Анализ методов сбора цифровой информации для топографического плана.

Введение

Топографическая съемка — один из основных видов инженерно-геодезических изысканий. Проводится она с целью составления карты/плана определенной территории и является обязательным элементом проектирования, строительства и иной землеустроительной деятельности. Выполняется в масштабе от 1:100 до 1: 50000. Регулируется положениями Земельного и Градостроительного кодексов, СНиПами СП 11-104-97 и СП 47.13330.2012, а также рядом других законов и подзаконных актов, действующих на территории всей РФ или отдельных ее субъектов.

Раздел 1. Основные понятия: топографическая съёмка и топографический план

Топографи́ческая съёмка — комплекс работ, выполняемых с целью получения съёмочного оригинала топографических карт или планов местности, а также получение топографической информации в другой форме (ГОСТ 22268-76).
Выполняется посредством измерений расстояний, высот, углов и т.п. с помощью различных инструментов (наземная съёмка), а также получение изображений земной поверхности с летательных аппаратов (аэрофотосъёмка, космическая съёмка).
Наземные съёмки бывают плановые, высотные и комбинированные. Задача плановой, или горизонтальной заключается в определении на уровенной поверхности Земли взаимного расположения (координат) точек, являющихся горизонтальными проекциями точек местности. Цель вертикальной съёмки (нивелирования) заключается в определении высот точек.
Топографический план местности – это план земельного участка в виде графической схемы с указанием характеристик рельефа и с нанесенными на неё значимыми объектами природного или искусственного происхождения. Без составления топографического плана земельного участка на нём невозможно проведение никаких строительных или ландшафтных работ.
Раздел 2. Создание планового съемочного обоснования

Съёмочное обоснование создают с целью сгущения плановой и высотной основы до плотности, обеспечивающей выполнение съёмки ситуации и рельефа тем или иным методом.
Съёмочное обоснование развивают от пунктов государственных геодезических сетей, геодезических сетей сгущения 1 и 2 разрядов и технического нивелирования. На участках съемки площадью до 1 км2 съемочное обоснование может быть создано в виде самостоятельной геодезической опорной сети.
Плотность и расположение пунктов съёмочного обоснования устанавливают в техническом проекте в зависимости от выбранного метода ведения съёмки ситуации и рельефа. Густота основных пунктов, включая пункты опорной сети, может быть различной, но она должна составлять не менее 4 пунктов на 1 км2 съемки масштаба 1:5000, 10 пунктов на 1 км2 съемки масштаба 1:2000 и 16 пунктов при съемке в масштабе 1:1000. Все пункты закрепляют долговременным знаками.
Предельные погрешности определения положения пунктов планового съёмочного обоснования относительно пунктов государственной геодезической сети не должны превышать на открытой местности и на застроенной территории 0,2 мм в масштабе карты или плана и 0,3 мм при крупномасштабной съёмке на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью.
Координаты пунктов съемочного обоснования в зависимости от условий и имеющихся технических средств определяются:
• созданием аналитических сетей (в виде цепочек треугольников, центральных и других простых систем) и геодезических засечек;
• полярным способом;
• способом теодолитных ходов;
• разбивкой прямоугольной сетки и профильных линий;
• спутниковым способом.
В ряде случаев применяют комбинацию из перечисленных способов. Самый распространенный вид создания съемочного планового обоснования наземными методами - теодолитные ходы, опирающиеся на один или два исходных пункта, или системы ходов, опирающихся не менее чем на два исходных пункта. В системе ходов, в местах их пересечений, образуются узловые точки, в которых могут сходиться несколько ходов.
Теодолитным ходом называется полигонометрический ход, в котором углы между сторонами измеряют техническим теодолитом с угловой погрешностью 0,5’, а стороны - мерными приборами с относительной погрешностью от 1/1000 до 1/3000.
По форме теодолитные ходы бывают разомкнутые (опирающиеся на два исходных пункта) и замкнутые (опирающиеся на один исходный пункт). Внутри замкнутого хода для сгущения пунктов съемочного обоснования прокладывают дополнительные диагональные ходы.
Теодолитные ходы могут прокладываться через общие для них пункты, которые называются узловыми. Теодолитный ход, опирающийся только на один пункт опорной геодезической сети, называется свободным, но для контроля ход должен быть замкнутым.
Разомкнутый теодолитный ход, опирающийся только одной точкой на исходный пункт, называется висячим.
Геодезической основой при создании съёмочного обоснования или при съёмке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем могут служить следующие геодезические построения:

