ЗАКРЕПЛЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ТОЧЕК ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ НА МЕСТНОСТИ

России

Государственная гравиметрическая сеть

Для обеспечения единства государственных гравиметрических сетей, состоящих из множества пунктов с известными значения­ми ускорения силы тяжести, установлена исходная мировая гра­виметрическая сеть. До 1971 г. такой общемировой системой была Потсдамская система с исходным пунктом в Потсдамском геоде­зическом институте. В 1971 г. на XV генеральной ассамблее Между­народного геодезического и географического союза в Москве была рекомендована новая исходная система — Международная грави­метрическая стандартная сеть 1971 г., для создания ко­торой использованы абсолютные определения в 8 пунктах и не­сколько тысяч относительных определений. В гравиметрическую сеть IGSN-71 включены три пункта России со следующими зна­чениями g? мГл:

Долгое Ледово.......................... 981 565,327

Мурманск.................................. 982551,670

Находка..................................... 980477,660

Государственная гравиметрическая сеть России делится на пункты I и II классов, ее исходный пункт — Долгое Ледово (лаборато­рия Института физики Земли РАН, расположена в Московской I обл., неподалеку от Звездного Городка). Сеть развивается методом полигонов, пункты I класса расположены на расстоянии 200 — 500 км друг от друга, средняя квадратическая погрешность прира­щения силы тяжести между пунктами около 0,1 мГл. Относитель­но пунктов I класса создается сеть II класса, расстояние между пунктами которой составляет 100 — 300 км, точность передачи § около 0,2 мГл.

Пункты I и II классов являются исходными для дальнейших работ при различных геофизических съемках любых масштабов, гравиметрической съемке вокруг астрономических пунктов или высокоточных пунктов плановой геодезической сети в целях оп­ределения величин уклонений отвеса. Кроме того, гравиметри­ческие измерения выполняются на всех линиях нивелирования I и II классов, а в горных районах — и III класса (на реперах, точках! хода на перегибах рельефа, поворотах линии хода), среднее расстояние между точками измерения — 1 — 10 км в зависимости от уклона местности.

Несмотря на то что ранее всего в России начали создавать плановые сети, первой была закончена высотная сеть. Если ) 1917 г. в России было проложено 45 тыс. км ходов точного нивелирования, то к началу Великой Отечественной войны силами Главного управления геодезии и картографии — 116 тыс. км. В 1945-1 1949 гг. 24 тыс. км восстановлено. К настоящему времени нивелирные линии I и II классов имеют протяженность свыше 400 тыс. км, причем около 10 тыс. км измерено два и более раз.

Результаты высокоточного повторного нивелирования пунктов высотной сети позволяют определять территории и величины прогибов или поднятий участков суши, отображать их на карте.

Геодезические опорные сети, как высотные, так и плановые! в настоящее время используются для регистрации движений земной коры. В некоторых случаях высокоточные измерения позволяют не только определять величины этих перемещений, но и предсказывать интенсивность, время и место будущих катастрофических явлений — землетрясений, извержений вулканов.

Область геодезии, изучающая движения земной коры, называется динамической геодезией, или геодинамикой. Для тщательно! го слежения за ритмом и величинами подвижек земной корьи наиболее сейсмически активных районах созданы специальные геодинамические полигоны — небольшие сети, координаты пунктов которых регулярно переопределяются с наивысшей точностью. Результаты этих измерений интерпретируются с точки зрения общей тектоники, и какими бы малозаметными не казались на первый взгляд регистрируемые изменения, важность их очевидна.

Среди геодинамических задач и давний вопрос о дрейфе мате риков. Одной из попыток его решения методами космической геодезии был проект «Большая хорда». Гигантский «теодолитный ход» со сторонами в тысячи километров включал 7 станций - пунктов оптического наблюдения ИСЗ. Предполагалось, что продолжитель­ный ряд синхронных наблюдений вдоль хорды Шпицберген-Антарктида позволит получить доложено, что материк Австралшя движется на север со скоростью 18 см в год.

Точки геодезической сети любых классов должны быть надеж­но закреплены на местности и обозначены каким-либо образом с тем, чтобы их легко можно было отыскать во время полевых работ. Знак, с .помощью которого закрепляется местоположение точки сети, должен быть прочным, во избежание его быстрого разрушения, и устанавливаться на местности так, чтобы была исключена возможность его перемещения как по горизонту, так и по высоте.

