Порядок создания государственной геодезической сети

ГГС представляет собой сложное инженерное сооружение, создаваемое по специальной методике. Последовательность работ по ее созданию следующая:

1. Проектирование сети на картографических материалах.

2. Рекогносцировка пунктов запроектированной сети с целью наилучшего ее приспособления к условиям местности.

3. Постройка геодезических наружных знаков и закладка подземных центров.

4. Производство полевых измерений (измерение горизонтальных углов, базисных сторон; астрономические определения широт, долгот и азимутов; гравиметрическая съемка вокруг астропунктов и вдоль рядов 1 класса; определение высот центров пунктов сети над уровнем моря при помощи тригонометрического и геометрического нивелирования; спутниковые наблюдения).

5. Математическая обработка результатов измерений, конечным продуктом которой является каталог координат и высот пунктов ГГС.

Работы по созданию ГГС начинаются с составления проекта геодезической сети, его научно-технического и экономического обоснования.

Основной задачей проектирования является разработка такого варианта построения геодезической сети, который по своей точности и плотности пунктов соответствовал бы поставленным требованиям и для его реализации требовал минимальных затрат труда, средств и времени. Основными руководящими документами при проектировании являются действующие Основные положения и инструкции о построении ГГС.

Проектирование включает в себя 3 последовательных этапа: 1) сбор материалов и сведений, необходимых для составления проекта; 2) разработка графической схемы проекта на картах и схемах; 3) техническое и экономическое обоснование проекта, включая составление общей сметы расходов на создание сети.

Для успешного проектирования необходимы следующие материалы и сведения о районе работ: топографические карты масштаба 1: 100 000 и крупнее, материалы о ранее построенных в данном районе плановых и высотных геодезических сетях (схемы сетей, каталоги, отчеты), описание физико-географических и геоморфологических условий, данные гидрологических исследований, сведения о средствах сообщения и т. п. Если собранные материалы не дают полной характеристики района работ, то проводят полевые геодезические обследования по особо разработанной программе. Собранные исходные материалы должны быть тщательно изучены и систематизированы. Проектирование должно осуществляться в соответствии с выданным проектным заданием, которое готовит производственно-экономический отдел.

Технический проект должен включать: пояснительную записку, графическую часть, сметную часть. В текстовой части, называемой пояснительной запиской, отражаются вопросы: 1) целевое назначение проектируемой полигонометрии; 2) характеристика физико-географических условий района; 3) сведения о топографо-геодезической обеспеченности объекта работ; 4) обоснование необходимой точности предстоящих работ, рекомендации по типам приборов для производства измерений, по применению технических инструкций, других нормативных актов; 5) рекомендации по математической обработке результатов полевых измерений, данные о перечне материалов, подлежащих сдаче по окончанию работ; 6) предложение по организации и срокам выполнения работ, мероприятия по технике безопасности и охране труда.

Графическая часть должна содержать общую схему проектируемой сети и детальную схему привязки центров и реперов пунктов ФАГС и ВГС к пунктам АГС и государственной нивелирной сети. При разработке графического проекта сети особое внимание следует обращать на выбор местоположения каждого отдельного пункта. Все пункты ГГС должны быть расположены на командных вершинах местности. Это необходимо для того, чтобы, во-первых, обеспечить взаимную видимость между смежными пунктами при минимальных высотах геодезических знаков, во-вторых, возможность развития в будущем сети в любом направлении. Длины сторон между смежными пунктами, не согласованные с рельефом местности, неизбежно приведут к необходимости постройки знаков преувеличенной высоты или к отсутствию видимости между отдельными пунктами, что в обоих случаях недопустимо с технической и экономической точек зрения. Во всех случаях геодезические пункты должны находиться в таких местах, где будет обеспечена сохранность их положения в плане и по высоте в течение длительного времени.

