КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ ИХ

КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЕМКИ. ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И ПЛАНЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ. МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ И ПЛАНОВ. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ СЪЕМОК.

Выбор масштаба и высоты сечения рельефа • Масштаб съемки определяет содержание и точность топографических деталей, которые нужно получить при создании топографической карты. Масштаб съемки оказывает значительное влияние на густоту и точность геодезической основы, технологию производства съемки, сроки и эффективность ее выполнения. Обосновать масштаб топографической съемки – это значит определить необходимое содержание и точность карты.

• Масштаб съемки зависит от назначения съемки, размера участка, полноты отображения элементов местности, точности изображения, стадии проектирования и других факторов. • Факторы, влияющие на выбор масштаба съемки, делятся на производственные, природные, технические и экономические.

• Выбор масштаба топографической съемки и высоты сечения рельефа рекомендуется производить с учетом требовании, изложенных в инструкции по инженерным изысканиям для соответствующих видов строительства в зависимости от назначения планов, типов зданий (сооружений) и установленной стадийности их проектирования, густоты инженерных коммуникаций (сетей), характера застройки, степени благоустройства территории, природных условий района (участка) строительства и характеристики рельефа.

• Топографическую съемку населенных пунктов рекомендуется выполнять в два этапа: первый для создания планов и карт в масштабах 1: 2000– 1: 10000, второй – 1: 500 и 1: 1000. Для городов, классификация которых приведена в СНи. Пах II– 60– 75, рекомендуется использовать следующие масштабы карт и планов:

• 1: 10000, 1: 5000, 1: 2000, 1: 500 – для крупнейших городов, • 1: 5000– 1: 500 – для крупных, больших и средних городов, • 1: 2000– 1: 500 и в случае необходимости 1: 5000 – для остальных населенных пунктов, • Территория населенных пунктов характеризуется двумя типами: • I тип – с многоэтажной застройкой. • II тип – с одноэтажной застройкой и незастроенная территория.

• При выборе масштаба съемки необходимо учитывать различные этапы проектирования и застройки населенных пунктов. Необходимый масштаб плана или карты можно определить из соотношения: • где а – минимальный размер топографического элемента на карте; • А – минимальное расстояние между объектами на местности.

• Если при составлении генерального плана города принять А равным 10 м, для детальной планировки – 2 м, а при разработке технического проекта – 0, 5 м, а в рабочем проекте – 0, 1 м при соответствующих а, равным 2 мм, 1 мм, 0, 5– 0, 2 мм, то получаются масштабы 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000.

Разграфка планов масштабов 1. 5000 и 1: 2000. • Применяется два вида разграфки — трапециевидная, в которой рамками планов служат соответствующие параллели и меридианы, и прямоугольная, в которой рамки совмещают с линиями сетки прямоугольных координат.

• При трапециевидной разграфке листов карты масштаба 1 : 5000 лист масштаба 1: 100000 делят на 256 частей (16 x 16), которые нумеруют (рис. 3, в). Номенклатура листа масштаба 1 : 5000 складывается из номенклатуры листа масштаба 1. 100000 и взятого в скобки номера листа масштаба 1 : 5000, например, М 37 87(70).

• Разграфку листов масштаба 1 : 2000 получают делением листа масштаба 1: 5000 на 9 частей (3 x 3), которые обозначают строчными буквами русского алфавита (рис. 3, г). Номенклатура листа масштаба 1 : 2000 формируется прибавлением этой буквы к номенклатуре соответствующего листа масштаба 1 : 5000, например, М 37 87 (70 и). • При такой разграфке размеры листов планов для масштаба 1: 5000 равны по широте 1'15", по долготе 1'52, 5"; для масштаба 1 : 2000 — соответственно 25" и 37, 5".

• Прямоугольная разграфка применяется для планов масштабов 1 : 5000 и 1 : 2000 городов и населенных пунктов и для участков площадью менее 20 км 2, а также для планов масштабов 1: 1000 и 1: 500. Рамки планов ориентируют по направлениям осей прямоугольных координат. Размеры рамок планов приняты для масштаба 1: 5000 40 x 40 см, для масштабов 1: 2000, 1: 1000 и 1 : 500 50 x 50 см.

Прямоугольная разграфка и номенклатура листов планов масштабов 1: 5000; 1: 2000; 1: 1000 и 1: 500

• Для листов масштаба 1 : 5000 на каждом объекте устанавливается своя нумерация. Разграфку и номенклатуру листов масштаба 1 : 2000 (рис. 4) получают делением листа масштаба 1. 5000 на четыре части. Делением листа масштаба 1 : 2000 на четыре части получают лист масштаба 1: 1000; делением листа масштаба 1: 2000 на 16 частей получают лист масштаба 1 : 500. Формирование номенклатуры листов масштабов 1: 2000, 1: 1000 и 1: 500 показано на рис. 4.

