Наземно-космічні знімання

1. Зйомки виконують різними приладами із застосуванням різних матеріалів для реєстрації одержаних вихідних даних. Традиційно зйомки поділяють, перш за все, залежно від місця знаходження знімального обладнання під час зйомок на наземні та повітряні з використанням фотографічних приладів (аерофототопографічна зйомка). Однак становлення й розвиток наземного знімання із застосуванням фотографій місцевості дає підставу класифікувати зйомки на топографічні та фототопографічні з подальшим поділом на наземні та повітряні. Можна також виділити зйомки суші і зйомки шельфу.

Найчастіше зйомки класифікують за приладами, які застосовують під час їх виконання. У практиці геодезичних досліджень поширені такі види зйомок: теодолітна, що виконується за допомогою теодолітів, тахеометрична, яку виконують за допомогою тахеометрів і мензульна, яку здійснюють за допомогою мензульного комплекту. В окремих випадках використовують бусольну зйомку, при якій основним геодезичним приладом є бусоль, та окомірну зйомку, суть якої становить визначення відстаней на місцевості “на око”. На місцевості з нечітко вираженими формами рельєфу застосовують нівелювання поверхні.

Наземні топографічні зйомки потребують значних затрат часу і зусиль на безпосередні вимірювання на місцевості, тому їх проводять лише тоді, коли інші види зйомок недоцільні з економічних міркувань (мала площа ділянок, ділянки у вигляді вузької смуги тощо). Разом з тим мензульна і тахеометрична зйомки – дійовий метод навчання розумінню карти, зв'язків графічного зображення з реальними об’єктами.

Тепер основним видом знімання є аерофототопографічна зйомка, застосування якої дуже скорочує обсяг польових робіт і підвищує продуктивність праці.

Розрізняють також горизонтальну, вертикальну та топографічну зйомку.

Горизонтальна зйомка. Суть горизонтальної зйомки полягає у вимірюванні горизонтальних кутів за допомогою кутомірних приладів – теодолітів. Тому таку зйомку ще називають теодолітною зйомкою. За результатами теодолітного знімання будують контурний план місцевості, на якому зображують контури (горизонтальні проекції обрисів) населених пунктів, річок, озер, лісів, полів, доріг і інших об’єктів і ситуації.

Контурний план не відображає рельєфу, висотних позначень точок, тому є плоским зображенням місцевості, а теодолітне знімання – плановим, тобто таким, що не визначає висотного положення точок, які знімають.

Теодолітне знімання виконують з метою отримання плану місцевості у великому масштабі (1:2000 – 1:10 000) для складання проектів будівництва інженерних споруд, будівель, автомобільних доріг тощо.

Під час теодолітного знімання виконують такі види робіт:

1)Рекогносціювання місцевості, вибір місць закладання і закріплення вершин теодолітного полігона.

2) Вимірювання довжин ліній полігона.

3) Вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів на точках полігона.

4) Прив’язка полігона до опорних пунктів державної або місцевої геодезичної мережі.

5) Знімання ситуації місцевості.

6) Камеральні роботи – опрацювання лінійних і кутових вимірів, обчислення координат точок, побудова плану.

Вертикальна зйомка. Суть вертикальної зйомки полягає у визначенні висот точок місцевості шляхом нівелювання. Нівелюванням називають визначення перевищень між окремими точками земної поверхні з наступним обчисленням їх висот. Якщо висоти точок обчислено відносно основної рівневої поверхні, їх називають абсолютними висотами, позначками, альтитудами. Якщо їх обчислено відносно будь-якої іншої, умовно взятої поверхні, їх називають умовними.

Топографічна зйомка. Поділяється на тахеометричну, мензульну, бусольну, окомірну, фототопографічну (наземну і повітряну).

Тахеометрична зйомка – один з видів великомасштабної топографічної зйомки, що виконується за допомогою тахеометрів. Слово “тахеометрія” у перекладі з грецької означає “швидке вимірювання”. Швидкість тахеометричної зйомки досягається тим, що при одному наведенні геодезичного приладу на знімальний пікет одержують дані, необхідні для визначення як планового, так і висотного його положення.

Цей вид зйомки має ряд переваг перед іншими видами наземних зйомок, якщо польові роботи необхідно виконати за короткий час або нема сприятливої погоди для виконання зйомки іншими методами. Недолік тахеометричної зйомки в тому, що при складанні карт у камеральних умовах виконавець не бачить місцевість, внаслідок чого можливе упущення окремих деталей місцевості та пов’язані з цим деякі спотворення в її зображенні.