В результате разработки графического проекта должна быть составлена на карте или в масштабе схема построения опорной геодезической сети. В приложении к этой схеме указывают измеряемые в сети величины (углы, базисные стороны, астрономические широты, долготы и азимуты и т. п.), а также СКО измерений этих величин в соответствии с действующими нормативными документами ГУГК.

Проектирование геодезических сетей 1—2 классов выполняют, как правило, на топографической карте масштаба 1: 100 000; при проектировании геодезических сетей 3—4 классов используют топографические карты более крупных масштабов (1: 50000—1: 10000). При разработке проекта исходят из ее назначения и требуемой точности построения. После решения этого вопроса приступают к выбору и обоснованию метода создания сети (триангуляция, трилатерация, полигонометрия, спутниковые методы и т. д.) с учетом физико-географических и климатических особенностей района работ. Для того чтобы выбрать оптимальный для данного района метод построения геодезической сети, разрабатывают несколько вариантов ее создания разными методами, а окончательное решение принимают на основе технико-экономических расчетов. Опорные геодезические сети разных классов проектируют в определенной последовательности: сначала проектируют сеть более высокого класса, например, 1, затем 2, 3 и т. д.

При проектировании сетей триангуляции или трилатерации разных классов важное значение имеет обеспечение надежной привязки сетей более низкого класса к сетям более высокого класса. Привязку следует делать к сторонам сети, а не к отдельным пунктам.

Следующим этапом разработки и технико-экономического обоснования проекта является априорная оценка точности построения запроектированной сети. Оценку точности выполняют на ЭВМ, используя алгоритм параметрического метода уравнивания. В результате оценки точности вычисляют СКО координат определяемых пунктов, длин и дирекционных углов сторон между смежными пунктами, а также диагоналей между несмежными пунктами, если это необходимо. Полученные ошибки сопоставляют с допустимыми, установленными в задании на проектирование сети. Если они не отвечают установленным требованиям, то проект построения сети корректируют надлежащим образом и повторяют оценку точности.

На заключительном этапе проектирования разрабатывают экономическое обоснование проекта создания сети, рассматривают вопросы охраны труда, техники безопасности, устанавливают сроки выполнения работ и т. д.

На основании утверждённого проекта производится рекогносцировка геодезических сетей. Основными задачами ее являются: выбор конкретных мест положения геодезических пунктов на местности в соответствии со схемой построения сети; окончательный расчет высот геодезических знаков; выбор типов геодезических знаков и подземных центров, определение глубины закладки последних; уточнение общей сметы расходов с учетом дополнительных данных по организации работ, полученных в процессе рекогносцировки.

При рекогносцировке допускается частичное изменение проекта сети. Существенное изменение проекта сети не разрешается, поскольку может привести к ухудшению геометрической схемы и точности построения сети. Уточненный в результате рекогносцировки проект должен представлять собой наилучший вариант построения геодезической.

Руководящие документы при рекогносцировке: предварительный проект на участок работ, техническое предписание на рекогносцировку, действующее положение о построении ГГС, специальные требования по выбору геодезических пунктов.

Пункты сети должны находиться на наиболее высоких вершинах местности. При выборе местоположения необходимо соблюдать следующие требования: пункты нельзя располагать вблизи инженерных сооружений и жилых зданий, железных и автомобильных дорог, линий высокого напряжения, телеграфных и телефонных линий, трубопроводов и т. п.; не следует устанавливать пункты на землях, занятых ценными сельскохозяйственными культурами, на болотах, оползнях, в поймах, а также на заливаемых в половодье и других местах, где не может быть гарантирована долговременная сохранность подземных центров и наружных знаков. Выбранное местоположение геодезического пункта обозначают на местности доступными средствами (курганами из камней, вехами).

