Файл: Курс лекций по топографии.doc

Графические способы используются главным образом для сгущения планового обоснования непосредственно во время съемки. Графически плановое положение определяется мензульными засечками, построением геометрической сети и проложением мензульных ходов.

Для определения положения точки С прямой засечкой мензулу устанавливают в точках А и В местности, положение которых соответственно а и b известно на планшете (рис.9.13). В каждой из этих точек планшет центрируют, чтобы точка на планшете находилась над соответствующей точкой местности, горизонтируют и ориентируют по линии АВ и ВА. Затем из этих точек кипрегелем визируют на пункт С и прочерчивают на планшете направления ас и bс. Их пересечение будет являться проекцией точки С.

Способом боковой засечки (рис. 9.14) находят положение точки по двум известным. Для этого в одном из известных пунктов, например А, устанавливают мензулу в рабочее положение, ориентируя по известному направлению АВ. Кипрегелем с этой точки визируют на определяемую точку С и прочерчивают направление ас. После этого переходят в точку С, планшет приближенно центрируют, горизонтируют и ориентируют по прочерченной линии са. Кипрегель линейкой прикладывают к другой известной точке В, визируют на нее и прочерчивают линию. В пересечении прочерченных линий ас и аb получают положение точки С.

Геометрическая сеть, как один из способов графического построения съемочного обоснования применяют на открытой местности, в том случае, когда имеется недостаточная плотность точек съемочной сети. Положение точек геометрической сети получают главным образом прямыми засечками. Работа по созданию геометрической сети включает выбор и закрепление пунктов на местности, построение плановой сети на планшете и определение их высотных отметок. При построении сети планшет устанавливают в рабочее положение на одном из пунктов, полученных аналитическим способом. Визируют кипрегелем на все видимые определяемые пункты, прочерчивают направления и их подписывают за рамкой.

Аналогичные действия повторяют с каждого пункта аналитической сети. В пересечении соответствующих направлений находятся определяемые пункты. Каждую точку геометрической сети получают не менее чем с трех направлений.

Мензульные ходы используют в закрытой местности и прокладывают их между точками съемочного обоснования.

Проложение хода начинается с одной из точек аналитического съемочного обоснования, имеющей лучшие условия для ориентирования планшета. Мензулу в этой точке устанавливают в рабочее положение (центрируют, горизонтируют, ориентируют и измеряют высоту прибора), проверяют правильность ориентирования по всем видимым точкам. Кипрегель визируют на рейку, установленную в первой точке мензульного хода, прочерчивают направление, определяют превышение и горизонтальное проложение, которое откладывают на прочерченой линии в масштабе плана. На всех последующих станциях мензулу ориентируют по построенным (задним) направлениям, а горизонтальные проложения определяют в прямом и обратном направлениях. Расхождения между ними не должны превышать 1/200 от длины линии (0,5 м на каждые 100 м).

Построение хода заканчивается определением конечной опорной точки. Как правило, ее положение не совпадает с построенной по прямоугольным координатам. Отрезок между точками В и В' (рис. 9.15) является абсолютной линейной невязкой, которая не должна быть больше 1/300 от длины хода.

Высотное съемочное обоснование. Выбор способов создания высотного обоснования зависит главным образом от принятой высоты сечения рельефа и способов создания планового обоснования.

При высоте сечения рельефа h_с ≤ 1 м высотное положение определяется проложением через пункты планового обоснования ходов геометрического нивелирования технической точности. При высоте сечения h_с ≥ 2 м высотное обоснование может создаваться тригонометрическим нивелированием путем проложения высотных ходов.

При создании высотного обоснования для геометрической сети и мензульных ходов превышения определяются кипрегелем в прямом и обратном направлениях. Расхождение между ними не должно превышать 4 см на 100 м горизонтального проложения. Допустимая невязка средних превышений для высотных ходов определяется по формуле (см. п. 9.4).

Съемка ситуации и рельефа выполняется с пунктов съемочного обоснования. На каждом пункте (станции) планшет приводят в рабочее положение и измеряют высоту инструмента i. Ориентирование планшета выполняется по двум направлениям.

Съемка ведется полярным способом. Снимаемые точки местности (пикеты) выбирают в характерных местах ситуации и рельефа (см. рис. 9.5, 9.6). При наблюдении визируют на высоту реек v, установленных на пикетах и по кривым вертикального круга определяют горизонтальное проложение s и превышение h. Для контурных пикетов превышение не определяется. Высоты пикетов Н_п определяют по формуле Н_п = Н_ст + h + i - υ.

В масштабе съемки снятые пикеты наносят на планшет и подписывают их высотные отметки. После набора пикетов карандашом изображают снятую ситуацию и проводят горизонтали.

В процессе мензульной съемки, чтобы избежать ошибок ежедневно с планшета снимаются копии – кальки высот и контуров. На кальку высот наносят пункты съемочного обоснования, высотные пикеты с их отметками и урезы воды, а на кальку контуров – всю снятую ситуацию. В случае несложной ситуации ведут общую кальку высот и контуров.

