Geodezja Tom 2

Andrzej Jagielski

Niniejsza darmowa publikacja zawiera jedynie fragment pełnej wersji

całej publikacji.

Aby przeczytać ten tytuł w pełnej wersji kliknij tutaj.

Niniejsza publikacja może być kopiowana, oraz dowolnie rozprowadzana tylko i wyłącznie w formie

dostarczonej przez Wydawnictwo GEODPIS. Zabronione są jakiekolwiek zmiany w zawartości publikacji

bez pisemnej zgody Wydawnictwa GEODPIS - wydawcy niniejszej publikacji. Zabrania się jej

odsprzedaży.ja

Pełna wersja niniejszej publikacji jest do nabycia w sklepie

internetowym

www.witmir.pl

Opiniodawcy I wydania: prof. dr hab. inż. Józef Beluch prof. dr hab. inż. Jacek Szewczyk Copyright © by Andrzej Jagielski http://www.ar.krakow.pl/~ajagielski/ Wydanie II − zmienione Podręcznik jest przeznaczony jako lektura pomocnicza dla studentów II roku wydzia-łów geodezyjnych i uczniów klas III – IV technikum geodezyjnego. Projekt okładki, skład komputerowy, redakcja i rysunki: Andrzej Jagielski Druk, oprawa: Wydawnictwo: Andrzej Jagielski Dystrybucja: Andrzej Jagielski

� tel. kom. 505-204-149 ���� e-mail geodpis@wp.pl

���� www.ar.krakow.pl/~ajagielski/

Bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich podręcznik nie może być w całości ani we fragmentach powielany, kopiowany lub rozpowszechniany za pomocą urządzeń elek-tronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających itp.

ISBN: 978-83-922884-3-5

� !

Spis treści 3

SPIS TREŚCI: Przedmowa ............................................................................................................................. 9

Rozdział 1: Podstawy jednolitości prac geodezyjnych na terenie Polski ....................... 11 1.1. Założenia ogólne .........................................................................................................11 1.2. Powierzchnie odniesienia i globalne układy współrzędnych ..................................... 12

1.2.1. Powierzchnie odniesienia..................................................................................................... 12 1.2.2. Globalne układy współrzędnych ......................................................................................... 14

1.3. Odwzorowania kartograficzne ................................................................................... 17 1.4. Międzynarodowy System Odniesienia (ITRS) i układ europejski (ETRF) ............... 22 1.5. Państwowy system odniesień przestrzennych w Polsce ............................................. 23

1.5.1. Geodezyjny układ odniesienia ............................................................................................. 23 1.5.2. Układ współrzędnych prostokątnych „1942” ...................................................................... 23 1.5.3. Układ współrzędnych „1965” i GUGiK -80 ........................................................................ 24 1.5.4. Układy współrzędnych: „1992”, „2000” i UTM ................................................................. 26 1.5.5. Odniesienia prac grawimetrycznych i magnetycznych ....................................................... 28 1.5.6. Układ wysokościowy ........................................................................................................... 28

1.6. Instrukcje geodezyjne, wytyczne techniczne i normy ................................................ 29 1.6.1. Instrukcje geodezyjne ........................................................................................................... 30 1.6.2. Wytyczne techniczne ........................................................................................................... 31 1.6.3. Wykaz aktualnie obowiązujących standardów technicznych ............................................. 32 1.6.4. Normy .................................................................................................................................. 34

1.7. Zakres prac geodezyjnych........................................................................................... 36 1.8. Organizacja służb geodezyjno-kartograficznych w Polsce ........................................ 38 1.9. Ośrodki dokumentacji geodezyjno-kartograficznej ................................................... 41 1.10. Podział osnowy geodezyjnej .................................................................................... 42 1.11. Geodezyjna osnowa pozioma ................................................................................... 45

1.11.1. Pozioma osnowa podstawowa ........................................................................................... 45 1.11.2. Pozioma osnowa szczegółowa ........................................................................................... 49 1.11.3. Pozioma osnowa pomiarowa ............................................................................................. 51

1.12. Geodezyjna osnowa wysokościowa ......................................................................... 54

Rozdział 2: Technologie stosowane do zakładania osnowy geodezyjnej ....................... 56

A) TECHNOLOGIE ZAKŁADANIA OSNÓW POZIOMYCH 2.1. Wiadomości ogólne .................................................................................................... 56 2.2. Triangulacja ................................................................................................................ 57

2.2.1. Wiadomości wstępne ........................................................................................................... 57 2.2.2. Czworobok geodezyjny ....................................................................................................... 59 2.2.3. Układ centralny .................................................................................................................... 61 2.2.4. Łańcuch trójkątów ............................................................................................................... 62 2.2.5. Sieci powierzchniowe .......................................................................................................... 63 2.2.6. Równania poprawek obserwacji kątowych .......................................................................... 64

2.3. Trilateracja .................................................................................................................. 66 2.4. Sieci kątowo-liniowe .................................................................................................. 68 2.5. Poligonizacja .............................................................................................................. 70 2.6. Satelitarne systemy pozycjonowania .......................................................................... 73

2.6.1. Informacje wstępne o GPS ................................................................................................... 73 2.6.2. Składniki systemu ................................................................................................................ 74 2.6.3. Emisja sygnałów .................................................................................................................. 76 2.6.4. Zasada wyznaczania położenia ............................................................................................ 77 2.6.5. Odbiorniki GPS .................................................................................................................... 81

Spis treści 4

2.6.6. Systemy GLONASS i GALILEO ........................................................................................ 83 2.6.7. Geodezyjne metody pomiaru przy użyciu technologii satelitarnych ................................... 86 2.6.8. Aktywna Sieć Geodezyjna w Polsce ASG-PL ..................................................................... 89

B) TECHNOLOGIE OSNÓW WYSOKOŚCIOWYCH

2.7. Niwelacja geometryczna ............................................................................................ 95 2.8. Niwelacja trygonometryczna ...................................................................................... 96 2.9. Niwelacja hydrostatyczna ........................................................................................... 98 2.10. Satelitarne pomiary wysokościowe ........................................................................ 100

Rozdział 3: Projektowanie osnów szczegółowych .......................................................... 101 3.1. Zasady ogólne projektowania szczegółowej osnowy poziomej ............................... 101 3.2. Zebranie i analiza istniejących materiałów geodezyjno-kartograficznych ...............102 3.3. Opracowanie założeń projektu technicznego ........................................................... 103 3.4. Wywiad terenowy .................................................................................................... 107 3.5. Projekt techniczny sieci ........................................................................................... 109 3.6. Sposoby wstępnego badania konstrukcji sieci ......................................................... 110 3.7. Projektowanie osnowy wysokościowej .................................................................... 114

3.7.1. Zebranie i analiza i sposoby wykorzystania istniejących materiałów geodezyjno-kartograficznych ................................................................................................................. 114

3.7.2. Założenia projektu technicznego ....................................................................................... 115 3.7.3. Wywiad terenowy .............................................................................................................. 115 3.7.4. Opracowanie projektu technicznego .................................................................................. 116

Rozdział 4: Stabilizacja punktów osnowy geodezyjnej ................................................. 118 4.1. Zasady ogólne osadzania znaków geodezyjnych ..................................................... 118 4.2. Znaki geodezyjnej osnowy poziomej ....................................................................... 122

4.2.1. Znaki poziomej osnowy szczegółowej kl. II ..................................................................... 122 4.2.2. Znaki poziomej osnowy szczegółowej kl. III .................................................................... 125 4.2.3. Znaki poziomej osnowy pomiarowej ................................................................................. 126

4.3. Odtwarzanie i wznawianie punktów poziomej osnowy szczegółowej .................... 127 4.4. Znaki geodezyjnej osnowy wysokościowej ............................................................. 128

Rozdział 5: Pomiar osnowy poziomej ............................................................................. 132 5.1. Zasady wykonywania pomiaru osnów geodezyjnych .............................................. 132 5.2. Pomiar kątów poziomych ........................................................................................ 133

5.2.1. Przygotowanie sprzętu do pomiarów kątowych ................................................................ 133 5.2.2. Teodolity stosowane do pomiaru kątów osnowy poziomej kl. II i III ............................... 134 5.2.3. Metoda kierunkowa ........................................................................................................... 135 5.2.4. Metody kątowe .................................................................................................................. 141

5.3. Mimośrodowy pomiar kątów ................................................................................... 143 5.3.1. Wyznaczenie elementów mimośrodu ................................................................................ 143 5.3.2. Dośrodkowanie obserwacji mimośrodowych .................................................................... 148

5.4. Przeniesienie współrzędnych ................................................................................... 150 5.4.1. Znaczenie punktów przeniesienia współrzędnych ............................................................. 150 5.4.2. Wymagania dokładnościowe i konstrukcja siatek przeniesienia ....................................... 151

5.5. Punkty kierunkowe ................................................................................................... 155 5.6. Pomiary liniowe osnów poziomych ......................................................................... 156

5.6.1. Metody pomiaru odległości i wymagania dokładnościowe ............................................... 156 5.6.2. Pomiar długości boków osnowy poziomej ........................................................................ 157 5.6.3. Obliczenie poprawek odległości oraz zredukowanej długości boku ................................. 159 5.6.4. Sprawdzanie dalmierzy ...................................................................................................... 163

5.7. Dalmierze elektromagnetyczne ................................................................................ 163

Spis treści 5

Rozdział 6: Pomiar osnowy wysokościowej metodą niwelacji geometrycznej ............ 170 6.1. Sprzęt pomiarowy stosowany do niwelacji klasy I i II ............................................ 170

6.1.1. Niwelatory optyczne .......................................................................................................... 170 6.1.2. Łaty do niwelacji precyzyjnej i ich wyposażenie .............................................................. 173 6.1.3. Niwelatory kodowe ............................................................................................................ 174

6.2. Niwelacja sieci osnowy podstawowej ...................................................................... 180

Rozdział 7: Podstawy rachunku wyrównawczego i metod obliczeń geodezyjnych .... 184 7.1. Błędy obserwacji geodezyjnych ............................................................................... 184 7.2. Zasady obliczeń geodezyjnych ................................................................................. 187

7.2.1. Zaokrąglanie liczb .............................................................................................................. 187 7.2.2. Działania na liczbach przybliżonych (reguły Kryłowa – Bradisa) .................................... 187

7.3. Prawo przenoszenia się błędów średnich ................................................................. 188 7.4. Przykłady zastosowań prawa przenoszenia się błędów średnich ............................. 191 7.5. Wyrównanie spostrzeżeń bezpośrednich .................................................................. 198

7.5.1. Wyrównanie spostrzeżeń bezpośrednich jednakowo dokładnych ..................................... 198 7.5.2. Wyrównanie spostrzeżeń bezpośrednich niejednakowo dokładnych ................................ 201

7.6. Wyrównanie spostrzeżeń pośredniczących .............................................................. 203 7.7. Wyrównanie spostrzeżeń zawarunkowanych ........................................................... 211

Rozdział 8: Elementy rachunku wyznacznikowego i macierzowego............................ 217 A) WYZNACZNIKI

8.1. Pojęcie tablicy liczbowej i wyznacznika .................................................................. 217 8.2. Obliczanie wartości wyznaczników drugiego i trzeciego stopnia ............................ 219 8.3. Minory i kofaktory ................................................................................................... 220 8.4. Własności wyznaczników ........................................................................................ 222 8.5. Obliczanie wyznaczników wyższych stopni ............................................................ 224 8.6. Zastosowanie wyznaczników do rozwiązywania układów równań liniowych ........ 227

