Что такое геодезические знаки

Геодезический знак

Геодезический знак — наземное сооружение на геодезическом пункте, служащее для размещение визирного приспособления (визирного цилиндра) и установки геодезического прибора (инструмента). Иногда имеет площадку для работы специалиста, а также обозначает геодезический пункт на местности. Геодезический знак (наземное сооружение) и центр геодезического пункта (подземное сооружение) вместе составляют геодезический пункт.

Содержание

Общие сведения

Рядом с центром пункта на определенном расстоянии устанавливается опознавательный знак — металлический или железобетонный столб с охранной табличкой с надписью: «Геодезический пункт, охраняется государством». Для обеспечения долговременной сохранности и закрепления на местности пункт имеет внешнее оформление, определяемое «Инструкцией о построении государственной геодезической сети», «Руководством по постройке геодезических знаков» и другими ведомственными документами. В зависимости от типа местности это может быть: вал из камней, деревянный сруб, окопка канавами, насыпка кургана и т. д.

Геодезический знак может быть деревянным, каменным, железобетонным или металлическим. В отдельных случаях, знак может сооружаться временным (разборным, или перевозным).

Геодезический знак может быть в виде простого сигнала, сложного сигнала, пирамиды, тура или штатива, в зависимости от высоты, на которую необходимо поднять визирную цель или прибор, и исходя из местных условий. В равнинных районах наиболее распространены сигналы и пирамиды, в горных — штативы и туры.

Сигнал

Сооружение для обеспечения высоты установки прибора на столике от 4 до 40 м. При высокоточных наблюдениях 1 класса визирный луч не должен проходить ниже 3-5м, над подстилающей поверхностью, чтобы искажения от восходящих потоков воздуха не влияли на точность наблюдений.

Сигнал состоит из двух вложенных друг в друга конструкций — внешней и внутренней усеченных пирамид, или ферм, одна из которых несет площадку для наблюдателя и визирную цель, а другая — столик для прибора.

Если опоры столика для прибора (внутренняя пирамида) установлены в грунт самостоятельно и не соприкасаются с внешней фермой, то такой знак называется простой сигнал. Если опоры столика упираются в опоры внешней фермы, соединяясь с ними — это сложный сигнал (он выше простого сигнала). Простой сигнал имеет высоту от марки центра до инструментального столика от 4до 10 м, сложный сигнал — более 10 м. Наиболее распространены деревянные сигналы. Сложные деревянные сигналы ранее сооружались четырехгранными. С 1966 года, строят только трехгранные сложные сигналы, которые поднимают в полностью собранном виде.

Среди простых сигналов, наиболее часто встречаются четырехгранные.При этом, внутренняя пирамида простого сигнала как правило трехгранная.

Металлические и железобетонные знаки имеют другую конструкцию. Металлические сигналы,иногда сооружают в виде двух несоприкасающихся ферм, а железобетонные, как правило, с площадкой для наблюдателя и визирная цель располагаются в виде металлической надстройки к инструментальному столику.

При высокоточных определениях, для учета смещений столика на высоких сигналах, на некотором расстоянии от знака может сооружаться особый знак — мира, на которую производят наблюдения поверительной трубой триангуляционного теодолита.

Пирамиды

На пирамидах высших классов сооружается стационарный штатив (трехгранная внутренняя пирамида) со столиком для инструмента. Для работы наблюдателя вокруг штатива (тура), сооружается площадка, чтобы при его передвижениях столик с прибором оставался абсолютно неподвижным.

На тригонометрических пунктах иногда встречается знак в виде Г-образной вехи. Такой знак применяется в исключительных случаях только на тригопунктах I и II разрядов (в сетях сгущения). Применение его на пунктах Государственной геодезической сети 1, 2, 3 и 4 классов не допускается.