Составленный в результате полевой съемки топографический план оформляется тушью. Перед вычерчиванием следует внимательно просмотреть его в отношении пропусков, особое внимание уделить укладке горизонталей. При вычерчивании плана тушью используют условные знаки для данного масштаба.

9.5 Современная технология производства

топографической съемки

Топографическая карта представляет собой цифровую модель местности (ЦММ), которая в последнее время получила наиболее широкое распространение. ЦММ является информационной основой автоматизированных систем проектирования и управления, а также географических информационных систем. ЦММ создают применяя, главным образом, спутниковую аппаратуру и электронные тахеометры. Информацию о местности и ее элементах получают и обрабатывают в цифровом виде.

Топографическая съемка выполненная с использованием спутниковой аппаратуры и электронных тахеометров называется цифровой топографической съемкой. Современная технология производства цифровой топографической съемки состоит в сочетании использования спутниковых приемников, реализующих статистический и кинематический режим измерений в реальном времени и электронного оборудования (тахеометров). Используя спутниковые приемники, определяют плановые координаты и высоты объектов. Электронные тахеометры (см. п. 9.3) применяют для досъемки тех участков местности, где использование спутниковой аппаратуры невозможно («закрытая местность», т. е. территория плотно застроена высотными зданиями) или нецелесообразно.

Оборудование и производство цифровой топографической съемки. Спутниковая аппаратура состоит из комплекта спутниковых приемников, реализующих (поддерживающих) режим наблюдений в реальном времени, включающих базовую (опорную, референцную) станцию и, как минимум, одну подвижную (роверную) станцию.

Базовая станция включает геодезический фазовый спутниковый приемник со спутниковой антенной и передающий радиомодем с радиоантенной. Спутниковые приемники бывают двух типов: одночастотные и двухчастотные. В комплект базовой станции также входят: аккумуляторы, штатив, штанга для измерения высоты спутниковой антенны, соединительные кабели и другое вспомогательное оборудование.

Аппаратура подвижной (роверной) станции включает: спутниковый приемник со спутниковой антенной, приемный радиомодем с радиоантенной и многофункциональный контроллер, предназначенный для управления работой всего подвижного комплекта, а также дополнительные аккумуляторы и соединительные кабели. Спутниковый приемник закрепляют на специальной вехе и при помощи круглого уровня устанавливают на определяемой (снимаемой) точке.

В комплект электронного тахеометра входят вехи с призменными отражателями и рация для связи между исполнителем (наблюдателем) и речниками – вешечниками. В процессе съемки тахеометр регистрирует и накапливает данные в виде: названия (номера), координат и кода точки (пикета).

Перед производством цифровой топографической съемки с применением спутниковых технологий составляют абрис и подготавливают классификатор (библиотеку) кодов объектов, подлежащих съемке, которые в дальнейшем будут необходимы для рисовки рельефа и последующего распределения объектов съемки по слоям векторной электронной карты. Такими слоями являются: подземные коммуникации, наземные сооружения, дорожная сеть и т. п. Выбирают систему координат и проекцию, в которой будут определяться координаты. Возможные системы координат встроены в контроллер.

Съемка спутниковым приемником в реальном времени в режиме кинематики начинается с инициализации, т. е. с изначального разрешения многозначности результатов фазовых измерений. С применением двухчастотного спутникового приемника для инициализации достаточно 8 – 14 минут, причем антенна может находиться как неподвижно, так и в движении. При использовании одночастотного приемника на инициализацию затрачивается 20-25 минут и антенна должна быть установлена неподвижно. Спутниковый приемник центрируют над пунктом с известными координатами. Таким пунктом может быть, как пункт геодезической сети созданной ранее наземными методами, так и пункт вновь созданной геодезической сети спутниковым методом в режиме статики. Спутниковый приемник обрабатывает принятый антенной сигнал, а передающий радиомодем с помощью радиоантенны транслирует эту информацию на подвижную станцию. При благоприятных условиях этот сигнал может быть принят подвижной станцией на расстоянии до 10 км для одночастотного и 25 км – для двухчастотных приемников.

После завершения инициализации веху со спутниковой антенной устанавливают на определяемую точку и с клавиатуры контроллера- накопителя вводится название (номер) точки, а из классификатора кодов выбирается код определяемого объекта. После чего вводят значение высоты вехи. Спутниковый приемник после обработки сигналов спутников и информации, принятой по радиоканалу с базовой станции, вычисляет координаты точки, на которой установлена спутниковая антенна. В течение 2-5 секунд на дисплей контроллера выводятся координаты точки с оценкой их точности определения. Встроенные в контроллер функции позволяют вычислять координаты недоступной точки, например, оси столба. Контроллер фиксирует в памяти окончательные значения координат и атрибуты объекта.

