2. Desarrollo de la geodésica estatal.
1Información general sobre las redes principales.
Una de las tareas de la geodesia de ingeniería es la imagen de la superficie terrestre en forma de planos, perfiles, es decir. realizando un estudio del área y mostrando los resultados del estudio en papel.
Cualquier levantamiento topográfico debe basarse en puntos fijos en el suelo, cuyas posiciones planificadas y de altitud (X, Y, H) se conocen en un solo sistema de coordenadas. Tales puntos se llaman OpornografíaPAGSpuntos. La combinación de estos elementos es Oporno geodésicoConet.
1. Red geodésica estatal
1.1 Finalidad de la red geodésica estatal
La Red Geodésica del Estado (en adelante - SGG) es un conjunto de puntos geodésicos ubicados uniformemente a lo largo del territorio y fijados en el suelo por centros especiales que garantizan su seguridad y estabilidad en planta y altura durante un tiempo prolongado.
El GGS también incluye sitios con estaciones terrestres de posicionamiento autónomo por satélite en funcionamiento permanente basadas en el uso de sistemas de navegación por satélite para proporcionar a los usuarios capacidades de posicionamiento casi en tiempo real.
El GGS está diseñado para resolver las siguientes tareas principales de importancia económica, científica y de defensa:
Establecimiento y difusión de un sistema estatal unificado de coordenadas geodésicas en todo el país y mantenimiento al nivel de los requisitos modernos y futuros;
Soporte geodésico para mapear el territorio de Rusia y las aguas de los mares circundantes;
Apoyo geodésico para el estudio de recursos y usos del suelo, catastro, construcción, exploración y desarrollo de recursos naturales;
Suministro de datos geodésicos iniciales para medios de navegación terrestre, marítima y aeroespacial, vigilancia aeroespacial de entornos naturales y provocados por el hombre;
Junto con el GGS, se han creado redes de nivelación de estado y gravimétricas, así como redes geodésicas para fines especiales.
Las redes estatales geodésicas, de nivelación y gravimétricas creadas a expensas de los fondos del presupuesto federal son propiedad federal y están bajo protección estatal (artículo 16 de la Ley Federal "Sobre Geodesia y Cartografía" de fecha 26 de diciembre de 1995 No. 209-FZ (modificada) .
1.2Estructura y precisión de la red geodésica estatal a partir de 1995
El GGS, establecido a partir de 1995, combina en uno:
Puntos astronómicos y geodésicos de la red geodésica espacial (en adelante - AGP KGS);
Los puntos de estas construcciones están combinados o tienen conexiones geodésicas confiables entre ellos.
Red geodésica espacial es una construcción geodésica global. Las coordenadas de sus puntos están determinadas por Doppler, fotografía, ingeniería de radio telémetro y observaciones láser de satélites terrestres artificiales (AES) del sistema del complejo de medición geodésica (GEOIK). La precisión de la posición mutua de los puntos a distancias entre ellos de aproximadamente 1 ... 1,5 mil km se caracteriza por errores cuadráticos medios iguales a 0,2 ... 0,3 m De toda la composición de la red geodésica espacial global en el GGS como de 1995 incluía datos sobre 26 puntos astronómicos y geodésicos estacionarios ubicados dentro de los límites de la AEC.
Red Geodésica Doppler presentado 131 punto, cuya posición mutua y coordenadas se determinan a partir de las observaciones Doppler del satélite del sistema Transit. La precisión de determinar la posición mutua de los puntos a una distancia promedio entre puntos de 500 ... 700 km se caracteriza por errores cuadráticos medios iguales a 0,4 ... 0,6 m.
Red geodésica astronómica consiste en 164306 artículos e incluye:
Series de triangulación de 1ª clase, redes de triangulación y poligonometría de 1ª y 2ª clase,
Poligonales de poligonometría de primera clase, bases de triangulación espacial de gran extensión, colocadas de acuerdo con instrucciones técnicas especiales Las series de triangulación se colocan a lo largo de paralelos y meridianos a una distancia de aproximadamente 200 km entre sí. Las filas que corren a lo largo de paralelos y meridianos, que se cruzan entre sí, forman polígonos con un perímetro de 800-1000 km. Cada uno de los cuatro lados de este polígono, llamado enlace, está formado por triángulos próximos al equilátero, con una distancia entre los vértices de al menos 20 km. En los extremos de los enlaces, es decir. en los vértices de los polígonos se mide la longitud de uno de los lados con un error relativo no mayor de 1:400 000. En los puntos situados en los extremos de dichos lados se realizan medidas astronómicas de latitud, longitud y acimut. Los ángulos horizontales en triángulos de clase 1 se miden con teodolitos de alta precisión.
Red estatal 2ª clase se hace continua. Rellena los polígonos de primera clase y se basa en sus puntos. Los triángulos tienen lados de 7 a 20 km de largo. Los ángulos horizontales en los triángulos de la red se miden con un error cuadrático medio de 1,0" y los lados, con un error relativo de no más de 1:300 000. Los lados medidos están espaciados uniformemente en toda la red, pero no menos de 25 triángulos. Se permite reemplazar la triangulación con movimientos poligonales de 2da clase.
Los errores cuadráticos medios de los ángulos medidos obtenidos del ajuste en los puntos ACS de las clases 1 y 2 son 0,74" y 1,06", respectivamente.
La red astronómica y geodésica de clases 1 y 2 contiene 3.6 mil acimutes geodésicos determinados a partir de
observaciones astronómicas, y 2.8 mil lados básicos, ubicados a través de 170...200 km.
La precisión de las determinaciones astronómicas de coordenadas realizadas en el AGS se caracteriza por los siguientes errores cuadráticos medios:
Latitud astronómica - 0,36",
Longitud astronómica - 0,043 s.
Los errores cuadráticos medios de las medidas de acimutes y bases astronómicas, obtenidos a partir de los resultados del ajuste, son de 1,27" y 1:500.000, respectivamente.
La precisión en la determinación de la posición planificada mutua de los puntos obtenidos como resultado del ajuste general del AGS como red libre realizado en 1991 se caracteriza en su propio sistema de coordenadas por errores cuadráticos medios:
0,02...0,04 m para puntos adyacentes,
0,25 ... 0,80 m en distancias de 500 a 9.000 km.
