Назначение и классификация геодезических сетей
Введение в действие основополагающего документа «Основные положения о государственной геодезической сети РФ» (с 25.06.03 г.) [5] обусловливает необходимость в создании геодезического обоснования на качественно новом, более высоком уровне точности, основанной на применении методов космической геодезии и использовании глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Данный документ является продолжением работы над установлением единых государственных систем координат на территории России и разработан в рамках организационно-технических мероприятий для перехода к системе координат 1995 г.
Государственная геодезическая сеть (ГГС) представляет собой совокупность геодезических пунктов, расположенных равномерно по всей территории РФ и закрепленных на местности специальными центрами. ГГС также включает в себя пункты с постоянно действующими наземными станциями спутникового автономного определения координат и в целом предназначена для решения следующих основных задач, имеющих хозяйственное, научное и оборонное значение:
установление и распространение единой государственной системы геодезических координат на всей территории страны и поддержание ее на уровне современных и перспективных требований;
геодезическое обеспечение картографирования территории России и акваторий окружающих ее морей;
геодезическое обеспечение изучения земельных ресурсов и землепользования, кадастра, строительства, разведки и освоения природных ресурсов;
обеспечение исходными геодезическими данными средств наземной, морской и аэрокосмической навигации, аэрокосмического мониторинга природной и техногенной сред;
изучение поверхности и гравитационного поля Земли, их изменений во времени;
изучение геодинамических явлений;
метрологическое обеспечение высокоточных технических средств определения местоположения и ориентирования.
Государственная геодезическая сеть структурно формируется по принципу перехода от общего к частному и включает в себя геодезические построения различных классов точности в единой системе координат 1995 г. (СК-95):
1. Фундаментальную астрономо-геодезическую сеть (ФАГС).
2. Высокоточную геодезическую сеть (ВГС).
3. Спутниковую геодезическую сеть 1 класса (СГС-1).
4. Геодезические сети специального назначения.
Наряду с ГГС созданы государственные нивелирная и гравиметрическая сети.
Фундаментальная астрономо-геодезическая сеть в структуре координатного обеспечения России занимает высший уровень и служит исходной основой для дальнейшего повышения точности пунктов ГГС. ФАГС состоит из постоянно действующих и периодически определяемых пунктов Роскартографии, формирующих единую сеть на территории РФ. Расстояния между смежными пунктами ФАГС составляют 650–1 000 км, а их центры фундаментально закрепляются с обеспечением долговременной стабильности местонахождения в плане и по высоте.
Пространственное положение пунктов сети определяется методами космической геодезии в геоцентрической системе координат относительно центра масс Земли со средней квадратической ошибкой взаимного расположения не более 2 см в плане и 3 см по высоте. Определение нормальной высоты пунктов производится нивелированием не ниже II класса точности. Периодичность определений пространственного положения пунктов ФАГС устанавливается в пределах 5–8 лет.
Высокоточная геодезическая сеть занимает второй уровень в современной структуре ГГС и опирается на пункты ФАГС. Ее основная функция состоит в дальнейшем распространении на всей территории России геоцентрической системы координат и уточнении параметров взаимного ориентирования геоцентрической и геодезической систем.
ВГС, наряду с ФАГС, служит основой для развития геодезических построений последующих классов и используется для создания высокоточных карт высот квазигеоида. Сеть представляет собой однородное по точности пространственное геодезическое построение из системы пунктов, удаленных друг от друга на расстояния 150–300 км.
Координаты пунктов ВГС определяются относительными методами космической геодезии со среднеквадратическими ошибками взаимного положения в плане, не превышающими 3 мм + 5∙10-8 D (где D – расстояние между пунктами) и 5 мм + 7∙10-8 D по высоте.
Спутниковая геодезическая сеть 1 класса(астрономо-геодезическая сеть и геодезические сети сгущения) занимает третий уровень в структуре государственной геодезической сети и функционально предназначена для обеспечения оптимальных условий реализации точности и оперативных возможностей спутниковой аппаратуры при переводе геодезического обоснования территории РФ на спутниковые методы определения координат.
СГС-1 представляет собой пространственное геодезическое построение из системы легкодоступных пунктов с плотностью, достаточной для эффективного использования всех возможностей спутниковых определений (координат) потребителями со средними расстояниями между смежными пунктами 25– 35 км.