Штативы

Сооружаются в труднодоступных местах, если видимость на смежные пункты открывается непосредственно с земли. Штативы бывают трехгранными или четырехгранными, имеют высоту инструментального столика 1,2 м. Обычно они деревянные, несколько реже — металлические. У штатива со съемным визирным цилиндром (штатива Канаровского) в столике имеется отверстие, сквозь которое вставляется и закрепляется болванка с визирным цилиндром, которую вытаскивают при установке прибора на столике (у некоторых металлических штативов визирная цель крепится болтами к столику или откидывается на шарнирах при установке прибора). В отдельных случаях, сооружают штативы с наглухо закрепленным визирным цилиндром, верхний срез которого является столиком для прибора.

Аналог штатива, но устанавливается на бетонный (каменный, кирпичный) столб. Съемный визирный цилиндр крепится болванкой в специальной трубе, вделанной вертикально в тур. Верхняя марка центра пункта при этом располагается под основанием этой трубы, что делает номер марки недоступным для прочтения. Поэтому номер наносят трафаретом в верхнюю плоскость столика. В некоторых конструкциях визирный цилиндр крепится к вмонтированным в тур металлическим уголкам, а марка заделывается в верхнюю плоскость столика. Очень редко делают туры с закрепленным визирным цилиндром, верхний срез которого является столиком для прибора. Туры со съемным цилиндром встречаются в ГГС крайне редко. Чаще всего они используются (наравне с металлическими штативами) на крышах капитальных зданий в городах на пунктах геодезических сетей сгущения (ГСС), не входящих в ГГС.

астрономический столб

Особая разновидность тура и штатива. Устанавливается возле геодезического пункта для астрономических определений на расстоянии, необходимом для обеспечения обзора небесной сферы (но не далее 60 м. от тригопункта). Сооружается из бетона, кирпича или в виде каменной кладки. В исключительных случаях, раньше разрешалось, сооружение деревянного столба. Марка верхнего центра закладывается в верхнюю плоскость инструментального стола, а вокруг столба сооружается площадка для наблюдателя.

Визирное приспособление геодезического знака

Это малофазный визирный цилиндр, на который производятся наблюдения. Ребристая боковая поверхность цилиндра образована радиальными планками для того, чтобы на большом расстоянии, при наблюдении в теодолит цилиндр не давал «фазу», то есть был равномерно окрашен. Так как при боковом освещении наведение биссектора нитей теодолита получится смещенным в сторону, которая затенена и видна лучше, чем освещенная сторона. На некоторых типах тригопунктов визирный цилиндр не устанавливается.

В последнее время, в связи с созданием новых типов геодезических сетей, определяемых относительными космическими методами, на пунктах таких сетей сооружают геодезические знаки, но упрощенной конструкции, определяемой «Правилами закрепления центров пунктов спутниковой геодезической сети». Они оборудованы приспособлением для принудительного центрирования геодезического прибора и служат для закрепления и обозначения пункта на местности. Такие знаки по конструкции напоминают геодезический штатив и имеют небольшие размеры.

центры геодезических знаков

Все центры и реперы объединены в следующие группы:

а) для области сезонного промерзания грунтов:

б) для области многолетней мерзлоты:

Источник

Геодезические знаки

Геодезический знак является специальной отметкой на местности, которая вследствие конструкции позволяет производить точные вычисления и определять координаты на местности.

Знаки размещают поблизости от центра геодезического пункта. Существует несколько видов знаков, размещаемых в зависимости от условий местности. Закладка и устройство геодезических знаков, пунктов и их центров определены техническими руководствами. Кроме того, они должны отвечать требованиям безопасности.

Геодезические пункты и сети

Геодезическими пунктами называют точки на земной поверхности, которые закрепляют координаты, определённые с помощью геодезических методов. Эти сооружения могут находиться не только на земле, их возводят также на зданиях или на иных искусственных объектах.

Геодезические пункты составляют геодезическую сеть – основу для топографии, съёмки местности и кадастровых исследований. Сети бывают различных масштабов, охватывая и такие пространства, как целое государство или выходя за его границы.

Геодезические пункты и сети являются основой для составления картографических материалов, поэтому необходимо вовремя проводить работу по их возобновлению.

Систематическая проверка оборудования и всех пунктов сети необходима, так как часто требуется их восстановление и определение координат.