Las redes de concentración geodésica de las clases 3 y 4 incluyen alrededor de 300 mil puntos. Se construyen como inserciones de puntos individuales en la red existente de clases superiores. Las longitudes de los lados de los triángulos de la red de las clases 3 y 4 son 5-8 km y 2-5 km, respectivamente, con un error relativo de los lados medidos de no más de 1: 200 000. Los ángulos se miden con un error RMS de 1,5 y 2. En lugar de triangulación, se mueven poligonales de 3 y 4 clases.
La densidad de puntos GHS de las clases 1, 2, 3 y 4, por regla general, es de al menos un punto por 50 kilómetros cuadrados. kilómetros
En puntos de redes geodésicas de 1, 2, 3 y 4 clases de acuerdo con las "Instrucciones sobre la construcción de la red geodésica estatal de la URSS", M., Nedra, 1966, determinado por dos puntos de referencia con centros subterráneos.
Las alturas normales de las marcas superiores de los centros subterráneos de los puntos GGS se determinan a partir de nivelaciones geométricas o trigonométricas.
13.8. Redes de apoyo a gran altura
V como base de gran altitud para crear planos topográficos, marcar y observar los asentamientos de las estructuras de ingeniería, se utiliza un sistema de señales, cuyas alturas absolutas se determinan mediante la colocación de pasajes de nivelación de las clases II, III y IV (Tabla 13.6) . Las redes de apoyo a gran altitud, por regla general, se basan en al menos dos puntos de referencia de nivelación estatal de una clase superior. Sin embargo, hay casos, especialmente cuando se observan las deformaciones de las estructuras de ingeniería, cuando la red de referencia de gran altitud es gratuita y solo como referencia se basa en un punto de referencia de la red estatal.
En los territorios de las grandes ciudades con un área superior a 500 km2, la nivelación de clase I sirve como base a gran altitud. Los mayores requisitos para la precisión del trabajo principal de marcado en altura surgen durante la construcción de subterráneos y grandes alcantarillas por gravedad.
Todo el trabajo en los sitios de construcción se lleva a cabo en un solo sistema de alturas adoptado durante el período de estudio para el diseño de estructuras. Para lograr una precisión particularmente alta en la construcción de objetos únicos u observaciones de asentamientos de estructuras, se aumenta debido a una técnica de medición especial con una reducción significativa en las longitudes de los haces de observación, las distancias entre los puntos de referencia y los puntos nodales.
Cuadro 13.6 |
||||
Indicadores básicos | Clase de nivelación |
|||
Error cuadrático medio de la raíz | ||||
nivelación por 1 km de recorrido, mm | ||||
Error sistemático por 1 km | ||||
Residuos y discrepancias permisibles | Yul/G | |||
sumas de directo | ||||
y carreras de retorno, mm | ||||
Longitud máxima de carrera, km: | ||||
cerrado | ||||
entre puntos de clase alta | ||||
entre puntos nodales | ||||
Distancia entre puntos de referencia de trabajo | ||||
en el sitio de construcción, km | ||||
La mayor distancia desde el nivel | ||||
a riel, m | ||||
La altura más pequeña del haz de observación, m. | ||||
6 micrófonos
La red de apoyo a gran altura en el sitio de construcción debe garantizar la realización del trabajo de diseño con un error RMS de 10 mm y la posibilidad de observar los valores de asentamiento de las estructuras en construcción con un error RMS de 5 mm.
El diseño de una red central de gran altura consta de los siguientes pasos:
desarrollo de un esquema para colocar marcas en el sitio de construcción; cálculo de la precisión de determinar las marcas de los puntos de referencia, proporcionando
tolerancias requeridas; conocimiento detallado del área de construcción para aclarar
tipos y ubicaciones de marcas; elaboración de un presupuesto.
El diseño de la base de gran altura debe contener: un diagrama de red, dibujos de los letreros a colocar y una descripción de los existentes, una nota explicativa con el cálculo de la precisión requerida y el costo del trabajo.
Según el tamaño del territorio de la instalación y el tipo de estructura que se está construyendo, las redes de nivelación generalmente se desarrollan en dos o tres pasos.
13.9. Características de la fijación de puntos geodésicos en el territorio de ciudades y sitios industriales.
Los puntos de ingeniería y redes geodésicas en el territorio de las ciudades y las instalaciones industriales se fijan con señales geodésicas permanentes, que tienen características en estructuras, ubicaciones y métodos de uso. Estas características están determinadas por: las actividades productivas y económicas de la ciudad y del complejo industrial; los requerimientos de diversos servicios destinados a cumplir con las normas arquitectónicas y estéticas, así como con las normas de seguridad; la presencia de obstáculos para el paso del haz de observación; condiciones físicas y geográficas de la región, etc.
En áreas no desarrolladas, por regla general, se colocan señales de suelo. Sin embargo, la colocación de señales en el suelo, especialmente en las grandes ciudades, se complica significativamente por la expansión de la economía sumergida, y el rápido crecimiento de las ciudades, la reconstrucción de los accesos y los barrios, y la mejora de las superficies de las carreteras conducen a la destrucción de un número significativo. de signos de suelo. Además, en invierno, la capa de nieve dificulta su localización.
Los letreros de pared en comparación con los letreros de suelo tienen ventajas significativas y, si es posible, se les da preferencia. Los letreros de pared son más estables, el costo de su fabricación y marcación es mucho menor, son más convenientes de usar en cualquier época del año. Los letreros de pared están colocados en piedra maciza,
Arroz. 13.8. Esquemas para vincular un movimiento poligonal a señales de pared:
a - con visibilidad directa; b - en ausencia de visibilidad directa de las señales adyacentes
ladrillo, edificios y estructuras de hormigón armado a una altura de 0,3 ... 1,2 m del suelo.
Al fijar puntos con letreros de pared, es necesario vincularlos. Los centros de las señales están situados a una distancia de 4...5 cm de la pared o sótano del edificio, lo que excluye la posibilidad de centrar instrumentos geodésicos sobre ellos.