• Номенклатура листов планов масштабов 1: 1000 и 1: 500 складывается из номенклатуры листа плана масштаба 1: 2000 и соответствующей римской цифры для листа плана масштаба 1: 1000 или арабской цифры для листов плана масштаба 1: 500, например, 4 Б 1 У для мас штаба 1: 1000 или 4 В 16 для масштаба 1: 500.

• Комбинированная аэрофотосъемка. • Общая схема выполнения комбинированной аэрофотосъемки. Высотное обоснование. Съемка рельефа, рисовка форм рельефа на фотопланах.

• Фототопография — раздел геодезии, изучающий методы создания планов и карт путем фотографирования территории с воздуха (аэрофотосъемка) и с земли (фототеодолитная съемка). Если в камеральных условиях на специальных фотограмметрических приборах по снимкам составляется ситуация и рельеф, то съемка называется стереофототопографической.

• Если по снимкам мензульным комплектом или тахеометром изображается ситуационная часть, а рельеф снимается в поле, то съемка называется комбинированной. • Комбинированная съемка эффективна в равнинных районах, где стереофототопографическая съемка не дает достаточной точности определения высот точек.

• Стереофототопографическая съемка — основной метод картографирования больших территорий. Она характеризуется быстротой, точностью и полнотой информации о местности. Наземная съемка удобна для изображения крутых склонов, участков, которые плохо просматриваются с воздуха.

• Фотографирование больших территорий и составление по снимкам карт и планов требуют меньшие затраты времени и средств, чем составление карт и планов при помощи измерений на земле. Поэтому методы фототопографии широко применяются при изысканиях линейных сооружений.

• Аэрофотосъемку для этих целей ведут отдельными прямолинейными маршрутами, пересекающимися под некоторыми углами. Иногда прокладывают несколько связанных между собой маршрутов. Для картографирования в государственных целях и для изысканий сооружений невытянутой формы делают площадную аэрофотосъемку.

• Смежные снимки одного маршрута имеют продольное перекрытие р , а снимки рядом расположенных маршрутов — поперечное перекрытие q. Обычно устанавливают р = 6065 %, q=30 40 %. В отдельных случаях р=90 %, q = 66 %.

Смежные снимки одного маршрута

• Фотографирование местности с самолета ведут аэрофотоаппаратами (АФА), работа которых полностью автоматизирована. Оптическая ось устанавливается вертикально гиростабилизатором с погрешностью не более 30 — 40', затвор автоматически) открывается с определенной частотой на время экспозиции, производится выравнивание и перематывание пленки.

• Наземная фотосъемка выполняется при помощи фототеодолитов, представляющих собой сочетание теодолита и фотоаппарата. Аэрофотосъемка выполняется при помощи аэрофотоаппарата, установленного на борту самолета. На основе фотоснимков местности и предварительно созданного съемочного обоснования получают карты и планы. Процессом получения карт и планов занимается фотограмметрия.

• Фотограмметрия (в широком смысле этого слова) определяет формы, размеры и положение предметов по их фотографическим изображениям. При этом рассматривают формы и размеры сфотографированных объектов, предметов на плоскости (фотограмметрия), а также формы и размеры сфотографированных объектов в пространстве (стереофотограмметрия).

• Стереофотограмметрический способ предполагает использование двух фотоснимков одной и той же местности (перекрывающихся снимков — стереопары), полученных из разных точек фотографирования. Расстояние между этими точками называется базисом фотографирования. Одновременное рассматривание снимков стереопары дает возможность воспроизводить пространственную (стереоскопическую) модель местности.

• При фотограмметрических работах измерения по фотоснимкам выполняются в камеральных условиях. Эта особенность фотограмметрических работ позволяет применять для составления топографических карт и планов приборы стационарного типа.

• Аэрофотосъемку производят летно съемочные отряды Министерства гражданской авиации. Чем мельче масштаб съемки, тем дешевле летно съемочные работы, так как на одном снимке изображается большая площадь. Однако с уменьшением масштаба уменьшается подробность изображения местности.

• Важным условием, которое предъявляется к фотоснимкам при изысканиях, это высокая точность определения высот точек, которая повышается с уменьшением высоты полета. • Превышения определяют по формуле • где — разность продольных параллаксов точек; • b — базис фотографирования в масштабе снимка; • Н — высота фотографирования.

• Погрешность в определении превышения определяют по формуле • Эта формула подтверждает, что погрешность в , вызванная неточностями измерений параллаксов , пропорциональна H.

