Опорная геодезическая сеть — система определённым образом выбранных и закрепленных на местности точек, служащих опорными пунктами при топографической съёмке и геодезических измерениях на местности. Различают плановую и высотную опорную геодезическую сеть. Плановая опорная геодезическая сеть создается методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, построений линейно-угловых сетей, а также на основе использования спутниковых методов и их сочетанием, а взаимное положение её пунктов определяется геодезическими координатами или, чаще, прямоугольными координатами. Высотная опорная геодезическая сеть развивается в виде сетей нивелирования I-IV классов точности, а также технического нивелирования в зависимости от площади и характера объекта строительства. Исходными для развития высотной опорной геодезической сети являются пункты государственной нивелирной сети. Опорная геодезическая сеть имеет большое практическое значение для составления топографических карт, определения формы и размеров Земли.

Метод триангуляции

Триангуляция (от лат. triangulum ‒ треугольник), один из методов создания сети опорных геодезическихпунктов и сама сеть, созданная этим методом; состоит в построении рядов или сетей примыкающих друг кдругу треугольников и в определении положения их вершин в избранной системе координат. В каждомтреугольнике измеряют все три угла, а одну из его сторон определяют из вычислений путёмпоследовательного решения предыдущих треугольников, начиная от того из них, в котором одна из его сторонполучена из измерений. Если сторона треугольника получена из непосредственных измерений, то онаназывается базисной стороной Т. В прошлом вместо базисной стороны непосредственно измеряли короткуюлинию, называемую базисом, и от неё путём тригонометрических вычислений через особую сетьтреугольников переходили к стороне треугольника Т. Эту сторону Т. обычно называют выходной стороной, асеть треугольников, через которые она вычислена,‒ базисной сетью. В рядах или сетях Т. для контроля иповышения их точности измеряют большее число базисов или базисных сторон, чем это минимально необходимо.

Т. имеет большое научное и практическое значение. Она служит для: определения фигуры и размеров Землиметодом градусных измерений; изучения горизонтальных движений земной коры; обоснованиятопографических съёмок в различных масштабах и целях; обоснования различных геодезических работ приизыскании, проектировании и строительстве крупных инженерных сооружений, при планировке истроительстве городов и т.д.

При построении Т. исходят из принципа перехода от общего к частному, от крупных треугольников к более мелким. В связи с этимТ. подразделяется на классы, отличающиеся точностью измерений и последовательностью их построения. Вмалых по территории странах Т. высшего класса строят в виде сплошных сетей треугольников. В государствахс большой территорией (СССР, Канада, КНР, США и др.) Т. строят по некоторой схеме и программе. Наиболее стройная схема и программа построения Т. применяется в СССР. На основе рядов и сетей Т. 1-го и 2 го классов определяют пункты Т. 3-го и 4го классов, причём их густотазависит от масштаба топографической съёмки. Например, при масштабе съёмки 1 : 5000 один пункт Т. долженприходиться на каждые 20‒30 км2. В Т. 3-го и 4-го классов погрешности измерения углов не превышаютсоответственно 1,5" и 2,0".

В практике СССР допускается вместо Т. применять метод полигонометрии. При этом ставится условие, чтобыпри построении опорной геодезической сети тем и др. методом достигалась одинаковая точность определенияположения пунктов земной поверхности.

Вершины треугольников Т. обозначаются на местности деревянными или металлическими вышками высотойот 6 до 55 м в зависимости от условий местности.

Метод трилатерации

Трилатерации состоит в определении координат геодезических пунктов, расположенных в вершинах треугольников всей сети, через измерения длин сторон между ними. Характерная схема ряда трилатерации показана на рис.1. По исходным данным известных координат смежных пунктов (А, В), расстоянию между ними (b), а так же по измеряемым длинам сторон и вычисленным горизонтальным проложениям d1, d2, d3 и так далее до другой стороны (b1) ряда между пунктами C и D получают конечный результат. Математический аппарат в виде теоремы косинусов и прямой геодезической задачи позволяет вычислить соответственно неизвестные горизонтальные углы и искомые координаты вершин треугольников.

Ряд трилатераци.

Этот метод может применяться в отдельных случаях при формировании геодезических опорных сетей III, IV классов, сгущения этих опорных сетей до 1, 2 разрядов, сетей съемочной основы для топографических съемок, геодезических изысканий для строительства, при выполнении опорного обоснования при различных инженерно-геодезических работах по возведению мостов, высотных зданий и других работ.

Недостатки:

К сожалению, устройство геодезического обоснования способом трилатерации не находят обширного применения из-за ряда причин:

* при треугольных формах сети отсутствуют избыточные измерения, не дающие возможности возникновению условных уравнений, поэтому иногда приходится выполнять дополнительные измерения для создания необходимых геометрических условий;

* отсутствия контрольных измерений в треугольниках, поэтому для практического использования рекомендуется применение четырехугольников с проведением измерений шести длин сторон (одно будет избыточным и контрольным);

* при линейно вытянутых рядах треугольников трилатерационные сети обладают преобладающим влиянием поперечных погрешностей над продольным отклонением;

* не удобных форм рельефа на местности для ее использования по сравнению с более гибким в этом плане полигонометрическим способом;

* экономического, как более затратного способа, и технического характеров из-за менее точных измерений и результатов.

Метод полигонометрии

Полигонометрия - построение на местности системы ломаных линий, в которой измерены все отрезки линий s и горизонтальные углы β между отрезками. Ломаную линию называют ходом, отрезок s – стороной или линией, β - горизонтальный угол между отрезками – углом поворота. Вершины полигонометрических ходов называют пунктами полигонометрии. Одиночный полигонометрический ход по форме может быть разомкнутым или замкнутым в виде замкнутого многоугольника. Если ход по форме близок к прямой линии, то он называется вытянутым, в противном случае его называют изогнутым.

Система связанных между собой ходов образует полигонометрическую сеть.Отдельный ход между двумя узловыми пунктами или между исходным пунктом и узловой точкой называют звеном. Пункты геодезических сетей на местности закрепляют подземными сооружениями - центрами.Ходы полигонометрии 1 класса прокладывают взамен рядов триангуляции 1 класса. Они строятся в виде полигонов, располагаемых примерно по меридианам и параллелям, с периметром около 800 км. Ходы полигонометрии 1 класса должны быть вытянутыми по форме и состоять не более чем из 10 сторон длиной 20-25 км.

Построение государственной геодезической сети 2 класса методом полигонометрии производится в каждом отдельном случае по особо разрабатываемой программе.Точность измерений углов и линий в полигонометрии 2 класса должна быть в соответствии с величинами, указанными в табл. 1.

При построении геодезических сетей 3 и 4 классов методом полигонометрии определение пунктов производится продолжением одиночных ходов или сетей, опирающихся на пункты высшего класса.Каждое звено сети должно содержать не более двух точек поворота. Минимальная длина сторон в 3 классе - 3 км, в 4 классе - 2 км. Периметр полигонов не должен превосходить в 3 классе 60 км, в 4 классе - 35 км. Углы и линии измеряются с точностью, указанной в табл. 1.

Полигонометрические сети часто создаются для обоснования крупномасштабных съемок, проводимых для специальных целей и для различного рода инженерных работ, связанных с разбивкой сооружений. В этом случае полигонометрия 4 класса развивается по специальным требованиям.

Основные характеристики полигонометрии различных классов

Таблица 1