Геодезичної мережею називають сукупність геодезичних пунктів, закріплених на місцевості, положення яких визначено в заданій системі координат.
Мережа вищого класу призначається для вирішення наукових завдань геодезії і поширення єдиної системи геодезичних координат і висот на територію країни. Одночасно така мережа є основою для побудови геодезичних мереж згущення, необхідних для проведення топографічних зйомок і вирішення інженерних завдань.
Геодезичні мережі поділяються на планові і висотні. Перші створюються методами тріангуляції, трилатерації і полігонометрії. Існують і суміщені планово-висотні мережі.
Триангуляція (рис.2.23) будується на місцевості у вигляді суміжних трикутників, в яких вимірюють всі кути і довжину хоча б одного боку (базису b).
Положення одного з пунктів (B), званого початковим, а також азимута A вихідної сторони знаходять з астрономічних визначень або (при побудові мережі згущення) беруть за даними мережі вищого класу. Системи тріангуляції мають вигляд ланцюжків або суцільний мережі трикутників.
Мережі трилатерації створюють також у вигляді суміжних трикутників, в яких вимірюють довжини всіх сторін. З рішення трикутників знаходять кути, а потім, спираючись на пункти вищого класу, послідовно визначають координати вершин трикутників. Поєднання тріангуляції з трилатерації дає лінійно-кутову мережу, яка володіє найвищою точністю.
Полігонометрії на місцевості будують у формі багатокутників, в яких вимірюють всі кути і довжини сторін. Ходи полігонометрії зазвичай прокладають між пунктами вищого класу.
Планова геодезична мережа СРСР була побудована у вигляді ланок (ланцюжків) тріангуляції I класу (рідше - полігонометрії), розташованих приблизно за напрямками меридіанів і паралелей. Довжини сторін трикутників I класу становили 25 - 30 км, а точність вимірювання кутів - 0,7 ". Ланки довжиною близько 200 км утворювали полігони з периметром 800 км. Початковим пунктом мережі служив центр круглого залу Пулковської обсерваторії.
Усередині полігонів I класу була побудована заповнює мережу II, III і IV класів з більш короткими сторонами і точністю вимірювання кутів 1 - 2 ". Похибка положення крайніх точок такої мережі (на Чукотці) щодо початкового пункту склала 7 - 10 м.
Висотна (нівелірна) мережу СРСР була призначена для забезпечення території країни опорними пунктами в єдиній системі висот. Початковим пунктом у цій мережі служить нуль Кронштадтського футштока.
Всі опорні пункти (репери) пов'язані між собою ходами геометричного нівелювання чотирьох класів. Нівелірна мережу I класу проходить по трасах основних залізничних і шосейних доріг і прокладена з похибкою # 956; = 0,5 мм на 1 км ходу. Ця мережа пов'язує водомірні пости на всіх акваторіях країни і служить для вивчення геодинамічних процесів і сучасних рухів земної кори (за результатами повторних вимірів).
Мережа I класу служить також основою для побудови нівелірних мереж згущення II - IV класу з точністю 2 - 10 мм на 1 км ходу.
Технічне нівелювання допускається з точністю 20 мм на 1 км ходу.
Висотну мережу закріплюють на місцевості знаками через 5 - 7 км. У мережі I - II класів через 50 - 80 км закладають особливо стійкі глибинні репери в корінних скельних породах.
На території міст можуть будуватися і локальні місцеві опорні мережі в умовних системах координат і висот. Такі мережі використовуються для топографічних зйомок, для створення основи при виробництві розбивочних робіт і для спостережень за деформацією інженерних споруд.
Для інженерних цілей, в залежності від розміру території, що обслуговується, розвивають мережі II - IV класів і мережі згущення 1-го і 2-го розряду. Зазвичай такі мережі представлені у вигляді тріангуляції, трилатерації, лінійно-кутових мереж і мереж полігонометрії. В останні роки проводилась реконструкція багатьох міських мереж з використанням супутникових методів спостережень (див. Нижче).
Відмінною особливістю міських мереж в порівнянні з державними є велика щільність положення їх пунктів, тобто побудова ведеться з більш короткими сторонами. Технічні характеристики таких мереж представлені в табл.2.1.
В результаті побудови опорної геодезичної мережі СРСР і детального вивчення гравітаційного поля Землі з'явилася можливість після запуску в 1958 році першого радянського штучного супутника Землі поставити такі супутники на службу геодезії, представивши їх як рухомих опорних пунктів, координати яких повинні бути відомі на кожен заданий момент часу . Для цього такі супутники періодично спостерігаються з наземних станцій спостереження. Використовуючи теорію орбітального руху ШСЗ в гравітаційному полі Землі, визначають їх координати і роблять прогноз подальшого руху. Така інформація через центр управління передається на супутник, а потім і споживачеві в формі так званого навігаційного повідомлення.
До теперішнього часу в США і Росії запущені сузір'я таких геодезичних супутників на висотах близько 20 тис. Км з півдобовий періодом обертання, які утворюють системи GPS (США) і ГЛОНАСС (Росія).
Технічні характеристики міських мереж
Середні довжини сторін, км
Використовуючи радіодальномерние вимірювання до супутників, можна з вирішення просторової лінійної засічки знаходити прямокутні координати пунктів спостереження (з похибкою в кілька метрів), а з одночасних спостережень з двох точок деякого сімейства супутників - визначати відстань між земними пунктами з сантиметровою точністю. Ця обставина дозволила будувати опорну трілатераціонную мережу на поверхні Землі з більш високою точністю і за іншою схемою.
Відповідно до прийнятої нової концепції у нас в країні планується побудова трьох рівнів Державної геодезичної супутникової мережі, в розробці та практичній реалізації якої брали участь і геодезисти Тули [1, 6].
Згадана концепція передбачає побудову:
- фундаментальної астрономо-геодезичної мережі (ФАГС);
- високоточної астрономо-геодезичної мережі (ВАГС);
- супутникової геодезичної мережі I класу (СГС-1).
Фундаментальна АГС буде реалізована у вигляді системи закріплених на території Росії 50 - 70 пунктів із середніми відстанями між ними 700 - 800 км. Деякі з цих пунктів (10 - 15) повинні стати постійно діючими астрономічними обсерваторіями, оснащеними радіотелескопами для спостережень віддалених джерел радіовипромінювання (квазарів) і супутниковими приймачами GPS-ГЛОНАСС. Взаємне положення цих пунктів буде визначатися з похибкою в 1 - 2 см.
Високоточна астрономо-геодезична мережа ВАГС по своїй суті повинна замінити ланки тріангуляції I класу і являти собою однорідні по точності просторові побудови з відстанню між суміжними пунктами 150 - 300 км.
Загальна кількість пунктів ВАГС має становити 500 - 700, при цьому частина пунктів буде сполучена з пунктами ФАГС. Взаємне положення таких пунктів буде визначатися супутниковими методами з відносною похибкою або 2 - 3 см в плані.
Нарешті, супутникова геодезична мережа I класу (СГС-1) є заміною тріангуляції I - II класу із середніми відстанями між пунктами 30 - 35 км, загальною кількістю 10 - 15 тисяч і похибкою взаємного положення 1 - 2 см. Побудова такої мережі передбачається закінчити в найближче десятиліття.