Технология создания топографии для детальной разведки месторождений полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Технология создания топографии для детальной разведки месторождений полезных ископаемых

Содержание

Введение

1. Исходные данные для разработки задания курсовой работы

2. Требования к содержанию и точности топографического плана

3. Выбор метода фототопографической съемки и варианта технологии создания топографического плана

4. Обоснование требований к аэрофотосъемке

5. Содержание и основные требования к выполнению полевых работ

6. Содержание и основные требования к выполнению камеральных фототопографических работ

7. Технические характеристики фотограмметрических приборов, используемых при выполнении камеральных фототопографических работ по предлагаемой технологии

Заключение

Список литературы

Введение

Топографические планы предназначаются: для составления технических проектов промышленных и горнодобывающих предприятий; для составления генеральных маркшейдерских планов разрабатываемых нефтегазовых месторождений; для проектирования обустройства месторождений и решения горнотехнических задач и вопросов о земельных и горных отводах; для детальной разведки металлических и неметаллических полезных ископаемых. Так же они служат основой для составления топографических планов более мелких масштабов. [2]

Цель работы - технология создания по фотоснимкам топографического плана местности с углами наклона свыше 6⁰ для детальной разведки месторождений полезных ископаемых.

Задачи работы:

- изучить требования к содержанию и точности топографического плана;

- выбрать метод фототопографической съемки и вариант технологии создания топографического плана;

- обосновать требования к фотосъемке;

- изучить требования к выполнению полевых и камеральных работ фототопографической съемки;

- обосновать выбор фотограмметрических приборов, используемых для камеральной обработки фототопографических работ, и описать их технические характеристики.

1. Исходные данные для разработки задания курсовой работы

Задание разрабатывается применительно к созданию топографического плана на местность с углами наклона свыше 6⁰ (горная и предгорная местность). Территория незастроенная, незалесенная.

Топографический план предназначен для разведки месторождений полезных ископаемых.

2. Требования к содержанию и точности топографического плана

На топографических планах 1:5000 открытых горных разработок обязательному отображению подлежат действующими условными знаками все предметы местности, ситуация, рельеф и объекты, связанные с горными разработками (провалы, воронки, отвалы пород, устья горных выработок, выходы горных пород и тел полезных ископаемых на земную поверхность). На топографические планы наносят границы горных отвалов и отводов земельных участков.[2]

Высота сечения рельефа местности с углами наклона свыше 6⁰ составляет 5,0 м.

Средние погрешности четких контуров и предметов местности относительно ближайших точек съемочного обоснования на таком плане должны быть не больше 0,7 мм.

Средние погрешности съемки рельефа относительно ближайших точек геодезического обоснования, выраженные в долях принятой высоты сечения рельефа не должны превышать 1/3 (соответственно 1,7м). Число горизонталей должно соответствовать разности высот, определенных на перегибах скатов.

Средние ошибки высот, определенных на характерных точках рельефа, не должны превышать 1/3 высоты сечения рельефа.

Средние ошибки положения пунктов планового обоснования относительно пунктов ГГС не должны превышать 0,1 мм в масштабе плана.

Средние ошибки высот пунктов съемочного обоснования относительно ближайших пунктов ГГС не должны превышать 1/10 высоты сечения рельефа.

Положение точек фотограмметрического сгущения относительно ближайших геодезических пунктов, точек плановых опознаков для горного района должны определяться со средней ошибкой 0,5 мм. Средние ошибки в определении высот точек фотограмметрического сгущения относительно ближайших геодезических пунктов, высот точек съемочной сети или опознаков не должны превышать для горной и предгорной местности при съемке в масштабе 1:5 000- 1,75 м. [7]

Предельные погрешности определения высот характерных точек местности, съемки контуров и рельефа не должны превышать двойных значений соответствующих средних погрешностей. Количество предельных погрешностей не должно превышать 10 % от всего числа произведенных контрольных измерений. [1]

3. Выбор метода фототопографической съемки и варианта технологии создания топографического плана

Существует три вида фототопографической съемки местности: наземная фототопографическая, аэрофототопографическая, комбинированная.

