Вопрос 16 «Классификация съемок местности»

Под съемкой понимают совокупность работ, выполняемых с целью создания планов и карт. Съемки подразделяют на наземные, включающие геометрические измерения непосредственно на местности, и аэрокосмические (дистанционные), проводимые путем регистрации электромагнитного излучения земной поверхности (или отраженного ею), обработку полученных материалов и графические построения (рис. 52).

Рис. 52. Виды съемок местности

При дистанционных съемках съемочные системы, принимающие информацию, удалены от земной поверхности на значительные расстояния — от сотен метров до тысяч километров. Приемниками информации служат фотографические и телевизионные камеры и другие приборы, установленные на летательных аппаратах. Съемка, производимая с самолета (вертолета), называется аэросъемкой. Съемка аппаратурой, находящейся за пределами земной атмосферы (на искусственном спутнике Земли, орбитальной станции, космическом корабле), называется космической съемкой. Материалы космической съемки используют в целях изучения природных ресурсов Земли, а также для создания карт малоизученных и труднодоступных районов и при обновлении обзорно-топографических карт.

Для картографирования земной поверхности широко применяется фотосъемка, материалы которой содержат большой объем информации и по ряду свойств близки к картам (обзорность, наглядность, наличие масштаба и др.).

Главным методом создания топографических планов и карт в масштабах 1:500 — 1:25 000 служит аэрофототопографическая съемка, включающая получение фотографических изображений местности с самолета и их обработку. Топографические карты более мелких масштабов составляются по картам (более крупного масштаба).

Наземными методами ныне создаются лишь планы и карты небольших участков местности, когда проведение аэрофотосъемки нерентабельно и при осуществлении инженерных задач (строительство крупных сооружений, каналов, сетей мелиорации и т. п.).

Вопрос 17 «Плановые съемки местности»

Наземные съемки подразделяются на плановые (горизонтальные), высотные (вертикальные) и высотно-плановые (называемые иногда совместными или топографическими). При горизонтальной съемке создается планово-контурное изображение местности без высотной характеристики; в результате вертикальной съемки определяют высоты точек; высотно-плановые съемки обеспечивают изображение на карте ситуации и рельефа.

Работа, производимая на местности, называется полевой, а обработка полученных данных в лабораторных условиях — камеральной.

Плановые съемки. Полевые работы при съемке участка осуществляются по основному принципу геодезии — от общего к частному: сначала создается съемочная геодезическая сеть, а затем производится съемка объектов местности, т.е. подробностей (ситуации).

На начальном этапе проводится рекогносцировка — осмотр местности, выбор и закрепление точек съемочной сети. При возможности положение опорных точек «привязывают» к пунктам государственной геодезической сети путем измерения от одного из пунктов расстояния и направления до точки съемочной сети. Однако часто положение точек съемочной сети определяется в условной (местной) системе координат.

Затем от точек съемочной сети измеряют расстояния и направления на объекты местности — снимают ситуацию. В зависимости от того, каким путем определяют направления на объекты, плановые съемки подразделяются на угломерные и углоначертательные (графические). При угломерных съемках горизонтальные углы между направлениями линий измеряют угломерными приборами, а при графических съемках направления на объекты съемки прочерчивают на горизонтальной плоскости (на бумаге) непосредственно в поле.

Для изображения на плане взаимного положения и плановых очертаний объектов местности определяют положение их характерных точек. При этом количество необходимых точек зависит от размера и конфигурации снимаемых объектов. Положение объектов малой площади, изображаемых на карте внемасштабными знаками, например отдельного дерева, колодца, определяется одной точкой. Для показа прямолинейного предмета (забор, линия связи, улица) достаточно двух точек. Ломаные и криволинейные контуры (дорога, граница угодий, река) изображаются по точкам поворота (рис. 64). По характерным точкам на бумаге вычерчивают контуры объектов, сохраняя геометрическое подобие контурам местности.