8.6.1. Rozwiązanie układu równań za pomocą kofaktorów ........................................................ 227 8.6.2. Rozwiązanie układów równań za pomocą tabel zerujących .............................................. 228

B) MACIERZE 8.7. Wiadomości wprowadzające .................................................................................... 230 8.8. Rodzaje macierzy ..................................................................................................... 231 8.9. Równość macierzy, dodawanie i odejmowanie macierzy, mnożenie macierzy przez liczbę. 232 8.10. Iloczyn macierzy .................................................................................................... 233 8.11. Odwrotność macierzy ............................................................................................ 235

8.11.1. Pojęcie odwrotności macierzy ......................................................................................... 235 8.11.2. Obliczenie odwrotności macierzy kwadratowej przy pomocy wyznaczników ............... 235 8.11.3. Obliczenie odwrotności macierzy symetrycznej za pomocą rozkładu na czynniki

trójkątne ........................................................................................................................... 236 8.12. Zastosowanie odwrotności macierzy do rozwiązywania układów równań

liniowych ................................................................................................................239 8.13. Zarys wyrównania spostrzeżeń pośredniczących w ujęciu macierzowym ............. 240 8.14. Zarys wyrównania spostrzeżeń zawarunkowanych w ujęciu macierzowym ......... 244 8.15. Wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego Excel do obliczeń macierzowych ........... 246

8.15.1. Transponowanie macierzy ............................................................................................... 246 8.15.2. Obliczanie wyznacznika tablicy kwadratowej ................................................................. 247 8.15.3. Obliczanie iloczynu macierzowego ................................................................................. 247 8.15.4. Obliczanie odwrotności macierzy .................................................................................... 248 8.15.5. Rozwiązywanie układów równań liniowych ................................................................... 248

8.16. Wyrównanie spostrzeżeń pośredniczących w Excelu ............................................ 249 8.17. Wyrównanie spostrzeżeń zawarunkowanych w Excelu ......................................... 250

Spis treści 6

Rozdział 9: Wcięcia............................................................................................................ 253 9.1. Istota wcięć ............................................................................................................... 253 9.2. Kątowe wcięcie w przód .......................................................................................... 254

9.2.1. Konstrukcja wcięcia ........................................................................................................... 254 9.2.2. Klasyczne rozwiązanie kątowego wcięcia w przód ........................................................... 254 9.2.3. Obliczenie kątowego wcięcia w przód za pomocą symboli S. Hausbrandta ..................... 255 9.2.4. Ocena dokładności wcięcia w przód .................................................................................. 256

9.3. Kierunkowe wcięcie w przód ................................................................................... 259 9.4. Wcięcie liniowe ........................................................................................................ 260 9.5. Wcięcie kombinowane (kątowo – liniowe) .............................................................. 263 9.6. Wcięcie wstecz ......................................................................................................... 265 9.7. Zadanie Hansena ...................................................................................................... 274

9.7.1. Rozwiązanie zadania Hansena za pomocą symboli rachunkowych S. Hausbrandta ........ 275 9.7.2. Rozwiązanie zadania Hansena za pomocą kątów pomocniczych φ i ψ ............................ 276

9.8. Uogólnione zadanie Hansena (zadanie Mareka) ...................................................... 277 9.9. Wyznaczenie grup punktów, wcięcia wielokrotne ................................................... 278 9.10. Stanowiska swobodne ............................................................................................ 284

9.10.1. Obliczenie i wyrównanie stanowisk swobodnych ........................................................... 284 9.10.2. Obliczenie współrzędnych stanowisk swobodnych za pomocą programu

komputerowego WinKalk ................................................................................................ 287 9.11. Konstrukcja geometryczna określająca położenie punktu ..................................... 289

Rozdział 10: Wybrane zagadnienia z dziedziny obliczeń osnów geodezyjnych........... 291 10.1. Opracowanie wyników pomiaru osnów poziomych przed wyrównaniem sieci .... 291

10.1.1. Założenia ogólne opracowania materiału obserwacyjnego osnowy poziomej ................ 291 10.1.2. Ocena dokładności pomierzonych kierunków lub kątów poziomych ............................. 292 10.1.3. Ocena dokładności pomierzonych długości boków ......................................................... 293 10.1.4. Kontrola jakości prac związanych z zakładaniem osnów geodezyjnych ........................ 294

10.2. Opracowanie wyników pomiaru osnów wysokościowych przed wyrównaniem sieci . 294 10.3. Przybliżone wyrównanie osnów wysokościowych i poziomych ........................... 296

10.3.1. Zasady ogólne wyrównywania sieci geodezyjnych ......................................................... 296 10.3.2. Wyrównanie pojedynczego ciągu niwelacyjnego, nawiązanego obustronnie ................. 297 10.3.3. Wyrównanie sieci niwelacyjnych metodą punktów węzłowych ..................................... 298 10.3.4. Wyrównanie sieci poligonowych metodą punktów węzłowych ..................................... 300

10.4. Podstawy wyrównania ścisłego osnów poziomych ................................................ 306 10.5. Wyrównanie ścisłe osnów wysokościowych ......................................................... 306

10.5.1. Wyrównanie osnów wysokościowych metodą pośredniczącą ........................................ 306 10.5.2. Wyrównanie osnów wysokościowych metodą warunkową ............................................ 309

Rozdział 11: Transformacja współrzędnych na płaszczyźnie........................................ 313 11.1. Transformacja metodą Helmerta ............................................................................ 313

11.1.1. Założenia ogólne transformacji współrzędnych na płaszczyźnie .................................... 313 11.1.2. Transformacja współrzędnych przy dwóch punktach dostosowania ............................... 315 11.1.3. Transformacja przy więcej niż dwóch punktach dostosowania ....................................... 317

11.2. Transformacja afiniczna ......................................................................................... 319

Rozdział 12: Niwelacja trygonometryczna ..................................................................... 323 12.1. Wiadomości wstępne .............................................................................................. 323 12.2. Wpływ krzywizny Ziemi i refrakcji na trygonometryczny pomiar wysokości ...... 324

12.2.1. Wpływ krzywizny Ziemi na pomiary wysokościowe ...................................................... 324 12.2.2. Wpływ pionowej refrakcji atmosferycznej na pomiary wysokościowe .......................... 325 12.2.3. Współczynnik refrakcji k ................................................................................................. 328

Spis treści 7

12.3. Zastosowanie niwelacji trygonometrycznej do wyznaczania wysokości punktów poziomej osnowy szczegółowej .............................................................................. 329

12.3.1. Wyznaczenie wysokości instrumentu i sygnału celowniczego ....................................... 329 12.3.2. Wyznaczenie wysokości stolika i innych elementów wieży triangulacyjnej .................. 331 12.3.3. Mimośrodowy pomiar kątów pionowych ........................................................................ 332 12.3.4. Wyznaczenie wysokości punktów osnowy poziomej ...................................................... 334

12.4. Wyznaczanie odległości pionowych i względnych wysokości obiektów .............. 334 12.5. Trygonometryczne wyznaczanie bezwzględnych wysokości punktów ................. 336

12.5.1. Wyznaczanie wysokości punktu położonego na obiekcie dostępnym do pomiaru odległości d ...................................................................................................................... 336

12.5.2. Wyznaczenie wysokości punktu niedostępnego, bez możliwości pomiaru odległości d ... 337 12.6. Przestrzenne wcięcie w przód ................................................................................ 339 12.7. Trygonometryczny pomiar ciągów wysokościowych ............................................ 340 12.8. Zastosowanie niwelacji trygonometrycznej do badania pionowości budowli

wysmukłych ...................................................................................................... 344

Rozdział 13: Tachimetria ................................................................................................. 348 13.1. Wiadomości ogólne ................................................................................................ 348 13.2. Osnowa pomiaru tachimetrycznego ....................................................................... 351 13.3. Tachimetryczny pomiar rzeźby terenu ................................................................... 353

13.3.1. Sprzęt tachimetryczny ...................................................................................................... 354 13.3.2. Czynności wstępne poprzedzające właściwy pomiar tachimetryczny ............................ 354 13.3.3. Czynności poszczególnych członków zespołu tachimetrycznego ................................... 355 13.3.4. Rozprowadzanie pikiet podczas pomiaru rzeźby terenu .................................................. 356

13.4. Szkic tachimetryczny ............................................................................................. 358 13.5. Tachimetryczne prace kameralne .......................................................................... 361 13.6. Kreślenie warstwic za pomocą programu MikroMap ........................................... 364 13.7. Kompletowanie operatu tachimetrycznego ........................................................... 365

Rozdział 14: Tachimetry .................................................................................................. 366 14.1. Wprowadzenie ......………...................................................................................... 366 14.2. Tachimetry optyczne .............................................................................................. 367

14.2.1. Tachimetry zwykłe .......................................................................................................... 367 14.2.2. Tachimetry diagramowe .................................................................................................. 372 14.2.3. Tachimetry optyczne z dalmierzami dwuobrazowymi .................................................... 374

14.3. Tachimetry elektroniczne ....................................................................................... 377 14.4. Ważniejsze kierunki udoskonalania tachimetrów elektronicznych ........................ 384

14.4.1. Informacje ogólne ............................................................................................................ 384 14.4.2. Pomiary bez reflektora zwrotnego ................................................................................... 385 14.4.3. Unowocześnienie wyświetlacza i klawiatury .................................................................. 386 14.4.4. Rejestracja danych, komunikacja .................................................................................... 387 14.4.5. Celowanie automatyczne ................................................................................................. 388 14.4.6. Zasilanie tachimetrów ...................................................................................................... 391 14.4.7. Współpraca tachimetrów z systemami pozycjonowania satelitarnego ............................ 393

Rozdział 15: Mapy ............................................................................................................ 394 15.1. Definicja i właściwości mapy ................................................................................. 394 15.2. Godła map topograficznych w podziale Międzynarodowej Mapy Świata ............. 397 15.3. Godła map topograficznych i mapy zasadniczej w układzie „1965” ..................... 399 15.4. Godła arkuszy mapy zasadniczej w układzie: „2000” i map topograficznych

w układzie „1992” .................................................................................................. 404 15.5. Mapa zasadnicza .................................................................................................... 407

Spis treści 8

15.5.1. Definicja i znaczenie mapy zasadniczej .......................................................................... 407 15.5.2. Skale bazowe ................................................................................................................... 408 15.5.3. Treść mapy zasadniczej ................................................................................................... 408 15.5.4. Forma, nakładki tematyczne i zasady prowadzenia mapy zasadniczej ........................... 409 15.5.5. Metryka mapy zasadniczej .............................................................................................. 404 15.5.6. Katalog obiektów i znaków umownych mapy zasadniczej w instrukcji K-1 .................. 413 15.5.7. Zalecenia redakcyjne mapy zasadniczej .......................................................................... 414 15.5.8. Formularz definicji obiektu ............................................................................................. 415 15.5.9. Grubości linii stosowane podczas wykreślania mapy zasadniczej .................................. 417 15.5.10. Zasady wykonywania opisów na mapie zasadniczej ..................................................... 418

15.6. Mapa numeryczna .................................................................................................. 418 15.6.1. Określenie i cechy mapy numerycznej ............................................................................ 418 15.6.2. Numeryczna mapa zasadnicza ......................................................................................... 423