El esquema de vinculación más simple para una poligonal poligonal es el siguiente. El teodolito se instala sobre el punto a (Fig. 13.8, a) del movimiento poligonal. Este punto se elige cerca de la señal A sujeto a la condición de visibilidad en la señal B. Si medimos la distancia S y el ángulo φ, a partir de la solución del triángulo a lo largo de los lados conocidos AB y S, se puede calcular cualquiera de sus elementos. La transferencia del ángulo direccional de la línea AB a los lados de la poligonal poligonal se realiza a través del ángulo calculado y y el ángulo medido \|/, la transferencia de coordenadas - a través del lado S y el ángulo calculado en el punto A. El mismo esquema se puede aplicar al transferir coordenadas desde el centro de trabajo al letrero de pared.
Si es imposible elegir un lugar para instalar el dispositivo desde el cual dos letreros adyacentes sean visibles al mismo tiempo, proceda de la siguiente manera. Frente a dos paredes adyacentes
En estos puntos se miden las distancias 1\ y /2 y los ángulos Pi y p2. Las coordenadas del punto de tiempo Р 2 y el ángulo direccional de la línea Р x y Р ъ, que servirán como iniciales para el movimiento empatado, se pueden determinar mediante las siguientes fórmulas:
a />, /> 2 \u003d O-av + 8; aBPl | A R] R2 | P2 = aAB + p2 + 5; |
|
A2 =/2 senp2 ; | sin5 \u003d (d2 -h) ) / d; |
||
Xp2 = xB + l2 | cos aB p2 ; | yP2 \u003d yB + l2 sin aBPl. |
|
La vinculación del pasaje a tres o cuatro señales adyacentes únicas ubicadas en esquinas opuestas de bloques en la intersección de calles se puede hacer usando el método de resección.
A veces los centros se fijan con un sistema de dobles o triples señales contiguas. La unión del curso poligonal a ellos también se realiza mediante construcciones geométricas con la medición de los elementos angulares y lineales correspondientes y cálculos posteriores.
En los casos en que, al vincular la poligometría a los letreros de pared, no es posible medir ángulos adyacentes, la determinación de los ángulos direccionales requeridos se realiza utilizando el llamado método de referencia de coordenadas.
En el esquema de un movimiento poligonal sin esquinas contiguas (Fig. 13.9), A y B son los puntos de partida, cuyas coordenadas se conocen. En poligometría urbana, son señales de pared, y en recintos cerrados, poligometría y puntos de triangulación. Demostraremos todos los cálculos necesarios utilizando un ejemplo específico con los siguientes datos iniciales, m:
JC^ = 7836,971; Ya = 5731,710, xb = 7967,054, yb = 6597,376.
Los resultados de las mediciones de campo en este curso poligométrico se presentan en la Tabla. 13.7.
Primero, es útil calcular el ángulo direccional del lado trasero AB:
tg&AB \u003d (Uv - Y a) / (x en -x A) \u003d 865.666: 130.083; aAB \u003d 8G27 "14.9".
Asigne cualquier ángulo direccional del primer lado del curso poligonal a^-i, por ejemplo, aAB ~ aA _v = 90°, y calcule las coordenadas del punto final B\ utilizando los resultados de las mediciones de campo (Tabla 13.8).
Tabla 13.7
H 168°42"10"
Shm | AH/, M | D U/,m |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
turno | anglos |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aalv": | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fy(xB -xA )-fx(yB | wah) |
|
Una vez completado el control de los cálculos, puede proceder al ajuste de la poligonal poligonal.
En mesa. 13.9 muestra un ejemplo de un método de ajuste aproximado, en el que el residual de coordenadas se distribuye en proporción a los incrementos de coordenadas:
bxcorrección | |||||
De acuerdo con los valores ajustados de las coordenadas, se calculan los ángulos direccionales de las líneas de interés.
MÉTODOS DE MEDICIÓN SATELITAL
V INGENIERÍA Y GEODÉSICA OBRAS
14.1. Sistemas de Posicionamiento Global
GPS GLONASS y NAVSTAR
El rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología en las últimas décadas ha hecho posible la creación de un método fundamentalmente nuevo para determinar coordenadas e incrementos de coordenadas: el satélite. En este método, en lugar de los puntos fijos de la red geodésica con coordenadas conocidas, que son familiares para los geodestas, se utilizan satélites móviles, cuyas coordenadas se pueden calcular para cualquier punto en el tiempo de interés para los geodestas.
V En la actualidad, se utilizan dos sistemas de posicionamiento por satélite: el sistema ruso GLONASS (esta es una abreviatura del nombre más largo y preciso: Sistema de navegación global por satélite) y el sistema estadounidense NAVSTAR GPS (Sistema de navegación con sistema de posicionamiento global de tiempo y alcance - sistema de navegación). sistema para determinar distancias
y tiempo, sistema de posicionamiento global). En este caso, la palabra "posicionamiento" significa la definición de coordenadas. Ambos sistemas fueron creados para resolver problemas militares, pero en los últimos años han encontrado una amplia aplicación en geodesia, proporcionando
Proporcionando precisiones excepcionalmente altas en la determinación de los incrementos de coordenadas con un error RMS de 5 mm + £H0"6, las coordenadas de un solo receptor se pueden determinar con un error RMS de 10 a 100 m.
V Debido al hecho de que el GPS se utiliza mucho más en las mediciones geodésicas, se prestará especial atención a este sistema en particular.
Es habitual dividir todo el sistema de posicionamiento por satélite de navegación en tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y gestión y el segmento de usuarios (receptores de señales de satélite).
Los sistemas NAVSTAR GPS y GLONASS modernos en configuración completa deben constar de 21 satélites activos y tres de repuesto. Las órbitas de los satélites son casi circulares, ubicadas en tres planos orbitales (Fig. 14.1) y en seis planos orbitales (Fig. 14.2). Los satélites están equipados con baterías solares, que proporcionan energía a todos los sistemas, incluso durante el paso del satélite por la sombra de la Tierra.
Las órbitas de los satélites están situadas a una altitud geodésica de 20.180 km ya una distancia de 26.600 km del centro de la Tierra. Semejante
Arroz. 14.3. Satélite de navegación GLONASS
Arroz. 14.4. Satélite de navegación NAVSTAR GPS
el número de satélites y su ubicación aseguran la recepción simultánea de señales de al menos cuatro satélites en cualquier parte de la Tierra.