Наиболее ценными являются точки сети первого класса, по­этому их закрепляют с наибольшими предосторожностями. Со­оружение, закрепляющее точку триангуляции, называют цент­ром. Центр закладывается в яму глубиной ниже периодически замерзающего и тающего слоя почвы, а в зонах вечной мерзло­ты— в вечно мерзлый слой с постоянной отрицательной темпера­турой. Центр (рис. 15) представляет собой бетонный монолит IV, в середину которого заложена марка. На этот монолит уклады­вается бетонная плита III, служащая основанием для усеченной бетонной пирамиды II—I, в верхнюю поверхность которой заде­лана чугунная марка, аналогичная нижней. Вся яма после заклад­ки центра засыпается землей так, чтобы на поверхности образо­вался курганчик, который кругом окапывается. Для того чтобы добраться до центра, необходимо раскопать курган и открыть центр. Кружок на марке (рис. 16) является той точкой, коорди­наты которой определены. Иногда встречаются центры других конструкций, но для всех них должны быть удовлетворены требо­вания, обеспечивающие долговременность существования и непо­движность.

Точки, высота которых определена, также закрепляются на местности фундаментально заложенными подземными монолита­ми, подобно центрам триангуляции, или заделанными в стены больших зданий чугунными отливками — нивелирными реперами (рис. 17, а) или марками (рис. 17, б). Точки съемочной сети, су­ществование которых связано только с продолжительностью съемочных работ, закрепляются не столь фундаментально.

Рис. Марки для бетонных центров триангуляции

Рис. 18. Геодезический сигнал

Рис. 10 Геодезические сигнал (а) и пирамида (б)

.

В скальных грунтах центр представляет собой саму металлическую марку, цементируемую в скале. На застроенных территориях пункты любых сетей закрепляются, как правило, стенными знаками или стенными марками. Стенные знаки долговечнее грунтовых, проще, дешевле, легко отыскиваются в любое время года.

Современные инструкции предусматривают необходимость установки около каждого геодезического центра опознавательного столба с охранной плитой, на которой нанесена предупреждающая надпись. На пунктах плановых геодезических сетей неподалеку от основного центра закладываются еще два дополнительных ориентирных пункта (ОРП), обычно представляющих собой небольшие бетонные пилоны с марками. При создании плановых геодезических сетей нередко в целях дополнительной страховки применялась методика закладки в одном пункте двух центров, марки которых устанавливались строго на одной вертикальной линии (верхний и нижний центры).

Линии нивелирования всех классов (рис. 6.4) закрепляют на местности постоянными знаками - геодезическими центрами (реперами), устанавливаемыми не реже чем через 5 км. В трудно­доступных районах расстояния между реперами могут быть увели­чены до 6—7 км, в сейсмоактивных — уменьшены до 2 — 3 км, в городах — до 600 — 800 м.

Нивелирные реперы обычно подразделяют на три типа: грун­товые, скальные, стенные. Конструктивно они не отличаются от центров плановой геодезической сети. Репер для районов сезон­ного промерзания представляет собой железобетонный пилон или металлическую трубу с бетонным якорем.

-

В России разрабатывается концепция межотраслевой системы спутникового позиционирования — проект К11РО8. Данный про­ект предусматривает: семь сетей РС (по числу федеральных окру­гов), образующих единую федеральную сеть РС; 450 — 500 базовых и региональных РС, размещаемых через 70— 150 км одна от дру­гой. Исследования показывают, что такая сеть может обеспечить точность позиционирования мобильной станции ±1 см в плане и ±2 см по высоте. Таким образом, спутниковое позиционирование с использованием сетей РС найдет широкое применение в геоде­зии, топографии, мониторинге и кадастре земельных участков, проектировании и строительстве крупных промышленных соору-

На территории России выделены следующие пять зон, для каж­дой из которых разработан свой тип центра: сезонного промерза­ния грунта, многолетней мерзлоты, подвижных песков, скаль­ные горные породы и заболоченные грунты (Центры и реперы государственной геодезической сети СССР.ГУГК, 1973). Центр пункта для зоны сезонного промерзания грунтов изготавливается из железобетона (пилон, свая) или из асбоцементных труб (рис. 6.1). В верхней части пилона зацементирована металлическая мар­ка-отливка с точечной меткой, номером, иногда годом сооруже­ния (рис. 6.2). Для крайних северных районов с неблагоприятными гидрогеологическими и мерзлотными условиями, способствую­щими значительному развитию выпучивающих усилий, применя­ются трубчатые знаки. Наружную и внутреннюю поверхности тру­бы покрывают антикоррозионным слоем (эмаль, эпоксидная смо­ла). Глубина закладки такова, чтобы основание якоря трубы ока­залось примерно на 1 м ниже границы наибольшего сезонного протаивания. Верхняя часть центра — его марка — должна нахо­диться на уровне земной поверхности.

В районах подвижных песков устанавливают трубчатые центры путем забуривания. Верхняя часть трубы имеет диаметр 60 мм и несет марку, нижняя — однолопастный винт из полудисков диа­метром 15 — 20 см для забуривания. Глубина закладки центра со­ставляет 4—6м, марка должна располагаться на 80 см выше зем­ной поверхности. Похожий тип центра используется и в заболо­ченных районах, он также трубчатый (длина трубы около 2 м), такая конструкция позволяет забуривать его вручную.