Использование в качестве поверхности относимости эллипсоида Бесселя (за исходный пункт принимается центр круглого зала Пулковской обсерватории)

Составительский оригинал, способы его изготовления.

Способы переноса изображения с основного карт-материала на основу.

Для перенесения изображения с основного картматериала на подготовленную основу необходимо изменить его масштаб и преобразовать проекцию.

Способ составления карты выбирается в зависимости от характера используемых картографических материалов, сложности района картографирования, технической оснащенности предприятия и квалификации исполнителей.

Наиболее применяемый способ - фотомеханический.

Фотомеханический способ составления топографических карт применяется в следующих вариантах:

1) раздельное составление элементов содержания карты по голубым копиям на прозрачных основах, изготовленным с основного картматериала;

2) составление всех элементов содержания по одной голубой копии на прозрачной основе;

3) составление всех элементов содержания по одной голубой копии на непрозрачной основе (бумаге);

4) составление с одновременным гравированием издательских оригиналов карты;

5) составление в промежуточном масштабе или в масштабе основного картографического материала. Применяется в случаях использования сложных по содержанию картографических материалов или требующих большого уменьшения (в четыре раза и более).

Раздельное составление по голубым копиям на прозрачных основах – наиболее прогрессивный и экономичный способ составления. В этом способе составление элементов содержания карт осуществляется, как правило, на трех копиях, изготовленных на матированном пластике с оригинала монтажа основного картографического материала. На одной копии (основе) составляются элементы, печатаемые при издании карты черной, на другой – синей, на третьей – коричневой красками. Составление всех элементов содержания по одной копии на прозрачной или непрозрачной основе, изготовленной с основного картографического материала, применяется при картографировании районов со сложным характером местности.

Наибольшее распространение получил способ создания составительского оригинала по голубым светокопиям, изготовленным с основного картографического источника фотомеханическим способом. Он применяется в следующих вариантах:

- раздельное составление элементов содержания карты по голубым копиям, на прозрачных основах изготовленным с основного карт-материала,

- составление всех элементов содержания по одной голубой копии на прозрачных основах изготовленной с основного карт-материала,

- составление всех элементов содержания по одной голубой копии на непрозрачной основе,

-составление с одновременным гравированием издательских оригиналов,

- составление в промежуточном масштабе или масштабе основного карт-материала.

Раздельное составление по голубым копиям на прозрачных основах – наиболее прогрессивный и экономичный способ составления. В этом способе составление элементов содержания карт осуществляется, как правило, на трех копиях, изготовленных на матированном пластике с оригинала монтажа основного картографического материала. На одной копии (основе) составляются элементы, печатаемые при издании карты черной, на другой – синей, на третьей – коричневой красками. Составление всех элементов содержания по одной копии на прозрачной или непрозрачной основе, изготовленной с основного картографического материала, применяется при картографировании районов со сложным характером местности.

Издание карт

Основные виды издательских оригиналов

Издательский оригинал карты – это оригинал карты, отвечающий требованиям издания, предназначен для получения с него необходимых для работы копий и негативных форм для тиража карты.

Издательские оригиналы подразделяются на:

- штриховые

- фоновые

-полутоновые

Штриховые издательские оригиналы содержат ее штриховые элементы, подразделяются на:

расчлененные, совмещенные, частично-расчлененные.

Расчлененные оригиналы готовят отдельно для каждого штрихового элемента печатаемого при издании своим цветом (оригиналы контуров, гидрографии и рельефа).

На совмещенном оригинале воспроизводится изображение всех штриховых элементов имеющихся на составительском оригинале.

При частичном расчленении на одном оригинале возможно совмещение двух штриховых элементов (например, контуров и гидрографии).

Оригиналы фоновых окрасок – содержат изображение тех площадей, в которых при издании должны печатать заливки и сетки. Для каждого элемента готовят отдельный оригинал в соответствии с цветом окраски.

Полутоновые издательские оригиналы – создается изображение, в котором имеются плавные переходы цветового фона. Используется при изображении рельефа на некоторых картах.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ КАРТОСОСТАВЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

Специальное программное обеспечение автоматизированного картосоставления цифровых топографических карт (далее СПО) предназначено для обеспечения выполнения автоматизированных технологических процессов преобразования карты исходного масштаба в карту более мелкого масштаба (производного масштаба).

СПО содержит следующие программы:

- формирование номенклатурного листа карты производного масштаба;

- перекодировка объектов (смена классификатора);

- формирование математической основы;

- генерализация опорных пунктов;

- генерализация площадных объектов гидрографии;

- генерализация кварталов населенных пунктов;

- генерализация изолиний рельефа;

- генерализация объектов малой длины или площади (промышленных, сельскохозяй-ственных и социально-культурных объектов, растительности и грунтов, дорожной сети).

Формирование номенклатурного листа карты производного масштаба

Формирование номенклатурного листа карты производного масштаба выполняется в диалоге Формирование номенклатурного листа и состоит из следующих процессов:

- формирование паспорта номенклатурного листа;

- перенос объектов с вытягиванием на рамку;

- сглаживание топологически связанных объектов;

- cшивка объектов вдоль линий сводки.

Диалог содержит список номенклатур листов исходной карты, список номенклатур листов производной карты и поля редактирования:

- высота сечения рельефа производной карты;

- допуск дотягивания объектов вдоль линий сводки и сшивки объектов;

- точность сглаживания метрики объектов.

