Топографическая съемка с применением современных геодезических приборов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан

Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Топографическая съемка с применением современных геодезических приборов»

по специальности 5В071100 - «Геодезия и картография»

Выполнила Попова О.А.

Научный руководитель Жантлесова Д.М.

Старший преподаватель Жантлесова Д.М.

Астана 2015



Аннотация

топографический съемка геодезический беспилотник

Тема данной дипломной работы «Топографическая съемка с применением современных геодезических приборов».

В рамках дипломной работе рассмотрены виды топографической съемки и применение современных геодезических приборов в них.

Актуальность темы работы определяется требованиями сокращения сроков выполнения геодезических работ, повышения эффективности труда геодезистов при производстве топографических съемок, необходимостью инвентаризации, распределения и использования земельных ресурсов.

Проведенный сравнительный анализ позволяет определить эффективность современных приборов по таким критериям как точность, снижение затрат времени, повышение производительности труда, стоимость и ряда других.

Структура работы представлена введением, семью главами, заключением, списком литературы и приложениями. В дипломной работе использовано 7 таблиц, 20 рисунков, 3 приложения, источника литературы. Объем дипломной работы составил страниц, включая приложения.



Нормативные ссылки

В настоящем дипломном проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СТ РК 1.5 - 2000 Государственная система стандартизации Республики Казахстан. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов.

СТ РК 1.12 - 2000 Документы нормативные текстовые. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию.

ГОСТ 2.106 - 96 ЕСКД. Текстовые документы.

ГОСТ 2.105 - 95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

ГОСТ 2.104 - 68 ЕСКД. Основные надписи.

ГОСТ 2.109 - 73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

ГОСТ 2.111 - 68 ЕСКД. Нормоконтроль.

ГОСТ 2.301 - 68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.304 - 68 ЕСКД. Шрифты чертежные.

ГОСТ 2.316 - 38 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

ГОСТ 2.321 - 84 ЕСКД. Обозначения буквенные.

ГОСТ 6.38 - 90 УС Д. Система организационно - распорядительной документации. Требование к оформлению документов.

ГОСТ 8.417 - 81 ГСИ. Единицы физических величин.

ГОСТ 21.1101 - 92 СПДС. Основные требования к рабочей документации.



Определения

В настоящей дипломной работе применяются следующие определения:

GPS-- спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe во всемирной системе координат WGS 84.

WGS 84 (англ. World Geodetic System 1984) -- трёхмерная система координат для позиционирования на Земле.

Амбрис-- рисунок в линиях и без тени; также обводка контуров рисунка

Амзимут-- в геодезии угол между направлением на север и направлением на какой-либо заданный предмет.

Аэрофотосъемка -- технологический процесс аэротопографической съемки, содержание которого заключается в получении фотографического изображения местности с летательного аппарата.

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА, также иногда сокращается как БЛА; в просторечии иногда используется название «беспилотник» или «дрон»-- летательный аппарат без экипажа на борту. Создан для воздушной съемки и наблюдения в реальном времени за наземными объектами.

Буссоль - геодезический инструмент для измерения углов при съёмках на местности, специальный вид компаса.

Буссольная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи буссоли и мер длины или дальномеров, съёмка небольших по размерам земельных участков с помощью простейшего геодезического инструмента - буссоли, применяется в тех случаях, когда нужно быстро провести работу, не требующую большой точности.

Геодезическая сеть - совокупность закрепляемых на местности или зданиях точек (пунктов), положение которых определено в единой системе координат.

Гидролокамтор-- средство звукового обнаружения подводных объектов с помощью акустического излучения.

Гидролокационная съемка -- технологический процесс съемки дна шельфа и водоемов, в котором первичную информацию о донной поверхности получают при помощи гидролокатора, установленного на плавающем средстве.

Горизонталь -- прямая, параллельная горизонтальной плоскости проекции в аксонометрическом или ортогональном чертеже, проецируется на горизонтальную плоскость в натуральную величину.

Дальномемр -- устройство, предназначенное для определения расстояния от наблюдателя до объекта. Используется в геодезии, для наводки на резкость в фотографии, в прицельных приспособлениях оружия, систем бомбометания.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) -- космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите.

Мемнзула-- полевой чертежный столик, состоящий из планшета, штатива и скрепляющей их подставки. Используется при так называемой мензульной съёмке.

Мензульная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи мензулы и кипрегеля.

Нивелимр-- геодезический инструмент для нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими большими и маленькими клетками земной поверхности относительно условного уровня т.е определение превышения.

Нивелирование -- определение разности высот двух и более точек земной поверхности относительно условного уровня (напр., уровня океана, реки и пр.), то есть определение превышения.

Пикет -- точка на местности, отмеченная забитым в землю колышком, а также сам колышек, накерненная точка или засечка напильником на металлических конструкциях, точка обозначенная несмываемой краской, маркером на любых конструкциях (бетонные, металлические, конструкции и изделия в полимерной изоляции, или с полимерным покрытием). Пикет -- точка разметки расстояния на автомобильных дорогах на местности с шагом в 100 м.

Полевой контроллер - предназначен для управления GPS приемниками и другими электронными инструментами, а также и сбора и анализа данных.

Рельеф -- совокупность неровностей твёрдой земной поверхности и иных твёрдых планетных тел, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития.

Репемр в геодезии -- знак, который закрепляет определённую точку земной поверхности с известной абсолютной высотой. Эта высота определяется посредством нивелирования относительно исходной уровенной поверхности. На реперах закрепляется металлический диск диаметром 5 сантиметров (марка) с номером и указанием ведомства.