15.7. Mapy topograficzne ................................................................................................ 426 15.8. Mapy tematyczne ................................................................................................... 430 15.8. Systemy informacji przestrzennej .......................................................................... 417 15.9. Aktualizacja mapy zasadniczej .............................................................................. 433 15.10. Modernizacja mapy zasadniczej ........................................................................... 436

Rozdział 16: MK 2005 – program do tworzenia map numerycznych .......................... 438 16.1. Podstawy programu MicroStation firmy Bentley ................................................... 438

16.1.1. Wprowadzenie ................................................................................................................. 438 16.1.2. Główna paleta narzędziowa ............................................................................................. 439 16.1.3. Okna widokowe i sterowanie ich obrazem ...................................................................... 440 16.1.4. Warstwy i filtry tematyczne ............................................................................................. 442 16.1.5. Wskazywanie elementów ................................................................................................ 443 16.1.6. Wykorzystanie funkcji „Ogrodzenie elementów” ........................................................... 444 16.1.7. Atrybuty elementów graficznych ..................................................................................... 446 16.1.8. Modyfikacje elementów graficznych ............................................................................... 446 16.1.9. Funkcje przyciągania ....................................................................................................... 448 16.1.10. AccuDraw − narzędzie do precyzyjnego rysowania ...................................................... 449 16.1.11. Plik prototypowy i plik odniesienia ............................................................................... 451 16.1.12. Paleta Standard .............................................................................................................. 452 16.1.13. Pliki rastrowe ................................................................................................................. 453 16.1.14. Pomiary na rysunku projektu ......................................................................................... 457 16.1.15. PopSet ............................................................................................................................ 458 16.1.16. Komórki ......................................................................................................................... 458

16.2. Nakładka geodezyjna MK 2005 ............................................................................. 460 16.2.1. Czynności instalacyjne i konfiguracyjne ......................................................................... 460 16.2.2. Rozpoczęcie pracy w systemie MK / MicroStation .......................................................... 463 16.2.3. Wprowadzenie na mapę pikiet i ramki sekcyjnej ............................................................ 465 16.2.4. Narzędzia palety „Mapa zasadnicza” .............................................................................. 468 16.2.5. Nanoszenie szczegółów sytuacyjnych ............................................................................. 472 16.2.6. Nanoszenie elementów wysokościowych mapy zasadniczej .......................................... 479 16.2.7. Skrócone informacje o innych funkcjach nakładki MK .................................................. 485 16.2.8. Konfiguracja pliku sterującego wydrukiem mapy ........................................................... 489

Rozdział 17: Systemy Informacji Przestrzennej (SIP) .................................................. 492 17.1. Zasady ogólne SIP ................................................................................................. 492 17.2. System Informacji Geograficznej (GIS) ................................................................. 493 17.3. System Informacji o Terenie (SIT) ........................................................................ 495 17.4. Standard Wymiany Informacji Geodezyjnych (SWING) ...................................... 500

9

Pamięci profesora Czesława Kameli – wybitnego geodety, uczonego i nauczyciela akademickiego oraz człowieka o niezwykłej szlachetności podręcznik ten poświęcam:

Autor Przedmowa do wyd. I

Od dłuższego czasu na polskim rynku wydawniczym odczuwalny jest brak podręcz-ników geodezji, przeznaczonych dla II roku studiów wydziałów geodezyjnych wyższych uczelni technicznych, obejmujących swą treścią materiał nauczania geodezji ogólnej zgod-ny z programem specjalności geodezja i kartografia. Skrypty i książki z tego zakresu wy-dawane w latach 1980-1990 już dawno zniknęły z półek księgarń, a ze względu na szybki postęp techniczny w dziedzinie technik informatycznych i konstrukcji przyrządów geode-zyjnych częściowo utraciły także aktualność. Szczególnie duże trudności w nauczaniu geodezji występują jednak w średnim szkolnictwie zawodowym, ponieważ dla technikum geodezyjnego już od prawie dwudziestu lat nie są wydawane żadne podręczniki z zakresu przedmiotów kierunkowych. Stało się to dla mnie bodźcem do choćby częściowego wy-pełnienia wspomnianej luki wydawniczej i po edycji książki Geodezja I, która spotkała się z przychylnym przyjęciem P. T. Czytelników, podjąłem się napisania podręcznika Geode-zja II, który objąłby następną partię materiału nauczania i jednocześnie jako lektura po-mocnicza był przydatny zarówno dla studentów drugiego roku kierunku geodezji i karto-grafii wyższych uczelni, jak i uczniów starszych klas technikum geodezyjnego oraz słu-chaczy II roku policealnego studium zawodowego.

W doborze tematyki zawartej w niniejszym podręczniku starałem się uwzględnić istotne zagadnienia z zakresu klasycznej geodezji oraz informacje związane z nowymi technologiami wykonywania i opracowania pomiarów geodezyjnych, a także podstawowe wiadomości związane z wprowadzaną ostatnio w Polsce zmianą geodezyjnego systemu odniesień przestrzennych, co z kolei wiąże się z sukcesywnym opracowywaniem przez ze-społy autorów podległe Głównemu Geodecie Kraju nowych przepisów technicznych, które stopniowo zastępują zdezaktualizowane stare instrukcje i wytyczne. Proces ten właśnie się rozpoczął, toteż w ramach podręcznika starałem się w możliwym dla mnie zakresie ująć dostępne mi informacje związane z wymogami nowych standardów technicznych oraz ich projektów, które niebawem wejdą w życie.

Podręcznik Geodezja II składa się z szesnastu rozdziałów, z których część obejmuje podstawowe wiadomości z takich zagadnień geodezji ogólnej jak: czynniki decydujące o jednolitości prac geodezyjnych na terenie Polski, kwestie związane ze szczegółowymi i pomiarowymi osnowami geodezyjnymi, począwszy od aktualnie stosowanych technolo-gii ich zakładania, poprzez projektowanie, stabilizację punktów, pomiar i obliczenie.

Głównie z myślą o nauczaniu w technikum geodezyjnym, gdzie rachunek wyrów-nawczy nie stanowi odrębnego przedmiotu, lecz połączony jest z geodezją, w podręczniku znalazły się dwa rozdziały dotyczące podstawowych zasad metodyki obliczeń geodezyj-nych i wyrównania obserwacji.

Trzecią grupę zagadnień ujętych w tej książce stanowią wiadomości dotyczące niwe-lacji trygonometrycznej i tachimetrii. Ostatnia część podręcznika została poświęcona ma-pom oraz podejmowanym dla ich aktualizacji pomiarom uzupełniającym.

Przedmowa 10

Autorem podrozdziału 2.7. pt. Zastosowanie sieci modularnych do zakładania osnów pomiarowych jest dr inż. Tadeusz Gargula, mój Kolega z Katedry Geodezji A.R. w Kra-kowie, zaś podrozdziału 15.10, dotyczącego programu komputerowego „Mapa Kontek-stowa - MK2000”, przeznaczonego do sporządzenia mapy numerycznej, jest jego twórca i zarazem także pracownik naszej Katedry − mgr inż. Mariusz Zygmunt. Obydwu Kole-gom za istotne wzbogacenie treści niniejszej książki składam tą drogą wyrazy mojej wdzięczności.

Pragnę również w tym miejscu złożyć najserdeczniejsze podziękowania Panom Pro-fesorom z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie: p. prof. Józefowi Beluchowi oraz p. prof. Jackowi Szewczykowi za życzliwą ocenę, cenne korekty i wskazówki dotyczące udoskonalenia wiadomości zawartych w tego podręcznika.

Szanownych Czytelników zapraszam również do odwiedzania mojej strony interne-towej: http://www.ar.krakow.pl/~ajagielski/ , gdzie będę się starał umieszczać przydatne infor-macje i pliki do pobrania dla osób studiujących geodezję.

Andrzej Jagielski Uwagi do wydania II

Po czterech latach, które upłynęły od ukazania się pierwszego wydania książki Geo-dezja II zaszła potrzeba wprowadzenia pewnych zmian i uzupełnień treści, wynikających przede wszystkim z postępu technicznego, przejawiającego się głównie poprzez moderni-zację przyrządów do pomiarów bezpośrednich, rozbudowy systemów informatycznych i technik pozycjonowania satelitarnego.

Porównane obydwu wydań wskazuje na znaczne poszerzenie treści rozdziałów zwią-zanych z głównymi nurtami rozwojowymi współczesnej geodezji, dotyczącymi unowocze-śnienia instrumentów typu total station, niwelatorów kodowych, pomiarów GPS oraz sys-temów informacji przestrzennej.

Sporo miejsca poświęcono opartej na platformie Bentley MicroStation nakładce geo-dezyjnej MK 2005, będącej niezwykle przyjaznym dla geodety-praktyka narzędziem, prze-znaczonym w głównej mierze do tworzenia map numerycznych. Za nieodpłatne udostęp-nienie na moją prośbę pełnej wersji tego programu składam podziękowanie kierownictwu firmy GeoDeZy z Krakowa, a szczególnie pani mgr inż. Agnieszce Tkocz za wnikliwą ko-rektę rozdziału 16 i napisanie ust. 16.2.8. Niestety prośba o współpracę, dotycząca oma-wianego dość obszernie w I wydaniu programu GEONET®, adresowana do dystrybutora −

rzeszowskiej firmy AlgoRes-soft, nie doczekała się odpowiedzi, stąd w wydaniu II niniej-szej książki brak informacji o aktualnej wersji tego programu. Dla zainteresowanych P.T. Czytelników są one łatwo dostępne na rozbudowanej stronie internetowej wspomnianej firmy.

Andrzej Jagielski

Kraków; październik 2007 r.

ROZDZIAŁ 3: Projektowanie osnów szczegółowych

3.1. Zasady ogólne projektowania szczegółowej osnow y poziomej

Celem projektowania i zakładania osnów geodezyjnych jest zapewnienie na wybra-nym obszarze wymaganego pokrycia terenu osnową odpowiedniego rodzaju i klasy w o-kreślonej liczbie i zagęszczeniu punktów. Projekty wykonuje się w ramach poszczegól-nych sieci, będących zbiorami punktów geodezyjnych, stanowiących odrębne całości, cha-rakteryzujące się jednolitością metod pomiarów i sposobów określenia położenia tych punktów. Sieć stanowi więc jednostkę dla celów projektowania, zakładania i modernizacji osnowy.

Projektowanie sieci osnowy poziomej lub wysokościowej stanowi pierwszy, wstępny etap jej realizacji, po którym następują: stabilizacja punktów, pomiar elementów konstruk-cyjnych sieci, obliczenie i opracowanie wyników pomiaru, skompletowanie operatu i prze-kazanie go do ODGK oraz zleceniodawcy. Proces ten musi być poprzedzony rozpozna-niem zasięgu obszarowego nowo projektowanej osnowy, warunków terenowych, ogólnej koncepcji przyjętej w danym rejonie dla osnowy państwowej, aktualnych oraz przewidy-wanych, lokalnych potrzeb w zakresie nasycenia wybranego terenu osnową geodezyjną. Opracowanie projektu powinno także uwzględnić optymalne wyzyskanie na danym obsza-rze osnowy już istniejącej. Może ono polegać na wykorzystaniu jej punktów do nawiąza-nia, włączenia lub adaptacji w nowej sieci, jak również znaków stabilizujących i materia-łów z dawniejszych pomiarów. W oparciu o analizę zapotrzebowania na osnowę, warun-ków terenowych i stanu istniejącej osnowy należy dokonać wyboru najbardziej odpowied-niej konstrukcji sieci oraz technologii zapewniającej uzyskanie osnowy o odpowiedniej przydatności i dokładności zgodnej z wymaganiami standardów technicznych, przy jedno-czesnym obniżeniu do niezbędnego minimum nakładów finansowych związanych z reali-zacją projektu. Należy również określić metodykę opracowania wyników pomiaru.

