ПРОЛОЖЕНИЕ ОПОРНОЙ СЕТИ
1. Основные положения
Перед производством съемок необходимо определить на местности ряд опорных плановых и высотных точек с большой точностью, в таком количестве, чтобы, пользуясь ими, можно было и дальнейшем обеспечить требуемую точность нанесения на план необходимых подробностей и изображения рельефа и ситуации местности.
Опорные точки могут определяться астрономическими способами, по наблюдениям небесных светил; такие точки называются астрономическими пунктами; точки, определенные посредством триангуляции, называются тригонометрическими пунктами; точки, определенные посредством нолигопометрии, называются полигонометрическими пунктами.
2. Астрономические определения
Астрономические определения ведутся посредством астрономических наблюдений, позволяющих установить географические координаты, точек (широту и долготу), что отличает их от триангуляции, при которой получаются относительные положения тонок. Второй способ (триангуляция) нахождения положения точек точнее, чем первый способ (астрономический). Меньшая точность астрономических наблюдений объясняется тем, что при ошибке в измерении углов ±0,50 получается погрешность в определении координат, равная около ± 14 м, в то время как при той же величине ошибки в измерении углов треугольника (триангуляция) со сторонами около 60 км на земле точки определяются с точностью до нескольких сантиметров. Обычно астрономическим способом определяют несколько точек, которые включаются в триангуляционную сеть.
Кроме того, астрономические определения координат отдельных точек и азимутов линий производятся при проложении полигонометрических ходов, при производстве изысканий в мало изученных районах и др.
3. Триангуляция
Сущность триангуляции заключается в следующем. С особой тщательностью измеряют базис, который входит в сеть разбиваемых на местности треугольников; углы последних измеряют точными угломерными инструментами (теодолитами и универсалами). Решая треугольники, начиная с первого, одной из сторон которого является базис, вычисляют длину их сторон.
В конце ряда треугольников измеряют новый базис, длина которого вычисляется в результате решения последнего треугольника. Из сравнения длины базиса, вычисленной и измеренной, можно судить о точности триангуляционных работ. После увязки полученной расходимости между вычисленной и измеренной длиной базиса путем введения соответствующих поправок можно вычислить координаты опорных точек — вершин треугольников — с требуемой точностью. Следует добавить, что кроме аналитических методов увязки триангуляционных сетей можно иногда применять также и графические методы; в этой области представляют интерес графические методы, разработанные П. И. Товстолесом.
Для уменьшения измеряемой длины базиса строят так называемую базисную сеть в виде четырехугольника, в котором непосредственно измеряется малая диагональ АВ, являющаяся базисом; измерив все углы в четырехугольнике, можно вычислить большую диагональ CD, которая является стороной первого треугольника и называется выходной стороной.
Государственная опорная сеть (на основе триангуляции и полигонометрии) разделяется на классы I, II, III, IV, причем основным методом развития опорной государственной сети является триангуляция.
В настоящее время триангуляция I и II классов на территории СССР в основном (за исключением некоторых отдаленных районов) закончена.
При проведении гидротехнических изысканий фактически приходится иметь дело со сгущением триангуляционной сети внутри I и II (а иногда и III) классов до III и IV классов. Для многих районов СССР уже имеется в непосредственной близости от русел рек также сеть триангуляционных пунктов III и IV классов, поэтому в этом случае задача проложения опорной сети значительно облегчается.
В связи с развитием крупномасштабных съемок в СССР (до масштабов 1 : 5 000 и крупнее). Главным управлением геодезии и картографии разработана приведенная выше новая схема проложения геодезической сети, согласно которой длины сторон треугольников должны быть: I класс 20—25 км, II класс около 13 км, III класс около 8 км, IV класс 1,5—6 км. Благодаря этому будет получена более точная и более густая сеть опорных пунктов (по сравнению с прежней) и облегчится производство гидротехнических изысканий.
На основе пунктов сети I—IV классов, для обоснования съемки реки и ее поймы производят дальнейшее сгущение сети. При этом применяют:
1) триангуляцию V класса (аналитические сети) со сгущением сети дополнительными пунктами (определяемыми засечками) и пунктами микротриангуляции (VI класса);
2) полигонометрию V класса со сгущением сети полигонометрией VI класса или микротриангуляцией.
Триангуляция V класса прокладывается в виде сети треугольников со сторонами длиной 1—3 км, в зависимости от ширины реки и ее поймы (и вообще от ширины полосы съемки).
Микротриангуляция состоит из сети треугольников со сторонами длиной 0,3—1 км. Не реже чем через 15—20 треугольников микротриангуляция должна опираться на пункты или стороны тригонометрической или полигонометрической сети.
4. Полигонометрия
Сущность полигонометрии заключается в следующем. На местности прокладывается ряд ломаных линий разных длин. Длины всех линий и углы поворота точно измеряются. Начало и конец полигонометрического хода желательно привязывать к тригонометрическим пунктам.
Проложение полигонометрических ходов может оказаться целесообразным в тех случаях, когда район изысканий сильно выпукл в длину, а ширина полосы (поймы), подлежащей съемке, незначительна; равным образом полигонометрия может применяется в горных и закрытых районах, заросших лесом, и при городских съемках.
Длины линий, входящих в состав полигонов, измеряются разными способами (см. ниже).
При построении полигонометрической опорной сети соблюдается, как и в триангуляции, основной принцип перехода от общего к частному, т. е. полигонометрические ходы низших классов опираются на ходы высших классов.
Полигонометрия делится на классы, причем по точности определения пунктов классы полигоиометрии соответствуют классам триангуляции.
В зависимости от способа измерения длин линий в полигонометрических ходах различают три вида полигонометрии: магистральная (траверсы); параллактическая, дальномерная (оптическая).
