3.5. Трассирование автомобильных дорог

Трассирование линейных объектов выполняется в составе инже- нерно-геодезических изысканий трасс линейных объектов, как правило, в два этапа – камеральное и полевое [63, 64].

Камеральное трассирование должно содержать:

- сбор, анализ и компьютерную обработку – оцифровку существующих фондовых картографо-геодезических материалов (топографических карт и планов в цифровом и графическом видах в масштабах 1:1 000 000 – 1:100 000), в том числе аэро- и космических снимков, землеустроительных, лесоустроительных карт и планов, материалов инженерных изысканий прошлых лет, данных по государст-

масштабах 1:25 000 – 1:10 000 с существующими границами лицензи-

онных участков, особо охраняемых природных территорий, землепользователей и землевладельцев, муниципальных районов и субъектов РФ с нанесенными вариантами прохождения трассы;

тоспособных вариантов прохожденияАтрассы автомобильных дорог должны производ тьипо ц фровым, векторным или растровым топо-

- обоснование выбора трассы.

графическим картам, ц фровымбаэрофотоснимкам (в масштабе, как правило, 1:25С000) ли по ц фровым топографическим планам (в

Камеральное трассирование и предварительный выбор конкурен-

масштабе, как прав ло, 1:10 000). При этом используются имеющиеся в наличии материалы космической съемки, результаты цифровой аэрофотосъемки и (или) воздушного лазерного сканирования местности.

Технический отчет по результатам камерального трассирования конкурентоспособных вариантов прохождения трассы должен содержать:

-картограмму топографо-геодезической изученности;

-топографические карты полосы местности вдоль оси конкурентоспособных вариантов прохождения трасс в бумажном или цифровом (векторном или растровом) виде;

-инженерно-топографические планы (в графическом и цифровом виде) участков прохождения трассы;

-продольные профили по осям вариантов прохождения трассы;

60

-ведомости координат и высот точек съемочного обоснования (планово-высотного обоснования аэрофотоснимков);

-документы предварительного согласования вариантов прохождения трассы.

Полевое трассирование должно содержать:

создание планово-высотной геодезической опорной сети;

полевое трассирование (вынос намеченной трассы на местность) с нивелированием оси трассы и поперечников в характерных местах изменения рельефа местности, закрепление трассы временными знаками;

создание планово-высотного съемочного обоснования с включением пунктов опорной геодезической сети;

создание и (или) обновление инженерно-топографических планов полосы местности вдоль трассы, участковИпереходов через водоемы и водотоки, железные и автомобильные дороги, площадок под отдельные сооружения и др.; Д

составление технического отчета (с текстовыми и графическими приложениями). А

При производстве инженерно-геодезических изысканий линейных объектов геодезическойбосновой служат пункты опорной плано- во-высотной геодезической сети, координаты и высоты которых определены методами спутниковыхи на людений, а также пункты плано- во-высотной съемочной геодез ческой сети, создаваемой вдоль трасс

линейных объектов.

В состав работСпри полевом трассировании окончательного варианта прохождения оси трассы входят:

- рекогносцировочное обследование сложных и эталонных участков прохождения трассы;

- вынос в натуру, закрепление оси трассы и привязка оси трассы к пунктам геодезической основы с использованием геодезических спутниковых приемников [4] и (или) проложением теодолитных (тахеометрических) ходов по оси трассы с закреплением точек начала и конца трассы, створных точек и углов поворота;

- привязка углов поворота оси трассы к элементам ситуации; - техническое нивелирование (геометрическое или тригономет-

рическое) по оси трассы и на поперечниках на пикетных и всех плюсовых (переломных) точках трассы;

- создание планово-высотного съемочного обоснования; - съемка поперечных профилей по осям водопропускных труб;

61

- создание инженерно-топографического плана трассы, продольного и поперечных профилей;

- инженерно-геодезическое обеспечение других видов инженерных изысканий.

Для автоматизированного проектирования линейных объектов по данным топографической съемки трассы и на основе данных полевого трассирования создают цифровую модель местности (ЦММ при наличии задания застройщика или технического заказчика).

На территории населенных пунктов и предприятий, а также на незастроенной территории (если это предусмотрено в задании) вместо полевого трассирования выполняют инженерно-топографическую съемку или обновление существующих инженерно-топографических планов полосы местности по выбранному варианту прохождения трассы с последующей камеральной укладкой трассы, камеральным построением профилей и поперечников по материалам съемки и подготовкой информации по планово-высотному обоснованию для геодезического обеспечения строительства.

