Общие сведения о топографических съемках

 

Съемкой называется процесс геодезических измерений на местности, выполняемых для составления карт и планов. При горизонтальной съемке определяется взаимное плановое положение контуров и объектов — ситуации местности. Если кроме ситуации снимается рельеф местности, то съемка называется топографической. Топографические съемки выполняются с целью получения карт и планов различных масштабов. Наибольшее применение в качестве геодезической подосновы для архитектурно-строительного проектирования имеют топографические съемки крупных масштабов: 1:500, 1:1 000, 1: 2 000 и 1:5 000.

Применяются следующие методы топографической съемки: фототопографический, тахеометрический, нивелирование поверхности, мензульный. Выбор метода съемки зависит от многих факторов: масштаба съемки, размера участка, особенностей местности (застроенная, залесенная, равнинная, горная), сроков выполнения работ и др. Распространенный ранее метод мензульной (углоначертательной) съемки в настоящее время применяется крайне редко.

Основным методом съемки является фототопографический.

В результате топографических съемок составляются топографические карты и планы, фотопланы, ортофотопланы, цифровые модели местности и рельефа — ЦММ и ЦМР. Материалы наземной и аэрокосмической съемок местности служат основой для создания земельного и городского када- стров, а также для формирования геоинформационных систем — ГИС.

Цифровая модель местности представляет собой информацию о местности, выраженную в цифровой форме. Цифровая модель местности создается по компьютерным технологиям на базе топографических съемок, а также путем преобразования в цифровую форму картографического изображения. С помощью сканера аналоговое изображение карты, плана или снимка преобразуется в растровую, цифровую форму (формат), после чего изображение может быть обработано на компьютере путем преобразования растрового изображения в векторную форму. Путем обработки на компьютере кодируются контуры ситуации, условные знаки, рельеф, то есть вся информация о местности переводится в цифровую форму. Цифровая модель местности состоит из независимых моделей: рельефа местности, коммуникаций, зданий и сооружений, гидрографии, почвенно-растительного покрова и др.

Точность ЦММ должна соответствовать точности топографического плана или карты соответствующего масштаба. Цифровую модель местности можно преобразовать с помощью компьютера и графопостроителя (плоттера) в обычную топографическую карту или план. Кроме того, на основе ЦММ с помощью компьютера можно получить другие виды графической информации о местности, например, профили (разрезы), перспективные изображения (в цент- ральной и аксонометрической проекции), различные схемы, графики. ЦММ используются в системе автоматизированного проектирования — САПР. Цифровое моделирование местности является перспективным направлением, которое непрерывно совершенствуется на базе новых компьютерных технологий.

Новым типом топографических карт являются ортофотокарты, которые получают путем обработки материалов аэрофотосъемки. Ортофотокарта является фотографическим изображением местности в ортогональной проекции, на котором показана ситуация и рельеф местности в условных знаках и в фототонах. По технико-экономическим показателям процесс составления ортофотокарт значительно эффективнее традиционных методов аэрофототопографической съемки. Ортофотокарты существенно превосходят топографические карты по объему информации и по наглядности изображения местности.

Материалы топографических съемок наряду с данными аэрокосмических съемок служат основой для создания reoинформационных систем — ГИС, которые внедряются во все сферы жизнедеятельности современного общества.

Большие работы ведутся в настоящее время в области создания и ведения земельного кадастра. Инвентаризация земельных участков с находящимися на них объектами, оценка стоимости земли, прогнозирование дальнейшего развития территории, а также многие другие проблемы, могут быть успешно решены только при условии наличия подробной информации о территории в режиме реального времени. Именно это и должны обеспечить земельные кадастры и reoинформационные системы территорий.

Материалы топографических съемок устаревают, так как идет процесс хозяйственного использования местности: строятся новые объекты, ведется добыча полезных ископаемых и т.д. Кроме того, происходят изменения физико-географических условий, что также должно быть отражено на топокартах. Для поддержания карт и планов на современном уровне выполняется их обновление.

Точность выполнения полевых измерений, детализация съемки ситуации и рельефа местности зависят в основном от масштаба плана или карты. Чем крупнее масштаб, тем выше требования к подробности изображения местности на плане. При использовании топографических карт и планов в качестве подосновы для архитектурно — строительного проектирования их масштаб назначается в зависимости от объекта и стадии проектирования.

Показателем подробности и точности изображения рельефа на топопланах (картах) является величина высоты сечения рельефа.

 

Теодолитный ход как плановое обоснование топографической съемки участков реконструкции и реставрации застройки

 

Для съемки местности в дополнение к пунктам государственной геодезической сети создается плановое и высотное геодезическое обоснование. Плановым съемочным обоснованием крупномасштабных съемок (1:5 000 — 1:500) являются, как правило, теодолитные ходы, проложенные между пунктами государственной геодезической сети. Теодолитные ходы могут быть замкнутыми и разомкнутыми, опирающимися на две точки с известными координатами. При съемке небольших участков допускается прокладка теодолитных ходов без привязки их к пунктам государственной геодезической основы. Теодолитные ходы прокладываются также при обмерах архитектурных сооружений и служат плановым обоснованием для детальных обмеров фасадов и интерьеров. Существуют и другие способы создания планового геодезического обоснования: микротриангуляция, прямые, обратные и комбинированные засечки.

