Лекции. Система геотехнологий
Подождите немного. Документ загружается.
141
Рис. 6.5. Кипрегель КН с мензулой:
а – мензула: 1 – закрепительный (становой) винт, 2 – винт крепления подставки с
планшетом, 3 – наводящий винт подставки, 4 – планшет
б – кипрегель: 1 – основная и 2 – масштабная линейки, 3 – уровень при линейке, 4 –
ломаный окуляр, 5 – уровень при трубе, 6 – зеркало уровня, 7 – кремальера, 8 – штифт для
накола точек, 9 – дополнительная линейка
в – буссоль
Рис. 6.6. Схема измерения горизонтального угла при мензульной съемке
6.4.2 Производство мензульной съемки
Производство мензульной съемки разделяется на два этапа: 1) создание
съемочного обоснования; 2) съемка ситуации и рельефа.
В зависимости от условий местности и требуемой точности съемочное
обоснование может создаваться аналитическим или графическим способами.
К аналитическим способам относятся теодолитные ходы и сети
142
микротриангуляции. Графический способ создания съемочного обоснования
заключается в построении на планшете системы точек, расположенных в
вершинах треугольников, близких к равносторонним. Плановое положение
этих точек определяется засечками с пунктов триангуляции, полигонометрии
или сетей сгущения, нанесенных предварительно на планшет по их
координатам.
Прямая засечка. Установив мензулу на пункте А (рис. 6.7, а)
центрируют над ним соответствующую точку а на планшете. Приведя
планшет в горизонтальное положение, прикладывают линейку кипрегеля к
линии аб и, вращением планшета, наводят центр сетки нитей трубы на пункт
Б. В таком положении планшет ориентирован по направлению АБ. Приложив
линейку к точке а визируют на пункт В и прочерчивают направление аг.
Затем переходят с мензулой в пункт Б и ориентируют планшет по линии БА.
Через точку б планшета визируют на пункт В и проводят направление бд. В
пересечении направлений аг и бд получают плановое положение пункта В
местности.
Боковая (обратная) засечка. Если один из пунктов,
например Б, недоступен для установки на нем мензулы (рис. 6.7, б) над
пунктом А ориентируют планшет по линии АБ и через точку а проводят
направление аг на пункт В. Перейдя с мензулой на пункт В, ориентируют
планшет по направлению га. Прикладывают скошенный край линейки к
точке б так, чтобы центр сетки нитей трубы совпал с изображением пункта Б,
и проводят направление бд. В пересечении направлений га и бд получают
пункт В.
При использовании графического способа построения съемочного
обоснования плановое положение каждого из его пунктов должно
определяться пересечением не менее чем трех направлений. В закрытой
(застроенной или залесенной) местности мензульные засечки заменяются
мензульными ходами (рис. 6.7, в), стороны которых измеряются дальномером,
а горизонтальные углы получаются графическим построением.
143
Рис. 6.7. Способы создания съемочного обоснования для мензульной съемки:
а – прямая засечка, б – обратная засечка, в – мензульный ход
Высоты пунктов съемочного обоснования при съемках с сечением
рельефа h ≤ 1 м определяются геометрическим нивелированием, для больших
значений h — тригонометрическим нивелированием.
Съемка ситуации и рельефа с пунктов съемочного обоснования
производится в том же порядке, что и в процессе тахеометрической съемки.
Реечные точки снимаются преимущественно полярным способом; при этом
дальномерные расстояния откладываются на планшете вдоль скошенного края
линейки кипрегеля. Высоты реечных точек, определенных
тригонометрическим нивелированием, выписывают на планшет и
рисуют
горизонтали, не снимая мензулу со станции.
6.5 Элементы фотосъемок и фотограмметрии
6.5.1 Предварительные понятия
В результате фотосъемок получают фотоснимки объектов и отдельных
элементов местности. Фотографирование может выполняться с земли или с
летательных аппаратов, чаще всего с самолетов. Соответственно этому
различают наземную фотосъемку и аэрофотосъемку.
144
Наземная фотосъемка выполняется при помощи
фототеодолитов, представляющих собой сочетание теодолита и фотоаппарата.
Аэрофотосъемка выполняется при помощи аэрофотоаппарата (АФА),
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.