3.6. Наземное лазерное сканирование

Наземное лазерное сканирование выполняется трехмерным лазерным сканером, измеряющим трехмерные координаты точек впередилежащей местности с помощью лазерного импульсного безотражательного дальномера, который поворачивается по вертикали и горизонтали с получением плотного массива точек. Это современный оперативный вид съемки местности, который вобрал в себя последние достижения компьютерных технологий. Применение лазерного сканирования местности в настоящее время оказывается особенно эф-

62

фективным в связи с большими объемами полевых работ по сбору информации для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта существующих автомобильных дорог [29].

Трехмерный сканер измеряет трехмерные координаты по выбранному фрагменту местности с помощью безотражательного дальномера, который поворачивается по вертикали и горизонтали с получением плотного массива точек, имеющего три координаты и информацию о цвете.

Суть технологии лазерного сканирования заключается в определении пространственных координат точек местности (поверхности объекта). Это реализуется посредством измерения расстояний до всех определяемых точек местности с помощью лазерного безотражатель-

от своего предыдущего положения так, чтобы пройти через узел не-

ного дальномера. При каждом измерении лучИдальномера отклоняется

которой воображаемой сетки, называемой сканирующей матрицей. Количество строк и столбцов матрицыДможет регулироваться. При

этом чем выше плотность точек матрицы, тем выше плотность точек на поверхности объекта и тем Авыше точность результатов измерений

снимаемого объекта. Все измерения производятся с очень высокой скоростью – до несколькихбдаже десятков тысяч измерений в секунду.

лазерный безотражательныйидальномер. На пути к снимаемому объекту импульсыСлазерного злучения проходят через систему зеркал, которые осуществляют пошаговое отклонение лазерного луча. Чаще всего конструкция лазера состоит из двух подвижных зеркал, приводимых в движение прецизионными сервомоторами, обеспечивающими точное наведение лазерного луча на тот или иной узел сканирующей матрицы. Зная углы разворота зеркал в момент наблюдения и измерения расстояния, процессор вычисляет трехмерные координаты каждой точки. Все управление работой прибора осуществляется посредством специального портативного компьютера с соответствующим программным обеспечением. Полученные трехмерные значения координат точек местности передаются на компьютер по интерфейсному кабелю и накапливаются в специальной базе данных. При этом объемы данных, получаемых со сканера, могут измеряться сотнями мегабайт, а порою и гигабайт.

В большинстве конструкций сканеров используют импульсный

63

В конструкции сканера отсутствуют обязательные атрибуты традиционных геодезических приборов: зрительная труба, устройство наведения (визир, целик и т.д.), устройство центрирования, метка на корпусе для измерения высоты прибора, уровень (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Наземный лазерный сканер 3D Laser Scanner

РезультатомСработы сканера является множество точек (пикселей) с вычисленными трехмерными координатами. Такие наборы точек принято называть облаками точек или сканами. Обычно количество точек в одном скане может варьироваться от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов. В начале определяют координаты самого сканера в условной системе координат.

Каждый сканер имеет определенную область обзора или поле зрения. Предварительное наведение сканера на исследуемые объекты осуществляется либо с помощью встроенной цифровой фотокамеры, либо по результатам предварительного сканирования. Работа по сканированию нередко происходит в несколько сеансов из-за ограниченного поля зрения и из-за специфической формы объекта. Для обеспечения процесса «сшивки» сканов, снятых с разных позиций сканера, в пределах зон взаимного перекрытия размещают специальные мишени, координаты которых обычно определяют с помощью безотражательного тахеометра. Поскольку при сканировании координаты точек

64

вычисляются в системе координат самого сканера (рис. 3.7), для перевода всего массива данных в нужную систему координат нужно определить координаты, как минимум, трех мишеней.

Объект

Сканер

-в технологии полностью реализованДИпринцип дистанционного зондирования, позволяющий собиратьАинформацию об исследуемом объекте, находясь на расстоянии от него. При этом информацию о местности сразу получают в цифровом виде;

-по полноте и подробности получаемой информации с лазерным сканированием не может сравниться ни один из известных геодезических методов съемкии;

-лазерное скан рован е отличается непревзойденной скоростью работы. ИнформацСя об объекте в виде облака точек собирается за считанные минуты;

-лазерное сканирование отличается высокой точностью измерений ± 6 мм;

-обеспечивает получение готового материала непосредственно в полевых условиях;

-оперативно обеспечивает определение «мертвых» зон и их устранение.

Благодаря своей универсальности и высокой степени автоматизации процессов измерений, лазерный сканер является не просто геодезическим прибором, а инструментом оперативного решения широкого круга прикладных инженерных задач:

съемка сложных инженерных объектов с большим количеством коммуникаций;

съемка автомобильных дорог и дорожных объектов (мостов,

65