В зависимости от обстоятельств (сроки исполнения работ, рельеф местности и т. д.) рекогносцировка пунктов может выполняться либо до постройки геодезических знаков, либо одновременно с ней. Первый вид рекогносцировки (до постройки знаков) применяется только там, где видимость между смежными пунктами и высоты знаков устанавливаются с земли или невысоких мачт, лестниц. Рекогносцировка одновременно с постройкой имеет ряд преимуществ. Применяется он в закрытой или полузакрытой местности. Используя построенные знаки, рекогносцировщик может по каждому направлению определить наличие препятствий между пунктами и с помощью теодолита произвести измерения для определения их высот. Практика показала, что ведение рекогносцировки в комплексе с постройкой знаков дает хорошие результаты: практически исключаются случаи недостаточно точного определения высот знаков, приводящие к отсутствию видимости между пунктами. Однако следует отметить, что одновременное ведение рекогносцировки и постройки знаков допустимо только при условии детально разработанного технического проекта на топографической карте наиболее крупного масштаба.

Различают 2 метода ведения рекогносцировки: визуальный и инструментальный. При работе в открытой местности (равнинной, холмистой, горной) с достаточным числом ориентиров высоты геодезических знаков определяют визуальным методом. При работе на местности с недостаточным числом ориентиров и в местах, где определить местоположение пунктов и высоты знаков затруднительно применяют инструментальные методы. Работу начинают от исходного пункта, положение которого однозначно определено. По карте определяют длину и азимут стороны, соединяющей определяемый пункт с исходным. Используя эти данные, прокладывают теодолитные, мензульные ходы или выполняют другого вида геодезические построения, с помощью которых находят на местности участок для установки определяемого пункта. После детального обследования данного участка и прилегающей к нему местности выбирают самое возвышенное место для установки геодезического пункта. При отсутствии прямой видимости между пунктами для вычисления высот знаков, между которыми находится препятствие, нужно знать расстояния и превышения между препятствиями и пунктами. Инструментальный метод рекогносцировки в организационном отношении несравненно сложнее визуального и требует умения хорошо ориентироваться на местности при весьма ограниченном числе ориентиров.

От качества проведения рекогносцировки во многом зависят качество и точность построения сети, а также объем и стоимость полевых работ.

Закрепление.

Каждый пункт ГГС имеет центр и геодезический знак. Центр служит для закрепления на местности пункта на длительное время и для обозначения точки, относительно которой определяются и указываются в каталогах координаты и высоты, а также дирекционные углы направлений. Геодезический знак служит объектом визирования при наблюдении с соседних пунктов и для установки приборов при измерениях. Знак, как правило, имеет визирную цель, столик для установки приборов и площадку для наблюдателя. В зависимости от условий местности и расстояний между пунктами наземная часть имеет различную высоту и конструкцию. По местоположению знаки бывают грунтовые и стенные, заложенные в стены зданий и сооружений; металлические, железобетонные, деревянные и т. д.

Геодезические знаки представляют каменные столбы либо простые деревянные или металлические пирамиды высотой до 6-8 м. Если требуется высота от 6-8 м до 15-18 м, то их строят в виде двойных усечённых пирамид, из которых внутренняя является штативом для инструмента, а внешняя несёт площадку для наблюдателя и визирную цель. При высотах более 15-18 м знаки являются сложными сигналами, в которых ноги внутренней пирамиды опираются на столбы внешних пирамид. Подземная часть геодезических знаков на пунктах триангуляции и полигонометрии представляет систему бетонных монолитов. Каждый пункт геодезической сети закрепляют на местности в соответствии с нормами, принятыми в СТБ 1653.

Пункты закрепляются: основными центрами; контрольными центрами; рабочими центрами. Рабочие центры пунктов в городах и поселках устанавливают на основных несущих элементах кирпичных, каменных, бетонных сооружений, построенных не менее чем за 7 лет до установки центра, в зданиях не должно быть трещин и нарушений фундамента.

Конструкции центров пунктов должны быть рассчитаны на механизацию земляных работ при их закладке, повышение сохранности пунктов и обеспечение их восстановления в случае утраты одного из центров сети. С целью сокращения затрат необходимо стремится к совмещению основных и контрольных центров с существующими фундаментальными реперами или их спутниками – грунтовыми реперами нивелирования, центрами образцовых базисных сетей.