Todos los satélites están espaciados uniformemente en seis planos orbitales. El período orbital de los satélites es de 12 horas de tiempo sideral, en relación con lo cual cada satélite aparece en el mismo lugar diariamente 4 minutos antes que la posición de ayer. Los satélites (Fig. 14.3, 14.4) proporcionan electricidad con dos baterías solares de 7,2 m2 de superficie cada una, cargando también las baterías para asegurar el rendimiento del satélite durante su vuelo a la sombra de la Tierra. Cada satélite está equipado con un estándar de frecuencia de cuarzo, dos estándares de frecuencia de cesio y dos de rubidio, que mantienen estable el reloj del satélite dentro de MO"12 ... MO"13. Los estándares de frecuencia de cesio y rubidio coordinan y controlan la frecuencia fundamental: un estándar de frecuencia de cuarzo que genera 10,23 MHz. Dos frecuencias de banda L, MHz, se forman a partir de la frecuencia fundamental:
L x \u003d 10.23-154 \u003d 1575.42 (longitud de onda 19.05 cm); L2 = 10,23-120 = 1227,60 (longitud de onda 24,45 cm).
Estas dos frecuencias (llamadas portadoras) ingresan a la antena a través de moduladores y transmiten información a la Tierra. La información se superpone a la frecuencia portadora mediante el método de modulación de fase de pulso. Modulación de señal es un cambio en algún parámetro de la señal eléctrica (con modulación de amplitud, cambia la amplitud de la señal, y con modulación de frecuencia, la frecuencia de la señal). Con modulación de fase de pulso, la fase de la señal
Arroz. 14.5. Fase de pulso
modulación:
a - señal antes de la modulación; b - señal después de la modulación
cambia abruptamente en 180 ° (Fig. 14.5). Las señales de navegación (códigos), así como otra información de navegación y del sistema, se transmiten en las frecuencias Lx y b2.
En el sistema NAVSTAR GPS, todos los satélites emiten en dos frecuencias de banda L idénticas (L, y 12 )> pero cada satélite emite su propio código personal (secuencia de cambio de fase individual de 180 °), que se utiliza para reconocer los satélites. En el sistema ruso GLONASS, el satélite emite en su propia frecuencia y el código es común a todos los satélites. Ruso-
Los satélites del cielo transmiten información en dos frecuencias:
yo , = /0| + kbfx \ L2 = /02 + kA/b
donde f 0 l \u003d 1602 MHz, ^ 2 \u003d 1246 MHz; A; - número de satélite (k \u003d 0.1.2 ...); D /, \u003d 0.4375 MHz; D / 2 \u003d 0.5625 MHz.
Arroz. 14.6. Colocación de estaciones de monitoreo y control del sistema GLONASS: NCC - centro de control del sistema GLONASS; CS - sincronizador central; CS - estación de control; SKF - sistema de control de fase; KOS - estación óptica cuántica; AKP - equipo de control de parámetros; KSS - estación de control de seguimiento
La relación de las frecuencias L y b2 es 9/7.
El segmento terrestre del sistema GLONASS consta de los siguientes elementos estacionarios interrelacionados: el centro de control del sistema (SCC), las estaciones de control (CS), la estación de seguimiento de comandos (CSS), las estaciones ópticas cuánticas y otras estaciones para el seguimiento del funcionamiento del satélite en- dispositivos de placa.
En la fig. 14.6 muestra el diseño de las estaciones del segmento terreno del sistema GLONASS. En la fig. 14.7 muestra la ubicación
Arroz. 14.7. Ubicación de las estaciones de monitoreo y control GPS NAVSTAR:
estaciones de seguimiento; - puestos de control principales; A - antenas de tierra
estación de seguimiento | Estación de control principal | Antena de tierra |
controla lo real | Predice efemérides y | Transmite navegación |
nuevo movimiento y | deriva del reloj satelital, forma- | en el mensaje |
reloj satelital | envía un mensaje de navegación | al satélite |
satélite |
Arroz. 14.8. Medición, predicción y actualización de efemérides satelitales
Una red geodésica de referencia es una red geodésica de una clase (categoría) determinada de precisión, que se crea en el proceso de levantamientos de ingeniería y sirve como base geodésica para corroborar la preparación del diseño para la construcción, realizar levantamientos topográficos y determinaciones analíticas de la posición. de puntos de terreno y estructuras. Además, para planificar el área, crear una base de diseño para la construcción, proporcionar otro tipo de levantamientos, así como realizar trabajos e investigaciones geodésicas estacionarias.
El trabajo geodésico en la creación de redes geodésicas de referencia es bastante común. Dichas redes se crean para el posterior levantamiento topográfico del territorio (sustanciación del levantamiento), para el seguimiento de las deformaciones de diversas estructuras y para la realización de trabajos de ordenación del territorio (redes de delimitación de apoyo) o trabajos de marcación geodésica. Durante la construcción de grandes empresas industriales, se pueden crear redes geodésicas de referencia en forma de una cuadrícula de cuadrados con lados de 100 y 200 metros.
Las redes geodésicas se pueden crear tanto como resultado del trabajo geodésico satelital como al colocar pasajes poligonales en los que se miden ángulos y distancias. Las elevaciones de los puntos de las redes geodésicas se determinan, por regla general, mediante métodos de nivelación geométrica y trigonométrica.
La red geodésica de referencia debe diseñarse y crearse teniendo en cuenta su posterior uso como soporte geodésico para la construcción y operación de la instalación. En geodesia, la densidad de puntos de la red de referencia en el curso de estudios de ingeniería se establece en el programa de estudios a razón de al menos cuatro puntos por kilómetro cuadrado en áreas edificadas o un punto por kilómetro cuadrado en áreas no desarrolladas. Los puntos de la red de referencia geodésica se fijan de forma segura en el suelo.
Red geodésica de gran altitud (red de nivelación): una red de puntos en la superficie de la tierra, cuyas alturas sobre el nivel del mar están determinadas por el método geodésico de nivelación.
