Геодезическая сеть

Геодези́ческая сеть — система закреплённых точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат. Геодезическая сеть бывает двух видов: плановая и высотная. Стро­ят по прин­ци­пу пе­ре­хо­да от се­тей с бо́ль­ши­ми рас­стоя­ния­ми ме­ж­ду пунк­та­ми и вы­со­ко­точ­ны­ми измере­ния­ми к се­тям с мень­ши­ми рас­стоя­ния­ми и ме­нее точ­ны­ми из­ме­ре­ния­ми.

История

Геодезия зародилась в древности, когда появилась необходимость навигации на местности, межевания земельных наделов и определения их площадей. Для решения этих задач, а также при строительстве различных объектов, требовались специальные измерения. На основе полученных данных задавали уклоны искусственных водоёмов и создавали планы участков земли и построек на них.

В каждой стране развитие геодезических работ связано с потребностью в картографировании территории государства. В XVI веке составлена первая карта европейской части Московского государства, известная как «Большой чертёж». В качестве основы использовались схематические планы, полученные через опросы, что привело к значительным искажениям. В начале XVIII века, в результате реформ Петра I и новых военных задач, возникла необходимость в более точных картах. В 1721 году выпущена первая инструкция по топографо-геодезическим работам в России, определяющая геодезические задачи для картографирования.

После Октябрьской революции 1917 года и Великой Отечественной войны 1941-1945 годов стало актуальным создание карт для обширных территорий. В 1948 году начались работы по улучшению точности геодезической сети СССР. В Алтайском крае создание пунктов государственной геодезической сети стартовало в 1932 году.

Классификация

Геодезические сети подразделяют:

• в зависимости от размеров:

1. глобальные;
2. межгосударственные (региональные);
3. нацио­нальные (в пределах одной страны);
4. локальные (местные).

• по функциональному признаку:

1. сети государственного назначения;
2. сети специального назначения.

• по виду получаемой информации:

1. пространственные;
2. плановые;
3. высотные;
4. плано­во-высотные.

• по назначению:

1. опорные геодезические сети;
2. геодезические сети сгущения;
3. съёмочные и разбивочные сети;

• по точности:

1. высокоточные;
2. точные;
3. технические.

• в зависимости от технологии построения:

1. спутниковые сети;
2. сети радиоинтерферометрии;
3. триангуляции;
4. полигонометрии;
5. трилатерации;
6. геодезические засечки.

Назначение

Создание инженерно-геодезических сетей становится необходима в процессе изысканий для площадок, проектирования объектов, разработки генеральных планов населённых пунктов, а также при проектировании технических документаций для промышленных, гидротехнических и транспортных сооружений, включая предприятия горнодобывающей отрасли.

Геодезические сети формируются согласно базовому принципу геодезии, который заключается в переходе от общих данных к более детализированным. Сначала установлена разреженная сеть геодезических пунктов на территории страны, координаты которых рассчитывались с высокой точностью. Затем сеть дополнена более плотными узлами с меньшими промежутками между ними, где точность координат являлась ниже. Этот подход позволяет создать необходимую плотность пунктов с известными координатами для выполнения топографических съёмок и обеспечения данных для различных инженерных задач.

При создании геодезической сети на местности выполняется ряд геодезических работ, включающих измерение углов и расстояний, определение высот и закрепление пунктов. Все работы осуществляются с обязательным контролем, чтобы избежать значительных погрешностей и подтвердить точность измерений. Результаты обрабатываются математически для определения планового и высотного расположения всех пунктов сети.

Плановая геодезическая сеть

Систему геодезических пунктов, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат, называют плановой геодезической сетью. Для определения координат пунктов сети между ними измеряют расстояния и углы. Отрезки линий, ограниченные геодезическими пунктами, вдоль которых измеряется длина или направление, называют сторонами сети.

Геодезическую сеть создают таким образом, чтобы её стороны образовывали простые геометрические фигуры, удобные для решения, то есть определения всех их элементов, а по ним — координат вершин. Различают три основных метода построения плановых геодезических сетей:

1. Триангуляция — построение геодезической сети в виде системы треугольников, в которых измерены углы и некоторые стороны, называемые базисными, или просто базисами.
2. Полигонометрия — построение геодезической сети путём измерения расстояний и углов между пунктами хода. В полигонометрии система геодезических пунктов образует полигон-многоугольник, который может быть замкнутым или разомкнутым.
3. Трилатерация — построение геодезической сети в виде системы треугольников, в которых измерены все их стороны. Метод трилатерации основан на возможности решения треугольника по трём его сторонам.

Высотная геодезическая сеть

Высотная геодезическая сеть является системой закреплённых точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат для определения высот. Основной метод создания высотных геодезических сетей — геометрическое нивелирование. По точности они подразделяются на I, II, III, IV и V (технический) классы. Пункты высотной геодезической сети закрепляют на местности постоянными знаками — реперами (фундаментальные, грунтовые и стенные).

