Крупномасштабные топографические съемки

КРУПНОМАСШТАБНЫЕ  ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ СЪЁМКИ.

 

1Виды и масштабы  топографических съёмок.

Топографическая карта - построенное в картографической проекции, уменьшенное, обобщённое изображение земной поверхности, позволяющее определять как плановое, так и высотное положение точек.

Государственные топографические  карты нашей страны издаются в  масштабах 1:1 000 000 и крупнее.

Топографический план – картографическое изображение на плоскости в ОРТОГОНАЛЬНОЙ проекции в крупном масштабе ограниченного участка местности, в пределах которого КРИВИЗНА уровенной поверхности не учитывается.

При создании топографических  карт применяется КОНФОРМНАЯ проекция Гаусса эллипсоида на плоскости. (Конформный – подобный). Основные свойства конформного изображения:

- бесконечно малый  контур на эллипсоиде изображают подобным ему на плоскости;

- углы передаются на плоскость без искажения;

-масштаб изображения  в каждой точке зависит только  от её координат и не зависит  от направления.

Перечисленные свойства наряду с простотой учёта искажений  имеет принятая в 1928г в РОССИИ система плоских прямоугольных координат в проекции ГАУССА – КРЮГЕРА. Эту проекцию Гаусс предложил и обосновал в 1825-1830гг, а в 1912г Крюгер дал рабочие формулы для вычисления в этой проекции, поэтому её называют проекцией ГАУССА-КРЮГЕРА.

При использовании проекции Гаусса земной эллипсоид разделяется на зоны меридианами. Протяжённость зон по долготе для создания топографических карт в масштабах 1:10 000 и мельче принимают равной 6°, а для карт в масштабах 1: 5000 и 1:2000 она равна 3° (трёхградусная зона).

 Топографические планы  в масштабах 1: 1000 и 1: 500 всегда создаются в ортогональной проекции.

 На небольших участках  земной поверхности при создании  топографических планов масштабов  1:5 000   и  1:2 000 может также применяться ортогональная проекция.

Высоты точек при  создании топографических карт и  планов определяются в абсолютной Балтийской системе высот 1977 года от нуля Кронштадтского футштока.

Топографические карты  и планы создают при помощи топографических съёмок.

Съёмкой называют процесс геодезических измерений на местности, выполняемых для составления карт и планов.

Топографические съёмки на территории нашей страны выполняются в масштабах 1:25000, 1:10000, 1: 5000, 1:2000, 1:1000 , 1:500 и 1:200. Последние 5 масштабов являются крупномасштабными.

Различают следующие  виды топографической съёмки:

-горизонтальная;

-высотная (вертикальная);

-мензульная ;

-тахеометрическая;

-нивелирование поверхности;

-наземная фототопографическая;

-стереотопографическая;

-комбинированная аэрофототопографическая;

-с использованием  спутниковой геодезической аппаратуры (приёмники GPS);

- наземное и воздушное  лазерное сканирование.

Основным методом государственного картографирования является аэрофототопографический.

 

Мензульная  съёмка

 

С 1935 года наиболее широко применяемым, вследствие удобства работы, наличия контроля, наглядности и пр., являлась мензульная съемка. С течением времени она постепенно утратила своё значение, а в настоящее время потеряла свою актуальность в связи с появлением новых приборов.

В настоящее время МЕНЗУЛЬНАЯ съёмка применяется в редких случаях, когда другие виды съёмок технически невозможны. Как правило, её применяют для съёмки крупного масштаба застроенной территории.

Мензульная съемка выполняется  на чертежных основах, изготовленных из прозрачных малодеформирующихся пластиков или из высококачественной чертежной бумаги, наклеенной на алюминий или авиационную фанеру.

Съемка рельефа и  контуров производится с помощью  мензулы и номограммных кипрегелей  и других приборов, их заменяющих.

В настоящее время  создана новая серия электронных  кипрегелей.

