Тема 1. Сущность топографии как науки

ТОПОГРАФИЯ

ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ

Основная литература:

 

1. Колосова Н.Н.. Чурилова Е.А, Кузьмина Н.А. Картография с основами топографии – М.- Дрофа, 2010. 272 с.

1. Кусов В.С. Основы геодезии, картографии и космоаэросъемки: учеб. пособие для студентов вузов: рек. УМО по классич. университет. образованию / В.С.Кусов.- М.: Академия, 2009.- 256 с.- (Высшее профессиональное образование).
2. Раклов В.П. Картография и ГИС: учеб. пособие для студентов вузов: Рек. УМО по образованию в области землеустройства и кадастров / В.П.Раклов.- М.; Киров: Константа; Акад. Проект, 2011.- 214 с.-(Gaudeamus).

4. Чурилова Е.А., Колосова Н.Н. Картография с основами топографии. Практикум. – М., 2010. - 128 с.

1. Условные знаки для топографических карт масштабов

1:25 000 – 1:1 000 000. М., 1983.

1. Южанинов В.С. Картография с основами топографии. М.: Высшая школа, 2005. – 302с.

 

Дополнительная литература:

1. Берлянд А.М. Картография: Учеб. для студентов вузов, обуч-ся по геогр. и экол. спец. / А.М.Берлянд.- М.: Аспект-Пресс, 2001.- 336 с.
2. Божок А.П. Топография с основами геодезии. М.: Высш. шк., 1986.
3. Дьяков Б.Н. Геодезия: Общий курс. Новосибирск: Изд-во Новосибир, ун-та, 1993.
4. Жарков С.А. и др. Некоторые вопросы состояния и развития исследований в геодезии, фотограмметрии и картографии // Геодезия и картография. 1993. №11.
5. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» // Стандарты и качество. 1993. №6.
6. Картография с основами топографии: Учеб.пособие для студентов пед.институтов / Под ред. Г.Ю.Грюнберга. М., 1991. – 368с.
7. Комиссарова Т.С. Картография с основами топографии. – М.: Просвещение, 2001.
8. Курошев Г.Д., Смирнов Л.Е. Основы геодезии и топографии. СПб.: С.-Петербург. Ун-та, 1994.
9. Левицкий И.Ю., Евглевская Я.В. Решение задач по топографическим картам. – М.: Просвещение, 1996.
10. Фокина Л.А. Картография с основами топографии: учеб. пособие … /Л.А. Фокина. – М.: Гуманитар.изд. центр ВЛАДОС, 2005. – 335с.
11. Фокина Л.А. Картография с основами топографии. Практикум - М., - 2009. – 128 с.

 

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1.Картографическая лаборатория (редактор карт, интерактивные модели, упражнения, анима­ции) на CD-ROM (project spi - Statum)

2. http://kartograff - сайт публикаций о фундаментальных и прикладных проблемах геодезии, топографии, картографии, дистанционного зондирования Земли

3. http://www.miigaik.ru/ - сайт Московского государственного университета геодезии и картографии

4. www.geotop.ru//catalogue.phtml – сайт с каталогом литературы по картографии и топографии

Требования к студентам по освоению курса «Топография»:

1. Все чертежно-графические работы выполнять в альбоме или на листах бумаги для черчения.

2. На каждом занятии иметь набор измерительных и чертежных инструментов.

3. Для чтения топографической карты в альбоме составить соответствующую принятым в России стандартам цветную рукописную схему условных знаков топографических карт.

http://www.afanas.ru/mapbase/znaki.htm - усл. знаки топографических карт

Таблица 2

Класс сети	Длина сторон - расстояние между соседними пунктами сети, км,	Точность (средние квадратические ошибки.) измерений
		длины сторон	углов между сторонами сети
1 2 3 4	Не менее 20 7 - 20 5 - 8 2 - 5	1: 300000 1: 250000 1: 200000 1: 150000	 0,4  1,0  1,5  2,0

 

Государственная геодезическая сеть (ГГС) является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должна удовлетворять требованиям народного хозяйства и обороны страны при решении соответствующих научных и инженерно-технических задач. Плановая сеть создается методами триангуляции, полигонометрии, трилатерации и их сочетаниями; высотная сеть создается построением нивелирных ходов и сетей геометрического нивелирования.

Используя научную литературу и ресурсы Интернета подобрать материал по теме «Понятие о триангуляции, полигонометрии и трилатерации».

Метод триангуляции заключается в том, что на местности размещают и закрепляют геодезические пункты, являющиеся вершинами треугольников. В первом треугольнике с высокой точностью измеряется одна сторона – базис и все внутренние углы.

Рис. 4. Схема проведения триангуляции.