Podczas czynności projektowych oraz przy ustalaniu lokalizacji poszczególnych punktów osnowy szczegółowej trzeba uwzględniać spełnienie jej podstawowych funkcji, do których zalicza się:

• użyteczność do nawiązywania osnów niższych klas, • korzystne oparcie dla pomiarów sytuacyjnych i rzeźby terenu, • przydatność do wynoszenia w teren projektów wynikających z planu zagospodaro-

wania przestrzennego danego obszaru. Sieci osnowy poziomej stanowią zbiory punktów połączonych elementami wyznacza-

jącymi tj. pomierzonymi kątami poziomymi lub kierunkami i długościami, tworzącymi konstrukcję geodezyjną o ustalonej dokładności (klasie), budowie geometrycznej, sposobie pomiaru i wyrównania dostarczającego współrzędnych prostokątnych X, Y punktów sieci oraz ich charakterystyki dokładnościowej. Ze względów ekonomicznych należy podczas opracowania projektu i jego realizacji uwzględnić wyniki wcześniejszych pomiarów i sta-bilizację znaków wykonanych dla punktów aktualnie istniejących na danym obszarze, o ile odpowiadają one wymogom dokładności i stabilizacji przewidzianym w instrukcji G-2 dla danej klasy osnowy. Każda nowo zakładana sieć lub grupa nowych punktów musi być na-wiązana do punktów sieci wyższych klas dokładności, w sposób umożliwiający prawidło-we określenie położenia zaprojektowanych punktów w państwowym układzie współrzęd-nych. Sieci osnowy szczegółowej należy projektować jako powierzchniowe sieci j edno-rzędowe, nawiązane wielopunktowo do osnów wyższych klas.

3.2. Zebranie i analiza istniejących materiałów geodezyjno-kartograficznych 102

Podczas projektowania sieci osnów poziomych i wysokościowych oprócz typowych nawiązań do osnowy wyższej klasy należy dla wzmocnienia sieci i w celach kontrolnych dokonywać wzajemnych nawiązań nowej osnowy do istniejących punktów b l i sk ich wyższej klasy oraz punktów tej samej klasy, lecz należących do różnych sieci. W takim przypadku nawiązania poziome i wysokościowe powinny być zrealizowane wtedy, gdy w terenie zabudowanym lub zalesionym punkty bliskie znajdują się w odległości do 50 m oraz w odległości do 300 m – w terenie odkrytym. Nawiązanie geodezyjne punktu bliskie-go powinno zapewnić wyznaczenie jego współrzędnych lub wysokości oraz kontrolę po-miaru i obliczeń.

Projektowanie szczegółowej osnowy poziomej II klasy obejmuje trzy etapy: 1) opracowanie założeń projektowych nowej sieci z uwzględnieniem aktualnie istnie-

jącej osnowy na obszarze objętym projektem, 2) wywiad terenowy, weryfikujący założenia projektowe, 3) opracowanie końcowego projektu technicznego.

W przypadku projektowania osnowy III klasy często etapy 1 i 3 łączy się. Po zatwierdzeniu projektu technicznego osnowy przez właściwy organ państwowej

lub samorządowej służby geodezyjnej dalszy proces zakładania osnowy obejmuje następu-jące czynności:

1) stabilizacja znaków, 2) przygotowanie sprzętu pomiarowego i pomiar osnowy zgodny z zaprojektowaną

technologią, 3) wyrównanie sieci i obliczenie współrzędnych lub (i) wysokości punktów, 4) analiza dokładności potwierdzająca spełnienie wymagań zawartych w standardach

technicznych, 5) skompletowanie operatu związanego z założeniem osnowy i przekazanie go zlece-

niodawcy oraz do właściwego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej (ODGK).

3.2. Zebranie i analiza istniej ących materiałów geodezyjno-kartograficznych

Dla poprawnego opracowania założeń projektowych konieczne jest zgromadzenie ist-niejących materiałów geodezyjnych i kartograficznych przechowywanych w Ośrodkach Dokumentacji (ODGK). Do przydatnych dla celów projektowych materiałów, odnoszą-cych się danego terenu i znajdującej się na nim osnowy geodezyjnej, zalicza się:

• mapy topograficzne w skalach 1:10 000, 1:25 000, mapy wielkoskalowe (mapa za-sadnicza), mapy przeglądowe osnowy poziomej i wysokościowej,

• operaty pomiaru istniejącej osnowy podstawowej i szczegółowej (dawniejsze pro-jekty, sprawozdania techniczne, wyniki wywiadów terenowych, protokoły osadze-nia znaków, opisy topograficzne punktów, dane pomiarowe, wykazy miar, szkice osnów, dokumentacja obliczenia współrzędnych i wysokości, analizy dokładności, katalogi współrzędnych i wysokości punktów).

Po zebraniu powyższych materiałów należy dokonać ich szczegółowej analizy, jak również oceny dokładności i przydatności istniejących osnów oraz możliwości, a także sposobów wykorzystania poszczególnych ich fragmentów. Określanie wniosków dotyczą-cych stopnia przydatności materiałów archiwalnych i sposobu ich wykorzystania przy za-kładaniu nowej sieci należy dokonywać w oparciu o odpowiednie metody, wzory i pro-gramy komputerowe, spośród których najczęściej stosowany jest program GEONET firmy AlgoRes-soft z Rzeszowa.

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 103

Analiza zebranych materiałów ma wskazać następujące możliwości: • zastosowanie istniejących punktów znajdujących się wewnątrz sieci i na jej obrze-żach w charakterze punktów nawiązania, należących do osnowy wyższej klasy dokładnościowej niż klasa projektowanej sieci,

• adaptację istniejących sieci i ich punktów o dokładności równorzędnej lub wyż-szej w stosunku do sieci projektowanej, dzięki czemu zostanie punkty te zostaną włączone do nowej sieci, przy czym wykorzystany zarówno archiwalny materiał obserwacyjny, jak i znaki stabilizacyjne tych punktów,

• wykorzystanie stab i l izacj i punktów, na których zostaną wykonane nowe obser-wacje, ze względu na niekompletność lub zbyt niską dokładność poprzednich po-miarów,

• stwierdzenie nieprzydatności dawnych punktów osnowy, a więc niemożliwości jakiegokolwiek wykorzystania z uwagi na niewłaściwą lokalizację, stabilizację lub zbyt niską dokładność wyznaczenia położenia.

3.3. Opracowanie zało żeń projektu technicznego

Podjęcie czynności projektowych wiąże się z koniecznością ustalenia zadań przyszłej osnowy i sposobów ich realizacji. Dokumentacja założeń projektu osnowy składa się z dwóch podstawowych części: opisowej i graficznej. Projekt stanowi zespół dokumentów, w którym należy określić następujące informacje:

• rodzaj i klasa (dokładność) osnowy, • bieżące i perspektywiczne zapotrzebowanie lokalne na osnowę geodezyjną, • zasięg obszarowy i wymagana gęstość punktów i kształt sieci, • technologia pomiaru i obliczeń, • lokalizacja punktów osnowy, sposoby ich utrwalenia lub zabudowy, • optymalizacja ekonomiczna kosztów realizacji zaprojektowanej osnowy, • zgodność projektu z wymogami instrukcji technicznych.

Celem wstępnego etapu prac projektowych jest ustalenie na zadanym obszarze zapo-trzebowania i wymagań w zakresie osnowy geodezyjnej określonej klasy, jej zasięgu, stopnia zagęszczenia punktami uwzględniającego charakter terenu, technologii realizacji osnowy o określonej dokładności oraz przybliżonej lokalizacji poszczególnych punktów pod kątem obecnego i przyszłego lokalnego zapotrzebowania na osnowę. Po określeniu technologii zakładania sieci i ustaleniu rozmieszczenia punktów jej nawiązania należy opracować konst rukc ję , czyli lokalizację, wzajemne usytuowanie i przybliżone warto-ści elementów sieci: punktów, kątów, długości boków. Dla nowych punktów trzeba ustalić minimalną ilość elementów wyznaczających, dla boków – wartości maksymalne, mini-malne i średnie oraz relacje z elementami sąsiadującymi np. stosunek sąsiednich boków, dla kątów – ich dopuszczalne wartości w figurach geometrycznych. Nowe punkty osnowy poziomej II kl. powinny być wyznaczone przez odpowiednią liczbę elementów wyznacza-jących. Współrzędne prawidłowo zaprojektowanego punktu mają zapewniać możliwość niezależnego określenia położenia przynajmniej dwukrotnie za pośrednictwem dwóch par linii obrazujących ich miejsca geometryczne (patrz ust. 9.11). Kąt przecięcia Ψ tych linii w sieciach II klasy powinien zawierać się w przedziale od 50g do 150g, zaś stosunek długo-ści odcinków wyznaczających nie może być większy niż 3:1. Poprawność konstrukcji sieci trzeba skontrolować za pomocą sprawdzenia ilości i rozmieszczenia spostrzeżeń nadlicz-bowych oraz wstępnej oceny dokładności przy użyciu metod analitycznych (rachunko-wych) lub graficznych np. w przypadku wcięć poprzez wykreślenie wstęg wahań i figur

3.3. Opracowanie założeń projektu technicznego 104

błędów. Wskaźnik wyznaczalności (niezawodności) z, czyli stosunek liczby elementów nadliczbowych n – u do liczby n wszystkich elementów wyznaczających dany punkt nie powinien być mniejszy niż 0,6. Dla całej sieci II klasy wskaźnik z (patrz ust. 3.5) nie może być mniejszy niż 0,5.

Stopień zagęszczenia terenu punktami sieci ustala się poprzez dokonanie analizy charakteru terenu, potrzeb lokalnych i poziomu zainwestowania danego obszaru. Najwięk-sza gęstość punktów powinna wystąpić na obszarach wielkomiejskich i uprzemysłowio-nych, mniejsza − na zabudowanych terenach wsi, zaś najmniejsza − w obrębie dużych kompleksów rolnych i leśnych. Stopień zagęszczenia osnowy zależy także od założeń technologicznych i warunków terenowych wpływających na: dopuszczalne długości celo-wych i usytuowanie punktów, które powinno zapewniać dogodne warunki do obserwacji punktów sąsiednich (naturalne wzniesienia, i stanowiska obserwacyjne na budowlach) oraz przewidywany sposób zabudowy punktów (np. wieże, stanowiska podwyższone).

Zgodnie z instrukcją G-2 sieć osnowy poziomej projektuje się w tak, aby stopień za-gęszczenia punktami wynosił:

1) dla osnowy poziomej II klasy (łącznie z punktami I klasy): a) 1 punkt na około 0,8 km2 na terenach intensywnie zainwestowanych, b) 1 punkt na 1 – 2 km2 na terenach rolnych, zależnie od potrzeb zagospodarowania terenu. c) 1 punkt na około 12 km2 na terenach zwartych kompleksów leśnych.