Методы фотограмметрии находят применение не только в топографии,
но и в других областях науки и техники: геологии, астрономии, медицине,
машиностроении, космонавтике и др.
Широкое применение методов фотограмметрии при изыскании,
строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений
способствовало становлению инженерной фотограмметрии.
145
6.5.2 Общие сведения по аэрофототопографическим съемкам
При аэросъемке снимки местности получают аэрофотоаппаратами.
Аэрофотосъемка называется плановой, если она производится при
отвесном положении оптической оси фотоаппарата. Соответственно,
аэроснимки называют плановыми или горизонтальными. Для топографических
работ это наиболее благоприятный случай. Практически при плановой съемке
угол отклонения оси фотоаппарата от вертикали должен быть менее 3°.
При больших углах съемку называют перспективной, а снимки наклонными,
или перспективными.
Различают аэрофотосъемку, выполняемую одиночными снимками
(например, для военных целей), маршрутами (для целей изыскания трасс
линейных сооружений) и аэрофотосъемку площадей.
При аэрофотосъемке маршрута соседние снимки должны
перекрываться (рис. 6.8) не менее чем на 60 %. Перекрытие снимков вдоль
маршрута называется продольным.
Рис. 6.8. Схема продольного и поперечного перекрытий
Перекрытие двух соседних маршрутов при аэросъемке площадей
называется поперечным. Величина поперечного перекрытия
30—40%.
Чтобы выдержать заданную высоту полета самолета, соблюсти
отвесное положение оси фотокамеры и обеспечить выполнение других
требований аэрофотосъемки, самолет снабжен аэронавигационными и
стабилизирующими приборами.
146
Для облегчения вождения самолета и захода его с маршрута на маршрут
заранее намечаются на карте хорошо видимые с воздуха ориентиры. 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.
Оценка качества летносъемочных работ выполняется по следующим
критериям:
а) по качеству фотографического изображения,
б) по величине продольного и поперечного перекрытий,
в) по уклонению оси фотоаппарата от вертикали,
г) по прямолинейности маршрута,
д) по уклонениям от заданной высоты полета самолета.
Выявленные недостатки аэрофотосъемки устраняются. Накидной
монтаж фотографируют в мелком масштабе (получают репродукцию
накидного монтажа).
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 на аэроснимках (пересечения дорог,
углы тротуаров, заборов и т. д.).
Опознанные точки закрепляют на местности, накалывают на снимке, и
на его обороте рисуют абрис расположения опознака.
Опознаки должны располагаться в зонах продольного и поперечного
перекрытий. Проект расположения опознаков составляют на накидном
монтаже. На вобранные и закрепленные на местности опознаки передают
147
координаты с пунктов геодезической основы путем проложения теодолитных
и высотных ходов.
6.5.3 Применение фотограмметрических методов при изыскании,
строительстве и эксплуатации сооружений
Согласно действующей инструкции съемка застроенных территорий
производится, как правило, аэрофототопографическим способом, а в районах
со всхолмленным рельефом — фототеодолитным.
Съемка в масштабах 1 : 5000 — 1 : 500 выполняется
стереотопографическим или комбинированным методом в зависимости от
характера снимаемой территории, масштаба плана и имеющегося
фотограмметрического оборудования.
На территории со сплошной многоэтажной застройкой составляются
графические планы, а при съемках в масштабах 1 : 1000 —1 : 500 и на
территории с плотной малоэтажной застройкой.
Дешифрирование при фототопографических работах на застроенных
территориях имеет свою специфику. При его производстве приходится
выявлять не только положение контуров на снимках, но и определять вид
материалов, из которых построено сооружение, этажность зданий, их
назначение и др.
При съемках на застроенных территориях в масштабе 1 : 2000 и
крупнее камеральное дешифрирование производится только в тех случаях,
когда возможно введение поправок за смещение фотоизображения проекции
крыш высоких зданий относительно их цоколей. В противном случае
выполняется полевое дешифрирование.
В настоящее время накоплен большой опыт изысканий и
проектирования линейных сооружений железных, шоссейных дорог,
трубопроводов и др. по материалам аэрофотосъемки. Эти работы в ряде
случаев успешно выполняются по стереомодели местности, которая позволяет
в камеральных условиях выполнить значительную часть задач полевого
148
периода: выявить имеющиеся на местности препятствия для прокладки
трассы, наметить варианты расположения трассы сооружения, составить их
профили и т. д.