Формирование паспорта номенклатурного листа

При выполнении задачи Формирование номенклатурного листа для каждых четырех листов цифровой топографической карты исходного масштаба автоматически формируется один лист карты соответствующего производного масштаба:

для 4 листов масштаба 1 : 25 000 – 1 лист масштаба 1 : 50 000;

Выбор листов карты исходного масштаба выполняется автоматически по номенклатуре листа карты производного масштаба. При этом в лист карты производного масштаба добавляется рамка листа и вспомогательные линии (вертикальные и горизонтальная). Вертикальные линии проходят по сопрягаемым вертикальным сторонам рамок листов карты исходного масштаба. Горизонтальная линия – по сопрягаемым горизонтальным сторонам рамок листов карты исходного масштаба. Сшивка объектов, в дальнейшем, выполняется вдоль вспомогательных линий.

Перекодировка объектов

Формирование математической основы

Формирование математической основы выполняется в диалоге Создание математической основы. Диалог содержит номенклатуру листа производной карты и группы элементов для настройки параметров создаваемой прямоугольной (километровой) сетки и картографической сетки.

В процессе формирования сначала выполняется автоматическое удаление объектов математической основы производной карты, затем – автоматическое создание объектов математической основы (горизонтальные и вертикальные координатные линии прямоугольной сетки, выходы параллелей и меридианов, центральный крест). Состав создаваемых объектов математической основы зависит от масштаба формируемой карты.

Генерализация опорных пунктов

Генерализация опорных пунктов выполняется в диалоге Генерализация опорных пунктов.

С целью обеспечения сохранения государственной тайны при составлении карт масштаба 1:100 000 по картам более крупного масштаба выполняется округление координат точек плановой основы (пункты государственной геодезической сети, геодезической сети сгущения, астрономические пункты, марки и реперы нивелирной сети). Таблица ключей обрабатываемых объектов содержится в файле с расширением IGS.

По окончании автоматической генерализации выполняется выборка (удаление) объектов в том случае, если их более 10 на 1 дм² площади. Выборка (удаление) объектов выполняется в соответствии с требованиями нормативных документов в следующем порядке :

- пункты государственной геодезической сети (ГГС),

- точки съемочной сети (пункты геодезических сетей сгущения),

- реперы и марки государственной нивелирной сети,

- астрономические пункты,

- отметки командных высот,

- отметки высот прочие,

- отметки высоты у ориентира,

- отметки высоты точек ниже уровня моря.

При удалении каждого опорного пункта необходимо удалять близлежащую подпись, соответствующую семантике Абсолютная высота, удаляемого опорного пункта.

Генерализация гидрографии и гидротехнических сооружений

Генерализация гидрографии и гидротехнических сооружений выполняется в диалоге Генерализация площадных рек.

В процессе процедуры генерализации выполняется автоматическая замена участков площадных объектов, имеющих ширину менее допустимой (в миллиметрах на карте), на участки линейных объектов.

Замена участков площадных объектов на линейные объекты выполняется с учетом максимальной ширины (в метрах на местности) заменяемого участка. При длине участка менее 3 миллиметров на карте замена участка не выполняется. При наличии расстояний между заменяемыми участками одной реки менее 3 миллиметров на карте выполняется объединение заменяемых участков.

Для просмотра удаленных объектов должен быть включен режим Отображать удаленные объекты. При перемещении по полученному списку можно анализировать результаты произведенного процесса генерализации, а также определить для линейных объектов необходимость сшивки с существующими ранее линейными реками и необходимость замены семантики.

Генерализация населенных пунктов

Обработка кварталов

С целью улучшения наглядности изображения кварталов выполняется объединение мелких кварталов, а также увеличение ширины проездов. Обработка кварталов выполняется в три этапа:

- автоматизированное формирование проездов;

- интерактивное редактирование проездов и кварталов;

- автоматизированное формирование кварталов (обрезка, сшивка).

Автоматизированное формирование проездов

При выполнении автоматизированного формирования проездов между близлежащими кварталами создаются временные площадные графические объекты типа Проезды. Ширина создаваемых проездов соответствует установленной ширине проезда (в миллиметрах на карте), указанной в диалоге настройки генерализации населенных пунктов. Далее проезды используются для обрезки кварталов.

Процесс автоматического формирования проездов позволяет заменить часть ручного труда по нанесению проездов в интерактивном режиме, но не может заменить его полностью. Поэтому, ошибочно сформированные проезды, в том числе внутри кварталов с неоднородной застройкой, необходимо удалить в интерактивном режиме.

Интерактивное редактирование проездов и кварталов

По окончании автоматического формирования проездов выполняется:

- создание дополнительных проездов, магистральных проездов;

- удаление лишних проездов;

- смещение кварталов в противоположную сторону от сформированных проездов, находящихся на краю населенных пунктов.

Автоматизированное формирование кварталов

По окончании интерактивного редактирования выполняется автоматизированное формирование кварталов. По оставшимся после интерактивного редактирования проездам выполняется автоматическая обрезка кварталов. По окончании обрезки кварталов выполняется автоматическая сшивка кварталов в соответствии с допуском для сшивки кварталов (в миллиметрах на карте).

При автоматизированном формировании кварталов обрезанные и сшитые кварталы автоматически копируются из пользовательской карты в производную карту. Пользовательская карта закрывается автоматически.

Обработка строений

По окончании формирования кварталов, с целью улучшения наглядности изображения строений выполняется замена строений на внемасштабный условный знак, а также выборка (удаление) строений. Обработка строений выполняется в три этапа:

- автоматизированное смещение строений, выходящих за границы кварталов после обрезания их проездами (для согласования с контурами кварталов);

- интерактивное создание плотно застроенных частей кварталов;

- автоматизированное удаление строений, не выраженных в масштабе карты, расположенных внутри кварталов.