Рис. 64. Получение планового изображения местности

Плановое положение объектов получают способами: полярным, засечек, обхода, ординат (промеров), створов. Выбор способа зависит от вида съемки и особенностей снимаемого объекта. При полярном способе (рис 65, A) положение ряда точек местности определяется расстоянием от известной точки, например пункта съемочной сети, и углом от исходного направления, например магнитного меридиана.

Рис. 65. Определение планового положения точек способами полярным (А) и прямой графической засечки (Б)

Засечки — способ определения положения на плане третьей точки по двум данным. Засечки подразделяют на прямую и обратную. Прямая засечка (рис. 65, Б) применяется в тех случаях, когда из двух известных точек требуется определить положение недосягаемой (например, на другом берегу реки или по другую сторону болота и т. п.). От известных точек определяют азимуты направлений на третью точку — при угломерной съемке или прочерчивают их на плане — при углоначертательной съемке, тогда в их пересечении получают искомую точку. Наилучшие результаты получают при угле засечки, близком к 90°. Поскольку этого трудно достичь в полевых условиях, допускается угол засечки в пределах от 60° до 120°.

В случае, когда определяемая точка и одна из известных точек доступны для съемщика, но измерение расстояния между ними затруднено, применяют способ обратной засечки. На рисунке 66, А показан участок местности, а на рисунке 66, Б — план этого участка. Положение объектов 2 и 3 имеется на плане, требуется нанести на план изображение объекта 1. При углоначертательном способе съемки, стоя в точке 2, прочерчивают на ориентированном плане направление на определяемую точку 1, а затем, перейдя с планом в точку 1, проводят «на себя» направление от объекта 3. В точке пересечения этих двух линий получают изображение объекта 1 (рис. 66, В). При угломерной съемке вместо прочерчивания линий измеряют необходимые углы.

Рис. 66. Нанесение на план объекта 1 (башня) способом обратной засечки. Положение объектов 2 и 3 дано на плане

Для съемки дорог в лесу, улиц в селениях и других закрытых контуров пользуются способом обхода. Съемщик передвигается по снимаемой линии (обходит контур) и измеряет длины прямолинейных сторон хода и их направления, например азимуты. Вместо азимутов могут быть измерены горизонтальные углы между сторонами хода (например, в теодолитной съемке ) или направления этих линий могут быть получены графически путем прочерчивания на плане .

Способ ординат (промеров) применяется для съемки небольших объектов с криволинейными границами, например участка берега реки, озера, контура рощи и т. п. Вдоль снимаемого контура прокладывают съемочный ход или магистраль (AB) (рис. 67), а затем из характерных точек контура a, b, c опускают перпендикуляры на линию хода. Длины перпендикуляров l₁, l₂, l₃ и т.д., а также расстояния до их основания от начальной точки хода S_0—1, S_0—2, S_0—3 и т.д. измеряют одним из способов, , в зависимости от требуемой точности съемки.

Рис. 67. Измерения при съемке способом ординат

Прямолинейные границы объектов или направления отдельных прямых линий, расположенных под некоторым углом к съемочному ходу, получаютспособом створов. Находясь на линии съемочного хода AB (рис. 68), можно найти точки пересечения сторон снимаемого объекта с линией хода 1, 2, 3, 4 и из них определить направление нужных линий. Этим способом снимают линии связи и электропередач, заборы, здания, границы пашен и т.п.

Рис. 68. Визирование с точек магистрального хода по створу

В зависимости от условий местности и особенностей ситуации при плановых съемках используют обычно несколько способов.

Вопрос 18 «Способы плановой съемки ситуации»

Съемка ситуации – геодезические измерения на местности для последующего нанесения на план ситуации (контуров и предметов местности).

Выбор способа съемки зависит от характера и вида снимаемого объекта, рельефа местности и масштаба, в котором должен быть составлен план .