 

Тахеометрическая  съёмка

 

Тахеометрическая  съемка, дающая возможность получить рельефный и контурный планы, является рентабельной в случае применения ее в условиях короткого полевого периода или мало благоприятных для съемки климатических условий. Она чаще всего ставится при съемке узких и длинных полос (инженерно-изыскательские работы). Главным недостатком тахеометрической съемки является зарисовка рельефа и составление контурного плана камеральным путем, что в результате дает менее точный рельефный план, чем при мензульной съемке.

Тахеометрическая съемка может быть поставлена самостоятельно или в комбинировании с другими  методами работ.

Во избежание промахов и пропусков в изображении рельефа и ситуации, тахеометрическая съемка должна быть поставлена так, чтобы, одновременно с полевыми работами была организована и камеральная обработка данных. Одним из основных результатов научно – технического прогресса в области топографо-геодезических работ является появление автоматизированных технологий сбора, обработки и интерпретации информации об объектах топографической съемки. В настоящее время с появлением персональных компьютеров работа с геодезическими данными упростилась.

Тахеометрическую съемку целесообразно выполнять электронными тахеометрами (ЭТ), позволяющими автоматически получать превышение и горизонтальные проложения.

Современные ЭТ представляют сочетание светодальномера, кодового теодолита, микроЭВМ, а также регистратора информации, необходимого для автоматической записи результатов измерений. Программное обеспечение ЭТ позволяет решать целый ряд типовых задач, а именно:

- угловые и линейно-угловые засечки;

 - уравнивание измеренных величин на станции;

- оценку точности результатов измерений и др.

Электронный тахеометр  устанавливают на станции, а на пикетах  ставят специальную вешку с отражателем, при наведении на нее автоматически определяется расстояние, горизонтальный и вертикальный углы.

Микро ЭВМ тахеометра по результатам измерений вычисляет приращение координат и превышение с учетом всех поправок. Результаты измерений могут вводится в специальное запоминающее устройство (накопитель информации), из которого информация поступает на ЭВМ, и по специальной программе выполняется построение цифровой модели местности или топографического плана. Графическое изображение топографического плана может быть выполнено графопостроителем, соединённым с ЭВМ.

 

Горизонтальная  съёмка

 

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ съёмка застроенных территорий в масштабах 1:2000-1:5000 выполняется самостоятельно или в сочетании с высотной съёмкой способами: полярным, створов, графоаналитическим, засечек, перпендикуляров.

Наземную топографическую  съёмку следует производить в случаях, 
когда применение аэрофототопографической съёмки экономически нецелесообразно или не обеспечивает требуемой точности составления планов.

 

Стереотопографическая съёмка

Стереотопографический способ создания крупномасштабных планов применяют для открытых, незаселенных участков местности, а также  для застроенных территорий с одноэтажной или многоэтажной рассредоточенной застройкой. Сущность стереотопографического способа заключается в создании контурной части плана на основе материалов аэрофотосъемки и в рисовке рельефа, выполняемого в камеральных условиях на универсальных стереофотограмметрических приборах.

Достоинство стереотопографического способа является автоматизация  целого ряда сложных процессов с использованием ЭВМ.

 

Комбинированная съёмка

 Комбинированный способ  создания планов применяют для заселенных участков местности,  городских территорий и поселков с плотной многоэтажной застройкой. При комбинированном способе контурную часто плана создают на основе материалов аэрофотосъемки, а дешифрирование участка и рисовку рельефа выполняют на фотопланах, непосредственно на местности обычными способами. Таким образом, комбинированная съемка является сочетанием аэрофотосъемки с приемами наземной  (мензульной) съемки.

Преимущество комбинированного способа создания планов заключается  в лучшем отображении формы рельефа в равнинных районах. В то же время недостатком этого способа является относительно большой объем полевых работ.

 

Наземная фототопографическая съемка

 

Этот вид съёмки применяется  как самостоятельный в горных районах, так и в сочетании  с аэротопографической – в горных районах и городах.

Наземная фототопографическая  съемка (фототеодолитная) съемка применяется, как правило, в высокогорной и горной, преимущественно открытой местности со сложными формами рельефа и, в особых случаях, в равнинных районах для инженерных изысканий.