Наземная фототопографическая съемка основана на фотографировании местности фототеодолитом с точек земной поверхности. [3] Она используется, как правило, в горной и высокогорной местности со сложными формами рельефа на небольших участках местности, например, при съемке карьеров, архитектурных сооружений, памятников, ледников и т.д. В аэрофототопографической съемке местность фотографируется аэрофотоаппаратом, установленным на летательном аппарате. Комбинированная съемка представляет собой сочетание фототеодолитной и аэрофототопографической съемок. При этом местность снимается дважды: фототеодолитом и аэрофотоаппаратом. Это требует наличия приборов для наземной и воздушной съемки, поэтому используется редко. Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что более рациональный аэрофототопографический вид съемки, который к тому же является основным при создании карт и планов. [6] Он включает два метода: стереотопографический и комбинированный.

Комбинированный метод позволяет получить по аэроснимкам контурную часть плана (фотоплан), а рельеф зарисовать в поле приемами мензульной съемки. Этот метод широко применяется для равнинных районов. Стереотопографический метод позволяет в камеральных условиях производить по снимкам съемку не только контуров, но и рельефа. Различают два варианта составления плана стереотопографическим методом:

1. Стереотопографический способ, 1-й вариант. Контурная часть плана создается на основе фотоплана, а съемка рельефа выполняется на универсальных приборах; дешифрирование выполняется в полевых и камеральных условиях.

2. Стереотопографический способ, 2-й вариант. Составление контурной части плана и съемка рельефа выполняются на универсальных приборах; дешифрирование выполняется в полевых и камеральных условиях.

Фотопланы, как основа топографического плана создаются: на застроенные территории с плоскоравнинным и равнинно-пересеченным рельефом. [2]

Так как план масштаба 1:5000 создается на незастроенную территорию горной и предгорной местности, можно сделать вывод о использовании стереотопографического метода, 2-й вариант, к тому же точность позволяет использование данного метода.

4. Обоснование требований к аэрофотосъемке

Масштабы фотографирования, типы АФА, особые требования к материалам АФС предусматриваются в техническом задании на выполнение аэрофотосъемочных работ. Техническое задание на аэрофотосъемку разрабатывается с учетом характера снимаемой территории и масштаба составляемых планов, требований к виду конечных топографических материалов.

Объект аэросъемки делится на наименьшие съемочные участки. Для создаваемого плана в масштабе 1:5000, размер такого съемочного участка в направлении маршрута составляет одну трапецию масштаба 1:10 000.[5]

Фотографирование местности для стереотопографической съемки рельефа и контуров горных и предгорных районов должно выполнятся аэрофотоаппаратами с фокусным расстоянием 70 мм или 100 мм. При фокусном расстоянии 100 мм смешение точки на снимке вызванное рельефом местности меньше, с фокусным расстоянием 70 мм. Поэтому выбираем АФА с фокусным расстоянием 100 мм. Масштаб фотографирования m, будет равен 20000.

Формат снимков 18х18.

Продольное перекрытие снимков 60%, поперечное - 30%.

Длина базиса фотографирования на местности

(1)

где Р - продольное перекрытие снимков; l_x - длина стороны снимка вдоль маршрута; m- масштаб фотографирования.

B = (100 - 60) / 100 • 0,18 • 20 000 = 1440 м ;

длина базиса на снимке

b = 1440 000 мм : 20 000 = 72 мм.

Высота фотографирования

(2)

где m - масштаб воздушного фотографирования; f - фокусное расстояние фотокамеры.

H = 20  000 • 0,1 м = 2 000 м

При использовании формулы А.Н. Лобанова высота фотографирования вычисляется [3]:

(3)

где дh - средняя ошибка, допустимая при определении высот точек, подписываемых на карте. Средние погрешности высот характерных точек, надписываемых на карте, в горных и высокогорных районах не должны превышать 1/2 высоты сечения рельефа [9], то есть для масштаба 1:5 000 с высотой сечения рельефа 5,0 м она составляет 2,5 м.

