Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Реферат

Виды топографических съемок

камеральные работы местность фототопографическая съемка

Топографической съемкой называют комплекс полевых и камеральных работ по определению взаимного планово-высотного расположения характерных точек местности, выполняемых с целью получения топографических карт и планов, а также их электронных аналогов -- электронных карт (ЭК) и цифровых моделей местности (ЦММ).

Если съемку выполняют только для получения плана местности без изображения рельефа, то такую съемку называют ситуационной или горизонтальной. Если в результате съемки должны быть получены план и цифровая модель местности или карта с изображением рельефа, то такую съемку называют топографической.

В зависимости от основного используемого прибора различают несколько видов съемок:

1. Теодолитная съемка

2. Тахеометрическая съемка

3. Мензульная съемка

4. Нивелирование поверхности

5. Фототопографическая съемка

Разновидностями фототопографической съемки являются стереотопографическая, комбинированная, контурная и наземная фототопографическая (фототеодолитная) съемки.

Выбор вида съемок зависит от стадии изысканий, характера будущего объекта, условий проведения съемки, наличия времени и средств измерений, а также от других факторов. Объем, содержание, длительность и стоимость съемочных работ в значительной степени зависят от масштаба съемки. На выбор масштаба влияют так называемые масштаб образующие факторы, к которым относятся: удобочитаемость плана, точность изображения рельефа, возможность изображения существующих контуров и элементов проектируемых объектов, точность графических данных при проектировании, стоимость работ и др. В соответствии с этими факторами и на основании опыта съемочных и проектных работ в программе инженерно-геодезических исканий задают масштабы, полноту и особые требования к инженерно-топографическим съемкам, предназначенным для обеспечения проектирования и строительства объектов.

Теодолитная съемка называется съемка местности, выполняемая с помощью теодолита и мерных приборов. В современных условиях в качестве мерных приборов используют светодальномеры. Теодолитную съемку производят теодолитом со светодальномерной насадкой или электронным тахеометром. Теодолитные съемки используют для создания ситуационных планов и карт. Ее широко используют для съемки полосы вдоль трассы автомобильных дорог, для съемки долины реки при изысканиях мостовых переходов.

Тахеометрической съемкой называется съемка местности, выполняемая при помощи теодолитов и тахеометров (номограммных или электронных). Особенно эффективной тахеометрическая съемка оказывается при использовании в качестве основного прибора электронных тахеометров. В настоящее время это один из основных методов съемки подробностей и рельефа местности. Служит для получения топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ) и при изысканиях инженерных сооружений (дорог, мостовых переходов, развязок движения, гидромелиоративных систем и т. д.). Достоинствами тахеометрической съемки является возможность автоматизации процесса сбора и регистрации данных с последующим широким использованием средств автоматизации и вычислительной техники для обработки данных и подготовки топографических планов и ЦММ.

Мензульной называется топографическая съемка, выполняемая при помощи двух приборов: мензулы и кипрегеля, с помощью которых непосредственно на местности получают топографический план. При инженерно-геодезических изысканиях мензульная съемка предназначена для получения топографических планов сравнительно небольших участков, используемых для строительства инженерных сооружений. Это устаревший вид топографической съемки, который несмотря на одно явное достоинство, связанное с возможностью непосредственного контроля качества производимых работ, страдает существенными недостатками, такими как: выполнение всего комплекса работ в полевых условиях, невозможность использования средств автоматизации и вычислительной техники для сбора, регистрации и обработки данных, проблемы с подготовкой топографических планов на графопостроителях и с подготовкой ЦММ.

Нивелированием поверхности называется топографическая съемка местности, выполняемая при помощи теодолита, меры длины и дальномера. Нивелирование поверхности по квадратам выполняют с помощью нивелира и землемерной ленты для получения топографических планов и ЦММ. Нивелирование поверхности особенно эффективно при использовании регистрирующих (электронных) нивелиров и применяют в тех случаях, когда точность съемки рельефа с использованием других съемок, оказывается недостаточной: при строительстве аэродромов, вертолетных и прочих площадок, работ по осушению и орошению территорий и т.п.). Основными преимуществами съемки местности с использованием геометрического нивелирования являются высокая точность съемки рельефа и возможность получения информации в виде регулярных точек, удобной для последующего проектирования и строительства сооружений.