Разработка проектной документации зависит и от местности, на которой планируется размещение геодезических пунктов и знаков. Кроме того, материалы картографии и данные прошлых измерений могут браться за основу, а могут не учитываться ввиду утраты актуальности.

При создании новых сетей специалистами в области геодезии проводится большой комплекс работ.

Плановые сети и их знаки

Для получения правильных данных о местности на пункте устанавливают геодезический знак – сооружение, предназначенное для опознавания точки на территории, а также для размещения приборов (визирного цилиндра и сопутствующих инструментов), помогающих собрать необходимую информацию. Кроме того, зачастую геодезический знак оборудуется площадкой для удобства работы специалиста.

Сети подразделяются на плановые, высотные и гравиметрические.

Геодезический знак устанавливается только на первых из них. С учётом экономической целесообразности, знаки могут быть временными, чтобы их можно было снять в любой момент и перевезти. Высотные и гравиметрические сети обозначаются железобетонными столбами.

Плановые сети являются преимущественно государственными. На сегодняшний день их насчитывают 4 класса.

Первый из них покрывает всю территорию государства. Расстояние между пунктами составляет 20 – 25 км.

Второй класс отмечен пунктами, имеющими расстояние друг от друга в 7 – 20 км. Эти два класса размещаются практически с абсолютной точностью, погрешности могут составлять лишь несколько сантиметров. Возведены пункты вследствие астрономического наблюдения и математических вычислений.

Сети 3 и 4 класса более плотные, их пункты размещены соответственно на расстояниях 5 – 8 и 2 – 5 километров. Они применяются для создания точных картографических материалов.

Закрепляются геодезические пункты с помощью специальных центров, их конструкции и обеспечивают сохранность сооружения. Для этого материалы и методы постройки подбираются с учётом местности и её физико-географических условий.

Каждому из пунктов государственной сети присвоен свой номер, он наносится на центр конструкции и вносится в специальный каталог, где перечислены отметки местности. Кроме этого, пункты имеют свои имена, которые также отражаются в каталоге, как и основные параметры сооружения.

Геодезические знаки – специальные отметки опорного пункта государственной сети. Они служат как опознавательные ориентиры, а также как специальное сооружение с площадкой для получения координат на местности. Их сооружение и вид зависят от технического проекта геодезического пункта.

Знаки в форме пирамиды

Вид знака зависит от технического проекта конструкции. Пирамиды – специальные отметки, устанавливаемые на местности, которая имеет хорошую обзорность, а знак видно издалека и без дополнительных приспособлений. Для пирамид отлично подойдут холмистые участки, невысокие безлесные горы и ровные территории.

С помощью пирамиды можно проводить исследования, не поднимаясь высоко над землёй. Над поверхностью можно поднять лишь визирную цель, а не сам инструмент. Если же требуется небольшая высота в силу недостаточной обзорности, используется штатив, приподнимающий и инструмент. Предназначается пирамида для укрепления цилиндра, а также для обозначения местонахождения геодезического пункта.

Ранее устанавливались четырёхгранные пирамиды, теперь преобладает трёхгранная конструкция. На сегодняшний день пирамида – довольно удобное усовершенствованное сооружение. Она очень подходит для исследователя, так как имеет столик для инструмента, площадку для безопасного передвижения, обеспечивая неподвижность конструкции и комфортные условия работы.

Пирамиды имеют следующие разновидности.

Бывают и несколько другие конструкции, менее популярные. Исследования проводят с помощью разборной пирамиды. Обычно такие сооружения принято возводить в труднодоступной местности. Зачастую их делают на дереве.

Стационарные пирамиды должны служить около 30 лет, срок эксплуатации переносных – до 10.

Пирамида – наиболее часто встречающееся сооружение, которое помогает получать информацию с достаточно открытой поверхности.

Знаки-туры

Туры в основном устанавливают в горной местности, преимущественно на вершинах возвышенностей, где скальный грунт находится близко к поверхности.