Высотным съемочным обоснованием служит, как правило, нивелирный ход, проложенный по пунктам теодолитного хода.

 

 

Далее рассматривается пример расчетов при проложении замкнутого теодолитного хода.

Для съемки участка местности проложен замкнутый теодолитный ход 1 — 2 — 3 — 4 — 1. Точка 1 является пунктом полигонометрии. С помощью теодолита измеряются горизонтальные углы: β₁, β₂, β₃, β₄. Длины сторон хода измеряются мерной лентой — D_1-2, D_2-3, D_3-4, D_4-5. Каждая сторона измеряется дважды: в прямом и обратном направлении. Точность измерения углов — 1', длин сторон — ΔD / D = 1/2000.

Пример журнала измерений теодолитного хода приведен

 

 

 

 

Обработка журнала измерений горизонтальных углов и длин сторон теодолитного хода

Измерение горизонтальных углов выполняется при двух положениях вертикального круга: круге «право» — КП и круге «лево» — КЛ. Расхождение двух значений угла не должно превышать 1'. Среднее арифметическое из двух значений угла выписывается в соответствующую графу журнала. В графе длины линий приводятся результаты измерений сторон в прямом и обратном направлении и среднее арифметическое из двух значений.

Для определения горизонтальных проложений сторон хода измеряются углы наклона линий к горизонту. В рассматриваемом примере по линии хода 2 — 3 изменяется крутизна и направление склона, поэтому измерено два угла наклона и соответственно горизонтальное проложение стороны подсчитывается как сумма двух величин.

Дирекционный угол исходной стороны хода а_1-2 определяется путем привязки к государственной геодезической сети.

 

Вычисление координат точек теодолитного хода

Исходными данными для вычисления координат точек теодолитного хода являются:

— координаты точки 1 — x₁, у₁ (например, пункта полигонометрии);

— горизонтальные проложения сторон хода;

— горизонтальные углы;

— дирекционный угол исходной стороны — а_1-2.

Координаты точек хода 2,3,4 определяются путем реше-

ния прямой геодезической задачи. Ниже рассматривается поэтапное выполнение расчетов.

Увязка углов хода. Теоретическая сумма углов замкнутого многоугольника Σβ_теор. равна 180^о(n — 2), где n - число углов многоугольника.

Сумма измеренных углов отличается от теоретической на величину невязки:

 

f_β= Σβ_изм. - Σβ_теор.

Угловая невязка хода не должна превышать допустимой величины, определяемой по формуле: f_{β доп.}= 1΄

где n — число измеренных углов.

Если угловая невязка превышает допустимую величину, измерения углов следует повторить.

Угловая невязка распределяется с обратным знаком на все измеренные углы поровну так, чтобы сумма исправленных углов была равна теоретической.

Вычисление дирекционных углов сторон хода. Дирекционный угол исходной стороны, как отмечалось ранее, должен быть известен. Дирекционные углы остальных сторон хода вычисляются по исправленным горизонтальным углам β. Дирекционный угол каждой последующей стороны хода равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180^о и минус горизонтальный угол справа по ходу.

а _2-3 = а _1-2 + 180 — β₂.

В общем виде выражение имеет вид:

а _n = а _n-1 + 180' — β_n где а _n — дирекционный угол последующей стороны, а_{n -1} — ди-

рекционный угол предыдущей стороны, β_n — исправленный горизонтальный угол между сторонами, справа по ходу лежащий.

Следует иметь в виду, что в разомкнутом теодолитном ходе, опирающемся на два пункта государственной геодезической сети, как правило, измеряются левые по ходу углы и формула для расчета дирекционных углов имеет другой вид.

 

 

Контролем вычисления дирекционных углов сторон замкнутого хода служит получение в конце расчетов дирекционного угла исходной стороны.

Вычисление румбов сторон хода. Румбы сторон хода вычисляются для удобства последующих расчетов при использовании таблиц. Если расчеты ведутся на калькуляторе, перевод дирекционных углов в румбы можно не выполнять.

Вычисление и увязка приращений координат. Как отмечалось ранее, при решении прямой геодезической задачи приращения координат Δх и Δу точек теодолитного хода вычисляются по формулам:

Δх = ± d cos r

Δy = ± d sin r

где d — горизонтальное проложение стороны хода, r — румб этой стороны. Знаки приращений координат зависят от направления стороны хода и приведены в табл.

Приращения координат вычисляются с помощью калькулятора или по таблицам приращений координат.

Сумма приращений координат в замкнутом теодолитном ходе теоретически равна нулю. Вследствие ошибок измере-

 

сети, точки теодолитного хода и координированные точки ситуации местности. После этого от вершин и сторон теодолитного хода выполняется построение контуров местности с помощью масштабной линейки и транспортира в соответствии с абрисом съемки. Расхождение в положении точки, полученной двумя разными способами, не должно быть более 0,4 мм в масштабе плана.

План оформляется в соответствии с условными знаками, принятыми для данного масштаба съемки.