Wstęp

1. Punkty podstawy geodezyjnej na powierzchni Ziemi

2. Symbole punktów podstawy geodezyjnej na morskich mapach nawigacyjnych

3. Nanoszenie punktów podstawy geodezyjnej na mapę

4. Pomiary geodezyjne w strefie brzegowej

5. Metody określania poziomego położenia punktów podstawy geodezyjnej

5.1. Metody oparte na zastosowani optycznych instrumentów geodezyjnych.

5.2. Metody oparte na zastosowaniu dalmierzy elektromagnetycznych.

5.3. Metody stosowane w nawigacji morskiej

5.4. Metody satelitarne

5.5. Pomiary brzegu morskiego metodą fotogrametryczną

6. Sondaż - metoda określania wysokościowego położenia punktów podstawy geodezyjnej

6.1. Ogólne zasady sondażu

6.2. Geodezyjna podstawa sondażu

6.3. Punkty podstawy na wodzie

 

Wstęp

 

W tej części strony przedstawiłem informacje dotyczące budowy osnowy geodezyjnej morskich map nawigacyjnych.

Postęp techniczny zwłaszcza w dziedzinie technologii satelitarnych powoduje odchodzenie od tradycyjnych metod pomiarowych. Technologiom satelitarnym (działanie, zasady pomiarów, dokładności, błędy itd.) poświęcę więcej miejsca w oddzielnej części strony. Tutaj czytelnik może zaznajomić się między innymi z niektórymi metodami pomiarów stosowanymi kilka, kilkanaście lat temu (niektóre stosowane są także w chwili obecnej).

Niniejsza strona zawiera fragmenty mojej pracy magisterskiej.

1. Punkty podstawy geodezyjnej na powierzchni Ziemi

 

            Konstrukcje oznaczające punkty podstawy geodezyjnej składają się ze znaków zewnętrznych i leżącego pod nimi punktu centralnego (środka).

Kształty, barwy i konstrukcje znaków są różne i zależą od wielu czynników, spośród których na pierwsze miejsce wybijają się: odległość, tło obserwacji, wysokość brzegu, pora doby. Do podstawowych znaków wykorzystywanych w oznaczaniu punktów podstawy geodezyjnej w hydrografii i nawigacji należą m.in.: latarnie morskie, znaki świetlne, światła, znaki nieświecące i nie oświetlone oraz wieże, maszty, słupy wystawiane specjalnie lub też nadające się do celów obserwacji mimo innego przeznaczenia.

W celu umożliwienia długotrwałego zachowania punktów osnowy geodezyjnej stabilizuje się je w terenie na stałe lub na czas wykonywania prac.

            Długotrwałość punktu otrzymuje się przez zastosowanie odpowiedniego materiału wykorzystanego do stabilizacji środka znaku. Praktycznie stosuje się słupki betonowe lub kamienne, które zakopuje się w ziemi lub też stosuje się specjalne marki odlewane z żeliwa.

Zestabilizowany w terenie punkt już z niewielkiej odległości staje się niewidoczny, co uniemożliwia jego obserwacje i jakiekolwiek pomiary. Dlatego też na punktach wystawia się znaki pozwalające na zwiększenie zasięgu widoczności każdego punktu. Znaki na punktach mogą być różnej konstrukcji, kształtu, barwy pozwalających odróżnić je od siebie i ułatwić ich obserwację.

            W przypadku, gdy znaki mają taką samą lub podobną konstrukcję, to dla ich rozróżnienia stosuje się odmienne znaki szczytowe oraz odmienne kolory. Przy malowaniu znaków zaleca się stosować kombinacje kolorów np. biały i czerwony, biały i czarny. Pierwsza kombinacja barw jest lepsza dla tła czarnego, zielonego i szarego, natomiast druga dla tła ciemnożółtego, ciemnoczerwonego.

            Do oznaczania położenia punktów na wodzie stosuje się wiechy, beczki, w zależności od występujących warunków hydrometeorologicznych (wiatr, prądy, fale), głębokości i okresu, na jaki znak jest wystawiony. Ponadto przy wyborze rodzaju znaku, jego wielkości i koloru należy kierować się odległościami, z jakich znak musi być widoczny. Położenie znaku określa się najczęściej przez kilkakrotne wykonanie wcięcia wstecz, lub wcięciami w przód z brzegowych stanowisk teodolitowych.

            W celu uzyskania dobrej widoczności znaków, wyposaża się je w znaki szczytowe w postaci różnokolorowych chorągiewek, bądź też w znaki w kształcie regularnych brył geometrycznych (kul, stożków, rombów itp.)

            Przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac pomiarowych należy upewnić się, czy nie nastąpiła zmiana położenia znaku w wyniku oddziaływania warunków zewnętrznych, a także kontrolować je przez cały czas trwania prac pomiarowych.

Powyższy opis zasad oznakowania punktów podstawy geodezyjnej odnosi się do ich rzeczywistego przedstawienia na powierzchni Ziemi.

 

Góra strony

2. Symbole punktów podstawy geodezyjnej na morskich mapach nawigacyjnych

 

            Punkty podstawy geodezyjnej nanoszone są oczywiście na mapy, w związku z tym zaistniała potrzeba oznaczenia ich umownymi symbolami, pozwalającymi na bezbłędną identyfikację i rozwiązanie zadań kartograficznych. Inaczej mówiąc, w celu przedstawienia na mapie elementów i zjawisk występujących na powierzchni Ziemi, używa się specjalnych symboli graficznych zwanych też znakami umownymi lub kartograficznymi.