• Масштаб фотографирования на плановом снимке определяют формулой • где f — фокусное расстояние аэрофотоаппарата. • Если • то f=700 м/3500=0, 2 м = 200 мм.

• Поэтому для обеспечения достаточной ширины полосы съемки и точности определения высот нужно фотографировать с малых высот АФА с малыми фокусными расстояниями. • Стремятся масштаб подобрать так, чтобы он был оптимальным. В равнинных районах высота полета может быть меньше, чем в горных (по условиям безопасности полетов).

• Комбинированная съемка • Этот метод предусматривает съемку рельефа с помощью мензулы, на планшете которой укрепляют репродукцию фотоплана. • Съемка подразделяется на следующие процессы: • создание плановой основы путем выполнения измерений на местности и ее сгущение по измерениям на снимках; • создание фотопланов; • съемка рельефа, дешифрирование и оформление оригинала карты в поле.

• По сравнению с мензульной съемкой комбинированный метод имеет большую производительность труда, так как значительная часть наземных измерений исключается по следующим причинам: • Ситуация изображена на фотоплане, для ориентиревания мензулы можно использовать не только пункты плановой основы, но и четкие характерные точки местности;

• Если снимаемая точка хорошо изобразилась на снимке, то нет необходимости устанавливать на ней рейку, визируют трубой кипрегеля на землю и отсчитывают по вертикальному кругу, расстояния измеряют по фотоплану.

• При вычислении высот точек учитывают высоту кипрегеля. Горизонтали проводят в поле. При необходимости съемку ведут не на фотосхемах, а на отдельных снимках, но тогда процесс составления карт усложняется, так как следует исключить влияние разномасштабности снимков.

• После выполнения аэрофотосъемки заснятые фильмы обрабатываются и с полученных после проявления и закрепления негативов путем контактной печати изготавливают аэроснимки. Для проверки качества летносъемочных работ выполняют накидной монтаж, представляющий собой приближенное соединение аэрофотоснимков по их одноименным контурам в одну сплошную картину заснятой местности.

• Для фотограмметрической обработки снимков с целью получения плана местности производят их привязку. Целью привязки снимков является получение координат контурных точек на них в количестве, необходимом для получения плана. Точки для привязки снимков выбирают на наиболее четких контурах местности, изобразившихся I на аэроснимках (пересечения дорог, углы тротуаров, заборов и т. д. ).

• Плановое положение контурных точек аэроснимков устанавливают в камеральных условиях путем построения плановой фототриангуляции. При этом в ходе полевых наземных геодезических работ устанавливают координаты соответствующего числа точек, необходимого для обоснования фототриангуляции.

• Контурные точки аэроснимков, координаты которых определены в результате наземных геодезических работ привязкой к пунктам государственной геодезической сети, называют плановыми опознаками. Опознаки устанавливают в местах четких контуров местности и закрепляют деревянными либо бетонными знаками. Привязку плановых опознаков производят прямыми и обратными засечками, а также прокладкой теодолитных ходов.

• При производстве камеральных стереофотограмметрических работ осуществляют рисовку горизонталей и подготовку цифровых моделей местности. Для обеспечения этого вида камеральных топографо геодезических работ в поле выполняют комплекс наземных геодезических измерений по созданию высотного обоснования аэросъемки.

• Для этой цели получают высоты ряда контурных, хорошо опознаваемых на аэроснимках, точек, называемых высотными опознаками. Следует отметить, что при создании планового обоснования аэросъемок как правило определяют не только координаты опознаков в плане, но и их высоты. Таким образом, плановые опознаки одновременно являются и высотными.

• Привязку высотных опознаков производят к пунктам государственной геодезической сети (или к трассе линейного сооружения), обычно методами геометрического или тригонометрического нивелирования.

• Процесс опознавания на аэроснимках объектов местности, выявление их свойств, определение качественных и количественных характеристик называют дешифрированием. Дешифрирование осуществляют на фотопланах, фотосхемах, либо непосредственно на аэроснимках. Различают дешифрирование полевое, камеральное и комбинированное.

• При полевом дешифрировании визуально сличают изображения объектов на аэроснимках с местностью. В ходе полевого дешифрирования фиксируют также объекты не отобразившиеся на снимках, а также получают дополнительную информацию о местности, которую невозможно, получить изучением только одних материалов аэросъемок (названия населенных пунктов, проходимость болот, скорости течений, глубины бродов, размеры малых искусственных сооружений и т. д. ).

• Камеральное дешифрирование базируется на анализе дешифровочных признаков изображения различных контуров и объектов местности. При камеральном дешифрировании, кроме собственно материалов аэросъемки, широко применяют и другие документы и материалы, содержащие топографическую, инженерно геологическую, гидрометеорологическую, экономическую и другие виды информации о местности.