Раздел 4. Съемка с применением глобальных навигационных спутниковых систем

В настоящее время методы и средства измерений с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ) как носителей координат находят широкое применение в геодезии. Съемка с применением ГНСС не зависит от погодных условий и времени суток, а измерения выполняются быстро и просто, что многократно повышает производительность труда и удешевляет стоимость работ. Согласно инструкции [5] применение спутниковой технологии (аппаратуры и методов) в общем случае не имеет ограничений для развития съемочного обоснования. Эта технология может быть применена также для крупномасштабных съемок ситуации и рельефа с высотами сечения 5,0; 2,5; 2,0; 15 1,0; 0,5 м. В последние годы с развитием ГНСС-технологий в топографогеодезическом производстве широко применяется так называемый RTK-режим (Real Time Kinematic – кинематика реального времени) спутниковых геодезических измерений (определений). Его суть сводится к применению двух и более приемников, один из которых является «базовым», установленным на пункт с исходными координатами (пункт опорной или государственной сети), а остальные являются роверами – подвижными приемниками.
Раздел 5. Съемка с использованием лазерного сканирования

Одним из наиболее значительных технологических достижений начала XXI века в геодезии и ряде смежных отраслей стало внедрение в практику лазерных сканирующих систем. Сущность метода заключается в измерении с высокой скоростью расстояний от сканера до точек объекта и регистрации соответствующих направлений (вертикальных и горизонтальных улов) в безотражательном режиме. Это достигается за счет блока развертки, в качестве которого выступают сервопривод и полигональное зеркало или призма. Все лазерно-сканирующие системы можно разделить на крупные классы: системы воздушного лазерного сканирования (ВЛС), системы наземного лазерного сканирования (НЛС). НЛС применяется для создания крупномасштабных топографических планов, тогда как создание картографической продукции масштаба 1:500 и крупнее с помощью ВЛС при пространственной точности 10–15 см не представляется возможным. Полевые работы начинаются с создания планово-высотного обоснования (ПВО) – основного для ВЛС и сочетающего в себе основное и рабочее для НЛС. Способ определения координат пунктов основного ПВО аналогичен тому, что используется при выполнении тахеометрической съемки или съемки с использованием ГНСС. Координаты рабочего ПВО определяются с пунктов основного ПВО с использованием линейно-угловых измерений в безотражательном режиме и закрепляются специальными сканерными марками. Также может применяться методика проложения сканерных ходов, в которой часть точек рабочего ПВО предыдущей сканерной станции является точками рабочего ПВО последующей (рисунок 1). [4]

Раздел 6. Аэрофотосъемка

Аэрофотосъемкой (АФС) называется процесс фотографирования земной поверхности с самолета или другого летательного аппарата с целью создания топографических карт (планов) или решения различных народнохозяйственных задач. По количеству и расположению аэрофотоснимков АФС подразделяют на одинарную, маршрутную и многомаршрутную (площадную). Также в зависимости от положения главной оптической оси аэрофотоаппарата (АФА) АФС может быть плановой (оптическая ось в вертикальном положении) и перспективной (оптическая ось в произвольном положении). АФС – один из основных методов для создания топографических карт и планов. Стереотопографический метод является главным для съемки в масштабах 1:10000 и 1:25000. Для более крупных масштабов, при условии заполнения территории сплошной высокой растительностью (масштаб 1:5000 и 1:2000 с сечением рельефа через 1 м и 0,5 м), используется комбинированный способ. Этот способ так же подходит и для плотной многоэтажной застройки (масштаб 1:1000 – 1:500). Перед выполнением аэрофотосъемки выполняется расчет ее параметров (высота фотографирования, перекрытия, базис, количество маршрутов и др.), составляется полетная карта и создается съемочное обоснование для определения элементов внешнего ориентирования (ЭВО) снимков и оценки точности построения модели местности. Для развития такой сети используется определение координат с помощью технологии ГНСС, которая является значительно более эффективной по сравнению с традиционными методами. Для проведения АФС обычно используется самолет или вертолет, оборудованный АФА, который синхронизирован с бортовой и трассовой системой ГНСС, а также вспомогательное оборудование. Для цифровой обработки изображений необходимо использовать цифровое изображение, поэтому при использовании аналоговых камер полученные 23 снимки необходимо сканировать, что приводит к потере качества, информации и снижению точности. Однако аналоговые АФА все еще находят применение.
Заключение

Топографические планы в настоящее время широко применяются в строительстве, промышленности, геологии, сельском хозяйстве, при проектировании железных и автомобильных дорог, а также магистральных каналов.