Понятие о триангуляции, трилатерации, полигонометрии.

Методы создания ГГС: триангуляция, полигонометрия, трилатерация

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 (рис. 13). В Сеть триангуляции этой сети определяют координаты исходного пункта А, измеряют горизонтальные углы в каждом треугольнике, а также длины b 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.

Полигонометрический ход трудоемкостью линейных измерений, выполняемых ранее с помощью инварных проволок. Начиная примерно с шестидесятых годов текущего столетия, одновременно 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 (рис. 14) или систему пересекающихся ходов, образующих сплошную сеть. Между смежными пунктами хода измеряют длины сторон s,-, а на пунктах — углы поворота р. Азимутальное ориентирование полигонометрического хода осуществляют с помощью азимутов, определяемых или заданных, как правило, на конечных пунктах его, измеряя при этом примычные углы у. Иногда прокладывают полигонометрические ходы между пунктами с заданными координатами геодезической сети более высокого класса точности.

Метод полигонометрии в ряде случаев, например, в заселённой 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).

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.

Ekzamen_geodezia (1) / 34. Методы создания плановой геодезической сети (триангуляция, трилатерация, полигонометрия)

Основными методами создания государственной геодезической сети являются триангуляция, трилатерация, полигонометрия и спутниковые координатные определения.

Триангуляция (рис. 68, а) представляет собой цепь прилегающих друг к другу треугольников, в каждом из которых измеряют высокоточными теодолитами все углы. Кроме того, измеряю длины сторон в начале и конце цепи.

Рис. 68. Схема триангуляции (а) и полигонометрии (б).

В сети триангуляции известными являются базис L и координаты пунктов А и В. Для определения координат остальных пунктов сети измеряют в треугольниках горизонтальные углы.

Триангуляция делится на классы 1, 2, 3, 4. Треугольники разных классов различаются длинами сторон и точностью измерения углов и базисов.

Развитие сетей триангуляции выполняется с соблюдением основного принципа «от общего к частному», т.е. сначала строится триангуляция 1 класса, а затем последовательно 2, 3 и 4 классов.

Пункты государственной геодезической сети закрепляются на местности центрами. Для обеспечения взаимной видимости между пунктами над центрами устанавливают геодезические знаки деревянные или металлические. Они имеют приспособление для установки прибора, платформу для наблюдателя и визирное устройство.

В зависимости от конструкции, наземные геодезические знаки подразделяются на пирамиды и простые и сложные сигналы.

Типы подземных центров устанавливаются в зависимости от физико-географических условий региона, состава грунта и глубины сезонного промерзания грунта. Например, центр пункта государственной геодезической сети 1-4 классов типа 1 согласно инструкции «Центры и реперы государственной геодезической сети» (М., Недра, 1973) предназначен для южной зоны сезонного промерзания грунтов. Он состоит из железобетонного пилона сечением 16Х16 см (или асбоцементной трубы 14-16 см, заполненной бетоном) и бетонного якоря. Пилон цементируется в якорь. Основание центра должно располагаться ниже глубины сезонного промерзания грунта не менее 0,5 м и не менее 1,3 м от поверхности земли. В верхней части знака на уровне поверхности земли бетонируется чугунная марка. Над маркой в радиусе 0,5 м насыпается грунт слоем 10-15 см. В 1,5м от центра устанавливается опознавательный столб с охранной плитой.

В настоящее время широко используют радиотехнические средства для определения расстояний между пунктами сети с относительными ошибками 1:100 000 – 1:1 000 000. Это дает возможность строить геодезические сети методом трилатерации, при которой в сетях треугольников производится только измерение сторон. Величины углов вычисляют тригонометрическим способом.

Метод полигонометрии(рис. 68, б) состоит в том, что опорные геодезические пункты связывают между собой ходами, называемыми полигонометрическими. В них измеряют расстояния и справа лежащие углы.

Спутниковые методы создания геодезических сетей подразделяются на геометрические и динамические. В геометрическом методе искусственный спутник Земли используют как высокую визирную цель, в динамическом – ИСЗ является носителем координат.

Специальные сети триангуляции, трилатерации и полигонометрии

Триангуляция как разбивочная основа создается 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов.

