Геодезические сети и их назначение

Геодезической сетью -называют систему закрепленных на местности точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе координат и высот.

Геодезические сети могут создаваться как на малых, так и на огромных площадях земной поверхности. По территориальному признаку их можно подразделить на глобальную (общеземную) геодезическую сеть, покрывающую весь земной шар; национальные (государственные) геодезические сети, создаваемые в пределах территории каждой отдельной страны в единой системе координат и высот, принятой в данной стране; сети сгущения, предназначенные для создания съемочного обоснования топографических съемок; местные геодезические сети, т. е. сети на локальных участках, используемые для решения различных задач в местной системе координат.

По геометрической сущности различают плановые, высотные и пространственные геодезические сети. В плановой сети в результате обработки измерений вычисляют координаты пунктов на принятой поверхности относимости (на поверхности эллипсоида или на плоскости); в высотной (нивелирной) сети получают высоты пунктов относительно отсчетной поверхности, например, поверхности квазигеоида; в пространственных сетях из обработки измерений определяют взаимное положение пунктов в трехмерном пространстве.

Глобальная геодезическая сеть создается в настоящее время методами космической геодезии с использованием наблюдений ИСЗ, поэтому ее часто называют спутниковой или космической геодезической сетью. Положение пунктов в этой сети вычисляют в геоцентрической системе прямоугольных координат XYZ, начало которой совмещено с центром масс Земли, ось Z— с осью вращения ее, а плоскость ZY—с плоскостью начального меридиана. Глобальную геодезическую сеть используют для решения научных и научно-технических проблем и задач высшей геодезии, геодинамики, астрономии и других наук. К числу таких проблем и задач относятся, например, следующие:

уточнение фундаментальных геодезических  постоянных;

изучение фигуры и гравитационного поля Земли;

определение движений полюсов Земли;

задание единой для всей Земли системы геоцентрических пространственных прямоугольных или геодезических координат;

определение положения референц-эллипсоидов разных стран относительно центра масс Земли;

изучение перемещений и деформаций литосферных плит земной коры;

изучение закономерностей изменения во времени координат пунктов общеземной геодезической сети вследствие динамики земной поверхности и приведение их мгновенных значений к определенной эпохе, например, к эпохе 2000 г.

Глобальная геодезическая сеть должна непрерывно совершенствоваться для достижения наивысшей точности определения «мгновенного» положения ее пунктов в геоцентрической системе координат. По мере повышения точности глобальной геодезической сети будут постепенно расширяться возможности решения новых научных проблем и задач геодезии, прикладной космонавтики, геодинамики, астрономии и многих других наук.

Национальные геодезические сети подразделяются, как отмечалось выше, на три вида: государственную геодезическую сеть (плановую), государственную нивелирную сеть (высотную), государственную гравиметрическую сеть.

Государственная геодезическая сеть предусматривает определение с наивысшей точностью взаимного положения геодезических пунктов в плановом отношении на избранной поверхности относимости (на референц-эллипсоиде или плоскости); высоты пунктов сети определяются с гораздо более низкой точностью, особенно в горных районах.

Государственная нивелирная сеть служит для определения с наивысшей точностью высоты каждого пункта относительно поверхности квазигеоида; плановое положение пунктов этой сети  на  поверхности  относимости  определяется  приближенно.

Государственная гравиметрическая сеть предназначена для определения с наивысшей точностью ускорений силы тяжести на пунктах; положение пунктов этой сети в плановом и высотном отношении должно быть определено с требуемой точностью.

Государственные геодезические сети, создаваемые на территории каждой отдельной страны, предназначаются для следующих целей:

детального изучения фигуры и гравитационного поля Земли, их изменений во времени  (в пределах территории страны);

распространения единой системы координат и высот на всей территории страны;

картографирования территории страны в разных масштабах в единой системе координат и высот;

решения геодезическими методами разного рода научных и инженерно-технических задач народнохозяйственного значения.