Системма координамт -- комплекс определений, реализующий метод координат, то есть способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов. Совокупность чисел, определяющих положение конкретной точки, называется координатами этой точки.

Смета затрат -- полный расчет расходов предприятия на производство и реализацию продукции за определенный календарный период (год, квартал), составленный по экономическим элементам расходов. Смета затрат составляется по типовым элементам: сырье и основные материалы, возвратные отходы (вычитаются); вспомогательные материалы, топливо и энергия со стороны; заработная плата основная и дополнительная; отчисления на социальное страхование, прочие расходы.

Стереоскоп -- оптический бинокулярный прибор для просмотра «объёмных» фотографий.

Стереотопографическая съемка--технологический процесс фототопографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают по стереопарам.

Тахеометр-- геодезический инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Относится к классу неповторительных теодолитов, используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек, в основном косвенными методами измерений: прямые и обратные засечки, тригонометрическим нивелированием и т. д.

Тахеометрическая съемка - топографическая съемка, выполняемая с помощью теодолита или тахеометра и дальномерной рейки (вехи с призмой), в результате которой получают план местности с изображением ситуации и рельефа.

Теодолимт -- измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п.

Теодолитная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи теодолита и мер длины или дальномеров.

Топографимческая съёмка -- комплекс работ, выполняемых с целью получения съемочного оригинала топографических карт или планов местности, а также получение топографической информации в другой форме.



Обозначения и сокращения

В настоящей дипломной работе применяются следующие сокращения:

СТ РК - стандарт Республики Казахстан;

СНГ - Содружество Независимых Государств

США - Соединенные Штаты Америка

СССР - Союз Советских Социалистических Республик

г - год;

км - километр;

га - гектар

м - метр;

мм - миллиметр;

мин - минута;

ч - час;

Rp - репер;

Млрд.тг - миллиард тенге

GPS (Global Positioning System - глобальная система место определения.)

GGA -- данные местоположения;

RMC -- данные местоположения, скорости и времени;

HDM -- магнитный курс.

TCR - модель тахеометра;

EDM, DHT, DD - модели лазерного дальномера;

RTK - режим реального времени

GSM - связь между базовым и роверным приемником;

DF, EDF - частота звука;

С-МАХ, СМ2 - модели гидролокаторов;

WGS 84 - всемирная геодезическая система;

ДX, ДY, ДZ - приращения координат;

СНиП - строительные нормы и правила;

ГНСС - ГЛОНАСС;

НДС - налог на добавленную стоимость;

КПГС - комплекс программ гидролокационной съемки;

КПК - карманный персональный компьютер;

ЦММ - цифровая модель местности;

ЭМИ - электромагнитные излучения;

ЭМП - электромагнитные поля;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина;



Содержание

Введение

1. Топографическая съемка

1.1 Топографическая съемка как один из основных видов геодезических работ

1.2 Масштаб съемки

1.3 Способы съемки ситуации

Выводы по главе

2. Виды топографической съемки

2.1 Стереотопографическая съемка

2.2 Мензульная съемка

2.3 Теодолитная съемка

2.4 Буссольная съемка

2.5 Гидролокационная съемка

2.6 Аэрофотосъемка

2.7 Фототеодолитная съемка

3 Тахеометрическая съемка - основной вид топографической съемки

3.1 Сущность тахеометрической съемки и ее назначение

3.2 Планово-высотное обоснование тахеометрической съемки

3.3 Ведение абриса и полевого журнала. Камеральные работы

4. Современные геодезические приборы и топографическая съемка

4.1 GPS (GNSS)-технологии

4.1.1 Геодезическое GPS-оборудование

4.1.2 Полевой контролер

4.1.3 Беспилотники

4.2 Электронные геодезические приборы

4.2.1 Электронный тахеометр

4.2.2 Электронные теодолиты

4.2.3 Электронные (цифровые) нивелиры

4.3 Лазерный сканер

Выводы по главе

5. Охрана окружающей среды

5.1 Охрана окружающей среды при производстве топографических работ

6. Охрана труда

6.1 Правила безопасности и охрана труда при топографической съемке местности

6.2 Меры безопасности при работе с геодезическими инструментами

6.3 Безопасность труда при камеральных работах

Выводы по главе

7. Экономическое обоснование

7.1 Составление сметы

Заключение

Список литературы



Введение

Современная геодезия является одной из важнейших фундаментальных наук, которую изучало человечество. Она достигла глобальных высот и, не останавливаясь, продолжает расти в своём совершенствовании. На данный период все знания, которые мы имеем о поверхности Земли, получены благодаря геодезии. По оценкам экспертов в Казахстане объемы геодезических работ за последние три года выросли примерно в пять раз. В общем перечне геодезических работ комплекс топографические работы занимают одно из ведущих мест.

Наряду со спутниковой геодезической аппаратурой, приобретающей всё большее значение при выполнении различного рода топографо-геодезических работ, не менее актуальными остаются вопросы использования технических средств и методов традиционных геодезических измерений. При этом наиболее совершенным средством измерения в настоящее время является электронные приборы, позволяющие выполнять угловые и линейные измерения с высокой точностью, а также осуществлять вычисление плоских прямоугольных координат, высот и их приращений в реальном масштабе времени.

