Реферат на тему:

Висотні геодезичні мережі

Призначення і класифікація висотних геодезичних мереж

Висотні геодезичні мережі України поділяються на державні та знімальні.

Висотні державні геодезичні мережі (ДГМ)

Висотні державні геодезичні мережі (ДГМ)України встановлюють єдину
геодезичну системи висот на території держави. Вони служать висотною
основою топографічних знімань усіх масштабів, а також для вирішення
різноманітних інженерних, наукових завдань та завдань оборони країни.

Висотні ДГМ України діляться на нівелірні мережі І, ІІ, ІІІ і ІV класів.
Висоти пунктів нівелірних мереж в Україні визначаються в Балтійській
системі висот 1977 року, вихідним пунктом якої є нуль Кронштадтського
футштока. Закріплений нуль Кронштадтського футштока на бронзовій плиті,
що знаходиться в одному з биків моста, розташованого в Кронштадті (район
Санкт-Петербурга) на Фінській затоці.

Лінії нівелювання І і ІІ класів є головною висотною основою України.
Вони були прокладені за спеціально розробленими програмами і схемами і
призначені для розв’язання таких наукових завдань: вивчення фігури
Землі, геодинамічних явищ, сучасних вертикальних рухів земної поверхні
та ін.

Вимірювання на цих лініях проводяться декількома послідовними циклами
через відповідні проміжки часу (15–35 років). Нівелювання І класу
прокладається окремими лініями з найвищою точністю, яка досягається
завдяки використанню найбільш сучасних приладів та методів спостережень
з якомога повнішим виключенням систематичних помилок. На території
України лінії нівелювання І класу прокладено переважно вздовж
автомобільних доріг або залізниць. Їх загальна довжина становить 11975
км. Довжина найдовшої лінії 1302 км [4].

З двох або більше нівелірних ліній можуть утворюватися замкнені
полігони. На території України утворено 19 полігонів І класу. Довжина
найбільшого полігону 2235 км.

Нівелірні мережі ІІ класу створюються всередині полігонів І класу
окремими лініями або ж системами з вузловими пунктами. Згідно з
“Основними положеннями створення Державної геодезичної мережі України”,
[4] довжини полігонів ІІ класу не повинні перевищувати 400 км.

Лінії нівелювання ІІІ класу прокладаються всередині полігонів ІІ класу
так, щоб утворювались полігони з периметром 60–150 км. Для забезпечення
топографічних знімань у масштабі 1:5000 і більшому лінії нівелювання ІІІ
класу створюються у вигляді полігонів з периметром до 60 км, які
утворюються окремими лініями або системами з вузловими пунктами.

Нівелювання ІV класу виконується для згущення нівелірних мереж ІІІ
класу. Нівелірні мережі ІV класу можуть утворювати полігони периметром
до 50 км у вигляді окремих ліній або систем з вузловими пунктами.

Важливою характеристикою кожної нівелірної мережі є її точність.
Найбільш зручно точність результатів нівелювання характеризувати
величинами середньої квадратичної випадкової помилки ? і середньої
квадратичної систематичної помилки ? на 1 км нівелювання. Контролювати
якість прокладання нівелірних мереж дуже зручно шляхом порівняння
фактично отриманих нев’язок в нівелірних лініях або полігонах з їх
допустимими значеннями fhдоп. Величини ?, ?, fhдоп. являють собою
технічні характеристики нівелірних мереж. Їх значення для державних
нівелірних мереж приведені в табл. 5.1 [2].

Таблиця 5.1

Технічні характеристики висотних державних геодезичних мереж

L — довжина лінії або периметр полігону в км.

Висотні знімальні мережі

Висотних ДГМ недостатньо для забезпечення топографічних знімань різних
масштабів. Тому вони згущуються до необхідної щільності висотними
мережами згущення, які створюються як правило методами технічного або
тригонометричного нівелювання.

Наступні підрозділи цього розділу присвячені розгляду висотних ДГМ.
Методика створення висотних знімальних мереж буде розглянута в розділі
6.

Технологічна схема робіт при створенні висотних ДГМ

Створення висотних ДГМ геодезичних мереж України здійснюється
Укрдержгеодезкартографією за такою технологічною схемою:

проектування нівелірних робіт;

рекогностування ліній нівелювання;

виготовлення і закладання нівелірних знаків;

нівелювання нівелірних знаків;

попередня обробка результатів нівелювання;

вирівнювання нівелірних мереж.

Розглянемо п’ять перших етапів створення висотних ДГМ, останній етап —
вирівнювання геодезичних мереж розглядається в курсах, де вивчається
математична обробка геодезичних вимірів.

Проектування нівелірних робіт

На нівелірні роботи, метою яких є створення висотних геодезичних мереж
державного призначення, складаються технічні проекти.