Магистральная полигонометрия (траверсы). Длины линий измеряются непосредственно с высокой точностью (в зависимости от класса) с применением соответствующих измерительных приборов (инварных проволок, лент и т. п.).
Ввиду высокой точности, с которой должно производиться измерение длин линий, применение траверсов I—III и даже IV классов возможно лишь при наличии особенно благоприятных условий — железных, автомобильных или хороших грунтовых дорог. При производстве гидротехнических изысканий такие условия весьма редки.
Параллактическая полигонометрия (траверсы). Сущность параллактического метода определения длин линий полигонометрического хода AB и ВС состоит в следующем. Измеряем дину базиса DЕ с большой точностью, разбив нормально к АВ таким образом, чтобы DO=OE измеряем параллактические углы.
Параллактическая полигонометрия имеет то преимущество перед магистральной (траверсами), что она применяется и при сравнительно мало благоприятных условиях местности, так как длина базиса (постоянная) в виде инварной проволоки обычно равна 24 м.При длине базиса 24 м проложенне полигонометрического хода, например в залесенной местности, все же встречает затруднение ввиду необходимости делать широкие просеки. Поэтому в гидротехнических изысканиях получает распространение так называемая короткобазисная параллактическая полигонометрия, разработанная Д. С. Филоненко. Сущность ее заключается в следующем. В качестве базиса-жезла служит 3-метровая деревянная штриховая рейка, применяемая для высокоточного нивелирования; на ней натянуты с двух сторон иварные ленточки с штриховыми делениями. На концах каждой стороны жезла (рейки) нанесены штрихи так, чти расстояние между ними равно 3 м. Жезл компарируется с точностью й1 :50:000. Углы измеряются оптическими теодолитами с точностью до 10.
5. Метод геодезических засечек
В последние годы распространяется новый метод построения опорных сетей, разработанный Л. И. Дурневым и названный им методом геодезических засечек. Сущность этого метода заключается в следующем.
На «маршруте» в виде прямой или ломаной линии, называемой ходовой линией, в начале и в конце ее измеряют два базиса, обоих концов базисов определяют засечками приметные лунки, расположенные по двум сторонам ходовой линии, обычно на повышенных местах. Кроме того, производят засечки этих пункта с различных точек ходовой линии. В результате последовательного решения треугольников могут быть определены координаты как вспомогательных пунктов, так и тех точек на ходовой линии, с которых были произведены засечки. Благодаря этому имеется возможность контролировать точность засечек. Описанный метод с успехом может быть применен при съемке речных пойм, трасс каналов и т. п.
6. Измерение длин с повышенной точностью при триангуляционных, полигонометрических и других работах. Измерение углов.
Измерение длин с повышенной точностью требуется для опреления длины базисов при триангуляции и при параллактической полигонометрии, а также при проложении траверсов и при различных разбивках инженерных сооружений, проектируемых на основе материалов гидротехнических изыскании.
Поэтому ниже приводится краткое описание некоторых мерных приборов и методов измерений длин.
Основными приборами для точного измерения длин линии являются шкаловые ленты и проволоки. Длина лент обычно равна 20 м, проволок — 24 и 48 м (иногда 96 м); материал — сталь и инвар. Можно считать целесообразным увеличение длины лент и проволок.
Ленты и проволоки должны быть сверены с нормальной мерой (компарированы иметь сертификат, т. е. свидетельство о производстве такой сверки, с указанием отклонений от нормальной меры. При измерении длин линии, ленты и проволоки должны быть натянуты с той же силой, с какой они натягивались при кооперировании (обычно 10 кг). Для натяжения лент (при менее ответстственных измерениях) применяют динамометры, для натяжения проволок используют специальные приборы.
Измерения производятся по башмакам или по штативам, имеющим крестообразные метки, причем делаются отсчеты по обеим шкалам проволоки; башмаки и штативы устанавливают по теодолиту на измеряемой линии.
В значения измеренных длин вносят поправки на температуру и уклон. Для этого термометром измеряют температуру ленты, а по башмакам или штативам производят нивелирование. Базисы приводят к уровню моря.
При проложении триангуляции и траверсов V класса для измерения базисов и линий можно пользоваться кольями, на поверхности которых прочерчивают тонкие штрихи или забивают иглы.
Для измерения углов применяют теодолиты разных систем и точности в зависимости от класса триангуляции. Углы измеряют способом круговых приемов (основной способ) или способом повторений, иногда применяют и комбинированный способ.
7. Обозначение и закрепление пунктов триангуляции и полигонометрии
Для обозначения и закрепления на местности вершин треугольников триангуляции и главных пунктов полигонометрии в вершинах углов устанавливают геодезические знаки. Тригонометрические знаки (пирамиды, простые и сложные сигналы), установленные в вершинах треугольников, улучшают видимость при визировании на них с вершин соседних треугольников.
Конструкция полигонометрических знаков, устанавливаемых в главных углах поворота, зависит от длины главных сторон хода; при значительной длине линий конструкция полигонометрических знаков близка к конструкции тригонометрических знаков.
Для закрепления вершин треугольников в земле применяют так называемые центры, конструкция которых зависит от класса триангуляции и местных условий, в особенности от характеристик грунта (скала, песок и т. д.); обычно они имеют вид бетонных монолитов, в которые закладывают марки.
8. Производство работ по проложению опорной геодезической сети.
Работы по проложению опорной геодезической сети, когда они входят в состав гидротехнических изысканий, производят в следующей последовательности. Если имеются надежные опорные геодезические пункты, то оставляется и наносится на карту проект сгущения опорной сети с учетом методов съемки. Если же исследования производятся в районе, где государственной опорной сети не имеется, то прокладывают сети III—V классов, в зависимости от ширины снимаемой площади, или параллактические ходы соответствующих классов.