Генерализация рельефа

Генерализация рельефа включает в себя генерализацию изолиний (горизонталей, изобат). В процессе генерализации изолинии (горизонтали) либо удаляются, либо преобразуются к дополнительным горизонталям. Вместе с удаляемыми горизонталями удаляются также принадлежащие им бергштрихи и подписи.

Высота сечения рельефа производной карты устанавливается из файла настройки задачи Формирование номенклатурного листа карты производного масштаба.

Генерализация объектов малой длины или площади (генерализация промышленных, сельскохозяйственных и социально–культурных объектов)

В процессе генерализации объектов малой длины или площади обрабатываются линейные и площадные объекты карты.. При обработке объектов выполняются следующие процессы:

- сшивка линейных незамкнутых объектов малой длины;

- сшивка площадных объектов малой площади;

- замена типа линейных и площадных объектов на точечные объекты.

Близлежащие линейные незамкнутые объекты малой длины одного типа и площадные объекты одного типа сшиваются.

Несшитые объекты малой длины или площади преобразуются в точечные объекты.

В начале выполнения задачи автоматически сохраняется копия исходной карты в SXF-файл с добавлением к имени порядкового номера текущего этапа.

К реализации программы приступили в 1910 г. Осуществлению этой программы в полном объеме помешала первая мировая война. С 1910 по 1917 г. велись разрозненные работы по созданию трех полигонов триангуляции 1 класса. К 1917 г. топографо-геодезическая изученность территории составляла всего 13%.

15 марта 1919 г. Ленин подписал декрет «Об учреждении Высшего геодезического управления». В решении задачи построения опорной геодезической сети СССР большую роль сыграл крупнейший ученый геодезист нашего времени Ф.Н. Крассовский, который разработал и научно обосновал фундаментальную программу построения государственной триангуляции СССР, которая стала постепенно осуществляться с 1925 г.

Согласно программе астрономо-геодезическая сеть СССР строилась в виде рядов триангуляции 1 класса, прокладываемых примерно по направлениям меридианов и параллелей на расстоянии 200 – 500 км друг от друга и образующих замкнутые полигоны периметром 800 – 1000 км.

В каждом пересечении рядов 1 класса, идущим по меридианам и параллелям определяются длина и азимут выходной стороны триангуляции. На обоих концах каждой выходной стороны определялись астрономические широты, долготы и азимуты (пункты Лапласа).

В 1932 г. была начата общая гравиметрическая съемка территории СССР. По предложению Крассовского гравиметрические измерения, выполняемые по специальной программе, стали широко применяться при создании астрономо-геодезической сети и с тех пор являются неотъемлемой частью основных геодезических работ.

В послевоенные годы согласно Основным положениям 1954 – 1961 г., государственная геодезическая сеть СССР является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов. Создается она методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации при том или ином их сочетании. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4 классов, различающихся между собой точностью измерения углов и расстояний, длиной сторон сети и очередностью последовательного развития. Основной является сеть 1 класса. Создаваемая в виде полигональной астрономо-геодезической сети; предназначается она для научных исследований, связанных с изучением формы и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, а так же для распространения единой системы координат на всю территорию страны. Внутри полигонов 1 класса строится сплошная сеть 2 класса. Геодезические сети 2 класса являются основой для развития сетей 3 и 4 классов.

Высоты всех пунктов государственной геодезической сети определяют в основном методом тригонометрического нивелирования; только лишь в равнинной местности применяют геометрическое нивелирование 4 класса.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

Согласно Инструкции основными методами построения го­сударственной геодезической сети являются триангуляция, по­лигонометрия и трилатерация. Выбор того или иного метода в каждом конкретном случае определяется требуемой точно­стью построения сети и экономической эффективностью.

Метод триангуляции.Принято считать, что метод триангу­ляции впервые был предложен голландским ученым Снеллиу­сом в 1614 г. Этот метод широко применяется во всех странах. Сущность метода заключается в следующем. На командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников. В этой сети опре­деляют координаты исходного пункта А, измеряют горизон­тальные углы в каждом треугольнике, а также длины Ь и ази­муты а базисных сторон, задающих масштаб и ориентировку сети по азимуту.

Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, системы рядов треугольников, а также в виде сплошной сети треугольников. Элементами сети триан­гуляции могут служить не только треугольники, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и централь­ные системы.

Основными достоинствами метода триангуляции являются его оперативность и возможность использования в разнообраз­ных физико-географических условиях; большое число избыточ­ных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль всех измеренных величин; высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной. Метод триангуляции по­лучил наибольшее распространение при построении государст­венных геодезических сетей.

Метод полигонометрии.Этот метод известен также давно, однако применение его при создании государственной геодези­ческой сети сдерживалось до недавнего времени трудоемкостью линейных измерений, выполняемых ранее с помощью инварных проволок. С внедрением в геодезическое производ­ство точных свето- и радиодальномеров, метод полигонометрии получил дальнейшее развитие и стал широко применяться при создании геодезических сетей.