Имеется заметное расхождение в полученных результатах. В данном случае следует ориентироваться на значение, полученное по формуле (2), так как именно она предусмотрена инструкцией, и, следовательно, гарантирует точность результатов.

Для создания топографического плана в масштабе 1:5000 на местность с углами наклона свыше 6? аэросъемку выполняют самолетом АН-2, т.к. он используется для аэрофотосъемки в крупных масштабах. Его средняя скорость составляет 180 км/ч, максимальная высота полета составляет 4500-5000 м.

Маршруты аэрофотосъемки прокладываются обычно в направлении «восток-запад», должны быть непрерывны и выходить за участок съемки не меньше, чем на величину базиса фотографирования при продольном перекрытии 60% и на половину маршрута за границу участка параллельную съемочному маршруту. Аэрофотосъемочные маршруты должны быть параллельными между собой в пределах допуска по минимальному и максимальному поперечному перекрытию аэрофотоснимков соседних маршрутов.

Непрямолинейность аэрофотосъемочных маршрутов, определяемая как отношение стрелки прогиба к длине маршрута, должна быть не более 3 %.

Для получения с летательного аппарата аэрофотоснимков для данных условий местности могут применяться следующие АФА, имеющие фокусное расстояние 100мм:

Таблица 1

Основные технические характеристики АФА

Тип аэрофотоаппарата	Фокусное расстояние, мм	Угол поля зрения, градус	Разрешающая способность, не менее, лин/мм	Некомпенсируемая радиальная дисторсия не более, мкм	Время цикла, с	Диапазон выдержек, с	Наличие стекла с сеткой крестов
ТЭС-10М	100	103	33	+/(-)10	2,4-1,5	1/70-1/700	есть
ТАФА-10	100	103	18	+(-)15	не более 2,2	1/75-1/1000	есть
ТЭ-100М	100	103	18	+(-)20	2,3	1/80-1/240	нет

Выбираем ТЭС10-М, т.к. у данного АФА некомпенсируемая радиальная дисторсия минимальная, а разрешающая способность линий в центре и по краям максимальная.

Для АФС используют черно-белые, цветные и спектрозональные аэропленки. Если аэрофотоаппарат имеет фокусное расстояние ѓ=100 мм, то можно использовать цветную и спектрозональную пленки, но так как это дорого и в этом нет крайней необходимости, будем использовать черно-белую пленку, тем более что из технических характеристик аэроплёнок, представленных в инструкции [4] видно, что по всем показателям черно-белые аэроплёнки во многом превосходят цветные и спектрозональные Оптическая плотность вуали для фотоплёнок должна находиться в пределах 0,2-0,3. D₀ (черно-белых аэроплёнок) =0,15-0,2, а D₀(цветной аэроплёнки) = 0,3. Гарантийный срок хранения черно-белых аэроплёнок несколько больше срока хранения цветных. Разрешающая способность R чёрно-белых аэроплёнок в 1,5-2 раза выше R цветных аэроплёнок). Аэрофотосъемка должна производиться при отсутствии облачности и высоте Солнца над горизонтом не менее 20⁰ при фотографировании на черно-белую фотопленку.

5. Содержание и основные требования к выполнению полевых работ

В комплекс полевых топографических работ при аэрофототопографической съемке входят: маркировка опознаков; развитие планового и высотного обоснования; дешифрирование контуров.

Маркировка опознаков выполняется при создании планов в масштабе 1: 5000, с целью повышения точности опознавания на аэрофотоснимках точек геодезического обоснования. Маркировка производится перед аэрофотосъемкой. Опознаки (точки съемочного обоснования) подразделяются на плановые, высотные и планово-высотные. В настоящее время пользуются планово-высотными опознаками. [7]

В качестве точек планового и высотного обоснования в первую очередь должны быть использованы пункты государственной геодезической сети, геодезических сетей сгучения. Точки планового и высотного съемочного обоснования располагаются рядами поперек аэросъемочных маршрутов и размещаются в середине межмаршрутных перекрытий, в зонах тройного перекрытия аэрофотоснимков в маршруте. Такое расположение позволяет надежно решить задачу преобразования фотограмметрических координат в геодезические. Расстояния между опорными точками в направлении маршрута могут составлять 80-100 см в масштабе плана. [1]

Рассчитаем СКО положения опорных точек в плане и по высоте в середине секции по трем видам формул.

