Обоснование съемки
Обоснование — это тот скелет, тот каркас, на котором строится вся съемка.
На большей части нашей страны уже существует обоснование, соединенное между собой в единую систему. Каждая точка обоснования имеет свою географическую широту и долготу, так называемые географические координаты, вычисленные с большой точностью.
Что же это за точки?
Случалось ли вам видеть высокие, иногда метров в 30 и больше, деревянные вышки, поставленные на самых высоких холмах, хорошо заметные со всех сторон?
Иногда эти вышки бывают и меньше и не такой сложной конструкции. Называются они триангуляционными знаками. Большие вышки — сигналы — отстоят друг от друга на расстоянии 25-30 и более километров, маленькие — пирамиды — ставятся на меньшем расстоянии.
Сигналы поставлены в определенной системе: они образуют ряды, тянущиеся в направлении с запада на восток и с севера на юг. Расстояние между рядами равно примерно 200 километрам.
На рисунке видно, что эти ряды состоят из целых цепочек треугольников, соединенных между собой. В местах пересечения этих рядов-цепочек есть треугольники поменьше. Только самую меньшую сторону этих маленьких треугольников и измеряют с величайшей точностью непосредственно в поле.
Такая непосредственно измеренная сторона треугольника называется базисом. В других треугольниках измеряются теодолитом-двухсекундником только углы. Углы-то измерять гораздо быстрее. А длины сторон всех этих треугольников получаются путем вычислений.
С географическими градусами и минутами вычисления очень усложняются, поэтому они переведены в совершенно определенную государственную систему координат, выраженную в километрах, метрах и сантиметрах.
Вся эта система треугольников называется триангуляцией.
В северных глухих районах географические координаты пунктов определяют теодолитом-двухсекундником по звездам. Такие не связанные с общей сетью триангуляции пункты называются астрономическими.
Лучше всего измерять углы ночью, когда колебания воздуха значительно уменьшаются. Я в свое время работал техником на триангуляции в Сибири. Залезешь, как стемнеет, на сигнал и маленьким фонариком освещаешь гвоздик, поставленный в центре знака, и вдруг замечаешь, что вдали начинает мигать огонек: это начальник передает по азбуке Морзе, что он поднял инструмент на сигнал и начал наблюдения.
В 1938 году в Жигулях, на Самарской луке на Волге, я и один рабочий с рюкзаками за плечами, с ружьем и компасом отправились на вершины Жигулевских гор выбирать такую точку для установки сигнала, чтобы Волга была видна и в северном и в южном направлении. Пробродили мы два дня и в конце концов такую точку выбрали.
Теперь мне иногда приходится ездить в Среднюю Азию. На перегоне Сызрань — Куйбышев я всегда подхожу к окну и гляжу на едва видимые в синей дымке Жигулевские горы и стараюсь отыскать острую стрелку знакомого сигнала.
Г. Федосеев в своей книге «Мы идем по Восточному Саяну» описывает, как его экспедиция устанавливала на Саянских горах триангуляционные знаки, поднимая с большим трудом на вершины гор цемент и лес для пирамид.
Много препятствий приходится преодолевать экспедициям в Заполярье на работах по триангуляции. За недостатком леса знаки там иногда делаются в виде башен из льда с металлическим стержнем посередине.
Между рядами триангуляции I класса прокладываются ряды II класса, со сторонами треугольников более мелкими; в них уже сплошной сетью вставляются ряды III, IV и V классов.
Каждый сигнал имеет четыре центра, находящиеся на одной линии:
1. Самый верхний стерженек: на него наводят вертикальную нить теодолита с других пунктов.
2. Центр круглого столика наверху: на него ставят теодолит без треноги, когда хотят вести наблюдения.
3. Крест, высеченный на камне, или металлический кружок с дырочкой, вставленный в бетонный параллелепипед, вкопанный в землю.
4. Такой же потайной центр на глубине около 1,5 метра.
Триангуляция I класса имеет громадное научное значение. С помощью рядов треугольников можно путем вычислений определить значительное расстояние по поверхности Земли и, получив по звездам с большой точностью географические координаты на концах этого расстояния, можно узнать размеры дуги меридиана, а значит, и размеры всего земного шара и величину его сжатия у полюсов.
Француз Деламбр в 1800 году определил размеры дуги меридиана; его измерения легли в основу метрической системы.
Затем русский ученый Струве [29] возглавил работы по определению в Скандинавии размеров грандиозной дуги меридиана в 25°20' и уточнил данные Деламбра.
Позднее определяли размеры дуги англичанин Кларк (1880 год), американец Хейфорд (1909 год) и, наконец, в наше время в СССР (1940 год) под руководством Ф. Н. Красовского были определены размеры гигантской дуги меридиана начиная от Кольского полуострова. Результаты Ф. Н. Красовского являются наиболее точными.
