Государственные высотные (нивелирные) геодезические сети созданы и развиваются методами геометрического нивелирования и разделяются на сети I, II, III и ІV классов.
Государственная высотная нивелирная сеть I класса создается нивелированием 1 класса (высокой точности) с применением высокоточных современных приборов и методик. Методика нивелирования 1 класса чрезвычайно сложна. Его выполняют в прямом и обратном направлениях по двум парам костылей или кольев, образующих два независимых хода нивелирования. Нивелирование ведут при равных плечах по 50 м, а неравенство расстояний от нивелира до реек на станции допускается не более 0,5 м.
Нивелирные ходы I класса образуют полигоны периметром порядка 800 км и служат основой для высотных ходов II класса. Невязки в превышениях не должны превышать ±0,5 √L, мм (где L — длина двойного нивелирного хода, км). Для нивелирования 1 класса обычно используют высокоточные нивелиры. В последние годы для этих целей стали использовать электронные нивелиры.
Нивелирование 1 класса повторяют каждые 25 лет по тем же ходам с целью изучения динамики вертикальных смещений земной коры.
Нивелирную сеть II класса создают нивелированием II класса. Нивелирные ходы прокладывают внутри сети 1 класса, как правило, вдоль железных и автомобильных дорог, при этом они образуют полигоны периметром порядка 500 — 600 км. Длина плеч нивелирования принята 65 м, а расхождение от нивелира до реек на станции допускается не более 1 м. Невязки в превышениях нивелирных ходов и полигонов не должны превышать ±5 √L,, мм. Для нивелирования II класса используют высокоточные нивелиры. Весьма эффективным оказывается применение для этих целей точных электронных нивелиров.
Нивелирные ходы I и II классов обязательно привязывают кморским водомерным постам. Основное назначение нивелирных сетей I и II классов состоит в создании единой высотной основы на территории страны (Балтийская система высот). Кроме того, нивелирные сети I и II классов используют для решения различных научных задач.
Нивелирные ходы II класса сгущают нивелирными сетями Ш класса, которые в свою очередь сгущают нивелирными сетями IV класса.
Каждый нивелирный ход III и IV классов должен обязательно привязывается обеими концами к знакам нивелирных сетей более высоких классов или образовывать замкнутые полигоны.
Длину плеч при нивелировании III класса принимают 75 м, допустимое расхождение от нивелира до реек на станции — не более 2 м.
Нивелирование III класса выполняют с точностью, обеспечивающей получение невязки в нивелирных ходах или полигонах не более ±10 √L, мм (где L — длина двойного нивелирного хода или периметр полигона, км).
При нивелировании IV класса длину плеч принимают равной 100 м, а допускаемое неравенство расстояний от нивелира до реек на станции— 5 м. Нивелирование IV класса выполняют в одном направлении со взятием отсчетов по черной и красной сторонам реек. Невязка превышений по нивелирному ходу для нивелиров IV классане должна превышать ±20 √L, мм.
Пункты государственной высотной нивелирной сети закрепляют капитальными грунтовыми реперами, стенными реперами и марками.
Плановые сети сгущения и съемочные сети
Геодезические сети сгущения создают с целью сопровождения инженерных работ и геодезического обоснования топографических съемок масштабов 1:500 ÷ 1:5000.
Сети сгущения подразделяют на триангуляционные и полигонометрические сети 1 и 2 разрядов.
Триангуляционные сети сгущения 1 и 2 разрядов прокладывают преимущественно в открытой местности в виде цепочек треугольников и центральных систем, при этом сеть триангуляции сгущения опирается на стороны или пункты государственных геодезических сетей более высокой точности.
Полигонометрические сети сгущения 1 и 2 разрядов прокладывают для создания геодезического обоснования в виде одиночных теодолитных ходов или их систем, наиболее часто в закрытой местности с ограниченной видимостью (населенные пункты, пересеченная, залесенная местность и т. д.). Полигонометрические сети прокладывают между пунктами государственных геодезических сетей либо строят самостоятельные сети с последующей их привязкой к пунктам государственной геодезической сети.
Технические характеристики геодезических сетей сгущения представлены в табл. 2.
| Показатели сетей сгущения | Триангуляционная сеть | Полигонометрическая сеть | ||
| 1 разряд | 2 разряд | 1 разряд | 2 разряд | |
| Длина сторон, км | 2-5 | 0,5-3 | - | - |
| Средняя квадр. погрешность измерения угла | Не более 5 ́́ ́ | Не более 10 ́́ ́ | Не более 5 ́́ ́ | Не более 10 ́́ ́ |
| Угловые невязки в треугольниках | Не более 20 ́́ ́ | Не более 40 ́́ ́ | - | - |
| Относительная погрешность выходных сторон | Не более 1:50 000 | Не более 1:25 000 | - | - |
| Относительная погрешность каждой стороны и допустимые невязки полигонометрического хода | - | - | Не более 1:10 000 | Не более 1:5 000 |
Пункты сетей сгущения закрепляют и на них устанавливают наружные знаки: простые пирамиды, пирамиды-штативы или туры.
