1.4 Современные методы инженерных изысканий

Прогресс в области измерительной техники, совершенствование методик измерений и результатов их обработки, коренным образом изменили геодезическую инструментальную базу, технологию выполнения всех видов инженерных изысканий. Так, например, в инженерной геологии наряду с традиционными способами исследования грунтов: шурфованием или разведочным бурением используются динамическое и статическое зондирование, геофизические способы электро- и сейморазведки.

В практику инженерно-геодезических изысканий успешно внедрены электронные теодолиты, электронные тахеометры, спутниковые приемники, лазерное сканирование и мощное программное обеспечение для полной автоматизации вычислительных и графических работ. Графическое изображение местности на основе топографических съемок меняется на математическое представление в виде цифровой модели местности (ЦММ) и рельефа (ЦМР).

Автоматизация процесса наземных топографических съемок обеспечивается внедрением в геодезическую практику новых способов, систем сбора и первичной обработки топографо-геодезической информации, из которых можно выделить динамические топографические и лазерно-параллактические системы, электронную тахеометрию и спутниковую систему позиционирования. Динамические топографические системы основаны на использовании непрырывно перемещающейся (специально оборудованный автомобиль – лазерный высотомер, четыре геодезических радиодальномера РДГВ или РДЛ, и полуавтоматический регистратор информации) визирной цели, плановые координаты положения которой определяются линейными засечками, а высоты измеряют методом геометрического нивелирования с использованием лазерной плоскости.

Наряду с широким использованием наземных методов и аэрометодов при изучении поверхности и природных ресурсов Земли для целей изысканий применяется информация, полученная из космоса. С помощью материалов космических съемок могут решаться многие практические задачи. Спектрозональные снимки высокого разрешения могут использоваться для проведения мероприятий по защите природного ландшафта и вод от загрязнения. Космические съемки используются и для нужд картографии, расширяя и углубляя информацию о таких протяженных объектах, как магистральные дороги, трубопроводы, каналы, при проектировании объектов занимающих большие площади.

2 Опорные геодезические сети

2.1 Классификация геодезических опорных сетей

Для выполнения топографических съемок, производства инженерно-геодезических работ и для решения научных задач необходимо на местности иметь геодезические сети. Геодезическая сеть – это система закрепленных точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе координат. Геодезическая сеть бывает двух видов: плановая и высотная. Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно на территории и закрепленных на местности специальными центрами, обеспечивающими их сохранность и устойчивость в плане и по высоте в течение длительного времени. В основном она предназначена для решения задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:

- создания и распространения государственной геодезической референцной системы координат на всей территории страны, поддержание ее на уровне современности;

- геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, строительства, разведки и освоения природных ресурсов;

- геодезического обеспечения картографирования страны;

- изучения геодинамических явлений, поверхности и гравитационного поля Земли;

- обеспечения исходными геодезическими данными средств измерений, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга земель, природной и техногенной сред и др.

ГГС включает в себя геодезические построения различных классов точности:

-фундаментальную астрономо-геодезическую сеть;

- высокоточную геодезическую сеть;

-спутниковую геодезическую сеть 1 класса; астрономо-геоде-зическую сеть и геодезические сети сгущения.

Строят ГГС по принципу от общего к частному, т.е. сначала строят сети высокой точности, а затем сгущают их сетями более низкой точности.

Высший уровень в структуре ГГС – фундаментальная астрономо-геодезическая сеть (ФАГС). Она является исходной основой для распространения на территории страны общеземной геоцентрической системы координат. Для определения положения пунктов ФАГС в такой системе координат используют методы космической геодезии. Они обеспечивают высокую точность их взаимного положения. Например, положение пунктов ФАГС в общеземной системе координат характеризуется средней квадратической погрешностью не более 10…15 см, а средняя квадратическая погрешность взаимного положения пунктов ФАГС, удаленных один от другого на расстоянии 650…1000 км, не должна превышать 1 см в плане и 3 см по высоте.

Высокоточная геодезическая сеть (ВГС) опирается на пункты ФАГС. Она представляет собой однородную по точности систему, пункты которой удалены один от другого на расстояние 150…300 км. Координаты пунктов ВГС относительно пунктов ФАГС определяют со средними квадратическими погрешностями (СКП), равными 1…2 см в плановом положении и 3 см по геодезической высоте.

Спутниковая геодезическая сеть 1 класса (СГС-1) – третий уровень в структуре современной ГГС. Она представляет собой геодезическое построение, создаваемое в целях эффективного использования спутниковых технологий при переводе геодезического обеспечения на спутниковые методы. Исходной основой для создания СГС-1 служат ближайшие пункты ФАГС и ВГС. СГС-1 создают в экономически развитых районах страны. Расстояние между пунктами СГС-1 в среднем составляет 25…35 км. Средние квадратические погрешности на каждой из плановых координат пунктов СГС-1 относительно ближайших пунктов ВГС не должно превышать 1 см. Нормальные высоты этих же пунктов устанавливают, используя спутниковое, а также геометрическое нивелирование 1…11 классов.

Астрономо-геодезическая сеть 1,2 классов (АГС) и геодезические сети сгущения 3 и 4 классов (ГСС) можно создавать как традиционными астрономо-геодезическими и геодезическими методами, так и использованием спутниковых технологий. Средняя длина стороны АГС обычно составляет 12 км. Астрономо-геодезическая сеть задает на всей территории страны геодезическую референцную систему координат и распространяет с необходимой для практики плотностью пунктов общеземную систему координат.

Геодезические сети сгущения 3и 4 классов – главная плановая основа топографических съемок всего масштабного ряда. Исходной основой для создания служат пункты АГС и СГС-1. Средняя длина сторон ГСС 3 класса составляет 6 км, а 4 класса – 3 км. Точность взаимного положения смежных пунктов АГС и ГСС характеризуется СКП, не превышающей 5 см. Положение пунктов ГСС определяют в двух системах геодезических координат: общеземной и референцной. Между ними установлена однозначная связь, обусловленная параметрами взаимного перехода – элементами ориентирования. Референцная система геодезических координат и элементы ее ориентирования относительно общеземной системы координат обязательны для использования на территории страны всеми ведомствами Российской Федерации.

Примечание. Начало референцной системы координат совпадает с центром эллипсоида. За отсчетную поверхность принят ориентированный в теле Земли эллипсоид Красовского. Ось вращения референцной системы параллельна оси вращения Земли. Плоскость нулевого меридиана определяет положение начала счета долгот. Положение точки относительно общеземного эллипсоида задают геодезические координаты: геодезическая широта – B, геодезическая долгота – L и геодезическая высота H.