Фототопографической съемкой называется комплекс работ, выполняемых для создания топографических планов и карт с использованием материалов фотосъемки. В основе фототопографической съемки лежат процессы получения фотоизображений местности и определения размеров, формы и пространственного положения топографических элементов местности методами фотограмметрии (измерительной фотографии). Наземная фототопографическая (фототеодолитная) съемка производится с помощью специального прибора -- фототеодолита, который представляет собой комбинацию теодолита и высокоточной фотокамеры. При фотографировании участка местности с двух точек базиса можно получить стереоскопическую модель местности, при камеральной обработке которой можно подготовить топографический план в горизонталях и ЦММ. Это один из наиболее перспективных видов топографических съемок, требующий минимальных затрат труда в полевых условиях, с перенесением основного объема работы по получению исходной информации о местности в камеральные условия с максимальным привлечением средств автоматизации и вычислительной техники. Фототеодолитная съемка -- это дистанционная топографическая съемка, использование которой оказывается особенно эффективным в открытой пересеченной и горной местности, а также при обследовании существующих инженерных сооружений.

Виды съемок

Современные виды топографических съемок

В настоящее время успешно применяются цифровые топографические съемки местности с использованием спутниковой технологии. Данная технология базируется на использовании новейших достижений в области спутниковых радионавигационных систем: ГЛОНАСС (Россия) и НАВСТАР (США). В результате составляются топографические карты и планы, фотопланы, ортофотопланы, цифровые модели местности (ЦММ) и рельефа (ЦМР). Цифровая модель местности представляет собой информацию о местности, выраженной в цифровой форме. ЦММ создается по компьютерным технологиям на базе топографических съемок, также путем преобразования в цифровую форму картографического изображения.

Лазерное сканирование--это современный оперативный вид съемки местности, который вобрал в себя последние достижения компьютерных технологий. С помощью сканера аналоговое изображение карты, плана или снимка преобразуется в растровую, цифровую форму, после чего изображение может быть обработано на компьютере путем преобразования растрового изображения в векторную форму. Путем обработки на компьютере кодируются контуры ситуации, условные знаки, рельеф, т.е. вся информация о местности переводится в цифровую форму. ЦММ состоит из независимых моделей: рельефа местности, коммуникаций, зданий, сооружений, гидрографии, почвенно-растительного покрова и др. Применение лазерного сканирования местности в настоящее время оказывается особенно эффективным в связи с большими объемами полевых работ по сбору информации для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта существующих автомобильных дорог. С помощью лазерного сканирования можно проследить динамику развития оползневых процессов, выполнить деформационный мониторинг промышленных объектов, например линий электропередач высокого напряжения.

Топографическую съемку рельефа и создание цифровых моделей рельефа высокой точности обеспечивает воздушное лазерное сканирование (лидарная аэросъемка). Позволяет получить высокую точность съемки и плотность точек также координаты точек лазерных отражений даже в лесной местности под кронами деревьев. При помощи воздушного лазерного сканирования создают сеточные трехмерные модели местности и объектов местности (моделей поверхности), 3D модели зданий и сооружений, застроенных территорий, проводят обследование электротехнических объектов (высоковольтных ЛЭП , подстанций и объектов транспортной инфраструктуры, инвентаризация и мониторинг лесов; инвентаризация земельно-имущественного комплекса, мониторинг крупных инженерных объектов, например, открытых разработок полезных ископаемых.

Наземное лазерное сканирование является самостоятельным направлением топогеодезических работ и построено практически на тех же принципах производства измерений, что и воздушное лазерное сканирование. Наземное лазерное сканирование позволяет обеспечить большую плотность и точность точек лазерных отражений и, следовательно, более высокий уровень детализации съемки. Наземную лазерную съемку используют при необходимости получения детальных планов и трехмерных моделей на локальные территории в несколько десятков га. Наземное лазерное сканирование применяется при необходимости получения детальных характеристик мостов, путепроводов, эстакад, надземных коммуникаций, диаметров труб и места смены диаметров труб на эстакадах, линейные размеры объектов.

Трехмерные модели таких объектов по данным сканирования создаются однозначно, так как все материалы съемок находятся в едином трехмерном координатном поле, благодаря чему взаимное положение моделей объектов определяется с высокой точностью. Наземное лазерное сканирование используется при съемках и построении моделей рельефа и местности на локальные территории, где применение воздушной локации не оправдано по экономическим соображениям, либо необходимо отразить все микроформы и сложные участки рельефа. Лазерное сканирование позволяет зафиксировать абсолютно все формы рельефа, присутствующие в зоне съемки, и в процессе постобработки уточнить необходимость отображения того или иного элемента.