Сущность этого метода состоит в следующем. На местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих вытя­нутый одиночный ход или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунк­тами хода измеряют длины сторон S_i, а на пунктах - углы по­ворота β. Азимутальное ориентирование полигонометрического хода осуществляют с помощью азимутов, определяемых или заданных, как правило, на конечных пунктах его, измеряя при этом примычные углы γ. Иногда прокладывают полигонометри­ческие ходы между пунктами с заданными координатами гео­дезической сети более высокого класса точности. Метод полигонометрии в ряде случаев, например, в зале­сенной местности, на территории крупных городов и т. п. оказывается более оперативным и более экономичным, чем метод триангуляции. Это обусловлено тем, что в таких условиях на пунктах триангуляции строят более высокие геодезические знаки, чем на пунктах полигонометрии, поскольку в первом случае следует обеспечить прямую видимость между гораздо большим числом пунктов, чем во втором. Постройка же гео­дезических знаков является самым дорогостоящим видом работ при создании геодезической сети (в среднем 50 – 60 % всех затрат) .

Следует отметить также присущие методу полигонометрии недостатки:

сети полигонометрии, особенно одиночные ходы, являются гораздо менее жесткими геометрическими построениями, чем сети и ряды триангуляции, так как в полигонометрии число гео­метрических связей между пунктами существенно меньше, чем в триангуляции (при одинаковом числе пунктов в обоих слу­чаях) ;

число избыточных измерений, а следовательно, и число ус­ловных уравнений, в полигонометрии гораздо меньше, чем в триангуляции с таким же числом пунктов, а это значит, что при прочих равных условиях сеть полигонометрии будет менее точной, чем сеть триангуляции;

контроль полевых измерений в полигонометрии несравненно хуже, чем в триангуляции, так как число условных уравнений в полигонометрии гораздо меньше, чем в триангуляции с та­ким же числом пунктов.

Это свидетельствует о том, что при создании опорных гео­дезических сетей высшего класса точности возможности ме­тода полигонометрии по сравнению с таковыми в триангуля­ции ограничены.

При создании же геодезических сетей последующих классов метод полигонометрии в силу присущей ему оперативности, особенно при использовании современных свето- и радиодаль­номеров с цифровой индикацией результатов измерений, полу­чил широкое применение.

Метод трилатерации. Данный метод, как и метод триангу­ляции, предусматривает создание на местности геодезических сетей либо в виде цепочки треугольников, геодезических четы­рехугольников и центральных систем, либо в виде сплошных сетей треугольников, в которых измеряются не углы, а длины сторон. В трилатерации, как и в триангуляции, для ориентиро­вания сетей на местности должны быть определены азимуты ряда сторон.

По мере развития и повышения точности свето- и радио­дальномерной техники измерений расстояний метод трилате­рации постепенно приобретает все большее значение, особенно в практике инженерно-геодезических работ. При создании государственных геодезических сетей 1 – 2 классов метод трилатерации не применяется. Это объясняется следующими причинами:

1. Контроль измерения расстояний и построения сетей три­латерации слишком слаб, а иногда и вовсе отсутствует, что недопустимо в точных геодезических построениях. В самом деле, например, в треугольнике с измеренными сторонами конт­роль измерения расстояний полностью отсутствует, так как при таких измерениях в треугольнике не возникает ни одного ус­ловного уравнения; в геодезическом четырехугольнике и цент­ральной системе с измеренными сторонами возникает всего лишь по одному условному уравнению, в то время как в та­ких же фигурах триангуляции с измеренными углами возни­кает во много раз больше независимых условных уравнений: в геодезическом четырехугольнике четыре, а в центральной системе еще больше.

2. В технико-экономическом отношении метод трилатерации также уступает методу триангуляции. При прочих равных ус­ловиях штат бригады при линейных измерениях и транспорт­ные расходы в несколько раз больше, чем при угловых измере­ниях, поскольку приходится на конце каждой измеряемой с пункта линии устанавливать отражатель, а затем при пере­езде со светодальномером на другой пункт перевозить всех рабочих с отражателями с одних пунктов на другие, чего не требуется делать при угловых измерениях.

3. При соизмеримой точности угловых и линейных измере­ний точность передачи азимутов в рядах и сетях трилатерации существенно ниже, чем в сетях триангуляции.

Линейно-угловые геодезические сети.Под линейно-угловой сетью понимают такую разновидность триангуляции или три­латерации, в которой одновременно измеряют как углы, таки стороны треугольников. В этой сети через определенное чи­сло треугольников должны определяться азимуты Лапласа, необходимые для ее ориентирования. Линейно-угловые сети строят только в тех случаях, когда требуется создать геодези­ческую сеть с максимально высокой точностью, так как за­траты труда, средств и времени на ее создание гораздо боль­шие, чем при построении аналогичной сети триангуляции или трилатерации. Для того чтобы при создании линейно-угловых сетей получить наибольший эффект от совместного использова­ния угловых и линейных измерений необходимо, чтобы средняя квадратическая ошибка измерения направлений, выраженная в радианной мере m_S /ρ, была равна относительной средней квадратической ошибке измерения длин сторон m_s /s, т. е. чтобы при измерениях соблюдалось равенство m_S / ρ= m_s /s.

Ошибки в обоих случаях должны вычисляться по свобод­ным членам условных уравнений (по невязкам). При невыпол­нении этого равенства линейно-угловая сеть по сравнению с аналогичной сетью триангуляции или трилатерации не дает ощутимого выигрыша в точности.

Комбинированные геодезические сети. При выполнении гео­дезических работ встречаются случаи, когда значительные по площади участки того или иного района характеризуются либо резко различными формами рельефа (например, один уча­сток - равнина, а соседний является горным), либо резко раз­личным растительным покровом (например, один участок по­крывают болота, заросшие травой и мелким кустарником, а на соседнем растет высокий хвойный лес) и т. д. В таких случаях по технико-экономическим соображениям на одном из участков (там, где это экономически более выгодно), геодезическую сеть создают методом триангуляции, на другом - полиго­нометрии, на третьем - методом трилатерации и т. д. Другими словами, на территории района с резко различными условиями создают так называемую комбинированную геодезиче­скую сеть.

