Геодезический знак, способ его восстановления и устройство для осуществления этого способа
GEODETIC SIGN, THE METHOD FOR ITS RESTORATION AND THE DEVICE FOR THE IMPLEMENTATION OF THIS METHOD

Изобретение относится к области топографии и может быть использовано при развитии геодезических сетей, в целях регистрации смещений точек земной поверхности и при проведении строительных и кадастровых работ.
В этих областях техники используют геодезические знаки-устройства или сооружения, обозначающие положения геодезических пунктов на местности [ГОСТ 22268-76].
К таким устройствам относятся центры и реперы пунктов геодезической и нивелирной сетей [Правила закрепления центров пунктов спутниковой геодезической сети. М.: ЦНИИГАиК, 2001]. Сохранность координат на таких пунктах с геодезическими центрами (тип 3) достигается тем, что кроме геодезической марки на верхнем бетонном пилоне они имеют вторую марку на пилоне, расположенном под ним [Правила закладки центров и реперов на пунктах геодезической и нивелирной сетей. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1993].
По экономическим соображениям нерентабельно иметь в районе геодинамических исследований или на каждой строительной площадке такой геодезический центр, хотя следить за осадкой почвы вблизи промышленных и гражданских многоэтажных сооружений необходимо. Именно по этим причинам используют более простые конструкции геодезических знаков, которые применяются как в маркшейдерии, строительстве и при межевании земель.
К таким конструкциям относятся изобретения известные из их описаний [RU 2000541 C1 07.09.1993, RU 2080557 C1 27.05.1997, RU 2092793 C1 10.10.1997, RU 2180430 C1 10.03.2002, RU 2206066 C1 10.06.2003, RU 2206740 C2 20.06.2003, RU 2256152 C2 27.01.2001, RU 2256153 C2 10.03.2005, RU 2262664 C1 10.10.2005, RU 2282145 C2 20.08.2006, RU 2302614 C2 10.07.2007, RU 2359230 C1 24.01.2008, RU 2402748 C2 27.10.2010, RU 2456545 C1 24.07.2012, RU 2569076 C2 20.11.2015, JP 2005249508 A 15.09.2005, US 4738060 03.10.1988, US 5066163 19.11.1991, US 20090308303 A1 17.12.2009].
Только на территории России имеется несколько сотен тысяч грунтовых геодезических знаков [RU 2232375 C1 10.07.2004].
Проблему сохранения координат точек местности, закрепляемых геодезическими знаками, в случае их повреждения или утраты решают размещением дополнительных контрольных и вспомогательных реперов [RU 2206740 20.02.2003].
Такое дублирование геодезических знаков позволяет восстанавливать координаты точек местности с погрешностями, не превышающими 1 мм [RU 2180430 C1 10.03.2002]. В совокупности это приводит к многократному увеличению стоимости топогеодезического обустройства местности, так как требуется не только привязать дополнительный знак к местности, но и включить его в уравнивание геодезической сети.
Практически все эти устройства имеют сходные конструкции, как и грунтовый опорный межевой знак, который содержит вертикально вмонтированный в грунтовое отверстие металлический стержень, к верхнему концу которого жестко прикреплена марка, а к нижнему -подземный якорь [RU 2269094 27.01.2006 и RU 2284473 С2 27.09.2006].
Стержни геодезических знаков (СГЗ) изготавливают из уголков или труб, цельными или полыми, с антикоррозийным покрытием или без него, заглубленными в грунт и даже окруженными дополнительными бетонными оболочками.
Однако все эти усовершенствования не гарантируют сохранность верхней части СГЗ, которая может быть повреждена как сельскохозяйственной техникой - тракторами, осуществляющими вспашку земли, так и строительной техникой - бульдозерами, профилирующими местность, или вандалами, раскачивающими верхнюю часть СГЗ до тех пор, пока она не погнется или сломается.
