ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ

Согласно Инструкции основными методами построения го­сударственной геодезической сети являются триангуляция, по­лигонометрия и трилатерация. Выбор того или иного метода в каждом конкретном случае определяется требуемой точно­стью построения сети и экономической эффективностью.

Метод триангуляции.Принято считать, что метод триангу­ляции впервые был предложен голландским ученым Снеллиу­сом в 1614 г. Этот метод широко применяется во всех странах. Сущность метода заключается в следующем. На командных высотах местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих сеть треугольников. В этой сети опре­деляют координаты исходного пункта А, измеряют горизон­тальные углы в каждом треугольнике, а также длины Ь и ази­муты а базисных сторон, задающих масштаб и ориентировку сети по азимуту.

Сеть триангуляции может быть построена в виде отдельного ряда треугольников, системы рядов треугольников, а также в виде сплошной сети треугольников. Элементами сети триан­гуляции могут служить не только треугольники, но и более сложные фигуры: геодезические четырехугольники и централь­ные системы.

Основными достоинствами метода триангуляции являются его оперативность и возможность использования в разнообраз­ных физико-географических условиях; большое число избыточ­ных измерений в сети, позволяющих непосредственно в поле осуществлять надежный контроль всех измеренных величин; высокая точность определения взаимного положения смежных пунктов в сети, особенно сплошной. Метод триангуляции по­лучил наибольшее распространение при построении государст­венных геодезических сетей.

Метод полигонометрии.Этот метод известен также давно, однако применение его при создании государственной геодези­ческой сети сдерживалось до недавнего времени трудоемкостью линейных измерений, выполняемых ранее с помощью инварных проволок. С внедрением в геодезическое производ­ство точных свето- и радиодальномеров, метод полигонометрии получил дальнейшее развитие и стал широко применяться при создании геодезических сетей.

Сущность этого метода состоит в следующем. На местности закрепляют систему геодезических пунктов, образующих вытя­нутый одиночный ход или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунк­тами хода измеряют длины сторон S_i, а на пунктах - углы по­ворота β. Азимутальное ориентирование полигонометрического хода осуществляют с помощью азимутов, определяемых или заданных, как правило, на конечных пунктах его, измеряя при этом примычные углы γ. Иногда прокладывают полигонометри­ческие ходы между пунктами с заданными координатами гео­дезической сети более высокого класса точности. Метод полигонометрии в ряде случаев, например, в зале­сенной местности, на территории крупных городов и т. п. оказывается более оперативным и более экономичным, чем метод триангуляции. Это обусловлено тем, что в таких условиях на пунктах триангуляции строят более высокие геодезические знаки, чем на пунктах полигонометрии, поскольку в первом случае следует обеспечить прямую видимость между гораздо большим числом пунктов, чем во втором. Постройка же гео­дезических знаков является самым дорогостоящим видом работ при создании геодезической сети (в среднем 50 – 60 % всех затрат) .

Следует отметить также присущие методу полигонометрии недостатки:

сети полигонометрии, особенно одиночные ходы, являются гораздо менее жесткими геометрическими построениями, чем сети и ряды триангуляции, так как в полигонометрии число гео­метрических связей между пунктами существенно меньше, чем в триангуляции (при одинаковом числе пунктов в обоих слу­чаях) ;

число избыточных измерений, а следовательно, и число ус­ловных уравнений, в полигонометрии гораздо меньше, чем в триангуляции с таким же числом пунктов, а это значит, что при прочих равных условиях сеть полигонометрии будет менее точной, чем сеть триангуляции;

контроль полевых измерений в полигонометрии несравненно хуже, чем в триангуляции, так как число условных уравнений в полигонометрии гораздо меньше, чем в триангуляции с та­ким же числом пунктов.

Это свидетельствует о том, что при создании опорных гео­дезических сетей высшего класса точности возможности ме­тода полигонометрии по сравнению с таковыми в триангуля­ции ограничены.

При создании же геодезических сетей последующих классов метод полигонометрии в силу присущей ему оперативности, особенно при использовании современных свето- и радиодаль­номеров с цифровой индикацией результатов измерений, полу­чил широкое применение.