Съёмный цилиндр следует прикрепить к специальной трубе, которая вертикально вмонтирована в тур. Государственная геодезическая сеть нечасто обращается к такому виду знаков. Кроме горных районов, их часто можно встретить на крышах капитальных строений в населённых пунктах.

Встречаются и цилиндры, которые невозможно снять, их нижний срез и является столиком для инструментов.

Туры, как и пирамиды, бывают с тремя и четырьмя гранями, деревянные и металлические.

Можно выделить такой подвид тура, как астрономический столб. Он используется для изучения небесной сферы с большого расстояния. Астрономический столб также имеет крепкое каменное (бетонное, кирпичное) основание, вокруг него проектируется наблюдательная площадка.

Туры – это знаки, используемые для обозрения пространства с вершин. Он проектируется путём постепенной закладки марок строго друг над другом.

Сигналы

Сигналы бывают простыми и сложными.

Простые строятся в ситуациях, когда необходимо специалиста поднять на высоту от 4 до 10 метров. Конструкция имеет две пирамиды: трёхгранную внутреннюю и четырёхгранную внешнюю. Эти пирамиды изолированы друг от друга. Внутренняя предназначена для размещения прибора, внешняя несёт наблюдательную платформу, а также визирную цель.

Простые сигналы строятся в строгом соответствии с техническими регламентами. Размеры пирамид должны правильно соотноситься друг с другом.

Сложные сигналы достигают высоты в 40 метров. Как и при постройке простых сигналов, здесь нужно чёткое соблюдение пропорций и правил постройки. Так, одна сторона основания должна составлять четверть высоты до наблюдательной платформы плюс два метра.

Прочность предполагает сопротивление внешним силам, действующим на сигнал. Эти внешние факторы могут быть как временными, так и постоянными. К постоянным относят, допустим, массу конструкции, а к временным – ветер, вес приборов и частоту эксплуатации. Прочность обеспечивается с помощью подгонки узлов и их фиксации.

Устойчивость сигнала – это его свойство сохранять равновесие вследствие воздействия природных факторов. Для этого необходимо правильно просчитать ширину основания и достаточно глубоко закопать столбы.

Жёсткость сигнала – свойство конструкции, не допускающее прогибы и деформации сооружения более чем на один сантиметр.

Сигналы – наиболее высокие знаки, которые состоят из двух пирамид. Сооружение должно быть правильно спроектировано, защищено от коррозии и должно отвечать требованиям безопасности.

Источник

Геодезия

Для студентов аспирантов и преподавателей

Разделы

Геодезические знаки

Каждый пункт геодезической сети закрепляют на местности заложенным в грунт центром, несущим металлическую марку с указанием точки, к которой, относятся координаты пункта. Над центром пункта сооружают геодезический знак требуемой высоты, несущий визирный цилиндр и имеющий столик для установки измерительных приборов, а также площадку для наблюдателя.

Рис. 27. Тур на геодезическом пункте Рис. 28. Простая пирамида (а) и пирамида со штативом (б)

В геодезических сетях применяют знаки следующих типов: тур, пирамида (простая и со штативом), простой сигнал и сложный сигнал.

Туры (рис. 27) применяют на остроконечных вершинах гор, если видимость по всем направлениям открывается с Земли, а скальный грунт расположен на глубине не более 1,5 м (размеры на рисунках в см). Над туром устанавливают простую пирамиду с визирным цилиндром. Если построить пирамиду невозможно, то визирный цилиндр устанавливают непосредственно на тур.

Простой сигнал (рис. 29) состоит из двух изолированных друг от друга пирамид: внешней 1, несущей визирный цилиндр и площадку для наблюдателя, и внутренней 2 со столиком для установки приборов. Внутренняя пирамида имеет трехгранную форму, а внешняя трехгранную или четырехгранную. Расстояние между основными столбами в основании внешней пирамиды принимают на 2 м больше Vs высоты до площадки наблюдателя.

