II. Опорные инженерно - геодезические сети

Все измерения при съёмках земель производятся с неизбежными погрешностями. Чтобы ослабить вредное влияние этих ошибок и не допустить чрезмерного их накопления в одной части территории, из всех точек земной поверхности выбирают наиболее характерные опорные точки, расположенные равномерно и определяемые с необходимой точностью. Совокупность опорных пунктов, закреплённых на земной поверхности и определённых геодезическими методами в к.-л. системе координат , составляет геодезические опорные сети. Она служит основой для геодезических съёмок и материалом для научно-геодезических выводов по изучению размеров и вида земли. Координаты точек земной поверхности (долгота и широта) определены также астрономически, причём широта получается из наблюдений по звёздам (редко по солнцу), а долгота - из сравнения хронометров по радио. Однако астрономический метод определения опорных точек при небольших расстояниях оказывается слишком грубым. Он применяется только в тех случаях, когда от опорной сети не требуется большой точности, когда она нужна, напр., для съёмок мелкого масштаба, при картографировании малоисследованных, необжитых р-нов или для землеустройства оленеводческих х-в в р-нах крайнего С. Для съёмок более крупных масштабов необходима большая точность в относительном расположении пунктов одной и той же системы.. Таким условиям удовлетворяют триангуляция и полигонометрия. Математически оба метода совершенно равноправны. При триангуляции воображаемые в горизонтальной проекции опорные точки мысленно соединяются в системы треугольников; в полигонометрии точки соединяются в сеть многоугольников. Определив только 1 сторону и все углы треугольников или все углы и все стороны многоугольников, в обоих случаях получим необходимые данные для построения и вычисления этих фигур. Практически на больших площадях триангуляция имеет нередко ряд преимуществ перед полигонометрией. Основное преимущество триангуляции в том, что, зная все углы треугольников и только 1 сторону, уже можно построить в уменьшенном виде сеть, подобную данной. Устроив на опорных точках высокие сигналы, можно измерение углов произвести над препятствиями местности (холмами, лесами, строениями и т. п.). В лесных и лесостепных р-нах система полигонометрических ходов строится быстрее и стоит дешевле триангуляции. Но полигонометрия не обеспечивает столь надёжного и удобного контроля, как триангуляция. Поэтому в СССР основным методом создания Г. о. с. служит триангуляция. Триангуляция представляет сеть смежных треугольников (рис. 1), в к-рых измеряются все углы и 1 сторона; дл. остальных сторон вычисляются по правилам тригонометрии. Сторона 1 - 2 триангуляции, служащая исходной для вычислений, называется основной. Сторона об, измеряемая непосредственно, называется базисом. Точное измерение длинной основной стороны вызывает ряд практических затруднений. Поэтому обычно измеряют дл. короткого базиса, связанного с основной стороной, при помощи вспомогательной триангуляции, называемой базисной сетью. Наилучшей формой базисной сети считается геодезический четырёхугольник в виде ромба с 2 диагоналями и углами против базиса, не менее 34°. В этом четырёхугольнике с большой точностью измеряется малая диагональ - базис и все углы. По этим данным вычисляют основную сторону. В пунктах базисной сети производятся астрономические наблюдения широты и долготы, а также азимута направления на 1 из смежных пунктов. Затем, пользуясь этими определениями, по углам и вычисленным длинам сторон находят координаты всех вершин треугольника.