Наземное лазерное сканирование - на сегодняшний день самый оперативный и производительный способ получения точной и наиболее полной информации о пространственном объекте. Преимущества метода перед тахеометрической съемкой и другими наземными видами съемки: мгновенная трехмерная визуализация; высокая точность; несравнимо более полные результаты; быстрый сбор данных; обеспечение безопасности при съемке труднодоступных и опасных объектов

Материальные затраты по сбору данных и моделированию объекта методами трехмерного наземного лазерного сканирования на небольших участках и объектах сопоставимы с традиционными методами съемки, а на участках большой площади или протяженности - существенно ниже. Даже при сопоставимых расходах на съемку, полнота и точность результатов наземного лазерного сканирования позволяют избежать дополнительных расходов на этапах проектирования, строительства и эксплуатации объекта.

Наземное лазерное сканирование успешно применяется при решении следующих задач:

· Съёмка фасадов исторических зданий, памятников и уникальных объектов для их реконструкции.

· Создание трёхмерных моделей местности.

· Создание трёхмерных моделей сложных инженерных сооружений и технологического оборудования с высокой степенью детализации и точности.

· Определение объёмов земляных работ и/или технологических ёмкостей.

· Контроль строительства мостовых и тоннельных переходов.

Аэрофотосъемка производится с помощью специальных высокоточных фотокамер -- аэрофотокамер АФА, устанавливаемых на летательных аппаратах или искусственных спутниках Земли. В отличие от фототеодолитной съемки, где луч фотографирования практически горизонтален, аэрофотосъемка производится при практически отвесном луче фотографирования. Получаемые стереоскопические модели местности легко поддаются обработке в камеральных условиях с широким привлечением средств автоматизации и вычислительной техники. Аэрофотосъемка, позволяющая с минимальными затратами труда в поле готовить в камеральных условиях топографические планы и ЦММ, чрезвычайно эффективна и находит широкое применение в практике изысканий инженерных объектов. Материалы аэрофотосъемки, получаемые с помощью полноформатных цифровых аэрофотокамер, представляют собой набор цветных и мультиспектральных снимков в четырех спектральных зонах (красной, зеленой, синей, ближней инфракрасной). Цифровая аэрофотосъемка эффективно применятся для решения задач:

· Создание и обновление топографических и специальных карт;

· Создание картографической основы кадастра объектов недвижимости;

· Экология и природопользование (сельское и лесное хозяйство);

· Мониторинг различного типа объектов;

· Создание 3D моделей объектов и местности;

· Реагирование на чрезвычайные ситуации;

· Создание визуальных информационных систем.

Комбинированная съемка представляет собой сочетание аэросъемки и одного из видов наземных топографических съемок. Эффективна в районах со слабовыраженным рельефом, когда ситуационные особенности местности устанавливают по аэрофотоснимкам, а рельеф -- по материалам одного из видов наземных топографических съемок.

Наземно-космическая -- один из самых перспективных видов топографических съемок, основанный на использовании систем спутниковой навигации «GPS» (Global Positioning System). В этой системе специальные искусственные спутники Земли используют в качестве точно координированных подвижных точек отсчета, по положению которых определяют трехмерные координаты характерных точек местности наземным методом с помощью приемников спутниковой навигации «GPS». Очевидно в ближайшем будущем наземно-космическая съемка вытеснит многие традиционные виды наземных топографических съемок.
Любые виды топографических съемок требуют создания планово-высотного съемочного обоснования. Принцип «от общего к частному» в полной мере реализуется при выполнении любых видов топографических съемок: создание планово-высотного съемочного обоснования, съемка подробностей местности, подготовка топографического плана и ЦММ.

Тепловая съемка - регистрация электромагнитного излучения объектов в тепловой инфракрасной (ИК) области спектра и представление его в виде изображения.

Тепловое излучение, интенсивность которого зависит от температуры, может быть обнаружено приёмниками теплового излучения и преобразовано в видимое изображение, представляющее различия в температуре объектов. Тепловая съемка может осуществляться как в дневное, так и в ночное время. При дистанционном зондировании Земли в тепловом диапазоне используются окна прозрачности с длиной волны 3-5, 8-14 мкм. В этом диапазоне проявляется собственное излучение объектов земной поверхности.

