Высотные геодезические сети

В России за единую высотную основу принята Балтийская система высот, высоты пунктов которой определены геометрическим нивелированием I, II, III и IV классов.

Нивелирные сети I и II классов являются главной высотной основой и используются для решения научных задач: изучения вертикальных движений земной коры, определения уровня воды в морях и океанах и т.п.

Нивелирная сеть I класса строится в виде сомкнутых полигонов и отдельных линий большой протяженности. Нивелирование осуществляется с наивысшей точностью с использованием высокоточных нивелиров.

Нивелирование II класса осуществляется с опорой на пункты нивелирования I класса, образующих полигоны с периметром 400 – 800 км. Нивелирование производится точными нивелирами.

Высотные опорные геодезические сети на территориях, предназначенные для проведения инженерно-геодезических изысканий, производства разбивочных работ, осуществления наблюдений за осадками фундаментов создаются нивелированием III и IV классов или техническим нивелированием.

Требования к точности построения геодезической основы зависит от площади производства инженерно-геодезических работ и приведены в таблице.

Нивелирование III и IV классов. Нивелирование III класса производится между стенными марками и грунтовыми реперами нивелирования II класса прямым и обратным ходом. Нивелирование производится с использованием точных, предпочтительно цифровых нивелиров. Точность нивелирования характеризуется средней квадратической случайной погрешностью уравненного превышения в ходе длиной 1 км не более 1,6 мм, а превышения на станции 0,65 мм. Невязка сумм превышений в полигонах не должна превышать допусков, приведенных в таблице.

Нивелирование IV класса может производиться с помощью точных или технических нивелиров. Нормальная длина визирного луча принимается не более 100 м, неравенство плеч не должно превышать 5 м. Вычисления на каждой станции производятся по красной и черной сторонам нивелирной рейки.

Центры пунктов плановой опорной геодезической сети должны быть включены в нивелирные ходы IV класса или технического нивелирования. Центры плановой геодезической сети целесообразно совмещать с реперами нивелирной сети.

Пункты государственной нивелирной сети закрепляются на местности постоянными знаками – фундаментальными и вековыми реперами, стенными и фунтовыми реперами, а также стенными марками. Нивелирные знаки (стенные марки) должны закладываться в стены капитальных зданий и сооружений, фунтовые реперы закладываются на незастроенных территориях.

Тригонометрическое нивелирование выполняется с целью определения высот пунктов геодезической сети или точек земной поверхности путем измерения расстояния между точками (горизонтального или наклонного) и угла наклона между ними.

При тригонометрическом нивелировании превышения между точками можно определять на расстоянии, находящихся друг от друга от нескольких сотен метров до нескольких километров. Данный метод является значительно производительнее геометрического нивелирования, но существенно уступает ему по точности. Вертикальные углы измеряются с помощью высокоточных теодолитов, а расстояния по дальномерам. С внедрением в практику электронных тахеометров, точность результатов геодезических измерений существенно повысилась.

В тоже время, при выполнении тригонометрического нивелирования с использованием современною геодезического оборудования, позволяющего выполнять измерения на значительных расстояниях, следует иметь в виду, что наиболее слабым местом данного метода является слишком большое влияние рефракции (искривление светового луча в неоднородной среде).

Поправки за уклонение отвесной линии, кривизну земли и рефракцию могут быть значительными и существенно влияют на конечную величину тригонометрического нивелирования. Поэтому при точном нивелировании необходимо с особой тщательностью определять и учитывать влияние кривизны Земли, рефракции и уклонение отвесных линий.

В практике геодезических измерений при тригонометрическом нивелировании, для получения более точных значений превышений, используется двухстороннее нивелирование, т.е. нивелирование, осуществляемое в прямом и обратном направлении. Кроме того, зенитные расстояния измеряются одновременно или в часы, когда разности углов рефракции наиболее стабильны и стремятся к минимуму.

Наибольшая стабильность углов рефракции и их разностей при разной погоде и в разные дни отмечается в утренние и вечерние часы, когда колебания изображений визирных целей становится наименьшим, а видимость значительно улучшается по сравнению с полуденной жарой.

Нивелирные знаки. Центры пунктов плановой опорной геодезической сети должны быть определены на основе спутниковой геодезической аппаратуры. Центры плановой геодезической сети и нивелирные реперы целесообразно совмещать.

Нивелирные знаки должны закладываться в стены капитальных зданий и сооружений, построенных не менее чем за два года до закладки знака. Грунтовые реперы закладываются только в случае отсутствия капитальных зданий.

Нивелирные сети I и II классов образуют единую систему высот с началом отсчета от нуля кронштадтского футштока.

Нивелирные сети III и IV классов служат высотным обоснованием топографических съёмок и предназначены для решения ряда инженерных задач.

Пункты государственной нивелирной сети закрепляются на местности постоянными знаками фундаментальными или вековыми реперами, стенными или грунтовыми реперами, а также стенными марками.

Вековой репер в скальных грунтах

В скальных породах, выходящих на поверхность земли или залегающих на глубине до 1,3 м, пункты нивелирных сетей закрепляются фундаментальными или вековыми реперами.

Эта конструкция рекомендована также для закрепления исходных пунктов спутниковых определений. Конструкция представляет собой железобетонный монолит, выполненный в виде усечённой пирамиды, закреплённый с якорем (бетонное основание).

Фундаментальные реперы устанавливают на нивелирных линиях I и II классов через 50-60 км, а также в узловых точках вблизи основных морских водомерных постов. Линии нивелирования всех классов закрепляют на местности постоянными знаками не реже чем через 5 км. В труднодоступных районах расстояния между реперами могут быть увеличены до 6-7 км .

Места для закладки знаков выбирают с целью наилучшего отыскания их вблизи характерных ориентиров и контуров. Знаки маркируют и размещают так, чтобы на них было удобно устанавливать нивелирные рейки, выбирают удобные подходы к знакам. Грунтовый репер для районов с сезонным промерзанием грунтов состоит из четырёхгранного ж/б пилона или асбестоцементной армированной трубы заполненной бетоном и скрепленным с ж/б якорем.

Грунтовый репер

Глубина закладки грунтовых реперов принята такой, чтобы основание якоря находилось на 50-65 см ниже наибольшей глубины промерзания грунта для данного региона, но не менее 1,3 м от поверхности земли плюс высота якоря. Верхняя грань трубы или пилона должна располагаться на 50 см ниже земной поверхности. В верхнюю грань пилона (или трубы) заделывается марка из мало окисляющегося металла.

В районах многолетней мерзлоты закладывают грунтовые реперы таких же типов, как и в зоне сезонного промерзания, но верхние грани металлических труб диаметром 60 мм выводят на поверхность земли. Глубину закладки знака принимают такой, чтобы основание якоря располагалось на 2-3 м ниже границы наибольшей глубины оттаивания. Реперы закладывают в буровые скважины и котлованы.

В городах нивелирные знаки закладываются в стены капитальных зданий и сооружений в виде стенных реперов (марок). Нивелирные знаки должны закладываться в стены капитальных зданий и сооружений, построенных не менее чем за два года до закладки знака. Грунтовые реперы в населённых пунктах закладываются в случае отсутствия капитальных зданий вблизи территории работ.