Досъемку участков местности выполняют электронными тахеометрами в следующем порядке. Тахеометр устанавливается на точку с которой будет производиться съемка и приводится в рабочее положение. Сориентировав прибор по начальному направлению, вводят значение его высоты, высоту отражателя (вехи), номер определяемой точки (пикета) и код объекта. После этого включают режим измерений. При этом определяются вертикальный и горизонтальный углы на веху и расстояние до нее. По данным измерений автоматически вычисляются координаты точки (пикета) и фиксируются во внутренней памяти или в накопителе (регистраторе) прибора. Наличие в тахеометрах электронных регистраторов позволяет автоматизировать процесс съемки: в регистраторе фиксируются не только данные измерений, но и характеристики точек. Таким образом, ведется «электронный абрис» съемки. Кроме того, в электронных тахеометрах имеются встроенные функции определения недоступных высоты и расстояния, вычисление площади и пространственных координат, вынос в натуру расстояния, координат и высоты недоступных объектов. Предусмотренные стандартные программы измерений позволяют выполнять фасадную съемку. Перечисленные функции и программы позволяют контролировать и управлять измерительной информацией по конкретному объекту.

При выполнении цифровой съемки спутниковыми приемниками и электронными тахеометрами одновременно с определением и фиксацией координат точек и объектов, фиксируются их атрибуты: код объекта, его характеристики, комментарии. Эта информация заносится в цифровом виде в накопители и далее используется для автоматического составления плана, и связанной с ним базы данных. В последующем вся информация переносится в компьютер, который и используется для составления цифрового плана местности. После корректировки в полевых условиях получают окончательный вариант цифровой модели местности. ЦММ, созданная с применением спутниковой аппаратуры и/или электронных тахеометров предоставляет его пользователю большие возможности. Например, можно определить эллипсы ошибок каждого пикета, дату, время съемки и другие дополнительные сведения.

10. ФОТОТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ

Фототопографией называется дисциплина, изучающая способы создания топографических карт и планов с использованием материалов фотосъемки. Теоретической основой фототопографии является фотограмметрия, которая занимается определением форм, размеров и положением различных объектов путем измерения их изображения на фотоснимках.

По способу получения фотоизображения различают воздушную (аэрофотосъемку) и наземную фотосъемки. К воздушным фототопографическим относят комбинированную и стереотопографическую, а к наземным фототопографическим – фототеодолитную. К фототопографическим съемкам относится и космическая фотографическая съемка, материалы которой используются для обновления топографических карт.

Одним из основных методов создания государственных топографических карт является стереотопографическая съемка.

10.1. Общие сведения об аэрофотосъемке

Аэрофотосъемка (АФС) местности осуществляется с самолета (АН–2, ИЛ–14, АН–30) или другого летательного аппарата при помощи специальных топографических аэрофотоаппаратов (АФА) – полностью автоматизированных приборов, управляемых электрическими командными приборами.

Во время съемочного полета АФА, включенный через командный прибор полностью осуществляет аэрофотосъемочный цикл: экспонирование (открытие и закрытие затвора АФА), перематывание пленки для нового кадра, выравнивание пленки в плоскость с точностью до 0,02 мм. Современные АФА обеспечивают выдержки от 1/30 до 1/1000 с.

Наиболее распространенные в странах СНГ АФА имеют размеры кадров 18×18 см, за рубежом – 23×23 см.

Основные части АФА следующие: объектив, состоящий из 4–10 линз; кассета для фотопленки с устройством для ее выравнивания; командный прибор, управляющий работой аэрофотоаппарата, который работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Для стабилизации заданного положения АФА и уменьшения наклона плановых снимков применяют гиростабилизирующие установки.

В зависимости от величины фокусного расстояния f аэрофотоаппараты делятся на короткофокусные (70–140 мм), среднефокусные (200 мм) и длиннофокусные (350 и 500 мм).

В результате выполнения аэрофотосъемочного цикла получается непрерывный аэрофильм, представляющий собой ряд смежных аэронегативов.

По числу снимков и их взаимному расположению аэрофотосъемка подразделяется на выполненную одиночными кадрами, одномаршрутную (вдоль заданной трассы – дорог, нефте-газопроводов и других линейно-вытянутых объектов) и многомаршрутную, или площадную.

Многомаршрутная аэрофотосъемка местности производится по маршрутам, прокладываемым с запада на восток и обратно, параллельно друг другу. Для каждого маршрута намечаются входные и выходные ориентиры, четко различаемые с самолета.

Перед началом АФС рассчитывают расстояния между экспозициями затвора АФА для того, чтобы фотографирование местности выполнялось через определенные интервалы с расчетом, чтобы аэрофотоснимки в маршруте перекрывали друг друга. Тогда на каждом следующем аэрофотоснимке частично будет изображаться площадь, заснятая на предыдущем. Перекрытие двух смежных снимков в одном маршруте называется продольным перекрытием Рх и должно быть не менее 60 % от размера снимка. Расстояние между маршрутами устанавливается таким образом, чтобы поперечное перекрытие снимков Ру было не менее 30 % (рис. 10.1).