            Na mapach brzegowych i planach są one ściśle zlokalizowane i służą do przedstawienia szczegółów sytuacyjnych, przy czym przeważnie są tak dobrane, że obrazują w przybliżeniu przedmioty przez siebie obejmowane, a więc mają charakter poglądowy. Poglądowość i łatwość zrozumienia treści mapy zależą w znacznym stopniu od właściwego doboru znaków umownych. Oczywiście bardzo ważną rzeczą jest, aby różniły się one między sobą. Znaki umowne nie są przedstawiane naturalistycznie, lecz w znacznym uproszczeniu, które wzrasta w miarę zmniejszania skali mapy, tak że na mapach generalnych znaki te są symbolami.

Znaki umowne są też właściwie związane ze skalą mapy. Im większa jest skala mapy, tym więcej szczegółów i więcej obiektów można na niej przedstawić, stąd wymiary wielu znaków zmieniają się w pewnym stopniu w zależności od skali mapy.

Jest więc oczywiste, że np. mapa w skali 1:10 000 ma większe znaki umowne latarniowców, itp. niż mapa w skali 1:100 000, choć różnice te nie przekraczają pewnych granic. Na mapach szczegółowych wydzielenie ilościowe znaków jest przeważnie bardzo znaczne, w miarę zmniejszania się skali wyraźnie maleje.

Symbole punktów geodezyjnych w obecnej postaci nie powstały od razu, lecz przeszły długi okres rozwoju, były zmieniane i doskonalone w miarę rosnących wymagań, w miarę ewolucji map, aż wreszcie ostatecznie na skutek wieloletniej praktyki i studiów teoretycznych ustaliły się sposoby oddawania ich wyglądu oraz znaczenia.

            Spośród symboli pojawiających się na mapach nawigacyjnych, można wydzielić takie, które są uproszczonymi rzutami pionowymi punktów geodezyjnych widzianych z boku (znaki perspektywiczno - uproszczone), rzutami poziomymi punktów widzianych z góry (ortogonalne) lub rysunki szczegółów przypominającymi przedmiot (np. rysunek pławy, latarniowca, wraku).

Czasami dla wyróżnienia znaku, uzupełnia się go jedno lub kilkuliterowymi, skrótami nazw. Wymiary tych znaków są w każdym oficjalnym wydawnictwie kartograficznym ściśle ustalone z dokładnością do dziesiętnych części milimetra.

Znaki geometryczne są na ogół łatwe do wykreślenia, zajmują stosunkowo niewiele miejsca i mogą być porównane według wielkości, gdy się założy, że powierzchnie znaków mają być proporcjonalne do wielkości odpowiadających im obiektów.

Punktowe znaki umowne mają niemal z reguły wymiary większe od rzeczywistych. Jaskrawo zaznacza się to wówczas, gdy umieszcza się na mapie małe, ale ważne obiekty. Znaki tego typu są nazywane znakami pozaskalowymi, co oznacza, że ich wymiary nie są ściśle związane ze skalą mapy.

            Wraz ze zmniejszeniem skali mapy coraz bardziej naruszona zostaje geometryczna ścisłość mapy, a coraz bardziej daje się odczuć wpływ wymagań generalizacji, która powoduje konieczność umieszczania na niej tylko tych obiektów, które mają istotne znaczenie dla charakterystyki danego obszaru, niemniej jednak znaki punktowe dalą możliwość dokładnej lokalizacji wskazanych na mapie obiektów.

Rzeczywiste położenie obiektów wówczas, gdy są one oznaczone takim znakiem jak koło lub trójkąt, powinno zgadzać się ze środkiem znaku, natomiast znaki podkreślone są umieszczone w ten sposób, że punktem ściśle wskazującym położenie przedmiotu jest przecięcie osi znaku z kreską u jej podstawy.

Na mapach mniejszych skal znaki umowne, oprócz wskazywania położenia i wyglądu obiektu, często charakteryzują jeszcze wielkość lub znaczenie obiektu.

Umowne znaki obiektów nawigacyjnych nanosi się na mapę czarnym kolorem. Światła urządzeń nawigacyjnych pokazuje się albo różnymi kolorami (żółty, czerwony, niebieski), które odpowiadają rzeczywistemu światłu (mapy szczegółowe), albo oznacza się barwą żółtą (mapy generalne).

Pływające oznakowanie nawigacyjne w większości przypadków wyraża się nieskalowymi znakami umownymi. Liczne znaki umowne, np. latarniowce, światła, miejsca niebezpieczne są dodatkowo oznaczane znakami objaśniającymi, które podają ich charakterystyki.

 

Góra strony

3. Nanoszenie punktów podstawy geodezyjnej na mapę

 

            Na mapy w skali 1:5 000 i 1:10 000 nanosi się punkty osnowy sytuacyjnej (astronomiczne, triangulacyjne, poligonowe oraz sytuacyjne (poziome) punkty sieci pomiarowej), punkty sieci osnowy wysokościowej: repery, znaki niwelacyjne, punkty triangulacyjne i poligonowe, które mają wyznaczone wysokości oraz punkty sieci pomiarowej. Natomiast na mapy w skalach 1:25 000 - 1:100 000 - przede wszystkim triangulacyjne i poligonowe 1,2,3 klasy, które uzupełnia się punktami 4 klasy, jeśli ogólna ich liczba jest mniejsza niż 10 na 1dm2 mapy. Przy wszystkich punktach osnowy geodezyjnej opisuje się ich bezwzględne wysokości.