Мензульна зйомка – один з видів топографічної зйомки, при якій за допомогою оптико-механічного приладу кіпрегеля та мензули безпосередньо на знімальній ділянці створюється топографічний план або карта місцевості. Під час мензульної зйомки горизонтальні кути не вимірюють приладом, а одержують шляхом графічних побудов на знімальному планшеті, який закріплений на мензульній дошці, тому мензульну зйомку називають також кутонарисною (графічною). Мензульна зйомка проводиться в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 у разі відсутності матеріалів аерофотозйомки або коли застосовувати її економічно невигідно.

У тому, що план будується безпосередньо на місцевості, основна перевага мензульної зйомки. Такий спосіб зйомки дає змогу порівнювати картографічне зображення з натурою, більш точно проводити горизонталі, вилучити більшість камеральних обчислювальних робіт. Недоліками мензульної зйомки є залежність її від погоди, низька продуктивність праці, громіздке знімальне устаткування.

Мензульна зйомка може бути виконана за такою схемою: підготовчі роботи; згущення геодезичної основи прокладення теодолітних ходів з вирахуванням координат його точок; підготовка знімального планшета (сюди входять побудова координатної сітки і нанесення точок геодезичної основи з відомими координатами; згущення знімальної основи створенням геометричної сітки, прокладенням мензульних ходів тощо; проведення зйомки з одночасним кресленням плану місцевості; остаточне оформлення плану.

Аеротопографічна зйомка. Фототопографія – дисципліна, яка вивчає способи створення топографічних карт і планів за матеріалами фотографічної зйомки місцевості. Фотографування може бути виконане з літака або іншого літального апарата, а також з високих точок земної поверхні. Залежно від того, як зроблено фотознімки місцевості, виділяють два види фототопографічної зйомки: аерофототопографічну і наземну фототопографічну, або фототеодолітну.

Для перетворення знімка в топографічну карту чи план крім фотографування місцевості потрібно провести у певному обсязі польові топографо-геодезичні і камеральні фотограмметричні роботи. Останні пов’язані з визначенням за фотознімками виду, форми і положення об’єктів місцевості тощо, внаслідок чого значно скорочуються польові роботи.

Аерофототопографічна зйомка – це основна державна зйомка, яку виконує топографо-геодезична служба. Широко застосовують її також під час географічних та гідрографічних досліджень, у геології, при земле- та лісовпорядних роботах, у будівництві. На відміну від тахеометричної, мензульної та наземної фототопографічної зйомок аерофототопографічна значно скорочує витрати часу і коштів на складання топографічних карт і планів. Це відбувається насамперед за рахунок того, що фотозйомка дає змогу одержати одномоментні зображення значної за розміром ділянки місцевості у вигляді аерофотознімка, а під час наземної традиційної зйомки на це потрібно значно більше часу, тому що зображення місцевості створюється поступово, від точки до точки. Крім того, більшість робіт для створення топографічної карти виконується за допомогою технічних засобів у камеральних умовах.

Наземну фототопографічну зйомку застосовують для картографування невеликих, головним чином гірських, територій, які на наземних фотознімках зображаються краще, ніж на аерознімках. Її використовують також для вивчення руху льодовиків, зсувів, під час зйомки кар’єрів та для розв’язання ряду інженерних завдань. У деяких випадках її комбінують з аерофототопографічною зйомкою.

Аерофотозйомка полягає у фотографуванні земної поверхні з літака за чітко розробленими технічними умовами. Її здійснюють спеціальними топографічними аерофотоапаратами (АФА), робота яких повністю автоматизована, тобто експонування (відкриття та закриття затвора АФА), перемотування плівки для нового кадру, вирівнювання плівки у площину здійснюється без втручання людини. В результаті багаторазового повторення циклу утворюється аерофільм у вигляді ряду суміжних знімків.

2. Застосування спеціального комплексу космічних і наземних технічних засобів, сучасного програмного забезпечення і технологій дає змогу розв’язати широке коло геодезичних та інженерних задач при виконанні топографічних знімань місцевості; вишукуваннях, проектуванні та зведенні.

Наземно-космічні знімання виконуються в системі координат 1942 р. Сьогодні в Україні координати точок місцевості визначаються в національній системі координат УСК-2000, яка введена постановою Кабінету Міністрів України в 2005 р.

Порівняно недорогими є СР8-приймачі (рис. 1) ля визначення координат у картографії і ГІС-технологіях із точністю до декількох метрів. Ними за допомогою методики диференційного чи відносного позиціювання можна визначати координати з сантиметровою точністю.

