Геодезичні мережі і їх призначення

Геодезичної мережею називають систему закріплених на місцевості точок земної поверхні, положення яких визначено у загальній для них системі координат і висот.

Геодезичні мережі можуть створюватися як на малих, так і на величезних площах земної поверхні. За територіальною ознакою їх можна поділити на глобальну (загальземного) геодезичну мережу, яка покриває всю земну кулю; національні (державні) геодезичні мережі, створювані в межах території кожної окремої країни в єдиній системі координат і висот, прийнятої в даній країні; мережі згущення, призначені для створення знімальної основи топографічних зйомок; місцеві геодезичні мережі, т. е. мережі на локальних ділянках, які використовуються для вирішення різних завдань в місцевій системі координат.

За геометричною сутності розрізняють планові, висотні і просторові геодезичні мережі. У планової мережі в результаті обробки вимірювань обчислюють координати пунктів на прийнятої поверхні відносності (на поверхні еліпсоїда або на площині); у висотній (нівелірній) мережі отримують висоти пунктів щодо відлікової поверхні, наприклад, поверхні квазігеоїда; в просторових мережах з обробки вимірювань визначають взаємне положення пунктів в тривимірному просторі.

Глобальна геодезична мережа створюється в даний час методами космічної геодезії з використанням спостережень ШСЗ, тому її часто називають супутникової або космічної геодезичної мережею. Положення пунктів в цій мережі обчислюють в геоцентричної системі прямокутних координат XYZ, початок якої поєднане з центром мас Землі, вісь Z - з віссю обертання її, а площину ZY -з площиною початкового меридіана. Глобальну геодезичну мережу використовують для вирішення наукових і науково-технічних проблем і завдань вищої геодезії, геодинаміки, астрономії та інших наук. До числа таких проблем і завдань відносяться, наприклад, такі:

уточнення фундаментальних геодезичних постійних;

вивчення фігури і гравітаційного поля Землі;

визначення рухів полюсів Землі;

завдання єдиної для всієї Землі системи геоцентричних просторових прямокутних чи геодезичних координат;

визначення положення референц-еліпсоїдів різних країн щодо центру мас Землі;

вивчення переміщень і деформацій літосферних плит земної кори;

Глобальна геодезична мережа повинна безперервно вдосконалюватися для досягнення найвищої точності визначення «миттєвого» положення її пунктів в геоцентричної системі координат. У міру підвищення точності глобальної геодезичної мережі будуть поступово розширюватися можливості вирішення нових наукових проблем і задач геодезії, прикладної космонавтики, геодинаміки, астрономії і багатьох інших наук.

Національні геодезичні мережі поділяються, як зазначалося вище, на три види: державну геодезичну мережу (планову), державну мережу нівелювання (висотну), державну гравіметричну мережу.

Державна геодезична мережа передбачає визначення з найвищою точністю взаємного положення геодезичних пунктів в плановому відношенні на обраній поверхні відносності (на референц-еліпсоїді або площині); висоти пунктів мережі визначаються з набагато більш низькою точністю, особливо в гірських районах.

Державна нівелірна мережу служить для визначення з найвищою точністю висоти кожного пункту щодо поверхні квазігеоїда; планове положення пунктів цієї мережі на поверхні відносності визначається наближено.

Державна гравіметрична мережа призначена для визначення з найвищою точністю прискорень сили тяжіння на пунктах; становище пунктів цієї мережі в плановому і висотному відношенні має бути визначено з необхідною точністю.

Державні геодезичні мережі, створювані на території кожної окремої країни, призначаються для наступних цілей:

детального вивчення фігури і гравітаційного поля Землі, їх змін у часі (в межах території країни);

поширення єдиної системи координат і висот на всій території країни;

картографування території країни в різних масштабах в єдиній системі координат і висот;

рішення геодезичними методами різного роду наукових і інженерно-технічних завдань народногосподарського значення.

В силу специфічних засобів і методів побудови геодезичних мереж різного виду пункти планової геодезичної мережі зазвичай розташовують на найбільш високих ділянках місцевості; пункти нівелірної мережі - на рівнинних і горбистих ділянках місцевості, в долинах річок і т. п.