Методом построения высотных геодезических сетей является создание геодезической нивелирной гравиметрической сети. Метод основан на измерении разности высот между пунктами с использованием нивелирования и гравиметрии. Нивелирование позволяет измерять разность высот между двумя пунктами с помощью специальных геодезических инструментов, таких как нивелиры. Гравиметрия, в свою очередь, позволяет измерять гравитационное поле Земли и использовать эти данные для определения высотных отметок пунктов. Создание геодезической нивелирной гравиметрической сети обеспечивает точные данные о высотах пунктов и используется во многих геодезических и инженерных работах.

Государственная геодезическая сеть

Государственная геодезическая сеть состоит из множества геодезических пунктов, координированных в рамках государственной системы координат, которая применяется в процессе выполнения геодезических и картографических исследований. Сеть предназначена для внедрения и распространения государственной системы координат на территории Российской Федерации. Она служит для решения следующих задач:

• геодезическое обеспечение картографирования территории Российской Федерации, градостроительной, навигационной и кадастровой деятельности, землеустройства, недропользования;
• изучение параметров фигуры и гравитационного поля Земли и их изменений во времени, изучение геодинамических явлений;
• обеспечение единства измерений при высокоточных геодезических работах;
• задачи, связанные с нуждами обороны страны;
• иные фундаментальные научные, экономические и технические задачи геодезии, картографии, геофизики, геодинамики и космонавтики.

В состав государственной геодезической сети входят:

• фундаментальная астрономо-геодезическая сеть;
• высокоточная геодезическая сеть;
• спутниковая геодезическая сеть 1-го класса;
• сети триангуляции;
• астрономо-геодезические пункты космической геодезической сети;
• сети полигонометрии;
• доплеровские геодезические сети;
• астрономо-геодезическая сеть 1-го и 2-го классов;
• геодезические сети сгущения 3-го и 4-го классов.

Геодезические сети сгущения

Геодезические сети сгущения создаются для решения задач геодезии на ограниченных территориях. Например, геодезическая сеть сгущения может быть организована для конкретного района или отдельного населённого пункта. Поскольку основой служат более высокоуровневые геодезические сети, специалисты используют уже имеющиеся пункты как опорные. Затем их дополняют новыми точками.

Главная цель сетей сгущения заключается в определении точных координат и границ небольших территорий. При проведении межевания, необходимо установить границы земельного участка. Использование геодезических сетей более высокого уровня в этом случае затруднительно. Геодезические сети сгущения создаются на основе государственной сети для обоснования топографических съёмок масштабов 1:5000 — 1:500. При этом в основном применяются те же методы, как и в государственных сетях. Они подразделяются на аналитические сети триангуляции 1 и 2 разрядов, полигонометрические сети 1 и 2 разрядов и сети технического нивелирования.

Геодезические съёмочные сети

Геодезические съёмочные сети создаются для сгущения геодезической сети до плотности, обеспечивающей выполнение топографических съёмок всех масштабов. Плотность пунктов должна обеспечивать высокое качество съёмки. Съёмочное обоснование развивается от пунктов государственных геодезических сетей и геодезических сетей сгущения. Съёмочные сети создаются построением съёмочных триангуляционных сетей, продолжением теодолитных, тахеометрических и мензульных ходов, прямыми, обратными и комбинированными засечками. При развитии съёмочного обоснования одновременно определяется, как правило, плановое и высотное положение точек. Высоты точек съёмочных сетей определяются тригонометрическим геометрическим нивелированием.

Для закрепления пунктов съёмочного обоснования, сохранность которых должна быть обеспечена в течение нескольких лет, применяются центры в виде бетонных и деревянных столбов и металлических труб. Большая часть пунктов съёмочных сетей закрепляется временными знаками, представляющими собой деревянные колья или металлические трубки. Для облегчения отыскания такого знака рядом с ним забивают сторожок.

Опорная геодезическая сеть

Опорная геодезическая сеть является специализированной геодезической сетью, которая формируется для поддержки инженерно-геодезических работ в процессе изысканий и строительства различных объектов: гражданских, промышленных и специализированных. Также используется для мониторинга деформаций и осадок построек. Точки данной сети функционируют как базовые пункты для топографической съёмки и геодезических измерений. Часто она создаётся в определённой системе координат, связанной с государственными геодезическими сетями. Опорная геодезическая сеть охватывает определённую территорию, форма которой часто зависит от конфигурации местности или строящегося объекта. Как правило, расстояния между геодезическими пунктами небольшие. К ним предъявляются высокие требования по устойчивости местоположения. Создание опорной геодезической сети может осуществляться в несколько этапов, в зависимости от площади предполагаемого строения и используемой технологии, при этом на каждом этапе применяются различные методы строительства сети.