• Производство топографических съемок с применением систем спутникового позиционирования. Топографическая съемка с использованием геодезических спутниковых приемников выполняется в три этапа: подготовительные работы, создание геодезического съемочного обоснования, собственно съемка.

• Глобальная Система Определения Местоположения (GPS) – это спутниковая система позволяет круглосуточно, при любых погодных условиях получать информацию о времени и определять координаты объектов в любой точке Земного шара. Спутники непрерывно излучают сигналы, которые приемники будут использовать для решения задач местоположения и навигации. Точность определения координат, обеспечиваемая GPS, лежит в диапазоне от 100 м до нескольких миллиметров в зависимости от используемого оборудования и методов проведения съемки.

• В ходе подготовительных работ выбирают места для закрепления точек съемочного обоснования с таким расчетом, чтобы не было помех от расположенных вблизи сооружений, крон высоких деревьев, источников мощного радиоизлучения. Все эти факторы могут существенно снизить качество выполняемых спутниковых измерений. Кроме того, особое внимание уделяется планированию наблюдений, для чего используют специальный модуль в программном обеспечении спутникового приемника.

• Этот модуль позволяет получить характеристику процесса позиционирования на любой момент времени и, таким образом, выбрать наиболее благоприятный период для выполнения измерений. • Определение координат пунктов геодезического съемочного обоснования производится методом статических спутниковых наблюдений.

• Статический метод является наиболее надежным и точным методом, позволяющим получить разность координат смежных пунктов с миллиметровой точностью. • Один из приемников, называемый базовым (рисунок 1), устанавливают на штативе над исходной точкой с известными координатами (пункт государственной геодезической сети, геодезической сети сгущения), а второй, называемый мобильным, — поочередно на пункты съемочной сети.

Базовый GPS приемник

• При этом должно быть обеспечено условие синхронных измерений базовым и мобильным приемниками. Время наблюдений выбирается в зависимости от длин базовых линий, количества одновременно наблюдаемых спутников, класса используемой спутниковой аппаратуры и условий наблюдений. С учетом всех перечисленных факторов время измерения каждой базовой линии может составлять от 15 — 20 минут до 2, 5 — 3 часов.

• Работа с каждым приемником на станции включает: центрирование приемника над пунктом с помощью нитяного или оптического отвеса, измерение высоты антенны с помощью секционной рейки, включение приемника. При измерении в статическом режиме во время работы не требуется производить каких либо действий. Приемник автоматически тестируется, отыскивает и захватывает все доступные спутники, производит GPS измерения и заносит в память всю информацию.

Мобильный GPS приемник

• По истечении необходимого времени наблюдений мобильный приемник переносят на следующую определяемую точку. После окончания измерений производит обработку полученных результатов, которая включает вычисление длин базовых линий и координат пунктов обоснования в системе координат WGS 84, строгое уравнивание сети по методу наименьших квадратов, трансформирование уравненных координат в государственную или местную (условную) систему координат. Точность определения планового местоположения точек статическим способом достигает (5 10 мм) + 1 2 мм/км, высотного — в 2 3 раза ниже.

• Топографическая съемка местности выполняется посредством проведения кинематических спутниковых измерений, позволяющих получать координаты и высоты точек за короткие промежутки времени. Для этого базовый приемник на штативе устанавливается на пункте съемочного обоснования, а мобильный — поочередно на снимаемые точки, причем приемник вместе с источником питания располагаются в специальном рюкзаке, а приемная антенна и контроллер, с помощью которого осуществляется управление процессом съемки, крепятся на вехе (рис. 134).

• Вначале выполняется инициализация — привязка мобильной станции к базовой, для чего измерения на первой точке проводят несколько дольше (20 — 30 с), чем на последующих точках. Установив веху с антенной на точку и задав в контроллере все необходимые параметры (высоту установки антенны на вехе, номер пикета, его признак, например: угол забора, смотровой колодец и т. п. ), начинают съемку, контролируя вертикальность вехи по пузырьку круглого уровня.

• . Время наблюдения на точке обычно не превышает 5 10 с, после чего измерения останавливают и, не выключая приемника, переходят на следующую точку. В случае если снимаемая точка располагается в непосредственной близости от строения, высоких деревьев, других объектов, закрывающих видимость на спутники, время измерений должно быть увеличено. Кроме того, измерения на такие точки можно повторить, вернувшись на них еще раз.

• Завершают съемку участка наблюдениями на первой точке либо на пункте с известными координатами. После завершения съемки производят обработку результатов так же, как и в случае статических измерений. Точность способа кинематических измерений составляет 2 3 см в плане и 6 8 см по высоте. Результаты измерений могут быть представлены как в цифровом виде, так и в графической форме.