при производстве разбивочных работ и для наблюдений за деформацией инженерных сооружений.

Для инженерных целей, в зависимости от размера обслуживаемой территории, развивают сети II – IV классов и сети сгущения 1–го и 2–го разряда. Обычно такие сети представлены в виде триангуляции, трилатерации, линейно–угловых сетей и сетей полигонометрии. В последние годы проводилась реконструкция многих городских сетей с использованием спутниковых методов наблюдений (см. ниже).

Отличительной особенностью городских сетей по сравнению с государственными является большая плотность положения их пунктов, то есть построение ведется с более короткими сторонами. Технические характеристики таких сетей представлены в таблице 5.

В результате построения опорной геодезической сети СССР и детального изучения гравитационного поля Земли появилась возможность после запуска в 1958 году первого советского искусственного спутника Земли поставить такие спутники на службу геодезии, представив их в качестве подвижных опорных пунктов, координаты которых должны быть известны на каждый заданный момент времени. Для этого такие спутники периодически наблюдаются с наземных станций слежения. Используя теорию орбитального движения ИСЗ в гравитационном поле Земли, определяют их координаты и делают прогноз дальнейшего движения. Такая информация через центр управления передается на спутник, а затем и потребителю в форме так называемого навигационного сообщения.

К настоящему времени в США и России запущены созвездия таких геодезических спутников на высотах около 20 тыс. км с полусуточным периодом обращения, которые образуют системы GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия).

Таблица 5- Технические характеристики городских сетей

Используя радиодальномерные измерения до спутников, можно из решения пространственной линейной засечки находить прямоугольные координаты пунктов наблюдения (с погрешностью в несколько метров), а из одновременных наблюдений с двух точек некоторого семейства спутников – определять расстояние между земными пунктами с сантиметровой точностью. Это обстоятельство позволило строить опорную трилатерационную сеть на поверхности Земли с более высокой точностью и по другой схеме.

Согласно принятой новой концепции у нас в стране планируется построение трех уровней Государственной геодезической спутниковой сети, в разработке и практической реализации которой принимали участие и геодезисты Тулы.

Упомянутая концепция предусматривает построение:

– фундаментальной астрономо–геодезической сети (ФАГС);

– высокоточной астрономо–геодезической сети (ВАГС);

– спутниковой геодезической сети I класса (СГС–1).

Фундаментальная АГС будет реализована в виде системы закрепленных на территории России 50 – 70 пунктов со средними расстояниями между ними 700 – 800 км. Некоторые из этих пунктов (10 – 15) должны стать постоянно действующими астрономическими обсерваториями, оснащенными радиотелескопами для наблюдений удаленных источников радиоизлучения (квазаров) и спутниковыми приемниками GPS–ГЛОНАСС. Взаимное положение этих пунктов будет определяться с погрешностью в 1 – 2 см.

Высокоточная астрономо–геодезическая сеть ВАГС по своей сущности должна заменить звенья триангуляции I класса и представлять собой однородные по точности пространственные построения с расстоянием между смежными пунктами 150 – 300 км.

Общее число пунктов ВАГС должно составлять 500 – 700, при этом часть пунктов будет совмещена с пунктами ФАГС. Взаимное положение таких пунктов будет определяться спутниковыми методами с относительной погрешностью или 2 – 3 см в плане.

Наконец, спутниковая геодезическая сеть I класса (СГС–1) является заменой триангуляции I – II класса со средними расстояниями между пунктами 30 – 35 км, общим числом 10 – 15 тысяч и погрешностью взаимного положения 1 – 2 см. Построение такой сети предполагается закончить в ближайшее десятилетие.