Геодезические высотные отметки: единица измерения и способы определения

Способы изображения земной поверхности

Земная поверхность содержит массу неровностей, что накладывает определенные ограничения на подготовку топографического плана. Для получения максимально точного изображения используется метод проекции.

Особенности такого способа:

• проецирование точек, расположенных на разных высотах, посредством перпендикуляра;
• отображение высот в виде числового значения;
• использование плоского основания;
• применение цветовой гаммы для выделения различных участков;
• получение цифрового варианта топоосновы;
• быстрое изменение документа при необходимости.

Современные средства измерения обеспечивают оперативное снятие и обработку размеров. При этом снижается риск человеческой ошибки.

Определение и значение

Высотные отметки являются важным элементом при создании карт, строительстве объектов, планировании маршрутов и других геодезических и инженерных работах. Они позволяют определить высотное расположение объектов и их взаимное положение относительно друг друга. Например, при проектировании дороги необходимо знать высоту земляного рельефа для создания ровных участков и избежания крутых спусков и подъемов. А при создании карт высотные отметки позволяют визуально передать рельеф местности и предоставить информацию о перепадах высот.

Высотные отметки обычно привязаны к одному из уровней определенного геодезического или географического эллипсоида, который служит нулевым уровнем высоты. Наиболее распространенными эллипсоидами являются Международный эллипсоид (GRS 80) и Всемирная геодезическая система (WGS 84). Высотные отметки измеряются в метрах (м), хотя иногда могут использоваться футы (ft) или другие единицы измерения.

Для определения высотных отметок используются различные методы и инструменты, такие как геодезические приборы, спутниковая геодезия, лазерное сканирование и другие современные технологии. Благодаря им точность определения высотных отметок значительно возросла, что позволяет получать более точные картографические данные и более точно проектировать строительные объекты.

Инструменты и методы определения отметки высоты

В геодезии существует ряд инструментов и методов для определения отметки высоты. Некоторые из них включают в себя:

1. Геодезический нивелир. Это основной инструмент, используемый для определения отметки высоты. Нивелир состоит из трубы с уровнем, объективом и зеркалом. Он используется для измерения разницы между отметками двух точек.
2. Геодезический GPS. Глобальная система позиционирования (GPS) также может использоваться для определения отметки высоты. GPS-приемник измеряет сигналы от спутников, чтобы определить точное местоположение в трехмерном пространстве.
3. Водяной уровень. Водяной уровень – простой инструмент, используемый для определения горизонтальности поверхности. Он состоит из трубки с водой, и инженер может наблюдать уровень воды, чтобы определить, насколько поверхность в горизонтальной плоскости.
4. Тригонометрический нивелир. Тригонометрический нивелир использует теодолит, инструмент для измерения углов, чтобы определить отметку высоты. Он связан с измерением углов между известными точками и выполняет расчеты, чтобы определить высоту неизвестной точки.
5. Сателлитный лазерный дальномер. Этот инструмент использует лазерное излучение и спутники для измерения расстояний и высоты. Он основан на измерении времени, за которое лазерный сигнал достигнет спутника и вернется обратно к приемнику.

Каждый из этих инструментов и методов имеет свои преимущества и ограничения, и выбор конкретного инструмента или метода будет зависеть от целей измерений, доступной техники и условий местности.

Почему я не получаю фиксированного решения?

Такая ситуация может возникнуть по нескольким причинам: Например, плохая связь. Полная шкала сигнала сотового оператора не означает хороший и стабильный интернет. Посмотрите на ровере, в свойствах подключения к RTK параметр «Возраст поправок». Он должен быть равен 1 сек. Это означает, что вы получаете поправку каждую секунду. Если возраст поправок более 2 сек — это говорит о плохой связи и задержках в передачи данных. При плохой связи ровер будет фиксироваться и тут же терять решение.

Другая причина — это помехи, которые заглушают часть частот, на которых передаются сигналы GPS/ГЛОНАСС. Если вы находитесь в чистом поле, но фиксированного решения нет, то возможно, помехи создаются линиями электропередач, подземными кабелями или работающей военной техникой, расположенной от вас в нескольких км. Например база или ваш ровер может принимать сигнал с 2 из 8 спутников GPS или ГЛОНАСС. В такой ситуации фиксированного решения тоже не будет.