1) по формулам Павлова В.И. [2]

(4)

(5)

2) по формулам Лобанова А.Н. [3]

(6)

(7)

3) по формулам Овсянникова Р.П.

(8)

(9)

где m_p, m_z - СКО положения опорных точек в плане и по высоте соответственно, мм;

b - длина базиса фотографирования в масштабе снимка (b = 72 мм); n - число базисов между опорными точками; f - фокусное расстояние АФА (f = 100 мм); m_q - СКО измерений поперечных параллаксов (для f = 100 мм m_q = 0,020 мм). [2]

Таблица 2

Ошибки положения точек в плане и по высоте по трем видам формул

n	В. И. Павлов	А. Н. Лобанов	Р. П. Овсянников
	mp	mz	mp	mz	mp	mz
2	0,04	0,04	0,02	0,02	0,11	0,07
3	0,05	0,05	0,03	0,03	0,14	0,08
4	0,06	0,06	0,05	0,05	0,17	0,10
5	0,07	0,08	0,07	0,07	0,20	0,13
6	0,09	0,10	0,09	0,09	0,24	0,15
7	0,11	0,13	0,11	0,12	0,29	0,17
8	0,13	0,15	0,14	0,14	0,33	0,20
9	0,16	0,18	0,16	0,17	0,38	0,23
10	0,18	0,21	0,19	0,20	0,43	0,26
11	0,21	0,24	0,22	0,23	0,49	0,29
12	0,24	0,27	0,25	0,27	0,55	0,33
13	0,27	0,30	0,28	0,30	0,61	0,36
14	0,30	0,34	0,31	0,33	0,68	0,40

Допустимые ошибки определения положения опознаков в плане и по высоте соответственно равны: =0,5 мм (в масштабе снимка), =1,75 м (в масштабе местности). Вычислим допустимые значения СКО определения опорных точек в плане и по высоте. 1,4 - коэффициент перехода от средней погрешности к среднеквадратической. [1]

m_Pдоп = 0,5мм*1,4=0,7 мм в масштабе карты, m_Pдоп=0,7*=0,175мм - в масштабе снимка

m_Zдоп = 1750мм*1,4=2450 мм на местности; m_Zдоп =1750*1,4/20000=0,122 мм - в масштабе снимка.

Для определения расстояния между плановыми и высотными опознаками воспользуемся графическим способом определения.



Рис. 2. График ошибок положения опорных точек в плане

Рис. 3. График ошибок положения опорных точек по высоте

По графикам плановых и высотных ошибок опорных точек можно сделать следующие выводы:

- Расстояние между плановыми опознаками по формулам В.И.Павлова и А.Н. Лобанова равны 8-10 базисам, а по формуле Р.П. Овсянникова - 4 базисам.

- Расстояние между высотными опознаками по формуле В.И.Павлова и А.Н. Лобанова равна 7 базисам, а по формуле Р.П. Овсянникова - 5 базисам.

Расстояние между опознаками, расположенными вдоль маршрута равно 4-5 км. [1]

Вычислив базис фотографирования по формуле (1), можно узнать расстояние между планово-высотными опознаками в базисах (В=1440м). Таким образом расстояние между опознаками составляет (3ч4)В.

Это значение отличается от тех, которые были получены по графикам ошибок В.И. Павлова, А.Н. Лобанова и Р.П. Овсянникова. Но именно это расстояние берем в качестве конечного результата, так как инструкция гарантирует качество и точность вычислений.