Рис. 29. Простой сигнал Рис. 30. Сложный сигнал: 1 — якорь основания столба сигнала;

2 — основные столбы сигнала; 3 — венец; 4 — крестовина;

5 — болванка; 6 — стойка внутренней пирамиды;

7 — площадка для наблюдателя; 8 — столик; 9 — крыша;

10 — визирный цилиндр; 11— промежуточный столб

Простые сигналы строят высотой до 10 м; они могут быть деревянными и металлическими, постоянными и разборными. Разборные знаки применяют в районах с благоприятными условиями для переездов на автотранспорте. Нередко внутренняя пирамида является постоянной на пункте, а внешняя разборной, которую перевозят с пункта на пункт.

Сложный сигнал (рис. 30) по конструкции отличается от простого тем, что внутренняя пирамида, несущая столик для установки приборов, опирается не на землю, а на основные столбы сигнала (на 6 м ниже площадки для наблюдателя). Промежуточные столбы знака улучшают качество постройки сигнала. Сложные сигналы строят высотой от 11 до 40 м. Они имеют трехгранную конструкцию, их собирают на земле (в горизонтальном положении), а затем устанавливают вертикально в полностью завершенном виде. В этом случае не возникает необходимости в выполнении опасных верхолазных работ, а также повышается производительность труда при постройке знаков.

Ширина треугольного основания внешней пирамиды, сложного сигнала равна 1/4 его высоты до площадки наблюдателя плюс 2 м.

Основные требования к геодезическим сигналам. Геодезические сигналы (простые и сложные) должны способствовать достижению высокой точности измерений и обеспечивать безопасное ведение работ. Геодезический сигнал должен быть прочным, устойчивым и жестким.

Под прочностью сигнала понимают его способность сопротивляться действующим на него постоянным (масса деталей сигнала) и временным нагрузкам (напор ветра, масса приборов и людей, находящихся на сигнале, и т. п.), под воздействием которых могут деформироваться отдельные детали и узлы сигнала. Сигнал считается прочным, если он не разрушается и в нем не возникают практически значимые остаточные деформации.

Устойчивость сигнала — это его способность сохранять свое положение неизменным при действии на сигнал ветровой нагрузки. Ветер может опрокинуть сигнал, если его конструкция неудачна, а основание плохо закреплено в грунте. Устойчивость сигнала обеспечивается необходимой шириной его основания и глубиной заложения якорей основных столбов сигнала. Ширина основания сигнала больше на 2 м Vs—’А высоты до площадки наблюдателя, о чем было сказано выше. Глубина ям для установки основных столбов сигналов в районах сезонного промерзания грунта следующая (в м):

Простые сигналы. 1,5

Сложные сигналы до 25 м

Сложные сигналы более 25 м

Основные столбы в нижней части снабжают якорями и устанавливают на прочные щиты (помосты), укладываемые на дно ям; ямы засыпают грунтом, который плотно утрамбовывают.

Под жесткостью сигнала понимают его способность сопротивляться возможным деформациям, возникающим в результате воздействия внешних факторов, и восстанавливать свое первоначальное положение после прекращения действия этих сил. Ветровая нагрузка на сигнал вызывает не только опрокидывание сигнала, но еще и его изгиб и колебание. Жесткость сигнала характеризуется величиной изгиба и частотой его колебаний. Изгиб обусловливает линейное перемещение и небольшой поворот верхней части сигнала в плоскости горизонта, а вибрация увеличивает амплитуду колебаний изображений визирных целей в поле зрения трубы теодолита. Жестким считается сигнал, возможное смещение столика которого в плоскости горизонта не превышает 1 см и угловые измерения возможны при скорости ветра до 5 м/с.

Рис. 31. График кручения геодезического сигнала Рис. 32. Малофазный визирный цилиндр Шишкина (размеры в см)

Расчет конструкций геодезических сигналов на прочность, устойчивость и жесткость выполняют на основе положений строительной механики и сопротивления материалов.