Как измерить геодезическую высоту

Для измерения геодезической высоты необходимо использовать специальные инструменты и методы.

Одним из самых распространенных способов измерения является использование геодезического нивелира. Нивелир позволяет определить вертикальные отклонения точек относительно некоторого опорного уровня. С помощью нивелира осуществляется измерение разности высот между двумя точками.

Другой способ измерения геодезической высоты – использование спутниковых систем глобального позиционирования (ГНСС). Спутниковые приемники позволяют определить координаты точки, включая геодезическую высоту. Для этого необходимо иметь доступ к сигналам спутников и правильно обработать полученные данные.

Еще одним способом измерения геодезической высоты является использование гравиметрического метода. Гравиметрия основана на измерении гравитационного поля Земли. Путем измерения силы тяжести в различных точках поверхности Земли можно определить геодезическую высоту.

Важно отметить, что для получения точных результатов измерений геодезической высоты необходимо учитывать множество факторов, таких как плотность грунта, изменения гравитационного поля, атмосферные условия и другие. Поэтому при проведении измерений необходимо применять соответствующие поправки и корректировки

Система динамических и нормальных высот

Традиционно применяется две системы определения высот в РФ.

1. Нормальная. Альтернатива ортометрической системе. Расчеты проводятся посредством геопотенциальных чисел, присутствует привязка к опорному эллипсоиду. В роли эталонной плоскости выступает квазигеоид. Он привязан к среднему уровню моря, лишен физической интерпретации эквипотенциальной поверхности.
2. Динамическая. Разновидность системы измерений, востребованная на больших территориях. Высота привязана к геоиду и гравитационному потенциалу. При проведении вычислений используется норма силы тяжести на 45-градусной широте, а также геопотенциальное число местоположений.

Выбор системы осуществляется при знакомстве с территорией, согласовывается с заказчиком изысканий.

Экипировка и инструменты для съемки высотных отметок

Основным инструментом для съемки высотных отметок является нивелир. Нивелир представляет собой оптический прибор, оснащенный уровнем и механизмом для установки его в горизонтальное положение. С его помощью можно определить разницу в высоте между двумя или более точками. В зависимости от требований и условий съемки, можно использовать различные типы нивелиров, такие как теодолитные нивелиры, автоматические нивелиры или цифровые нивелиры.

Для установки нивелира и обеспечения его устойчивости используется статив. Статив представляет собой треногу или четырехножку с регулируемыми ножками и резьбой для крепления нивелира. За счет статива можно сохранить горизонтальное положение нивелира при проведении измерений и повысить точность полученных данных.

Дополнительным инструментом при съемке высотных отметок может быть отвес. Отвес представляет собой вертикальный стержень или провод с подвесной загрузкой. За счет свободного опускания отвеса под действием силы тяжести, можно определить вертикальность линии отвеса и применить ее для измерения разницы в высоте.

Кроме основной технической экипировки, для съемки высотных отметок также необходимо использовать дополнительные инструменты и аксессуары, такие как штативная головка для удобства поворота нивелира, палки-рейки с делениями для измерения разницы в высоте, рулетки и пр.

Выбор экипировки и инструментов для съемки высотных отметок зависит от конкретных задач и условий работы

Важно правильно подобрать инструменты, чтобы обеспечить высокую точность и надежность измерений. При выборе экипировки также необходимо учитывать финансовые возможности и потребности пользователя

Правила использования отметок высот в строительстве

Отметки высот являются важным инструментом при выполнении строительных работ. Они используются для определения высоты точек на земле или в конструкции, а также для создания правильного уровня или наклона. Правильное использование отметок высот является необходимым условием для качественного выполнения строительных работ.