В силу специфических средств и методов построения геодезических сетей разного вида пункты плановой геодезической сети обычно располагают на наиболее высоких участках местности; пункты нивелирной сети — на равнинных и холмистых участках местности, в долинах рек и т. п.

Государственные геодезические сети всех трех видов строятся раздельно, но они тесно взаимосвязаны между собой и дополняют одна другую. Отдельные пункты могут быть общими для всех трех видов сетей, что позволяет более эффективно решать многие задачи геодезии, геодинамики и т. п.

В связи с тем, что государственные геодезические сети имеют важное научное и народнохозяйственное значение, они должны быть надежно закреплены на местности, рассчитаны на длительный срок службы, а по точности должны удовлетворять требованиям науки, задачам народного хозяйства страны, причем не только ближайшего, но и сравнительно отдаленного будущего.

История развития геодезии показывает, что с течением времени требования к точности построения государственных геодезических сетей непрерывно возрастают. Вместе с тем, сама по себе государственная геодезическая сеть, если ее систематически не обновлять и не совершенствовать, постепенно стареет, утрачивается часть пунктов, теряется точность в отдельных ее частях, особенно из-за современных движений земной коры.

Для того чтобы государственные геодезические сети страны всегда находились на уровне современных требований, а также требований ближайшего будущего, необходимо:

систематически проводить полевое обследование (осмотр) всех пунктов сети, восстанавливать или заново определять утраченные пункты;

периодически, например, через 25—30 лет выполнять повторные или дополнительные измерения в значительной или, во всяком случае, в той части сети, которая наиболее сильно подвержена деформациям из-за современных движений земной поверхности или вследствие других причин;

повторные или дополнительные измерения, проводимые для дальнейшего совершенствования и повышения точности государственной   геодезической  сети,  необходимо  осуществлять  на базе новейших достижений в области высокоточной измерительной техники и методов измерений;

по мере накопления новой измерительной информации в результате повторных или дополнительных измерений на значительной части территории необходимо примерно через 25—30 лет заново выполнять повторное уравнивание сети как плановой, так и высотной, с целью получения новых, более точных значений координат и высот, относящихся к данной эпохе наблюдений.

При создании современных государственных геодезических сетей выполняют комплекс основных геодезических работ, которые включают в себя: проектирование геодезических сетей, рекогносцировку пунктов, постройку геодезических знаков, закладку подземных центров и реперов; выполнение угловых и линейных измерений; определение астрономических широт, долгот и азимутов; производство нивелирных работ; измерение ускорений силы тяжести, наблюдений ИСЗ и т. п. и, наконец, математическую обработку результатов измерений.

В последние годы достигнуты значительные успехи в деле повышения точности определения координат пунктов по результатам наблюдений ИСЗ. В связи с этим наблюдения ИСЗ начинают все шире использоваться при создании государственных геодезических сетей высокой точности.

Для того чтобы государственные геодезические сети могли служить интересам науки и народного хозяйства страны в течение длительного времени, их необходимо строить на строго научной основе, причем с наивысшей точностью, достигаемой в массовых измерениях при использовании новейших методов и высокоточной измерительной техники.

Местные геодезические сети. В ряде случаев на локальных участках местности необходимо решать сложные научные и инженерно-технические задачи, требующие определения взаимного положения точек в плане и по высоте с наивысшей точностью на каждый момент времени. В этих случаях создают специальные геодезические сети предельно высокой точности и выполняют в них прецизионные измерения повторно через определенные интервалы времени. Математическую обработку измерений в таких сетях выполняют в местной системе координат, подбираемой таким образом, чтобы редукционные поправки за переход от измеренных величин к их проекциям на местную поверхность относимости были как можно меньше. Такие сети используют, например, в сейсмоактивных районах для поиска предвестников и последующего прогноза крупных землетрясений, при строительстве и эксплуатации мощных радиотелескопов, ускорителей элементарных частиц, гидростанций и т. д.