Геодезичні опорні мережі

Вимірювання на місцевості супроводжуються помилками. Через це неможливо проводити знімання великих територій на окремих ділянках, не зв’язаних між собою. Помилки будуть нагромаджуватися при віддаленні від початкової точки. Це призведе до того, що об’єднання планів цих ділянок в єдину карту стане неможливим. В геодезичних роботах застосовується принцип ”від загального до окремого“. Принцип здійснюється шляхом створення на території країни державної геодезичної опорної мережі, а при зніманні невеликих територій – опорної знімальної мережі. Для цього із високою точністю визначаються координати точок, більш-менш рівномірно розміщених на території країни. Подальші виміри на місцевості вестимуться від точок цієї мережі. При цьому неминучі помилки рівномірно розприділятимуться навколо опорних точок і не перевищуватимуть допустимих розмірів. Як наслідок, положення точок відносно опорних пунктів теж буде визначено із допустимою точністю.

Положення точок державної геодезичної мережі надійно закріплюється на місцевості, а їхні координати визначаються в єдиній державній системі координат, тобто ці точки пов’язані за їхнім плановим і висотним положенням.

Для визначення планового положення точок в системі прямокутних чи географічних координат використовують методи тріангуляції, полігонометрії та трилатерації. Залежно від черговості побудови, точності вимірів кутів та відстаней, довжин вимірюваних ліній планова державна геодезична мережа поділяється на чотири класи.

Тріангуляція. На території країни прокладаються ряди суміжних трикутників, вершини яких, закріплені на місцевості, служать точками геодезичної мережі (вершини трикутників є пунктами тріангуляції). Ряди тріангуляції прокладаються вздовж меридіанів та паралелей. Визначають довжину однієї із сторін трикутника – базис чи вихідну сторону та всі кути першого трикутника, а за теоремою синусів визначають довжини всіх сторін. Знаючи координати вихідної точки в трикутнику та напрям вихідної сторони, визначають координати інших вершин цього трикутника. Відома сторона цього трикутника стає базисом наступного трикутника і т.д. Щоб визначити за відомими формулами довжину базисної сторони, будують базисну сітку (чотирикутник). в якому вимірюють базис і всі кути при вершинах побудови. На кінцях базисних сторін розташовують так звані пункти Лапласа, в яких за астрономічними спостереженнями отримують широту й довготу пункту та азимут орієнтованого напряму (базисної сторони).

В тріангуляції I-го класу для вихідних пунктів визначають широту й довготу першої точки найточнішим – астрономічним – способом. Метод запропонований нідерландським вченим Снелліусом в 1614-17 рр. Мережу тріангуляції I-го класу згущують мережею II-го класу, всередині неї прокладають мережі III-го і IV-го класів, від точок яких проводять безпосереднє знімання на місцевості.

Тріангуляційна сітка I-го класу має вигляд системи полігонів периметром 800-1 000 км. Полігони складаються із ланок-ланцюгів трикутників довжиною до 200 км уздовж меридіанів та паралелей. Форма трикутників повинна бути близькою до рівносторонньої з довжиною сторін не менше 20 км. Трикутники II-го класу заповнюють суцільною сіткою полігони I-го класу. Довжини сторін трикутників II-го класу 7-20 км. Державні геодезичні мережі III-го та IV-го класу розташовують усередині трикутників II-го класу.

Полігонометрія. На місцевості будують ламані ходи, у яких вимірюють всі кути та сторони. Як правило, полігонометричні ходи будують на закритій місцевості – у містах, інших населених пунктах, на залісеній місцевості, вздовж доріг, долинами річок. Полігонометричні ходи роблять замкнутими, утворюючи багатокутники (полігони). За основу беруть початкову точку ходу, визначають точно її координати, а за дирекційним кутом першої лінії та її довжиною визначають координати другої точки і т.д. Вершини полігонометричних ходів мають назву пунктів полігонометрії.

Трилатерація. Її схема подібна до схеми тріангуляції, однак, на відміну від тріангуляції, тут радіодалекомірами із високою точністю (1:400 000) вимірюють всі три сторони в побудованих трикутниках, кути отримують із обчислень, а потім обраховують координати вершин трикутників.

Вибір методу побудови сітки визначають за економічною та технічною доцільністю.

Державну геодезичну мережу першого та другого класів створюють методами тріангуляції та полігонометрії й використовують у наукових дослідженнях, пов’язаних з визначенням форми (фігури) та розмірів Землі як планети, для поширення єдиної системи координат на всю території країни. Вона є основою для розвитку мереж наступних класів.

Геодезичні мережі згущення будують при недостатній для наступних робіт густоті пунктів державної мережі. За точністю й послідовністю розвитку мережі згущення поділяються на перший та другий розряди. Їх створюють методами полігонометрії та тріангуляції.

Знімальні геодезичні мережі заповнюють сітки згущення. Їх будують у вигляді теодолітних ходів, різноманітних засічок і нескладних тріангуляційних побудов.

На ділянках площею до 1 км². якщо немає даних про державні геодезичні мережі й сітки згущення, знімальні сітки будуються як самостійні місцеві геодезичні сітки.

Спрощує обчислення координат вершин трикутників космічна тріангуляція. Спостереження із літальних апаратів використовують для приведення координат віддалених чи недоступних геодезичних пунктів у єдину геодезичну світову мережу.

Для позначення планових геодезичних пунктів та їх закріплення на місцевості служать підземні та наземні споруди – геодезичні знаки. На пунктах тріангуляції та полігонометрії наземна частина служить для встановлення штатива геодезичних інструментів та точного наведення. Підземна частина являє собою бетонний блок, на верхній частині якого встановлена точка, власне геодезичний пункт. Його закопують так, щоб верхня його чистина знаходилася глибше найбільшого промерзання ґґрунту. Якщо видимість між пунктами добра, на місцевості ставлять лише бетонні стовпці чи прості піраміди, а на залісеній місцевості, де слабка видимість, – геодезичні сигнали.

Висотна геодезична мережа створюється нівелювання за допомогою високоточних нівелірів і за точністю теж поділяється на чотири класи. Нівелювання першого, найвищого, класу проводиться трасами, які, як правило, з’єднують моря (Балтійське і Чорне вздовж 30° сх.д.). В результаті нівелювання I-го класу визначається різниця висот рівнів води в морях, повільні тектонічні підняття чи опускання. Ходи нівелювання II-го класу прокладаються вздовж основних автодоріг і залізниць, великих річок. Поміж лініями II класу прокладаються лінії III-го класу і згущуються лініями IV-го класу для безпосереднього висотного знімання (нівелювання) місцевості.

Пункти нівелювання закріплюються на місцевості нівелірними реперами і марками через кожні 3-5 км в ґґрунт, стіни чи фундаменти висотних будівель. На лініях I-III класів через 50-8- км встановлюються фундаментальні репери, а на лініях I-го класу, крім того, – надійні вікові репери.