Маркировка

Составление проекта планово-

высотного обоснования

или

Аэрофотосъемка

Планово-высотное обоснование

Дешифрирование

Изготовление фотопланов

Фотограмметрическое сгущение, планово-

высотного съемочного обоснования

или

Съемка рельефа и контуров на универ-

сальных приборах на чистой основе

Рисовка на универсальных приборах, составление контурной части карты на фотоплане

Рисунок 1 – Технологическая схема создания карт стереотопографическим методом.

Комбинированный аэрофототопографический способ используется тогда, когда стереотопографический способ не обеспечивает точность отображения рельефа. Такие условия возникают в следующих случаях:

• земная поверхность покрыта сплошным лесом или кустарником, причём колебания высоты растительности превышает допустимую ошибку приведения горизонталей (отображения рельефа);

• при крупномасштабных съёмках, когда травостой (летняя съёмка), старая трава (весенняя съёмка) или другие помехи не позволяют определить стереоскопически отметки земной поверхности с требуемой точностью;

• при съёмках в масштабе 1:500, когда минимально допустимая высота фотографирования не обеспечивает требуемой точности определения отметок на стереоприборах.

Ниже приведена технологическая схема, используемая при создании топографических карт и планов комбинированным методом (рисунок 2).

Приведённые технологии действительны и для автодорожных изысканий.

Однако при использовании этих технологий для решения автодорожных задач отдельные процессы технологий имеют свою специфику. Свои особенности имеют аэрофотосъёмочные работы, процессы планово-высотного обоснования, фототриангуляции и создания графической документации.

В ОАО НФ «ИркутскгипродорНИИ» топогрфическую съёмку выполняли стереотопографическим методом. Следовательно, далее все процессы будут рассматриваться исходя из этого метода.

Сбор картографических материалов

Составление технического проекта на топографическую съёмку

Составление рабочего проекта на аэрофотосъёмку и плановое обоснования

Маркировка

Аэрофотосъёмка

Планово-высотная подготовка («привязка» снимков)

Фотограмметрическое сгущение опорной съёмочной сети

Изготовление фотопланов и светокопий с них

Камеральное дешифрирование на фотоплане

Полевая съёмка рельефа, досъёмка контуров и объектов, контроль камерального дешифрирования

Подготовка карт к изданию

Рисунок 2 – Технологическая схема создания карт комбинированным методом.

1.2 Аэрофотосъёмка для решения автодорожных задач

Основные требования к аэрофотосъёмке для создания карт и специальных целей в основном одинаковые, но имеются некоторые отличия. Сначала рассмотрим общие требования.

Перед выполнением аэрофотосъёмки на какую-либо местность необходимо рассчитать её параметры: фокусное расстояние, высота фотографирования, масштаб съёмки, продольное и поперечное перекрытия. Для этих параметров существуют требования, рекомендации, наставления, которые указаны в инструкции по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500.

Масштабы фотографирования, типы аэрофотоаппаратов, особенности требования к материалам аэрофотосъёмки предусматривается в техническом задании на выполнение аэрофотосъёмочных работ. Техническое задание на аэрофотосъёмку разрабатывается с учётом характера снимаемой территории и масштабов составляемых планов, требований к виду конечных топографических материалов, сроков выполнения работ и дополнительных требований к топографическим материалам, проектируемой технологии аэрофототопографической съёмки.

Фотографирование местности для стереотопографической съёмки рельефа в равнинных районах должно, как правило, выполняться аэрофотоаппаратами (АФА) с =70 мм, во всхолмлённых и горных районах – с=100 мм. Для застроенных территорий, если один и тот же залёт используется и для составления плана, и для стереоскопической рисовки рельефа, фотографирование местности следует выполнять АФА с=100 мм.

При выборе АФА для стереоскопической съёмки контуров следует учитывать, что ширина «стереоскопической мёртвой зоны», образуемой смещением изображений высоких объектов (зданий, деревьев и др.) в направлении от точки надира составляет:

При =100 мм – 0,7 высоты объекта

При =140 мм – 0.5 » »

При =200 мм – 0,35 » »

Для того чтобы не было необходимости учитывать разномасштабность изображений крыш и оснований построек при составлении фотопланов, фокусные расстояния АФА выбираются с учётом следующего:

Для фотопланов масштаба 1:5000 мм Lh/20;

1:2000 мм Lh/3,2:

1:1000 мм Lh/0,8;

1:500 мм Lh/0,2;

где h – преобладающая высота построек в м,

L – преобладающая протяжённость построек в метрах.

