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: 1:500,1:1000, 1:2 000 и 1:5 000.

Применяются следующие методы топографической съемки: фототопографический, тахеометрический, нивели­рование поверхности, мензульный. Выбор метола 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, ортофотоплапы, цифровые модели местности и рельефа — ЦММ и ЦМР. Материалы наземной и аэрокосмической съемок местности служат основой для создания земельного и городского када­стров, а также для формирования геоинформационных сис­тем - ГИС.

Цифровая модель местности представляет собой инфор­мацию о местности, выраженную в цифровой форме. Циф­ровая модель местности создается но 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 и 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 цент­ральной 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 геоинформационных систем — ГИС, которые внедряются во все сферы жизнедеятельности современного общества.

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 п каче­стве подосновы для архитектурно - строительного проекти­рования их масштаб назначается в зависимости от объекта и стадии проектирования.

Показателем подробности и точности изображения ре­льефа па 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 (рис. 45). Точка 1 является пунктом полигонометрии. С помощью теодолита измеряются го­ризонтальные углы: . Длины сторон хода измеря­ются мерной лентой — . Каждая сторона измеряется дважды: в прямом и обратном направлении. Точ­ность измерения углов — 1', длин сторон — = 1 / 2000. Пример журнала измерений теодолитного хода приведен в табл. 12

 

 

Рис. 45. Схема замк­нутого теодолитного хода

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 Г. 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 сс,.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 — (например, пункта поли­гонометрии);

· горизонтальные проложения сторон хода;

· горизонтальные углы;

· дирекционный угол исходной стороны –

Координаты точек хода 2,3,4 определяются путем реше­ния прямой геодезической задачи. Ниже рассматрива­ется поэтапное выполнение расчетов.

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

Сумма измеренных углов отличается от теоретической на величину невязки:

Угловая невязка хода не должна превышать допустимой величины, определяемой по формуле:

 

где п — 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 р. Дирекционный угол каждой последующей стороны хода равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180° и минус горизонтальный угол справа по ходу. Как следует из рис. 46:

В общем виде выражение имеет вид:

где — дирекционный угол последующей стороны, — ди­рекционный угол предыдущей стороны, — исправленный го­ризонтальный угол между сторонами, справа по ходу лежащий.

Рис. К вычисле­нию дирекционных уг­лов сторон теодолит­ного хода

 

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 (гл. 1), при решении прямой геодезической задачи приращения координат Дх и Ду точек теодолитного хода вычисляются по формулам:

 

где d — горизонтальное проложение стороны хода, г — румб этой стороны. Знаки приращений координат зависят от направления стороны хода и приведены в табл. 13.

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

Сумма приращений координат в замкнутом теодолитном ходе теоретически равна нулю. Вследствие ошибок измерений практические суммы приращений координат отличают­ся от нуля на величины f_x nf_y, которые называются невязка­ми приращений координат:

 

Таблица 13. Знаки приращений координат
№ четверти	Название румба	Дх	Ду
I	СВ	+	+
II	ЮВ	-	+
III	ЮЗ	-	-
IV	СЗ	+	-

Абсолютная невязка теодолитного хода определяется по формуле:

Относительная невязка хода определяется из отно­шения невязки к периметру хода Р. Относительная невяз­ка хода является критерием для оценки точности прокладки теодолитного хода:

Если это условие выполняется, то невязки и распре­деляются с обратным знаком по всем приращениям коорди­нат пропорционально длинам сторон хода. Сумма исправ­ленных приращений координат должна быть равна нулю.

Вычисление координат точек хода. Координаты точек хода определяются по известным координатам исходной точ­ки хода и исправленным приращениям координат из выра­жений:

 

Контролем вычислений является получение координат исходной точки.

Ведомость вычисления координат точек замкнутого тео­долитного хода приведена в табл. 14.