Средняя плотность пунктов государственной геодезической и нивелирной сети для создания съемочного геодезического обоснования топографических съемок, как правило, должна быть доведена на территориях, подлежащих съемкам в масштабе 1:5000, до одного пункта триангуляции или полигонометрии на 20 - 30 кв. км и одного репера нивелирования на 10 - 15 кв. км. Площадь съемок только на съемочном обосновании не должна превышать - 20 кв. км

Координаты и высоты пунктов геодезических сетей вычисляются в прямоугольной системе координат на плоскости в проекции Гаусса, в трехградусной зоне и в Балтийской системе высот 1977 года.

При создании крупномасштабных планов полевое дешифрирование выполняется, как правило, после камерального с целью проверки и доработки камерального дешифрирования в отношении объектов, неуверенно распознающихся на аэрофотоснимках, установления недостающих характеристик объектов, не изобразившихся на аэрофотоснимке.

6. Содержание и основные требования к выполнению камеральных фототопографических работ

В комплекс камеральных работ при стереотопографической съемке входят: подготовительные работы; фотограмметрическое сгущение опорной сети; дешифрирование и стереотопографическая съемка контуров и рельефа; подготовка планов к изданию.

Подготовительные работы включают:

а) сбор, изучение и оценку исходных съемочных и картографических материалов,

материалов полевых топографо-геодезических работ;

б) рабочее техническое проектирование процессов обработки снимков;

в) подготовку необходимых материалов и исходных данных;

г) подготовку технических средств;

д) подготовку редакционных указаний;

е) подготовку инженерно-технического персонала и исполнителей [6].

При фотограмметрическом сгущении определяется положение контурных точек по фотоснимкам. Основным способом фотограмметрического сгущения является фототриангуляция. Фототриангуляция на практике реализуется тремя способами: аналитическим, аналоговым и аналого-цифровым.

Для создания плана масштаба 1:5000 наиболее целесообразно использовать аналогово-цифровой способ. В нем на аналоговых приборах осуществляется лишь построение отдельных звеньев (геометрических моделей местности). Объединение звеньев в маршрутную сеть, ее внешнее ориентирование и уравнивание выполняют аналитически на ЭВМ. Данный способ позволяет совместить преимущество аналогового способа перед аналитическим: простоту и удобство выполнения основных операций непосредственно в процессе фотограмметрических измерений. Также этот способ позволяет исключить недостатки аналогового способа, заключающиеся в том, что снижается точность построения сети и производительность труда за счет последовательной перестановке снимков с учетом их элементов взаимного ориентирования и ориентирования присоединяемых моделей; сложности учета в процессе измерений влияния различного рода систематических ошибок.

Дешифрирование при стереотопографической съемке выполняют на аэроснимках, при этом аэроснимки, на которых закрепляют результаты дешифрирования, должны быть примерно приведены к масштабу создаваемого плана и отпечатаны на матовой фотобумаге.

При сочетании камерального и полевого (наземного или аэровизуального) дешифрирования последовательность работ определяется изученностью района съемки, знакомством исполнителей с характером ландшафта и обеспеченностью материалами картографического значения. Учитывая, что план создается для детальной разведки месторождений полезных ископаемых, местность мало изучена и недостаточно обеспечена материалами картографического значения сначала следует провести полевое маршрутное дешифрирование со станциями наблюдения и созданием эталонов дешифрирования типичных ландшафтов, а затем выполнить камеральное дешифрирование. Можно провети аэровизуальное дешифрирование, которое выполняется в дополнение к наземному или взамен него. Для аэровизуального дешифрирования используются вертолеты и легкие самолеты. Дешифрирование участков, расположенных между наземными или аэровизуальными маршрутами полевого дешифрирования, производится камерально, как правило, одновременно с рисовкой рельефа на универсальных стереофотограмметрических приборах (в процессе составления оригинала плана) и выполняется в экспедиции или на предприятии.

В результате выполнения работ должны быть получены: отдешифрованные аэроснимки; ведомости установленных названий; журналы маршрутного дешифрирования с приложением наземных и бортовых фотографий характерных объектов местности (с негативами).

