2.3. Методы фототопографической съемки

Фототопографическая съемка - это комплекс процессов, вы­полняемых с использованием фотоснимков для создания топогра­фических карт и планов.

Фототопографическая съёмка с использованием аэрофото­снимков называется аэрофототопографической. Аэрофототопо­графическая съёмка включает два метода: стереотопографический и комбинированный.

Фототопографическая съёмка на основе наземной фотогра­фической съёмки местности называется наземной фототопографи- ческой съёмкой или фототеодолитной съёмкой.

На одном и том же объекте возможно сочетание методов аэ­рофототопографической съёмки с фототеодолитной.

При стереотопографической съёмке контурную часть карты или плана и изображение рельефа получают по аэрофотоснимкам. При этом возможно два варианта. В первом варианте контурная часть создается на основе фотоплана, а съёмка рельефа выполняется на универсальных стереофотограмметрических приборах; дешифри­рование аэрофотоснимков выполняется камерально и в поле. Во втором варианте стереофотограмметрического метода составление контурной части плана (карты) и съёмка рельефа выполняются на универсальных стереофотограмметрических приборах; дешифриро­вание выполняется камерально и в поле.

В комбинированном методе аэрофототопографической съём­ки контурная часть плана создается на основе фотопланов, а съёмкарельефа выполняется в поле наземным методом (мензульная, тахео­метрическая съемка) одновременно с дешифрированием и досъём- кой не изобразившихся на фотоплане объектов. Это основной (пер­вый) вариант комбинированного метода аэрофототопографической съёмки. Во втором варианте метода контурная часть плана составля­ется на универсальных стереофотограмметрических приборах в виде графических планов при камеральном дешифрировании изобразив­шихся на аэрофотоснимках объектов. Съёмка рельефа выполняется путём наземных измерений. При этом уточняется камеральное де­шифрирование и производится досъёмка отсутствующих на графи­ческом плане объектов.

Наземная фототопографическая съёмка для инженерных изысканий может применяться на небольших участках горной, пре­имущественно открытой, местности и в равнинных районах.

На отдельных участках, где невозможно применить стерео- топографический метод, например, из-за характера застройки или растительности, возможно сочетание стереотопографической съём­ки с наземной.

Стереотопографическая съёмка рельефа не применяется при создании планов в масштабах 1:5 ООО и 1:2 ООО с сечением рельефа через 1 и 0,5 м на территориях, покрытых сплошной высокой расти­тельностью (леса, парки, кустарники, камыши), и в масштабе 1:1 ООО на объектах со сплошной застройкой.

Фотопланы как основа топографического плана изготовля­ются на плоскоравнинные и равнинно-пересеченные районы, а так­же на территории с малоэтажной застройкой. При съёмке в масшта­бе 1:5 ООО фотопланы используются как основа топографической съёмки при любом характере застройки.

1. Основные процессы аэрофототопографической съемки

Аэрофототопографическая съёмка включает следующие ос­новные процессы: проектирование работ, геодезические работы, плевая подготовка аэрофотоснимков, фотограмметрическое сгуще­ние, создание фотопланов, создание контурной части топографиче­ской карты (плана) и съёмка рельефа.

Проектирование работ. Одним из основных процессов, с которого начинается аэрофототопографическая съёмка, является проектирование работ. В результате составляется технический про­ект, которым определяется содержание, объём, трудовые затраты, сметная стоимость, технические условия, сроки и организация ра­бот. Технический проект содержит текстовую, графическую и смет­ную части.

Технический проект разрабатывается на основании сведений по ранее выполненным в районе съёмки топографо-геодезическим и аэрофотосъемочным работам.

Геодезические работы. Эти работы выполняются с целью геодезического обеспечения аэрофототопографической съёмки. Плотность пунктов главной геодезической основы должна быть до­ведена: для масштабов съёмки 1:25 ООО и 1:10 ООО - не менее одного пункта на 50-60 км², а в труднодоступных районах - на 75-90 км² для масштаба съёмки 1:5 ООО - до одного пункта триангуляции (полиго- нометрии) на 20-30 км²; для масштаба съёмки 1:2 000 и крупнее - до одного пункта триангуляции (полигонометрии) на 5-15 км² и одного репера нивелирования на 5-7 км².

Дальнейшее увеличение плотности геодезической основы съёмок достигается развитием геодезической сети сгущения (триан­гуляция 1-го и 2-го разрядов, полигонометрия 1-го и 2-го разрядов, техническое нивелирование) и созданием съёмочной геодезической сети (плановые и планово-высотные съёмочные сети или отдельные точки). Плотность съёмочных геодезических сетей должна обеспе­чивать непосредственное выполнение съемки.