В этой связи, цель дипломной работы, заключающаяся в исследовании современных геодезических приборов при топографической съемке, является актуальной. Актуальность темы выпускной дипломной работы определяется также требованиями сокращения сроков выполнения геодезических работ, повышения эффективности труда геодезистов при производстве топографических съемок, необходимостью инвентаризации, распределения и использования земельных ресурсов.

Проведенный сравнительный анализ позволяет определить эффективность современных приборов по таким критериям как точность, снижение затрат времени, повышение производительности труда, стоимость и ряда других. С этой целью в работе проведен эксперимент, заключающийся в выполнении тахеометрической съемки участка местности на территории п. Ондирис Акмолинской области с использованием электронного тахеометра LEICA TCR 1203+R400 SMARTSTATION швейцарского производства.

Основной целью моей дипломной работы показать актуальность внедрения современных средств геодезии при выполнения топографических съёмок в городских условиях.



1. Топографическая съемка

1.1 Топографическая съемка как один из основных видов геодезических работ

Топографимческая съёмка -- комплекс работ, выполняемых с целью получения съемочного оригинала топографических карт или планов местности, а также получение топографической информации в другой форме.

Выполняется посредством измерений расстояний, высот, углов и т. п. с помощью различных инструментов (наземная съёмка), а также получение изображений земной поверхности с летательных аппаратов (аэрофотосъёмка, космическая съёмка).

Топографическая съемка позволяет разработать планы двух типов: стандартный и специализированный. Стандартный план отображает все элементы территории, имеющиеся объекты - строения, коммуникации, особенности рельефа. На плане указываются точки, с которых велась топосъемка (точки высотных и плановых геодезических сетей).

Специализированный план разрабатывается в соответствии с задачами исследования. На таком плане отмечаются только те элементы и объекты, которые отвечают требованиям этого исследования. В качестве таких объектов, например, могут выступать деревья и кустарники, данные о которых необходимы для последующего мониторинга зеленых насаждений, благоустройства и т.д.

Стандартная топографическая съемка земельного участка должна включать в себя изучение и отображение не только надземных сооружений и коммуникаций, но и подземных объектов. При их наличии необходимо дополнительно составить план подземных коммуникаций, предоставить материалы, полученные в результате съемки.

Процесс геодезических измерений, выполняемых на местности для составления карт и планов, называется съемкой. Съемку с целью определения взаимного расположения в плане ситуации -- контуров и предметов местности -- называют горизонтальной, или контурной. Если снимается ситуация и рельеф, то съемку называют топографической.

Исполнению топографической съемки предшествует создание геодезической основы в виде государственных плановых и высотных сетей, сетей местного значения и сетей съемочного обоснования.

Состав и последовательность этапов работы при производстве топографической съемки разными методами различны.

Инженеру-топографу непосредственно приходится, как правило, иметь дело с методами теодолитной и тахеометрической съемок; основные этапы работы при производстве этих съемок.

1. Подготовительный этап. В нем изучается существующий плановый материал на район съемки и выполняется рекогносцировка снимаемого участка местности. В процессе рекогносцировки выявляются характер ситуации и рельефа, наличие и степень сохранности пунктов опорных геодезических сетей. При необходимости выбираются и закрепляются на местности дополнительные опорные точки для съемки ситуации и рельефа, вершины углов поворота границы снимаемого участка и др. На составляемой в процессе рекогносцировки схеме показывается взаимное расположение съемочных ходов и номера их вершин.

2. Измерительный этап, в процессе которого выполняются в полевой обстановке измерения с помощью геодезических инструментов и приборов.

3. Вычислительный этап, в котором производятся расчетные работы по определению горизонтальных проложений и дирекционных углов линий, неприступных расстояний, координат вершин ходов, превышений и отметок точек и других величин, необходимых для составления плана или топографической карты.

4. Графический этап, заключающийся в составлении на бумаге или ЭВМ плана по данным полевых измерений и результатам вычислений.

Вычислительный и графический этапы работ называются камеральными работами.

Ситуация местности изображается на планах топографическими условными знаками; рельеф местности -- горизонталями.

Пункты съемочного обоснования должны быть определены относительно опорной сети более высокого класса с ошибкой не более 0,2 мм в масштабе съемки.

Перечень снимаемых объектов и точность съемки контуров ситуации (твердых и нетвердых) устанавливаются техническими инструкциями по съемкам разных масштабов: общеобязательными -- для государственных топографических съемок; и ведомственными -- для съемок специального назначения, производимых для работ данной отрасли народного хозяйства.

Перед выполнением съемочных работ необходимо получить разрешение в соответствующем подразделении Агентства по Управлению Земельными ресурсами Республики Казахстан для предупреждения перекрытий и параллелизма в производстве съемки на данной территории.

1.2 Масштаб съемки

В республике Казахстан и странах СНГ установлены единые -- стандартные масштабы топографической съемки и карт и соответствующие им высоты сечения рельефа. Перечень принятых масштабов топографических карт.

При выборе масштаба топографической съемки и сечения рельефа для изысканий и проектирования сооружения необходимо, чтобы изображение ситуации и рельефа на карте обладало точностью и полнотой, вытекающими из целей работы. Эти требования различны при топографической съемке различных масштабов; они существенно различаются на разных стадиях работы.

Иногда возникает необходимость укрупнения масштаба плана (но не повышения его точности) для более наглядного и ясного изображения деталей объекта. В этом случае полнота изображения элементов местности остается прежней.