            Na mapach 1:200 000 i 1: 500 000 umieszcza się nieliczne tylko punkty osnowy geodezyjnej, które mogą być wykorzystywane jako punkty orientacyjne. Punkty osnowy geodezyjnej nanosi się ze współrzędnych przeważnie za pomocą koordynografu. W procesie zaś opracowania mapy wykorzystuje się je do montażu błękitnych fotokopii, a po wydaniu mapy jako dane wyjściowe do dokładnego dowiązania urządzeń technicznych, orientowania się, wskazania celów, przy pracach związanych z opracowaniem terenu itp.

            Punkty podstawy geodezyjnej nanoszone są na mapę w następujący sposób:

Załóżmy, że dany jest punkt A o współrzędnych geograficznych . Geograficznym szerokościom  oznaczającym poszczególne równoleżniki odpowiadają wartości powiększonej szerokości geograficznej V1V2V3 (Rys)

 

Rys. Wyznaczenie współrzędnych dla naniesienia punktu na mapę

 

 

Jeżeli jednostka mapy równa jest wartości jm to współrzędne kartograficzne punktu A wynoszą:

 

*

 

b1=jm(V-V1) *

 

 *

 

b2=jm(V2-V) *

 

*

 

*

 

 

*Wg. S.Wisła - „Podstawy Matematyczne Morskich Map Nawigacyjnych” -WSM Szczecin 1985 r.  Strona 283

 

Do kontroli prawidłowości obliczeń współrzędnych kartograficznych służą wzory:

 

b = b1 + b2

a = a1 + a2

 

 Dla przykładu przedstawiono obliczenie współrzędnych kartograficznych dla trzech punktów geodezyjnych: Latarnia Krynica Morska, Latarnia Hel, Latarnia Rozewie dla siatki kartograficznej mapy nr. 1291 (151) dla nowej elipsoidy odniesienia WGS 84

 

 Rozwiązanie

Mapa w odwzorowaniu Merkatora - 1291 (151)

Elipsoida referencyjna - WGS 84

Skala mapy - 1:150 000

Jednostka mapy * - 7.09 mm

Współrzędne ramek:

 (1) 55038’00”N

 (2)  = 54018’00”N

 (3)  = 018015’00”E

 (4)  = 020000’00”E

Szerokość powiększona:

  V1= 4015,7 #

  V2 = 3876,7 #

 

Rozmiary ramek:

 Wzdłuż równoleżnika - 744,51mm

 Wzdłuż południka - 985,51 mm

 

 

Określenie współrzędnych kartograficznych wybranych punktów geodezyjnych

 

*

Krynica Morska -A

Hel (B)

Rozewie (C)

Współrzędne geodezyjne dla WGS 84 -

54°23’07,441"N

019°27’02,670"E

54°36'00.08"N

018°48'46.369"E

54°49’49,306"N

018°20’10,366"E

Wartość szerokość pow.

VA= 3885,411 #

VB =3907,5 #

VC = 3931,397 #

Odległość od ramki wschodniej

Po obliczeniu

510,796 mm

Po obliczeniu

239,449 mm

Po obliczeniu

36,675 mm

Odległość od ramki zachodniej

Po obliczeniu

233,655 mm

 Po obliczeniu

 505,001 mm

 

Po obliczeniu

707,775 mm

Sprawdzenie poprawności obliczeń

a=a1ABC+a 2ABC

510,796 + 233,655 = 744,451 mm

239,449+505,001 =744,451 mm

36,675 + 707,775 =744,451 mm

Odległość południkowa od ramki północnej

b1ABC=jm( V2 -V1ABC )

Po obliczeniu

923,749 mm

Po obliczeniu

767,138 mm

Po obliczeniu

597,708 mm

Odległość południkowa od ramki południowej

b2ABC=jm( VABC - V1 )

Po obliczeniu

61,761 mm

Po obliczeniu

218,372 mm

Po obliczeniu

287,802 mm

Sprawdzenie poprawności obliczeń

b = b1ABC + b2ABC

923,749 + 61,761 = 985,51 mm

767,138+ 218,372 = 985,51 mm

597,708+ 287,802 = 985,51 mm

*# Wartości powiększonej szerokości na elipsoidzie WGS84 obliczono wg S.Wisła - „Podstawy Matematyczne Morskich Map Nawigacyjnych” - WSM Szczecin 1985

** Współrzędne punktów dla WGS84 wg danych Oddziału Kartografii Biura Hydrografii MW w Gdyni.

 

W ten sposób nanoszone punkty osnowy geodezyjnej, służą do sporządzania zdjęcia topograficznego.

 

 

Wykonanie tego zdjęcia polega na tym, iż na podstawie wykreślonych w przyjętym odwzorowaniu punktów osnowy geodezyjnej dokonuje się pomiaru, określenie położenia, klasyfikacji i opisu przedmiotów terenowych, które wyrysowuje się znakami umownymi. Czynność ta wykonywana jest metodą bezpośredniego pomiaru w terenie na papierze naklejonym na stolik topograficzny, lub też na podkładzie naklejonego na stolik obrazu fotograficznego wykonanego ze zdjęć lotniczych. Następnie opracowuje się dane z pomiarów hydrograficzno - oceanograficznych przeprowadzonych na wodzie i w pasie przybrzeżnym. Dane te nanosi się na opracowane uprzednio zdjęcie topograficzne. Ze zdjęcia topograficznego wykonuje się odbitkę na papierze rysunkowym w kolorze niebieskim, po czym wykreśla się ją czarnym tuszem, nakleja napisy, skróty i cyfry.

