Виды съёмок и их классификация

В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды съемок.

Нивелирование (вертикальная или высотная съемка) производится с целью определения высот точек земной поверхности.

Теодолитная съемка — это горизонтальная (плановая) съемка местности, выполняемая с помощью угломерного прибора — теодолита и стальной мерной ленты. При выполнении этой съемки измеряют горизонтальные углы и расстояния. В результате съемки получают ситуационный план местности с изображением контуров и местных предметов.

Мензульная съемка производится при помощи мензулы — горизонтального столика и кипрегеля — специального углоначертательного прибора, снабженного вертикальным кругом и дальномером. В процессе этой съемки топографический план местности составляется непосредственно в поле, что позволяет сопоставлять полученный план с изображаемой местностью, обеспечивая тем самым своевременный контроль измерений.

Тахеометрическая съемка выполняется тахеометрами, при этом на местности измеряют горизонтальные и вертикальные углы (или превышения) и расстояния до точек. По результатам измерений в камеральных условиях строится топографический план местности.

Наземная стереофотосъемка выполняется фототеодолитом, представляющим собой сочетание теодолита и фотокамеры. Путем фотографирования местности с двух точек линии (базиса) и последующей обработки фотоснимков на специальных фотограмметрических приборах получают топографический план снимаемого участка местности.

Аэрои космическая фотосъемки проводятся специальными аэрофотоаппаратами, устанавливаемыми на летательных аппаратах (самолетах, спутниках, дельтапланах и т. д.). Для обеспечения этой съемки на местности выполняют определенные геодезические измерения, необходимые для планово-высотной привязки аэроснимков к опорным точкам местности.

Буссольная съемка производится с помощью буссоли и мерной ленты для получения ситуационного плана местности. В качестве самостоятельной буссольная съемка в настоящее время не применяется; иногда она используется для съемки небольших участков местности (например в лесоустройстве и др.) как вспомогательная при других видах съемок.

Глазомерная съемка — контурная съемка местности, выполняемая на планшете с компасом при помощи визирной линейки. При сочетании глазомерной съемки с барометрическим нивелированием можно получить топографический план местности. Глазомерная съемка с самолета (вертолета) называется аэровизуальной. В инженерной практике данная съемка применяется при предварительном ознакомлении с местностью (рекогносцировке), а также при изысканиях в неисследованных районах.

Нивелирная съемка Для отображения рельефа на топографических картах, планах и профилях необходимо знать высоты точек местности. С этой целью производят нивелирование (вертикальную съемку), под которым подразумевают полевые измерительные действия, в результате которых определяют превышения одних точек местности над другими. Затем по известным высотам исходных точек определяют высоты остальных точек относительно принятой уровненной поверхности.

Знание высот земной поверхности необходимо:

1).Для изучения вертикального движения земной поверхности.

Для высотного обоснования топографических съемок.

Для изображения рельефа местности на картах и планах.

Для проектирования и строительства.

5).Для сельскохозяйственных нужд (орошение и осушение).

В зависимости от метода и применяемых приборов различают следующие виды нивелирования:

• 1) геометрическое, выполняемое с помощью нивелира, который обеспечивает горизонтальный луч визирования, и двух нивелирных реек. Можно выполнять двумя методами: «из середины» и «через ГП»;
• 2) тригонометрическое, выполняемое наклонным визирным лучом;
• 3) барометрическое, выполняемое с помощью барометров, действие которых основано на известной зависимости между атмосферным давлением и высотой над уровнем моря;
• 4) гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одинаковом уровне независимо от высоты точек, на которых установлены эти сосуды;
• 5) стереофотограмметрическое, выполняемое с помощью измерений на стереоскопических парах аэрофотоснимков;
• 6) аэрорадионивелирование, осуществляемое с помощью радиовысотомеров, устанавливаемых на самолетах;
• 7) механическое, производимое с помощью приборов, автоматически вычерчивающих профиль проходимого пути;
• 8) GPS (глобальная система позиционирования).