В некоторых случаях к топографическим картам и планам, предъявляют особо высокие требования к точности геодезического определения каких-либо отдельных элементов или предметов местности, тогда как требования к точности изображения прочих элементов значительно ниже. В этом случае целесообразно технически и выгодно экономически произвести съемку элементов местности, не принимая во внимание высоких требований к точности определения отдельных элементов с тем, чтобы их положение определить дополнительно путем специально выполненных геодезических измерений.

При выборе масштаба съемки учитывают характер местности. Густота застройки, наличие подземных коммуникаций, их выходов на дневную поверхность, размеры контуров ситуации, их количество, приходящееся на единицу площади, сложность рельефа и др. влияют на выбор масштаба съемки. Учет всех соображений о выборе оптимального масштаба съемки не прост; он требует серьезного инженерного подхода, учета разнообразных условий. При решении новой инженерной задачи выбор масштаба съемки и высоты сечения рельефа делают на основе специального расчета, с учетом многих факторов -- технико-строительных, гидрологических, гидрогеологических, природных, организационно-экономических и др. Обычно масштабы топографической съемки для типичных видов строительства устанавливаются действующими техническими инструкциями на основании изложенных соображений и практического опыта.

При выборе сечения рельефа учитываются следующие геометрические соображения. Чтобы смежные горизонтали на карте (плане) не сливались в одну линию, горизонтальное расстояние d между ними не должно быть меньше 0,2 мм, т. е. d_min = 0,2 мм или на местности d_min = 0,2 мм М (здесь М -- знаменатель численного масштаба карты). Так как горизонталями изображаются скаты, крутизна которых не превышает 45°, т. е. v_max = 45°, то превышение h, соответствующее на местности заложению d_min =0,2 мм М между соседними горизонталями при максимальном угле наклона vmax линии ската, т. е. высота сечения рельефа, будет

h = d_min tg v_maxM (1)

Подставив в эту формулу значения d_min и v_max, получим

h = 0,2 мм tg 45° М = 0,2M мм. (2)

Выразив h в метрах, будем иметь нормальную высоту сечения рельефа

(3)

Для масштаба 1 : 10 000 нормальная высота сечения рельефа h = 2 м, для масштаба 1 : 25 000 -- h = 5 м.

На практике при выборе высоты сечения рельефа учитывается также характер рельефа местности (скаты с углами наклона в 45° встречаются, как правило, только в высокогорных районах). Поэтому значение высоты сечения рельефа не всегда совпадает с вычисленным по формуле.

Заметим, что для крупных масштабов съемки (1:1000; 1: 500) установлена высота сечения рельефа 0,5 м (в отдельных случаях 0,25 м), т. е. больше нормальной.

1.3 Способы съемки ситуации

Наземная съемка контуров ситуации и предметов местности относительно опорных пунктов и линий выполняется разными способами. Пусть опорными точками являются А, В, С, D, Е, F, G (рис1) -- вершины сомкнутого теодолитного хода, а также вершины Н и I -- диагонального хода В HI F.

Рис1. Способ съемки ситуации

Способ прямоугольных координат (перпендикуляров). Определим положение характерной точки b бровки приречной поймы. Для этого ближайшую к точке b опорную линию АВ примем за ось абсцисс, а точку А -- за начало оси. Опустим из точки b перпендикуляр bа на линию АВ. Тогда горизонтальные проложения отрезков Аа и ab явятся абсциссой и ординатой точки b; ее строят на плане с помощью циркуля-измерителя и поперечного масштаба.

Этот способ применяют обычно при съемке вытянутых в длину контуров-- водотоков, бровок, оврагов, улиц, дорог и т. п. (см., например, точки с, d, е, f, g ручья). Счет абсцисс ведется от начальной точки каждой опорной линии.

Способ полярных координат (полярный). Определим положение точки К -- вершины угла поворота электролинии tKs. Примем точку С за полюс, линию CD -- заполярную ось. Тогда полярными координатами точки К будут полярный угол KCD и радиус-вектор СК. Полярный угол измеряется теодолитом, радиус-вектор --

мерной лентой, рулеткой или дальномером. Точка К строится на плане с помощью циркуля-измерителя и транспортира.

Положение полюса относительно опорных точек теодолитных ходов можно определить полярным способом. Так, полярными координатами точки J (рис. XII.1) являются полярный угол б и радиус-вектор GJ. Заметим, что при съемке полярным способом характерных точек контура лесной поляны (точки n, o, p, q, r) полярные углы на эти точки отсчитывались от полярной оси JG по ходу часовой стрелки.

Способ биполярных координат (засечек). Положение недоступной точки i выгодно определить угловой засечкой с базиса АВ, измерив теодолитом в точках А и В углы BAi и ABi, прилежащие к базису. Угол при определяемой точке не должен быть менее 40° и более 140°. Точка i получится как вершина треугольника, построенного по стороне и прилежащим к ней углам этого треугольника.

Другая разновидность биполярного способа -- линейная засечка, при которой измеряются расстояния от конечных точек базиса до снимаемой точки. Так, точка К может быть определена с базиса lт с помощью радиусов-векторов lК и тК, измеренных рулеткой. Положение полюсов l и т на линии CD определяется соответственно измеряемыми абсциссами Сl и Ст. Точку К находят на плане как вершину треугольника, построенного по трем сторонам.

Способ обхода. Пусть на участке имеется контур, который затруднительно снять с помощью изложенных выше способов. Положение этого контура можно определить, проложив по нему съемочный ход и привязав две точки его к опорной сети.