При утере или повреждении геодезического знака теряются его координатные отметки, что не позволяет отслеживать геодинамические процессы в районе утерянного знака или использовать его при повторном межевании земель. В связи с этим целесообразно заблаговременно принять меры для сохранения хотя бы дистальных узлов геодезического знака.
Целью изобретения является восстановление координат поврежденного геодезического знака.
Сущность изобретения заключается в том, что при изготовлении стержня геодезического знака на нем делают конструктивные поперечные надрезы, имеющие посадочные плоскости. При механических воздействиях на геодезический знак верхняя часть стержня с геодезической маркой отламывается в районе надреза, а положение заглубленной в грунт части стержня не меняется, что позволяет даже при утрате верхней части стержня восстанавливать геодезический знак с помощью предлагаемого устройства с переходником, снабженным геодезической маркой.
Сам переходник имеет полость, у которой входное поперечное сечение соответствует внешнему поперечному сечению СГЗ. Далее полость имеет меньшее сечение с посадочной плоскостью с паспортизованным удалением ее от геодезической марки переходника.
Известное паспортизированное удаление геодезической марки от конструктивного надреза позволяет восстанавливать высотную координату геодезического знака и учитывать ее изменение при наличии геодинамических процессов.
Для этого при восстановлении геодезического знака с поврежденной маркой освобождают верхнюю часть СГЗ от объектов, препятствующих доступу как к посадочной плоскости конструктивного надреза, так и к сохранившейся верхней части геодезического знака. Стыкуют с этой частью переходник, снабженный геодезической маркой и имеющий полость, соответствующую внешним размерам стержня. Перемещением переходника по высоте относительно верхней части СГЗ добиваются соприкосновения плоскости конструктивного надреза стержня с посадочной плоскостью переходника.
Поскольку у полости переходника проксимальное сечение меньше поперечных размеров стержня, он однозначно фиксируется по высоте. Далее жестко соединяют переходник со стержнем геодезического знака механически или с помощью сварки. На окончательном этапе восстановления геодезического знака суммируют известное удаление геодезической марки от посадочной плоскости переходника и плоскости надреза на СГЗ от его дистального узла.
Это позволяет найти действительное положение геодезической марки. Расстояние (удаление) геодезической марки от посадочной плоскости переходника может быть определено простыми измерениями, считано с клейма на его поверхности или его паспорта.
Разность между положением марки переходника и паспортными данными СГЗ позволяет ввести поправку в координаты геодезического пункта. Повторная привязка геодезического знака к геодезической сети дает возможность определять его текущее местоположение, например, относительно координат глобальной навигационной спутниковой системы.
Достигаемый технический результат заключается в продолжении использования восстановленных геодезических знаков без замены их новыми. Это позволяет восстанавливать целостность геодезических сетей и дает возможность учитывать подвижки земной коры при повторных геодезических определениях.
На рисунке (фиг. 1) представлен вариант исполнения геодезического знака, на рисунке (фиг. 2) - устройство для его восстановления, а на рисунке (фиг. 3) отображен геодезический знак после его восстановления.
На рисунке (фиг. 1) показана скважина 1, в которую помещают СГЗ, с трубой 2, снабженной узлом 3 с геодезической маркой 4. Кроме этого, труба 2 имеет якорь 5, входящий в дистальный узел 6 геодезического знака.
Скважина 1 после размещения в ней СГЗ заполняется грунтом 7, который предохраняет дистальную часть трубы с надрезами 8 от повреждений. Каждый из надрезов имеет посадочную плоскость 9 (фиг. 1).
Рисунок (фиг. 2) иллюстрирует вариант конструктивного исполнения устройства для восстановления геодезического знака. Оно непосредственно включает переходник 10 с геодезической маркой 11. В нижней части переходника 10 имеется полость 12, внутри которой сформирована посадочная плоскость 13. На этом рисунке также отображено клеймо 14 с данными об удалении геодезической марки 11 от посадочной плоскости 13.