2) dla osnowy poziomej III klasy (łącznie z punktami klas wyższych): a) 1 punkt na 10 – 20 ha na terenach silnie zainwestowanych, b) 1 punkt na 20 – 50 ha na terenach rolnych, c) 1 punkt na 50 – 120 ha na terenach zwartych kompleksów leśnych. Duży wpływ na konstrukcję projektowanej sieci ma liczba i położenie dostępnych

punktów nawiązania , zaliczanych do klasy wyższej niż klasa projektowanej sieci. Punkty nawiązania powinny być równomiernie rozłożone na obszarze objętym projekto-waną siecią, zaś stosunek ich liczby do liczby punktów wyznaczanych nie może być mniejszy niż 1:10. Skrajne punkty nawiązania powinny utworzyć wielobok, wewnątrz któ-rego znajdą się wszystkie punkty wyznaczane.

Sieci niezależne (nienawiązane) zakłada się wyjątkowo i na stosunkowo małych ob-szarach dla specyficznych obiektów np. zakładów przemysłowych, zapór wodnych itp. lub do zadań specjalnych (pomiary realizacyjne, pomiary przemieszczeń), szczególnie zaś wtedy, gdy potrzebne jest korzystniejsze rozmieszczenie punków osnowy i wyższa do-kładność od tej, którą może zapewnić pobliska osnowa państwowa.

Ważnym elementem opracowania założeń projektowych nowej sieci jest wykonanie mapy roboczej, zwanej mapą za łożeń p ro jek tu techn icznego , sporządzanej na podkładzie mapy topograficznej w skali 1:10 000 lub 1:25 000, na którą za pomocą ustalo-nych znaków umownych należy nanieść:

• zasięg sieci i ważniejsze elementy ustalone na podstawie analizy materiałów geode-zyjno-kartograficznych, dotyczące istniejącej osnowy,

• linie podziału sekcyjnego na arkusze mapy 1:10 000 (gdy mapa robocza jest w skali mniejszej) lub sekcje mapy zasadniczej,

• punkty nawiązania nowo projektowanej sieci i ich numery, • układ linii konstrukcyjnych sieci, położenie punktów węzłowych i elementów wy-

znaczających (obserwacji kątowych i liniowych) nowej osnowy, • numery ciągów, punktów węzłowych i pozostałych punktów, • wymiary niektórych elementów geometrycznych sieci (np. długości ciągów w km).

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 105

Numerac ja punktów osnowy poziomej w układzie współrzędnych „1965” jest dwuczłonowa. Dla punktów osnowy poziomej I i II klasy pierwszy człon stanowi godło arkusza mapy w skali 1:50 000, a dla punktu III klasy – godło sekcji w skali 1:10 000. Dru-gi człon jest właściwym numerem punktu w zakresie: 1 − 99 dla kl. I, 100 − 999 dla kl. II, 1000 − 1999 dla kl. III oraz 2000 − 2999 dla osnowy pomiarowej. Podobnie w układzie „1965” numeruje się punkty wysokościowej osnowy szczegółowej, przypisując im rów-nież oznaczenia dwuczłonowe, przy czym I człon to godło sekcji 1:10 000, na której wy-stępuje dany punkt, zaś drugi człon stanowią numery w zakresie: 1000 − 1999 dla kl. III oraz 2000 − 9999 dla klasy IV.

Zgodnie z nową instrukcją G–2 we wprowadzanych aktualnie układach współrzęd-nych „1992” i „2000” system numeracji punktów jest związany z położeniem punktu, określonym za pomocą współrzędnych geodezyjnych B, L. Identyfikatorem punktu jest trzynastoznakowy ciąg symboli alfanumerycznych. Oznaczając pozycję każdego znaku kolejnymi literami alfabetu od „a” do „m”, czyli:

aaaa bbbb cccc dddd eeee ffff gggg hhhh iiii jjjj kkkk llll mmmm dla punktu o współrzędnych: B = 53°12′56,4879″; L = 16°48′15,6789″ otrzymamy identy-fikator:

W poszczególnych pozycjach znajdują się następujące elementy: • na pozycjach a, b umieszcza się szerokość geodezyjną w pełnych stopniach, • na pozycjach c, d umieszcza się długość geodezyjną w pełnych stopniach, • na pozycjach e, f, g umieszcza się cyfry odpowiadające kolejno: dziesiątkom mi-

nut, jednostkom minut i dziesiątkom sekund współrzędnej B, • na pozycjach h, i, j umieszcza się cyfry odpowiadające kolejno: dziesiątkom minut,

jednostkom minut i dziesiątkom sekund współrzędnej L, • na pozycji k umieszcza się numer kolejny punktu na obszarze kwadratu 10″×10″

szerokości i długości geodezyjnej, • na pozycji l występuje cyfra z zakresu: 1, 2, 3, …9, 0 zależna od klasy osnowy, przy

czym dla poszczególnych klas wstawia się następujące cyfry: • „1” dla osnowy poziomej klasy IS, • „2” dla osnowy poziomej klasy I, • „3” dla osnowy poziomej klasy IIS, • „4” dla osnowy poziomej klasy II, • „5” dla osnowy poziomej klasy IIIS, • „6” dla osnowy poziomej klasy III, • cyfry „7” i „8” oznaczają ekscentry punktu k, a wtedy na pozycji m umieszcza się ko-

lejny numer ekscentru tego punktu, • „9” oznacza punkt kierunkowy punktu k, a wtedy na pozycji m umieszcza się kolej-

ny numer punktu kierunkowego, • „0” oznacza punkt niesklasyfikowany, a więc niezaliczany do podstawowej lub

szczegółowej osnowy geodezyjnej • W przypadku osnowy wysokościowej, gdy na pozycji l znajdują się cyfry od 1 do 6,

wówczas na pozycji m umieszczone są cyfry zależne od klasy punktu wysokościo-wego, a w szczególności:

• cyfra „0” oznacza punkt wysokościowy niesklasyfikowany, którego nie zalicza się do osnowy podstawowej, szczegółowej lub pomiarowej,

5555 3333 1111 6666 1111 2222 5555 4444 8888 1111 kkkk llll mmmm

3.3. Opracowanie założeń projektu technicznego 106

• cyfra „1” oznacza punkt osnowy wysokościowej klasy I, • cyfra „2” oznacza punkt osnowy wysokościowej klasy II, • cyfra „3” oznacza punkt osnowy wysokościowej klasy III, • cyfra „4” oznacza punkt osnowy wysokościowej klasy IV, • cyfra „5” oznacza punkt osnowy wysokościowej pomiarowej,

Podczas projektowania na mapie elementów geometrycznych nowej osnowy należy dbać o jej poprawne nawiązanie i prawidłową budowę sieci oraz zachowanie wskaźników dotyczących: dopuszczalnych i przeciętnych długości ciągów i poszczególnych boków, zagęszczenia punktów, a ponadto lokalizowanie punktów osnowy głównie tam, gdzie jest ona najbardziej potrzebna, czyli w rejonach o znacznym stopniu zainwestowania. W opar-ciu o instrukcję techniczną G-2 wartości niektórych wymaganych parametrów dla osnowy poziomej kl. II i III zostały zestawione w tabeli 3.1.

Tabela 3.1. Wymogi dotyczące projektowania osnowy poziomej

Pozioma osnowa szczegółowa Treść wymogu

Klasa II Klasa III Zagęszczenie osnowy:

a) na terenach intensywnie zainwestowanych b) na terenach rolnych c) na terenach kompleksów leśnych

1 punkt/1-2 km2 1 punkt/2-8 km2

1 punkt/12 km2

1 punkt/10-20 ha 1 punkt/20-50 ha 1 punkt/50-120 ha

Średni błąd położenia punktu (po wyrównaniu sieci) mP �±0,05 m mP �±0,10 m

Numeracja punktów w układzie „1965” (dwuczłonowa) I człon: godło arkusza mapy w skali II człon: nr w zakresie od-do

1:50 000

100-899 (wyjątkowo do 999)

1:10 000

1000-1999

Najważniejsze technologie zakładania nowych punktów Powierzchniowe sieci kątowo-liniowe

i poligonotriangulacyjne, sieci wektoro-we GPS, sieci mieszane (zintegrowane)

Poligonizacja, aerotriangu-lacja analityczna, wcięcia, sieci kątowo-liniowe i poli-gonotriangulacyjne, GPS

Zaprojektowane na mapie punkty osnowy muszą być tak zlokalizowane, aby po-szczególne boki miały zapewnioną wzajemną widoczność (wizurę) umożliwiającą wyko-nanie zaprojektowanych pomiarów kątowych i liniowych. Na podstawie analizy elemen-tów krajobrazu przedstawionych na mapie tj. pokrycia i rzeźby terenu można sporządzić profile podłużne wzdłuż poszczególnych celowych (rys. 3.1), wykluczając lokalizacje punktów bez wolnych wizur, czyli przestrzeni pomiędzy punktami pozbawionymi prze-szkód. Szczegółowa i dokładna kontrola widoczności sąsiednich punktów nastąpuje póź-niej, podczas wywiadu terenowego.

Las h = 15 m Las h = 16 m Zabudowa h = 10 m

3 m

Rys. 3.1. Profil podłużny wzdłuż celowej

Wieża h = 20 m Sygnał h = 6 m

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 107

Zgodnie z wytycznymi G-2.5 dla sieci osnowy poziomej klasy III zakładanej metodą poligonizacji powinny być spełnione następujące wymogi:

1. Każdy ciąg poligonowy powinien być nawiązany obustronnie kątowo i liniowo do punktów nawiązania lub do punktów węzłowych.

2. Ciągi powinny być zbliżone do równobocznych i prostoliniowych. 3. Długości pojedynczych ciągów nie powinny przekraczać 4,5 km, a ciągów wyzna-

czających punkty węzłowe – 3,0 km. 4. Długości boków w ciągach powinny się mieścić w granicach od 150 m do 600 m

i wynosić przeciętnie przynajmniej 300 m, zaś stosunek długości boków sąsiednich nie powinien być mniejszy niż 1:2.

5. W szczególnych przypadkach dopuszcza się skrócenie długości danego boku poni-żej 150 m i skrócenie przeciętnej długości boku ciągu do 200 m, pod warunkami: a) ograniczenia długości ciągu do 2 km, b) zmniejszenia średniego błędu pomiaru kąta do mα�20cc, c) szczególnie starannego centrowania instrumentów i przyrządów pomocniczych

nad centrami punktów. 6. Dla wzmocnienia konstrukcji sieci należy tworzyć z ciągów poligonowych układy

wielowęzłowe oraz stosować nawiązania boczne, mierząc z wielu punktów ciągów kierunki do pobliskich punktów i punktów położonych na wysokich budowlach.

3.4. Wywiad terenowy

W procesie projektowania osnów wywiad terenowy jest zespołem czynności wyko-nywanych w terenie dla określenia lokalizacji punktów sieci geodezyjnej i warunków po-miaru sieci. Celem wywiadu jest też weryfikacja, uściślenie i wprowadzenie ewentualnych zmian do założeń projektowych w oparciu o informacje uzyskane w terenie, a nieznane na etapie wstępnego projektowania kameralnego.

W ramach wywiadu należy dokonać następujących czynności i ustaleń: 1. Przeprowadzić dokładne rozpoznanie terenu pod kątem zadań zawartych w założe-

niach projektu i prawidłowości konstrukcji sieci przedstawionej na mapie roboczej. 2. Na podstawie map przeglądowych i opisów topograficznych odszukać i zidentyfi-

kować punkty uznane w założeniach projektowych jako punkty nawiązania, ocenić ich przydatność, biorąc pod uwagę: lokalizację, stałość położenia i stabilizację oraz ustalić sposoby nawiązania projektowanej sieci, określając kątowe i liniowe ele-mentów nawiązania bezpośredniego lub pośredniego oraz skorygować lub wykonać od nowa opisy topograficzne tych punktów.