Из перечисленных видов нивелирования наиболее точным и распространенным является геометрическое нивелирование.

Способы нивелирования:

1. Нивелирование вперед. При этом способе отметки получают, пользуясь высотой (горизонтом) инструмента.

h = Ги — b (1).

h= b — Ги, если b > Ги (2).

где b — отсчет по рейке.

2. Нивелирование из середины. Этот способ более точный, чем первый. Здесь инструмент ставится где-нибудь между точками, превышение которых следует определить. На самих точках ставится рейка. Превышение определяют как разность между отсчетами а и b:

h=a-b (3).

При нивелировании точно из середины, на равном расстоянии от точек, определение разности превышения получается точнее, т.к. в этом случае возможные отклонения визирной оси трубы нивелира от горизонтальною положения будут равны в двух отсчетах и как бы взаимоисключаются. Об этом следует помнить при нивелировании на максимальных расстояниях (порядка 100 м) и при нивелирных ходах [3].

Нивелир-геодезический инструмент для измерения превышения точек земной поверхности.

Основными частями нивелира являются: зрительная труба, цилиндрический или круговой уровень (необходим для установления нивелира в горизонтальное положение) и подставка с тремя регулирующими винтами.

Классифицируются нивелиры:

• 1. По точности измерения: высокоточные; точные; технические.
• 2. В зависимости от устройства привидения линии визирования горизонтальное положение: с уровнем при зрительной трубе; самоустанавливающиеся; с компенсатором.

Поверки нивелира:

• 1. Поверки нивелиров с уровнем при зрительной трубе:
  • — ось цилиндрического уровня перпендикулярна оси вращения нивелира;
  • — ось кругового уровня параллельна оси вращения прибора;
  • — вертикальная нить сетки параллельна оси вращения нивелира;
  • — визирная ось зрительной трубы параллельна оси цилиндрического уровня.

Поверки нивелира с компенсатором:

• — ось кругового уровня параллельна оси вращения прибора;
• — поверка исправности компенсатора.

Нивелирование трассы Продольное нивелирование-нивелирование, которое ведут вдоль узкой полосы земли по заранее намеченному направлению. На основе продольного нивелирования вычисляют высоты и составляют профиль трассы. При продольном нивелировании на линии разбивают пикетаж, то есть на местности намечают, а также закрепляют через каждые 100 м точки, называемые пикетами.

Если скат между соседними пикетами имеет переломы, то между ними в характерных точках местности намечают плюсовые точки рельефа.

После закрепления точек приступают к нивелированию. При двусторонних рейках каждую пару соседних пикетных точек нивелируют по способу из середины по двум сторонам рейки. Плюсовые точки нивелируют только по рабочей стороне. Все отсчеты по рейкам записываются в журнал и отмечают на абрисе.

Нивелирная рейка предназначена для определения вертикальных расстояний от точки, на которой установлена рейка до луча визирования. Бывают складные и цельные рейки, а также с прямым и обратным изображением шкал.

На рейках сантиметровое деление. У реек одна сторона рабочая, с черным делением, а другая, с красным делением, дополнительная.

Теодолитная съемка Теодолитная съемка — съемка ситуации. Применяется в основном застроенных участках при создании планов при масштабе 1:2000;1:500. Теодолитной она называется потому, что основным прибором, с помощью которого она выполняется, является теодолит, предназначенный для измерения горизонтальных углов и углов наклона.

Съемочной геодезической сетью при теодолитной съемке может быть сеть треугольников, сеть теодолитных полигонов, составляющих группу смежных многоугольников, или теодолитных ходов, представляющих систему ломаных линий. Концами этих линий должны быть точки (пункты более точной геодезической сети), положение которых уже определено и выражено координатами. При съемке небольших участков съемочная сеть может представлять один полигон или один ход. Ход, проложенный внутри полигона для съемки ситуации, называется диагональным.

Углы в теодолитных полигонах и ходах измеряют при помощи теодолитов с погрешностью не более 0,5'.

Линии измеряются мерной лентой в прямом и обратном направлениях с предельными относительными ошибками и .