Los puntos de la red de nivelación se fijan en el suelo con marcas de nivelación y puntos de referencia, que se colocan en las paredes de estructuras duraderas o directamente en el suelo hasta una cierta profundidad. La red de nivelación sirve como base de gran altitud para levantamientos topográficos, y cuando se vuelven a determinar las alturas de nivelación, sus puntos también se utilizan para estudiar los movimientos verticales de la corteza terrestre.
La red geodésica de referencia de gran altitud se está desarrollando en forma de redes de nivelación de clases de precisión I-IV, así como nivelación técnica, según el área y la naturaleza del objeto de construcción. Los puntos de partida para el desarrollo de una red geodésica de referencia de gran altitud son los puntos de la red de nivelación estatal (GNS).
Sistema de altura báltico.
V En la actualidad, el sistema báltico de alturas se utiliza en Rusia y en otros países de la CEI.
El sistema báltico de alturas es un sistema de alturas absolutas adoptado en la URSS en 1930, que se cuentan desde cero del pie de Kronstadt. A partir de esta marca se cuentan las alturas de los puntos geodésicos de referencia.
El cero de la huella de Kronstadt representa el nivel medio a largo plazo del Mar Báltico. El sistema de altura para este punto de partida se creó utilizando medidas geodésicas en el suelo, métodos de nivelación de clases I y II.
La Red de Nivelación del Estado (que forma parte de la Red Geodésica del Estado) se utiliza para distribuir un sistema unificado de alturas en todo el país. La base principal de gran altitud de la red son las redes de nivelación de las clases I y II. Además de establecer el sistema de altura del Báltico, se utilizan para resolver problemas científicos: el estudio de los cambios en las alturas de la superficie terrestre (la corteza terrestre), la determinación del nivel del agua de los mares y océanos, etc. Al menos cada 40 años, todas las líneas de nivelación de clase I y algunas líneas de clase II.
La red de nivelación de clase I consiste en polígonos cerrados con un perímetro de 1200-2000 km. El error medio en la determinación de la altura es inferior a 0,8 mm por 1 km de recorrido. La red de nivelación de clase II forma polígonos con un perímetro de 400-1000 km. El error medio en la determinación de la altura es inferior a 2 mm por 1 km de recorrido.
De acuerdo con los resultados de las mediciones geodésicas, se calculan las coordenadas planificadas de los puntos de la red y sus elevaciones. El error marginal de la posición planificada mutua de los puntos adyacentes de la red geodésica de referencia después de realizar el trabajo geodésico de campo y su ajuste no debe exceder los valores especificados. Se crean catálogos de coordenadas y alturas de los puntos de la red para su uso posterior.
Construcción de redes geodésicas de referencia de condensación.
Las redes geodésicas de referencia de condensación se dividen en dos categorías. Las redes creadas por el método de triangulación forman figuras típicas: un sistema central, una cadena de triángulos y un cuadrilátero geodésico. Cada una de estas figuras descansa sobre puntos de apoyo geodésicos de primera clase.
Las redes de condensación son la columna vertebral para crear una justificación de encuestas para encuestas a gran escala. La densidad de puntos de importancia local depende de la escala del levantamiento topográfico. Por ejemplo, para medir a una escala de 1:10000 con distancias entre puntos de 2-3 km, el número de puntos en el trapezoide debe ser de al menos 4-5. Los puntos se fijan con centros de hormigón y signos externos en forma de pirámides o hitos. Todos los puntos de la red de concentración 1 y 2 de la categoría deberán tener coordenadas lineales en el plano y marcas de los centros, determinadas por nivelación técnica.
Al crear redes básicas de engrosamiento en un área grande, se elabora un proyecto preliminar para su construcción. El proyecto contiene:
- 1. Declaración de las metas y objetivos de crear un soporte para medir una escala determinada.
- 2. Información sobre la presencia de puntos fuertes de la red estatal de clases superiores con coordenadas, alturas y distribución territorial sobre un área determinada.
- 3. Plano a pequeña escala con límites trazados esquemáticamente de los trapecios de las tabletas topográficas de la red analítica. Al mismo tiempo, se muestran figuras típicas de una cadena de triángulos, sistemas centrales, cuadriláteros, etc.. En un área cerrada, es recomendable diseñar pasajes poligométricos. El diseño de los puntos debe servir de apoyo a cada tableta para el desarrollo de la justificación de la encuesta.
- 4. Información sobre la naturaleza de los centros de marcadores y señales.
Después de redactar el proyecto, el contratista va al campo para implementar el proyecto. El reconocimiento consiste en refinar el proyecto para la colocación de fortalezas y la elección final de la ubicación de los puntos. Los puntos se seleccionan a las alturas de mando del terreno, teniendo en cuenta la construcción de la red de levantamiento. Durante el reconocimiento, a veces se realizan pequeños cambios en el diseño de acuerdo con las condiciones locales. Después del reconocimiento, se construyen los centros y las señales, y luego se miden los ángulos y las líneas.
Medición de ángulos horizontales de redes de apoyo.
Medida de direcciones por el método de las técnicas circulares. Para medir las direcciones desde el punto M hasta los puntos A, B, C, D, se instala un teodolito en el punto M, se fija la alidada al dial a una lectura de 1-2" y se dirige la tubería hacia el punto A girando el marcar.
Con esta posición del instrumento, tomamos una lectura a lo largo de la extremidad y la anotamos en el registro de medición de campo. Luego se deja fija la rama, y se gira la alidada en el sentido de las agujas del reloj y se apunta el tubo sucesivamente a los puntos B, C, D y de nuevo al A, tomando un informe de cada uno de ellos y anotando en un diario. Una cuenta regresiva repetida a la carretilla A controla la constancia de la posición de la extremidad y refina la observación. La lista de observaciones producida es una media toma. La segunda semirrecepción difiere de la primera en que trasladamos la tubería a través del cenit y tomamos informes en el sentido contrario a las agujas del reloj, es decir, en la secuencia A. D. C. B. A. Ambas semirrecepciones constituyen una recepción completa.