АФА, используемые для стереоскопической съёмки, должны обладать высокими метрическими свойствами.

Аэрофотосъёмка для стереоскопической рисовки рельефа при крупномасштабной съёмке должна выполняться только проверенными АФА, объективы которых исследованы в отношении дисторсии, оказывающей наибольшее влияние на точность определения высот.

Для съёмки используются чёрно-белые, цветные и спектрозональные аэроплёнки с противоореольной защитой на полиэфирной (лавсановой) и триацетатной основах.

Обеспечение аэроснимками границ объекта съёмки и съёмочных участков должно соответствовать действующим техническим требованиям к аэрофотосъёмке для топографических целей, которые оговариваются при заключении договора на выполнение аэрофотосъёмочных работ.

Направление маршрутов аэрофотосъёмки при фотографировании значительных по площади объектов, как правило, должно быть «запад-восток» или «восток-запад». При съёмке для целей изыскания допускается прокладка аэрофотосъёмочных маршрутов и по другим направлениям.

При выборе масштаба фотографирования для стереофотограмметрических работ учитывают заданную точность стереоскопической рисовки рельефа (или высот, подписываемых на плане), точность нанесения контуров и допустимые коэффициенты величены R (отношение масштаба плана к масштабу снимков) используемых стереофотограмметрических приборов.

Значения масштаба фотографирования (относительно точек местности с минимальными высотами) для стереотопографической съёмки, в зависимости от высоты сечения рельефа и применяемых АФА, должны быть не мельче указанных в таблице

Таблица 1 – Рекомендуемые параметры аэрофотосъёмки

Высота сечения рельефа, м	Фокусное расстояние АФА, мм	Масштаб фотографиро вания			Высотная подготовка	Территория: 1 – незастр. 2 – застр.
Масштаб плана 1:5000
0,5	70 100		1:6500 1:5500	Спл. разр.			1 1, 2
1,0	70 100		1:12000 1:10000	То же			1 1, 2
2,0	70, 100 70, 100 140		1:20000 1:18000 1:15000	» »			1, 2 1, 2 2
5,0	70, 100 100,140 100,140		1:20000 1:20000 1:15000	» »			1 2 1, 2

Продолжение таблицы 1

Масштаб плана 1:2000
0,25	70 100	1:3500 1:3000	Спл. То же	1 2
0,5	70 100	1:6500 1:5500	Спл. или разр. То же	1 1, 2
1,0	70 100 70, 100	1:10000 1:10000 1:7000	» »	1 2 1, 2
2,0	70, 100 100,140	1:10000 1:7000	Разр. То же	1, 2 1, 2
Масштаб плана 1:1000
0,25	70 100	1:3500 1:3000	Спл. »	1 1, 2
0,5	70 100, 140	1:5000 1:3500	Спл. или разр. Разр.	1 1, 2
1,0	100, 140 140, 200	1:5000 1:3500	»	1, 2 1, 2
Масштаб плана 1:500
0,25	100 100, 140	1:3500 1:1750	Спл. »	1, 2 1, 2
0,5; 1,0	100, 140, 200 100, 140, 200	1:3000 1:1750	Спл. или разр. »	1, 2 1, 2

Значения масштабов фотографирования при изготовлении фотопланов определяемые в зависимости от заданного масштаба плана, фокусного расстояния АФА, даны в таблице 2.

Таблица 2 – Значения масштабов при изготовлении фотопланов

Масштаб плана	Масштаб Фотографирования	Фокусное расстояние АФА, мм
1:5000	1:20000 1:15000 1:10000	200, 100 350 350, 200, 100
1:2000	1:8000 1:4500	500, 350, 200 500, 350, 200
1:1000	1:5000 1:2400	500, 350, 200 500, 350, 200
1:500	1:3000 1:1200	500, 350, 200 500, 350, 200

При аэрофотосъёмке городов для топографических съёмок в масштабах 1:1000 и 1:500целесообразно поперечное перекрытие задавать равным 60%, чтобы имелась возможность стереоскопически рассматривать детали построек минимум с двух сторон.

Аэрофотосъёмка площади участка может выполняться одним аэрофотоаппаратом или двумя одновременно.

Аэрофотосъёмка одновременно двумя АФА с получением дополнительным АФА крупномасштабных аэрофотоснимков для целей дешифрирования проектируется в тех случаях, когда фотограмметрические работы производятся по аэрофотоснимкам мелкого масштаба (полученных основным аэрофотоаппаратом), не позволяющим выполнить дешифрирование с необходимой полнотой и подробностью.

Аэрофотосъёмку с большим количеством древесной растительности следует выполнять в период отсутствия листвы.

Аэрофотосъёмка крупных речных долин выполняется в период меженного уровня воды в реках. В зоне водохранилищ аэрофотосъёмку следует выполнять при нормальном подпорном горизонте, который может приходиться на разные сезоны года. На прибрежных участках с выраженными приливно-отливными явлениями рекомендуется выполнять при одном из предельных уровней [16].

Все перечисленные требования, определённые настоящими инструкциями и наставлениями по топографической съёмке параметров аэрофотосъёмки, действительны и для автодорожных задач.

Для уточнения можно руководствоваться рекомендациями, изложенными в публикации А.Н. Лобанова, И.Т. Антипова и П.Д. Гука.

Рассмотрим выбор параметров аэрофотосъёмки для стереотопографической технологии с учётом различных рекомендаций.

Точность определения элементов ориентирования снимков зависит от способа взаимного ориентирования связок (условие коллинеарности или компланарности), а также выбранной системы координат, но пропорциональность меры точности от фокусного расстояния остаётся во всех случаях.

Производственный опыт свидетельствует о целесообразности использования АФА с в основном для стереотопографической съёмки плоскоравнинных открытых районов, где возникают трудности с отображением слабо выраженных форм рельефа.

Однако следует иметь в виду, что при больших перепадах высот на местности в пределах одной стереопары может оказаться, что разность продольных параллаксов

(1)

будет слишком большой. Если P 15 мм, то стереоэффект становится неустойчивым, а точность стереоизмерений низкой. Поэтому следует определить , при котором P  15 мм. Преобразовав известную формулу

(2)

(умножим её на f/f и примем H/f = m), получим рабочую формулудля расчёта :

, (3)

где b – базис в масштабе снимка;

m – масштаб съёмки.

Более мелкий масштаб получается не только за счёт уменьшения фокусного расстояния, но и за счёт увеличения высоты фотографирования. Поэтому стремятся выбрать максимально допустимую высоту фотографирования. Критерием допустимости является точность, которая должна быть обеспечена выбранными параметрами аэрофотосъёмки (f и H).

Для определения параметров, обеспечивающих заданную точность, пользуются формулами, полученными дифференцированием формул прямой фотограмметрической засечки. Для высот точек Z (h) в одиночной модели средняя квадратическая ошибка выражается формулой:

(4)

или

(5)

для плановых координат x , y

(6)

или, полагая , получим

. (7)

Общая ошибка в плане () выразится формулой

(8)

В формуле (6), (7), (8) ,- средние квадратические ошибки трансформированных значений продольных параллаксов и координат точек снимков.

Для определения из (8) получим

, (9)

где - допустимая средняя квадратическая ошибка отображения рельефа на карте (плане), заданная нормативными допусками по топосъёмке соответствующего масштаба;

b – базис в масштабе снимка, вычисляемый по формуле

, (10)

где Px – продольное перекрытие аэрофотоснимков;

- средняя квадратическая ошибка трансформированного продольного параллакса.

Значения определяется ошибками измерения продольных и поперечных параллаксов и вычисляются по формуле:

. (11)

Величины определяются по статистическим данным производства по точности определения высот точек местности и одиночной модели, т.е. при рисовке рельефа на универсальных приборах [9].

По данным формулам получены следующие параметры аэрофотосъёмки: 44 мм, у используемой камеры RC-30 303,223 мм, 0,46 м,0,28 м,920 м, =3000.

Рассмотрим выбор параметров аэрофотосъёмки, предложенный автодорожниками.

Параметры аэрофотосъёмки выбирают в зависимости от масштаба создаваемого плана (таблица 3) [4].

Таблица 3 – Рекомендуемые параметры аэрофотосъёмки

Параметры	Масштабы планов
	1:500	1:1000	1:2000	1:5000	1:10000
Фокусное расстояние АФА f, мм	100 – 200	70-200	70-200	70-200	70-200
Масштаб аэрофото съёмки	1:1000 -1:3000	1:3500 – -1:6000	1:5000- -1:12000	1:5000- -1:20000	1:10000- -1:40000

Сравнивая расчётные параметры и рекомендации автодорожников видно, что они мало отличаются. В расчётах масштаб аэрофотосъёмки получился крупнее, за счёт того, что использовались аэрофотоаппараты с большим фокусным расстоянием. Высота фотографирования практически одинаковая.

Основные параметры аэрофотосъёмки получают по следующим формулам:

1. высота фотографирования

; (12)

2. продольное Px и поперечное Py перекрытия

, (13)

где h – максимальный перепад высот точек местности в пределах снимка;

3. базис фотографирования

, (14)

где =60%.

4) расстояние между смежными маршрутами

, (15)

где ,- формат снимка (23*23 см),

=30% [3].

Для используемых в дипломной работе материалов получим следующие параметры, вычисленные по рекомендациям автодорожников: = 2120 м,54%,38%,740,6 м, 998,2 м.

Особенностью аэрофотосъёмки при решении автодорожных задач является следующее: при создании топографических карт и планов выполняется площадная аэрофотосъёмка по параллелям, в автодорожных же работах выполняется маршрутная аэрофотосъёмка. Вдоль трассы автодороги прокладываются одиночные или спаренные аэрофотосъёмочные маршруты. Спаренные маршруты прокладываются для уменьшения числа секций съёмочных маршрутов.

1.3 Особенности планово-высотного обоснования, дешифрирования и фотограмметрического сгущения

Прослеживая порядок технологии создания карт и планов, следующими этапами будут планово-высотное обоснование, дешифрирование и фотограмметрическое сгущение. Эти процессы почти не отличаются от технологии топографических задач. Но имеются некоторые особенности при автодорожных изысканиях.

Планово-высотное обоснование выполняется по той же технологии что при создании карт и планов. Особенностью является то, что при инвентаризации автодороги опознаки размещают по линии трассы автодороги, то есть близко к оси аэрофотосъёмочного маршрута, и ставят достаточное количество опознаков по краям маршрутов, так как отсутствует контроль на стыках маршрутов, для того, чтобы обеспечить надёжную стыковку со смежными маршрутами. По нашему мнению, необходимо делать планово-высотное обоснование по краям маршрута ещё и для того, чтобы избежать кручения маршрута, а по дороге геодезические работы выполнялись для конкретных автодорожных задач.

Особенности дешифрирования автодорожников в том, что они опознают необходимые для автодорожных задач объекты.

При дешифрировании автомобильной дороги М-52 «Чуйский тракт» особое внимание уделялось объектам:

- дорожные знаки, а также делились по типам;

- коммуникации (трубы, мосты, ограждения);

- выемки и насыпи.

Также при дешифрировании используется паспорт автодороги с характеристиками труб, мостов, видами и количеством дорожных знаков, отображаются все съезды и примыкающие дороги разных классов. Производится выноска характеристики автодороги (ширина покрытия, общая ширина) и подпись километража.

Особенности аэрофотосъёмки и планово-высотного обоснования влияют на технологию фотограмметрического сгущения.

Фотограмметрическое сгущение для автодорожных целей имело свои особенности в том, что точки сгущения наносились в основном вдоль линии трассы автодороги, а остальные распределялись равномерно по всей модели.

Так как аэрофотосъёмка, как правило, маршрутная (редко двухмаршрутная), при планово-высотном обосновании необходимо особое внимание обращать на края маршрутов и обеспечить надёжный контроль конечной точности фототриангуляции в этих местах.

1.4 Документация при инвентаризации автодорог

Выполнив в определённом порядке все процессы топографической технологии, создаётся документация необходимая при инвентаризации федеральной автомобильной дороги М-52 «Чуйский тракт». В АО НФ «ИркутскгипродорНИИ» следующий перечень предоставляемой ими документации:

- утверждённые в установленном порядке цифровые инженерно-топографические ортофотопланы земельных участков в масштабе 1:2000 на машинных носителях в формате данных .SXF(ГИС «Панорама»);

- утверждённые в установленном порядке цифровые инженерно-топографические ортофотопланы земельных участков в масштабе 1:2000 в графическом виде;

- ортофотопланы масштаба 1:2000 в системе координат 1963 года на обрабатываемую территорию на машинных носителях в формате данных .TIFF;

- каталоги координат и кроки (абрисы) межевых знаков;

- утверждённые акты установления и согласования границ земельных участков со смежными землепользователями;

- технические отчёты о выполнении инженерно-геодезических изысканий на район работ (промежуточных – по этапам выполнения работ и итоговый);

- другие отчётные материалы в соответствии с требованиями строительных норм и нормативных технических документов, указанных технических документов.