Технічний проект — це документ, в якому встановлюють обсяги робіт,
технологію їх виконання, матеріально-технічну забезпеченість і
кошторисну вартість. Складанню технічного проекту передує
топографо-геодезична вивченість району робіт, збір і аналіз матеріалів
раніше виконаних нівелірних робіт в цьому районі.

Одним з найважливіших елементів технічного проекту є проект ліній
нівелювання на карті. Виконують проектування найдосвідченіші спеціалісти
геодезичного виробництва.

Складають проект нівелірних ліній на картах масштабів 1:200000,
1:100000, 1:50000 і більших. На карту наносять усі пункти ДГМ,
нівелювання яких було виконано раніше і які знаходяться від ліній, які
проектуються, на віддалі до 3 км.

При проектуванні ліній нівелювання дотримуються вимог “Основних положень
створення ДГМ України” та інших чинних документів, які регламентують
роботи, для яких нівелірні лінії створюються [2,3].

Лінії нівелювання І і ІІ класів проектують переважно вздовж
автомобільних доріг та залізниць, а при їх відсутності — вздовж
ґрунтових доріг, стежок, берегів річок, тобто вздовж найбільш
сприятливих для даного району ґрунтовими умовами трас з найменш складним
рельєфом.

На карту в умовних знаках наносяться запроектовані нівелірні знаки,
якими лінії нівелювання мають бути закріплені не рідше, ніж через 5 км
(по трасі), а у важкодоступних районах відстань між ними може бути
збільшена до 7 км. На всіх лініях нівелювання I і II класів не рідше,
ніж через 60 км, а також у вузлових точках, поблизу морських, основних
річкових та озерних рівневих постів проектують закладання
фундаментальних реперів. В сейсмоактивних районах фундаментальні репери
проектуються не рідше, ніж через 40 км.

При проектуванні нівелірних ліній необхідно враховувати норми щільності
пунктів та реперів ДГМ, які регламентуються “Основними положеннями…”
1998 р. [4], а саме:

для знімань в масштабі 1:25000 і 1:10000 — 1 репер на трапецію масштабу
1:10000;

для знімань в масштабі 1:5000 — 1 репер на 10–15 км2;

для знімань в масштабі 1:2000 і більших — 1 репер на 5–7 км2.

Для забезпечення об’єктів, що підлягають топографічному зніманню,
необхідною щільністю пунктів висотної ДГМ, крім запроектованих на цих
об’єктах реперів нівелювання усіх класів, до висотних мереж І, ІІ, ІІІ і
ІV класів включають частину існуючих або запроектованих пунктів планової
ДГМ 2 і 3 класів і пунктів планових мереж згущення 4 класу, 1 і 2
розрядів, якщо вони закріплені або на яких запроектоване закріплення
центрами, які відповідають вимогам, що ставляться до нівелірних знаків
(типів У10П, У20П, У30П, 140П, 160 тощо ). Причому класи планових і
висотних мереж можуть не співпадати. Наприклад, пункт тріангуляції 2
класу може бути одночасно пунктом висотної мережі ІІІ класу. І навпаки,
пункт тріангуляції 3 класу може бути одночасно пунктом висотної мережі
ІІ класу.

Які ж пункти планових ДГМ і мереж згущення включають у висотні ДГМ? В
основному, ті пункти, які знаходяться на віддалях до кількасот метрів
від ліній нівелювання і до яких є зручний підхід та можливість
прокладання ходів на щільних ґрунтах.

Решту пунктів планових ДГМ і мереж згущення, які не включені у висотні
ДГМ, але також повинні мати висоти у Балтійській системі висот,
включають у висотні мережі згущення, що створюють методами технічного
або тригонометричного нівелювання, які розглядуються в розділі 6.

Якщо при проектуванні нівелірних ліній виникає питання про їх
відповідність необхідним технічним вимогам, обчислюється очікувана
середня квадратична помилка відмітки точки, що знаходиться в найбільш
слабкому місці нівелірної лінії. Встановлено, що найбільш слабке місце
знаходиться на середині нівелірної лінії. Очікувана середня квадратична
помилка МL/2 відмітки точки, що знаходиться посередині нівелірної лінії
III чи IV класу може бути обчислена за формулою

, (5.1)

де

mвих — середня квадратична помилка відмітки вихідних реперів, між якими
запроектовано хід;

? — випадкова середня квадратична помилка одного кілометра нівелювання;

L — довжина ходу нівелювання [5].

порівнюють з допустимим значенням, яке залежить від технічних вимог до
робіт, для яких запроектовані нівелірні пункти служитимуть висотною
основою.

Рекогностування ліній нівелювання

Під рекогностуванням розуміють уточнення проекту на місцевості. В
результаті рекогностування нівелірних ліній здійснюють остаточний вибір
місць закладання нівелірних знаків. Ці місця повинні забезпечувати
непорушність нівелірних знаків та їх довготривале збереження.