Tak wykonany rysunek mapy, czyli czystorys fotografuje się, następnie kopiuje się na blachę drukarską, z której drukuje się mapę.

 

4. Pomiary geodezyjne w strefie brzegowej

 

            Pracami geodezyjnymi w strefie brzegowej zajmuje się Hydrografia, prace Hydrograficzne w swojej istocie stanowią „przedłużenie” lądowych pomiarów geodezyjnych i topograficznych na obszar oceanów, mórz i rzek. Podstawowym wyróżniającym je czynnikiem jest to, że wykonywane są z ruchomych stanowisk roboczych niezależnie od odległości od brzegu. Stąd też wynika różnica między obszarem morskim a lądowym w stosowanych instrumentach i przyrządach oraz w metodach prac.

            Wykonywanie pomiarów geodezyjnych w strefie brzegowej cechuje duża różnorodność oraz zróżnicowane wymagania ich dokładności. Pomiary te związane są z realizacją rozmaitych prac inżynierskich, takich jak:

Do wykonania w.w. prac niezbędna jest odpowiednia utrwalona i oznaczona w terenie pozioma i wysokościowa osnowa geodezyjna. Jednolitość wykonania pomiarów zapewniają:

- jednolity dla całego kraju system współrzędnych astronomicznych geodezyjnych (B,L);

- państwowy układ współrzędnych płaskich (x,y);

- jednolity dla całego kraju układ wysokości (H);

Współrzędne geograficzne geodezyjne: szerokość geodezyjna B i długość geodezyjna L, określają położenie punktu na powierzchni odniesienia, którą jest elipsoida obrotowa np. najnowsza WGS-84 z punktem przyłożenia w środku ciężkości Ziemi.

Obowiązującym w Polsce układem współrzędnych stosowanym przy wykonywaniu pomiarów geodezyjnych jest państwowy układ współrzędnych zwany układem "1965", w którym dodatnia część osi x zwrócona jest na północ, a dodatnia część osi y zwrócona jest na wschód, natomiast układem wysokości jest państwowy układ wysokości, w którym wysokości H wyrażone są w systemie wysokości normalnych odniesionych do zera mareografu w Kronsztadzie.

            Do pomiarów wykonywanych na morzu wykorzystuje się jako osnowę geodezyjną triangulację morską. Służy ona do sporządzania map morskich, wyznaczania na morzu położenia budowli, urządzeń hydrotechnicznych, torów wodnych itp. Sposób założenia osnowy oraz jej pomiaru uzależniony jest od tego czy znajduje się ona w morskiej strefie przybrzeżnej tj. w granicach widzialności nabrzeżnych punktów triangulacyjnych, czy w strefie pełnomorskiej, poza widzialnością punktów nabrzeżnych.

Odległość pomiędzy punktami triangulacji morskiej zależy od skali prac wykonywanych na morzu i powinna wynosić:

Maksymalne odległości między punktami triangulacji w odniesieniu do skali prac pomiarowych

 

Skala prac pomiarowych

Maksymalna odległość między punktami triangulacyjnymi

1:2.000

0,6 km

1:5.000

1,5 km

1:10.000

3,5 km

1:25.000

6,0 km

1: 50.000

10. km

1:100.000

20 km

* Wg A. Żurawski - „Pomiary Geodezyjne w Budownictwie Morskim” - Wydawnictwo Morskie Gdańsk - 1980

 

 

            Punktami triangulacyjnymi na morzu są dalby, wysepki cumownicze, pławy cumownicze, platformy ustawione na dnie morza oraz dobrze zakotwiczone latarniowce. Wykorzystuje się również w tym celu latarnie morskie, wraki zatopionych statków, naturalne wysepki i płycizny przybrzeżne, na których montuje się odpowiednie sygnały lub przenośne stanowiska obserwacyjne.

Kształt sieci triangulacyjnej zależy od kształtu obszaru objętego pomiarami. Dla obszarów wydłużonych sieć może mieć postać łańcucha trójkątów opartego na lądzie lub opartego w całości na morzu, albo podwójnego łańcucha trójkątów.

 

 

Rys. Rodzaje sieci triangulacji morskiej

 

 

Stosowany się także układ centralny (Rys. d.), zaś w najprostszych przypadkach czworobok geodezyjny i pojedynczy trójkąt (Rys. f.).

Sieć triangulacji morskiej może mieć również kształt dowolny, wynikający z istniejącej sytuacji w terenie oraz z przeznaczenia zakładanej osnowy.

Punkty sieci mogą być wówczas wyznaczane metodą wcięć wstecz* i wcięć wprzód**. Obserwacje należy przeprowadzać w możliwie krótkim czasie i w jednakowych warunkach atmosferycznych. W celu uzyskania lepszych rezultatów stosuje się również sposób polegający na pomiarze równoczesnym kątów w poszczególnych trójkątach. W pomiarze hydrograficznym kąty mierzy się również przy użyciu sekstantu. Każdy z kątów mierzy się trzykrotnie, a średni błąd pomiaru nie powinien przekroczyć 2'.