Las redes de soporte planificadas y de gran altitud de ingeniería geodésica son un sistema de figuras geométricas, cuyas partes superiores se fijan en el suelo con signos especiales. Al elaborar un proyecto para la producción de obras geodésicas (PPGR), recopilan información relacionada con las redes geodésicas de referencia en todas las organizaciones que realizan trabajos en el territorio de una ciudad o pueblo en el área de construcción; en inspecciones territoriales del Servicio Federal de Geodesia y Cartografía del Consejo de Ministros de la Federación Rusa, en departamentos (departamentos) de construcción y arquitectura; en las administraciones regionales, regionales y municipales; en encuestas y diseño y organizaciones de encuestas. Con base en los materiales recopilados, dibujan un diagrama de ubicación de puntos de redes geodésicas de referencia previamente completadas de todas las clases y categorías dentro del territorio del próximo trabajo. En la práctica de ingeniería y geodésica, a menudo hay casos en los que una red se crea de nuevo, incluso en presencia de puntos muy próximos entre sí de redes creadas previamente. Esto se hace para proporcionar una mayor precisión en la determinación de la posición relativa de los puntos.
Las redes de ingeniería y geodésicas tienen una serie de características:
- · las redes a menudo se crean en un sistema de coordenadas condicional con referencia al sistema de coordenadas del estado;
- la forma de la red está determinada por el área de servicio o la forma de los objetos, grupos de objetos;
- las redes tienen un tamaño limitado, a menudo con una pequeña cantidad de formas o polígonos;
- Las longitudes de los lados suelen ser cortas;
- · se imponen mayores requisitos a los puntos de la red en términos de estabilidad de posición en condiciones difíciles de su operación;
- Las condiciones de observación suelen ser desfavorables.
Es necesario tener en cuenta las características asociadas con el propósito de la red. Tales características son características de las redes creadas para la ingeniería hidráulica, para la construcción de puentes, túneles para diversos fines y estructuras de precisión. Por ejemplo, cuando se construyen represas de altura considerable en valles fluviales angostos, se hace necesario construir una red de varios niveles que permita un desglose por niveles de la instalación en construcción. Y cuando se construye una red para construir un puente, es difícil medir a lo largo de la costa. Durante la construcción de túneles y algunos tipos de estructuras de precisión, se imponen mayores requisitos a la precisión de las construcciones en una sola dirección específica.
Los requisitos anteriores definen una variedad significativa de redes centrales tanto en configuración como en la precisión de su creación.
La elección del tipo de construcción depende de muchas razones: el tipo de objeto, su forma y área ocupada; asignaciones de red; condiciones físicas y geográficas; precisión requerida; disponibilidad de instrumentos de medida en el ejecutor de las obras. Por ejemplo, la triangulación se usa como una construcción inicial en objetos de área o longitud significativa en terreno abierto y accidentado; poligonometría: en un área cerrada o área urbanizada (la poligonometría es el tipo de construcción más maniobrable); construcciones angulares lineales: si es necesario crear redes de mayor precisión; trilateración: generalmente en objetos pequeños donde se requiere alta precisión; redes de construcción - en sitios industriales.
Dependiendo del área que ocupará la futura instalación y la tecnología de construcción, las redes de ingeniería y geodésicas se pueden construir en varias etapas sucesivas (pasos). En este caso, es posible una combinación de diferentes tipos de construcciones. Por ejemplo, para trabajos topográficos y de replanteo, la triangulación o las redes de ángulos lineales pueden servir como base para un mayor engrosamiento con poligonales poligonales y de teodolito. El desarrollo de herramientas de medición determina en gran medida la elección del método para construir redes de referencia. La introducción generalizada de estaciones totales electrónicas en la producción ha llevado al hecho de que las redes angulares lineales y la poligometría se utilizan con mayor frecuencia.
Las redes de soporte a gran altura se crean, por regla general, mediante el método de nivelación geométrica en forma de pasajes individuales o sistemas de pasajes y polígonos colocados entre los puntos de referencia originales. El uso de estaciones totales electrónicas permite en algunos casos reemplazar el método de nivelación geométrica por el método de nivelación trigonométrica.
Una variedad de medidas geométricas incluidas en el complejo de levantamientos topográficos del terreno están acompañadas de errores inevitables que se acumulan a medida que el levantamiento se aleja del punto de partida. Para reducir los errores y distribuirlos de manera más uniforme en el territorio, el tiro se realiza desde los puntos de justificación del levantamiento, los llamados puntos geodésicos de referencia. La posición planificada de los puntos geodésicos se determina en un solo sistema de coordenadas, y la posición de altura está en un solo sistema de alturas. El sistema de puntos geodésicos, distribuidos uniformemente sobre el territorio, forma red de referencia geodésica.
La red geodésica se construye sobre el principio de transición de lo general a lo particular: primero, se crea una red dispersa de puntos, cuya posición se determina con la mayor precisión, y luego esta red se espesa mediante la construcción sucesiva de puntos con menos precisión. La red de referencia geodésica incluye la red geodésica estatal de la URSS, redes de concentración, redes de encuestas (justificación de encuestas).
Red geodésica estatal planificada se construye utilizando métodos de triangulación, poligometría y trilateración. Dependiendo de la secuencia de construcción, la precisión de la medición de ángulos y distancias, la longitud de las líneas medidas, esta red se divide en 4 clases.
En triangulación se colocan filas de triángulos en el territorio, cuyos vértices, fijados en el suelo, sirven como puntos de la red geodésica. Si es posible, se colocan filas de triángulos de triangulación de primera clase a lo largo de los meridianos y paralelos. Habiendo determinado la longitud de uno, el llamado lado de salida y todos los ángulos del primer triángulo (Fig. 53), calculan (usando el teorema del seno) las longitudes de sus lados restantes. Luego, utilizando la longitud calculada de uno de los lados del primer triángulo (por ejemplo, AB) y midiendo los ángulos del segundo triángulo contiguo, se obtienen las longitudes de los lados restantes de este triángulo a partir de los cálculos, y así sucesivamente.
Arroz. 53. Esquema del polígono de triangulación estatal: AB, CD, EF, C, EF, KL - lados de salida; 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 - bases
Conociendo las coordenadas de uno de los puntos de partida y la dirección del lado de salida, se calcula trigonométricamente las coordenadas de los puntos restantes. Por lo tanto, los puntos de triangulación se denominan puntos trigonométricos. Están indicados en los mapas topográficos por un pequeño triángulo con un punto en el centro y una marca de altura para el punto. En la triangulación de clase 1, las observaciones astronómicas determinan la latitud y la longitud de los puntos laterales de salida y su acimut astronómico. Los puntos astronómicos (puntos de Laplace) se indican en los mapas con un asterisco.
