Аэрофототопографическая и космическая съемка

Проектирование по профилю

При проектировании линейных сооружений (дорог, каналов и др.) на профиль наносят проектную линию и используют его для вычисления проектных и рабочих, а также данных о положении точек нулевых работ.

Требования к проектной линии зависят от назначения и характера дороги. В частности, уклоны должны быть максимально пологими: не более 40‰ на лесовозных дорогах и 60‰ на лесохозяйственных. Расстояние между вершинами переломов проектной линии (шаг проектирования) должно обеспечивать размещение вертикальных кривых, необходимых для обеспечения плавности движения и видимости пути. Земляные работы должны быть минимальными при соблюдении баланса, т.е. равенства объемов насыпей и выемок.

Проектные отметки вычисляют по уклону проектной линии, а уклон – по высотам отдельных фиксированных точек этой линии: местам примыкания к другим дорогам, рассчитанным или заданным высотам мостовых переходов и др. С использованием отметок таких точек, уклон проектной линии вычисляют по формуле:

i=(Н_к-Н_н)/S,

Н_к,, Н_н – проектные отметки конца и начала линии; S – длина горизонтального проложения линии.

Отметки всех других точек данной проектной линии получают по формуле:

Н_послед= Н_пред+ i S_j,

где i – уклон, вычисленный по; Н_послед, Н_пред – проектная отметка предыдущей и последующей точек; S_j – длина горизонтального проложения линии, соединяющей эти точки.

Рабочая отметка – разность между проектной отметкой и отметкой земли.

Точка нулевых работ – точка пересечения проектной линии с профилем земли. Она расположена в месте перехода насыпи в выемку или выемки в насыпь. При проектировании рассчитывают удаление точки нулевых работ от ближайших к ней пикетов и плюсовых точек трассы, а также ее высоту. Результаты расчетов оформляют графически на профиле трассы.

Съемка местности с самолета называется аэрофотосъемкой. Внастоящее время это основной метод картографирова­ния земной поверхности. Достоинствами его являются: быст­рота выполнения полевых работ, возможность охвата съемкой труднодоступных районов, объективность, точность и большая информативность фотографических снимков местности.

Для фотографирования местности с воздуха необходимо иметь специально оборудованный самолет, снабженный аэро фотосъемочным аппаратом. Особенностью этого аппарата яв­ляется то, что фотографирование местности им производится автоматически через постоянный наперед заданный интервал времени, который рассчитывается так, чтобы фотографируе­мая местность перекрывалась соседними снимками. Величина продольного перекрытия должна составлять 60% размера аэ­роснимка.

Аэрофотосъемка может быть одномаршрутной и много­маршрутной (площадной). Одномаршрутная аэрофотосъемка применяется при изыскании и обследовании объектов линей­ного протяжения (дорог, каналов, трубопроводов и т.д.). При площадной аэрофотосъемке на местности прокладывают ряды параллельных маршрутов (рис. 11.1). Маршруты проектируют, как правило, в широтном направлении; между соседними маршрутами предусматривается поперечное перекрытие снимков порядка 30%.

Продольное и поперечное перекрытия предохраняют от пропусков в фотографировании земной поверхности. Кроме того, продольное перекрытие позволяет по каждой паре сним­ков создать пространственную модель местности и на ее осно­ве построить топографический план.

Во время полета на маршруте необходимо выдерживать за­данную высоту съемки, камера аэрофотоаппарата при фото­графировании должна находиться в отвесном положении.

Рис.11.1Многомаршрутная аэрофотосъемка

Снимки в маршрутах нумеруются (номер снимка подписан в северо-восточном углу), это позволяет быстро составить из одиночных снимков накидной монтаж любого аэросъемочного маршрута или площади отснятого объекта местности.

При составлении накидного монтажа снимки последовательно укладывают на рабочем столе таким образом, чтобы в пределах зоны свободного перекрытия два соседних снимка были наложены один на другой и изображения одних и тех же объектов местности левого и правого снимков совместились, при этом обязательно должны быть видны номере снимков (рис. 3). Смонтированные таким образом снимки закрепляют. По окончании монтажа первого маршрута переходят ко второму. Укладывая снимки второго маршрута, следят за совмещением контуров не только в зоне продольного перекрытия, но и в зоне поперечного перекрытия.

По накидному монтажу оценивают качество аэросъемки — прямолинейность съемочных маршрутов, фактические величины перекрытий, фотографическое качество аэрофотоснимков и т.д.

А главное накидной монтаж позволяет получить общее представление о районе планируемых работ.

Рис. 3

Аэроснимок представляет собой центральную проекцию земной поверхности. Если в момент съемки оптическая ось ОС фотоаппарата была отвесна, а снимаемая местность явля­лась горизонтальной плоскостью АВ, то на фотопленке, нахо­дящейся в горизонтальной плоскости, получается плановый аэроснимок местности (рис. 4). Если местность или аэрока­мера, или фотопленка наклонены, то аэроснимок будет иметь искажения). На плановом аэроснимке можно произ­водить различные измерения, однако для этого надо знать масштаб аэроснимка.