Перед началам работ  составляется проект наземной фототопографической съемки. Составление проекта заключается в размещении на карте основных фотостанций, разработке способов их геодезической привязки, определении кратности перекрытий снимаемой территории с различных фотостанций, определении необходимой густоты контрольных точек. Проект должен учитывать способы фотограмметрического сгущения опорной сети и составления оригинала плана, предусматривать методы съемки «мертвых пространств».

 

Наземное лазерное сканирование

 

Наземное лазерное сканирование новейший способ создания топографического съемки. По составу полевых работ более всего напоминает традиционную фототеодолитную съемку. Но это только на первый взгляд. Высочайшая степень автоматизации измерений, компьютеризация всех этапов работ делает новый метод более производительным и эффективным. Наземное лазерное сканирование имеет меньшие временные и материальные затраты на обработку результатов, получения трехмерной модели (3D) объекта с более высокой точностью на основе измеренных величин. Конечным результатом является облако точек (пространственный растр) или 3D – модель объекта.

Главным условием получения  облака точек является проведение работ  по наземному сканированию, а также камеральные работы по фильтрации, дешифрированию, классификации и векторизации массива точек лазерных отражений. Трехмерные модели, совмещенные с топопланом, могут быть представлены в виде цифрового векторного плана масштаба 1:500 в программе, поддерживающей подобное представление данных (AutoCAD, MapInfo, Microstation, Credo и др.).

Продукция в трехмерном отражении реального состояния  объекта позволяет использовать его для решения следующих задач:

• определения любых геометрических параметров технологических элементов и инженерных конструкций (расстояний, размеров, высот и т. п.);
• построения профилей, сечений и разрезов;
• построения планов объекта;
• мониторинга состояния объектов и технологического оборудования.

Фотопанорамы формируются  по данным панорамной фотосъемки, различной технической и иной документации в различных форматах (jpg, avi, mp3 и др.).

Панорамные фотосхемы  позволяют передвигаться по объекту  работ путем перемещения между  станциями съемки. Каждая станция  представляет собой цилиндрические или сферические закольцованные фотоизображения со ссылками на топографический план или модель.

При объединении нескольких фотопанорам создаются VP – туры. Эти продукты создаются по цифровым фотоснимкам высокого размещения и позволяют получить полноценную визуальную информацию.

 

Воздушное лазерное сканирование

 

 Воздушное лазерное  сканирование - это топографо –  геодезическая технология для  сбора геопространственных данных  по рельефу и наземным объектам. Основой метода является лазерный сканер – лидар, базирующийся на воздушном судне.

Основная функция лазера – генерация импульсного или  непрерывного излучения, которое, отражаясь от поверхности земли или наземных объектов, может быть использован для измерения дальности от источника излучения до объекта, вызвавшего отражение.

Работа навигационного блока воздушного лазерного сканера  основана на взаимодействии систем спутниковых  навигаций (GPS/ГЛОНАСС) и инерциальной системы в режиме реального времени.

Лазерно – локационные  данные могут быть представлены в  двух формах:

• лазерно – локационное изображение в дальномерной форме. Дальномерная форма представления лазерно – локационного изображения соответствует распределению в заданном координатном пространстве трехмерного облака лазерных точек образует пространственный образ объекта съемки, который доступен визуальному анализу, проведению пространственных измерений и применения вычислительных методов геоморфологического анализа;
• лазерно – локационное изображение в форме интенсивности. Современные сканеры (лидары) способны регистрировать кроме пространственных координат еще и энергию импульса отражения (интенсивность отражения I). Лазерно – локационное изображение в форме интенсивности, по своим информационным свойствам близко к естественным черно – белым фотографиям (аэрофотоснимкам в случае воздушного применения), что позволяет успешно использовать их для целей визуального распознавания объектов и камерального дешифрирования даже без привлечения традиционных аэрофотосъемочных данных.

Каждое измерение производится в определенный момент времени, следовательно, еще одной координатой может служить значение t – время регистрации лазерной точки.