Съёмка контуров на универсальном приборе заключается в измерении и проектировании местных предметов и контуров геометрической модели на планшет на основу. Для этого измерительная марка стереоскопически наводится на контур (точку контура) и с помощью карандашного устройства фиксируется на планшете. Местные предметы и контуры, подлежащие изображению на карте, могут быть заранее отдешифрированы и вычерчены на аэрофотоснимках.

После съемки контуров выполняется съемка рельефа. Зарисованные контуры вычерчиваются цветной тушью в условных знаках.

Съемка рельефа начинается с определения высот характерных точек местности, подписываемых на плане. Затем намечаются орографические линии (линии водоразделов и тальвегов) и вычерчивается горизонталь, которая отображает наиболее характерные формы рельефа.

После завершения съемки контуров и рельефа в пределах съемочной трапеции обрабатывается и оформляется составительский оригинал. При этом обрабатывается изображение контуров местных предметов и рельефа в карандаше, выполняются надписи и зарамочное оформление. На заключительном этапе оформляются материалы и документы, подлежащие сдаче вместе с составительским оригиналом: формуляр, выкопировки сводок по рамкам, комплекты аэрофотоснимков с опознаками и точками фотограмметрического сгущения.

7. Технические характеристики фотограмметрических приборов, используемых при выполнении камеральных фототопографических работ по предлагаемой технологии

Универсальные стереоприборы служат для сгущения опорной сети и составления топографических карт по снимкам. [3]

На универсальном стереоприборе можно выполнить все процессы преобразования снимков в план, а именно:

внутреннее ориентирование снимков, то есть построение связок проектирующих лучей;

взаимное ориентирование снимков, т. е. построение модели;

внешнее ориентирование модели;

определение координат отдельных точек местности и съёмку контуров и рельефа.

Т.к. в наличии имеется стереопроектор Г.В. Романовского, то камеральные работы будут выполнены на нём. Данный стереопроектор СПР-3к - высокоточный стереофотограмметрический прибор механического типа, предназначенный для создания топографических карт и сгущения геодезической сети по плановым аэроснимкам.

Таблица 3

Основные характеристики стереопроектора Романовского Г. В. (СПР-3к)

Размер снимков	До 18x18 см
Фокусные расстояния снимков	35-350 мм
Фокусное расстояние прибора	150-300 мм
Увеличение наблюдательной системы	6 и 10x
Поле зрения при увеличении 6х	30 мм
Отношение масштаба снимков к масштабу плана: - без координатографа - с координатографом	0,5 -2,0 0,1 - 10,0
Максимальные разности высот точек местности (в долях высоты фотографирования при n, равном 0,5	0,5
Предельные значения углов наклона снимков при фокусных расстояниях снимков, равных 100 и 35 мм	5,1 и 1,8о
Размеры стереопроектора	116х120х190 см
Масса стереопроектора	800 кг
Размеры координатографа	120х128х80 см
Масса координатограф	150 кг
Средняя квадратическая ошибка определения высот по макетным снимкам	1: 8000 от высоты фотографирования

Заключение

топографический съемка камеральный фотограмметрический

В курсовой работе приведены требования к точности и содержанию создаваемого топографического плана, обосновано применение стереотопографического метода съемки, рассмотрены требования, предъявляемые к этому методу. Кратко описаны содержание полевых и камеральных работ, а также приведены технические характеристики фотограмметрических приборов, используемых при выполнении фототопографических работ.

Список литературы

1. Павлов В.И. Прикладная фотограмметрия. Конспект лекций. СПб. 2009.

2. Лобанов А.Н. Фотограмметрия. М.: Недра, 2004.

3. Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов. М.: Недра, 2012.

4. Инструкция по фотограмметрическим работам, Москва, ЦНИИГАиК 2012г.

5. Павлов В.И. Прикладная фотограмметрия: методические указания к выполнению курсовой работы. СПГГУ. СПб. 2009.

6. Павлов В.И. Фотограмметрия. Теория одиночного снимка и стереоскопической пары снимков. Спб. 2011.

Размещено на Allbest.ru

...