Съемку ситуации производят следующими способами: перпендикуляров; полярным; угловых засечек; линейных засечек; створов (рис. 60).

Способы съемки ситуации:

1) способ перпендикуляров;

2) полярный способ;

3) способ угловых засечек;

4) способ линейных засечек;

5) способ створов.

Рис. 60. Способы съемки ситуации:

а – перпендикуляров, б – полярный, в – угловых засечек, г – линейных засечек, д – створов.

Способ перпендикуляров (способ прямоугольных координат) – применяется обычно при съемке вытянутых в длину контуров, расположенных вдоль и вблизи линий теодолитного хода, проложенных по границе снимаемого участка. Из характерной точки К (рис. 60, а) опускают на линию хода А – В перпендикуляр, длину которого S₂ измеряют рулеткой. Расстояние S₁ от начала линии хода до основания перпендикуляра отсчитывают по ленте.

Полярный способ (способ полярных координат) – состоит в том, что одну из станций теодолитного хода (рис.60, б) принимают за полюс, например, станцию А, а положение точки К определяют расстоянием S от полюса до данной точки и полярным углом β между направлением на точку и линией А – В. Полярный угол измеряют теодолитом, а расстояние дальномером. Для упрощения получения углов, теодолит ориентируют по стороне хода.

Приспособе засечек (биполярных координат) положение точек местности определяют относительно пунктов съемочного обоснования путем измерения угловβ₁ и β₂ (рис.60, в) – угловая засечка, или расстояний S₁ и S₂ (рис.60, г) – линейная засечка.

Угловую засечку применяют для съемки удаленных или труднодоступных объектов.

Линейную засечку – для съемки объектов, расположенных вблизи пунктов съемочного обоснования. При этом необходимо чтобы угол γ, который получают между направлениями при засечке был не менее 30° и не более 150°.

Способ створов (промеров). Этим способом определяют плановое положение точек лентой или рулеткой.(рис. 60, д). Способ створов применяется при съемке точек, расположенных в створе опорных линий, либо в створе линий, опирающихся на стороны теодолитного хода. Способ применяется при видимости крайних точек линии. Результат съемки контуров заносят в абрис. Абрис называют схематический чертеж, который составляется четко и аккуратно.

Вопрос 19 «Буссольная съемка»

Буссольная съемка является плановой углоизмерительной съемкой, в процессе которой измерения магнитных азимутов направлений производят буссолью, а линейные измерения выполняют с помощью мерной ленты. Буссольную съемку обычно применяют для создания планов небольших участков местности малой точности. Приемы буссольной съемки используют также для определения планового положения объектов ситуации в более точных методах съемок.
Для измерения магнитных азимутов служат буссоли, гониометры и компасы. Этими приборами выполняют работы, не требующие высокой точности. Основная часть приборов – магнитная стрелка, ось которой устанавливается по направлению магнитного меридиана. Стрелка вращается на острие шпиля, укрепленного в центре латунной или пластмассовой коробки, прикрытой сверху стеклянной крышкой. Чтобы острие шпиля не затупилось, в нерабочем положении стрелку при помощи арретирующего устройства прижимают к стеклу коробки. В приборах, измеряющих магнитный азимут, вместо магнитной стрелки может использоваться кольцо с градусными делениями, прикрепленное к магниту.

Буссоль - геодезический инструмент для измерения углов при съёмках на местности, специальный вид компаса. Имеет визирное приспособление. Шкала буссоли часто бывает направлена против часовой стрелки («обратная», или буссольная шкала), что облегчает прямое, без вычислений, взятие магнитных азимутов.
Буссоли бывают штативные, устанавливаемые при измерениях на штатив, ручные, которыми работают с руки, и настольные, накладываемые на карту или план для их ориентирования относительно сторон горизонта.