Сеть СГС-1 создается относительными методами космической геодезии, обеспечивающими определение взаимного положения смежных пунктов со среднеквадратическими ошибками в плане 3 мм + 1∙10-7 D и 5 мм + 2∙10-7 D по геодезической высоте, а также может строиться отдельными фрагментами. В каждый создаваемый фрагмент должны включаться все пункты ВГС и ФАГС, перекрывающие на треть расстояния между смежными пунктами ВГС на данной территории. Для связи СГС-1 с астрономо-геодезической сетью (АГС) и нивелирной сетью часть пунктов СГС-1 должна быть совмещена или связана с существующими пунктами АГС и реперами нивелирной сети не ниже точности III класса.
Геодезические сети специального назначения создаются в тех случаях, когда дальнейшее сгущение пунктов ГГС экономически не целесообразно или требуется особо высокая точность построения геодезической сети. Эти сети определяются в единых государственных (или местных) системах координат в установленном порядке, учет и хранение исходных данных осуществляется органами государственного геодезического надзора (госгеонадзора).
Система координат 1995 г. установлена так, что ее оси параллельны осям геоцентрической системы координат, а положение начала координат пункта ГГС Пулково совпадает с системой координат 1942 г.
За отсчетную поверхность в СК-95 принят эллипсоид Красовского с параметрами:
большая полуось равна 6378 245 м;
сжатие составляет 1:298,3.
Положение пунктов ГГС задается следующими координатами:
пространственными прямоугольными координатами X, Y, Z;
геодезическими (эллипсоидальными) координатами B, L, H;
плоскими прямоугольными координатами х и у, вычисляемыми в проекции Гаусса-Крюгера.
Существующие сети триангуляции и полигонометрии 1–4 классов вписываются в указанную систему построений, и настоящий нормативно-технический акт (НТА) допускает применение «Основных положений о построении государственной геодезической сети СССР» в тех случаях, когда используются методы триангуляции и полигонометрии [8].
Поэтому уместным будет рассмотреть структуру и методы построения геодезической сети традиционными технологиями.
В соответствии с действующей до 2003 г. классификацией [10] геодезические сети РФ подразделяются на государственные сети, сети сгущения, сети съемочного обоснования.
Государственная геодезическая сеть (ГГС), созданная в 1961–1966 гг., состоит из плановых сетей триангуляции, трилатерации и полигонометрии 1, 2, 3, 4 классов и нивелирных сетей I, II, III, IV классов, различающихся между собой точностью измерений углов и расстояний, длиной сторон сети, порядком последовательного развития, погрешностью определения превышений.
Развитие государственной геодезической сети ведется по принципу перехода от общего к частному. Точность плановой государственной сети рассчитана на обеспечение координат съемочных работ в крупных масштабах.
Техническая характеристика сетей триангуляции и полигонометрии 1–4 классов приведена в табл. 2.1, нивелирования I–IV классов – в табл. 2.2.
Государственные сети геодезического обоснования дополняются сетями сгущения (ГГСС), представленными триангуляцией, полигонометрией 1 и 2 разрядов и техническим нивелированием. Они создаются в соответствии с руководством по топографической съемке в масштабе 1:5 000, 1:2 000, 1:1000, 1:500. Геодезические сети сгущения иногда называют опорными инженерно-геодезическими сетями [1]. Необходимость в их построении возникает при изысканиях строительных площадок и проектирования на них различных сооружений, составлении генеральных планов городов и поселков, разработке технических проектов и рабочих чертежей промышленных, горнодобывающих предприятий и других объектов. Как правило, инженерно-геодезические сети проектируются с учетом возможности их последующего сгущения и развития для обеспечения основных разбивочных работ и топографической съемке в масштабе 1:500.
Требования к точности, плотности, стабильности плановых инженерно-геодезических сетей обуславливаются разнообразием технических задач, которые решаются при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.
Съемочные геодезические сети развиваются на основе государственных сетей сгущения и состоят из планового, высотного и планово-высотного обоснования, а также дополнительных точек. В зависимости от сложности снимаемой территории, расположения зданий и инженерных сооружений, съемочные пункты создаются методами полигонометрических ходов, цепочек треугольников, теодолитных ходов.
Таблица 2.1