Схема и методы построения комбинированных геодезических сетей могут быть разными и должны выбираться с учетом кон­кретных условий тех районов, в которых такие сети будут строить.

ПОСТРОЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

Построение государственной геодезической сети осуществля­ется в соответствии с принципом перехода от общего к част­ному. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4 классов, различающиеся между собой точностью измерений углов и расстояний, длиной сторон сети и очеред­ностью последовательного развития. Основной является геоде­зическая сеть 1 класса, создаваемая в виде полигональной аст­рономо-геодезической сети; предназначается она для научных исследований, связанных с изучением формы и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, а также для распростране­ния единой системы координат на всю территорию страны. Внутри полигонов 1 класса строится сплошная сеть 2 класса. Геодезические сети 2 класса являются основой для развития сетей 3 и 4 классов.

Астрономо-геодезическая сеть. Соз­дается астрономо-геодезическая сеть в виде полигонов перимет­ром около 800 км, образуемых триангуляционными или полиго­нометрическими звеньями длиной каждое не более 200 км, рас­полагаемыми в направлении меридианов и параллелей.

Звено триангуляции 1 класса состоит в основном из тре­угольников по форме близких к равносторонним, с углами не менее 40⁰. В тех случаях, когда из-за сложного рельефа мест­ности не удается построить треугольники с углами более 40⁰, допускается построение в таких местах геодезических четырех­угольников и центральных систем с углами в них не менее 30⁰. Длины сторон треугольников равны в среднем 20-25 км. В на­чале и конце каждого звена при помощи высокоточных свето­дальномеров измеряют базисные стороны. На обоих концах каждой базисной стороны (в вершинах полигонов) определяют астрономические широты, долготы и азимуты, т. е. пункты Лап­ласа.

Звенья полигонометрии 1 класса прокладывают в виде вы­тянутых ходов, состоящих каждое не более чем из 10 сторон длиной порядка 20 км. Ни один из пунктов полигонометрического звена не должен отклоняться более чем на 20 км в сто­рону от замыкающей, соединяющей конечные точки хода; наи­больший угол между направлениями любой стороны и направ­лением замыкающей звена не должен превышать 20⁰. В начале и в конце каждого звена полигонометрии определяют взаимно обратные азимуты базисных сторон, а также астрономические широты и долготы, т. е. все делают так, как в звеньях триан­гуляции.

В каждом звене триангуляции и полигонометрии 1 класса, кроме пунктов Лапласа, устанавливают промежуточные астро­номические пункты, на которых по наблюдениям звезд определяют астрономические широты и долготы. Проме­жуточные астрономические пункты размещают между пунктами Лапласа через 65 – 120 км. Расстояние между астропунктами зависит от плотности гравиметрической съемки, выполняемой вдоль первоклассных рядов: чем выше плотность этой съемки, тем реже определяют промежуточные астропункты. Вокруг всех астрономических пунктов (Лапласа и промежуточных) по спе­циальной программе ведут гравиметрическую съемку сгущения.

В отдельных районах страны вместо полигонов, образован­ных звеньями триангуляции или полигонометрии 1 класса, раз­решается строить сплошные сети триангуляции 1 класса с уг­лами в треугольниках не менее 30⁰ и длинами сторон не менее 20 км. Расстояния устанавливаются в зависимости от физико­-географических условий и заданной плотности пунктов. Базис­ные стороны и пункты Лапласа в сплошных сетях 1 класса раз­мещают не реже чем через 10 сторон.

При создании астрономо-геодезической сети выполняют ком­плекс геодезических, астрономических и гравиметрических из­мерений, причем с наивысшей точностью, достигаемой при мас­совых измерениях при использовании новейшей измерительной техники. Горизонтальные углы на пунктах триангуляции и поли­гонометрии измеряют с ошибками не более 0,7" (по невязкам треугольников или замкнутых полигонов). Базисные стороны измеряют с относительной средней квадратической ошибкой не более 1/400 000, а длины сторон в звеньях полигонометрии 1 класса - с ошибками не более 1/300 000. Средние квадрати­ческие ошибки астрономических определений, вычисляемые по результатам измерений в приемах, т. е. без учета влияния си­стематических ошибок, допускаются в широте до 0,3", дол­готе - 0,45" и азимуте - 0,5".

Геодезические сети 2 класса. Сети этого класса точности строят преимущественно методом триангуляции в виде сплош­ных сетей треугольников, полностью заполняющих полигоны астрономо-геодезической сети 1 класса (рис. 22). Наименьшие углы в треугольниках допускаются до 300. Длины сторон могут колебаться от 7 до 20 км. В зависимости от ряда факторов и в первую очередь от особенностей рельефа местности; в среднем они равны 12-13 км. В равнинных районах сети выгоднее раз­вивать небольшими треугольниками, увеличивая их размеры при подходе к длинным сторонам рядов 1 класса. В районах с ярко выраженными формами рельефа целесообразно разви­вать триангуляцию 2 класса крупными треугольниками со встав­кой в них пунктов 3 класса. При таком построении обеспечи­вается минимальная высота геодезических знаков, что важно с экономической точки зрения, так как на постройку геодези­ческих знаков расходуется, как отмечалось выше, в среднем 50-60 % всех затрат, необходимых для создания геодезиче­ской сети.