Полевая подготовка аэрофотоснимков. Это комплекс по­левых топографических работ, выполняемых с целью опознавания на аэрофотоснимках чётких контуров и определения их координат в результате развития съёмочного обоснования. Кроме того, в процес­се полевой подготовки аэрофотоснимков при стереотопографиче- ском методе съёмки выполняется полевое дешифрирование аэрофо­тоснимков. Съёмочное обоснование подразделяется на плановое обоснование (плановая подготовка аэрофотоснимков), высотное обоснование (высотная подготовка аэрофотоснимков) и планово­высотное обоснование (планово-высотная подготовка аэроснимков). Соответственно, точки съёмочного обоснования - опознаки - подразделяются на плановые, высотные, планово-высотные. В каче­стветочек планового и высотного обоснования в первую очередь должны быть использованы пункты геодезической сети и геодезиче­ских сетей сгущения.

Точки планового и высотного обоснования определяются построением съёмочных триангуляционных сетей, проложением теодолитных и мензульных ходов, прямыми, обратными и комбини­рованными засечками. Высоты точек в зависимости от требуемой точности определяются геометрическим или тригонометрическим нивелированием.

Среди требований, предъявляемых к полевой подготовке аэ­рофотоснимков, как к процессу определения плановых координат и высот контурных точек, следует выделить требования к количеству, расположению и точности определения опознаков. Эти требования обусловлены назначением точек полевой подготовки. Опознаки (точки полевой подготовки) выполняют роль опорных точек, необ­ходимых для внешнего ориентирования фотограмметрических сетей и учёта их деформаций.

Расположение точек полевой подготовки должно обеспечи­вать надёжное решение задачи по преобразованию фотограмметри­ческих координат в геодезические координаты. При наличии избы­точных точек (опорных) надёжное решение достигается при распо­ложении точек в маршруте аэрофотосъемки, показанном на рис. 1. Точки попарно находятся в начале, в конце и в середине маршрута.

Участок аэротопографической съёмки, как правило, покры­вается несколькими маршрутами. Поэтому для обеспечения надёж­ных связей между маршрутами и сокращения количества точек по­левой подготовки, их располагают обычно в зоне поперечных пере­крытий.

Расстояние между парами точек в направлении маршрута за­висит от соотношения масштабов аэрофотоснимков и создаваемого документа, высоты фотографирования, а так же от принятой техно­логии работ.

Обычно расстояние указано в ин­струкциях по топографической съемке. В курсовой работе необхо­димо дать теоретическое обоснова­ние принятому расстоянию между парами опорных точек. Формулы расчёта расстояний имеются в специальной литературе.

Маркировка опознаков выполняется при создании планов в масштабах 1:5 ООО и крупнее, с целью повышения точности опо­знавания на аэрофотоснимках точек геодезического обоснования. Маркировка производится перед аэрофотосъемкой.

При съёмках в крупных масштабах маркируются пункты геодезического обоснования, плановые и планово-высотные опо- знаки, выходы (люки) подземных коммуникаций, входные и вы­ходные ориентиры на осях маршрутов аэрофотосъемки. Могут маркироваться объекты, координаты которых намечено определить в результате фотограмметрического сгущения.

Аэрофотосъемка. Аэрофотосъемка выполняется с целью получения исходных материалов - аэроснимков.

Нормативные условия производства комплекса работ по аэ­рофотосъемке и по приёмке аэрофотосъемочных материалов изло­жены в работе [11].

Аэрофотосъёмка выполняется в соответствии с техниче­ским заданием, которое разрабатывается с учётом масштаба созда­ваемого документа, характера снимаемой территории, методов аэ­рофототопографической съемки. Основными параметрами, кото­рые должны быть обоснованы при принятии решения на аэрофото­съемку, являются масштаб и высота фотографирования относи­тельно плоскости съёмочного участка, фокусное расстояние аэро­фотоаппарата. От этих взаимосвязанных параметров зависят объ­ём, стоимость и сроки выполнения работ по созданию топографи­ческих карт и планов.

В интересах улучшения экономических показателей целесо­образно выполнять аэрофотосъемку в мелком масштабе. С умень­ шением масштаба аэрофотоснимков заданный объект съёмки по­крывается меньшим количеством снимков, что повышает произво­дительность камеральных фотограмметрических работ. Однако при этом возникает ряд вопросов, Например, возможно ли при получе­нии аэрофотоснимков мелкого масштаба сохранить другие парамет­ры снимков, от которых зависит удовлетворение требований к вы­полнению фототопографических работ, как в этом случае изменится объём полевых работ, и многие другие вопросы.

