3. 2. Топографо-геодезичне забезпечення

Розглянемо проблему обґрунтування вибору масштабу картографічних матеріалів. Вихідним картографічним матеріалом для створення ГІС-технологій ВДМ є топографічні плани та плани інженерних комунікацій.

При виборі масштабу плану виходять головним чином від повноти його змісту (передачі характерних точок згинів і зломів – віражі, зміна класу і т.д.).

Найбільш дрібні зломи і стрілки згину на місцевості позначимо a, м, тоді висувається умова, щоб їх зображення на плані відповідало b, мм

Масштаб плану буде визначатися по формулі:

1/М = 0,001 b/a

Переважно в практичному використані b дорівнює 1 або 2 мм, відповідно для а = 1м необхідно план масштабу 1:500 або 1:1000.

Дослідження точності вимірювання віддалей на планах показали, що середня квадратична помилка цих вимірювань дорівнює m_с = 0,08 мм, в гірших умовах вона складає т_с = 0,1 мм

Таким чином, гранична точність масштабу характеризує точність вимірювання віддалей на планах, складених в тому чи іншому масштабі. Вона показує вплив на точність плану тільки в тому розумінні, що середня квадратична помилка вимірювання віддалей на плані не буде менше граничної точності масштабу плану.

Точність плану характеризується середньою квадратичною помилкою m вимірювання віддалей на ньому.

Вона залежить від середньої квадратичної помилки знімання m₁ побудови в процесі знімання m₂ (на польовому оригіналі), польового викреслення m₃, генералізації m₄, робіт по складанню плану m ₅, оформленню плану m₆, видання плану m₇, деформації плану m₈ і вимірювань на плані m₉. Якщо знехтувати діями систематичних помилок і кореляційним зв'язком випадкових помилок, то

m²⁼ m₁² + m ₂² + m ₃² + m ₄² + m ₅² + m ₆² + m ₇² + m ₈².

Враховуючи, що m₁= m₂= m₃= m₆= m₉= m_с і m₄= m₅= m₇= m₈= 2m_с,

тоді:

m= m_с 4,6 m_с

Прийнявши, що m_с = 0,08 мм, знайдемо m = 0,37 мм = 0,4 мм. Гранична помилка, обчислена з довірчими ймовірностями 0,95 і 0,997, буде Δ = 2 m = 0,8 мм і Δ = З m = 1,2 мм. В камеральних умовах m досягає 0,5-0,6 мм, а в польових - 1 мм.

Відповідно зростають граничні помилки вимірювання віддалей на планах. Якщо вважати допустиму помилку положення ВДМ на місцевості, рівною м, тоді масштаб необхідного плану визначається за формулою:

1/М = 0,001 Δ / .

3.3. Обґрунтування точності топографо-геодезичних та картографічних матеріалів

Інженерні комунікації є прикладом взаємодії графічних, просторових, описових і атрибутивних даних.

Геоінформаційна система (ГІС) розробляється для того, щоб забезпечити засоби для роботи з такими даними. Інженерні комунікації невеликого населеного пункту і навіть одна його мережа, як ВДМ – це дуже велика кількість даних із забезпеченням вимог до позиційної точності.

При складанні бази картографічних даних (БКД) інженерних комунікацій всі комунальні підприємства схильні до вибору базової картографічної основи топографічних планів масштабу 1:500 – 1:1 000.

Загальна помилка, обумовлена графічною точністю і масштабом копії топографічної основи, складає 0,64 мм, що в масштабі 1:500 відповідає 0,32 м. Гранична помилка положення характерних точок інженерних комунікацій, наприклад, колодязя, при ймовірності Р = 0,95 складає 0,64 мм, а віддаль між ними - 0,91 мм.

Помилка планового положення інженерної комунікації з врахуванням помилки перенесення проекту в натуру може досягати одного і більше метрів.

Найбільш ефективною інформацією для створення БКД ГІС ВДМ є матеріали виконавчих знімань інженерних мереж.

Завданням виконавчих знімань комунікацій при їх будівництві є виявлення і фіксація відступів від проекту в планово-висотному положенні комунікацій і споруд з метою обліку їх на виконавчому генеральному плані.

Відхилення фактичних відміток від проектних не повинна перевищувати ± 5 см.

Точність нівелювання інженерних комунікацій для будівництва і виконавчих знімань випливає із помилки визначення нахилу, яке за дослідженнями не повинно перевищувати 10%.

Відомо, що помилка відмітки точки споруди складається із помилки репера m_R і перевищення m_h.

Прийнявши m_R < 0,5 m_h, отримаємо їх допустимі середні квадратичні величини:

де L - відстань між характерними точками по ходу нівелювання; і -нахил.