Для обоснования крупномасштабных съемок использовать сигналы и пирамиды невозможно: они стоят слишком редко; требуется сеть сгустить. Для съемки берегов реки часто применяется микротриангуляция, при которой стороны треугольников равны 2-5 километрам или меньше.
Я лично занимался микротриангуляцией в Грузии. При съемке берегов Куры вехи я расставил на расстоянии 500-800 метров друг от друга. Базисов измерил два: один — по городской асфальтовой дорожке, другой — по мосту через Куру. У вас, возможно, возникнет вопрос: «А как же в городах, где составляются планы очень крупного масштаба? Как же там ставятся триангуляционные знаки? В лесу можно вырубить просеку от сигнала до сигнала, а в городах за высокими домами все равно сигнала не увидишь».
Сигналы в больших городах как раз и ставят на крышах, а вы, когда ходите по улицам, вверх голову не поднимаете и ничего странного на крышах не замечаете...
Если вы москвич, попробуйте найти такой сигнал невдалеке от памятника А. С. Пушкину.
Но все же в городах таких сигналов для обоснования съемки немного, потому что пользоваться ими неудобно. В городах для сгущения обоснования разбивают полигонометрические хода.
Вероятно, когда вы ходите по улицам города, вы не смотрите также и на землю, на асфальт тротуаров, и не замечаете небольших металлических круглых дисков, вкрапленных в асфальт чаще всего на перекрестках улиц.
Эти диски — крышки. Если крючком открыть такую крышку, вы увидите металлический стержень, стоящий вертикально. Оказывается, он длиною до 2,5 метра и забетонирован, а вы видите только его закругленный конец с маленьким отверстием посередине.
Этот стержень есть полигонометрический знак. Их ставят на главных улицах на расстоянии не свыше 300 метров друг от друга, так чтобы из одного пункта было видно не меньше двух соседних.
Полигонометрические хода проводятся с измерением углов
теодолитом-тридцатисекундником и более высокой точности и с измерением длин всех сторон. Измерения линий производятся или штриховой лентой, или еще более точными приборами.
Полигонометрические хода образуют систему замкнутых многоугольников — полигонов.
Возможно, вам попадались на глаза на тротуарах металлические штыри или костыли, забитые в асфальт заподлицо, то-есть вровень с поверхностью асфальта.
Вы думаете, это какие-нибудь мальчики просто баловались? Нет. Оказывается, эти штыри — центры съемочных ходов, проведенных от полигонометрических знаков для съемки переулков, отдельных зданий и дворов со всеми мелкими подробностями.
В городском архиве хранятся схемки-кроки, в которых указаны расстояния от полигонометрического знака или от штыря до ближайших углов зданий, до столбов и прочих ориентиров. По этим крокам всегда можно найти центры даже под снегом, даже если тротуар вновь заасфальтируют.
Съемочные хода проводятся с измерением углов обыкновенным теодолитом-тридцатисекундником или минутником и с измерением линий 20-метровой стальной лентой. Называются они теодолитными ходами. Примерно такие хода вы проводили для обоснования съемки пионерского лагеря.
Когда снимаются в крупном масштабе площадки будущих фабрик и заводов, обычно для обоснования съемки прокладывают свои полигонометрические и теодолитные хода, идущие по всем направлениям вдоль и поперек участка.
Все учреждения, занимающиеся съемкой местности, обязаны начинать свои хода от пунктов, имеющих государственные координаты, — обязаны, как говорят геодезисты, к этим пунктам привязываться. Делается это для того, чтобы полученными планами можно было воспользоваться Для составления общей карты.
Если таких пунктов вблизи нет, какой-либо своей начальной точке даются условные координаты или ставится астрономический пункт, а начальный азимут принимается либо истинный, вычисленный по солнцу или по звездам, либо берется просто по магнитной стрелке.
В открытой местности на углах ходов ставятся хорошо заметные издали деревянные столбы с гвоздиком на макушке или закапываются и бетонируются отрезки рельсов с крестиком, выбитым на середине головки; иногда забиваются кувалдой просто короткие (1,2-1,5 метра) отрезки железных труб.
В триангуляции внутри треугольников и от базиса к базису неизбежно получаются какие-то самые ничтожные угловые и линейные невязки. В полигонометрических и в теодолитных ходах образуется целая сеть неправильных многоугольников — полигонов. В них тоже получаются какие-то невязки. Если эти невязки допустимы, их надо разбросать, надо уничтожить до последней секунды, до последнего сантиметра или даже миллиметра.