Обследование

С целью проверки, сохранности на местности и поддержания в рабочем состоянии пунктов ГГС для использования при выполнении работ проводится их обследование. Процесс обследования должен проводиться не реже 1 раза в 10 лет, а на территории городов и зон активной хозяйственной деятельности - не реже 1 раза в 5 лет.

Перед выполнением полевых работ по обследованию пунктов ГГС выполняются подготовительные работы, которые включают сбор и изучение каталогов координат; списка координат, определенных после издания каталогов и технических отчетов. По данным материалам все пункты наносятся на карты масштаба 1: 10 000 – 1: 100 000, а их технические данные выписываются в карточки обследования и составляется схема обследования пунктов в масштабе 1: 200 000 с использованием условных обозначений.

Процесс начинают с отыскания местоположения геодезических пунктов. Если визуальным осмотром местности пункт не найден, тогда предпринимается инструментальный поиск. Геодезический пункт считается утраченным, если не сохранился ни один из центров указанной в каталоге координат номенклатуры типа центра либо утрата центров подтверждена данными инструментального поиска.

Осмотр пункта начинается с определения состояния его центра, если марка верхнего центра сохранилась и находится в рабочем состоянии, то пункт считается сохранившимся. При осмотре сохранившегося наружного знака определяется его физическое состояние. Пришедшие в негодность наружные знаки подлежат сносу. Также проверяется сохранность опознавательных монолитов и знаков, ориентирных пунктов, пунктов-спутников. Все сведения, характеризующие состояние обследованного пункта заносятся в карточку обследования и восстановления. Если некоторые центры геодезических пунктов не удалось отыскать, они считаются утраченными и об этом делается запись и в дальнейшем составляется акт об утрате. По окончанию всего комплекса по обследованию формируются следующие отчетные документы:

· Карточки обследования и восстановления, сформированные по номенклатурным листам карты масштаба 1: 50 000

· Список обследованных и восстановленных пунктов

· Схема результатов обследования в масштабе 1: 100 000 – 1: 200 000

· Акты об утрате геодезических пунктов

· Пояснительная записка о выполненных работах

Задание, поддержание и воспроизведение системы координат на уровне требований, обеспечивающих решение фундаментальных перспективных задач в области геодезии, геофизики, геодинамики и космонавтики, обуславливает необходимость создания геодезической сети на качественно новом, более высоком, уровне точности.

Построение такой сети - составная часть новой высокоэффективной государственной системы геодезического обеспечения территории, основанной на применении методов космической геодезии и использовании глобальных навигационных спутниковых систем.

Для этого применяют спутниковые геодезические измерения, их выполняют на пунктах с помощью аппаратуры, работающей по сигналам спутников навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. На пунктах ФАГС предусматривают две программы наблюдений: постоянные наблюдения спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS (включая и международные программы) и наблюдения других специализированных спутников и космических объектов согласно межведомственным программам построения ФАГС.

Спутниковые измерения должны производится в соответствии с СТБ 1653-2005. Они выполняются при помощи сетевого метода. Методика статических наблюдений определяется продолжительностью наблюдений на пункте и в сеансе, углом возвышения спутников над горизонтом. Необходимая продолжительность наблюдений приведена в таблице. В случаях неблагоприятных условий наблюдений их продолжительность на пункте должна быть увеличена.

При проведении полевых спутниковых измерений на пунктах должны соблюдаться основные требования (таблица).