Помилки нівелювання реперів і точок споруд, які залежать від методики робіт, точності рівня і дальності візування, для ІІІ, IV класів і технічного нівелювання, визначаються залежностями:

m_h3 = 0,3+ 0,0085 S;

m_h4 = 0,8 + 0,020 5 S;

m_hт =1,5 + 0,040 ,

де S - довжина візирного променя в м.

За обчисленим значенням m_h визначають клас нівелювання, – по точності визначають якому класу повинне відповідати нівелювання, а відмітки характерних точок визначатися технічним нівелюванням.

Розрахунок можна виконати відносно будь-якої інженерної комунікації, задавши нахил та віддаль між характерними точками.

На виконавчих планах знімань інформація збільшується за рахунок висотного положення елементів ВДМ (переходи, естакади, тунелі і т.д.). З метою скорочення обсягів запису бажано проводити цифрове кодування характерних точок: колодязі, опори ЛЕП.

Систематичне підтримання планів інженерних комунікацій необхідно виконувати на основі впровадження системи картографічного обліку, при якому забезпечується постійне надходження інформації про стан комунікацій.

Плани в масштабах 1:500, 1:1 000 необхідно поновлювати за матеріалами виконавчих знімань нового будівництва, інвентаризації, а також за матеріалами польового обстеження.

Стосовно класифікатора інженерних комунікацій одиницею обліку та зберігання даних є ділянки та вузли. Вони представляють зазначені об'єкти.

Кожний об'єкт характеризується затвердженим переліком показників. Показники поділяються на наступні типи:

• правові;

• метричні;

• технічні;

• вартісні;

• функціональні;

• геодезичні координати.

Дані про об'єкт подаємо у вигляді чисел, текстових рядків, кодів та графічних зображень. Присвоювання кодів об'єктам проводимо з використанням державних і локальних класифікаторів.

Об'єкти інженерних комунікацій мають однотипний характер і містять наступні форми документів: відомості про об’єкт, відомості про ділянки ВДМ, відомості про вузли ВДМ, схеми комунікацій, каталог координат, опис документів.

ВДМ в математичному змісті є графом, який складається з вузлів (вершини графа) і ділянок, які з'єднують ці вузли (хорди). Граф в реляційних базах описується двома таблицями - таблицею вузлів і таблицею ділянок. Ключем в таблиці вузлів є унікальний номер вузла, який формується програмно. Одна і та ж пара вузлів може з'єднуватися декількома паралельними ділянками, тоді ключем в таблиці ділянок є комбінація номерів двох суміжних вузлів плюс номер паралельної ділянки. Для компактності побудови бази даних кожній ділянці відповідно присвоюється унікальний номер. Всі згадані ідентифікатори повинні формуватися автоматично в процесі вводу.

Кожна таблиця бази даних, яка описує властивості об'єктів або відношення між об'єктами інженерної мережі, повинна мати атрибут - посилання на номер відповідного вузла або ділянки.

Графічне відображення інженерної мережі розгалужується на дві графічних об'єктних підмножини - вузлів і дільниць. Координати, які характеризують положення вузла, повинні бути пов'язані з номером вузла, а координати дільниці -з номером дільниці. Описання вузлів інженерної мережі базується на технологічній класифікації вузлів, яка залежить від виду 1К.

Ділянки інженерної мережі показують ломаними лініями. Лінії обумовлюють технологічним типом ділянки (наприклад, магістральні – жирні лінії, вуличні мережі – тонкі лінії, внутрішньоквартальні – штрихові лінії). Колір лінії використовують для графічного відображення ряду технологічних і експлуатаційних задач.

Однією з проблем відображення ділянки є розміщення надписів (ширина, кількість смуг, матеріали, комунікації – електротранспорт і т. п.). Ці надписи є функціями значень вводу і обчислених полів бази даних. При зміні значень цих полів надписи повинні автоматично оновлюватися. Для цього кожному типу надписів ставимо відповідний запит до бази даних, результат виконання якого розташовується у визначене користувачем місце на схемі.

Виділимо етапи проектування інфологічної моделі: ^v

• виділення об'єктів та опис їх характеристик;

• аналіз запитів до інформаційної бази;

• встановлення структурних зв'язків.

На першому етапі виділяються об'єкти, описуються характеристики атрибутів, що складають кожний об'єкт, та задаються загальні характеристики об'єктів.

На другому етапі проектування здійснюється аналіз прикладних програм, формулюються запити до інформаційної бази і на їхній основі виділяються функціональні зв'язки між об'єктами; останні описують операції, що нас цікавлять, над об'єктами інфологічної моделі.

На третьому етапі проектування встановлюються структурні зв'язки між об'єктами і характеристиками цих структурних сполучень. На всіх наступних етапах основним носієм інформації про предметну галузь буде інфологічна модель інформаційної бази.