Ниже приведены основные правила использования отметок высот в строительстве:

1. Установление базовой отметки: перед началом строительства необходимо установить базовую отметку. Это начальная точка, относительно которой будут определяться все другие отметки. Базовая отметка обычно выбирается на уровне Земли или на точно известной высоте.
2. Использование реперных отметок: реперы – это особые местоположения, на которых установлены отметки, не подверженные изменениям. Использование реперных отметок позволяет установить относительную высоту других точек с высокой точностью.
3. Точность измерений: при выполнении измерений с помощью инструментов, таких как нивелир или лазерный нивелир, необходимо обеспечить высокую точность измерений. Это поможет избежать ошибок и гарантировать точность результатов.
4. Документирование отметок: все отметки должны быть документированы и фиксированы в специальных таблицах или чертежах. Это позволит сохранить информацию о высотах точек на случай необходимости ее использования в будущем.
5. Проверка и контроль: в процессе строительства необходимо регулярно проверять и контролировать отметки высот. Это позволит убедиться в правильности выполнения работ и корректировать отклонения при необходимости.

Соблюдение данных правил при использовании отметок высот в строительстве гарантирует достижение необходимой точности и качества работ. Правильное использование отметок высот является важным элементом процесса строительства и способствует успешному завершению проекта.

Обработка полученных результатов измерений

Выполнение контурной съемки проводится с целью получения данных, необходимых для дальнейшего расчета координат:

– горизонтальных углов;

– длин сторон теодолитного хода;

– дирекционных углов;

– румбов.

Подсчет теоретической суммы угловых измерений () хода осуществляют по формуле (табл. 3).

Таблица 3.

замкнутый	разомкнутый
\(\beta _{T}= 180\left ( n-2 \right )\)	\(\beta _{T}=\left ( \alpha _{р}+\alpha _{к} \right )\pm 180^{o}\cdot \left ( n+1 \right )\)

n – количество точек;

\(\alpha _{н}\)– значение начального дирекционного угла, –конечного;

Далее производят расчет угловой невязки:

Создавайте будущее вместе с нами

Присоединяйтесь к нашей команде: мы создаем финтех-сервисы для 28 млн клиентов и опережаем рынок на 5 лет. Работаем на результат и делаем больше, чем от нас ждут.

\(f_{\beta }=\sum \beta _{изм}- \sum \beta _{т}\)

\(\beta _{изм}\)– сумма измеренных углов.

Следующим шагом будет сравнение  \(f_{\beta }\)с допуском \(f_{\beta доп}\). Если результат не соответствует приведенному ниже выражению, необходимо перепроверь данные:

\(f_{\beta}< f_{\beta доп}\)

\(f_{\beta доп}={1,5·t}\sqrt{n}\), где t – приборная точность измерения углов; n – количество измеряемых углов.

В дальнейшем  \(f_{\beta}\) равномерно распределяется между измеренными величинами с противоположным знаком и проводится расчет поправки измеренных углов (\(\delta _{\beta }\)):

\(\delta _{\beta} = – \frac{f_{\beta }}{n}\)

При правильном выполнении расчетов сумма поправок будет иметь отрицательное значение:

\(\sum \delta _{\beta }=-f_{\beta }\)

Далее следует вычисление дирекционного угла (α), который начинают отчитывать от северного направления осевого меридиана по часовой стрелке.

\(\alpha _{n}=\alpha _{n-1}+180^{o}-\beta _{пр.исп}\)

\(\alpha _{n}=\alpha _{n-1}-180^{o}+\beta _{л.исп}\)

В данном выражении  \(\alpha _{n-1}\)– дирекционный угол предыдущей точки, \(\alpha _{n}\)– последующей.

\(\beta _{пр.исп}\)– исправленное значение правого по ходу угла,  \(\beta _{л.исп}\)– исправленное значение левого по ходу угла.

Начальный α должен равняться конечному. Если же полученный α больше 360°, то перед тем, как занести показатели в журнал из них вычитают 360°.

Теперь вычисляется румб (r), который отсчитывают от самого близкого окончания осевого меридиана до ориентированной линии. Рассчитывается в зависимости от своего местоположения относительно четверти координат (табл. 4).

Таблица 4. Формула румба для каждой четверти.

Четверть и ее название	Пределы α	Формула	Знаки приращения координат
ΔХ	ΔУ
1 С.В.	0° – 90°	r = α	+	+
2 Ю.В.	90°-180°	r = 180° – α	–	+
3 Ю.З.	180°-270°	r = α – 180°	–	–
4 С.З.	270°-360°	r = 360° – α	+	–

Приращение геодезических координат определяют:

\(X = d · cos(r)\)

\(Y = d · sin(r)\)

где: d – горизонтальное проложение;

r – румб стороны.

