Если превышения невелики и разность продольных параллаксов ∆р ≤ 1–2 мм, то значения h можно вычислять по приближенной формуле

Чтобы оценить, с какой точностью необходимо измерять разности продольных параллаксов, воспользуемся формулой (7.65) и напишем ∆р = = hр/Н = hb/Н, а согласно формуле теории погрешностей (3.24) искомая погрешность m∆р = mh b/Н. При mh = 0,1 м; b = 150 мм и Н = 1000 м находим m∆р ≈ 0,015 мм. С такой точностью разности продольных параллаксов измеряют по стереоснимкам с помощью специальных фотограмметрических приборов или вычисляют компьютерными методами.

Изображение рельефа горизонталями. Фотограмметрические при-

боры обеспечивают определение численных значений высотных координат необходимого количества точек на видимой поверхности стереоскопической модели местности и высоты объектов. Отметки точек определяются относительно отметок опознаков и других опорных точек. Горизонтали для изображения рельефа можно проводить на снимке по стереоскопической модели в фотограмметрическом приборе вручную относительно подписей отметок земли. Компьютерные технологии обеспечивают автоматизацию составления топографических планов.

7.8. ПОНЯТИЕ О ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЯХ МЕСТНОСТИ

Топографические и маркшейдерско-геодезические планы, профили, другие чертежи местности и полезных ископаемых являются графическими отображениями наземной ситуации и рельефа, а также контуров подземных залежей. Математическое и цифровое описание таких объектов применяется в компьютерных системах сбора, регистрации и обработки данных о

249

местности и недрах и используется в технологиях системного автоматизированного решения многообразных маркшейдерско-геодезических задач в процессе инженерных изысканий, проектирования и эксплуатации горных предприятий, извлечения полезных ископаемых, восстановления нарушенных земель и др.

Цифровой моделью местности (ЦММ) называют совокупность точек местности с известными координатами хi, уi, Нi и различными кодовыми обозначениями, предназначенными для замены реальных геометрических форм, отображающих на планах земные объекты, другими геометрическими формами, которые соответствуют математическому языку ЭВМ. Например, кривые линии контуров и горизонталей заменяются ломаными, такие замены называются аппроксимациями, но в дальнейшем при переходе к изображению названных кривых на дисплее компьютера или в графической форме на плане восстанавливается их кривизна соответствующими компьютерными подпрограммами. ЦММ составляются для ситуации, рельефа, почвенно-грунтовых, гидрологических, геологических, метеорологических и других характеристик местности. При геометрическом описании полезных ископаемых составляются ЦМГН – цифровые модели геометризации недр. Информационная емкость цифровых моделей объектов, как правило, значительно больше информационной емкости самого подробного плана или карты. Это значит, что на носителях информации для ЭВМ записывается значительно больше разнообразных данных, чем можно показать в графической форме на маркшейдерско-геодезическом чертеже. Математические выражения, в которые подставляются данные ЦММ для решения конкретных инженерных задач на компьютере, называются математическими моделями местности (МММ). На базе общей ЦММ разрабатываются несколько МММ различного назначения, например для составления профиля земной поверхности по оси трассы дороги, канала, профилей карьеров, геологических разрезов и др. Конкретные виды ЦММ используются при автоматизированном проектировании объектов линейно-

250

го вида, учете объемов извлечения полезных ископаемых и пустой породы

ит.п. Автоматизированное проектирование инженерных сооружений ведется на уровне компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) с получением откорректированной ЦММ и соответствующих крупномасштабных планов того же участка и объекта проектирования.

Эффективность перехода от графического моделирования местности

игеологических образований (планы, профили, разрезы) к цифровому и математическому зависит от возможностей применяемой геодезической техники в автоматизации топографических съемок, специальных угломерных и нивелирных работ, возможностей записи результатов полевых измерений в карты памяти. К таким приборам относятся электронные тахеометры и автоматизированные нивелиры. Современные средства аэрофотосъемки и сканирования земной поверхности с самолета в сочетании с наземным фотографированием представляют наиболее полные данные для получения ЦММ.

Виды цифровых моделей местности. Цифровые данные о местно-

сти записывают для точек, которые в проекции на горизонтальную плоскость расположены либо в вершинах правильных фигур, либо распределены иными способами. Применяемые виды ЦММ подразделяются на несколько групп.

Регулярными ЦММ называются такие, в которых точки модели совмещены с узловыми точками геометрически правильных сеток (треугольных, прямоугольных, шестиугольных), которые как бы накладывают на поверхность аппроксимации (рис. 7.23, а, б).

Нерегулярные ЦММ более разнообразны. К ним относятся система точек на магистралях и поперечниках (рис. 7.23, в). Данная конкретная модель получается в результате съемки местности соответствующим спосо-

бом (см. рис. 7.23, б).

Иной вид нерегулярной ЦММ создается на основе крупномасштабных планов и карт, когда массив точек, определяемых координатами хi, уi, и

251

Нi , размещается на горизонталях через заданные интервалы (рис. 7.23, г). Данные регистрируются с помощью специального прибора – дигитайзера при перемещениях его визира вдоль горизонтали плана.

а, б – в вершинах прямоугольных и треугольных сеток; в – на поперечниках

кмагистральному ходу; г – на горизонталях, д – на структурных линиях,

е– статистические; ж – на контурах

Рисунок 7.23 – Геометрические виды цифровых моделей местности

Структурные ЦММ могут строиться, например, по данным тахеометрической съемки (рис. 7.23, д). Структурные линии соединяют точки, между которыми определяется положение горизонталей.

Статистические ЦММ основаны на определении координат точек, случайно и достаточно равномерно выбранных на местности (рис. 7.23, е).

Контурные ЦММ относятся к простейшим (рис. 7.23, ж). В них определяются плановые координаты точек контуров местности, задающих положение прямых отрезков линейных объектов.

252

Методы получения данных для формирования ЦММ основаны на результатах наземных топографических съемок или обработки материалов аэрофото и сканерной съемок, а также измерений по крупномасштабным топографическим планам. Данные, полученные непосредственными измерениями на местности, являются наиболее точными (координаты точек теодолитных ходов, абрисы съемки ситуации, материалы тахеометрической съемки, нивелирования поверхности).

При использовании для построения ЦММ существующих топографических карт и планов и материалов аэрофотосъемки анализируют их точность и, если она недостаточна, то переходят к съемкам местности. Необходимое разрешение цифровой модели выбирается с учетом требуемой точности решаемых с ее помощью инженерных задач. В числе общих требований: погрешность планового положения контуров ситуации не должна выходить за пределы 1 мм в масштабе плана; погрешности высот при моделировании рельефа не должны выходить за пределы 1/4 высоты сечения рельефа для равнинной местности и 1/2 высоты сечения в пересеченной.

В равнинной местности среднее расстояние между точками исходного массива (см. рис. 7.23, а, б, в, г) принимается равным 20–30 м, в пересеченной – 10–15 м.

Инженерные задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей местности. В САПР ряда объектов строительст-

ва с применением ЦММ и МММ получены методы решения многих инженерных задач, среди них:

–выбор оптимального положения на местности автомобильных дорог, каналов;

–получение продольного профиля и поперечных профилей сооружений линейного вида (дорог, каналов, трубопроводов и др.);

–получение геологических разрезов по заданным маршрутам;

–проектирование преобразованного рельефа на площадках застройки или отвалов вскрышных пород и определение в них объемов земляных масс.

253