Базисные стороны в триангуляции 2 класса размещают рав­номерно и не более чем через 25 треугольников. Одна из базис­ных сторон должна находиться примерно в середине полигона 1 класса; на концах этой стороны определяют пункты Лапласа с той же точностью астрономических определений, что и в три­ангуляции 1 класса. Длины базисных сторон измеряют со сред­ней квадратической ошибкой, не превышающей 1/400 000, а горизонтальные углы - со средней квадратической ошибкой не более 1" (по невязкам треугольников).

В тех случаях, когда это экономически выгодно, сети 2 класса могут создаваться методом полигонометрии при тех же длинах сторон, что и в триангуляции 2 класса. Полигонометрические ходы, пересекаясь друг с другом, образуют сплошную сеть замкнутых полигонов с равномерным распределением пунктов внутри полигона 1 класса. Допускается также комбинирование триангуляционных и полигонометрических построений. Схемы построения сетей полигонометрии, а также комбинированных сетей триангуляции и полигонометрии разрабатываются от­дельно для каждого конкретного района с учетом особенностей рельефа местности, залесенности, гидрографии и т. д. Горизон­тальные углы и длины сторон в полигонометрии 2 класса изме­ряют со средними квадратическими ошибками не более 1" (по невязкам замкнутых полигонов) и 1/250 000 соответственно.

Метод трилатерации при создании геодезических сетей 1 и 2 классов не применяется вследствие присущих ему недо­статков.

Геодезические сети 3 и 4 классов. Последующее сгущение геодезических пунктов в сетях 2 класса до требуемой плотности осуществляется путем развития в них сетей 3 и 4 классов. Сети 3 и 4 классов могут создаваться методами триангуляции, поли­гонометрии и трилатерации. Для каждого района выбирают такие метод и схему развития этих сетей, которые при прочих равных условиях дают наибольшую экономию средств и вре­мени, обеспечивая при этом требуемую точность сети.

Сети триангуляции 3 и 4 классов строят в виде жестких си­стем сплошных треугольников, вставляемых в геодезические сети 2 класса. Углы в треугольниках 3 и 4 классов между сто­ронами одного и того же класса должны быть не менее 200. Длины сторон в сетях 3 класса равны 5-8 км, в сетях 4 класса 2-5 км. Расстояния между пунктами, которые принадлежат разным системам треугольников и не связаны между собой из­меренными направлениями, допускаются не менее 4 км в сетях 3 класса и 3 км в сетях 4 класса, в противном случае эти си­стемы надлежит соединить путем измерения соответствующих направлений. Горизонтальные углы в сетях 3 и 4 классов из­меряют со средними квадратическими ошибками не более 1,5 и 2,0" соответственно (по невязкам треугольников). При построении сетей 3 и 4 классов методом полигономет­рии определение пунктов соответствующего класса произво­дится проложением систем или одиночных ходов, опирающихся на пункты высшего класса. Между узловыми пунктами, а также между узловыми и исходными пунктами допускается не более двух точек поворота. Наименьшая сторона хода 3 класса - 3 км, 4 класса - 2 км. Если расстояния между пунктами, принадлежащими разным ходам, менее 4 км в сети 3 класса и менее 3 км в сети 4 класса, то должна предусматриваться взаимная связь таких ходов. Горизонтальные углы на пунктах полигонометрии 3 и 4 классов измеряют со средними квадратическими ошиб­ками не более 1,5 и 2,0" соответственно (по невязкам замкну­тых полигонов). Длины сторон в ходах полигонометрии 3 и 4 классов измеряют со средними квадратическими ошибками 1/200 000 и 1/150 000 соответственно.

На каждом пункте государственной геодезической сети всех классов на расстоянии от него 0,5-1 км (в лесу не ближе 250 м) устанавливают по два так называемых о р и е н т и р н ы х п у н к т а, которые закрепляют подземными центрами. Ориен­тирные пункты предназначаются для азимутальной привязки съемочных ходов.

Высоты всех пунктов государственной геодезической сети оп­ределяют в основном методом тригонометрического нивелиро­вания; только лишь в равнинной и слегка холмистой местности применяют геометрическое нивелирование 4 класса.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ

Государственная геодезическая сеть представляет собой свое­образное инженерно-техническое сооружение на земной поверх­ности, создаваемое на всей территории страны на строго науч­ных началах с использованием новейших достижений науки и техники. Рассчитана она на длительный срок службы и поэтому должна быть построена с высокой точностью, с учетом возрас­тающих с течением времени требований. Сеть должна быть на­дежно закреплена на местности специальными подземными цен­трами, обеспечивающими сохранность ее пунктов и неизмен­ность их положения в плане и по высоте в течение длительного времени.

При создании современной государственной геодезической сети выполняют большой объем разнообразных работ по опре­деленной технологической схеме.

Создание государственной геодезической сети, как и любого промышленного объекта, начинают с разработки и научно-тех­нического обоснования проекта сети. Затем составленный в камеральных условиях проект геодезической сети уточняют в натуре (на местности). С этой целью в полевых условиях вы­полняют так называемую рекогносцировку пунктов запроекти­рованной геодезической сети, в результате которой устанавли­вают конкретное положение каждого пункта на местности, уточ­няют и при необходимости незначительно корректируют схему построения сети, наилучшим образом приспосабливая ее к усло­виям рельефа местности; выполняют окончательный расчет высот геодезических знаков для обеспечения прямой видимости между пунктами; определяют наиболее подходящие для данных условий местности типы геодезических знаков и подземных цен­тров; устанавливают необходимую глубину закладки подзем­ных центров в грунт и т. д.; наконец, уточняют смету расходов на создание геодезической сети.

