дисциплина «Спецглавы геодезии»
ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Лекция 1 ВИДЫ, НАЗНАЧЕНИЕ И МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
1 Плановые геодезические сети.
2 Основные методы создания государственной геодезической сети:
а) триангуляция;
б) полигонометрия;
в) трилатерация;
г) линейно-угловые сети;
д) спутниковые методы создания геодезических сетей.
Плановыми геодезическими сетями называются аналитические линейно-угловые построения на земной поверхности, надёжно закреплённые на местности, пункты которых имеют координаты.
- геодезические сети подразделяются на глобальные, покрывающие поверхность всей земли;
- государственные, создаваемые на территории данной страны;
- сети сгущения;
- геодезическое съёмочное обоснование, создаваемое для производства топографических съёмок;
- специальные геодезические сети.
Глобальная геодезическая сеть создаётся методами космической геодезии по материалам наблюдений искусственных спутников Земли (ИСЗ). Положение пунктов определяется в геоцентрической системе прямоугольных координат с началом в центре масс Земли. Глобальную геодезическую сеть используют для решения научных и научно-технических задач геодезии, физики, астрономии и др. наук. Глобальная геодезическая сеть должна непрерывно совершенствоваться путём повышения точности определения координат её пунктов, что необходимо для эффективного решения традиционных и новых научных проблем геодезии и др. наук.
Справка: В системе геоцентрических координат положение точки А на поверхности эллипсоида определяют геодезической долготой L и геоцентрической широтой Ф, равной углу между радиус-вектором ρ и плоскостью экватора в соответствии с рисунком 1.
где p p' – малая ось эллипсоида
Рисунок 1 – Система геоцентрических координат
Плановые государственные геодезические сети необходимы:
- для распространения единой системы координат на территории страны;
- детального изучения фигуры и гравитационного поля Земли и планет солнечной системы и их измерений во времени;
- выполнения топографических съёмок в единой системе координат;
- надёжного контроля качества топографо-геодезических работ;
- решения научных и технических задач народного хозяйства.
Специальные геодезические сети создают тогда, когда для решения поставленных задач на участке работ необходимо иметь пункты, взаимное положение которых в плане определяется с наивысшей точностью. Систему координат в таких сетях подбирают так, чтобы редукционные поправки за переход от измеренных величин к их проекциям на местную поверхность относимости были минимальными. Такие сети строят для прогнозирования землетрясений, при строительстве крупных прецизионных сооружении и т. д.
1.2 Основные методы создания государственной геодезической сети
1.2.1 Триангуляция
Основными методами построения государственной геодезической сети являются триангуляция, полигонометрия и трилатерация. Выбор конкретного метода определяется условиями местности, требуемой точностью и экономической эффективностью.
Метод триангуляции был предложен в 1614 г Снеллиусом (нидерландский астроном и математик 1580 – 1626гг). На командных высотах устанавливают геодезические пункты, соединяя которые получают треугольники в соответствии с рисунком 2.
Рисунок 2 – Схема триангуляции
В треугольниках измеряют все углы и некоторые из сторон, которые называются базисами. По длине базисной стороны и измеренным углам вычисляют длины всех сторон треугольников. Зная дирекционный угол начальной базисной стороны и координаты одного их начальных пунктов (пункт А) можно вычислить координаты всех остальных пунктов.
Сеть триангуляции может состоять из рядов треугольников, системы рядов или сплошной сети треугольников. Элементами сети могут быть треугольники, геодезические четырёхугольники и центральные системы. Например:
- CDEF – геодезический четырёхугольник;
- ABDFHA – центральная система с пунктом C внутри её.
1.2.2 Полигонометрия
При создании геодезической сети методом
полигонометрии на местности строят геодезические пункты, соединив которые получают ломаную линию, в которой измеряют все длины сторон Si, соединяющих пункты, а на пунктах углы поворота βi. Конечные пункты такого хода называются опорными, на них измеряют примычные углы β1 и βn+1 между исходными и определяемыми сторонами. Для исходных сторон известны дирекционные углы или Азимуты. Схема полигонометрического хода приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема полигонометрического хода
В крупных городах, залесённой местности метод полигонометрии может быть более эффективным, так как требует менее высоких геодезических знаков, с которых нужно обеспечивать видимость на гораздо меньшее число пунктов, чем в триангуляции и трилатерации ( в среднем на постройку знаков приходилось 50-60% всех затрат. Недостатками полигонометрии по сравнению с триангуляцией являются:
- меньшая жёсткость геометрического построения;
- меньшее число условных уравнений;
- слабый контроль полевых измерений;
- обеспечение узкой полосы местности.
1.2.3 Трилатерация
Трилатерация, как и триангуляция состоит из цепочки треугольников, геодезических четырёхугольников, центральных систем, сплошных сетей треугольников, в которых измеряют длины сторон.
Исходными в трилатерации являются координаты одного или нескольких пунктов, а также дирекционные углы одной или нескольких сторон. Особенно применяется в инженерно-геодезических работах. При создании сетей 1-го и 2-го классов метод трилатерации не применяется так как:
- контроль измерения сторон отсутствует или очень слаб ( в треугольнике трилатерации условные уравнения отсутствуют. в геодезическом четырёхугольнике или центральной системе возникает только по одному условному уравнению);
- в технико – экономическом отношении трилатерация по сравнению с триангуляцией требует больше транспортных расходов, большего штата бригады;
- точность передачи азимута в рядах трилатерации ниже, чем в триангуляции;
- поперечный сдвиг в трилатерации в несколько раз больше продольного, что приводит к оазной точности определения координат X и Y.
1.2.4 Линейно-угловые сети
В линейно-угловых построениях измеряют углы и стороны треугольников, на некоторых линиях измеряют азимуты Лапласа. Линейно-угловые сети создаются для достижения максимальной точности определения координат пунктов, но они требуют гораздо больших затрат.
1.2.5 Спутниковые методы создания геодезических сетей
Спутниковые методы создания геодезических сетей состоят из геометрических и динамических. В геометрическом методе ИСЗ используют как высокую визирную цель, а диномическом – ИСЗ является носителем координат. В геометрическом методе спутники фотографируют на фоне опорных звёзд, что позволяет получить направления со станции слежения на спутники. Фотографирование нескольких положений ИСЗ с 2-х или более исходных и несколько определяемых пунктов позволяет получить координаты определяемых пунктов.
Создание навигационных систем (в России Глонасс и в США – NAVSTAR) состоящих не менее чем из 18 ИСЗ, позволяет в любой момент, в любой части Земли определить геоцентрические координаты X,Y,Z с высокой точностью.
следующая страница>