Метод трилатерации. Данный метод, как и метод триангу­ляции, предусматривает создание на местности геодезических сетей либо в виде цепочки треугольников, геодезических четы­рехугольников и центральных систем, либо в виде сплошных сетей треугольников, в которых измеряются не углы, а длины сторон. В трилатерации, как и в триангуляции, для ориентиро­вания сетей на местности должны быть определены азимуты ряда сторон.

По мере развития и повышения точности свето- и радио­дальномерной техники измерений расстояний метод трилате­рации постепенно приобретает все большее значение, особенно в практике инженерно-геодезических работ. При создании государственных геодезических сетей 1 – 2 классов метод трилатерации не применяется. Это объясняется следующими причинами:

1. Контроль измерения расстояний и построения сетей три­латерации слишком слаб, а иногда и вовсе отсутствует, что недопустимо в точных геодезических построениях. В самом деле, например, в треугольнике с измеренными сторонами конт­роль измерения расстояний полностью отсутствует, так как при таких измерениях в треугольнике не возникает ни одного ус­ловного уравнения; в геодезическом четырехугольнике и цент­ральной системе с измеренными сторонами возникает всего лишь по одному условному уравнению, в то время как в та­ких же фигурах триангуляции с измеренными углами возни­кает во много раз больше независимых условных уравнений: в геодезическом четырехугольнике четыре, а в центральной системе еще больше.

2. В технико-экономическом отношении метод трилатерации также уступает методу триангуляции. При прочих равных ус­ловиях штат бригады при линейных измерениях и транспорт­ные расходы в несколько раз больше, чем при угловых измере­ниях, поскольку приходится на конце каждой измеряемой с пункта линии устанавливать отражатель, а затем при пере­езде со светодальномером на другой пункт перевозить всех рабочих с отражателями с одних пунктов на другие, чего не требуется делать при угловых измерениях.

3. При соизмеримой точности угловых и линейных измере­ний точность передачи азимутов в рядах и сетях трилатерации существенно ниже, чем в сетях триангуляции.

Линейно-угловые геодезические сети.Под линейно-угловой сетью понимают такую разновидность триангуляции или три­латерации, в которой одновременно измеряют как углы, таки стороны треугольников. В этой сети через определенное чи­сло треугольников должны определяться азимуты Лапласа, необходимые для ее ориентирования. Линейно-угловые сети строят только в тех случаях, когда требуется создать геодези­ческую сеть с максимально высокой точностью, так как за­траты труда, средств и времени на ее создание гораздо боль­шие, чем при построении аналогичной сети триангуляции или трилатерации. Для того чтобы при создании линейно-угловых сетей получить наибольший эффект от совместного использова­ния угловых и линейных измерений необходимо, чтобы средняя квадратическая ошибка измерения направлений, выраженная в радианной мере m_S /ρ, была равна относительной средней квадратической ошибке измерения длин сторон m_s /s, т. е. чтобы при измерениях соблюдалось равенство m_S / ρ= m_s /s.

Ошибки в обоих случаях должны вычисляться по свобод­ным членам условных уравнений (по невязкам). При невыпол­нении этого равенства линейно-угловая сеть по сравнению с аналогичной сетью триангуляции или трилатерации не дает ощутимого выигрыша в точности.

Комбинированные геодезические сети. При выполнении гео­дезических работ встречаются случаи, когда значительные по площади участки того или иного района характеризуются либо резко различными формами рельефа (например, один уча­сток - равнина, а соседний является горным), либо резко раз­личным растительным покровом (например, один участок по­крывают болота, заросшие травой и мелким кустарником, а на соседнем растет высокий хвойный лес) и т. д. В таких случаях по технико-экономическим соображениям на одном из участков (там, где это экономически более выгодно), геодезическую сеть создают методом триангуляции, на другом - полиго­нометрии, на третьем - методом трилатерации и т. д. Другими словами, на территории района с резко различными условиями создают так называемую комбинированную геодезиче­скую сеть.

Схема и методы построения комбинированных геодезических сетей могут быть разными и должны выбираться с учетом кон­кретных условий тех районов, в которых такие сети будут строить.