3. Zbadać stan istniejących punktów osnowy, przewidzianych do adaptacji i w razie potrzeby wskazać zniszczone znaki do uzupełnienia.

4. Zlokalizować w terenie ostateczne położenie i sposób stabilizacji projektowanych punktów, sprawdzić wizury pomiędzy punktami sieci, określając dla nich niezbędne wysokości instrumentu i sygnału oraz sposoby sygnalizacji celów.

5. Określić możliwości powiązania projektowanej sieci z sąsiednimi sieciami wyż-szych klas lub tej samej klasy.

6. Zaprojektować położenie punktów ekscentrycznych i konstrukcję siatek przeniesie-nia współrzędnych dla punktów niedostępnych projektowanej sieci.

7. Uzgodnić lokalizację każdego punktu z właścicielami lub użytkownikami danej nieruchomości.

3.4. Wywiad terenowy 108

Podczas wywiadu ustala się ostateczne położenie punktów sieci, toteż na stanowi-skach przewidzianych do zabudowy punktów sygnałami lub stanowiskami podwyższony-mi ustawia się słupy wywiadowcze umożliwiające wgląd w teren z różnych wysokości, co pozwala na ustalenie wysokości stanowiska niezbędnej do wykonania pomiarów oraz wiechy wywiadowcze, umożliwiające wyznaczenie wysokości przyszłego sygnału celow-niczego. Podczas określania wysokości stanowisk i celów trzeba przewidzieć przebiegi ce-lowych na wysokości przynajmniej 3 metry nad przeszkodami.

Lokalizacja punktów osnowy powinna zapewniać im: łatwą dostępność, nienaruszal-ność, stałość położenia, długoletnie przetrwanie, możliwość obserwacji ze stanowiska na-ziemnego i sygnalizacji punktu do nalotów fotogrametrycznych, prawidłowe nawiązanie projektowanej sieci oraz wykorzystanie punktów do pomiarów szczegółowych i do dogod-nego dowiązywania osnowy pomiarowej. Chociaż większość obserwacji wykonuje się ze stanowisk naziemnych, to przy zakładaniu nowych punktów trzeba również wykorzysty-wać budowle trwałe, nadające się na stanowiska obserwacyjne. Znaki gruntowe utrwalają-ce punkty naziemne trzeba lokalizować na terenach zapewniających ich stabilność. Z tego względu nie należy projektować punktów na budowlach ziemnych (nasypach, skarpach wałach itp.), terenach osuwiskowych i bagiennych, pośrodku użytków rolnych, blisko wy-robisk eksploatacji odkrywkowych itp.

Podczas lokalizowania punktów w pobliżu dróg, urządzeń wodnych i terenów kole-jowych należy zachowywać następujące odległości minimalne:

• 100 m od budowli piętrzących wodę przy wysokości piętrzenia do 10 m oraz 500 m przy większych wysokościach piętrzenia,

• 20 – 50 m od osi drogi (w zależności od klasy ), lub stopy wału ochronnego, • 15 m od granicy obszaru kolejowego.

W przypadku, gdy z konieczności odległość punktu od wyżej wymienionych obiek-tów musi być mniejsza, wtedy podczas ustalania położenia punktu należy przeprowadzić odpowiednie konsultacje z właścicielem terenu lub organem administrującym. W trakcie określania lokalizacji punktów osnowy trzeba także rozeznać położenie i przebieg po-szczególnych elementów sieci uzbrojenia terenu.

Część informacji uzyskanych podczas wywiadu nanosi się na szk ic przedstawiający położenie punktów nawiązania, punktów adaptowanych, projektowanych i przebiegu ce-lowych (wizur) z każdego punktu oraz boków, których długości mają być pomierzone, po-dając wysokości stanowisk i celów niezbędne do wykonania obserwacji wzdłuż danej ce-lowej. Na szkicu zaznacza się też wizury możliwe do osiągnięcia z różnych wysokości sta-nowisk i sygnałów.

Drugi załącznik dokumentacji po wywiadzie stanowią dane op isowe, dotyczące zmian w założeniach projektowych stwierdzonych podczas wywiadu oraz niewymienione w założeniach dodatkowe informacje dotyczące sieci.

Trzeci rodzaj dokumentów wywiadu stanowią nowe lub skorygowane op isy topo-gra f iczne istniejących punktów przewidzianych do nawiązania i włączenia do sieci oraz szkice lokalizacji (tymczasowe opisy) punktów nowo projektowanych przejściowo zamar-kowanych w terenie palikami, a zastępowanych później trwałymi znakami w ramach osta-tecznej stabilizacji.

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 109

3.5. Projekt techniczny sieci

W projekcie technicznym ustala się ostateczną konstrukcję sieci, sposób jej nawiąza-nia, technologię pomiaru i lokalizację oraz utrwalenie poszczególnych jej punktów. Projekt ten jest sporządzany na podstawie założeń projektowych i wyników wywiadu terenowego. W oparciu o szkic z wywiadu należy w pierwszej kolejności wybrać najbardziej odpo-wiednie wizury do wykonania obserwacji kątowych i liniowych oraz dokonać sprawdzenia prawidłowości konstrukcji sieci na poszczególnych punktach. Do badania konstrukcji sieci wykorzystuje się sposoby opisane dalej w ust. 3.6.

W sk ład dokumentac j i projektu technicznego wchodzą: • opis techniczny projektu z uzasadnieniem ewentualnych zmian w stosunku do zało-żeń projektowych,

• mapa projektu, • szkic projektowanej sieci (po wywiadzie) z zaplanowanymi obserwacjami, • polowe opisy topograficzne punktów objętych projektem, wykonane podczas wy-

wiadu terenowego, • materiały dodatkowe (opisy topograficzne punktów nawiązania, mapy i szkice ro-

bocze lokalizacji punktów oraz siatek przeniesienia współrzędnych, jak również nawiązań punktów bliskich),

• opis projektowanej metody pomiaru sieci i jej obliczenia,

Na map ie p ro jek tu należy nanieść: • podział na arkusze mapy zasadniczej i ich godła, • wszystkie istniejące punkty osnowy poziomej i wysokościowej znajdujące się na

danym terenie rozszerzonym o pas szerokości 0,8 km, • przebieg projektowanych ciągów poligonowych, położenie punktów wciętych oraz

punktów wyznaczonych innymi technologiami.

Na zawartość op isu p ro jektu składają się następujące informacje: • klasa projektowanej sieci i metody jej realizacji, • przepisy techniczne, w oparciu o które będzie wykonywana sieć oraz motywację

ewentualnych odstępstw od obowiązujących przepisów, • zasięg projektowanej sieci, • uzasadnienie potrzeby pomiarów wysokościowych i sposób określenia wysokości

punktów w obowiązującym układzie państwowym,* • dane dotyczące punktów nawiązania, • zakres wykorzystania istniejących punktów i sieci oraz możliwości ewentualnego

przywrócenia im wartości użytkowej, • typy znaków zalecane do stabilizacji nowych punktów i uzupełnienia istniejących, • metody pomiaru, dokładności pomiarów kątów i długości oraz podstawowe instru-

menty wykorzystywane do tych pomiarów, • liczba punktów wyznaczanych oraz punktów węzłowych (w met. poligonizacji),

stopień zagęszczenia punktów sieci, • metodę i program wyrównania obserwacji terenowych.

* Wyznaczenie wysokości punktów osnowy poziomej kl. II jest obowiązkowe, zaś dla osnowy kl. III – zalecane.

3.5. Sposoby wstępnego badania konstrukcji sieci 110

3.6. Sposoby wst ępnego badania konstrukcji sieci

Przed przystąpieniem do badania konstrukcji sieci należy dokonać zestawienia: ogól-nej liczby obserwacji n, liczby niewiadomych u, czyli obserwacji niezbędnych do okre-ślenia współrzędnych punktów wyznaczanych p oraz różnicy n − u tych wielkości, określa-jącej ilość spostrzeżeń nadliczbowych (warunków) nn:

nn = n − u (3.1)

Celem badania konstrukcji sieci jest ustalenie zależności pomiędzy kształtem sieci, technologią jej realizacji, sposobem nawiązania, ilością, rodzajem i rozkładem obserwacji, a dokładnością określenia punktów sieci. Z uwagi na dużą liczebność czynników wpływa-jących na ostateczną dokładność konstrukcji wstępna analiza dokładności musi z koniecz-ności opierać się na znacznych uproszczeniach. Pełną ocenę dokładności polegającą na ob-liczeniu średnich błędów: niewiadomych, spostrzeżeń, położenia punktów wraz z ilustracją graficzną za pomocą elips błędów można uzyskać po wykonaniu pomiaru i przeprowadze-niu ścisłego wyrównania sieci. Podczas prac projektowych można jednak przeprowadzić wstępne badania konstrukcji sieci sposobami pozwalającymi na wybór najbardziej odpo-wiedniego wariantu projektu. Sposobami tymi są między innymi:

• przybliżona ocena dokładności, • numeryczna analiza dokładności, • analityczno-graficzne wyznaczenie figur błędów dla pojedynczych punktów wy-

znaczanych.

Zgodnie z wytycznymi technicznymi G-2.5 pt. „Szczegółowa pozioma i wysoko-ściowa osnowa geodezyjna. Projektowanie, pomiar i opracowanie wyników” ocena jakości i poprawności zaprojektowanej sieci oraz całej osnowy danej klasy powinna być przepro-wadzana pod kątem spełnienia trzech kryteriów: niezawodności, funkcjonalności i dokład-ności. Kryteria te należy ustalić dla każdego rodzaju i klasy sieci zarówno w postaci para-metrów liczbowych, jak i formuł opisowych.

Niezawodność osnowy, uzależniona od liczby pomierzonych elementów kontrolnych i nadliczbowych, jest cechą określającą możliwość wykrycia ewentualnych błędów gru-bych, występujących w układzie obserwacyjnym, wyznaczającym daną sieć. W zależności od zakresu badania niezawodności wyróżniono w wytycznych G–2.5:

• niezawodność globalną rozpatrywaną jako przeciętną własność całej sieci, • niezawodność lokalną odnoszącą się do grup punktów lub pojedynczych punktów.

Oprócz powyższego podziału wyodrębnia się także: • niezawodność wewnętrzną wynikającą z nadliczbowości układu obserwacji, • niezawodność zewnętrzną związaną z warunkami nawiązania danej sieci do punk-

tów wyższych klas. Niezawodność globalna z, określana jako nadliczbowość względna, jest parametrem

liczbowym obliczanym za pomocą wzoru:

n

nz n= * (3.2)

Po wymnożeniu ilorazu nn : n przez 100% parametr z będzie wyrażony w procentach.

* Oznaczenia we wzorze (3.2) oraz wykorzystane w dalszym opisie są odmienne niż oznaczenia w wytycznych

G-2.5 i zostały dostosowane do symboliki wprowadzonej w niniejszym podręczniku.

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 111

Niezawodność lokalna, wyrażająca nadliczbowość pojedynczego punktu jest wyzna-czana przy założeniu, że wszystkie pozostałe punkty są chwilowo uważane za punkty stałe. W ramach określania tej niezawodności należy wyróżnić punkt lub grupę punktów naj-słabszych o najmniejszej niezawodności.