Цель проложения теодолитных ходов — получение на местности ряда пунктов, имеющих координаты.

Пункты на местности закрепляют (временными или постоянными знаками).

После проложения теодолитных ходов снимают контуры ситуаций внутри участка несколькими способами:

1).Способ обхода. Все контуры, которые пересекают створ измеряемых линий, фокусируется расстояние от предыдущей точки.

Способ прямоугольных координат (способ перпендикуляров). Используют для съемки точек, расположенных на открытой местности вблизи сторон теодолитного хода. Для определения положения углов здания достаточно опустить на линию теодолитного хода перпендикуляры измерить расстояния от твердой точки по линии теодолитного хода до оснований перпендикуляров и длины перпендикуляров [4].

3).Полярный способ. С точек теодолитного хода, принимаемых за полюс, положение каждой точки из контуров ситуации пределяют парой полярных координат, направление на точку и расстоянием до нее. Углы измеряют теодолитом, расстояние — дальномером.

Способ угловой засечки. Используют при съемке удаленных труднодоступных местных предметов (трубы, шпили, антенны и т. п.). Определяемая точка получается путем пересечения направлений из двух и более теодолитного хода (для контроля — не менее чем с трех направлений). Углы измеряют теодолитом, при этом угол при определенной точке должен быть в пределах 30−150° [5].

Способ линейной засечки. Используют для съемки точек путем измерения отрезков с точек. Точки на линии теодолитного хода выбирают так, чтобы угол засечки при определенной точке был в пределах 30−150°, отрезки не превышали 50 м. На плане сначала получают точки и из этих точек как из центров с некоторыми радиусами и в масштабе плана проводят дуги окружностей, пересечение которых дает положение точки на плане [6].

Обработка полевых материалов.

Обработку полевых материалов проводят в следующей последовательности.

• 1. Проверяют все записи и вычисления в полевых журналах.
• 2. Заполняют ведомости вычисления координат теодолитных ходов.

Составляют схематический чертеж теодолитных ходов с указанием на них средних углов и расстояния проложений.

Составляют схему при вязке теодолитных ходов к опорным пунктам геодезической сети, измеряя при этом угол полигона к опорной сети;

• 5. Вычисляют координаты вершин теодолитного хода.
• 6. Составляют план теодолитного хода.

Обработка ведомостей вычисления координат замкнутого теодолитного хода.

• 1. Определение и распределение угловой погрешности замкнутого полигона:
  • а). Определяют практическую сумму измеренных углов:

(4).

б). Определяют теоретическую сумму углов полигона:

где п — число углов теодолитного полигона в). Находят угловую невязку:

f (6).

г). Вычисляют допустимую угловую невязку:

f (7).

Если невязка допустима, её распределяют с обратным знаком по всем углам. Сумма исправленных углов должна быть равна сумме теоретических.

2. Вычисляют дирекционные углы и румбы. По начальному дирекционному углу и исправленным внутренним углам находят дирекционные углы всех остальных сторон хода. Подсчет проводят последовательно.

(8).

Контролем правильности вычислений дирекционных углов является получение начального дирекционного угла.

• 3. По дирекционным углам находят румбы (острый угол между северным или южным исходным направлением и данным направлением).
• 4. Вычисление приращения координат:

(9).

где d — горизонтальное проложение (10).

5. Увязка приращения координат:

Вследствие погрешности измерений горизонтальных углов и длин, суммы приращений координат не равны нулю, поэтому необходимо найти абсолютную линейную погрешность в периметре полигона:

(11).

(12).

(13).

Чтобы оценить точность линейных и угловых измерений вычисляют относительную погрешность:

где Р — периметр (14).

При допустимой погрешности полученные приращения координат увязывают — находят поправки к приращениям координат:

(15).

Поправки со знаком плюс прибавляют к приращению с обратным знаком невязки:

(17).

(18).

6. По исправленным приращениям от точек с известными координатами последовательно находят координаты вершин теодолитного хода:

(19).

