11

Лекція 6

Тема: Топографічні зйомки на річках і водоймах

План лекції

1. Номенклатура карт і планів

2. Аерофототопографічне знімання

3. Поняття про мензульне знімання

4. Тахеометричне знімання

5. Нівелювання поверхні

6. Наземне фототеодолітне знімання

1. Номенклатура карт і планів

Для практичного використання карти та плани складають на окремих аркушах. Тоді в заданому масштабі поверхня Зем­лі зображується на великій кількості аркушів. Постає питання визначення розміщення кожного аркуша карти на поверхні земної кулі.

Номенклатурою називають систему розграфлення і позна­чення окремих аркушів топографічних карт та планів.

Земну кулю розбивають меридіанами по довготі через 6°. Отримані сферичні двокутники називають колонами. їх позна­чають арабськими цифрами 1, 2, ..., 60 проти ходу годиннико­вої стрілки, починаючи від меридіана з довготою 180°. Потім від екватора на північ та південь півкулі Землі розбивають па­ралелями через 4°. Отримані пояси від екватора на північ і пів­день позначають великими буквами латинського алфавіту: А, В, С, .... Z.

У перетині довгот через 6° по довготі та 4° по широті отриму­ють трапецію аркуша карти масштабу 1:1 000 000 їх познача­ють через літеру пояса по широті та номер колони по довготі.

Так, місто Київ розміщується на аркуші карти масштабу 1:1000 000 — М-36, Львів — М-34 та Сімферополь — L-36 тощо.

Територія України зображується на шести аркушах карти масштабу 1:1 000 000. Площа аркушів карт і планів більших масштабів буде збільшуватися. Тому їх число в межах аркуша карти масштабу 1:1 000 000 буде збільшуватися за приблизно однакової площі аркуша карти чи плану різних масштабів.

Для подальшого розграфлення аркушів топографічних карт і планів аркуш карти дрібнішого масштабу ділять меридіана­ми та паралелями на ціле число трапецій аркушів карт крупні­шого масштабу. Так, приміром, для отримання карт масшта­бом 1:500 000, 1:200 000, 1:100 000 аркуш карти масштабу 1:1 000 000 ділять відповідно на 4,36 та 144 аркуші. Номенкла­тура більших масштабів включає номенклатуру карти масшта­бу 1:1 000 000.

В основу розграфлення більших масштабів топографічних планів покладено аркуш карти масштабу 1:100 000

2. Аерофототопографічне знімання

При аерофототопографічному зніманні топографічний план і цифрові моделі місцевості отримують за результатами фото-зображень місцевості з літальних апаратів або з космосу.

Способи визначення розмірів, форми і просторового поло­ження предметів, контурів і рельєфу місцевості за фотознімка­ми вивчаються в курсі фотограмметрія.

Аерофотознімання місцевості виконується за допомогою аерофотознімального та навігаційного устаткування з літака, гвинтокрила, штучних супутників Землі та інших літальних апаратів. До аерофотознімальної системи входить аерофото­апарат (АФА) із системою гіростабілізуючих пристроїв і при­ладу управління. Залежно від висоти фотографування використовують аерофо­тоапарат з фокусними відстанями f_k від 50 до 500 мм і більше.

Гіростабілізуюча установка забезпечує приведення оптич­ної осі АФА в прямовисне положення з похибкою до ± 10'.

Командний навігаційний прилад забезпечує дистанційне управління і контроль за роботою основних вузлів і механізмів АФА (відкриває затвор через рівні інтервали часу і т. ін.).

До навігаційного устаткування належать: радіовисотоміри, статоскопи, GPS-прилади.

Залежно від висоти аерознімання розрізняють:

1) крупномасштабне аерофотознімання висотою до 200 м з мотодельтапланів, використовують АФА з фокусною відстан­ню f_k = 50; 70 мм;

2) аерофотознімання з висоти до 2 км — з літаків або гвинтокрилів (f_k = 100, 140, 200, 350 та 500 мм);

3) космічне знімання з висоти до 200 км — зі штучних су­путників Землі (f_k > 500 мм).

Коли оптична вісь АФА приблизно прямовисна, то аерофо­тознімання називають плановим, а при її нахиленому поло­женні — перспективним.

Планове аерофотознімання використовують при складанні топографічних планів і карт, а перспективне — при повітряно­му обстеженні та дешифруванні аерознімків, при ландшафтно­му проектуванні, розв'язанні екологічних та інших інженер­них задач, автоматизованому проектуванні лінійних споруд.

Залежно від призначення та розмірів об'єкта виконують аерофотознімання у вигляді окремих маршрутів при вишуку­ваннях лінійних споруд. Його називають маршрутним аерофо­тозніманням.

За картографування великих площ місцевості аерофотозні­мання виконують шляхом прокладання декількох маршрутів, що перекриваються, — багатомаршрутне аерофотознімання.

За кадрового аерофотознімання отримують аерофотознімки з поздовжнім перекриттям не менше 60 % і попе­речним перекриттям від 20 до 60 %.

Аерофотознімки місцевості отримують у центральній проекції.