Рекогностування нівелірних ліній здійснює, як правило, досвідчений
інженер-геодезист. Для закладання ґрунтових реперів вибираються місця,
де рівень ґрунтових вод знаходиться не ближче трьох метрів від поверхні
землі. Глибину залягання ґрунтових вод визначають бурінням або за
гідрогеологічними даними, отриманими в місцевих спеціалізованих
організаціях, а також шляхом опитування місцевих жителів. Особливо
уважно вибирають місця для закладання вікових та фундаментальних
реперів. Небажано закладати ґрунтові репери на ділянках, де можливі
зсувні та карстові процеси, затоплення під час повеней, на косогорах,
крутих підйомах, на ріллі, а також в місцях, де будуть виконуватись
будівельні, гідротехнічні, дорожні, видобувні або сільськогосподарські
роботи.

Для закладання ґрунтових реперів вибирають місця на узбіччях доріг,
поруч з опорами ліній електропередач та зв’язку, поблизу лісозахисних
смуг, на узліссях та ін. При виборі місць закладання реперів поблизу
аеродромів, магістральних трубопроводів, ліній ЛЕП та зв’язку, залізниць
та шосейних доріг необхідно дотримуватися правил та інструкцій
відповідних міністерств та відомств.

Місця для закладання стінних реперів та марок необхідно вибирати в
капітальних кам’яних, бетонних, залізобетонних будівлях та спорудах, при
цьому їх необхідно узгодити з службами архітектури та організаціями,
яким належать ці об’єкти.

При рекогностуванні нівелірних ліній одночасно обслідують вихідні та
інші раніше закладені на даній лінії нівелірні знаки і відновлюють їх
зовнішній вигляд.

В результаті рекогностування нівелірних ліній здачі підлягають такі
основні матеріали: уточнені схеми нівелювання на карті масштабу 1:100000
або більшому, на якій показані місця для закладання нівелірних знаків, а
також існуючі нівелірні лінії та знаки лінії зв’язку з існуючими лініями
абриси місць закладання нівелірних знаків та їх описи список
обслідуваних та відновлених реперів акти на втрачені та незнайдені
репери.

Виготовлення та закладання нівелірних знаків

Типи нівелірних знаків

Нівелірні знаки — це металічні або залізобетонні конструкції, які
закладаються у верхній шар ґрунту, в стіну будівлі або в скелю.

Типи і конструкції реперів регламентуються “Інструкцією про типи центрів
геодезичних пунктів (ГКНТА-2.01, 02-01-93)”, К., ГУГКіК, 1994 [3]. Вони
залежать від фізико-географічних умов місцевості, в якій вони
закладаються. Довготривалість збереження нівелірних знаків
забезпечується як правильним вибором місць їх закладання, так і типом та
конструкцією, яка не дає змоги порушити їх без застосування механізмів.

При створенні висотної нівелірної мережі країни виникає необхідність в
пунктах нівелювання, які мають велику гарантію в стабільності висотного
положення. З цією метою закладаються вікові і фундаментальні репери. Їх
призначення — служити еталонами висот на території країни.

Вікові репери — це найбільш капітальні споруди в висотній нівелірній
мережі. Вони закладені поблизу Кронштадтського футштока, а також на
кінцях ліній нівелювання I класу, які знаходяться, як правило, на
узбережжях морів.

Вибір місць закладання вікових реперів узгоджується та затверджується в
Укргеодезкартографією.

Інструкція [3] рекомендує вікові репери таких типів:

тип 173, який застосовується при неглибокому (до 1,2 м) заляганні
скельних порід (рис. 5.1);

Рис. 5.1. Віковий репер типу 173

тип 174, який застосовується при заляганні скельних порід до 5 метрів
(рис. 5.2);

Рис. 5.2. Віковий репер типу 175

тип 175, який застосовується при заляганні скельних порід глибше 5
метрів (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Віковий репер типу 175

Еталонами висот в інших частинах країни служать фундаментальні репери,
якими закріплюються усі лінії нівелювання І і ІІ класів через кожні
50–60 км. Закладають фундаментальні репери в вузлових пунктах (точках
перетину ліній нівелювання, поблизу основних морських, річкових, озерних
постів гідрометеорологічної служби.

Фундаментальні репери застосовуються двох типів:

тип 161, який закладається в звичайні ґрунти (рис. 5.4);

Рис. 5.4. Фундаментальний репер типу 161

тип 114, який закладається в скельні ґрунти (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Фундаментальний репер типу 114

Крім вікових і фундаментальних реперів, лінії нівелювання усіх класів
через кожних 5 км закріплюються звичайними реперами таких типів:
ґрунтові, скельні та стінні.