Способ промеров с вехи на веху (способ створов). Проведем через точки С и К линию до пересечения с линией DE в точке k. Тогда определяемая точка К будет находиться на местности в створе Ск -- в вертикальной плоскости, проходящей через точки С и k. Для построения точки К на плане надо измерить на местности два отрезка -- Dk или Ек и СК или Кк. Способ применяется в открытой ровной местности при наличии взаимной видимости между точками С и к и D и Е.

В процессе съемки ситуации на местности составляется от руки схематический чертеж - абрис.

Съемка рельефа участка, расположенного в холмистой или горной местности, выполняется методом тахеометрической или мензульной съемки. Съемка на станции ведется полярным способом, причем положение снимаемых точек (пикетов, иначе реечных точек) в плане и по высоте определяется направлением со станции на пикет, расстоянием и превышением. Пикеты располагают на всех характерных линиях и точках рельефа -- водораздельных, тальвегах, на вершине и у подошвы холмов, на дне и на бровке котловин, в центральных точках седловин, на склонах -- в точках перегиба линии направления ската.

На равнинной местности съемку рельефа обычно ведут следующим образом. В натуре разбивается сетка квадратов или прямоугольников; отметки их вершин, а также плюсовых точек определяются из геометрического нивелирования, после чего на основании отметок проводятся горизонтали на плане.



Выводы по главе

Итогом проведения топографической съемки становится получение (или обновление) документа - плана земельного участка, который может использоваться для различных целей. На этом плане в соответствии с техническим заданием отражается рельеф местности и находящиеся на нем объекты.

Осуществляется топосъемка на местности при помощи профессиональных методик с применением специальных приборов (электронных тахеометров, теодолитов, фототеодолитов, мензул, нивелиров и др.). При съемке больших участков используется аэрофотосъемка. Возможно применение спутниковой системы глобального позиционирования (GPS ГЛОНАСС).

Точный топографический план территории является основой для составления инженерной карты. При работе над ней на составленный план требуемого участка наносятся все коммуникации, в том числе подземные.

Можно утверждать, что топографическая съемка и полученный в результате ее проведения план земельного участка являются начальным этапом преобразования любой территории.



2. Виды топографической съемки

Наземные съемки бывают плановые, высотные и комбинированные. Задача плановой, или горизонтальной заключается в определении на уровенной поверхности Земли взаимного расположения (координат) точек, являющихся горизонтальными проекциями точек местности. Цель вертикальной съемки (нивелирования) заключается в определении высот точек.

2.1 Стереотопографическая съемка

Стереотопографическая съемка --технологический процесс фототопографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают по стереопарам.

В основном этот вид съемки применяется для следующих целей:

· определения деформаций сооружений,

· изучения памятников архитектуры,

· разбора дорожных происшествий,

· изучения размыва берегов,

· изучения оврагообразований,

· изучения движения ледников и др.

За основу стереотопографической съемки принято стереоскопическое зрение, другими словами, способность человеческого глаза ощущать объемность окружающего пространства. При этом используется понятие объемной модели, которая представляет собой уменьшенную пространственную оптическую модель местности, возникающую при рассмотрении двух перекрывающихся аэроснимков, образующих стереоскопическую пару (стереопару).

Для проведения стереотопографических работ используется специализированное оборудование, такое как стереоскоп.

рис 2. Стереоскоп

Стереоскоп представляет собой зеркально-линзовый прибор, имеющий два внешних и два внутренних зеркала, наклоненных к плоскости горизонта под углом 45?. Между зеркалами расположены две сменные линзы для увеличения изображения на рассматриваемых снимках.

Для получения стереоскопической модели необходимо разместить снимки так, чтобы одноименные точки на снимках находились на линиях параллельных зрительному базису (линии соединяющей центры глаз) и передвигают их вдоль этого направления до получения объемной стереоскопической модели. При этом левый глаз должен находиться над левым снимком, а правый - над правым.

Обработка аэроснимков (съемка рельефа и проведение горизонталей) выполняется на стереофотограмметрических приборах, в основе которых лежит измерение продольных параллаксов.

Стереофотограмметрическая обработка снимков производится двумя основными методами:

· дифференцированным методом, отличительная особенность которого состоит в том, что отдельные этапы создания топографических карт

выполняются разными специалистами и на разных приборах. При этом следует упомянуть, что создание топографических карт включает в себя следующие основные этапы:

· сгущение опорной сети,

· фототрансформирование,

· изготовление фотопланов,

· рисовка горизонталей,

· дешифрирование снимков.

При использовании дифференциального метода дешифрование снимков осуществляют специалисты-дешивровщики так называемым комбинированным методом. Нарисованные на аэроснимках горизонтали и результаты дешифрирования переносятся на фотоплан, который впоследствии должен быть оформлен соответствующим образом.

· второй метод стереофотограмметрической обработки снимков - универсальный. В этом случае все этапы создания топокарт выполняются при помощи специализированного высокоточного оптико-механического прибора.

Сгущение опорной сети и трансформация аэрофотоизображения производятся также при помощи универсальных приборов. В результате стереофотогаммерической обработки появляется графический план, построенный автоматически с помощью графопостроителя. Дешифрирование же снимков производится комбинированным методом.

2.2 Мензульная съемка

Мензульная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи мензулы и кипрегеля.

Ее отличительная особенность -- получение топографического плана непосредственно на местности. При этом горизонтальные углы не измеряют, а получают путем графических построений. Поэтому мензульную съемку называют углоначертательной. Все построения производят на листе чертежной бумаги, прикрепленной к планшету в (рис. 3). Если точка о планшета сцентрирована над точкой местности и планшет приведен в горизонтальное положение, то следы пересечения (рис. 4) воображаемых отвесных плоскостей, проходящих через стороны угла местности, с верхней поверхностью планшета образуют проекцию аоb угла АОВ местности.