Для ответа на вопрос, с какими параметрами нужно иметь аэрофотоснимки, необходимо отчётливо представлять, для решения каких задач используются снимки при создании топографической карты (плана). При создании топографических карт (планов) сте- реофототопографическим методом по аэрофотоснимкам, составля­ется контурная часть карты (плана) и производится съёмка рельефа. В комбинированном методе аэрофототопографической съёмки аэ­рофотоснимки используются только для создания контурной части документа с использованием фотоплана или посредством съёмки контуров на универсальных стерео-фотограмметрических приборах.

Из трех параметров снимков (I: т, Н и /) при стереото- пографическом методе съёмки обоснованию подлежат высота фото­графирования и масштаб съёмки.

При создании документа комбинированным методом с ис­пользованием фотоплана такими параметрами являются масштаб снимков и фокусное расстояние АФА. Определяющая роль второго параметра обусловлена тем, что при создании фотоплана сущест­венные ограничения и затруднения возникают из-за смещения точек снимка вследствие влияния превышений на местности (смещение точек снимка тем меньше, чем больше фокусное расстояние).

В курсовой работе необходимо дать теоретическое обосно­вание принятым техническим параметрам аэрофотосъемки.

Дешифрирование аэрофотоснимков. Дешифрирование аэ­рофотоснимков заключается в распознавании объектов местности на снимках, установлении их характеристик и вычерчивании их в ус­ловных знаках. Дешифрирование выполняется в поле (непосредст­венно на картографируемой местности) и камерально. При стерео- топографическом и комбинированном методах съёмки с применени­ем второго варианта технологии работ применяются, как правило, оба способа. При стереотопографическом методе полевое дешифри­рование может выполняться до камеральных работ в процессе поле­вой подготовки аэрофотоснимков. В зависимости от характера местности, контурной нагрузки и размеров картографируемой территории выполняется полное или частичное полевое дешифрирование. При полном полевом дешиф­рировании камеральное дешифрирование не выполняется.

Дешифрирование населенных пунктов и объектов с высокой контурной нагрузкой целесообразно производить на увеличенных аэрофотоснимках и фотосхемах, масштаб которых близок к масшта­бу плана.

В процессе дешифрирования используются материалы кар­тографического назначения: топографические карты и планы, дан­ные геодезических обследований местности, материалы прежних и специализированных съёмок, схематические планы и различного рода описания территорий и объектов, а также справочники.

При создании крупномасштабных планов полевое дешифри­рование выполняется, как правило, после камерального с целью проверки и доработки камерального дешифрирования в отношении объектов, неуверенно распознающихся на аэрофотоснимках, уста­новления недостающих характеристик объектов, не изобразившихся на аэрофотоснимке.

При комбинированном методе съёмки дешифрирование вы­полняется одновременно со съёмкой рельефа полностью на местно­сти (в первом варианте метода) или камерально при составлении оригинала плана на универсальных приборах (во втором варианте комбинированного метода съёмки).

При этом с помощью инструментов наносят на планшет объ­екты, изображений которых нет на фотоплане (графическом плане), а также собирают и подписывают географические названия.

Фотограмметрическое сгущение. Фотограмметрическое сгущение выполняется с целью обеспечения аэрофотоснимков опорными точками, необходимыми для трансформирования аэрофо­тоснимков и создания фотоплана или внешнего ориентирования гео­метрической модели, построенной на универсальных приборах.

При фотограмметрическом сгущении определяется положе­ние контурных точек по фотоснимкам. Основным способом фото­грамметрического сгущения является фототриангуляция.

В зависимости от наличия фотограмметрических приборов для измерения снимков, средств вычислительной техники и про­граммного обеспечения, фотогриангуляция на практике реализуется тремя способами: аналитическим, аналоговым или аналого-

цифровым.

В аналитическом способе фототриангуляции задача решает­сяаналитически с применением ЭВМ. Исходными данными являют­ся измеренные на стереокомпараторе координаты (и параллаксы) соответственных точек снимков. До измерения координат точек, на снимках дешифрируют опознают, выбирают связующие точки и точки фотограмметрического сгущения. Все эти точки накалывают иглой, обозначают условным знаком и нумеруются.

В качестве исходной информации используются также эле­менты внутреннего ориентирования снимков, геодезические коор­динаты опознаков, приближённые значения определяемых величин.

