Построение цифровых моделей местности на основе полевого сбора топографической информации

 

 

Содержание 

Введение 

1. Плановое  и высотное обоснование для топографических  съемок крупных масштабов
0. Геодезическая основа крупномасштабных топографических  съемок. Государственная геодезическая  сеть. Геодезические сети сгущения
0. Съемочное обоснование
0. Тахеометрическая съемка
0. Цифровая  модель местности

 

2. Построение  цифровых моделей местности с  использованием программного комплекса  «CREDO»
0. Общие сведения
0. Порядок описания работы в CREDO_DAT
0. Обработка полевых измерений
0. Построение  топографического плана и формирование цифровой модели местности в CREDO_MIX

 

Заключение

 

Введение

 

1. Плановое и высотное  обоснование для топографической съемки крупных масштабов 

1.1. Геодезическая основа  крупномасштабных  топографических  съемок. Государственная  геодезическая сеть. Геодезические сети сгущения 

     Геодезическая сеть делится на государственную  геодезическую сеть, геодезическую  сеть сгущения и съемочную геодезическую  сеть, которые различаются по характеру  и последовательности построения, точности и назначению. Наиболее точной и  общей является государственная геодезическая сеть, подразделяющаяся на 4 класса. [4]

     Геодезическая государственная сеть служит для  выполнения научных и научно-технических  геодезических задач. Она является главной геодезической основой  топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять различным требованиям.

     Густота пунктов государственной геодезической  сети регламентируется соответствующими инструкциями и установлена в  следующих размерах: для съемок в  масштабе 1:25000 и 1:10000 - 1 пункт на 50-60км²; для съемок в масштабе 1:5000 – 1 пункт на 20-30км²; для съемок в масштабе 1:2000 – 1 пункт на 5-15км². [3]

     Государственные геодезические сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации. Триангуляцией называют построение на местности системы примыкающих друг к другу треугольников, в которых измерены горизонтальные углы и отдельные длины сторон. Измеренные стороны называют базисными. Они служат для вычисления остальных сторон треугольника. Вершины треугольника называются пунктами триангуляции.

     Полигонометрия  – построение на местности системы  ходов в виде ломаных линий, в  которых измерены длины всех сторон и горизонтальные углы поворота. Вершины полигонометрических ходов называются пунктами полигонометрии.

     Трилатерация  создается в виде системы примыкающих друг  к другу треугольников, у которых измерены стороны. [4]

     Выбор метода построения сети определяется экономической и технической  целесообразностью.

     Государственная геодезическая сеть первого и  второго класса создается методами триангуляции и полигонометрии и предназначается для научных исследований, связанных с определением фигуры и размеров Земли как планеты, для распространения единой системы координат на всю территорию страны. [4]

     Триангуляцию  первого класса строят в виде астрономо-геодезической сети первого класса. Данную сеть строят в виде системы полигонов периметром 800-1000км. полигоны состоят из звенье-цепочек треугольников протяженностью до 200км вдоль меридианов и параллелей. Форма треугольников должна быть близкой к равносторонней с длиной стороны не менее 20 км.

     Триангуляция  второго класса является основной опорной  сетью, служащей для развития сетей  последующего сгущения и геодезического основания всех топографических  съемок и изысканий инженерных сооружений. Треугольники второго класса заполняют сплошной сетью полигоны первого класса. Длины сторон треугольников второго класса 7-20км. Благодаря своей жесткости и высокой точности сеть второго класса, наряду с сеть первого класса, может быть использована и для целей научного исследования. [3]

     Триангуляция  третьего и четвертого класса являются дальнейшим сгущением государственной  геодезической сети для целей  крупномасштабного картографирования  и основания строительства инженерных сооружений. Государственные геодезические  сети третьего и четвертого классов располагаются внутри треугольников второго класса. [4]

     По  состоянию на конец 1980-х гг. плановая ГГС Республики Беларусь включала 6793 пункта, в том числе пунктов триангуляции 1, 2 классов – 2509 и 3, 4 классов – 4284, а средняя плотность составляла 1-2 пункт на 30,3 км. В  последнее  время  геодезическая  служба  Республики  Беларусь осуществляет  переход  на  автономные  методы  координатных определений путем внедрения спутниковых систем позиционирования, т.е. определяется местоположение (координаты) объектов при помощи ИСЗ. В настоящее время действуют две глобальные системы позиционирования: в США – Global Positioning System (GPS) и в России – глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). [5]

     Геодезические сети сгущения создаются при недостаточной для последующих работ плотности пунктов государственной сети. По точности и последовательности развития они подразделяются на первый и второй разряды и создаются методами полигонометрии и триангуляции. [4]

     Геодезические сети сгущения служат основой для создания съемочного обоснования топографических съемок. Хотя геодезические сети сгущения создаются те ми же методами, но длины сторон и точность их измерений при этих работах значительно меньше. Высотную сеть сгущения образуют пункты технического нивелирования, в которых допустимая невязка в сумме превышений, равна 50мм*√L км, где L- длина хода.  

 

1.2. Съемочное обоснование 

     Съемочное обоснование создается высотной и плановой съемкой.

     Выбор точек съемочного обоснования зависит  от того, как оно будет использоваться в процессе съемки. Рекогносцировка завершается составлением плана съемочного обоснования, который представляет собой схематический чертеж, а на нем указывается способ привязки и выполняемые измерения на каждой точке хода. При выборе на местности точек теодолитного хода нужно, чтобы из каждой точки хода были видны вешки, установленные в задней и передней точках, расстояние между вешками углов должны быть от 50 до 100м.

