Czym jest osnowa geodezyjna i do czego służy?

Z pewnością większość z was spotyka się z tym pojęciem po raz pierwszy. Jednak w słowniku geodety jest to jeden z podstawowych terminów. A więc czym jest osnowa geodezyjna? Co tak naprawdę  oznacza? Do czego służy oraz dlaczego jest tak bardzo istotnym elementem w branży geodezyjnej? Na te oraz inne pytania znajdziesz odpowiedzi w poniższym artykule. Miłej lektury!

Trochę faktów

Zatem zacznijmy od początku. Jak mówi definicja ustawowa „Osnowa geodezyjna jest to usystematyzowany zbiór punktów geodezyjnych, dla których matematycznie określono ich wzajemne położenia i dokładność usytuowania”. Wobec tego, czym jest osnowa geodezyjna i co tak w zasadzie oznacza? Otóż to, że jest to nic innego jak sieć zbudowana ze znaków, która pokrywa cały obszar danego kraju. Są to punkty odniesienia dla prac geodezyjnych i kartograficznych. Oczywiście nie są to żadne przypadkowe oznaczenia.

Posiadają określone współrzędne geograficzne, geodezyjne lub prostokątne. Ich położenie wyznaczane jest w państwowym systemie odniesień przestrzennych. Jednak na myśl nasuwa się pytanie: jak się w tym wszystkim nie pogubić? Spokojnie, każdy z nich posiada odrębny numer oraz opis topograficzny. W terenie oznaczany jest znakiem geodezyjnym. Wszystkie dane na temat danego punktu geodezyjnego zamieszczane są w państwowym zasobie geodezyjnym i kartograficznym. Jednak tu znowu nasuwa się pewne pytanie, jak umieścić znaki wskazujące punkty osnowy tak, aby nie uległy zniszczeniu?

  • Po pierwsze znaki stabilizuje się w miejscach, które zapewnią im wieloletnie przetrwanie.
  • Po drugie sposób stabilizacji tych znaków zapewnia im niezmienność w czasie. Stabilizuje się je za pomocą słupków betonowych, stalowych trzpieni,  a czasem specjalnych gwoździ zatopionych w betonie.
  • Po trzecie, sporządza się szczegółowy opis topograficzny (czyli szczegółowy szkic lokalizacji wraz z odległościami od charakterystycznych elementów terenowych w sąsiedztwie) wykonywany dla każdego z punktów ułatwia odnalezienie oraz ich zidentyfikowanie, jak również odtworzenie miejsca ich położenia w razie ich zniszczenia.

No dobrze ale czemu właściwie służy osnowa geodezyjna?

osnowa geodezyjnaChcąc poznać odpowiedź na to pytanie, należało by się zastanowić skąd geodeta wie, gdzie na mapie znajdują się elementy przez niego pomierzone, lub skąd wie, że akurat w danym miejscu powinien znajdować się element, przez niego tyczony? I odpowiedzią na to pytanie jest właśnie osnowa geodezyjna. To właśnie dzięki niej, a właściwie na podstawie jej współrzędnych, geodeta jest w stanie wykonywać pomiary i obliczać współrzędne punktów pomierzonych lub w oparciu o nią tyczyć punkty w terenie o znanych współrzędnych. Wszystkie te czynności dzieją się na podstawie konkretnych pomiarów od konkretnych punktów odniesienia.

Co ciekawe również pomiary oparte o techniki satelitarne czyli pomiary odbiornikiem GPS również, korzystają z punktów osnowy geodezyjnej, choć już nie bezpośrednio, bo punktami tymi są stacje dla których obliczane są poprawki dla pozycji urządzeń GPS. O tym szerzej pisaliśmy w artykule o pomiarach GNSS.

Jakie występują rodzaje osnów geodezyjnych?