Уравнивание проводят при помощи приведенных ниже формул:

\(f_{\Delta X}=\sum \Delta X_{B}-\sum \Delta X_{T}\)

\(f_{\Delta Y}=\sum \Delta Y_{B}-\sum \Delta Y_{T}\)

\( \sum \Delta X_{B}\)  и \(\sum \Delta Y_{B}\)– сумма приращений координат, которые были определены с учетом знаков;

\(\sum \Delta X_{T}\) и \(\sum \Delta Y_{T}\)  – теоретическая сумма приращения значений координат.

Стоит отметить, что в замкнутом полигоне последние значение равняются нулю, поэтому невязки должны быть равны сумме приращений или приближенными к нему.

Проверка условия допустимости:

1. Абсолютного значения:

\(f_{абс}=\sqrt{f\Delta X^{2}+f\Delta Y^{2}}\)

2. Относительного:

\(f_{отн}=\frac{f_{абс}}{P}\)

где Р – периметр хода (сумма его горизонтальных проложений).

Условие допустимости:

\(\left | f_{отн} \right |\leq \left | f_{абс} \right |\)

Невязки раскидывают с обратным знаком, предварительно выполнив поправки на приращение каждой стороны при помощи таких формул:

\(\delta X_{\imath }=\frac{f_{x}\cdot d_{\imath }}{P}\)

\(\delta Y_{\imath }=\frac{f_{\Delta y}\cdot d_{\imath }}{P}\)

\(\imath\) – номер точки;

Все координаты вершин рассчитываются таким образом:

\(X_{n}=X_{n-1}+\Delta X_{n-1(исп)}\)

\(Y_{n}=Y_{n-1}+\Delta Y_{n-1(исп)}\)

Технические характеристики геодезических высотных отметок

Геодезические высотные отметки представляют собой специальные маркировки на местности, которые используются для определения высотных координат точек на земной поверхности. Они измеряются с помощью специального оборудования и имеют свои установленные технические характеристики.

Одной из основных характеристик геодезических высотных отметок является точность измерения. Она определяет максимально возможную погрешность при определении высотных координат точки. Обычно точность измерения составляет несколько сантиметров или миллиметров, что обеспечивает высокую точность при работе с геодезическими данными.

Еще одной важной характеристикой является устойчивость отметок к внешним воздействиям. Геодезические высотные отметки должны быть устойчивыми к механическому давлению, воздействию атмосферных условий, вибрациям и другим факторам

Они часто устанавливаются на закрытых объектах или спрятаны в специальных контейнерах для защиты отметки от повреждений.

Также важно знать, что геодезические высотные отметки имеют единицу измерения, которая обозначает используемакую систему высотных координат. Наиболее распространенной единицей измерения является метр (м)

Однако в различных странах и регионах могут использоваться и другие единицы измерения, например, футы или ярды.

Геодезические высотные отметки обычно имеют специальное обозначение, которое указывает на их принадлежность к определенной системе координат и уровню точности. Например, в России геодезические высотные отметки обозначаются буквой «О» и номером. В других странах используются различные обозначения и нормативы.

Характеристики	Значение
Точность измерения	Несколько сантиметров или миллиметров
Устойчивость отметок	К механическому давлению, воздействию атмосферных условий, вибрациям и другим факторам
Единица измерения	Метр (м) или другая единица, в зависимости от региона
Обозначение	Буква «О» и номер или другое обозначение, соответствующее нормам и правилам региона

Уровни высот: от измерения до применения

Сущность геодезических уровней заключается в использовании принципа гравиметрического уравновешивания, который основан на равновесии силы тяжести и силы упругости или натяжения специальных нитей. Это позволяет получить точные значения высотных отметок с учетом воздействия гравитационных сил.

Полученные высотные отметки записываются в таблицу, называемую высотным полем. В ней указываются исходные отметки, измеренные значения и поправки для каждой точки. Эта таблица используется для определения высот по междуточным точкам и для создания геодезических сетей.

Высотные отметки имеют важное практическое применение. Они используются для строительства и проектирования зданий, дорог, мостов и других сооружений

Определение высот позволяет корректно выполнять земляные работы, подбирать оптимальные уклоны и контролировать качество строительства.