Буссольная съемка состоит из проложения буссольного хода и съемки подробностей местности с линий и точек этого хода.
Буссольную съемку следует начинать с осмотра участка местности, выбора характерных (поворотных) точек, составления глазомерной схемы участка, закрепления точек на местности (колышки, столбы и пр.). Расстояние между характерными точками рекомендуется от 50 до 200 м, а число сторон в буссольном полигоне не должно превышать 20 – 25.
При буссольной съемке прокладываются замкнутые и разомкнутые буссольные ходы. Замкнутый буссольный ход состоит из ломаных линий, образующих многоугольник (полигон), разомкнутый буссольный ход – из ряда линий, опирающихся на две исходные точки. Буссольный ход, опирающийся на одну исходную точку, принято называть висячим. Исходной называют такую точку местности, положение которой определено заранее, или известны ее координаты.
Для привязки плана к прямоугольной системе координат перед съемкой определяют поправку направления (ПН) буссоли. Для этого буссоль устанавливают на геодезическом пункте (точке съемочного обоснования) и измеряют магнитный азимут на другой пункт, на который известен дирекционный угол. Разница в отсчете дирекционного угла и показаниями буссоли будет поправкой направления.
Если вблизи участка на котором ведутся полевые работы нет геодезических пунктов, то поправку направления рассчитывают по формуле
ПН = δ – γ,
где: δ – магнитное склонение на год съемки, γ – схождение меридианов.
Величины магнитного склонения и среднего схождения меридианов можно определить по любой топографической карте данного района.

Проложение буссольного хода

• Разбить полигон.
• Расставить и закрепить точки, с которых будет вестись съемка.
• Измерить между ними расстояния землемерной лентой, рулеткой или более простыми способами в зависимости от требуемой точности работы.
• На всех точках полигона измерить либо внутренние углы, либо азимуты сторон полигона. Все измерения делать дважды, азимуты брать прямые (Ап) и обратные (Ао) для контроля (рис. 14.14). Углы измерять либо непосредственно по неподвижному лимбу, наводя визиры в двух направлениях, либо вычисляя углы по разности азимутов двух направлений (см. рис. 14.2).
• С каждой точки производить съемку подробностей, как это показано на рис. 14.14.

Рис. 14.14. Полигон буссольной съемки

Правильность угловых измерений контролируют па сходимости прямого и обратного азимутов, а также по величине угловой невязки в полигоне. Отклонение обратного азимута от прямого допускается на величину не более ± 30' (сверх 180º).

Угловая невязка f_угл в полигоне представляет собой отклонение суммы измеренных ∑ β_изм углов от ее теоретического значения ∑ β_т т. е

f_угл = ∑ β_изм - ∑ β_т

Теоретическую сумму углов подсчитывают по известной геометрической формуле
∑ β_т = 180º (n-2),
в которой n – число углов многоугольника.
Допустимая угловая невязка должна быть не более ± 10' .

Вопрос 20 «Теодолитная съемка»

Теодолитная съемка – это совокупность полевых измерений выполняемых теодолитом и другими инструментами для получения контурного плана местности.

Теодолитная съемка как горизонтальная съемка, используемая в основном в равнинной местности, нашла самое широкое применение при составлении и корректировке планов землепользования и их отдельных участков.

Теодолитная съемка осуществляется в два этапа:

1) создается рабочее геодезическое обоснование, состоящее из замкнутых теодолитных ходов по границам землепользований – полигонов. Для съемки отдельных участков рабочим обоснованием может быть разомкнутый теодолитный ход. Прокладка ходов заключается в точном измерении длин сторон и углов между ними. Наиболее точно определяют взаимное положение небольшого числа точек называемых опорными;

2) опираясь на подготовленное рабочее обоснование, менее точными приемами снимают внутреннюю ситуацию. Для этого требуется проходка диагональных ходов, расположенных внутри полигона между двумя любыми несмежными его вершинами.