Таблица

Требования к полевым спутниковым измерениям

Требования к полевым измерениям	Сеть
ФАГС	ВГС	СГС-1
Применение 2-частотных спутниковых приемников	Да	Да	Да
Продолжительность непрерывных наблюдений	Не менее15 суток	Не менее 3-5 суток	2 сеанса по 4-6 часов
Минимальное число одновременно наблюдаемых спутников
Интервал регистрации измерений, сек.			15 или 30
Минимальное число квадрантов расположения наблюдаемых спутников
Минимальный угол возвышения спутников над горизонтом, градусов	3 (16)	3 (16)
Проведение дополнительных контрольных повторных измерений векторов базовых линий	25 % для периодически определяемых пунктов	20 %	Не менее 15 %
Число повторных измерений высоты антенны перед началом и в конце сеанса, не менее
Число независимых центрирований антенны на пункте (при отсутствии возможности принудительного центрирования)

Наблюдения на пункте следует считать выполненными, если на протяжении всего сеанса наблюдений параметр коэффициент геометрического ухудшения точности (PDOP) не превышал 6 единиц, отсутствовали сбои в регистрации спутникового сигнала. Точность определения превышений не должна быть хуже 1 мм.

Следует заметить, что спутниковые технологии не всегда можно использовать при решении традиционных геодезических задач, например, недостаточна относительная точность определений на коротких расстояниях, ограничено использование GPS-методов в точной инженерной геодезии, процесс привязки ориентирных пунктов, легко решаемый в традиционной технологии, становится довольно сложным и дорогим, особенно в закрытой местности, в спутниковой технологии, так как объем спутниковых определений в этом случае возрастает более чем в два раза.

Результаты измерений, прошедших предварительную обработку, передаются в архивы и банки данных. Наблюдения на пунктах ФАГС обрабатываются в соответствии с программой ее построения. Порядок обработки ВГС, СГС-1, а также совместной обработки ФАГС, ВГС, СГС-1 и АГС определяется соответствующими методическими указаниями. В результате совместной обработки ФАГС, ВГС, СГС-1 и АГС должны быть получены значения координат пунктов в системах геодезических и геоцентрических координат, а также параметры перехода, устанавливающие связь между координатами пунктов в обеих системах.

При уравнивании геодезических сетей 3 и 4 классов в качестве исходных используются уравненные координаты пунктов высших классов. Измерения, выполненные в сетях 3 и 4 классов, редуцируются методом проектирования на поверхность отсчетного эллипсоида, а затем, при необходимости, на плоскости. Для редуцирования используются нормальные высоты и высоты квазигеоида над эллипсоидом, полученные в результате совместной обработки ФАГС, ВГС, СГС-1 и АГС. По результатам совместной обработки ГГС, данных нивелирования и гравиметрической информации составляется карта высот квазигеоида на соответствующую территорию. Работы завершаются составлением каталогов координат и высот геодезических пунктов и составлением научно-технических отчетов. При уравнивании сетей по объектам работ каталоги координат и технические отчеты составляются отдельно по каждому объекту.

На территорию страны составляются и издаются каталоги пунктов ГГС, в основной раздел которых помещаются плоские прямоугольные координаты этих пунктов.

В последнее время проводится работа по созданию новой геодезической сети (спутниковой), прежде всего — в промышленно развитых и обжитых районах, с закреплением на местности пунктами спутниковой геодезической сети, координаты которых определяются относительными методами космической геодезии. По возможности такие пункты совмещаются с действующими пунктами существующих геодезических сетей, а создаваемая спутниковая сеть подлежит жесткой привязке к существующим геодезическим пунктам. Кроме этого к геодезическим пунктам относятся и пункты специального предназначения (пункты лазерной локации спутников, пункты службы вращения Земли и некоторые другие).

Выполнение практически любых геодезических задач невозможно без построения геодезических сетей. Геодезические сети становятся основой для осуществления любых геодезических измерений, в частности, при осуществлении топографической съемки, выполнении технических, инженерных и научных задач. Созданная для определенной площади или цели сеть даёт возможность получить истинный результат и нормально организовать геодезическую службу. Их создание требует высокого уровня квалификации от специалистов, занимающихся решением этой задачи.