Технические характеристики триагуляций

Углы измеряют теодолитами соответствующей точности, а ли­нии светодальномерами или инварными проволоками. Количество приемов измерений, а также допуски на полевой контроль измере­ний приведены в соответствующих инструкциях, например СН 212—73.

Трилатерация — это также сети из треугольников. Но в этих сетях измеряют только стороны и один или несколько углов.

Трилатерация как основа для строительства создается в виде сетей 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов.

Технические характеристики трилатерации

4-й
Показатель класс

Длина стороны треугольника, км . . 1—5 0,5—»

Относительная средняя квадратиче­
ская погрешность измерения сторон
(по внутренней сходимости), не бо­
лее . 1:100000 1:50000 1:20000

Наименьшее значение угла тре­
угольника . 20″ 20° 20°

Предельная длина цепи треуголь­
ников, км. 10 5 3

Полигонометрия — это один из видов разбивочной основы, аналогичный теодолитным ходам. Линии и стороны в этих ходах измеряют с большой точностью. В отличие от триангуляции и три­латерации полигонометрия позволяет расположить пункты в стес­ненных для видимости местах, например в тоннелях или между высокими зданиями, когда можно обеспечить видимость только в двух направлениях.

Полигонометрию как разбивочпую основу строят 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов.

Ходы подразделяют по видам, форме и способам измерений. Ходы бывают разомкнутые и замкнутые, вытянутые, пересекаю­щиеся (с узловыми точками в пересечениях) и в виде системы по­лигонов. По способам определения длин сторон полигонометрию подразделяют на светодальномерную, короткобазисную, параллак­тическую.

Технические характеристики полигонометрических ходов

Показатель класс разряд разряд

Предельные длины ходов, км . 10 5 3

Периметры полигонов, образован­
ные полигонометрическими ходами в
свободных сетях, км, не более . 30 15 9

Длины сторон хода, км. 0,25—0,8 0,12—0,6 0,08—0,3

Длина хода от узловой точки до
пункта высшего класса или разряда,
км, не более. 7 3

Число сторон в ходе, не более . . 15 15 15

Относительная невязка хода, не
более. 1:25000 1:10000 1:50000

Средняя квадратическая погреш­
ность измеренного угла (по невязкам
в полигонах), не более. 2″ 5″ 10″

триангуляцию и полигонометрию проектируют на картах и пла­нах масштаба 1 : 50 000—1 : 2000. При рекогносцировке мест зак­ладки знаков соблюдают следующие условия:

избегают закладывать знаки на участках, где на положение знаков может влиять вибрация от промышленных предприятий и других сооружений;

между двумя смежными знаками должна обеспечиваться хо­рошая видимость, при этом визирный луч при измерении направ­лений или углов должен проходить не ближе 0,5 м от поверхности земли (или ее покрытий) и местных предметов;

места, выбранные для установки знаков, должны гарантиро­вать их наибольшую сохранность: не устанавливают грунтовые знаки на свеженасыпанном грунте, на болотах, оползнях, осыпях и т. п.;

на незастроенных территориях знаки устанавливают по воз­можности, на бровках дорог;

не рекомендуют устанавливать знаки на площадях, занятых сельскохозяйственными культурами;

пункты полигонометрии, где это возможно, закрепляют стен­ными знаками;

места установки знаков выбирают с учетом возможности пере­дачи дирекционных углов с пунктов опорных геодезических сетей на полигонометрический ход.

Каждый установленный знак привязывают промерами расстоя­ний не менее чем до трех точек постоянных местных предметов (контуров) с составлением абрисов. Когда грунтовый полигоно­метрический знак не может быть привязан к местным предметам (контурам), для удобства его нахождения устанавливают опоз­навательный столб, который располагают в определенном направ­лении и на заданном расстоянии от этого знака.

§ 37. Высотная основа

На территориях строительства высотную основу составляют в основном ходы нивелирования 3-х и 4-го классов.

Высотную основу проектируют на генпланах с топографиче­ской основой в масштабе от 1 : 50000 до 1 : 2000. В проект включа­ют схему нивелирных ходов, чертежи закладываемых знаков, опи­сание ранее заложенных знаков, которые намечено включить в проектируемую основу. Знаки высотной основы размещают так, чтобы отметки па ответственные объекты строительной площадки можно было передать не менее чем от двух знаков, а количество станций между знаком и объектом было не более трех. Основу проектируют в виде замкнутых ходов или системы полигонов. Такая густота знаков основы позволяет оперативно выносить от­метки в нужное место.

