Геодезическое обоснование топографических съемок Назначение и виды геодезического обоснования топографических съемок

Для составления топографических планов и цифровых моделей местности необходимо выполнение целого комплекса мероприятий: проектирование, производство геодезических измерений и их камеральная обработка. Этот комплекс мероприятий, в результате выполнения которого получают план местности и ЦММ, называют топографической съемкой.

Производству топографических съемок любого вида предшествует обязательная и весьма ответственная работа по созданию геодезического (планово-высотного) обоснования - системы закрепленных на местности точек (временных геодезических пунктов) с известными плановыми или пространственными (планово-высотными) координатами.

Государственные плановые сети имеют плотность в среднем 1 пункт на 5-15 км², высотные – 1 пункт на 5-7 км² и эта плотность в большинстве случаев оказывается недостаточной для производства топографических съемок и геодезического сопровождения инженерных работ. Поэтому осуществляют дальнейшее сгущение геодезических сетей путем создания сетей местного значения – сетей сгущения и съемочных сетей.

Проектирование геодезических сетей. Проектирование геодезического обоснования топографических съемок производят по имеющимся топографическим картам на район производства работ с учетом назначения и масштаба предстоящих съемок. В итоге проектирования создают план производства работ и смету затрат.

Рекогносцировка. В результате рекогносцировки на местности уточняют проект обоснования и, если необходимо, корректируют его.

Закрепление пунктов обоснования (временными или капитальными знаками).

Геодезические работы разделяют на полевые и камеральные. Полевые работы составляют измерительные процессы, а камеральный – вычислительный и графический процессы.

1. Измерительные процессы заключаются в производстве измерений на местности для получения топографических карт и их электронных аналогов, планов и цифровых моделей местности, для трассирования дорог и др. Непосредственными объектами геодезических измерений являются: углы – горизонтальные и вертикальные и расстояния - наклонные, горизонтальные и вертикальные. Используют геодезические приборы и системы: а) приборы для измерения длин линий (мерные ленты, рулетки, полевые курвиметры, дальномеры); б) угломерные приборы (оптические теодолиты, номограммные и электронные тахеометры); в) приборы для измерения вертикальных расстояний (нивелиры и рейки, номограммные и электронные тахеометры); г) универсальные приборы для определения координат точек местности (электронные тахеометры, приемники и станции систем спутниковой навигации «GPS»); д) приборы для дистанционного сбора информации сбора информации о местности (аэрофотосъемочное оборудование, фототеодолитные комплекты). Результаты полевых геодезических измерений заносят в специальные полевые журналы или фиксируют на магнитных носителях в электронном виде.

2. Вычислительный процесс заключается в математической обработке результатов полевых измерений. Геодезические вычисления производят по определенным схемам и программам.

Виды топографических съемок

Топографической съемкой называют комплекс полевых и камеральных работ по определению взаимного планово-высотного расположения характерных точек местности, выполняемых с целью получения топографических карт и планов, а также их электронных аналогов – электронных карт (ЭК) и цифровых моделей местности (ЦММ).

Ситуационная съемка – съемка, выполняемая только для получения плана местности без изображения рельефа (горизонтальная). Если в результате съемки должны быть получены план и цифровая модель местности или карта с изображением рельефа, то такую съемку называют топографической.

В зависимости от основного используемого прибора различают несколько видов съемок.

Теодолитная съемка выполняется с помощью теодолита и мерных приборов. В современных условиях в качестве мерных приборов используют светодальномеры. Поэтому теодолитную съемку удобнее всего производить теодолитом со светодальномерной насадкой или электронным тахеометром. Теодолитные съемки используют для создания ситуационных планов и карт масштаба 1:2000, 1:5000 и 1:10000. Ее широко используют для съемки полосы вдоль трассы автомобильных дорог, для съемки долины реки при изысканиях мостовых переходов.

Тахеометрическая съемка выполняется с помощью теодолитов и тахеометров (номограммных или электронных). Служит для получения топографических планов и цифровых моделей местности масштабов 1:500, 1:1000 и 1:2000 при изысканиях инженерных сооружений (дорог, мостовых переходов, развязок движения и др.). Достоинствами тахеометрической съемки является возможность автоматизации процесса сбора и регистрации данных с последующим широким использованием средств автоматизации и вычислительной техники для обработки данных и подготовки топографических планов и ЦММ.

Мензульная съемка осуществляется с использованием двух приборов: мензулы и кипрегеля, с помощью которых непосредственно на местности получают топографический план. Это устаревший вид топографической съемки, уже почти не используется.

Нивелирование поверхности по квадратам с помощью нивелира и землемерной ленты для получения топографических планов и ЦММ. Нивелирование поверхности особенно эффективно при использовании регистрирующих (электронных) нивелиров. Поскольку съемку осуществляют горизонтальным лучом визирования нивелира, то область ее применения ограничена равнинными участками. Именно по этой причине последняя находит применение при изысканиях аэродромов. Кроме того, результаты съемки нивелированием по квадратам являются готовой ЦММ в узлах правильных прямоугольных сеток.