 

*Wcięcie wstecz - określenie punku wykonuje się punkcie, którego położenie jest określane

**Wcięcie w przód - określenie położenia punku wykonuje się z punktu o znanym położeniu

 

Rys. Morska sieć triangulacyjna o dowolnym kształcie

 

            W triangulacji morskiej pomiar długości boków bazowych wykonuje się w zróżnicowany sposób, w zależności od wymaganej dokładności wyznaczania położenia punktów sieci. Jeżeli baza położona jest na lądzie to jej długość mierzy się taśmą stalową, drutem inwarowym lub dalmierzem elektromagnetycznym. Jeżeli natomiast baza usytuowana jest na morzu, to jej długość można określić przy użyciu dalmierza elektromagnetycznego lub obliczyć ze współrzędnych punktów końcowych bazy określonych na podstawie obserwacji astronomicznych lub obserwacji sztucznych satelitów Ziemi.

Orientację sieci triangulacyjnej morskiej wykonuje się na podstawie pomiaru azymutu bazy na lądzie i na morzu.

Pomiary sytuacyjne i wysokościowe w strefie brzegowej opierają się na lądowych punktach poziomej i wysokościowej osnowy geodezyjnej. Jako punkty oparcia linii pomiarowych przyjmuje się czasem znaki hektometrowe, które są umieszczone wzdłuż wybrzeża w postaci słupów betonowych.

Zdejmowane szczegóły terenowe dzielą się na trzy grupy ze względu na wymagania dokładnościowe pomiaru.

Pierwsza grupa obejmuje przedmioty sytuacji terenowej o wyraźnych konturach zachowujących swą niezmienność w okresach wieloletnich, trwale związane z podłożem, tzn.

-         znaki graniczne jednostek administracyjnych i gospodarczych oraz nieruchomości i działek;

-         utrwalone znakami punkty geodezyjnej osnowy poziomej i wysokościowej;

-         budynki, budowle, urządzenia techniczne jak np. nabrzeża, pomosty, falochrony, mosty, ściany oporowe itp.

-         elementy naziemne uzbrojenia terenu

Druga grupa obejmuje przedmioty sytuacji terenowej o mniej wyraźnych i mniej trwałych konturach tzn.

-         ustabilizowane krawędzie budowli ziemnych (groble, wały, nasypy)

-         elementy podziemne uzbrojenia terenu

Trzecia grupa obejmuje przedmioty sytuacyjne o niewyraźnych obrysach lub małego znaczenia gospodarczego tzn.

-         naturalne linie brzegowe wód płynących i stojących

-         punkty załamania konturów użytków gruntowych i konturów klasyfikacyjnych

-         punkty załamania dróg dojazdowych

W przypadku pomiarów sytuacyjnych szczegółowych, wykonuje się je następującymi metodami:

-         domiarów prostokątnych, która jest powszechnie stosowana w pomiarze szczegółów; położenie dowolnego punktu względem linii pomiarowej określone jest przez dwie miary: rzędną i odciętą

-         biegunową, w której pomiar polega na określeniu położenia punktu względem linii pomiarowej na podstawie pomierzonego kąta poziomego i odległości

-         wcięć kątowych, w której punkt zdejmowany wyznacza się na przecięciu dwóch kierunków, które odkłada się z punktów danych na linii osnowy pomiarowej

-         wcięć liniowych, w której położenie punktu względem osnowy pomiarowej określone jest na podstawie pomiaru dwóch odległości (od punktu zdejmowanego do dwóch określonych punktów położonych na linii osnowy)

Pomiary sytuacyjne położenia szczegółów terenowych względem poziomej osnowy geodezyjnej powinny być wykonane z następującą dokładnością:

-         I grupa - 0,10 m

-         II grupa - 0, 30 m

-         III grupa - 0,50 m

 

Pomiary rzeźby terenu wykonuje się metodami :

-         niwelacji siatkowej, która polega na wytyczeniu w terenie siatki figur podstawowych nawiązanych do osnowy geodezyjnej oraz figur wypełniających, które mają kształt kwadratów lub prostokątów, które następnie niweluje się,

-         profili, która wymaga dla określenia pionowego ukształtowania terenu złożenia sieci linii wzdłuż, których wykonuje się niwelację przekrojów

-         punktów rozproszonych, która polega na obraniu w terenie odpowiednio położonych punktów, które (po wyznaczeniu ich wysokości) pozwolą na właściwe przedstawienie rzeźby terenu. Punktami tymi na ogół są najwyższe i najniższe punkty terenu, linie grzbietowe i ściekowe oraz punkty, w których następuje zmiana spadku terenu.

Wysokości charakterystycznych punktów terenowych określa się względem wysokościowej osnowy geodezyjnej z następującymi dokładnościami:

-         dla elementów naziemnych uzbrojenia terenu - 0,01 m

-         dla budowli i urządzeń technicznych o konstrukcji trwałej - 0,05 m

-         dla budowli i urządzeń technicznych ziemnych - 0,10 m

 

Góra strony

 

5. Metody określania poziomego położenia punktów podstawy geodezyjnej

 

            Przy wykonywaniu prac pomiarowych na morzu istnieje konieczność określania położenia wyznaczanych punktów. Dotyczy to prac prowadzonych w strefie brzegowej, jak i na pełnym morzu.