Определение масштаба снимка. Масштаб аэрофотоснимка можно определить несколькими способами:

а) опознанием на снимке точек, расстояние между которыми на местности известно. Отношение длины отрезка l между опознанными точками на снимке и расстоянию L между ними на местности и есть масштаб снимка 1: m_с, т.е.

;

б) по значениям фокуса аэрофотоаппарата f_к и высоты фотографирования Н_ф, известным из паспорта залета. На рис. 4 пояснено геометрическое соотношение между этими величинами

, отсюда;

Рис. 4

в) с использованием топографической карты на тот же район, что изображен на аэрофотоснимках. Этим методом рекомендуется воспользоваться для определения масштаба аэрофотоснимка при выполнении лабораторной работы.

Нанести на карту границы сфотографированной на аэрофотоснимке территории (привязать снимок к карте). Определить масштаб аэрофотоснимка.

Выявляют на аэрофотоснимке наиболее крупные объекты: населенные пункты, шоссейные и железные дороги, реки, участки леса и т.д. Эти же объекты находят на карте. Затем находят характерные детали этих объектов (повороты дорог, изгибы рек, контуры оврагов и т.д.) и по ним определяют район аэрофотосъемки. Мягким карандашом проводят на карте линии, соответствующие краям снимка, показывая границы сфотографированной на снимке территории. Масштаб аэрофотоснимка может быть определен по соотношению идентичных расстояний на снимке (l ) и крупномасштабной топографической карте (L). Этот способ определения масштаба аэрофотоснимка наиболее часто используется в практической работе с аэрофотоснимками.

Формула для определения масштаба аэрофотоснимка имеет вид:

, (1)

где: m_к - знаменатель численного масштаба карты;

m_с - знаменатель численного масштаба снимка.

При определении масштаба аэрофотоснимка на карте следует иметь в виду, что точность способа зависит от выбора подходящей линии на снимке. Эта линия (см. рис. 5) по возможности должна удовлетворять следующим условиям:

а) она должна лежать в средней части аэрофотоснимка и проходить, по возможности, вблизи его главной точки;

б) длина ее должна быть, возможно, больше (не менее 50мм);

в) взаимное превышение концов должно быть, возможно, меньше;

г) концами линии должны служить четко выраженные на снимке и карте точки (пересечение дорог, резкие повороты контуров леса, характерные постройки, мосты на реках и т. д.).

Для контроля масштаб определяют по двум направлениям. С этой целью на снимке измеряют длины отрезков ₁ и ₂, расположенных примерно по диагонали аэрофотоснимка, а на карте идентичные им расстояния L₁ и L₂. Измерения выполняют циркулем-измерителем и поперечным масштабом с точностью до десятых долей миллиметра. По формуле (1) вычисляют два значения масштаба аэрофотоснимка и среднее его значение принимают как окончательное.

Рис.5.

Определение высоты фотографирования. Высота фотографирования Н_ф может быть определена из зависимостей, поясняемых рис. 4

=; =,

где f_к - фокусное расстояние аэрофотоаппарата, равное 100мм;

m_сн – знаменатель масштаба снимка, вычисленный в предыдущем примере.

Пример. Для получения аэрофотоснимков масштаба 1: 18300 аэрофотоаппаратом с фокусом 100мм самолет должен выдерживать при аэрофотосъемке высоту полета

Н_ф = 100мм · 18300 = 1830000мм = 1830м.

Измерение базиса фотографирования. Базисом фотографирования В называется расстояние в пространстве между двумя смежными центрами проектирования (рис. 7).

Для определения базиса фотографирования в масштабе снимка используют главные точки снимков, получаемые при пересечении главных осей х и у, построение которых сводится к соединению координатных меток, расположенных на противоположных сторонах снимка.

Рис. 7

На рис. 8 изображены два снимка, составляющих стереопару. Начало координат левого снимка О_л , построенное по координатным меткам, опознают на правом снимке О^'_л путем сопоставления одноименных контуров. Точно так же главную точку О_п правого снимка опознают и накалывают на левом снимке О^' _п .

Рис. 8

Отрезки прямых О_л О^'_п и О_п О^'_л являются базисом фотографирования на левом и правом снимках, они фиксируют начальное направление, совпадающее с полетом самолета при аэросъемке.

Базисы b_л и b_п измеряют с помощью измерителя и линейки до 0,1мм, за окончательную его длину принимают среднее значение

b_ср = (b_л + b_п ) / 2

На аэрофотоснимках с 60% перекрытием базис фотографирования приблизительно равен 70мм.

Задание 3. Определение по снимку расстояния между заданными точками на местности. Для определения по аэрофотоснимку расстояния между двумя точками на местности используют формулу:

, (3)

где - расстояние между двумя точками на аэрофотоснимке, в миллиметрах;

- расстояние между теми же точками на местности, в миллиметрах;

- знаменатель среднего численного масштаба аэрофотоснимка.

Расстояния на аэрофотоснимке измеряют при помощи линейки с миллиметровыми делениями, производя отсчеты до 1мм.