4.2. Понятие о государственной геодезической сети

4.2.1. Государственная геодезическая сеть

Государственная геодезическая сеть является элемен­том математической основы топографических карт любого масштаба, состоит из сети геодезических пунктов, располо­женных на поверхности Земли, плановое положение которых определено в единой системе координат, а высотные характе­ристики — в единой системе высот. Такие сети называют пла­ново-высотными. Ряд геодезических пунктов может иметь только плановые координаты, тогда сеть называется плано­вой, или только высотные, тогда сеть называется высотной. На топографических картах пункты геодезической сети пока­зываются специальными условными знаками, рядом с кото­рыми указывается абсолютная высота в метрах.

Пункты геодезической сети закрепляются на местности геодезическими центрами, над которыми устанавливаются геодезические знаки — сигналы и пирамиды. Для их опозна­ния на местности возводят специальные пирамиды или сигна­лы, позволяющие определить местонахождение центра.

Построенная в государственном масштабе на обширной территории геодезическая сеть дает возможность производить геодезические работы по созданию карт в различных районах, даже весьма удаленных друг от друга. Единство определения координат и высот обеспечивает согласованность всех произ­веденных работ.

Рис. 19. Схема полигона государственной геодезической сети: АВ, KL — выходные стороны; CD, EF — базисные

По точности определяемых координат геодезические сети делятся на 4 класса: I класс — наиболее точный, IV класс —наименее точный. Сначала строится и вычисляется сеть пунк­тов высшего, I класса точности, эта сеть довольно редкая.

Внутри нее строится сеть II, затем III и IV классов. Сгущение сети производят с такой плотностью и точностью, чтобы вновь полученная сеть геодезических пунктов могла служить опо­рой для предстоящей съемки. На рис. 19 отображена принци­пиальная схема расположения пунктов государственной гео­дезической сети в одном звене I класса. Такие звенья повторя­ются многократно по всей территории страны с разной густотой расположения опорных точек сети.

В основе проектирования сетей лежит треугольник с угла­ми, близкими к 60°. Ряды треугольников, вытянутые вдоль меридиана или параллели, создают звено сети I класса. Длина одного звена треугольников обычно не превышает 200 км.

Координаты вершин треугольников могут быть вычислены различными способами:

• триангуляцией;

• полигонометрией;

• трилатерацией.

Наиболее широко применяемый способ — триангуляция. Этот способ состоит в измерении всех углов каждого треуголь­ника, включенного в сеть. Длины сторон не измеряют, их полу­чают способом уравнивания координат точек вершин треуголь­ников, имея как минимум два линейных измерения по концам одного звена (называемых базисными сторонами звена геоде­зической сети). Базис может не являться стороной треугольни­ка, он часто располагается поперек одной из его сторон или пер­пендикулярно ей (CD, EF на рис. 5.2). В этом случае сторона треугольника называется выходной (АВ, KL на рис. 5.2).

Длину базиса измеряют на местности с высокой точностью порядка 1:1 000 000, эти вычисления позволяют определить координаты всех точек полного звена триангуляционной цепи.

Способ триангуляции применяют не всегда. С использова­нием высокоточных дальномеров все чаще применяют спосо­бы полигонометрии и трилатерации, когда измеряются все стороны и горизонтальные углы прокладываемых ходов.

На концах базисных сторон треугольника выполняют из­мерения астрономических координат пунктов — широту, дол­готу и азимут базисной стороны. Такие однотипные измере­ния повторяют во всех вершинах звена I класса и на основа­нии этих измерений вычисляют с высокой точностью коорди­наты всех точек, составляющих сеть, и получают геодезиче­ские координаты. Сопоставление их с географическими коор­динатами, вычисленными астрономически, позволяет опреде­лить отклонение между ними. Величина отклонения указы­вает на превышение эллипсоида вращения над геоидом, а в результате можно вычислить форму и размеры Земли, а так­же ряд других научных задач.

Иногда вместо звеньев сети I класса строят сплошную сеть треугольников или полигонометрических ходов, пересекаю­щихся между собой. Вычисление такой сети тоже производят способом уравнивания всех точек по контрольным измерени­ям астрономических координат.

Триангуляция II класса сплошной сетью покрывает звено геодезической сети I класса, в центральной зоне которой так­же определяют линейный размер базисной стороны и астроно­мические координаты точек на ее концах.

В зависимости от поставленных геодезических задач и съе­мочных работ по созданию карт геодезические сети III и IV классов строят внутри вычисленных сетей I и II классов, их конфигурация представляет собой ряд небольших сетей с вы­сокой плотностью точек.

Основные характеристики геодезических сетей I—IV клас­сов приведены в табл. 13.

Высотные геодезические сети создаются в основном мето­дами геометрического и тригонометрического нивелирова­ния. Государственные нивелирные сети делятся на четыре класса по техническим характеристикам. Сети I класса до­вольно редки, ее сгущают сети II—IV классов, которые техни­чески менее точны. Нивелирные сети прокладываются по удобным линиям на местности (вдоль трасс железных и авто­мобильных дорог, по берегам крупных рек).

Нивелирная сеть I и II классов является единой для всей территории России, она соединяет уровни омывающих терри­торию страны морей, является основой для научных исследо­ваний по вековым движениям земной коры.

Сети III класса образуют замкнутые полигоны общей дли­ной не более 60 км, опирающиеся на нивелирные пункты I или II классов. Сеть IV класса сгущает сети более высших классов вытянутыми ходами общей протяженностью до 50 км. Пункты IV класса точности являются точками высотного обоснования для съемочной сети при топографических работах.

Таблица 15

Сравнительные характеристики геодезических триангуляционных сетей

Класс	Длина стороны треугольника (км)	Точность измерения угла треугольника (´´)	Точность определения геодезических координат точки (´´)	Точность измерения стороны треугольника
I	Более 20	0,7	0,3	1:400000
II	7-20	1,0	0,4	1:200000
III	5-8	1,5	-	1:100000
IV	2-3	2,0	-	1:40000

П

93

ункты всех классов закрепляются на местности марками и реперами примерно через 5 км. Они располагаются в основ­ном вдоль дорог, на стенах зданий в населенных пунктах, на скальных грунтах в горных районах и т. д.

Появление GPS-технологий с использованием спутниковых компьютерных систем требует создания сети GPS-станций. Основная цель создания сетей — коррекция полевых GPS-измерений относительно сведений с базовых станций. Это позво­ляет получать съемочные характеристики с сантиметровой точностью при удалении до 200 км от базовой станции.

В России эти технологии широко развиваются и уже вы­тесняют использование традиционных геодезических сетей. Существует несколько десятков базовых станций, входящих в наиболее известные международные сети GPS-станций, одна­ко для обширной территории России это явно недостаточно, поэтому развитие сетей — весьма актуальная задача.

Пункты ГГС не связаны с сетью GPS-станций, поэтому при проведении расчетных работ необходимо вводить поправку в координаты точек используемых топографических карт отно­сительно данных GPS-измерений.