Фотограмметрические методы успешно применяются при
исследовании деформаций инженерных сооружений.
В практике строительства фотограмметрические методы находят также
применение при подсчете объемов земляных масс, скального грунта. Для этой
цели производят фотографирование участка с концов закрепленного на
местности базиса и по стереомодели определяют пространственные
координаты точек, расположенных, как правило, в узлах регулярной сетки
фигур (например, четырехугольников) до и после производства земляных
работ или выработки скального грунта.
По величинам изменений координат этих точек и известной площади
участка производят подсчет объемов.
Число задач, при решении которых применяются фотограмметрические
методы, достаточно велико. Выше приведены только некоторые из них.
Следует отметить, что применение этих методов сокращает сроки работ,
повышает экономичность решения задачи.
6.6 Понятие о цифровых моделях местности
Для решения задач изыскания, проектирования и строительства
сооружений необходима подробная информация о топографии местности.
Классической формой хранения такой информации являются
топографические планы, создаваемые описанными выше способами. Все
данные о контурах и рельефе местности представлены на планах в
графическом виде, позволяющем переходить к числовым расчетам.
В настоящее время в инженерной практике широко используются
персональные компьютеры, позволяющие автоматизировать процессы
изысканий, проектирования и строительства сооружений.
149
Использование ПК потребовало применения не только принципиально
новой методики решения задач изыскания и проектирования, но и новых
форм хранения информации о топографии местности.
В памяти ПК данные о местности должны быть представлены в
цифровой форме, например в виде координат X, У, Н некоторого
упорядоченного множества точек земной поверхности. Такое множество
точек с их координатами образует цифровую модель местности
(ЦММ).
ЦММ должна давать информацию о контурах и рельефе местности в
объеме, достаточном для решения определенной задачи, и вместе с тем не
загромождать память машины. В ЦММ входят цифровые модели рельефа
(ЦМР) местности.
Такие системы применены впервые для проектирования сооружений
линейного типа (железных, шоссейных дорог), при проектировании
вертикальной планировки строительных площадок.
Указанная последовательность создания ЦММ объясняется тем, что для
многих инженерных сооружений рельеф является основным фактором,
влияющим не только на выбор варианта проекта, но и на возможность
осуществления проекта вообще.
Под цифровой моделью рельефа будем понимать некоторое количество
точек с координатами X, У, Z, выбранных на топографической поверхности
таким образом, чтобы путем линейного интерполирования получить отметки
других точек с требуемой точностью.
Выбор точек, характеризующих топографическую поверхность
местности, является наиболее сложным элементом построения ЦМР.
Критериями такого выбора являются характер рельефа местности
(равнинный, всхолмленный, и т. д.) и точность получения на модели высот,
диктуемая условиями конкретно решаемой инженерной задачи. Поэтому
существует трудность создания универсальной модели и возможность
150
построения моделей, отвечающих как условиям решения поставленной задачи,
так и характеру рельефа топографической поверхности.
В практике проектно-изыскательских работ находят применение следующие
ЦМР.
1. Модель в виде таблицы значений координат X, У, Z в вершинах
некоторой регулярной сетки (например, сетки квадратов или треугольников).
2. Модель в виде таблицы значений координат X, У, Z. характерных
(экстремальных) точек рельефа, а также координат точек, расположенных на
структурных (орографических) линиях—водоразделах, тальвегах и др.
рельефа.
3. Аналитические модели рельефа (АМР).
Модель
в виде сети квадратов с заданными координатами их вершин
удобна для решения ряда задач строительной практики. Равный интервал
между узлами (вершинами) сетки облегчает вычисление плановых
координат, величина этого интервала зависит от характера рельефа
местности и решаемой задачи.
К. недостаткам модели следует отнести большое количество исходной
информации (большое количество узлов с координатами
X, У, Z), вводимой
в память ПК.
Вторая модель (рис. 6.9) представляет собой систему треугольников и
других простейших фигур с заданными координатами их вершин,
совпадающих с экстремальными точками рельефа.
Рис. 6.9. Схема построения ЦМР: 1 – экстремальные точки; 2 – орографические линии