После рекогносцировки пунктов приступают к постройке геодезических знаков и закладке подземных центров. В результате этих работ геодезическая сеть должна быть надежно закреп­лена на местности.

Затем измеряют базисные и другие стороны, предусмотрен­ные проектом сети, выполняют астрономические определения широт, долгот и азимутов, измеряют горизонтальные углы на пунктах сети, а также определяют высоты пунктов над уровнем моря (над квазигеоидом) при помощи геометрического и три­гонометрического нивелирования, ведут детальную гравиметри­ческую съемку вокруг астрономических пунктов по определен­ной программе и т. д.

После окончания полевых работ приступают к математиче­ской обработке результатов измерений, которая включает три этапа: 1) определение высот квазигеоида, нормальных и геоде­зических высот пунктов астрономо-геодезической сети и уклоне­ний отвесных линий на них; 2) выполнение предварительных вычислений, в результате которых получают таблицу измерен­ных величин, приведенных к центрам пунктов и редуцирован­ных как на референц-этшпсоид, так и на плоскость в принятой проекции (в СССР - проекция Гаусса - Крюгера); 3) уравни­вание геодезической сети, оценка точности уравненных элемен­тов сети, составление каталога координат и высот пунктов.

Схема Ф. Н. Красовского по­строения государственной триангуля­ции

Базисная сеть 1 класса

Звено триангуляции 1 класса

РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗНАКОВ

На пунктах геодезической сети строят геодезические знаки такой высоты, чтобы визирные лучи при угловых и линейных измерениях проходили по каждому направлению на заданной минимальной высоте над препятствием, не касаясь его. Расчет высот знаков наиболее часто выполняют по формулам В. Н. Шишкина как наиболее простым. Задачу решают в два приближения. Сначала определяют приближенные высоты зна­ков 1’₁ и l’₂ для каждой пары смежных пунктов, а затем коррек­тируют их и находят окончательные значения высот 1₁ и l₂.

Приближенные высоты знаков вычисляют по формулам

(1)

где h₁ и h₂ - превышения вершины препятствия в точке С (с учетом высоты леса) над основаниями первого и второго зна­ков соответственно; а - установленная действующей инструк­цией допустимая высота происхождения визирного луча над препятствием; v₁ и v₂ - поправки за кривизну Земли и ре­фракцию.

Знаки при h₁ и h₂ определяют по знакам разностей

(2)

где Нc - высота вершины препятствия в точке с; Н₁ и Н₂­ высота земной поверхности в местах установки первого и вто­рого знаков. Превышения h_i определяют по карте крупного мас­штаба, либо из обработки измерений, выполненных в процессе рекогносцировки пунктов. Поправки v за кривизну Земли и ре­фракцию вычисляют по формуле

, (3)

где k - коэффициент земной рефракции; R – радиус Земли, s - расстояние от препятствия до соответствующего пункта. При k=0,13 и R=6371 км формула (3) примет вид

v =0,068 S², где v получают в метрах, а S выражено в километрах.

В том случае, если превышения h₁ и h₂ имеют один и тот же знак, а расстояния S₁ и S₂ существенно разные, высоты знаков 1’₁ и l’₂, вычисленные по формулам (1), будут значительно от­личаться друг от друга: один знак низкий, а другой чрезмерно высокий. Высокие знаки строить экономически невыгодно. По­этому высоты знаков, вычисленные по формулам (1), необхо­димо откорректировать так, чтобы сумма квадратов окончатель­ных высот знаков l₁ и l₂ была наименьшей, т. е. Σl²= min. При соблюдении данного требования расходы на постройку данной пары знаков будут, как правило, наименьшими, поскольку стои­мость постройки каждого знака при прочих равных условиях почти пропорциональна квадрату его высоты (см. табл.).

Откорректированные высоты каждой пары знаков на концах стороны при соблюдении условия Σl²= min и выполнении тре­бования о прохождении визирного луча на заданной высоте а над препятствием (табл.) вычисляются по формулам

Если стоимость доставки строительных материалов к пер­вому и второму пунктам существенно разная, то высоты, полу­ченные по формулам (4.5), следует откорректировать еще раз с учетом данного фактора.

На пункте с п направлениями будет получено п значений высоты знака, так как вычисления по каждой отдельной сто­роне (направлению) дадут разные значения высоты знака на данном пункте. За окончательную высоту принимают ту, при которой обеспечивается видимость по всем направлениям при минимальной (допустимой) высоте прохождения визирных лу­чей над препятствиями.

В практике рекогносцировочных работ неизбежны случаи, когда высота знака на одном пункте, например, втором, задана (или знак уже построен) и равна l₂. Требуется определить вы­соту знака l₁ на первом пункте. Вычислим по формулам (1) приближенные высоты знаков. Из подобия треугольни­ков получим

(6)

Отсюда найдем искомую высоту знака:

(7)

Методы определения однозначных значений высот знаков на всех пунктах сети при требовании их наименьшей высоты и ми­нимальных денежных затрат на постройку знаков нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

ПРОГРАММА АВТОНОМНЫХ МЕТОДОВ СПУТНИКОВЫХ

КООРДИНАТНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Федеральной службой геодезии и картографии России в 1998 г. разработана концепция и программа перехода топографо-геодезического производства на автономные методы спутниковых координатных определений. Традиционные геодезические методы основаны на последовательном развитии геодезических сетей путем угловых и линейных измерений, требующих для обеспечения прямой видимости между смежными пунктами постройки геодезических знаков, сооружение которых потребовало около 80% средств, затраченных на создание существующих опорных сетей.