La red geodésica estatal se crea de acuerdo con un esquema que garantiza la claridad de la organización del trabajo y la alta precisión de las mediciones (Tabla 4).
En poligometria construir redes de pasajes rotos en los que se miden todos los ángulos y lados. Este método generalmente se usa en áreas cerradas (boscosas, urbanizadas). Los pasajes se hacen a lo largo de los caminos, a lo largo de los valles de los ríos; juntos forman polígonos cerrados (polígonos). Las coordenadas del punto inicial y el ángulo direccional del primer lado del trazo se utilizan para calcular las coordenadas del segundo punto y luego de todos los puntos subsiguientes del trazo.
trilateración de acuerdo con el esquema, es similar a la triangulación, pero aquí en triángulos con la ayuda de telémetros, los tres lados se miden con un error de no más de 1:400,000 de la longitud de la línea, y luego las coordenadas de los vértices de los triángulos se calculan.
Las observaciones de satélites terrestres artificiales se utilizan para traer las coordenadas de puntos geodésicos remotos (ubicados en islas, etc.) en un solo sistema geodésico. Para ello, por ejemplo, se utiliza el método de la triangulación espacial, en el que se observa un satélite artificial en el espacio desde estaciones con coordenadas conocidas y desconocidas. Las observaciones de estaciones con coordenadas conocidas determinan la posición del satélite en el momento de la observación. En base a las observaciones de una estación con coordenadas desconocidas y coordenadas satelitales ya conocidas, se obtienen las coordenadas de la estación que se está determinando.
Para designar puntos geodésicos planificados y fijarlos en el suelo, dispositivos subterráneos y estructuras de suelo, los llamados señales geodésicas. En los puntos de triangulación y poligonometría, la parte del suelo del letrero sirve como trípode para instalar un instrumento geodésico y un objetivo para apuntar el instrumento (observación), y también brinda visibilidad directa de los letreros adyacentes, a menudo remotos a distancias considerables. Con la visibilidad mutua de las señales geodésicas desde el suelo, solo se instalan pilares de hormigón o pirámides simples (de madera o metal) de 6-8 m de altura En alturas altas de señales, se construyen pirámides dobles y señales geodésicas (Fig. 54). La parte subterránea del letrero de la red planificada consiste en monolitos de hormigón, en la cara superior de uno de los cuales se indica un punto: el punto geodésico real.
Arroz. 54. Señal geodésica y pirámide simple
Red geodésica altitudinal creado por nivelación utilizando instrumentos de alta precisión. De acuerdo con la precisión de determinar las alturas, la nivelación estatal de la URSS se divide en cuatro clases. La nivelación de Clase I (máxima precisión) se lleva a cabo a lo largo de rutas especialmente designadas que conectan puntos remotos de la URSS y los principales puestos de medición de agua de mar.
Los datos de nivelación de clase I permiten determinar la diferencia en los niveles del mar, la magnitud de las fluctuaciones seculares de la tierra, etc. Los pasajes de nivelación de clase II se colocan a lo largo de vías férreas, carreteras y caminos de tierra ya lo largo de grandes ríos. Las líneas de clase III se colocan entre las líneas de clase II y luego la red se engrosa con líneas de clase IV. Los puntos de nivelación de Clase IV sirven como una justificación directa a gran altitud para los levantamientos. Las características de la red de nivelación se dan en la Tabla 5.
Los puntos de nivelación de todas las clases se fijan en el suelo con señales especiales: puntos de referencia y marcas, que se colocan cada 3-5 km en el suelo o en las paredes de los edificios de piedra (Fig. 55). En la línea de las clases I-III, los puntos de referencia fundamentales se establecen después de 50-80 km, y los puntos de clase I también se fijan con puntos de referencia centenarios especialmente confiables.
Arroz. 55. Anclajes de pared
Redes geodésicas de condensación servir como base para crear una justificación de levantamiento para levantamientos topográficos. Las redes de engrosamiento planificado se crean con los mismos métodos que la red estatal, sin embargo, las longitudes de los lados y la precisión de su medición durante estos trabajos son mucho menores. La red de espesamiento a gran altura está formada por puntos de nivelación técnica, en los que se permite una discrepancia en la suma de excesos igual a 50 mm·√L km, siendo L la longitud de carrera.
Redes de filmación son una justificación geodésica directa de levantamientos topográficos. Se crean de varias maneras, según el método y la escala de disparo, la naturaleza del terreno y otras condiciones. Por regla general, se determinan tanto las coordenadas planas como las verticales para los puntos de justificación del levantamiento. Los puntos de la red de filmación se fijan al suelo con estacas de madera. La red de levantamiento debe estar ligada a los puntos de la red geodésica estatal.
Los trabajos topográficos y geodésicos se realizan según el principio de lo general a lo particular. Esto significa que inicialmente se determinan con gran precisión las coordenadas de un pequeño número de puntos y luego, basándose en ellas, se determinan las coordenadas de otros puntos. La base geodésica (red de puntos de control) es un conjunto de puntos firmemente fijados en la superficie terrestre, cuya posición está determinada en un sistema común de coordenadas y alturas para ellos. Como resultado de la construcción de redes geodésicas se determinan coordenadas rectangulares planas de los puntos X, Y y sus alturas H, que en conjunto permiten determinar la posición del punto en un solo sistema de coordenadas.
Tipos de redes geodésicas de referencia
Las redes geodésicas se subdividen en estado, engrosamiento geodésico y redes topográficas. La más común y precisa es la red geodésica estatal (GGS). Representa la base (marco) para la construcción de otras redes geodésicas. La red de referencia geodésica se subdivide en planificada y de gran altitud, y si se definen coordenadas planificadas y de gran altitud para los puntos, entonces es de altitud planificada.
La determinación de la posición planificada de los puntos, es decir, la creación de una red geodésica planificada, se lleva a cabo mediante los métodos de triangulación, trilateración, poligonometría y tecnología satelital.