Последовательность проведения теодолитной съемки следующая:

1) выбор и закрепление опорных точек производится с учетом особенностей участка. Расстояние между точками должны быть не меньше 100м и не больше 300-400 м. Длина теодолитного хода зависит от масштаба съемки и точности измерения углов;

2) закрепление на местности точек съемочного обоснования и при необходимости восстановление межевых знаков;

3) подготовка линий к измерению – вешение линий, прорубка просек и так далее;

4) измерение линий и углов теодолитных ходов;

5) съемка ситуации.

При теодолитной съемке применяются следующие приборы и инструменты: теодолиты, мерные ленты, рулетки, дальномеры, эклиметры, буссоли, эккеры.

Для составления плана результаты всех измерений длин линий и углов на местности нужно выразить в горизонтальной проекции. Горизонтальное проложение линий определяют по соответствующей формуле, а углы измеряют непосредственно на местности. Горизонтальный угол равен разности между правым и левым отсчетами теодолита.

Теодолит – это прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Теодолит состоит из лимба, алидады, зрительной трубы, уровней, винтов верньеров и буссоли.

Измерение углов, проложение теодолитных ходов, съемка ситуации обработка результатов теодолитной съемки, определение площадей и составление плана съемки будут рассмотрены ниже.

Теодолитная съемка относится к числу крупномасштабных (масштаба 1 : 5000 и крупнее) и применяется в равнинной местности в условиях сложной ситуации и на застроенных территориях: в населенных пунктах, на строительных площадках, промплощадках горных предприятий, на территориях железнодорожных узлов, аэропортов и т. п. В качестве планового съемочного обоснования при теодолитной съемке обычно используются точки теодолитных ходов.
Теодолитные ходы представляют собой системы ломаных линий, в которых горизонтальные углы измеряются техническими теодолитами, а длины сторон — стальными мерными лентами и рулетками либо оптическими дальномерами. По точности теодолитные ходы подразделяются на разряды: ходы 1 разряда — с относительной погрешностью не ниже 1 .2000, 2 разряда — не ниже 1 : 1000. Обычно теодолитные ходы нужны не только для выполнения съемки ситуации местности, но и служат геодезической основой для других видов инженерно-геодезических работ. Теодолитные ходы развиваются от пунктов плановых государственных геодезических сетей и сетей сгущения.
По форме различают следующие виды теодолитных ходов:
1) разомкнутый ход, начало и конец которого опираются на пункты геодезического обоснования;
2) замкнутый ход (полигон)—сомкнутый многоугольник, обычно примыкающий к пункту геодезического обоснования;
3) висячий ход, один из концов которого примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй конец остается свободным.
Форма теодолитных ходов зависит от характера снимаемой территории. Так, для съемки полосы местности при трассировании осей линейных объектов (дорог, трубопроводов, ЛЭП и т. п.) прокладывают разомкнутые ходы. При съемках населенных пунктов, строительных площадок, промплощадок предприятий и других.

Плановая (горизонтальная) теодолитная съемка относится к угломерному виду съемок, при котором на местности измеряют расстояния лентой и дальномером и горизонтальные углы с помощью теодолита. Обычно применяется в равнинной местности для съемки населенных пунктов, застроенных участков и пр.

Горизонтальный угол β лежит в горизонтальной плоскости, его лучами служат горизонтальные проекции направлений на наблюдаемые объекты (рис. 69).

Рис. 69. Принцип измерения горизонтальных углов. Заштрихованы вертикальные плоскости, проходящие через точку установки инструмента (вершина измеряемого угла) и визируемые предметы

Применяемые приборы. Теодолит — геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при топографо-геодезических работах. Его основной рабочей частью служат горизонтальный и вертикальный круги с градусными и более мелкими делениями. Применяются приборы с металлическими и, главным образом, со стеклянными кругами. Последние снабжены оптическими отсчетными устройствами и называются оптическими теодолитами.