Do wyznaczania poziomego położenia punktów podstawy geodezyjnej na morzu stosuje się metody:

1)      oparte na zastosowaniu optycznych instrumentów geodezyjnych,

2)      oparte na zastosowaniu dalmierzy elektromagnetycznych;

3)      stosowane w nawigacji morskiej;

4)      satelitarne;

 

5.1. Metody oparte na zastosowani optycznych instrumentów geodezyjnych.

 

            Metody te pozwalają na wyznaczenie położenia punktów na morzu z dużą dokładnością. Do pomiarów stosuje się instrumenty kątomiercze, takie jak: teodolity, dalmierze optyczne, sekstanty. Położenie punktu określa się metodą wcięć kątowych w przód i wstecz, metodą biegunową oraz metodą wcięć liniowych (Rys. a,b,c,d)

Kątowe wcięcie w przód (Rys. a). Sposób polega na określeniu współrzędnych punktu wyznaczonego P na podstawie pomierzonych kątów  z punktów A i B. Współrzędne punktu wciętego oblicza się z wzorów:

 

 

 *

 

 *

 

* Wzory wg. A. Żurawski - „Pomiary Geodezyjne w Budownictwie Morskim” - Wydawnictwo Morskie Gdańsk - 1980

 

Wcięcie wstecz (Rys. b). Sposób polega na określeniu współrzędnych punktu wcinanego P na podstawie pomierzonych w tym punkcie kątów między punktami ABC na lądzie

Metoda biegunowa (Rys.c). Sposób polega na określeniu współrzędnych punktu wyznaczonego na podstawie pomiaru odległości d od punktu danego A do punktu wyznaczonego oraz pomiaru kąta . Pomiar długości można wykonać za pomocą odpowiednich przymiarów metodą bezpośrednią lub za pomocą dalmierza optycznego, bądź elektromagnetycznego

 

 

 

Rys. Wyznaczanie położenia na morzu za pomocą geodezyjnych instrumentów optycznych

 

 

Wcięcie liniowe (Rys. d). Sposób polega na określeniu współrzędnych punktu wyznaczanego na podstawie pomiaru odległości a i b od punktów danych A i B do punktu wyznaczanego P. Długość boków a i b wyznacza się na podstawie pomiarów bezpośrednich wykonanych odpowiednim przymiarem lub za pomocą dalmierzy.

Oprócz wymienionych metod elementarnych (pojedynczych wcięć) stosuje się także wcięcia wielokrotne, a szczególnie wielokrotne wcięcie w przód, wstecz, liniowe oraz liniowo-kątowe.

            Przedstawione powyżej metody pomiaru oparte na zastosowaniu tradycyjnych instrumentów geodezyjnych są ograniczone ze względu na stosunkowo niewielki ich zasięg, określony granicą widoczności optycznej, która bez stosowania stanowisk podwyższonych i przy dobrych warunkach atmosferycznych wynosi maksymalnie 5-10 Mm.

 

Góra strony

 

5.2. Metody oparte na zastosowaniu dalmierzy elektromagnetycznych.

 

            Zastosowanie dalmierzy elektromagnetycznych do wyznaczania położenia punktów na morzu znacznie rozszerza zasięg wykonywanych pomiarów. W zależności od konstrukcji dalmierza przy wyznaczaniu położenia stosuje się metodę biegunową lub metodę wcięć liniowych.

 

Rys. Wyznaczanie położenia na morzu za pomocą dalmierzy elektromagnetycznych

a - metodą biegunową; b - metodą wcięć liniowych

 

            Przy pomiarach wykonywanych za pomocą dalmierzy, układ pomiarowy składa się z dwóch stacji nadawczo-odbiorczych, z których jedna znajduje się w danym punkcie na brzegu, zaś druga w punkcie wyznaczanym, położonym na morzu. Pomiary przy użyciu dalmierzy można wykonywać prawie w każdych warunkach atmosferycznych, zaś w wyznaczaniu położeń punktów zakres mierzonej odległości jest bardzo duży (nawet do kilkunastu mil morskich). Zaletą stosowania dalmierzy jest bardzo duża dokładność pomiaru oraz połączenie nadajnika i odbiornika w jeden instrument.

 

Góra strony

 

5.3. Metody stosowane w nawigacji morskiej

 

            Do określenia położenia są stosowane tu różne systemy radiolokacyjne, które służą przede wszystkim do wyznaczania położenia jednostek pływających lub trajektorii ruchu statku.

Działanie systemów radiolokacyjnych opiera się na określeniu położenia na podstawie pomiaru odległości, różnicy odległości lub pomiaru kierunku. W praktyce stosuje się następujące metody pomiaru:

Do najczęściej wykorzystywanych systemów hiperbolicznych w procesie zakładania punktów podstawy geodezyjnej należą: system HI-Fix, Sea-Fix, Toran, AD 2, i inne.

Systemy oparte na pomiarach odległości to: Hydrodist, Decca-Trisponder 202A i inne.

 

5.4. Metody satelitarne

 

            W ostatnich latach do określenia położenia punktów na morza stosuje się technikę pomiarową opartą na obserwacji sztucznych satelitów Ziemi. W tym celu wykorzystywano system Transit (obecnie już wyszedł z użycia), a przede wszystkim system GPS. Techniki te dają możliwości rozszerzenia pomiarów geodezyjnych na obszary mórz i oceanów ze względu na nieograniczony zasięg oraz dużą dokładność systemów. Dzięki temu można budować olbrzymie sieci geodezyjne obejmujące swym zasięgiem cały glob ziemski (WGS72, WGS84).