Niezawodność zewnętrzną sieci zz związaną z warunkami nawiązania określamy wzorem (3.3), analogicznym do wzoru (3.2), czyli jako stosunek ponadwymiarowej liczby elementów nawiązania nzn do liczby wszystkich elementów nawiązania nz.

z

nz

z

zzz n

n

n

unz =

−= (3.3)

gdzie: uz – ilość elementów nawiązania niezbędnych do obliczenia danej sieci. W stosunku do opisanego wyżej parametru niezawodności podobne zastosowanie ma

podawany w literaturze geodezyjnej wskaźnik pewności sieci f, obliczany według wzoru:

f = u

n (3.4)

W przypadku, gdy w ramach wyznaczania kątów poziomych sieci zamiast obserwacji kątowych wykonano pomiar kierunków, wtedy dla każdego stanowiska należy uwzględnić jeszcze jedną dodatkową niewiadomą, tzw. niewiadomą orientującą z, czyli nieznany na etapie pomiaru kąt jaki z półosią +x układu współrzędnych tworzy kierunek zera limbusa teodolitu. W tej sytuacji łączna liczba niewiadomych u sieci wyniesie:

u = 2p + s (3.5)

przy czym: s − liczba stanowisk pomiaru kierunkowego. Z wzoru (3.4) wynika, że dla zadań jednoznacznie wyznaczalnych (gdy n = u), dla

których nie istnieje problem wyrównania, współczynnik f jest równy 1. Im więcej w sieci występuje spostrzeżeń nadliczbowych, tym bardziej powyżej 1 wzrasta współczynnik f, zaś dana sieć staje się pewniejsza. Dla typowych układów geometrycznych, stosowanych w triangulacji otrzymujemy następujące wartości tego współczynnika:

• czworobok geodezyjny (rys. 2.3) f = 1,67, • układ centralny (rys. 2.4) f = 1,67, • pojedynczy łańcuch trójkątów (rys. 2.5) f = 1,42, • podwójny łańcuch trójkątów (rys. 2.7c) f = 1,89.

W poprawnie skonstruowanej sieci współczynnik f osiąga wartość nie mniejszą niż 1,6. Przewidywanie średnich błędów spostrzeżeń wyrównanych dla sieci badanej wstęp-

nie ułatwia korzystanie z twie rdzen ia A. Ot rębsk iego* o następującej treści: Przeciętna wartość stosunku „F” kwadratu błędu średniego obserwacji po wyrówna-

niu do kwadratu błędu średniego tejże obserwacji przed wyrównaniem jest równa stosun-kowi liczby obserwacji niezbędnych „u” do liczby wszystkich obserwacji „n”.

Oznacza to, że współczynnik F wyrażający zmniejszenie kwadratu średniego błędu obserwacji dzięki wyrównaniu wyniesie:

fn

u

m

MF

i

i 12

2

=== (3.6)

gdzie: Mi – średni błąd i-tego spostrzeżenia po wyrównaniu, mi – średni błąd i-tego spostrzeżenia przed wyrównaniem.

* Dowód twierdzenia Otrębskiego został zamieszczony w podręczniku S. Hausbrandta „Rachunek wyrównawczy i obliczenia geodezyjne” t. II PPWK Warszawa 1971.

3.5. Sposoby wstępnego badania konstrukcji sieci 112

Porównując wzory: (3.4) i (3.6) bez trudu stwierdzimy, że współczynnik F stanowi odwrotność współczynnika pewności sieci f (F = 1: f ). Zaletą współczynnika zmniejsze-nia F jest ustalenie á priori efektu wyrównania, który zwiększa się wraz ze wzrostem ilo-ści spostrzeżeń nadliczbowych. Wartość współczynnika F bliska jedności świadczy o zni-komym rezultacie ewentualnego wyrównania. Fakt ten można wyraźnie zauważyć dla wie-lobocznego ciągu poligonowego nawiązanego obustronnie. W takim ciągu z pełnym na-wiązaniem kątowym i liniowym nn= 3, niezależnie od liczby boków ciągu. Na przykład:

• dla ciągu o trzech bokach: n=7; u=4; F = 0,57, • dla ciągu o sześciu bokach: n=13; u=10; F = 0,77, • dla ciągu o dziewięciu bokach: n=19; u=16; F = 0,84.

Z powyższego zestawienia wynika, że wraz ze wzrostem liczby boków ciągu współ-czynnik F zmniejszenia kwadratów błędów średnich w ciągach poligonowych szybko zbli-ża się do jedności. W ostatnim przypadku dla F=0,84 wartość błędu średniego po wyrów-

naniu jest równa 0,92 ( 84,0 ) wartości błędu średniego przed wyrównaniem, a więc efekt

wyrównania ciągu jest właściwie żaden. W ramach wymienionego wcześniej sposobu przybliżonego badania konstrukcji sieci

można określić poprawność wyznaczenia poszczególnych jej punktów za pomocą wskaź-nika wyznaczalności– wi

**( i-tego punktu) i porównaniu go ze wskaźnikiem założonym w projekcie. W tym celu wprowadzimy następujące oznaczenia elementów dochodzących do badanego i-tego punktu:

dij –element obserwacyjny długości pomierzonej pomiędzy badanym i-tym punktem a sąsiednim j-tym punktem,

kij – element obserwacyjny kierunku pomierzonego w serii kierunków o liczbie – r na punkcie badanym − i lub sąsiednim – j,

Kijk – element obserwacyjny kąta pomierzonego w trójkącie wyznaczonym przez punk-ty: i, j, k.

Wskaźnik wyznaczalności i-tego punktu oblicza się jako sumę wyżej wymienionych wskaźników obserwacyjnych z pomiarów wykonanych na punkcie badanym i jego punk-tach sąsiednich, z którymi jest powiązany za pomocą bezpośrednich obserwacji. Na pod-stawie badań empirycznych ustalono następujące wartości wskaźników obserwacyjnych elementów dochodzących do badanego i-tego punktu sieci:

dij=1,0 −gdy jeden z punktów i lub j jest punktem nawiązania, dij=0,5 – gdy obydwa punkty i, j są punktami wyznaczanymi,

r

rk j,i

1−= − gdy jeden z punktów i lub j jest punktem nawiązania,

r

rk j,i 2

1−= − gdy obydwa punkty i, j są punktami wyznaczanymi,

Kijk=1 − gdy punkty j oraz k są punktami nawiązania, Kijk= 2

1 − gdy jeden z punktów i lub j jest punktem nawiązania,

Kijk= 21 − gdy punkty i oraz j są punktami wyznaczanymi.

**

Szczegółowe opisy sposobu przybliżonego badania konstrukcji sieci znajdują się w: podręczniku: T. Lazzarini i współautorzy „Geodezja; Geodezyjna osnowa szczegółowa” PPWK Warszawa-Wrocław 1990 oraz w wytycznych technicznych „G-1.5; Szczegółowa osnowa pozioma; projektowanie, pomiar i opracowanie wyni-ków” GUGiK Warszawa 1984.

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 113

Rys. 3.2. Okno modułu „Analiza dokładności sieci poziomej”

Do badania konstrukcji sie-ci przydatny jest szkic roboczy uzyskany po wywiadzie tereno-wym. Sposób przybliżony bada-nia konstrukcji jest zalecany dla poprawnego zaprojektowania najsłabszych fragmentów sieci II klasy. Wskaźnik wyznaczalności w dla większości punktów sieci II klasy nie powinien być mniej-szy od 3 (w�3), natomiast dla punktów wyznaczonych metodą poligonizacji wskaźnik ten nie może być mniejszy od 2. Gdy badanie wykaże znaczne prze-kroczenie wartości współczyn-nika pewności sieci f powyżej

1,6 oraz większości wskaźników w ponad 4, wtedy można na wybranych punktach zredu-kować liczbę obserwacji, eliminując w szczególności te z nich, które wymagają stanowisk podwyższonych. W przypadku odwrotnym, gdy f �1,6 zwiększa się ilość pomiarów na punktach o małej wartości wskaźnika w.

Numeryczna analiza dokładności polega na obliczeniu średnich błędów nowoprojek-towanych punktów sieci na podstawie współczynników wagowych Q uzyskanych z wstęp-nego wyrównania. Niezbędne dane uzyskuje się z mapy projektu, na której w dowolnym układzie odczytuje się graficznie przybliżone wartości wielkości takich jak: współrzędne przybliżone, długości i kąty. Równania błędów i równania normalne metody pośredniczą-cej zestawia się bez wyrazów wolnych. Po rozwiązaniu równań wag uzyskujemy szukane współczynniki Q. Zakładając, że średni błąd typowego spostrzeżenia m0=1 można określić błędy: współrzędnych wyznaczanych punktów oraz elementów sieci przewidzianych do pomiaru. Umożliwia to określenie zbyt słabych fragmentów sieci i zaprojektowanie po-miaru dodatkowych obserwacji wzmacniających.

Sposoby analityczno-graficznego wyznaczania elementów figur błędów dla punktów wyznaczanych zostały szczegółowo omówione w rozdz. 4, poświęconym wcięciom.

Analizę wstępną dokładności sieci za pomocą programu GEONET przeprowadza się po uruchomieniu w głównym oknie programu polecenia Geo-spec/ Wstępne analizy sieci po-ziomej lub Geo-spec/ Wstępne analizy sieci niwelacyjnej. Następuje wtedy otwarcie jednego z okien dla osnów: poziomej (rys. 3.2) lub wysokościowej. Zgodnie z instrukcją programu analizy wstępne wykonuje się na etapie projektowania sieci, zaś jej wyniki analizy dają podstawę do oceny poprawności projektu sieci, jego ewentualnych modyfikacji pod względem struktury geometrycznej lub dokładności pomiaru. W szczególności ocenie mo-że podlegać postulat wzmocnienia sieci obserwacjami GPS.

Niezależnie od procesu wyrównawczego, analizie może być poddana sieć pomierzo-na, zawierająca błędy grube. Wstępna analiza, która nie wykorzystuje miar obserwacji, lecz jedynie ich plany oraz współrzędne przybliżone, pozwala ocenić docelowy model do-kładnościowy sieci, do którego powinny zmierzać wyniki wyrównania. Program posługuje się zbiorami o podobnych nazwach i strukturach jak program wyrównania ścisłego. W tym przypadku jednak wszelkie miary obserwacji mogą być dowolnymi liczbami nieujemnymi

3.6. Projektowanie osnowy wysokościowej 114

(np. w miejsce miar długości, kątów, kierunków, azymutów mogą być wpisane zera). Struktury rekordów muszą być identyczne jak w przypadku zbiorów przygotowywanych do wyrównania sieci (nie można zamiast miary obserwacji pozostawić pola pustego). Przy powyższych założeniach, sieć przygotowywana do wyrównania lub już wyrównana może być poddana wstępnej analizie dokładnościowej w tym samym katalogu, w oparciu o te same zbiory danych.

Program wstępnej analizy dokładności projektu sieci niwelacyjnej ma na celu wyzna-czenie prognozowanych błędów średnich wysokości reperów przy założonych planach ob-serwacji, reperach nawiązania i zadanych parametrach dokładności pomiaru. Dodatkowy-mi wynikami są prognozowane błędy średnie obserwacji wyrównanych i poprawek obser-wacyjnych. Zakłada się, że wejściowe zbiory danych mają nazwy i struktury analogiczne do zbiorów wejściowych dla wyrównania sieci niwelacyjnej, ale miary obserwacji (różnice wysokości) są w tym przypadku pomijane. W szczególności program może mieć zastoso-wanie do projektowania sieci pomiarów przemieszczeń, realizacyjnych, a także sieci niwe-lacji państwowej różnych klas.