Osnowy geodezyjne podzielono ze względu na sposób przedstawiania wzajemnego położenia punktów na:

  • osnowę poziomą, gdzie określa się wzajemne położenie na płaszczyźnie punktów na powierzchni Ziemi, nie biorąc pod uwagę różnic wysokości pomiędzy nimi.
  • osnowę wysokościową, w której określa się wysokości punktów względem punktu odniesienia. Obecnie funkcjonującym jeszcze odniesieniem wysokościowym jest odniesione do średniego poziomu Morza BałtyckiegoZatoce Fińskiej, wyznaczonego dla mareografu w Kronsztadzie koło Petersburga w Rosji
  • osnowę dwufunkcyjną, która spełnia funkcje zarówno osnowy poziomej, jak i wysokościowej, ze względu na określone położenie oraz wysokość

Za podstawowy wyznacznik klasyfikacji osnowy geodezyjnej obierane jest również kryterium dokładności oraz sposobu ich zakładania. Dodatkowo  wprowadzony jest podział na klasy, oznaczany cyframi arabskimi. Zatem osnowę geodezyjną dzielimy na:

  • osnowę podstawową fundamentalną (1 klasa)
  • osnowę podstawową bazową (2 klasa)
  • osnowę szczegółową (3 klasa)

Jak to się ma w praktyce?

Zatem czym jest osnowa geodezyjna i co uwzględnia? Osnowa podstawowa fundamentalna zawiera punkty wyznaczone w sieciach o najwyższym poziomie dokładności. W ten sposób punkty przenoszą na obszar danego terenu geodezyjny układ wysokości oraz odniesienia. Jeśli chodzi o osnowę podstawową bazową, również tworzą ją punkty wytyczone w sieciach o najwyższej precyzji. Rozmieszczane są równomiernie na terenie całego kraju, realizując układy odniesienia zawarte w geodezyjnej osnowie podstawowej fundamentalnej. Oba projekty osnów geodezyjnych podstawowych zatwierdzane są przez Głównego Geodetę Kraju.

Nieco bardziej skomplikowana sprawa jest w przypadku szczegółowej osnowy geodezyjnej. Jest rozwinięciem podstawowej osnowy, stosowana jest do nawiązywania sieci osnów pomiarowych, a także służy bezpośrednio do wykonywania pomiarów geodezyjnych, zdjęć fotogrametrycznych oraz opracowań numerycznych modeli danego terenu. Stopień zurbanizowania terenu ma duży wpływ na zagęszczenie punktów szczegółowej osnowy geodezyjnej. Zatem będzie ich znacznie więcej na terenach zabudowanych, a także przeznaczonych pod inwestycje, niż na ternach leśnych i rolnych. Predyspozycje terenu określa się za pomocą miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego. W przypadku jego braku charakteryzuje się go w oparciu o kierunki zmian w przeznaczeniu terenów, które określane są w studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy.

Montaż oraz pomiary osnów geodezyjnych

Zakładanie osnów geodezyjnych polega na zamontowaniu nowych znaków geodezyjnych oraz wykonaniu pomiarów geodezyjnych oraz szczegółowych skomplikowanych obliczeń zmierzających do maksymalizacji poziomu osiągniętej precyzji w wyznaczeniu ich współrzędnych. Obliczenia te oparte są o zagadnienia rachunku wyrównawczego oraz uwzględniają w sobie błędy cząstkowe popełniane przy wykonywaniu poszczególnych czynności. Do ich wykonania niezbędne jest wykorzystanie materiałów Państwowego zasobu geodezyjnego oraz kartograficznego. Jednymi z podstawowych metod pomiarów osnów geodezyjnych są:

  • bezpośrednie pomiary geodezyjne
  • technologie GPS
  • mieszane pomiary opierające się na pomiarach wykonywanych na zdjęciach fotogrametrycznych

Przy zakładaniu osnów geodezyjnych ważna jest zasada: od ogółu do szczegółu. Początkowo zakładane są najbardziej dokładne sieci o długich bokach na największych obszarach (osnowa 1 klasy). Następnie dowiązywane są do nich kolejne klasy sieci, które posiadają coraz to większe zagęszczenia punktów o niższej dokładności wyznaczenia ich położenia względem osnowy klasy wyższej. Sieci geodezyjne, które posiadają największą dokładność oraz najmniejsze zagęszczenie tworzą osnowę podstawową, która jest przeznaczona do nawiązywania szczegółowych osnów geodezyjnych. Wykorzystuje się je również do celów badawczych takich jak badanie kształtów i rozmiarów ziemi, czy ruchów kontynentów.