 

Góra strony

 

5.5. Pomiary brzegu morskiego metodą fotogrametryczną

 

            Wykonanie pomiarów brzegu morskiego tradycyjnymi metodami jest czasami bardzo utrudnione lub prawie niemożliwe ze względu na skomplikowane ukształtowanie terenu. Odnosi się to m.in. do wysokich brzegów klifowych z pionowymi, często przewieszonymi skarpami. W takich przypadkach pomiary wykonuje się metodą fotogrametryczną. Sposób ten znajduje również zastosowanie, gdy określony odcinek brzegu należy poddać okresowym pomiarom kontrolnym w celu wyznaczenia zmian w ukształtowaniu linii brzegowej, położenia klifów, wydm.

Zdjęcia mogą być lotnicze lub naziemne, wykonywane za pomocą kamer umieszczonych na barce lub statku płynącym równolegle do linii brzegu.

Prace pomiarowe rozpoczyna się od założenia osnowy sytuacyjno-wysokościowej oraz sieci fotopunktów, których sposób oznaczenia w terenie uzależniony jest od sposobu wykonania zdjęć (naziemne lub lotnicze).

 

Rys. Rozmieszczenie fotopunktów przy pomiarze brzegu morskiego metodą  fotogrametryczną

 

            Przy nawiązywaniu fotopunktów do osnowy geodezyjnej stosuje się metody wcięć, wykorzystuje się także dalmierze elektromagnetyczne.

Jeśli zdjęcia brzegu wykonywane są od strony morza to fotopunkty umieszcza się w dwóch lub trzech rzędach, a mianowicie wzdłuż górnej krawędzi brzegu, pod skarpą oraz wzdłuż linii wody. Uzupełnieniem osnowy może być poziom zwierciadła wody, który należy określić na czas wykonywania pomiarów, na podstawie oddzielnych obserwacji.

Wykonanie zdjęć poprzedzają następujące prace przygotowawcze:

-         określenie azymutu linii brzegowej dla wyznaczenia odpowiedniego kursu jednostki pływającej

-         wyznaczenie odległości fotografowania w zależności od przyjętej skali zdjęć i rodzaju stosowanej kamery

-         określenie parametrów ekspozycji

Zdjęcia mogą być wykonywane jedną lub dwoma kamerami ustawionymi na jednostce pływającej. Na podstawie opracowania autogrametrycznego otrzymuje się w żądanej skali mapę warstwicową brzegu, przekroje w ustalonych miejscach i kierunkach.

 

Góra strony

 

6. Sondaż - metoda określania wysokościowego położenia punktów podstawy geodezyjnej

 

            Pomiar głębokości (sondaż) stanowi zdjęcie wysokościowe dna morskiego. Różni się on jednak w niektórych szczegółach od zdjęcia wysokościowego (niwelacji), z tego względu, iż wszystkie mierzone wysokości mają wartości ujemne, oraz wszystkie punkty przesłonięte są warstwą wody, której powierzchnia zmienia ciągle swoje położenie. Dlatego w procesie pomiaru należy starannie i szczegółowo ustawiać przyrządy pomiarowe w każdym określonym punkcie i mierzyć jedną wysokość.

Przed sondażem stawia się następujące zadania:

1.    Ustalenie ogólnego obrazu rzeźby dna

2.    Ustalenie położenia niebezpieczeństw (przeszkód) podwodnych

3.    Ustalenie położenia torów wodnych, obszarów manewrowych, kotwicowisk, red

4.    Możliwość określenia położenia wg charakterystycznych cech rzeźby dna i rodzaju gruntu

5.    Zebranie materiału niezbędnego do prac pogłębiarskich i budowli podmorskich

 

            W zależności od położenia akwenu podlegającemu sondowaniu oraz od metod i dokładności określania pozycji podczas sondowania rozróżnia się następujące rodzaje sondażu:

·      sondaż przybrzeżny - od linii brzegowej w morze do granic geometrycznego zasięgu widzialności

·      sondaż morski - od granicy sondażu przybrzeżnego do maksymalnego zasięgu systemów nawigacyjnych (w obszarze szelfu i stoku )

·      sondaż oceaniczny - poza granicą sondażu morskiego (w obszarze łoża oceanu)

 

W zależności od charakteru sondażu dzieli się on na:

·      systematyczny - wykonywany systemem planowego pokrycia powierzchni badanego akwenu systemem profili sondażowych

·      według wyznaczonej trasy

Przez sondaż systematyczny rozumie się:

·      planowy sondaż polegający na pokryciu akwenu ustalonym systemem profili sondażowych

·      dodatkowe profile zagęszczające sondaż w miejscach wykrycia oznak występowania mielizn lub przy skomplikowanej rzeźbie dna

·      badanie mielizn w celu wykrycia najmniejszych głębokości i izobat konturowych oraz pobranie próbek osadów dennych

Prace sondażowe oraz opracowanie materiałów sondażu realizowane są następującymi etapami:

1.    Opracowanie dokumentacji technicznej na prace sondażowe

2.    Techniczne przygotowanie rejonu prac (założenie podstawy geodezyjnej)

3.    Ustawienie stacji systemów radionawigacyjnych rozwijanych w celu zabezpieczenia sondażu

4.    Ustalenie średniego poziomu morza i zera głębokości

5.    Wykonanie sondażu i określenie pozycji zmierzonych głębokości

6.    Opracowanie sondażu i sporządzenie planszetów sprawozdawczych.

 

6.1. Ogólne zasady sondażu

 

            Każdy sondaż - jak i wszystkie prace hydrograficzne powinien być dowiązany do brzegowej podstawy geodezyjnej, w określonych sytuacjach, uzasadnionych dokładnością określania pozycji. Podstawę geodezyjną sondażu stanowią punkty dowiązane do państwowej sieci geodezyjnej lub do sieci lokalnej. Na wykorzystanie sieci geodezyjnych nie związanych z podstawą państwową wymagana jest zgoda Szefostwa Hydrografii Marynarki Wojennej.