Также геодезические высотные отметки используются в геологии, геоморфологии и гидрологии. Они позволяют определить высоты горных хребтов и долин, изучать процессы эрозии и формирования водоемов, а также проводить исследования водосборов и водопропускных сооружений.

Применение	Примеры
Строительство	Здания, дороги, мосты
Геология	Горные хребты, долины
Гидрология	Водосборы, водопропускные сооружения

Системы координат в геодезии

При проведении работ используются следующие системы вычислений:

• Прямоугольная. Начало системы расположено в центре масс земли. Присутствует ось Z, направленная по оси вращения, а также оси Xи Y, отражающие линию пересечения плоскостей экватора.
• Эллипсоидная. В роли координатных линий выступают нормали к эллипсоиду. При этом учитывается геодезическая широта, долгота и высота. Отсчетный эллипсоид может располагаться по-разному — все зависит от параметров обследуемой территории.
• Зональная система Гаусса–Крюгера. Точкой отсчета принимается пересечение экватора с выбранным меридианом. Начало отсчета координат устанавливается в центре целевой зоны. Для недопущения отрицательных значений к абсциссе добавляют 500 км.

Продолжительность работ зависит от размеров участка.

В компании «ИР-Проект» вы сможете заказать геодезические изыскания различной сложности. Мы предлагаем прагматичные решения для владельцев бизнес-объектов. Клиенты получают широкий спектр преимуществ.

• Высокое качество работ. К съемке привлекаются компетентные специалисты, обладающие необходимыми знаниями и навыками. Они учитывают пожелания заказчика, особенности ТЗ, требования регламентов.
• Строгое соблюдение сроков. Работы выполняются согласно графику. В назначенный день заказчик получает пакет документов и их цифровые копии.
• Отсутствие ошибок и недочетов. При организации съемки задействуется поверенное оборудование. Техника обладает высокой точностью, сохраняет функционал в сложных климатических условиях.
• Прозрачное формирование цены. Клиент не оплачивает сборы и комиссии. Стоимость услуг прописана в договоре, неизменна на протяжении сотрудничества.

Согласовать проведение изысканий помогут штатные консультанты. Они расскажут об особенностях работ, порекомендуют решения, оптимальные для конкретной ситуации.

Источник

Системы высот в геодезии

Высота точки — это статичный параметр, отражающий расстояние по отвесной линии от заданной координаты до уровенной поверхности. Показатель обозначается буквой Н.

Высота называется абсолютной, если в качестве уровенной поверхности принимается уровень мирового океана. Если высота точки рассчитывает в рамках прочих плоскостей, она является относительной.

Абсолютные высоты применяются при организации изысканий международного уровня. Это позволяет стандартизировать результаты, упрощает документооборот.

Дополнительные значения, используемые при работе с высотами:

• Превышение. Разность между двумя высотами в единой системе координат. Превышение является независимой величиной, не влияет на выбор точки начала отсчета высот.
• Отметка. Высота точки, выраженная натуральным числом. В роли единицы измерения выступают метры, однако могут использоваться и другие меры длины, принятые в конкретных странах.

Термин «отметка» не отражает положение точки в плане, информирует только о высоте.

Использование относительных высот оправдано в следующих случаях:

• проведение местных изысканий с локальной топосъемкой;
• подготовка документации для строительства предприятия, склада, ТРЦ или иного объекта;
• инспекция особо ответственных территорий, связанная с привлечением геодезистов;
• обновление топографических карт, подготовленных в 50–60-е годы прошлого века;
• дополнение данных, полученных в результате предшествующих изысканий.

Проведение измерений на значительных участках земли возможно с помощью абсолютной системы высот, привязанной к уровню моря.

Абсолютные системы большинства стран имеют различия. Это обусловлено колебаниями поверхности мирового океана, неодинаковыми физическими и химическими свойствами жидкости. Не последнюю роль играет атмосферное давление, меняющееся в зависимости от времени года и участка планеты.

Считается нормальным, что уровень Черного моря ниже, чем Балтийского, а уровень Атлантического океана ниже, чем Тихого.