Фототеодолитная съемка производится с помощью специального прибора - фототеодолита, который представляет собой комбинацию теодолита и высокоточной фотокамеры. При фотографировании участка местности с двух точек базиса можно получить стереоскопическую модель местности, при камеральной обработке которой можно подготовить топографический план в горизонталях и ЦММ. Фототеодолитная съемка – это дистанционная топографическая съемка, использование которой оказывается особенно эффективным в открытой пересеченной и горной местности, а также при обследовании существующих инженерных сооружений.

Лазерное сканирование – это современный оперативный вид съемки местности, который вобрал в себя последние достижения компьютерных технологий. Применение лазерного сканирования местности в настоящее время оказывается особенно эффективным в связи с большими объемами полевых работ по сбору информации для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта существующих автомобильных дорог.

Аэрофотосъемка производится с помощью специальных высокоточных фотокамер - аэрофотокамер АФА, устанавливаемых на летательных аппаратах или искусственных спутниках Земли. В отличие от фототеодолитной съемки, где луч фотографирования практически горизонтален, аэрофотосъемка производится при практически отвесном луче фотографирования. Получаемые стереоскопические модели местности легко поддаются обработке в камеральных условиях с широким привлечением средств автоматизации и вычислительной техники.

Комбинированная съемка представляет собой сочетание аэросъемки и одного из видов наземных топографических съемок. Эффективна в районах со слабовыраженным рельефом, когда ситуационные особенности местности устанавливают по аэрофотоснимкам, а рельеф – по материалам одного из видов наземных топографических съемок.

Наземно-космическая – один из самых перспективных видов топографических съемок, основанный на использовании систем спутниковой навигации «GPS» (Global Positioning System). В этой системе специальные искусственные спутники Земли используют в качестве точно координированных подвижных точек отсчета, по положению которых определяют трехмерные координаты характерных точек местности наземным методом с помощью приемников спутниковой навигации «GPS».

Любые виды топографических съемок требуют создания планово-высотного съемочного обоснования. Принцип от общего к частному – в любых видах топографических съемок.

Виды нивелирования

Для составления топографических планов и карт, а также для проектирования и выноса в натуру инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности. С этой целью на местности выполняют комплекс геодезических работ, называемый нивелированием. В процессе нивелирования определяют превышения одних точек земной поверхности над другими, а затем по известной высоте исходной точки вычисляют высоты всех остальных точек над принятой уровенной поверхностью.

В зависимости от метода определения превышения и применяемых при этом приборов различают следующие виды нивелирования:

Геометрическое нивелирование основано на применении нивелира, который обеспечивает горизонтальное положение линий визирования. Геометрическое нивелирование может быть выполнено также при помощи теодолита-тахеометра.

Тригонометрическое нивелирование производится путем измерения угла наклона визирной линии к горизонту и расстояния между нивелируемыми точками. Углы наклона измеряют теодолитом, расстояния – мерной лентой, дальномером.

Стереофотограмметрическое нивелирование – это определение высот точек местности посредством измерения стереопар аэрокосмических и наземных снимков. Этот вид нивелирования имеет широкое применение, так как аэрофототопографическая съемка в настоящее время является основным методом картографирования территории.

Барометрическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на определении превышений по разности атмосферного давления в различных по высоте точках местности. Разность давления измеряется с помощью барометров-анероидов с учетом разницы температуры воздуха. Точность определения высот точек из барометрического нивелирования невысока – от 0,5 до 2 м. Барометрическое нивелирование применяется в основном при рекогносцировочных и изыскательских работах.

Гидростатическое нивелирование (физическое нивелирование) основано на свойстве жидкостей в сообщающихся сосудах оставаться на одном уровне. По разности отсчетов шкал двух одинаковых сосудов получается разность высот точек (превышение). Гидростатическое нивелирование применяется для определения небольших превышений при наблюдениях за осадками зданий и промышленных сооружений, при архитектурных обмерах, при монтаже технологического оборудования и др.

Автоматическое нивелирование производится в процессе движения транспортного средства, оборудованного прибором, автоматически вычерчивающим профиль пути и позволяющим определять высоты точек местности.

Радиолокационное нивелирование, в котором используют скорость распространения прямых и отраженных электромагнитных волн от источника радиоизлучения до исследуемой точки местности и обратно, находит широкое применение при выполнении аэрофотосъемок для определения с помощью радиовысотомера высоты полета летательного аппарата.

Наземно-космическое нивелирование основано на использовании систем и приборов спутниковой навигации «GPS». Приборы спутниковой навигации позволяют практически мгновенно определять координаты точек местности (в том числе и высоты).