Отвесной проектирующей плоскостью является коллимационная плоскость кипрегеля, стороны угла прочерчивают по скошенному краю его линейки. При съемке применяется дальномерная рейка. Расстояние до точек определяется при помощи дальномера, а их отметки -- из тригонометрического нивелирования.

В состав мензульного комплекта входят мензула, кипрегель, ориентир-буссоль, мензульная вилка и полевой зонт.

Мензула состоит из трех частей: штатива а, подставки б и планшета в (см. рис.3). Мензульные подставки бывают деревянные и металлические.

Главными частями кипрегеля являются линейка 16 со скошенным краем, зрительная труба 1 с дальномерными нитями и вертикальный круг, находящийся под кожухом 6.

Стеклянный вертикальный круг кипрегеля-автомата КБ-1 (см. рис.3), кроме градусных делений, содержит кривые для отсчета расстояний и превышений по рейке. Порядок отсчетов расстояний и превышении показан на рис. 3. При наведении основной кривой на нуль рейки, установленный на высоте инструмента, расстояние равно

d =0,253*100 =25,3 м (4)

и превышение h =0,323*(--10) =-3,23 м (5)



Рис 3. Схема построения горизонтального угла при мензульной съемке

.

Рис. 4. Мензульный комплект

1 -- мензула: а -- штатив; б -- подставка; в -- планшет; II -- кипрегель КБ-1: 1 -- ломаная труба с внутренней фокусировкой; 2 -- окуляр трубы; з -- кремальера; 4 -- цилиндрический уровень на трубе; 5 -- зеркало у уровня на трубе; 6 -- кожух вертикального круга, вращающийся вместе с трубой; 7 -- цилиндрический уровень вертикального круга; 8 -- зеркало у уровня; 9 -- наводящий винт трубы; 10 -- микрометренный винт вертикального круга; 11 -- колонка-кронштейн; 12 -- основная линейка; 13 -- линейка с поперечным масштабом; 14 -- круглый уровень; 15 -- ролик для поворота кипрегеля по азимуту; 16 -- подвижная линейка; III-- ориентир-буссоль, IV --мензульная вилка.

2.3 Теодолитная съемка

Теодолитная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи теодолита и мер длины или дальномеров. Теодолитная съемка это метод горизонтальной съемки местности, при производстве которой угловые измерения выполняются теодолитом, линейные -- мерной лентой, стальной рулеткой или оптическими дальномерами, обеспечивающими точность измерения длины линии, как правило, не ниже порядка 1:1500--1:2000. К числу последних относятся ДНТ-2, ДД-3, ОТД и др. Теодолитные ходы, прокладываемые на основе сети высшего класса, образуют один или несколько замкнутых полигонов с диагональными ходами. Диагональный ход служит для контроля измерения углов и линий в основном полигоне, а также для определения дополнительных опорных точек, необходимых при съемке ситуации. Съемку ситуации ведут на основе теодолитных ходов.

По результатам измерений строят на плане вершины теодолитных ходов и относительно последних -- ситуацию местности. После оформления надписями, условными знаками план вычерчивают тушью.

Состав геодезических работ при производстве теодолитной съемки следующий:

1) камеральная подготовка -- ознакомление с картографическим и плановым материалами прежних съемок участка и составление предварительного проекта работ;

2) рекогносцировка снимаемого участка, в результате которой устанавливается расположение опорных ходов и уточняется проект работ по съемке;

3) выбор и закрепление опорных точек на местности;

4) подготовка линий к измерению;

5) измерение углов и сторон теодолитных ходов;

6) съемка ситуации;

7) привязка теодолитных ходов к государственной или местной геодезической сети;

8) при отсутствии пунктов опорной сети определение истинного азимута стороны теодолитного хода;

9) камеральные работы.

2.4 Буссольная съемка

Буссольная съемка -- технологический процесс наземной топографической съемки, в котором первичную метрическую информацию о местности получают при помощи буссоли и мер длины или дальномеров, съёмка небольших по размерам земельных участков с помощью простейшего геодезического инструмента - буссоли (рис. 6), применяется в тех случаях, когда нужно быстро провести работу, не требующую большой точности. Подлежащий участок обозначается на местности деревянными колышками, забиваемыми в углах поворота линий.

Съёмка начинается с линий, ограничивающих участок, и ведётся в направлении движения часовой стрелки. Выбрав произвольно исходную вершину, над ней устанавливают буссоль так, чтобы центр буссольного кольца пришёлся на одной вертикали с центром колышка, и, приведя плоскость буссольного кольца в горизонтальное положение, наводят диоптры или трубу буссоли на веху, поставленную вертикально в последующей точке участка. Дав успокоиться магнитной стрелке, производят отсчёт и получают азимут или румб (см.)первой линии (рис. 7). Величина отсчёта записывается в журнал Б. с. Затем производят промер 1-й линии мерной лентой, причём отмечают переходы лентой дорог, ручьев, границ угодий и пр. Результаты измерений записывают в журнал и заносят в абрис (см.). По измерении линии буссоль устанавливается на след. точке и производится определение азимута или румба последующей линии, а затем и дл. этой линии. С подобными измерениями обходят все вершины участка до возвращения в начальную точку. Для контроля измерений азимутов или румбов в каждой последующей вершине измеряют обратный азимут или румб предыдущей линии. Обратный азимут должен отличаться от прямого на 180° (б₂=б₁±180 ); обратный румб отличается от прямого, при той же градусной величине, противоположным названием. Вследствие того что все измерительные действия сопровождаются неизбежными погрешностями, допускают расхождение между прямым и обратным азимутами на 180° ±¹/₄, а между румбами - на ±¹/₄°. Измерение обратных азимутов или румбов становится совершенно необходимым, если съёмщик не уверен в отсутствии местных магнитных аномалий. Б. с. можно также произвести любым угломерным инструментом, снабжённым буссолью, напр., теодолитом.