В аналоговом способе фототриангуляции построение звеньев выполняется на универсальных стереофотограмметрических прибо­рах. Процесс внешнего ориентирования построенной сети выполня­ется аналитически или сочетанием аналитических и графических решений.

В аналогово-цифровом способе на аналоговых приборах осуществляется лишь построение отдельных звеньев (геометриче­ских моделей местности). Объединение звеньев в маршрутную сеть, её внешнее ориентирование и уравнивание выполняют аналитически с применением ЭВМ.

В курсовой работе студенту необходимо дать обоснование принятого им способа фототриангуляции.

Создание фотопланов. Составление контурной части ори­гинала топографических карты и плана на фотоплане является ре­зультатом совершенствования технологии фотограмметрических процессов, направленного на повышение качества и производитель­ности работ. При реализации этой технологии, особенно при созда­нии крупномасштабных планов, возникают трудности. Они обу словлены необходимостью учёта и устранения смещений точек за влияние рельефа местности и высоты строений в населенных пунк­тах.

При создании документа стереотопографическим методом целесообразно, с целью удовлетворения требований к точности оп­ределения высот, использовать аэрофотоснимки с небольшим фо­кусным расстоянием (/ = 70 -г-140 мм). Поэтому для получения фо­тоснимка, как правило, требуется выполнять трансформирование снимков по зонам или прибегать к ортофототрансформированию. Фотоплан как основа топографического плана изготовляется на не­застроенные территории, на территории с рассредоточенной и мало­этажной застройкой, на плоскоравнинную и равнинно-пересеченную местность.

При невозможности создания фотоплана по аэрофотосним­кам, топографические планы создаются с использованием вторых вариантов стереотопографического или комбинированного метода (см. п.2.3.)

Создание контурной части топографической карты (пла­на) и съёмка рельефа. Контурная часть топографической карты (плана) при использовании аэрофотоснимков создаётся на основе фотоплана или на чистой основе. При использовании фотоплана, в результате камерального и полевого дешифрирования местные предметы и контуры изображают на фотоплане условными знаками. При создании карт и планов комбинированным методом содержание контурной нагрузки документа определяется непосредственно на местности в условных знаках.

При невозможности создания фотоплана, контурная часть топографической карты и плана создаётся на универсальных сте- реофотограмметрических приборах.

Съёмка контуров на универсальном приборе заключается в измерении и проектировании местных предметов и контуров гео­метрической модели на планшет (основу). Для этого измерительная марка стереоскопически наводится на контур (точку контура) и с помощью карандашного устройства фиксируется на планшете.

Местные предметы и контуры, подлежащие изображению на карте (плане), могут быть заранее отдешифрированы и вычерчены на аэрофотоснимках. Процесс дешифрирования может быть совме­щен с процессом съемки контуров. Съёмка контуров в пределах па­ры снимков обычно выполняется по элементам в следующей после­довательности:

• гидрография и гидротехнические сооружения;

• элементы рельефа, не выражающиеся горизонталями;

• населённые пункты, промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты;

• ориентиры и отдельные постройки вне населенных пунк­тов;

• дорожная сеть и дорожные сооружения;

• линии электропередач и связи; растительность и грунты;

• границы и ограждения.

После съемки контуров выполняется съёмка рельефа (при стереотопографическом методе съёмки). Причём съёмке рельефа может предшествовать процесс обработки контурной части состави- тельного оригинала. Зарисованные контуры вычерчиваются цветной тушью в условных знаках.

Съёмка рельефа начинается с определения высот характер­ных точек местности, подписываемых на карте (плане). Затем наме­чаются орографические линии (линии водоразделов и тальвегов) и вычерчивается горизонталь, которая отображает наиболее характер­ные формы рельефа. Если рельеф стереоскопически плохо просмат­ривается, сначала набирают высоты пикетных точек, по которым контролируют проведение горизонтали.

В комбинированном методе аэрофотографической съёмки рельеф снимается в процессе мензульной или тахеометрической съёмки.

После завершения съёмки контуров рельефа в пределах съё­мочной трапеции обрабатывается и оформляется составительский оригинал. При этом обрабатывается изображение контуров местных предметов и рельефа в карандаше, выполняются надписи и зарамоч- ное оформление. На заключительном этапе оформляются материалы и документы, подлежащие сдаче вместе с составительским оригина­лом: формуляр, выкопировки сводок по рамкам, комплекты аэфо- тоснимков с опознаками и точками фотограмметрического сгущения и другие материалы.