Каждое государство фиксирует уровень моря вдоль собственной береговой линии. Параметр носит национальный характер, имеет жесткую привязку к определенной стране.

Близкорасположенные местности с короткими береговыми участками могут иметь единую уровенную поверхность.

Наименование систем высот ассоциируется с водоемами. Например, в Москве используется балтийская система, во Владивостоке — тихоокеанская.

Важность геодезической высоты в геодезии

Одним из основных применений геодезической высоты является строительство и инженерные изыскания. При проектировании зданий, мостов, дорог и других сооружений необходимо учитывать вертикальную составляющую, чтобы обеспечить надежность и стабильность конструкций. Геодезическая высота позволяет определить не только абсолютную высоту точки, но и величину ее отклонения от геометрической формы Земли.

Кроме того, геодезическая высота применяется при создании карт и геодезических моделей. Она позволяет представить точку в трехмерном пространстве, что невозможно только с помощью географических координат. Благодаря геодезической высоте можно создавать точные и реалистичные цифровые модели местности, что является полезным в таких областях, как геоинформационные системы, аэрофотограмметрия и топография.

Также геодезическая высота необходима для выполнения гравиметрических и геодинамических исследований. Она позволяет проводить мониторинг изменений рельефа и определять смещение земной коры, что является важным для изучения геологических процессов и предсказания стихийных бедствий.

Итак, геодезическая высота имеет большое значение в геодезии и применяется в различных областях. Она обеспечивает точность и надежность измерений, помогает решать проблемы в строительстве и проектировании, а также является важным инструментом для создания карт и моделей местности. Без геодезической высоты геодезия не смогла бы выполнять множество задач и исследований, связанных с вертикальным положением объектов на Земле.

Метод обратного нивелирования

Принцип работы метода обратного нивелирования заключается в следующем:

1. Выбираются две точки на местности, между которыми необходимо измерить разность высот.
2. На первой точке устанавливается нивелир и с помощью него определяется ее высота.
3. Затем нивелир переносится на вторую точку, расстояние между которыми измеряется.
4. На второй точке также с помощью нивелира определяется высота.
5. Измеряется разность высот между первой и второй точками путем вычитания высоты второй точки из высоты первой точки.

Основным преимуществом метода обратного нивелирования является его простота и быстрота выполнения. Он также позволяет получить достаточно точные результаты, особенно при правильно проведенной съемке и использовании качественного нивелира.

Однако метод обратного нивелирования имеет некоторые ограничения. Он не подходит для измерения больших разностей высот, так как при этом может возникнуть ошибка измерения из-за невозможности установки нивелира на определенной высоте. Также он не позволяет определить абсолютные высоты точек, только их разности.

4.2 Сущность теодолитной съемки

_______
Теодолитная съемка выполняется с помощью теодолита и рулетки (или дальномера соотвествующей точности). В результате теодолитной съемки получают контурный план местности.

_______
Съемку контуров выполняют на основе съемочных теодолитных ходов, которые прокладываются в виде:а) замкнутых ходов,б) разомкнутых ходов,в) диагональных ходов.

_______
Теодолитная съемка складывается из следующих видов работ:
• прокладка теодолитных ходов и привязка их к пунктам геодезической сети,
• съемка ситуации,
• обработка результатов полевых измерений,
• построение плана.

_______
Длины сторон теодолитных ходов должны быть не более 350 м и не менее 20 м.

Система плоских прямоугольных координат

Для определения положения тел на земной поверхности можно использовать обычную прямоугольную СК.

Чтобы построить её центр и оси, необходимо учесть следующее:

1. В качестве исходной точки рассматривается центр масс нашей планеты.

2. Ось Z совпадает с осью вращения.

3. Ось X проходит через пересечение экваториальной плоскости, той, которая проходит через полюса и гринвичский географический меридиан и поверхности земного шара.

4. Y также проходит через экваториальную плоскость и поверхность планеты. Она перпендикулярна осям X и Z. Эта ось смотрит так, чтобы поворот от X к Y, если смотреть от Z, выполнялся бы против часовой стрелки.

Плоскую прямоугольную СК можно применять для местной топографической съёмки. В этом случае фиксируют перпендикулярные оси и устанавливают показатели, соответствующие расположению данной точки.