Рис. 6. Простая штативная буссоль: 1 - коробка буссоли; 2 - буссольное кольцо; 3 - магнитная стрелка; 4 - арретирный винт (арретир - приспособление для прижатия стрелки к стеклу перед переноской буссоли или хранением); 5 - диоптр (узкая щель - глазной диоптр, щель с волоском - предметный); 6 - бакса (подставка буссоли); 7 - штатив

Рис. 7. Азимут первой линии

Основная часть буссоли - это магнитная стрелка, ось которая устанавливается по направлению магнитного меридиана. Стрелка вращается на острой шпильке, укрепленной в центре пластмассовой коробки, прикрытой сверху стеклянной крышкой, чтобы острие не затупилось и при этом не испортило стрелку. Внутри коробки укрепляется буссольное кольцо градусными делениями. Коробка буссоли прикреплена к горизонтальному кругу между коробкой и кругом вращается алидадная линейка с двумя вертикальными диоптрами. Край горизонтального круга имеет деления. Буссольное кольцо и лимб круга разбит через 1 градус а цифрованы через 10градусов.

2.5 Гидролокационная съемка

Гидролокационная съемка -- технологический процесс съемки дна шельфа и водоемов, в котором первичную информацию о донной поверхности получают при помощи гидролокатора, установленного на плавающем средстве.

Гидролокационное обследование методом бокового обзора выполняются в виде площадной съемки в двух режимах. Первоначально проводится обзорное обследование площадок и технических коридоров. Далее непосредственно в местах предполагаемого размещения гидротехнических сооружений и в местах обнаружения затопленных объектов выполняется детальное обследование. Сеть наблюдений должна обеспечивать полное покрытие междугалсового пространства с некоторым перекрытием (рекомендуемое перекрытие составляет 25 - 50 %).

Гидролокационная съемка проводится с использованием гидролокатора C-MAX CM2 версии Standard. Гидролокатор имеет два частотных диапазона DF (100/325 kHz) и EDF (325/780 kHz).

Для задач общего обследования используется диапазон частот DF. В режиме 100 кГц захват полосы обследования с двух бортов доходит до 1000 м в ширину, что является весьма продуктивным для поиска крупных объектов, таких как затонувшие корабли или грузовые контейнеры и т.д . В режиме 325 kHz обычно можно выделить такие объекты, как швартовые канаты, якорные цепи, якоря, сваи, гряды камней, отдельные валуны, а также различия в текстуре морского дна.

Частотный диапазон EDF позволяет получить самое высокое разрешение, но при этом общая ширина захвата уменьшается до 100-150 м. Частота EDF 780 kHz позволяет получить наиболее детальные изображения. Использование этой частоты очень полезно при необходимости идентификации объекта выявленного при работе в режиме частот 325 kHz.

Гидролокатор C-MAX CM2 оснащен:

· Системой управления с оптимизацией усиления сигнала.

· Автоматическим измерением заглубления забортного устройства.

· Сигнализатором близости морского дна.

· Системой позиционирования.

· Датчиком температуры воды.

Материалы гидролокационного обследования дна представляются в виде цифровых или аналоговых записей, а также в виде сводных планов (мозаик) в системе координат и масштабе отчетных карт (планов). При этом результаты съемки пригодны для инженерно-геологической и инженерно-экологической интерпретации.

Комплекс программ гидролокационной съемки (КПГС) «Aqua» предназначен для управления и приема данных гидролокационных комплексов (ГК) серии «Неман» и отображения их на экране (мониторе) компьютера.

КПГС «Aqua» может работать под управлением различных операционных систем: Microsoft Windows XP, Linux.

КПГС «Aqua» включает в себя:

- программа Aquastart предназначена для удобного выбора IP адреса гидролокатора, каталога с гидролокационным (ГЛ) данными и имени файла проекта;

- программа Aquarium является сервером базы данных и предназначена для предоставления доступа к ГЛ данным нескольким клиентам одновременно локально или по сети;

- программа Aquamarine предназначена для управления ГК серии «Неман»;

- программа Aquarelle предназначена для отображения ГЛ данных;

- программа Aquagen предназначена для создания пользовательских режимов работы гидролокатора.

Настройка датчиков

Программа Aquamarine может вести запись информации от внешних датчиков, работающих с использованием протокола NMEA-0183.

Поддерживаются строки следующих типов NMEA:

GGA -- данные местоположения;

RMC -- данные местоположения, скорости и времени;

HDM -- магнитный курс.

Дополнительно поддерживается строка типа DCU, используемая в навигационном комплексе серии «Фарватер».

Настройка усиления (ВАРУ) приемных каналов

В процессе работы гидролокатора возможно изменять параметры системы ВАРУ, а также просматривать осциллограмму строк текущего зондирования.