Ґрунтові репери застосовуються типу 160 для звичайних ґрунтів, а також в
гірських районах, де скеля знаходиться нижче поверхні ґрунту на 70 і
більше сантиметрів (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Ґрунтовий репер типу 160

Скельні репери закладаються в скельних породах, де скеля виходить до
поверхні ґрунту ближче, ніж 70 см. В цьому випадку скельний репер являє
собою марку, забетоновану в скелю (рис. 5.7). При заляганні скелі на
глибину до 70 см, закладають скельний репер, що являє собою марку,
заглиблену в скелю на цементному розчині в фундаментах будинків
закладають стінні репери типу 143 (рис. 5.7)

Рис. 5.7. Скельний репер

Стінні репери типу 143 закладають в лініях нівелювання усіх класів у
стіни капітальних споруд, будівель та у вертикальні поверхні скель.
Літера “Д” на чавунній відливці означає “державна мережа”. Стінний
репер, позначений тільки номером, відноситься до мереж місцевого
значення.

Стінний репер типу 143 показаний на рис. 3.7.

Виготовлення нівелірних знаків

Виготовлення нівелірних знаків здійснюється, як правило, централізованим
способом. Марки для скельних реперів, вікових, фундаментальних,
ґрунтових та скельних реперів і чавунні відливки для стінних реперів
виготовляють за замовленнями геодезичних організацій на заводах, де
функціонують ливарні та штампувальні цехи. Залізобетонні конструкції
вікових, фундаментальних та ґрунтових реперів виготовляють за
замовленнями геодезичних організацій на заводах залізобетонних
конструкцій або шляхом власного виробництва з використанням
бетонозмішувачів, вібраторів для ущільнення бетону, багатосекційних
розбірних опалубок, а також найпростіших інструментів. Конструкцією
знаків передбачається закладання монтажних петель, що полегшують
переміщення та встановлення репера за допомогою механізмів або вручну.

Складовими частинами реперів є металічні труби діаметрів 8–15 см, марки,
арматурний дріт, залізні петлі, які скріплюються бетоном, що являє собою
суміш цементу (марки 300 і вище), піску, гравію та щебеню і води.
Заливаються залізобетонні конструкції у виготовлені заздалегідь опалубки
відповідної форми, де проходить кілька денний процес застигання,
твердіння і загартовування бетону. На протязі цього процесу слід строго
дотримуватися необхідної технології виробництва, яка передбачає
змішування матеріалів у певних пропорціях, дотримання теплового,
тіньового, зволожуючого та ін. режиму виготовлення залізобетонних
конструкцій реперів.

В окремих випадках у важкодоступних районах виготовлення репера
здійснюється безпосередньо на місці закладання. При цьому треба
витримувати необхідну технологію виготовлення репера і його закладання.

Виготовленням реперів в польових умовах займається бригада з 4 чоловік.

Закладання нівелірних знаків

Закладання вікових, фундаментальних та ґрунтових реперів здійснюється
бригадою з 5 чоловік, а стінних та скельних — бригадою з 2–4 чол.

Вікові, фундаментальні та ґрунтові репери закладаються у верхній шар
ґрунту у такій послідовності: риття котловану необхідної глибини
(відповідними механізмами або вручну), встановлення репера, трамбування
(ущільнення) ґрунту, зовнішнє оформлення репера (окопування ровом
необхідних розмірів та встановлення пізнавального стовпа). При
закладанні стінних або скельних реперів, в стіні або в скелі
видовбується отвір, в який на цементному розчині вставляється стінний
репер, після чого поверхня зарівнюється. Після закладання нівелірного
знаку оформляється технічна документація, до якості входять:

карточка закладання геодезичного пункту зі схемою і описом його
місцезнаходження;

акт здачі геодезичних пунктів для нагляду за збереженням та інші
документи.

Використання нівелірних знаків дозволяється після проходження певного
терміну після їх закладання. При цьому стінні та скельні репери можуть
експлуатуватися після повного затвердіння бетону в стіні (не менше двох
днів після закладання), а ґрунтові репери — після осідання ґрунту в
місцях їх закладання (не менше 10 днів для звичайних ґрунтових реперів і
3–6 місяців для фундаментальних і вікових реперів).

Список рекомендованої літератури

1. Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000,
1:1000 та 1:500. Київ: ГУГКіК, 1999.

2. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. — М.: «Недра»,
1990.

3. Інструкція про типи центрів геодезичних пунктів (ГОНТА – 2.01,

02–01–93). — К.: ГУГКіК, 1994.

4. Основні положення створення Державної геодезичної мережі України.
Затв. пост. Кабміну України від 8.06.98 № 844.

5. Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1:5000, 1:2000,
1:1000, 1:500. Высотные сети. — М.: «Недра», 1976.

6. Селиханович В.Г. Геодезия. — М.: «Недра», 1981.

7. Справочник геодезиста (в двух книгах). — М.: «Недра», 1975.

Похожие записи