Кручение сигнала. Под воздействием внешних факторов (температуры, влажности воздуха, ветра и т. п.) верхняя часть сигнала несколько деформируется. В результате этого столик сигнала вместе с установленным на нем теодолитом постепенно поворачивается по азимуту. Это явление принято называть кручением сигнала. Величина и знак кручения сигнала изменяются в течение каждых суток (рис. 31), причем без какой-либо четко выраженной закономерности. Исследования, выполненные М. Н. Соколовым, показали, что азимутальный разворот столика высокого сигнала при неблагоприятных обстоятельствах может достичь в течение дня нескольких угловых минут. Например, за 10 мин времени—10″. В качестве примера приведен график кручения одного из сигналов высотой 25 м по наблюдениям Е. Г. Ларченко. На этом графике сплошная линия — суточный ход кручения сигнала, а пунктирная — суточный ход температуры воздуха.

Кручение сигнала отрицательно влияет на точность угловых измерений; поэтому геодезические сигналы необходимо строить так, чтобы кручение было возможно меньше.

Визирные цели. Для производства угловых измерений в верхней части геодезического знака устанавливают визирную цель, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Форма, размеры и окраска визирной цели должны быть такими, чтобы можно было уверенно опознавать ее и точно на водить на нее зрительную трубу теодолита при расстояниях, соответствующих классу геодезической сети.

2. Визирная цель должна быть установлена вертикально, причем так, чтобы ее геометрическая ось проходила через марку подземного центра пункта.

3. По конструкции визирная цель должна быть малофазной, т. е. такой, чтобы систематические ошибки при угловых измерениях, возникающие из-за различия освещенности ее поверхности лучами Солнца, были близки к нулю.

Известно, что если визирная цель представляет собой сплошной круглый цилиндр, то ошибки в направлениях из-за различия яркости освещенной и теневой стороны такого цилиндра нередко превышают 1″. В настоящее время применяют малофазные визирные цели конструкции В. Н. Шишкина, представляющие собой цилиндр с радиально установленными пластинами, создающими равномерное теневое затемнение почти всей его поверхности (рис. 32). Размеры таких цилиндров зависят от длин сторон в сети. В данном случае приведены размеры цилиндра для пунктов триангуляции 1 класса. Визирные цилиндры Шишкина позволяют уменьшить ошибки за фазы визирных целей (из-за различия освещенности цели) до 0,2—0,4″.

Источник

Геодезические знаки

Наземные сооружения и подземные устройства, которым и обозначаются и закрепляются на местности геодезические пункты (См. Геодезический пункт). Наземная часть Г. з. на пунктах триангуляции (См. Триангуляция) и полигонометрии (См. Полигонометрия) обеспечивает также взаимную видимость между ними и служит штативом для установки измерительного геодезического инструмента (См. Геодезические инструменты) и предмета визирования (См. Визирование).

В зависимости от условий местности и расстояний между пунктами наземная часть Г. з. имеет различную высоту и конструкцию. При взаимной видимости смежных геодезических пунктов с земли наружные Г. з. представляют каменные столбы либо простые деревянные или металлические пирамиды высотой до 6—8 м. Если требуется высота Г. з. от 6—8 м до 15—18 м, то их строят в виде двойных усечённых пирамид, из которых внутренняя является штативом для инструмента, а внешняя несёт площадку для наблюдателя и визирную цель. При высотах более 15—18 м Г. з. являются сложными сигналами, в которых ноги внутренней пирамиды опираются на столбы внешних пирамид (см. Сигнал геодезический).

Подземная часть Г. з. на пунктах триангуляции и полигонометрии представляет систему бетонных монолитов (или закрепленную в бетонном основании металлическую трубу с вделанной в неё маркой), на которых имеется отверстие или обозначена точка, являющаяся собственно геодезическим пунктом и называемая центром пункта. Пункты нивелирования (См. Нивелирование) обозначаются и закрепляются заложенными в грунт Г. з. аналогичного устройства, которые в этом случае называются Реперами, или вделанными в стены каменных сооружений чугунными марками. На марках имеется отлитая вместе с ней надпись, указывающая вид и номер геодезического пункта.

Лит.: Шишкин В. Н., Руководство по постройке геодезических знаков, 4 изд., М., 1965.

Источник