В процессе строительства отметки знаков высотной основы мо­гут изменяться. Для контроля возможных изменений эти знаки по-

вторно нивелируют. Периодичность (как правило, один раз в 2—3 года) повторного нивелирования устанавливается проектом.

Нивелирные знаки закладывают в стены капитальных зданий и сооружений, построенных не менее чем за 2 года до закладки знака. Марки закладывают на высоте 1,5—1,7 м, реперы — на вы­соте 0,3—0,6 м над поверхностью земли (тротуара, отмостки и т. п.). Грунтовые реперы закладывают только при отсутствии ка­питальных зданий и сооружений.

Места закладки грунтовых реперов выбирают по возможности на выходах коренных (предпочтительнее скальных) пород, на участках с глубиной залегания грунтовых вод не менее 4 м и бла­гоприятными условиями стока поверхностных вод. Эти участки выбирают в местах, которые не заливаются полыми водами и не располагаются вблизи оползней и карстовых образований. Наибо­лее благоприятные грунты для закладки реперов — пески и су­песи.

На все заложенные нивелирные знаки составляют абрисы. Мес­тоположение знаков зарисовывают или фотографируют.

ГЛАВА XIV

ВЫНОС В НАТУРУ И ПЛАНОВО-ВЫСОТНАЯ ПРИВЯЗКА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Понятие о горных выработках.Горная выработка — это разработка подзем­ных месторождений с целью разведки или добычи полезных ископаемых.

В зависимости от вида полезного ископаемого и условий его залегания гор­ную выработку осуществляют несколькими способами: бурением скважин (для нефти и газа); строительством шахт (для угля, металлических руд); открытыми выработками — шурфами, канавами, штольнями.

Скважина имеет форму цилиндра, диаметром (обычно до 1 м) существенно меньшим ее длины. Начало скважины у поверхности земли называют устьем, дно — забоем.

При строительстве шахт проходка с поверхности земли к месту залегания полезного ископаемого начинается со ствола — наклонного или вертикального (рис. 78, а, б) капала в земле. Через ствол шахты орентируют подземные выра­ботки, вывозят породы, подают воздух, доставляют людей, механизмы. Ствол шахты может быть цилиндрической или прямоугольной формы размером в не­сколько метров.. Ствол, так же как и скважина, у поверхности земли начинается-с устья.

При выполнении буровых и горнопроходческих работ, а также при геологических изысканиях следует знать положение горной выработки па местности. При этом возникает необходимость в ре­шении двух задач: перенесение проекта размещения выработки и натуру и привязка выработки, т. е. определение ее положения по всем трем координатам.

Вынос внатуру. Положение горной выработки на местности оп­ределяется центром скважины или ствола шахты.

Для перенесения проекта положения горной выработки в нату­ру составляют разбивочную схему, пользуясь генпланом или дру­гой соответствующей проектной документацией. На схеме (рис. 79) указывают необходимые для разбивки геодезические данные (ис-.

ходные пункты, разбивочные углы и длины линий), которые полу­чают графическим или графо-аналитическим способом.

При графическом способе горизонтальные углы между исход­ными линиями и направлениями на проектную точку измеряют на топографической карте (плане) транспортиром, а длину ли­ний — циркулем-измерителем по масштабной линейке; при графо­аналитическом разбивочные углы (3 и длины линий ^ (рис. 80)

вычисляют по координатам опорных А, В и проектной Р точек путем решения обратных геодезических задач. Коор­динаты проектной точки при этом опре­деляют графически с топографической карты (плана) по координатной сетке. Если в качестве опорных приняты хо­рошо опознаваемые на местности кон­турные точки, то и их координаты также определяют графически.

Проектное положение горной вы­работки переносят на местность раз­личными способами.

Источники:

http://studopedia.ru/7_71520_metodi-sozdaniya-ggs-triangulyatsiya-poligonometriya-trilateratsiya.html

http://studfile.net/preview/3016952/

http://megalektsii.ru/s67062t3.html