Современные теодолиты весьма разнообразны по конструкции, точности результатов измерений, массе. Однако основные узлы в разных теодолитах имеют много общего.

Рис. 70. Теодолит с металлическими кругами

Рассмотрим устройство одного из теодолитов, внешний вид которого показан на рисунке 70, а разрез дан на рисунке 71. Прибор, подобно другим геодезическим инструментам, устанавливается на штативе с помощью массивной подставки А, снабженной подъемными винтами 1 для приведения вертикальной оси инструмента в отвесное положение. Становой винт 2 соединяет подставку с треногой. Во втулку 3 входит ось вращения 4. Основные части теодолита: горизонтальный круг В с круговой шкалой-лимбом, алидадный круг С, зрительная труба D и вертикальный круг Е. Круг В служит для измерения горизонтальных углов, на его лимбе нанесены деления, цена которых 20' (рис. 72). Деления подписаны через 10° по ходу часовой стрелки от 0° до 350°. Ось горизонтального круга 4 может вращаться во втулке подставки 3. Ось алидадного круга 5 входит во втулку горизонтального круга В. Таким образом, оси вращения обоих кругов совпадают. На двух концах диаметра алидадного круга нанесена шкала для отсчитывания по лимбу, называемая верньером. Чтобы исключить при отсчетах влияние эксцентритета круга и алидады, среднюю величину отсчета вычисляют по парным отсчетам, взятым по обоим верньерам алидады.

Рис. 71. Схема устройства теодолита

Рис. 72. Шкала верньера и часть лимба

Верньер служит для измерения углов с большей точностью, чем цена деления лимба1. Он представляет собой дугу, разделенную на равные части, число которых на единицу больше числа делений лимба, захватывающих ту же дугу. Следовательно, если обозначить цену деления лимба, выраженную в угловых мерах, буквой l, цену деления верньера (также в угловых мерах) — v, число этих делений лимба (n—1), а верньера — n, то можно составить равенство l(n—1) = vn или ln — l = vn; откуда ln — vn = l; n(l — v) = l. Обозначив (l — v) через t, назовем ее точностью верньера, получим: t = ^l/_n.

Таким образом, точность верньера равна цене деления лимба, деленной на число делений верньера. Пользуясь этой формулой, определяют точность верньера теодолита. Если цена деления лимба 20' и на верньере 40 делений, то точность верньера t = ^20'/₄₀ = 0,5', т.е. t = 30".

Рис. 73. Схема отсчета по верньеру: l — цена деления лимба; v — цена деления верньера; t — точность верньера, t=l — v. Совпадающие штрихи утолщены и отмечены треугольничком

Рассмотрим по схематическому изображению верньера на рисунке 73, как производится отсчет с его помощью. На рисунке показаны участки дуг верньера и лимба в разных взаимных положениях. В первом случае (А) ноль верньера совпадает (сливается) со штрихом 30 на лимбе, следовательно, отсчет по лимбу равен 30°.

На втором рисунке (Б) показано, что ноль верньера сместился на дугу, равную одной точности верньера; при этом первый штрих верньера совпал (слился) с каким-то штрихом лимба.

Наконец, на нижнем рисунке (В) ноль верньера сместился на дугу, равную 2t, и при этом второй штрих верньера совпал с каким-то штрихом лимба. Отсюда следует, что для оценки величины дуги некоторой части одного деления лимба а надо найти номер штриха верньера n₁, совпадающего с каким-то штрихом лимба, и умножить на точность верньера t, т.е. a = n₁t.

Для отсчитывания по кругам данного теодолита используют лупы, а в оптических теодолитах — шкаловые микроскопы и оптические микрометры.

Полный отсчет по лимбу А складывается из отсчета А₁, по основному кругу от 0 лимба до 0 верньера и отсчета по верньеру: A = A₁ + a.

На рисунке 74 полный отсчет равен 53°33'30".

Рис. 74. Отсчет по лимбу и верньеру: 53°33'30''