Методы геодезических измерений

Для выполнения геодезических измерений, причем довольно-таки разнообразных, необходим целый набор составляющих факторов. Помимо объекта съемки и наличия геодезического оборудования, необходим квалифицированный персонал с соответствующими теоретическими знаниями и практическими навыками использования технологий геодезических определений. То есть нужно знать, образно говоря рецепт приготовления продукта. Так вот совокупность выполнения правил, операций (приемов) в определенной последовательности при геодезических замерах с учетом физических и математических принципов считается методом геодезических измерений. Они бывают не зависимо от области применения двух типов:

• прямых замеров;
• косвенных промеров.

Первый вариант (прямой) означает применение прямого контакта с геодезическими мерными приборами и получение непосредственно (визуально) значений измеренных величин по конструктивно предусмотренным отсчетным устройствам, шкалам.

Во втором (косвенном) используют непосредственно измеренные величины для получения через функциональные зависимости значений искомых величин.

Помимо этого можно выделить методы связанные по назначению измеряемых величин:

• линейные;
• угловые;
• высотные (нивелирные);
• координатные (тахеометрические).

Какие бы методы измерений не применялись сегодня на рынке геодезических услуг, все они требуют трудозатрат и денежных средств. Геодезисты цены на услуги которых варьируются в пределах рыночных пользуются большим спросом.

Линейные методы

Их суть заключается в определении расстояний между точками в конкретной последовательности с помощью специальных приборов и инструментов. В линейных средствах замеров можно выделить несколько от самых простых с применением мерных рулеток до высокоточных определений длин сторон с помощью современных свето-дальномеров.

Рулеточный замер. Он сводится к установлению значений длин линий от исходного пункта, имеющего известное местоположение, до искомого или створа (например, линии очистного забоя) с помощью металлических рулеток. Здесь следует сделать отступление, что любой метод геодезических измерений для его применения должен удовлетворять требованиям необходимой точности. В измерениях рулетками длин сторон в определенных условиях используются динамометры с величинами постоянного натяжения рулетки при непосредственном снятии отсчетов на ее шкале. Длины линий находятся два раза со смещением начального отсчета или другими словами используется метод двойных измерений. Существует возможность использования и метода реитераций, который заключается в многократных замерах искомых величин с дальнейшим определением средних их значений.

Измерение мерной лентой. Эта схема похожа на рулеточный замер. Различие в том, что в мерный комплект входят шпильки и ленты, которые бывают без шкал, а также при значительных расстояниях в нем используются дополнительные вехи для установления створа линии.

Еще одним способом линейных промеров является высокоточное измерение сторон базисным прибором. Он похож на измерения мерной лентой, но с разницей в длинах промеров (24м) и использованием в нем инварной проволоки и штативов. Применялся этот прибор для установления базисных сторон в геодезических сетях 1 и 2 классов.

Измерение расстояний на принципах оптического дальномера.  Суть его заключается в нахождении с помощью нитяных дальномерных линий (с постоянным коэффициентом К=100) длины между точками стояния (инструмента) и визирования (на рейку) по количеству сантиметровых делений между нижней и верхней нитями дальномера.

Наиболее точным и доступным способом определений расстояний в настоящее время можно считать измерения свето-дальномером, основанных на импульсном или фазовом (более точном) принципах.

Угловые методы

Сущность их заключается в наборе выполнения определенных действий и операций при измерениях горизонтальных углов между направлениями с помощью геодезических приборов (теодолитов, тахеометров). К ним относятся определения углов:

• во всех комбинациях;
• приемами;
• круговыми приемами;
• повторениями.

Определения углов во всех комбинациях заключается в нахождении углов не только между смежными направлениями, но и в сочетании наблюдений между всеми направлениями.

Способ приемов. Суть его состоит в определении одиночного горизонтального угла дважды в положении трубы при круге лева (КЛ) и круге права (КП). При втором полу-приеме лимб смещается, и все операции повторяются.