Мензульная съемка Мензульная съёмка — совокупность действий при составлении подробного плана местности, с помощью мензулы и её принадлежностей. Мензульная съёмка производится для получения топографических планов небольших участков местности в масштабах 1:5000 — 1:500. когда отсутствуют материалы аэрофотосъёмки либо применение их является экономически нецелесообразным. В горном деле мензульная съёмка применяется на открытых горных разработках, при детальных геологоразведочных работах для съёмки обнажений горных пород, для съёмки промплощадок горных предприятий и т. д.

Эти действия подразделяются на два рода: определение отдельных опорных точек, или составление так называемой геометрической сети, и съёмка подробностей. Отдельные точки, преимущественно вершины гор и холмов, пересечения дорог и т. п. означаются на местности вехами; выбрав из этих точек две, расстояние между которыми может быть измерено непосредственно цепью (базис) и с которых открывается обширный кругозор, съёмщик устанавливает мензулу на одну из них и, визируя на все видимые другие точки, прочерчивает соответствующие направления; те же действия исполняются и на другой точке. Пересечения линий, прочерченных на те же окружающие точки, изобразят на мензульном планшете соответствующие точки местности в том масштабе, в каком нанесён был базис.

Переходя последовательно на другие точки, съёмщик получит изображение и всех прочих точек местности, составляющих геометрическую сеть. При съёмке подробностей употребляются один из следующих четырёх способов:

Засечки, т. е. дальнейшее развитие геометрической сети.

Промеры с вехи на веху и с точки на веху цепью, замечая все точки пересечения промеряемой линии с контурами местности.

Инструментальный обход в местах закрытых, например, в лесах и в ущельях гор.

Из одной точки стояния.

Последний способ наиболее употребителен и удобен тем, что произволом съёмки не сопряжено с порчей огородов и полей: съёмщик рассылает по контурам реечников и все окружающие точки получает на 6yмаге дальномерным способом. Попутно со съёмкой подробностей зарисовываем и рельеф местности [7].

Тахеометрическая съемка Тахеометрическая съемка — топографическая съемка, выполняемая с помощью теодолита или тахеометра и дальномерной репки (вехи с призмой), в результате которой получают план местности с изображением ситуации и рельефа. Тахеометрическая съемка выполняется самостоятельно для создания планов или цифровых моделей небольших участков местности в крупных масштабах (1: 500 — 1:5000) либо в сочетании с другими видами работ, когда выполнение стереотопографической или мензульной съемок экономически нецелесообразно или технически затруднительно. Её результаты используют при ведении земельного или городского кадастра, для планировки населенных пунктов, проектирования отводов земель, мелиоративных мероприятий и т. д. Особенно выгодно ее применение для съемки узких полос местности при изысканиях трасс каналов, железных и автомобильных дорог, линий электропередач, трубопроводов и других протяженных линейных объектов. Слово «тахеометрия» в переводе с греческого означает «быстрое измерение». Быстрота измерений при тахеометрической съемке достигается тем, что положение снимаемой точки местности в плане и по высоте определяется одним наведением трубы прибора на рейку, установленную в этой точке. Тахеометрическая съемка выполняется обычно с помощью технических теодолитов или тахеометров. При использовании технических теодолитов сущность тахеометрической съемки сводится к определению пространственных полярных координат точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом горизонтальный угол В между начальным направлением и направлением на снимаемую точку измеряется с помощью горизонтального круга, вертикальный угол v — вертикального круга теодолита, а расстояние до точки D — дальномером. Таким образом, плановое положение снимаемых точек определяется полярным способом (координатами в, d), а превышения точек методом тригонометрического нивелирования.

Преимущества тахеометрической съемки по сравнению с другими видами топографических съемок заключаются в том, что она может выполняться при неблагоприятных погодных условиях, а камеральные работы могут выполняться другим исполнителем вслед за производством полевых измерений, что позволяет сократить сроки составления плана снимаемой местности. Кроме того, сам процесс съемки может быть автоматизирован путем использования электронных тахеометров, а составление плана или ЦММ — производить на базе ЭВМ и графопостроителей. Основным недостатком тахеометрической съемки является то, что составление плана местности выполняется в камеральных условиях на основании только результатов полевых измерений и зарисовок. При этом нельзя своевременно выявить допущенные промахи путем сличения плана с местностью [91].