Profile sondażu przybrzeżnego powinny być doprowadzone do brzegu. W przypadku płaskiego brzegu na morzach bezpływowych, obszar o głębokościach mniejszych niż 0,6-0,8m. bada się za pomocą zdjęć lotniczych lub sondażem z łodzi po rozszerzonych profilach.

 

6.2. Geodezyjna podstawa sondażu

 

            Podstawą sondażu są punkty sieci geodezyjnej oraz punkty podstawy roboczej wykonywanej w celu zabezpieczenia sondażu.

Wyznaczenie punktów podstawy roboczej wykonuje się poprzez rozwinięcie:

·      sieci analitycznej

sieci punktów ze zdjęć stolikowych (sprzęt do sporządzania zdjęcia topograficznego, składa się z trzech części: płyty stolikowej, głowicy i statywu)

Do rozwinięcia sieci astronomicznej wejściowymi danymi są punkty państwowej sieci geodezyjnych o znaczeniu lokalnym, dokonuje się tego następującymi metodami:

1.    triangulacji ( w miejscach odkrytych )

2.    poligonizacji ( w miejscach zakrytych )

3.    metodą wcięć

Rozwinięcie to może być przeprowadzone następującymi metodami :

-         w formie łańcucha trójkątów między stałymi bokiem i punktem, lub między dwoma stałymi punktami

-         w formie systemu trójkątów opartych na stałych bokach

-         w formie systemu centralnego lub czworokąta geodezyjnego bazujących na stałym boku

            Każdy punkt podstawy roboczej określony metodą triangulacji powinien być uzyskany z minimum dwóch zamkniętych trójkątów. Wielkość kąta przy określonym punkcie powinna mieścić się w granicach 30 - 150°. Od jednego stałego boku nie wolno rozwijać sieci na powierzchni większej od 100 km2. Kąty w trójkątach nie powinny być mniejsze od 15°, a długości boków trójkątów powinny wynosić 1,5 - 6,0 km. Podczas określania punktów wcięciem w „przód” lub wcięciem kombinowanym długości boków nie powinny przekraczać 6,0 km, a kąty między sąsiednimi kierunkami na określonym punkcie powinny być zawarte w granicach 20 - 160°. Jeżeli natomiast punkty określone są metodą wcięcia „wstecz”, powinny leżeć w stosunku do punktów podstawy tak, aby kąty przecięcia się linii położenia (okręgi) leżały w granicach 30 -150°.

Ciągi poligonowe mogą być:

·      zamknięte

·      otwarte

·      w formie systemów ciągów

 

Długość linii ciągów nie powinna przekraczać 200 m. Długość boków tychże ciągów mierzy się taśmami mierniczymi, radiodalmierzami, dalmierzami optycznymi.

 

6.3. Punkty podstawy na wodzie

 

            Punkty podstawy na wodzie leżące w zasięgu widzialności wzrokowej od brzegu określa się wielokrotnie metodą wcięć wg punktów geodezyjnych lub punktów sieci analitycznej, czy zdjęć stolikowych. Poza zasięgiem widzialności brzegu albo jeżeli brak jest oparcia geodezyjnego, punkty podstawy na wodzie określa się za pomocą dokładnych hydrograficznych systemów radionawigacyjnych.

Poza zasięgiem działania ww. systemów punkty na wodzie określa się za pomocą obserwacji astronomicznych, obserwacji radionawigacyjnych lub przy wykorzystaniu innych systemów np. satelitarnych.

Punkty podstawy roboczej na wodzie wystawia się w postaci ciągłych sieci lub łańcuchów trójkątów. Triangulację na wodzie rozpoczyna się od wystawienia kilku rzędów pław (beczek, wiech) położonych równolegle do brzegu.

 

Sposób triangulacji na wodzie

 

 

Pławy, beczki stawia się w odległościach 3 - 4 Mm. Po postawieniu pierwszej pławy statek kładzie się na kurs równoległy do brzegu stawiając kolejne pławy w ustalonych wcześniej różnych odległościach. Odległości te określa się wg logu, a kontroluje się wg znaków brzegowych. Po postawieniu ostatniej pławy w rzędzie statek zmienia kurs o 120° i nowym kursem przechodzi w miejsce, w którym kąt między dwoma ostatnimi znakami wynosi 60° W tym punkcie stawia pierwszą pławę drugiego rzędu i zmienia kurs o 60° kładąc się na kurs przeciwny do kursu pierwszego rzędu. Na tym kursie stawia kolejny rząd pław itd.

W rejonie baz poza granicą sondażu przybrzeżnego można zastosować metodę poligonizacji. Na badanym akwenie wystawia się rzędy beczek (pław) w odległości ok. 10 Mm (pławy co 2 - 3 Mm). Pławy leżące najbliżej brzegu dowiązuje się do punktów podstawy na brzegu metodą wcięcia „wstecz”. Stanowią one punkty stałe na końcach poligonów otwartych. Po wystawieniu pław mierzy się odległości między nimi, jednocześnie mierząc głębokości wzdłuż rzędów znaków oraz azymuty boków tworzonych przez każdą parę pław, następnie określa się położenie pław.

 

Sposób poligonizacji na wodzie

 

Góra strony