У диференційному методі (ДGPS) позиціювання вимірювання виконують у комплексі з базовими станціями. Базову ДGPS- станцію встановлюють на геодезичному пункті, точці знімальної основи з точно визначеними плановими координатами X, Y та висотою Н. Таким вихідним пунктом може бути точка на відкритій місцевості (бажано на підвищенні), координати і висота якої визначені від пунктів державної геодезичної мережі.

Вимірювання в комплексі з базовою станцією виконують двома способами.

1. З опорної станції телеметричними каналами ведучим приймачем передають дані про похибки і сумісно з результатами супутникових вимірювань робочого приймача супутникових сигналів за спеціальним програмним забезпеченням на комп'ютерах обчислюють шукані координати точок місцевості.

2. Коли базова ДGPS- станція працює в режимі “псевдосупутника” і передає такі самі сигнали, як і супутники. Робочі приймачі отримують і обробляють сигнали базової станції за даними корекції і за програмним забезпеченням визначають координати точок місцевості.

На першому пункті вимірювання виконують протягом не менше 10 хв., на інших – від 5 до 30 с. При цьому відстань між точками не повинна перевищувати 300 м за відсутності перешкод для проходження радіосигналів від супутників. Знімання виконують у радіусі до 10 км декількома GPS- приймачами з точністю, достатньою для складання крупномасштабних топографічних планів і створення цифрових моделей місцевості. Перевагою наземно-космічного знімання є можливість виконання робіт за будь-яких кліматичних умов (туман, дощ, сніг, вночі тощо).

Перед початком знімальних робіт переносним GPS- приймачам присвоюють початкові значення (ініціалізацію) за допомогою контролера, вибирають одиниці вимірів і систему координат, в яких виконується топографічне знімання.

Методика польових вимірювань аналогічна методиці тахеометричного знімання. Реєчники (GPS- приймачі) встановлюють на характерних точках ситуації і рельєфу місцевості. Координати точок місцевості з дисплея контролера автоматично записують на магнітні носії інформації. У камеральних умовах в автоматизованому режимі виконується створення топографічних планів місцевості на плотерах і підготовка ЦММ. Цифрову модель місцевості використовують для автоматизації проектування інженерних споруд.

При зніманні закритої місцевості спочатку прорубують просіки та візирки і закріплюють точки знімальної планово-висотної основи. їх координати та висоти визначають GPS-приймачами так само диференціальним методом. Топографічне знімання місцевості виконують від визначених точок планово-висотної основи традиційними методами теодолітного або тахеометричного знімання та ОР8-систем, які забезпечують вимірювання під кронами дерев.

Контрольні питання для самоперевірки

1. За якими ознаками класифікують зйомки?

2. В чому переваги повітряної зйомки?

3. Як класифікують зйомки за приладами?

4. Суть горизонтальної зйомки?

5. Суть вертикальної зйомки?

6. Види топографічної зйомки?

7. Аеротопографічна та фототопографічна зйомки місцевості?

Рекомендована література

1. Клюшин Е.Б., Киселев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия. – М.: Высшая школа, 2000. – 464 с.

2. Геодезія. Частина перша (за загальною редакцією професора, д.т.н. Могильного С.Г. і професора, д.т.н. Войтенка С.П.). – Чернігів, КП „Видавництво „Чернігівські обереги”, 2002 р. – 408 с.

3. Визгин А. А., Ганьшин В. Н., Коугия В.А., Купчинов И.И., Хренов Л.С. Инженерная геодезия / Под общей ред. проф. Л.С. Хренова. – М.: Высшая школа, 1985. – 352 с.

4. Визгин А.А., Коугия В.А., Хренов Л.С. Практикум по инженерной геодезии: Учебное пособие для вузов. – М.: Недра, 1989. – 286 с.

7. Ямбаев Х.К., Голыгин Н.Х. Геодезическое инструментоведение. Практикум: Учебное пособие для вузов. – М.: “ЮКИС” 2005. – 312 c.

11. Инструкция по нивелированию І, ІІ, ІІІ, ІV классов. – М: Недра, 1990. – 167 с.

12. Справочник по инженерной геодезии / П.И. Баран, Н.Г. Видуев, С.П. Войтенко, Ю.В. Полищук, П.Г. Шевердин; Под общей ред. Н.Г.Видуева. – К.: Вища школа, 1978. – 376 с.

13. Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 / ГКНТА –2.04-02-98 (видання офіційне, виправлене та доповнене). – К.: ГУГКК, 1999. – 156 с.

Лекція № 8

Тема: Геодезичні вимірювання на місцевості

Мета: Набути теоретичних знань стосовно методології здійснення основних геодезичних вимірів на місцевості.

Тематичний план лекції: