Лекция 6. Топографическая съемка местности. Измерения по картам. Ориентирование на местности.
Топографическая съемка местности – это комплекс полевых и камеральных работ, необходимых для создания топографических карт и планов.
Перед началом полевых работ проводится ознакомление с местностью (рекогносцировка) и подготовка планово-высотного обоснования съемки.
Все полевые измерения при съемке выполняются с точек планово-высотного обоснования и относительно них наносятся на карту точки пикетов. Пикеты могут быть высотными или планово-высотными.
Виды топографической съемки местности
Тахеометрическая съемка
Мензульная съемка
Плановое нивелирование поверхности
Контурно комбинированный способ
Стереофотограмметрический метод
Съемка с помощью глобальных систем позиционирования
Съемка с использованием лазерных сканеров
Глазомерная съемка. Значение: рекогносцировка, кроки, абрисы. Оптимальный инструмент для глазомерной съемки – планшет с укрепленным на нем компасом и визирная линейка. Удобно закрепить планшет на длинной заостренной палке длиной 1,2-1,5 м, которая играет роль штатива. Компас служит для ориентирования по магнитному меридиану. Горизонтальные углы определяют графически, высоты не определяют. Расстояние – шагами. 2 вида глазомерной съемки: на чистом листе и на «скелете» карты.
Тахеометрическая съемка (тахеометрия в переводе с греческого – быстрое измерение) выполняется с помощью теодолита или тахеометра.
Положение пикета определяется с помощью одного визирования: 1) по горизонтальному лимбу – направление линии; 2) по дальномеру – расстояние; 3) вычислением по измеренному вертикальному углу – превышение.
Результаты измерений фиксируют в журнале съемки, обязательно включающем кроки – схематические зарисовки ситуации и рельефа местности (на доске). План (карту) составляют в камеральных условиях после обработки измерений.
Порядок действий при тахеометрической съемке:
Установка прибора на одной из точек планово-высотного обоснования, его центрирование и горизонтирование, измерение высоты прибора;
Наводят прибор на рейку, установленную на другой точке планово-высотного обоснования на высоту прибора, выставляют горизонтальный лимб на 0;
Измеряют горизонтальные и вертикальный углы при КЛ и КП, считают 2с и МГ;
Съемка пикетов: только при КЛ измеряют горизонтальный и вертикальный углы, дальномерные отсчеты. По возможности наводятся на высоту прибора, в иных случаях фиксируют высоту визирования.
По завершению работы на станции вновь проверяют 2с и МГ.
Значение реечника. Густота пикетов зависит от сложности контуров и характера рельефа. При несложном рельефа берут не более 1 пикета на 1 см2 плана, при сильнорасчлененном – 4-5.
Выполнение плана происходит в камеральных условиях. Сначала наносятся точки планово-высотного обоснования, потом ситуация, потом рельеф. Интерполяция горизонталей (на доске).
В мензульной съемке измерения и построение картографического изображения производится непосредственно в поле с помощью специального чертежного столика на треноге (мензулы) и оптико-механического прибора (кипрегеля). Горизонтальный угол – только графически. Расстояние – нитяной дальномер. Превышение – номограммы (на доске). Раньше очень широко применялась, сейчас редко в силу большой зависимости от погодных условий.
Электронный тахеометр – сочетание трех устройств: электронного теодолита, лазерного светодальномера и микрокомпьютера. По уровню автоматизации выделяют электронные тахеометры с визуальным наведением на цель и роботы (тахеометры-автоматы).
Поскольку на экран электронного тахеометра может выводиться как численная, так и картографическая информации, получается «электронная мензула» со всеми достоинствами мензульной и тахеометрической съемки.
Нивелирование поверхности используется на плоских участках местности в основном для съемки рельефа. Съемка ситуации возможна при применении нивелиров с горизонтальным лимбом.
Участок съемки разбивается на сетку квадратов или прямоугольников. Шаг ячейки подбирается в соответствии с расчлененностью рельефа. Обязательное условие – наличие одной точки с известной высотой. Устанавливают прибор в произвольном месте, визируют на точку с известной высотой и определяют горизонт инструмента.
Горизонт прибора – абсолютная высота плоскости, в которой находится оптическая ось зрительной трубы нивелира:
Hпр = H1 + Ор (Ор – отсчет по рейке, установленной в точке с известной высотой)
Далее визируют на пикеты как при нивелировании вперед, предельное расстояние – 75 м.
Высота пикетов Hточки = Hпр - Oр
Переходят на следующую станцию и далее аналогичным образом.
Последний этап – интерполяция горизонталей и нанесение ситуации.
Аэрофототопографическая съемка наиболее широко применяется в настоящее время. Делится на контурно-комбинированный и стереофотограмметрический способ. Общее для обоих способов то, что для составления ситуации (контуров) используются аэрофотоснимки или космические снимки высокого разрешения. Для составления рельефа в контурно-комбинированном способе применяются данные полевых измерений (нивелирования), а при стереофотограмметрическом данные о рельефе получают с помощью стереофотограмметрической модели по стереопаре снимков на универсальном стереофотограмметрическом приборе.
Технологическая схема контурно-комбинированного способа идет параллельно по двум ветвям. Первая заканчивается составлением ситуационного плана и включает 7 звеньев: организация летносъемочного процесса – привязка снимков – дешифрирование снимков – сгущение опорной сети точек – трансформирование снимков – монтаж снимков – составление ситуационного плана. Вторая ветвь посвящена получению данных о рельефе и включает: организация съемочного процесса – непосредственно полевые работы – уравнивание высот – интерполяция горизонталей. Заключительный этап – совмещение ситуационного плана и рельефа.
Измерения по картам.
Прежде чем приступить непосредственно к измерениям, нужно выбрать топографическую карту. Выбор заключается в определении оптимального масштаба. Карты более крупных масштабов, чем это необходимо, увеличивают не только точность и подробность информации, но и затраты времени и труда на ее извлечение. Уменьшается обзорность карты. Карты более мелких масштабов уменьшают точность и подробность информации.
Обязательна оценка достоверности карты, определяемая временем ее составления. Темпы изменений зависит от степени освоенности территории, компонента природной или техногенной среды. Также для измерений большое значение имеет качество листа (отсутствие сгибов, надрывов, склеек).
Измерение расстояний. Прямые линии измеряют на карте линейкой и переводят в метры земной поверхности с помощью линейного или поперечного масштаба.
Поперечный масштаб представляет собой прямоугольник, горизонтальная сторона которого разделена на несколько равных частей, обычно по 2 см каждая. Каждая часть носит название основания масштаба. Крайнее левое основание в верхней и нижней частях поперечного масштаба делится на 10 равных частей. Концы этих десятых долей основания соединяются между собой прямыми, отсекающими на горизонтальных линиях сотые доли основания. Таким образом, на поперечном масштабе измеряемое расстояние может быть выражено в целых, десятых и сотых долях основания масштаба. Зная величину основного масштаба (2 см), можно определить «цену» основания в метрах.
Извилистые линии измеряют небольшим шагом циркуля или специальным прибором – курвиметром, состоящим из калибровочного колесика, соединенного системой шестеренок со стрелкой. Стрелка показывает путь, пройденный колесиком в сантиметрах и соответствующее ему расстояние на местности.
Измерение углов и направлений. Транспортир. Азимуты (магнитный и геодезический рассчитывают по формулам).
Для измерения площадей используют три способа. Графический способ применяется для участков, имеющих приблизительно правильную геометрическую форму и ограниченных прямыми линиями. На картах это могут быть населенные пункты и их части, сельскохозяйственные угодья, отводы под транспортные магистрали и т.д. Сущность способа заключается в разбиении сложной геометрической фигуры на несколько простых (треугольники, прямоугольники, трапеции, сектора круга). Площадь сложной фигуры равна сумме площадей ее составляющих фигур.
Механический (инструментальный) способ применяется для фигур, имеющих сложную конфигурацию. Наиболее распространенные приспособления – палетки и планиметр. Палетка представляет собой прозрачную пластину, на которой нанесена: а) сетка квадратов; б) точки; в) параллельные линии. Соответственно палетки называют сеточными, точечными, параллельными. Палетки выгодно использовать для измерения площадей вытянутых участков (долин рек, полос отвода транспортных магистралей).
Планиметр состоит из двух рычагов (полюсного и обводного) и счетного механизма. В настоящее время применяется редко.
Автоматизированный способ основан на обработке цифровых данных.
Измерение рельефа. Измеряют абсолютные высоты, превышения, крутизну ската.
Описание местности по карте составляется по принципу от общего к частному, от характеристики района в целом до описания подробностей.
Общая характеристика местности (географическое положение, тип местности по характеру рельефа, условия проходимости и обзора территории, важные географические объекты).
Справочная часть:
каждый элемент местности (дороги, реки, населенные пункты и др.) описывается целиком на всю территорию;
резко различающиеся элементы описываются по участкам;
при описании объектов кратко освещают характер прилегающей местности
при описании природных объектов антропогенные формы указываются в завершении описания.
Пример – описание реки.
Русло реки.
ширина, глубина, уклон, плановые очертания;
берега русла, их крутизна, наличие обрывов и пляжей; грунт дна и берегов реки;
скорость течения реки на плесах и перекатах;
судоходство и сплав по реке;
Пойма реки.
Наличие поймы на обоих берегах, ее размеры, расчлененность оврагами и промоинами.
Наличие старых русел, пойменных озер и болот.
Растительный покров, грунты и проходимость.
Незатапливаемая при половодье часть дна долины и ее характеристика (террасы, их размеры, грунты, растительность, проходимость).
Склоны речной долины (форма, расчлененность, крутизна, грунты, растительность, проходимость).
Гидротехнические сооружения: наличие и характер мостов, паромов, бродов, места постоянных зимних переправ, наличие ледовых зимних дорог.
Ориентирование на местности. Существуют разные способы ориентирования по: описаниям местности, расспросам местных жителей, топографической карте, аэро- или космическому снимку, небесным светилам, естественным приметам и др. Суть одна - определение местоположения точки стояния; опознавание окружающих предметов, определение направлений и расстояний до ориентиров - выдающихся, хорошо заметных предметов.
Ориентиры бывают: точечными (предметы, изображающиеся на картах внемасштабными условными знаками (башни, трубы и др.), точки пересечения линейных объектов, характерные изломы контуров), линейными (дороги, водотоки, ЛЭП, линии связи) и площадными (небольшие объекты (озера, рощи, болота), характерные формы рельефа (овраги и др.)).
Определение расстояний – 4 основных способа. Промер шагами. Глазомерное определение.
Меньшими, чем в действительности, кажутся расстояния:
до ярко освещенных светлых объектов на темном фоне и наоборот
в ясный солнечный день, особенно при прямом освещении
при наблюдении через водные пространства
до светящихся огней
до гор и объектов, расположенных на их склонах
Большими, чем в действительности, кажутся расстояния:
в сумерки, при наблюдении против света
в тумане, при пасмурной и дождливой погоде
до объектов, плохо выделяющихся на общем фоне
на местности, изобилующей мелкими объектами
до небольших объектов и объектов, расположенных группами
По линейным размерам предметов
По угловым величинам предметов
Ориентирование направлений.
Компас. Движение по азимуту.
Стороны горизонта можно определить по небесным светилам. По Солнцу можно определить стороны горизонта довольно приблизительно, помня, что в нашем полушарии оно примерно находится: в 7 часов местного декретного времени на востоке; в 13 часов местного декретного времени на юге; в 19 часов местного декретного времени на западе; в 1 час местного декретного времени на севере. С большей точностью стороны горизонта можно определить по Солнцу и часам.
По естественным и искусственным приметам
кора деревьев (окраска, лишайники, трещины, смола)
муравейники
квартальные столбы