Для этого имеются следующие элементы управления:

- список каналов гидролокатора;

- список каналов осциллографа;

- осциллограф;

- область для работы с кривой управления ВАРУ;

- кнопки «Установить для всех каналов» и «Установить для выбранного канала».

2.6 Аэрофотосъемка

Аэрофотосъемка -- технологический процесс аэротопографической съемки, содержание которого заключается в получении фотографического изображения местности с летательного аппарата. Аэрофототопографическая съемка -- основной способ государственного картографирования больших территорий; она с успехом может применяться для съемки и сравнительно небольших участков.

Аэроснимки получают в результате фотографирования местности с воздуха специальными аэрофотоаппараттами.

Для измерения аэроснимков и дальнейшего их преобразования в план или карту используют фотограмметрический и стереофотограмметрический методы. С помощью фотограмметрического метода по аэроснимкам определяются вид и действительные размеры плоских объектов (участков земной поверхности).

S

Рис7. Принципиальная схема аэрофотоаппарата

Стереофотограмметрический метод основан на измерении пары взаимно перекрывающихся аэроснимков, полученных с конечных точек некоторого базиса. Совместное измерение пары снимков позволяет получать пространственное расположение точек рельефа местности пли объекта.

Аэрофотоаппарат, принципиальная схема которого показана на рис. XVI.1, имеет жесткую конструкцию. Объектив является оптическим центром проектирования S, а плоскость РР, на которой строится изображение, -- фокальной плоскостью. В фокальной плоскости располагается прикладная рамка аэрофотоаппарата, внутренние размеры которой ограничивают формат аэроснимка. Имеющиеся на прикладной

рамке индексы (координатные метки) определяют начало и направление осей координатной системы аэроснимка.

Положение центра проектирования S относительно плоскости прикладной рамки определяется элементами внутреннего ориентирования: фокусным расстоянием аэрофотосъемочной камеры/^ п координатами #0, у 0 главной точки о аэроснимка (пересечение оптической осп фотокамеры с плоскостью снимка). Обычно х0 = 0; 1/о = 0.

С помощью аэрофотоаппарата получают серию аэроснимков, сделанных через определенный интервал времени. Интервал между экспозициями рассчитывается под условием получения определенного перекрытия двух смежных аэроснимков и задается при аэрофотосъемке специальным прибором -- интервалометром.



Рис 8. Схема прокладки аэрофотосъемочных маршрутов

Серия аэроснимков, полученных при полете самолета в одном направлении, называется маршрутом. Перекрытие аэроснимков в маршруте, называемое продольным перекрытием рх, обычно задается равным 60%.

Аэрофотосъемка, выполненная в виде отдельных маршрутов, называется маршрутной и обычно производится для решения специальных инженерных задач, связанных с дорожными, линейными и гидротехническими изысканиями.

Для картографирования больших площадей аэрофотосъемка производится путем прокладки нескольких перекрывающихся между собой маршрутов (рис. XVI.2). Перекрытие аэроснимков между маршрутами, называемое поперечным перекрытием ру, задается равным 30%.

Помимо заданного перекрытия, при аэрофотосъемке строго выдерживается высота полета и направление оптической оси аэрофотоаппарата.

Различают плановую и перспективную аэрофотосъемку.

Плановую аэрофотосъемку выполняют при отвесном положении оптической оси аэрофотоаппарата (плоскость прикладной рамки горизонтальна). Аэроснимки, полученные при углах наклона камеры, не превышающих 3°, называют плановыми.



2.7 Фототеодолитная съемка

Фототеодолитная съемка применяется на небольших территориях, имеющих значительные формы рельефа; ее применение позволяет эффективно решать многие инженерные задачи.

Наземная фототеодолитная съемка выполняется специальным прибором -- фототеодолитом, представляющим собой сочетание теодолита с фотокамерой в совместном или раздельном исполнении.

Фототеодолит служит для фотографирования местности, а также для измерения горизонтальных и вертикальных углов с целью определения геодезических координат станций установки фототеодолита. Для получения пространственного положения снимаемых объектов фотографирование должно производиться минимум с двух станций, расстояние между которыми (базис фотографирования) и разность высот должны быть известны.

Для наземной съемки применяются различные конструкции фототеодолитов. В разное время получили распространение фототеодолиты «Геодезия», С-Зв, TAL, TAN и Pho Theo 19/1318.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 9. Фототеодолитный комплект

Фотокамера 19/1318 (рис. 9) состоит из корпуса, объектива и ориентирующего устройства. Корпус камеры 1 изготовлен из прочного и легкого металла с малым коэффициентом линейного расширения. Посредством втулки, укрепленной на нижней стенке корпуса, камера вставляется в трегер 4. На верхней стенке камеры укреплены два цилиндрических уровня 5 и ориентирующее устройство 5, вращающиеся вокруг вертикальной оси, точно центрированной относительно вертикальной оси вращения камеры. Ориентирующее устройство позволяет устанавливать оптическую ось фотокамеры при съемке в заданное положение по отношению к линии базиса.

Уровни служат для ориентирования камеры относительно горизонта. На передней стенке камеры расположен объектив 2, в фокальной плоскости которого помещена прикладная рамка. Она имеет две пары координатных меток; линии, соединяющие противоположные метки, пересекаются под прямым углом, и точка их пересечения определяет положение главной точки снимка. В момент фотографирования к плоскости прикладной рамки с помощью пружин, кассеты и прижимного устройства камеры прилегает фотопластинка размером 13 X 18 см. Экспонирование осуществляется от руки, путем снятия колпачка, надеваемого на объектив.

...