Триангуляции по своему назначению разделяются на несколько классов. В состав Г. о. с. входят триангуляции I, II и III классов, а также дополнительные пункты IV класса. Путём триангуляции I класса обеспечивается общая и точная связь всех геодезических и топографических работ в стране и создаётся опорная сеть для триангуляции II класса. Триангуляции I класса в СССР прокладываются рядами простых треугольников, геодезических четырёхугольников и центр. систем, расположенных по меридианам и параллелям на расстоянии около 200 - 250 км один от др.; при этом образуются в виде клеток замкнутые геодезические полигоны (рис. 2). Длина сторон треугольников I класса д. б. возможно больше, т. к. это уменьшает относительную ошибку в измерении стороны. В СССР длина сторон треугольников I класса изменяется от 15 до 60 км (в ср. 25 - 30 км). В горных р-нах стороны м. б. длиннее, а в южных степных р-нах, во избежание постройки очень высоких сигналов, допускается уменьшение сторон. По форме треугольники триангуляции I класса близко подходят к равносторонним. В местах пересечения рядов I класса располагаются базисные сети 2 - 3 (рис. 2), где измеряются базисы. На обоих концах исходных сторон базисных сетей, или базисов, определяются астрономические широты, долготы и азимуты. Остающиеся внутри полигонов большие площади разбиваются на более мелкие прокладкой основных рядов триангуляции I класса (рис. 2). Триангуляция II класса является развитием триангуляции I класса и делится на основные ряды и заполняющие сети. Основные ряды треугольников II класса делят полигон I класса на 4 части. Пространства между рядами I и II класса заполняются второклассной сплошной сетью треугольников. Стороны треугольников основных рядов II класса устанавливаются от 10 до 35 км, в ср. 20 - 25 км, а заполняющих сетей - от 6 до 25 км, в ср. 13 км. В месте пересечения 2 основных рядов II класса измеряют базис и производят астрономическое определение азимута, долготы и широты на концах базиса. В малообжитых р-нах С. и северо-востока СССР и отчасти в Казахской ССР государственная Г. о. с. строится на основе триангуляции I класса, ряды к-рой отстоят друг от друга на 400 - 800 км и более и образуют замкнутые полигоны. Для пунктов триангуляции I и II классов, составляющих государственную Г. о. с, вычисляют географические координаты (широта и долг.), которые заносят в особые каталоги. Для получения большего числа опорных точек производят дальнейшее сгущение Г. о. с, путём построения сети III класса, проложенной между сторонами и пунктами триангуляции I и II классов, и вставки дополнительных пунктов IV класса. Дл. сторон треугольников III класса в ср. 8 км, но может колебаться в пределах от 4 до 15 км. Пункты IV класса определяются по пунктам высших классов способом засечек. В случае удалённости р-на съёмки от гос. триангуляции I и II классов производится самостоятельное развитие заполняющих сетей II, III и IV классов (т. н. свободные сети). Если площадь съёмки менее 500 км2, то могут строиться свободные сети III и IV классов (рис. 1); эти сети впоследствии привязываются к государственной Г. о. с. В самостоятельных сетях III класса измеряются базисы дл. от 2 до 3 км с наблюдением азимута (см.). С пунктов триангуляции III класса определяются засечками дополнительные пункты IV класса, чаще всего постоянные предметы местности (основание стержня громоотвода фабричной трубы, основание шпиля здания и т. п.).

Рис 1. Триангуляция III класса

Базисные измерения на триангуляции I и II классов в наст, время производятся инварными проволоками (инвар - сплав: б4%железа и36% никеля, обладающий наименьшим коэффициентом расширения) или лентами с применением приборе Иедерина, раньше базисные намерения производились т. и. жезловыми базисными приборами. Измерение прибором Иедерина (рис. 3) идёт быстрее, и точность измерения получается не ниже, чем при работе жезловыми приборами. Измерения прибором Иедерина производят при помощи инварных проволок. Проволоки изготовляются б. ч. длиной в 24 м и диаметры. в 2 мм. Для измерения линии на концах проволоки имеются шкалы с миллиметровыми делениями. При измерении базиса проволоки натягиваются гирями, которые подвешиваются посредством стальных проволочек, перекинутых через подвижные блоки спец. станков (рис. 3). Кроме этого, к прибору Иедерина прилагается 10 штативов. Перед измерением линию базиса провешивают, расчищают и выравнивают. Вдоль измеряемой линии расставляют штативы на расстоянии, равном дл. проволоки. Расстояние между последним штативом и концом базиса, меньше 24 м и называемое остатком, измеряется короткими (8- или 4-М) инварными лентами. Обычно измерение базиса производится не одной, а несколько. проволоками, и из всех измерений берут среднее арифметическое. Базисы малых триангуляций измеряются шкаловыми лентами с постоянным натяжением. Относительная случайная ошибка измерения базиса прибором Иедерина не менее 1 : 1000000. При базисных измерениях малых триангуляции шкаловыми лентами относительная случайная ошибка менее 1:50000 для стальных лент и 1:100000 - 1:200000 для инварных лент.

Рис. 2. Триангуляция I класса: 1 - треугольники замкнутых полигонов; 2 и 3 - базисная сеть