Тепловизионное обследование - это разновидность теплового контроля, в котором в качестве измерительного прибора применяется тепловизор. Тепловизор позволяет «видеть тепло» и отображать температурный образ на дисплее прибора. Основное отличие этого метода состоит в том, что тепловизор позволяет видеть то, что невозможно увидеть невооруженным глазом.

Глаз человека не способен отличить температуру объектов, в то время как тепловизор способен отразить на своем дисплее термограмму объекта с точностью +/- 1 °С.

Высокое геометрическое и температурное разрешение цифровых тепловых аэроснимков и большой захват на местности позволяют выполнять оперативный и производительный мониторинг инженерных систем, например состояние газо- и нефтепроводов, теплосетей, что в условиях их изношенности позволяет экономить ресурсы при их содержании.

Эффективна тепловая аэросъемка совместно со съемкой в видимом диапазоне и других зонах спектра (мультиспектральная съемка) применятся в экологических приложениях для обнаружения и мониторинга загрязнений различных масштабов от сбросов городских коллекторов до загрязнений акваторий нефтепродуктами.

Позволяет эффективно проводить таксационные работы с использованием методов автоматизированной классификации изображений, определение состояния древесно-кустарниковой растительности, обнаружение и мониторинг лесных пожаров.

Мониторинг урожайности сельскохозяйственных культур, классификация почвенного покрова, обнаружение его деградации, определение степени воздействия вредителей и заболеваемости сельскохозяйственных культур.

Обнаружение месторождений углеводородного сырья. Предпосылкой применения тепловой аэросъёмки для этих целей является известный факт наличия больших по размеру и малых по амплитуде температурных аномалий над залежами углеводородов.

Они могут быть обнаружены только на материалах ночной тепловой аэросъёмки с помощью специальных методов обработки. Определение и мониторинг термобарических явлений в гидрологии.

Георадарное зондирование выполняется с использованием георадаров, работающих до глубины 5 м с разрешением 20 см и позволяющих при построении георадиолокационного профиля определять наличие флуктуаций плотности исследуемой среды, благодаря чему этот метод способен выявлять подземные коммуникации, в том числе не имеющие температурного контраста.

Георадиолокация или георадарная съемка - современная неразрушающая методика обследования грунта и конструкций здания, заключающаяся в анализе импульсов, отраженных от границ сред с разными электрофизическими характеристиками.

· автомобильных дорог, что позволяет установить толщину конструктивных слоев дорожных одежд, типы, влажность и плотность грунтов земляного полотна и подстилающего основания; положение уровня грунтовых вод, положение кривой скольжения на оползневых участках, пространственное очертание подошвы геологических слоев под телом насыпи, места расположения зон разуплотненных грунтов, пустот и инфильтрации подземныхвод;

· фундаментов и промышленных полов;

· конструкций зданий и сооружений (балок, перекрытий, колонн и др.), что позволяет осуществить обнаружение внутренних трещин, неравномерной осадки, наличие арматуры и ее деформации, нарушения строительных норм и требований проекта, определить плотность и прочность материалов;

· ледовой обстановки, что позволяет производить контроль над толщиной и состоянием льда, как в период ледостава, так и в период паводка.

При проектировании автодорог экономический эффект от использования 3D моделей, полученных с использованием георадаров, достигается за счет сокращения буровых работ с повышением достоверности инженерно-геологической информации в несколько раз, назначения эффективных видов реконструкции и капитального ремонта дифференцировано по участкам автомобильной дороги.

При эксплуатации шельфовой зоны возникает необходимость получить информацию о состоянии дна, подводных и надводных сооружениях. Современная методика обследования дна, подводных и надводных конструкций заключается в анализе импульсов, отраженных от границ сред с различными электрофизическими характеристиками.

Метод георадиолокации позволяет изучать льды с целью определения ихтолщины, проводить мониторинговые наблюдения в районе автомобильных ледовых переправ, зимников, выявлять и локализовывать неоднородности внутри ледяного массива. Георадиолокационные наблюдения можно производить контактно: посредством перемещения антенны георадара по поверхности льда, и бесконтактно - располагая георадар на борту летательного аппарата методом аэросъемки, с использованием локатора бокового обзора.

Размещено на Allbest.ru