El método de triangulación es la determinación de las coordenadas planificadas de los puntos en función de la medición de todos los ángulos y lados individuales en triángulos adyacentes.
El método de trilateración (del latín trilaterus - tripartito) consiste en calcular las coordenadas de los puntos de control a partir de las medidas de las longitudes de las líneas de los lados de una red de triángulos.
El método de la poligonometría (del griego poligonos - poligonal y metreo - yo mido) consiste en determinar las coordenadas de los puntos midiendo los ángulos y las longitudes de los lados en movimientos poligométricos, generalmente entre puntos de triangulación.
La red geodésica estatal planificada de Bielorrusia es parte de la red geodésica de la antigua URSS y fue creada principalmente por el método de triangulación. Dependiendo de la precisión de la medición de ángulos y distancias, así como del orden de la secuencia de su desarrollo, se divide en redes de 1, 2, 3, 4 clases. El GGS planificado de las clases 1 y 2 se utiliza para investigaciones científicas relacionadas con la determinación de la forma y el tamaño de la Tierra como planeta, así como para crear un sistema de coordenadas unificado para todo el territorio del país. Una red de clase 1 se construye como un sistema de polígonos. Los polígonos consisten en cadenas de eslabones de triángulos con una longitud de lado de al menos 20 km y una longitud de hasta 200 km, que se ubican a lo largo de los meridianos y paralelos. La red de triángulos de clase 1 se rellena (condensa) con una red de triángulos de clase 2, que a su vez se rellena con una red de clases 3 y 4. A finales de la década de 1980 El GHS planificado de la República de Bielorrusia incluía 6793 puntos, incluidos puntos de triangulación de 1, 2 clases - 2509 y 3, 4 clases - 4284, y la densidad promedio fue de 1 punto por 30,3 km2.
Recientemente, el servicio geodésico de la República de Bielorrusia ha estado cambiando a métodos autónomos de determinación de coordenadas mediante la introducción de sistemas de posicionamiento por satélite, es decir, la ubicación (coordenadas) de objetos se determina mediante satélites. Actualmente, existen dos sistemas de posicionamiento global: en los EE. UU., el Sistema de posicionamiento global (GPS) y en Rusia, el sistema de navegación global por satélite (GLONASS).
En la etapa actual de desarrollo del GGS, se ha creado una red geodésica satelital de alta precisión. Se basa en la red astronómica y geodésica fundamental unificada (FAGS) de Rusia y Bielorrusia. Una parte integral de esta red conjunta es el punto Minsk FAGS, que, gracias al sistema combinado GPS / GLONASS instalado en él, opera en el modo de una estación satelital permanente. La red geodésica satelital de alta precisión incluye 10 puntos espaciados uniformemente en el territorio de la república a lo largo de 150-200 km y determinados con una precisión de posición mutua de 1,5-2,0 cm.
El desarrollo adicional del GGS prevé el engrosamiento de la red geodésica satelital de primera clase con distancias entre puntos de 25-30 km y precisión centimétrica en la determinación de la posición relativa.
La red geodésica estatal de gran altitud se crea mediante el método de nivelación geométrica. Dependiendo de la precisión de determinar las alturas de los puntos, la red de nivelación estatal se divide en clases I, II, III y IV. La red de nivelación de clases I y II es la base principal de gran altitud. Desarrolladas en vastos territorios de varios países, tales redes sirven para resolver importantes problemas científicos (estudio de los movimientos verticales modernos de la corteza terrestre, determinar las diferencias en las alturas de los mares y océanos, etc.). Las líneas de nivelación de las clases I y II se colocan a lo largo de las costas de los mares y océanos, así como a lo largo de carreteras y vías férreas, a lo largo de grandes ríos. La red de nivelación de clase I se construye en forma de polígonos con un perímetro de 3000-4000 km, interconectados. Las clases de redes II, III, IV se colocan dentro de los polígonos de la clase I. El GGS a gran altitud es la base para crear una justificación a gran altitud de levantamientos topográficos de todas las escalas.
A finales de la década de 1980 la longitud de las líneas de nivelación del GGS de gran altitud en el territorio de la República de Bielorrusia era de aproximadamente 15 000 km, incluidas 4500 clases I, II. El número total de marcas de nivelación que fijaban el GGS de gran altitud en el suelo superaba las 40 000.
Los puntos de partida del GGS planificado y de gran altitud de las clases más bajas son los puntos de las clases de mayor precisión. Entonces, por ejemplo, los puntos de partida para el desarrollo de redes de la segunda clase son los puntos de la primera clase, es decir, el GHS de la primera a las clases de precisión posteriores se crea mediante el método de condensación.
Los puntos GGS se fijan en el suelo con centros permanentes especiales que se colocan en el suelo (la parte superior del centro: la marca está por debajo del nivel de la superficie terrestre) o en los cimientos y paredes de edificios capitales (estructuras). Las fortalezas del GGS planificado están marcadas con estructuras de suelo en forma de pirámides y señales instaladas sobre los centros de las señales.
Los puntos del GGS de gran altura se fijan en el suelo con señales permanentes: puntos de referencia, que son de tres tipos: fundamental, suelo y pared, incluidos sellos y puntos de referencia.
La red geodésica estatal planificada se engrosa mediante la construcción de una red de densidad geodésica (GSN) y una red geodésica topográfica sobre el terreno. La red geodésica de condensación planificada (red geodésica local) se crea por el método de triangulación de 1 y 2 dígitos y por el método de movimientos poligonales de 1 y 2 dígitos. La red geodésica de levantamiento se construye mediante el método de microtriangulación, varias serifas y la colocación de pasajes de teodolito.
Se construye una red geodésica de engrosamiento a gran altitud mediante la colocación de travesaños de nivelación geométricos y trigonométricos a lo largo de los puntos de confirmación del levantamiento (GSS y redes de levantamiento). La densidad total de las redes geodésicas se establece según la escala del levantamiento topográfico y las condiciones del terreno.
Cómo trabajar de manera más inteligente, pensar en grande
Alexander Pushkin - El cuento del pescador y el pez: verso
Conflicto árabe-israelí
manchas de Rorschach. Manchas de tinta de Rorschach
El colapso del imperio colonial británico