Государственная геодезическая сеть (ГГС), создававшаяся в течении многих десятилетий как единая система для территории СССР, имеет около 164 тысяч закрепленных на местности пунктов 1 и 2 классов астрономо-геодезической сети (АГС).

Распространение единой системы высот на всю территорию РФ осуществляется путем создания государственной нивелирной сети (ГНС), т.е. сетей нивелирных сетей I и II классов (главная высотная основа) и заполняющих сетей III и IV классов.

В систему государственного геодезического обеспечения входит также государственная фундаментальная гравиметрическая сеть (ГФГС), государственная гравиметрическая сеть 1 класса и сеть астрономо-гравиметрического нивелирования (АГН).

Обеспечивая многие практические потребности, существующие наземные геодезические методы по точности, оперативности, экономической эффективности не соответствуют некоторым важным современным требованиям науки и практики, например, при изучении геодинамических процессов.

По сравнению с традиционными спутниковые методы ГЛОНАСС/GPS имеют следующие преимущества:

- передача с высокой оперативностью и точностью координат практически на любые расстояния;

- геодезические пункты можно располагать в благоприятных для их сохранности местах, так как не нужно обеспечивать взаимную видимость между пунктами и, следовательно, строить дорогостоящие геодезические знаки;

- простота и большой уровень автоматизации работ;

- понижение требований к плотности исходной геодезической основы.

Реализация спутниковых технологий предусматривает построение следующих геодезических сетей:

1) фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС) – высшее звено координатного обеспечения; она должна обеспечивать оперативное воспроизведение общеземной геоцентрической системы координат во времени, метрологическое обеспечение высокоточных космических средств измерений;

2) высокоточная геодезическая сеть (ВГС), обеспечивающая распространение на всю территорию страны общеземной геоцентрической системы координат и определение точных параметров взаимного ориентирования общеземной и референцной систем координат;

3) спутниковые геодезические сети 1 класса (СГС-1).

Эти три класса сетей строго связаны между собой: ФАГС является опорой для ВГС, а ВГС – для СГС-1. При построении ФАГС, ВГС и СГС-1 предусматривается привязка существующей ГГС к высшему классу спутниковых сетей, т.е. существующая ГГС будет сетью сгущения.

Пункты ФАГС располагаются на расстоянии 800 – 1000 км, их число 50 – 70, 10 – 15 пунктов должны быть постоянно действующими, а остальные переопределяться группами через промежутки времени, зависящие от геодинамической активности региона.

Пространственное положение пунктов ФАГС определяется в общеземной системе координат с ошибкой положения пунктов относительно центра масс не более (2 – 3)10^-8 R, где R – радиус Земли, ошибка взаимного положения пунктов ФАГС не более 2 см в плане и 3 см по высоте. Для обеспечения этой точности необходимо использовать весь комплекс существующих космических измерений (лазерных, радиоинтерферометрических и др.).

ВГС является системой пунктов с расстоянием D = 150 – 300 км между ними, определяется относительными методами космической геодезии со средней квадратической ошибкой не более (3 мм + 5∙10^-8D) для плановых координат и (5 мм + 7∙10^-8D) – для геодезических высот.

СГС-1 состоит из системы легко доступных пунктов с плотностью, достаточной для использования потребителями всевозможных спутниковых определений. СГС-1 определяется относительными методами космической геодезии со с.к.о. 3 мм + 10^-7D в плане и 5 мм + 2∙10^-7D по геодезической высоте для геодинамически активных регионов и 5 мм + 2∙10^-7D в плане и 7 мм + 3∙10^-7D по высоте для остальных регионов. Среднее расстояние между пунктами СГС-1 равно 25 – 35 км. В экономически развитых районах пункты СГС-1 в зависимости от требований потребителей могут иметь большую плотность.

Постоянно действующие пункты ФАГС в основном создаются на базе действующих пунктов спутниковых (космических) наблюдений, астрономических обсерваторий, пунктов службы вращения Земли, радиоинтерферометрических комплексов со сверхдальними базами «Квазар», программы «Дельта» и др. На пунктах ФАГС предусматривают две программы наблюдений: постоянные наблюдения спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS и наблюдения других специализированных спутников и космических объектов согласно межведомственным программам построения ФАГС. На пунктах ФАГС должны выполняться абсолютные гравиметрические определения.

Выполнение планируемых мероприятий позволит:

1) повысить точность и оперативность геодезических определений на один - два порядка;

2) повысить уровень автоматизации работ в топографо-геодезическом производстве;

3) внедрить новые и оперативные методы геодезического обеспечения аэрофототопографических и других съемок, спутниковых методов точного нивелирования;

4) автоматизировать работы по установлению границ земельных участков;

5) исключить строительство наружных геодезических знаков;

6) разместить геодезические пункты в удобных для потребителей местах;

7) внедрить методы спутникового нивелирования вместо геометрического нивелирования III и IV классов;

8) создать систему постоянных наблюдений за динамикой уровней морей на уровенных постах и прогноза их состояния;

9) обеспечить изучение деформаций земной коры, являющихся предвестноками землетрясений;

10) обеспечить геодезическое обоснование картографирования страны и создание геоинформационных систем;

Дата добавления: 2014-03-24; просмотров: 1044; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!