Способ круговых приемов сводится к последовательному определению всех углов по часовой стрелке в положении круга лева. Затем при втором полу-приёме, измерения выполняют в обратном направлении, с завершающим снятием отсчета на первую начальную точку. Все серии производят в несколько приемов для повышения точности.

Способ повторений. Его сущность заключается в n-кратном определении горизонтального угла при снятии отсчетов только в начальном и завершающем визировании. Окончательное значение угла вычисляется.

Трех-штативный метод. Он заключается в одновременной установке на смежных пунктах штативов. На каждом из них закрепляют: по краям подставки с визирными сигналами, а в центре геодезический прибор. После выполненных приемов задний штатив переставляют на следующий за передним пункт. И так последовательно переставляя каждый раз задний штатив вперед, а геодезический прибор на центральный штатив, выполняют визирования и считывание показаний, предусмотренные программой. Целью такой схемы является уменьшение погрешностей за центрирование на стоянках.

Высотные методы

Определение превышений одних точек поверхности над другими с применением специально для этого предусмотренных приборов по разработанной системе и считается высотными способами измерений. К ним можно отнести следующие виды;

• геометрическое нивелирование с применением измерений «из середины» и «вперед»;
• тригонометрическое нивелирование;
• гидростатическое.

Суть геометрического нивелирования состоит в определении превышений между необходимыми точками по разности отсчетов на рейках, взятых с помощью визирования на них горизонтального луча нивелира. Различают нивелирование «из середины», когда инструмент выставляется в рабочее положение приблизительно посередине между рейками. И другой вариант - нивелировка «вперед». При этой методике превышение определяется по разности между высотой инструмента (нивелира) и отсчетом по рейке. При этом все визирования в нем выполняют на рейку находящуюся всегда впереди. Отсюда и название «вперед». При схеме «из середины» визирования на рейки осуществляются сначала назад, а затем по ходу движения нивелирования вперед.

Тригонометрическое нивелирование выполняется при значительных перепадах высот на наклонных склонах местности (наклонных горных выработках), где не эффективно использовать геометрическое нивелирование. При выполнении измерений по такой технологии используется возможность визирования наклонным лучом на точки наблюдений. Превышения между ними определяется путем вычислений из соответствующих тригонометрических формул. Откуда и пришло название к этому способу нивелирования.

Гидростатический способ нивелирования заключается в способности жидкости, при нахождении в разных местах, устанавливаться на одном уровне. При снятии ряда отдельных промеров на сообщающихся сосудах и определяется превышение между ними.

Координатный способ

Данный вид сводится к нахождению местоположения измеряемых точек, а именно их координат. Одними из таких способов считаются:

• тахеометрическая съемка;
• спутниковый метод определения координат.

Тахеометрическая съемка выполняется на основе использования тригонометрического способа измерений. При его выполнении производят геометрические определения следующих величин:

• высоты инструмента на станции стояния;
• высоты визирования на пункте наблюдения;
• горизонтального угла от начального направления до искомого;
• вертикального угла между направлениями, в которых измеряют наклонные расстояния;
• наклонные расстояния между пунктами стояния инструмента и наблюдения.

Вычисления искомых координат, в том числе и абсолютных значений высотных отметок, определяются по известным формулам.

Спутниковый метод определения координат основан на приеме от спутников радиосигналов, в которых закодированы данные по местоположению спутников и времени передачи сигналов. На наземных геодезических пунктах с помощью специальных устройств GPS-приёмников эти сигналы (время приема сигнала и координаты спутников) записываются в файлы. И таким образом продолжаются наблюдения какое-то определенное время.  Для нахождения координат неизвестных пунктов на земной поверхности исходными данными служат:

• координаты базы, полученные в период спутниковых наблюдений на наземной станции;
• и координаты собственно спутников, определенные в строго фиксированный момент времени с помощью полученных многократных сигналов GPS-приемниками на этих наземных станциях.

После выполнения пост-обработки на программном оборудовании и уравнивания, получают результат всех наблюдений и вычислений в виде координат ранее неизвестных пунктов.