Державні геодезичні мережі всіх трьох видів будуються окремо, але вони тісно взаємопов'язані між собою і доповнюють одна одну. Окремі пункти можуть бути загальними для всіх трьох видів мереж, що дозволяє більш ефективно вирішувати багато завдань геодезії, геодинаміки та т. П.

У зв'язку з тим, що державні геодезичні мережі мають важливе наукове і народногосподарське значення, вони повинні бути надійно закріплені на місцевості, розраховані на тривалий термін служби, а по точності повинні задовольняти вимогам науки, завданням народного господарства країни, причому не тільки найближчого, але і порівняно віддаленого майбутнього.

Історія розвитку геодезії показує, що з плином часу вимоги до точності побудови державних геодезичних мереж безперервно зростають. Разом з тим, сама по собі державна геодезична мережа, якщо її систематично не оновлювати і не вдосконалювати, поступово старіє, втрачається частина пунктів, втрачається точність в окремих її частинах, особливо з-за сучасних рухів земної кори.

Для того щоб державні геодезичні мережі країни завжди знаходилися на рівні сучасних вимог, а також вимог найближчого майбутнього, необхідно:

систематично проводити польове обстеження (огляд) всіх пунктів мережі, відновлювати або заново визначати втрачені пункти;

періодично, наприклад, через 25-30 років виконувати повторні або додаткові виміри в значній або, у всякому разі, в тій частині мережі, яка найбільш сильно схильна до деформацій через сучасних рухів земної поверхні або внаслідок інших причин;

повторні або додаткові виміри, проведені для подальшого вдосконалення і підвищення точності державної геодезичної мережі, необхідно здійснювати на базі новітніх досягнень в області високоточної вимірювальної техніки і методів вимірювань;

у міру накопичення нової вимірювальної інформації в результаті повторних або додаткових вимірів на значній частині території необхідно приблизно через 25-30 років заново виконувати повторне зрівнювання мережі як планової, так і висотної, з метою отримання нових, більш точних значень координат і висот, що відносяться до даної епосі спостережень.

При створенні сучасних державних геодезичних мереж виконують комплекс основних геодезичних робіт, які включають в себе: проектування геодезичних мереж, рекогносцировку пунктів, будівництво геодезичних знаків, закладку підземних центрів і реперів; виконання кутових і лінійних вимірювань; визначення астрономічних широт, довгот і азимутів; виробництво нівелірних робіт; вимір прискорень сили тяжіння, спостережень ШСЗ і т. п. і, нарешті, математичну обробку результатів вимірювань.

В останні роки досягнуто значних успіхів у справі підвищення точності визначення координат пунктів за результатами спостережень ШСЗ. У зв'язку з цим спостереження ШСЗ починають все ширше використовуватися при створенні державних геодезичних мереж високої точності.

Для того щоб державні геодезичні мережі могли служити інтересам науки і народного господарства країни протягом тривалого часу, їх необхідно будувати на строго науковій основі, причому з найвищою точністю, що досягається в масових вимірах при використанні новітніх методів і високоточної вимірювальної техніки.

Місцеві геодезичні мережі. У ряді випадків на локальних ділянках місцевості необхідно вирішувати складні наукові та інженерно-технічні завдання, що вимагають визначення взаємного положення точок в плані і по висоті з найвищою точністю на кожен момент часу. У цих випадках створюють спеціальні геодезичні мережі гранично високої точності і виконують в них прецизійні вимірювання повторно через певні інтервали часу. Математичну обробку вимірювань в таких мережах виконують в місцевій системі координат, що підбирається таким чином, щоб редукційні поправки за перехід від виміряних величин до їх проекція на місцеву поверхню відносності були якомога менше. Такі мережі використовують, наприклад, в сейсмоактивних районах для пошуку провісників і подальшого прогнозу великих землетрусів, при будівництві та експлуатації потужних радіотелескопів, прискорювачів елементарних частинок, гідростанцій і т. Д.