     Плановая (горизонтальная) теодолитная съемка относится к угломерному виду съемок, при которой на местности измеряют расстояние лентой и дальномером и горизонтальные углы с помощью теодолита. [1]

       Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов, а также магнитных азимутов направлений и расстояний по нитяному дальномеру. Угломерная съемка производилась теодолитом 2Т30П.

     При угломерной съемке в вершине измеряемого  угла устанавливают теодолит, а по сторонам угла – вешки. Затем приводят теодолит в рабочее положение, т.е. центрируют и горизонтируют.

     Центрирование состоит в расположении вертикальной оси теодолита по нити отвеса над  точкой. Горизонтирование состоит в  приведении вертикальной оси прибора  в отвесное положение. [5]

     Полный  прием измерения угла состоит из двух равноправных полуприемов, выполняемых при двух положениях вертикального круга относительно визирной оси теодолита.

     Первый  полуприем производится при положении  круг право. Закрепляют горизонтальный круг и, перемещая алидаду, визируют на нижнюю часть задней вешки. Снимают отсчет по отсчетному устройству и записывают в журнал для измерения углов. Затем зрительную трубу визируют на нижнюю часть передней вешки, результат записывают в журнал. Измеренный угол равен разности отсчетов на заднюю и переднюю вешки, т.е. β=З-П.

     Второй  полуприем выполняют в положении  круг лево, для этого зрительную трубу переводят через зенит  и повторяют измерения угла в  том же порядке, что и в первом полуприеме. Результаты измерений записывают в журнал.

     Если  расхождение между результатами в полуприемах не превышают для теодолита 2Т30П 1,5, то за окончательное значение угла принимают среднее арифметическое, т.е. β_ср.= (β₁+ β₂)/2.

     При теодолитной съемке также измеряют расстояние между станциями.

     Обработка материалов угломерной съемки состоит из двух частей: вычислительной и графической. В вычислительную часть обработки материалов угломерной съемки входят:

1. увязка внутренних углов,
2. вычисление магнитных азимутов,
3. вычисление горизонтальных проложений линий (S=D*cosν, где D - результат измерения линий, ν - угол наклона линии к горизонту),
4. вычисление координат точек.

     Результаты  полевых измерений и вычислений записывают в ведомость вычисления координат. [5]

     Определение отметок высот точек местности  сводится к установлению превышений между исходной (начальной) точкой и определяемыми. Совокупность измерительных действий по определению высотных характеристик элементов изучаемой местности называют нивелированием. Различают несколько основных методов нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и физическое. [4]

     Измерения превышений между точками было проведено  нивелиром 3Н-3КЛ методом геометрического нивелирования.

     Нивелирование на станции выполняется в таком  порядке. Рейки устанавливают на точках, расстояние между которыми 100-200 м (на равнинной местности). Посредине между рейками устанавливают нивелир и приводят его в рабочее положение. Отсчеты по рейкам берут в следующем порядке:

1. по черной стороне задней рейки;
2. по красной стороне задней рейки;
3. по черной стороне передней рейки;
4. по красной стороне передней рейки.

     Отсчеты записывают в журнал  геометрического  нивелирования.

     Камеральные работы при нивелировании – математическая обработка результатов, а так  же построение профиля трассы.

     Вычислительные  работы включают следующие операции.

     Постраничный  контроль: на каждой странице журнала подсчитывают суммы отсчетов по черной и красной стороне задних и передних реек. Вычисляют превышения, для этого отнимают отсчет по черной (и красной) стороне задней рейки от передней, т.е. З-П. Вычисляют среднее значение превышений, затем  вычисляют суммы вычисленных и средних превышений. При замкнутом нивелирном круге сумма средних превышений должна быть равна нулю.

     Распределение невязки с обратным знаком равномерно между всеми средними превышениями. Невязка высчитывается по формуле:

     f_L =ΣL_ср..

     Вычисление  высотных отметок. Зная высоту первой станции и исправленные превышения, находят высотные значения других станций.

     Графические работы  заключаются в построении профиля трассы.

     В результате получают съемочное обоснование для тахеометрической съемки [рис.1]. 
 
 

 

1.3. Тахеометрическая съемка 

     Тахеометрическая  съемка – один из видов топографической  съемки, выполняемой с помощью  геодезических приборов – тахеометров.

     Тахеометрическая  съемка имеет ряд преимуществ перед другими видами наземных съемок в условиях, когда полевые работы необходимо выполнить в сравнительно короткий срок или нет благоприятной погоды для выполнения съемки другими методами. Недостаток тахеометрической съемки заключается в том, что при составлении плана в камеральных условиях исполнитель не видит местности, поэтому возможен пропуск отдельных деталей и связанное с этим некоторое искажение в изображении рельефа. [4]

     В процессе тахеометрической съемки при  одном визировании на точку можно  определить ее плановое и высотное положение, т.е. в ходе тахеометрической съемки определяем дальномерное и расстояние; вертикальный угол контуров, объектов местности и рельефа; горизонтальный угол контуров, объектов местности и рельефа.

     Для тахеометрической съемки применяются технические теодолиты (2Т 30П), а также специальные приборы – тахеометры.