При теодолитной съемке с каждой станции снимается горизонтальный угол до объекта, также нитяным дальномером одновременно устанавливается расстояние до объекта и также вертикальный угол до объекта.

Максимальное расстояние от тахеометра до рейки и между пикетами зависят от масштаба съемки и высоты сечения рельефа:

(21).

В полевых условиях кроме журнала тахеометрической съемки ведется абрис на отдельных листах для каждой станции.

Па абрисе указывается станция, а также предыдущая и последующая точка ходов.

Все пикеты, отмеченные точками с номерами должны быть одинаковы на абрисе и в журнале.

Стрелками, показывающими направление ската соединяют соседние пикеты, между которыми имеется равномерный уклон. При составлении плана по стрелкам судят о том, между какими пикетами можно интерполировать горизонтали.

Интерполирование — проведение горизонталей через точки на плане, имеющие одинаковую высоту.

Составление топографического плана по материалам тахеометрической съемки.

Для составления плана топографической съемки выполняют математическую обработку результатов полевых измерений, приведенных в журнале тахеометрической съемки. Для этого вычисляют место нуля и углы между станциями по сторонам тахеометрического хода по следующим формулам:

(23).

(25).

где КП и КЛ — отсчеты по лимбу теодолита при круге право и круге лево МО — место нуля.

Тахеометрическая съемка обычно выполняется при круге лево. Величину места нуля определяют перед выполнением съемки и при необходимости приводят к нулю.

В соответствующие графы журнала записывают расстояния D, горизонтальные проложения d и превышения h', которые вычисляют с помощью тахеометрических таблиц или микрокалькуляторов по формулам:

(27).

где i-высота прибора;

v-высота наведения;

k-коэффициент нитяного дальномера;

1-количество делений на рейке;

a-угол наклона.

Если углы наклона не превышают 2°, то измеренные линии принимают за горизонтальные проложения. Горизонтальные проложения вычисляют с округлением до 0.1 м, а превышенияс точностью до 0.01 м. Знаки превышения одинаковы со знаками углов наклона. Далее выполняют увязку высот тахеометрического хода.

После вычисления превышений на всех станциях их увязывают между станциями по тахеометрическому ходу. Для этого выписывают горизонтальные проложения между станциями, прямые и образные превышения.

При вычислении средних превышений между станциями ставят знак прямого превышения. Теоретическая сумма превышений равна разности высот станций III и I:

[h]_Т=H _III— H _I (28).

Невязку сравнивают с допустимой, которую вычисляют по формуле:

Если невязка допустима, то ее распределяют на каждое превышение с обратным знаком, пропорционально длинам линий. Высота II станции равна:

HII=HI+hI-II (30).

Высоты станций записывают на соответствующие страницы журнала, а вычисляют высоты пикетов по формуле:

H=H_cт+hI.

Далее производят составление и вычерчивание плана.

На листе чертежной бумаги размером A3 строят сетку координат. Для того откладывают от левого края 6 см, снизу 5 см, относительно этой точки разбивают координатную сетку и наносят точки по координатам. Масштаб 1:2000. Укладывают основание транспортира по линии ориентирования, по его окружности откладывают углы на реечные точки, отмечают маленький черточкой, около которой подписывают номер направления. По этим направлениям откладывают измерители в масштабе плана расстояния. С правой стороны строго горизонтально подписывают отметки д. о 0.1 м. пользуясь отметками станций и реечных точек, методом графической интерполяции проводят на плане горизонтали с сечением рельефа через 1 м. При интерполировании пользуются адресом.

План оформляют тушью в соответствии с условными знаками данного масштаба. Горизонтали вычерчивают коричневой тушью. Горизонтали с отметками, кратными пяти метрам, утолщают и подписывают.