На рисунке (фиг. 3) показан восстановленный геодезический знак, и выделена поверхность контакта 15 посадочной плоскости 9 трубы 2 и посадочной плоскости 13 переходника 10. На этом же рисунке показано клеймо 16 с данными об удалении геодезической марки 4 от какой-либо априорно заданной, характерной точки дистальной части трубы 2.
Использование геодезических знаков данной конструкции предполагает закрепление ими на местности геодезических пунктов новых геодезических сетей и замену утраченных ими поврежденных геодезических знаков.
Для этого на местности подготавливают скважину 1, в которую помещают геодезический знак с трубой 2, снабженной узлом 3 с геодезической маркой 4. Трубу 2 выставляют вертикально так, чтобы якорь дистального узла 6 трубы 2 находился ниже уровня промерзания заполняющего скважину грунта 7. Верхняя часть СГЗ (фиг. 1) может выступать над землей на дециметры, поэтому он подвержен механическим повреждениям, и его иногда защищают от повреждений слоем грунта 7 [RU 2232375 C1 28.02. 2003, RU 2262664 C1 10.10.2005 и RU 2269094 C2 27.01.2006].
При механических воздействиях на геодезический знак надрезы 8 на трубе 2 предотвращают от повреждений ее дистальный узел 6 геодезического знака, так как труба просто сломается в районе надреза, а не погнется ниже него.
Это обстоятельство позволяет восстанавливать геодезические знаки с сохранившимся дистальным узлом.
С этой целью предварительно определяют сохранность геодезических знаков путем непосредственного обследования местности, например, с помощью металлоискателей или по фотоснимкам местности известными способами [RU 2587522 C2 20.062016 и RU 2700739 C2 19.09.2019].
После выявления конкретного геодезического знака с поврежденной дистальной частью обнажают сохранившуюся верхнюю часть СГЗ. Очищают ее от грунта, бетона и т.д. Особенно тщательно должна быть очищена посадочная плоскость конструктивного надреза на трубе (фиг. 1).
На верхнюю сохранившуюся часть трубы 2 помещают переходник 10 с геодезической маркой 11 (фиг. 2).
Входное поперечное сечение полости 12 переходника 10 позволяет перемешать его вниз по трубе 2 (фиг. 1). Такое перемещение будет остановлено посадочной плоскостью 13, расположенной внутри полости 12 (фиг. 2).
После достижения плотного контакта посадочной плоскости 13, сформированной в полости 12 переходника 10 и посадочной плоскости 9 надреза 8 на трубе 2, переходник 10 фиксируют на трубе 2 (фиг. 3).
Фиксирование переходника 10 относительно трубы 2 можно выполнять не только с помощью сварки, но и механически.
В общем случае положение геодезической марки 11 переходника 10 не будет соответствовать положению геодезической марки 4 узла 3 на верхней части трубы 2 до его повреждения (фиг. 1). Данные о расстоянии не сохранившейся или смещенной геодезической марки 4 от характерной точки на нижней части трубы 2 или дистального узла геодезического знака и данные об удалении геодезической марки 11 относительно посадочной плоскости 13 переходника 10 известны из паспорта геодезического знака или клейма 16 на его трубе 2 (стержне).
Этих данных достаточно для нахождения действительного положения марки 11 относительно дистального узла трубы 2.
Новые наблюдения восстановленного геодезического знака позволяют восстановить его положение и даже смещения относительно геодезической плановой основы его высотной отметки с учетом реального положения новой марки 11 относительно дистального узла 3 трубы 2.
Особенно это актуально в тех случаях, когда СГЗ не заглублен в грунт, что часто делается на стройплощадках и при межевании кадастровых участков, и проксимальный узел СГЗ может быть поврежден или полностью уничтожен как по неосторожности, так и по каким-либо соображениям физическими или юридическими лицами.
Использование восстановленных геодезических знаков позволяет сохранить данные предыдущих геодезических изысканий, в то время как полная замена поврежденных геодезических знаков на новые обнуляет данные о подвижках грунта, выполненных до повреждения геодезического знака.