Съемочные сети служат для крупномасштабных топографических съемок местности и геодезического сопровождения строительства инженерных объектов.
Съемочные сети создают методом засечек с пунктов геодезических сетей всех классов и разрядов, проложением теодолитных ходов и в последнее время — наземно-космическими методами.
Съемочные сети создают с допустимой среднеквадратической погрешностью угловых измерений 30" — 1' и длин сторон порядка 1:3000 —:1:2000 в зависимости от назначения работ.
Теодолитные ходы — геодезические построения в виде ломаных линий, в которых углы измеряют полным приемом теодолита, а длины сторон землемерными лентами, рулетками или дальномерами.
Теодолитные ходы, как правило, прокладывают между пунктами государственных геодезических сетей или сетей сгущения.
Различают теодолитные ходы разомкнутые (рис. 2, а), замкнутые (рис. 2, б), висячие (рис. 2, в)и системы ходов (рис. 2, г).
Рис. 2. Разновидности теодолитных ходов:
а-разомкнутый; б-замкнутый; в-висячий; г-система теодолитных ходов: 1-пункты государственной сети; 2-диагональный ход; 3-узловая точка
Теодолитные ходы создают методом полигонометрии, но точность измерений в теодолитном ходе существенно ниже, чем в полигонометрии 2 разряда. Теодолитные ходы в качестве съемочного обоснования нередко используют в закрытой местности для съемок вдоль рек, каналов, дорог, по просекам и для съемок других линейных объектов.
При съемках объектов, занимающих относительно большие площади (мостовых переходов, аэродромов, площадок под гражданские и промышленные сооружения, здания и другие инженерные объекты), обычно вблизи границ съемки прокладывают замкнутые теодолитные ходы — полигоны (см. рис. 2, б).Для работы в общей системе государственных координат полигоны привязывают кпунктам государственной геодезической сети (рис. 2 — 1). Точки теодолитных ходов и полигонов выбирают, как правило, на возвышенных местах таким образом, чтобы между ними была обеспечена прямая видимость, и чтобы с них был обеспечен максимальный обзор снимаемой территории.
Полигоны могут опираться на стороны геодезических сетей более высоких классов. При съемках мостовых переходов в составе автомобильной дороги полигоны опираются на трассу автомобильной дороги.
Если с точек замкнутого теодолитного хода — полигона не представляется возможным снять все подробности местности, то внутри него могут быть созданы один или несколько диагональных ходов (рис. 2 — 2).
Разомкнутые теодолитные ходы используют чаще всего для обоснования съемок линейных инженерных сооружений, при этом они, как правило, в своих начальных и конечных точках опираются на пункты гocyдарственной геодезической сети (рис. 2, а). Точки разомкнутых теодолитных ходов обычно совпадают с вершинами углов поворота трассы линейного сооружения. При прокладке теодолитных ходов большой длины (например, при изысканиях автомобильных дорог), во избежание накопления ошибки измерений последние периодически привязывают к ближайшим пунктам геодезических сетей более высокой точности.
Если разомкнутый теодолитный ход опирается на более точное обоснование только одним своим концом, то его называют висячим (рис. 2, в). Такие ходы часто используют при необходимости съемки подробностей или объектов местности, расположенных на некотором удалении от границ основной съемки. Во избежание накопления недопустимых ошибок число сторон висячего хода допускают не более трех.
При съемках значительных участков местности иногда создают системы теодолитных ходов (рис. 2, г). Точки пересечения теодолитных ходов называют узловыми точками (рис. 2 — 3).
В теодолитных ходах обычно измеряют справа по ходу лежащие углы β1, β2,…βn с применением технических теодолитов типа 2Т-З0П, 4Т-30П и т. д. Длины сторон измеряют в прямом и обратном направлениях землемерными лентами или рулетками, оптическими дальномерами, а в последнее время — светодальномерами. Если углы наклона некоторых сторон теодолитного хода превышают v ≥ 2°, то измеренные наклонные расстояния приводят кгоризонту d= D соs ν.
При создании теодолитных ходов особенно эффективным оказывается использование электронных тахеометров, а также систем спутниковой навигации «GPS».