3.6. Projektowanie osnowy wysoko ściowej

3.6.1. Zebranie, analiza i sposoby wykorzystania istniejących materiałów geodezyjno-kartograficznych

Ustalenie zasięgu nowo projektowanej sieci musi uwzględnić perspektywiczny roz-wój miast, osiedli i wsi, przy wykorzystaniu planu zagospodarowania przestrzennego da-nego terenu i opinii organów tego planowania. Etapem poprzedzającym właściwe projek-towanie jest zebranie w składnicach geodezyjnych i ośrodkach dokumentacji wszystkich dostępnych materiałów dotyczących sieci wysokościowych istniejących na zadanym ob-szarze. Do materiałów tych należą: mapy przeglądowe osnów wysokościowych, katalogi wysokości punktów i ich opisy topograficzne, operaty pomiarowe, zestawienia wyników niwelacji, sprawozdania z okresowych przeglądów i konserwacji sieci wysokościowej. Ze-brane materiały należy przeanalizować pod kątem ich wykorzystania w obrębie zakładanej sieci niwelacyjnej. Możliwości wykorzystania istniejących punktów są następujące:

• jako punkty nawiązania punkty położone wewnątrz sieci i na jej obrzeżach, charak-teryzujące się przynależnością do wyższej klasy dokładnościowej niż kl. III, a tym samym błędem niwelacji na 1 km poniżej ±4 mm.

• jako punkty adaptowane z dawnych sieci i zakwalifikowane do odpowiedniej klasy III lub IV (bł ąd m0 nie większy niż ±4 mm dla kl. III, ±10 mm dla klasy IV), dzięki czemu zostanie wykorzystany zarówno materiał obserwacyjny, jak i stabilizacja tych punktów,

• jako punkty stabilizowane, na których zostaną wykonane nowe obserwacje, ze względu na niekompletność lub za niską dokładność dawniejszych pomiarów.

W ramach analizy materiałów trzeba także określić punkty nieprzydatne z uwagi na nieprawidłową lokalizację, utrwalenie lub zbyt niską dokładność określenia wysokości. Wyniki i wnioski z analizy materiałów geodezyjnych dotyczących istniejącej osnowy wy-sokościowej stanowią jedną z części składowych opisu założeń, wykonaną w formie stabe-laryzowanej.

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 115

3.6.2. Założenia projektu technicznego

Opis założeń projektu technicznego W opisie założeń projektu technicznego należy podać następujące informacje:

1) podstawa wykonania prac (numer zlecenia), 2) wykonawca, 3) zasięg sieci i lokalizacja obszaru określona poprzez godła arkuszy map w skali

1:10 000 oraz numer poligonu niwelacyjnego kl. II, 4) metoda pomiaru osnowy i obliczenia sieci, 5) przepisy techniczne, na których oparto zasady zakładania osnowy (instrukcje

O-1/O-2, G-2 i wytyczne G-2.5), 6) charakterystyka, ocena i wnioski dotyczące istniejących sieci na podstawie analizy

zebranych materiałów, 7) wykaz istniejących materiałów źródłowych oraz punktów nawiązania sieci, 8) charakterystyka terenu (obszar, sposób zagospodarowania, ukształtowanie, przebieg

ciągów niwelacyjnych), 9) uzasadnienie potrzeb założenia osnowy i stopnia jej zagęszczenia, wynikających z

aktualnego stanu istniejącej osnowy wysokościowej (wraz z propozycjami jej wy-korzystania w nowej sieci) oraz planowanego zagospodarowania terenu.

Mapa założeń projektu technicznego Mapa założeń projektu jest wykonywana na podkładzie mapy topograficznej prze-

ważnie w skali 1:25 000 z naniesionym podziałem na arkusze mapy w skali 1:10 000. Na mapie tej zaznacza się ponadto:

• zasięg nowo projektowanej sieci obejmujący obszar objęty projektem poszerzony o pas szerokości 3 km,

• punkty nawiązania sieci i ich oznaczenia, • istniejące fragmenty sieci i punkty przewidziane do włączenia oraz ich numery za-

znaczone kolorem czarnym, • odcinki kontrolne sprawdzające stabilność punktów nawiązania, • dodatkowe nawiązania sieci poprzez pojedyncze stanowiska boczne do osnowy

grawimetrycznej i magnetycznej oraz punktów klas I i II położonych w odległości do 100 m od projektowanych linii niwelacyjnych,

• przebiegi linii niwelacyjnych nowoprojektowanej sieci zaznaczone kolorem czer-wonym.

Do wykreślenia powyższych elementów na mapie założeń projektu stosuje się odpo-wiednie znaki umowne. Gdy obszar objęty projektem nie przekracza 10 km2, wówczas do-kumentacja założeń może ulec uproszczeniu.

3.6.3. Wywiad terenowy

Wywiad terenowy przeprowadza się w oparciu o dokumentację sporządzoną na eta-pie założeń projektowych. Jego zasadniczym celem jest sprawdzenie poprawności założeń, ich uściślenie i dokonanie ewentualnych zmian zaproponowanych wcześniejszych prze-biegów linii niwelacyjnych (ciągów) w oparciu o dane uzyskane w terenie oraz informacje istotne dla opracowania ostatecznego projektu. Podczas wywiadu dokumentami pomocni-czymi są opisy topograficzne istniejących punktów niwelacyjnych oraz aktualna mapa za-sadnicza i topograficzna danego obszaru.

3.6. Projektowanie osnowy wysokościowej 116

Do szczegółowych zadań wywiadu zalicza się: • sprawdzenie stanu istniejących znaków stabilizujących punkty nawiązania oraz

znaków na projektowanych liniach przewidzianych do adaptacji, • ustaleniu ostatecznego przebiegu linii, miejsc stabilizacji punktów wysokościowych

oraz liczby znaków naziemnych i ściennych poszczególnych typów. Podczas doboru usytuowania punktów szczegółowej osnowy wysokościowej

trzeba zwracać uwagę na konieczność zapewnienia zastabilizowanymi znakom warunków trwałości znaku i niezmienności raz określonej wysokości punktu. Znaki wysokościowe należy zakładać na gruntach o dobrej nośności podłoża, które nie podlegają odkształce-niom np. żwiry i piaski grubo usytuowane warstwami poziomymi. Ze względu na niszczą-ce działanie wód gruntowych na znaki, ich korzystna lokalizacja występuje na wzniesie-niach terenu. Jednocześnie należy unikać takich lokalizacji ziemnych znaków wysoko-ściowych jak:

• grunty nasypowe, • grunty pochodzenia organicznego (ziemie próchnicowe i torfy), • grunty silnie pęczniejące np. gliny, • tereny położone w pobliżu (do 100 m) cieków i zbiorników wodnych, • strome zbocza o spadku powyżej 5° (8,75%), • grunty ukośnie uwarstwione (kąt upadu warstw liczony w stosunku do poziomu

przekracza 10°), • miejsca położone nad armaturą podziemną, • korony dróg i szlaków kolejowych • skarpy i ich otoczenie w pasie podwójnej wysokości skarpy, • hałdy i wydmy piaszczyste, • miejsca narażone na wstrząsy i drgania, • miejsca o wysokim poziomie wód gruntowych (powyżej 3 m), • obszary szkód górniczych, • wyrobiska i tereny znajdujące się w zasięgu eksploatacji odkrywkowej.

Znaki ścienne nie powinny być osadzane na nowych budynkach (do 2 lat) oraz bu-dynkach o małej głębokości fundamentów (nieprzekraczającej 1,3 m) lub cienkich ścia-nach (cegła – poniżej 0,55 m, beton – poniżej 0,25 m).

3.6.4. Opracowanie projektu technicznego

Projekt techniczny składający się z części opisowej i graficznej, sporządza się na podstawie założeń projektowych skorygowanych podczas wywiadu terenowego. Do części opisowej zaliczamy: opis techniczny uzasadniający projekt, opis położenia poszczegól-nych znaków wysokościowych (przyjętych do renowacji i projektowanych) oraz protokół kontroli technicznej, natomiast część graficzną stanowi mapa projektu.

Opis projektu Opis projektu technicznego powinien obejmować:

• analizę każdej linii niwelacyjnej (ciągu), dotyczącą jej przebiegu i długości oraz ilo-ści i gęstości położonych na niej znaków wysokościowych: projektowanych i adap-towanych z dawnych sieci z podaniem typów poszczególnych znaków,

• wyniki wywiadu terenowego i uzasadnienie odstępstw ostatecznego projektu w sto-sunku do założeń technicznych,

Rozdz. 3: Projektowanie osnów szczegółowych 117

• zestawienie długości linii (ciągów) z wykazami wszystkich punktów sieci projek-towanych i adaptowanych z podziałem znaków na: naziemne, ścienne, skalne,

• wykaz punktów znajdujących się w odległości do 100 m, przewidzianych do do-wiązania bocznego,

• zalecenia i inne wskazówki dotyczące realizacji projektu.

Mapa projektu technicznego Mapa ta jest sporządzana na podkładzie mapy topograficznej w skali 1:10 000 lub

1:25 000. Na mapie należy przedstawić przebieg poszczególnych linii niwelacyjnych i od-cinków kontrolnych, położenie punktów węzłowych oraz znaków wysokości projektowa-nych i adaptowanych z dawnych sieci.

Linie niwelacyjne numerowane są w danym poligonie niwelacyjnym równoleżniko-wo w zakresie od 1 do n, rozpoczynając od lewego górnego narożnika arkusza mapy. Na mapie oznaczenie linii występuje w formie pseudoułamkowej tj. oprócz numeru linii (nad kreską) podaje się również jej długość w km (pod kreską).

W układzie „1965” punktom wysokościowym sieci przypisuje się oznaczenia w po-staci dwuczłonowej. Pierwszy człon stanowi godło arkusza mapy w skali 1:10 000, na któ-rym występuje dany punkt, zaś drugim członem jest właściwy numer punktu z zakresu: od 1000 do 1999 dla klasy III i od 2000 do 9999 dla klasy IV. Pierwszy człon oznaczeń punk-tów jest pomijany w dokumentach zawierających wykazane wyraźnie godło mapy. Na ma-pie dla punktów wykorzystuje się także formę pseudoułamkową: w „liczniku” podaje się numer punktu, zaś w „mianowniku” symbol głowicy składający się z dwóch liter i czterech cyfr. W układzie współrzędnych „2000” stosuje się zasady numeracji przedstawione w ust. 3.3.

Na mapach założeń projektowych i projektu technicznego stosuje się znaki i symbole pokazane na projektach przykładowych w wytycznych technicznych G-2.5.

Geodezja Tom 2

Andrzej Jagielski

Niniejsza darmowa publikacja zawiera jedynie fragment pełnej wersji

całej publikacji.

Aby przeczytać ten tytuł w pełnej wersji kliknij tutaj.

Niniejsza publikacja może być kopiowana, oraz dowolnie rozprowadzana tylko i wyłącznie w formie

dostarczonej przez Wydawnictwo GEODPIS. Zabronione są jakiekolwiek zmiany w zawartości publikacji

bez pisemnej zgody Wydawnictwa GEODPIS - wydawcy niniejszej publikacji. Zabrania się jej

odsprzedaży.ja

Pełna wersja niniejszej publikacji jest do nabycia w sklepie

internetowym

www.witmir.pl