Для трансформування і монтажу аерофотознімків на кож­ному з них необхідно мати не менше чотирьох планових опо­знаків. Геодезичними методами визначають координати неве­ликої кількості планових опознаків. Подальше їх згущення виконують в камеральних умовах на стереофотограмметрич­них приладах. Цей процес називають фототріангуляцією.

Для зображення рельєфу на стереоприладах на кожному аерознімку необхідно мати декілька точок з відомими позна­чками, їх визначають геодезичними методами. Вони можуть бути згущені шляхом фотограмметричних вимірювань у мето­ді стереофотограмметричного знімання.

Стереофотограмметричне оброблення матеріалів аерофото­знімання дає змогу отримати топографічний план (карту), електронну карту (ЕК) та цифрову модель місцевості (ЦММ).

На сучасному етапі використовують стереофотограмметрич­ні прилади з автоматичною реєстрацією виміряних координат точок місцевості із записом у пам'яті комп'ютера чи на магніт­них носіях інформації ( компакт-диски, флешки). Це дає змогу отримувати топографічні плани в автоматичному режимі на графопобудовниках і цифрові моделі місцевості.

При використанні електронних стереоскопічних зображень місцевості немає необхідності використання складних стерео­фотограмметричних приладів. Безпосередньо на комп'ютері виконується стереофотограмметрична обробка електронних стереопар аерознімків за допомогою автоматизованих систем цифрової фотограмметрії (ЛСЦФ). Вона забезпечує аналітич­ний розв'язок усього комплексу фотограмметричних задач та автоматизовану підготовку топографічних карт, планів і циф­рових моделей рельєфу з використанням фотограмметричних станцій "Дельта" (Україна).

Аеровишукування — це комплекс спеціальних повітряних, наземних, польових і камеральних робіт для отримання вихід­ної топографо-геодезичної, інженерно-геологічної, гідрологіч­ної, гідрометричної, економічної та інших видів інформації, необхідної для розробки проектів інженерних споруд. Їх ви­конують за сучасними технологіями із застосуванням аерозні­мального, навігаційного (систем навігації GPS) та стереофото­грамметричного устаткування сучасними засобами автомати­зації та комп'ютерної техніки.

Залежно від поставлених завдань виконують:

— щілинне аерознімання, коли отримують фотозображення місцевості у вигляді суцільної стрічки вподовж маршруту;

— панорамне аерознімання — отримують прямокутні аерознімки значної ділянки місцевості з великим поперечним ку­том поля зору та високої якості зображення по всьому полю;

— електронне аерознімання — виконують за допомогою спеціальних телекамер або камер-сканерів із записуванням ін­формації про місцевість на магнітні носії, що дає змогу використовувати комп'ютерну стереофотограмметричну обробку аерознімків.

При використанні різних зон спектра електромагнітних хвиль виконується:

— чорно-біле аерофотознімання — найбільш простий і де­шевий спосіб з використанням чорно-білої фотоплівки;

— кольорове аерофотознімання на тришаровій кольоровій фотоплівці;

— спектрозональне аерофотознімання — на кольоровій двошаровій фотоплівці (в одному шарі отримують однокольо­рове зображення місцевості у видимій частині спектра, в дру­гому — для невидимої частини спектра) отримують зображен­ня місцевості в умовних кольорах; використовують у земле­впорядкуванні, для отримання гідрогеологічних характерис­тик тощо;

— багатозональне аерофотознімання виконується одно­часно з синхронно працюючих аерофотокамєр з різними комбі­націями фотоплівок;

— інфрачервоне (теплове) аерофотознімання виконується з використанням спеціальних чорно-білих і кольорових приладів-тепловізорів;

— радіолокаційне аерофотознімання — коли фотозображення місцевості отримують за відбитками електромагнітних хвиль на магнітних носіях інформації; може виконуватись вдень і вночі.

Для визначення кількісних і якісних характеристик об'єк­тів виконують дешифрування аерознімків, безпосередньо на аерознімках, фотосхемах і фотопланах.

За способом виконання розрізняють польове, камеральне та комбіноване дешифрування.

Польове дешифрування полягає в безпосередньому порівню­ванні об'єктів на аерофотознімках з об'єктами на місцевості і визначенням їх характеристик: назви населених пунктів, бо­лота, луки, лісу, швидкість течій тощо. Дешифрування може виконуватися з літальних апаратів.

Камеральне дешифрування використовує типові дешифро­вані ознаки, які розкривають їх зміст, характер об'єктів і кон­турів місцевості, топографічні, геологічні, гідрометричні та інші види інформації.

За комбінованого дешифрування частину інформації про об'єкти місцевості отримують за результатами камерального дешифрування і доповнюють її результатами польового де­шифрування.

Сучасні методи дешифрування аерофотознімків виконують засобами автоматизації та обчислювальної техніки.

при створенні та оновленні топографічних і спеціальних карт, виданні карт, міському кадастрі, землевпорядкуванні, розв'язанні широко­го кола інженерних і прикладних завдань, створенні цифрових карт тощо.

Цифрова фотограмметрична станція "Дельта" успішно кон­курує з аналогічними станціями Європи та США, постійно удо­сконалюється, підвищується якість їх програмного забезпе­чення, розширюється сфера її застосування.