По этим измерениям вычисляются (по теореме синусов) длины остальных сторон. Затем во втором примыкающем к первому треугольнике также измеряют все углы и, используя вычисленную ранее длину общей с первым треугольником стороны, получают длины сторон второго треугольника. Зная точные координаты одной из начальных точек, по вычисленным сторонам и измеренным углам вычисляют тригонометрическим путем координаты остальных точек. Ряды треугольников триангуляции 1 класса прокладывают по возможности вдоль меридианов и параллелей. Длина сторон треугольников 1 класса не менее 20 км, углы измеряют с ошибкой не более ±0,7´. Пункты триангуляции на топографических картах обозначают треугольником с точкой в центре и отметкой высоты точки. Звено триангуляции 1 класса – это расстояние между парами астрономических пунктов, оно может быть не более 200 км. Такие звенья из треугольников 1 класса строятся вдоль параллелей и меридианов и составляют полигон внутри которого проводится триангуляция 2, 3,и 4 классов (метод сгущения).

При полигонометрии строят сети ломаных ходов, в которых измеряют все углы и стороны. Этот метод применяется обычно в закрытой местности (залесенной, застроенной), где видимость между пунктами затруднена. Ходы прокладываются вдоль дорог, по долинам рек; они в совокупности образуют замкнутые многоугольники (полигоны). По координатам начальной точки и дирекционному углу первой стороны хода вычисляют координаты второй точки, а затем и всех последующих пунктов хода.

Трилатерация по сути сходна с триангуляцией, но отличается тем, что в треугольниках измеряют не углы, а стороны. Все три стороны треугольника измеряют с помощью дальномеров с высокой точностью. А затем вычисляют координаты точек вершин треугольников.

Высотная геодезическая сеть создается путем нивелирования, проводимого высокоточными приборами.

Создание обзорно-топографических карт на большие территории производится на основе топографической съемки местности.

В зависимости от величины снимаемой территории, необходимого масштаба получаемых карт и особенностей самой местности топографическая съемка может быть нескольких видов.

Измерение площадей.

При измерении площади объектов по топографической карте первоначально масштаб длин конкретной карты переводят в масштаб площадей, т.е. возводят в квадрат именованное выражение масштаба, например: 1:50 000, в 1 см 500 м., в 1 см² 250 000 м² или 25 га. Затем, после выяснения масштаба площадей проводят измерение площади объекта сначала в квадратных сантиметрах, а затем переводят в гектары или иные величины измерения площадей на местности.

Если объект, измеряемый на карте, имеет правильную геометрическую конфигурацию, его площадь находят по известным формулам.

Если форма объекта сложна и не может быть разделена на простые геометрические фигуры, применяют планиметр или палетку.

Наиболее распространен полярный планиметр, его действие основано на существующей зависимости площади фигуры и ее линейных элементов. Прибор имеет два рычага – полюсный и обводной и счетное устройство (Рисунок 9).

Рисунок 9. Планиметр.

Полюсный рычаг соединен с обводным рычагом шарниром, а другой конец опирается на неподвижный полюс – тяжелый цилиндр с иглой в нижней его части, обеспечивающий неподвижность полюса. Обводным рычагом со шпилем на конце обводят измеряемую площадь по контуру. По счетному механизму в начальной точке измерения берут отсчет m₁, а обведя контур по часовой стрелке и возвратившись в начальную точку, берут второй отсчет m₂. Площадь контура вычисляют по формуле: Р=С(m_1- m₂), где С – цена деления планиметра, определяемая путем промера какой-либо известной площади (Р_{изв .}), например квадрата координатной сетки. С= Р_изв./п₂-п_1, где п_{1 и} п₂ – отсчеты по счетному устройству соответственно в начале и в конце обводки известного контура.

Универсальным способом измерения по картам площадей контуров, имеющих сложную неправильную форму, можно считать палетки. Палетки представляют собой прозрачные пластинки и бывают разных видов: сеточные, точечные, параллельные палетки, состоящая из системы параллельных линий (Рисунок 10).

Рисунок 10. Измерение сетчатой палеткой площади озера

Измерение площадей с использованием квадратной сеточной палетки начинают с определения цены одного квадрата в масштабе конкретной карты. Величина квадрата может быть различной, в зависимости от требуемой точности измерений. Затем палетку накладывают на контур и подсчитывают все полные квадратики, попавшие внутрь контура. Затем подсчитывают количество неполных квадратиков, делят результат пополам и прибавляют к числу полных. Р=а²п, где а – сторона квадратика сетки выраженная в масштабе карты, п – число квадратиков, покрывающих контур.

Экспериментально установлено, что точность измерения площадей палетками не ниже, а для мелких контуров выше точности планиметра.

 

ТОПОГРАФИЯ

ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ

Основная литература:

 

1. Колосова Н.Н.. Чурилова Е.А, Кузьмина Н.А. Картография с основами топографии – М.- Дрофа, 2010. 272 с.

1. Кусов В.С. Основы геодезии, картографии и космоаэросъемки: учеб. пособие для студентов вузов: рек. УМО по классич. университет. образованию / В.С.Кусов.- М.: Академия, 2009.- 256 с.- (Высшее профессиональное образование).
2. Раклов В.П. Картография и ГИС: учеб. пособие для студентов вузов: Рек. УМО по образованию в области землеустройства и кадастров / В.П.Раклов.- М.; Киров: Константа; Акад. Проект, 2011.- 214 с.-(Gaudeamus).

4. Чурилова Е.А., Колосова Н.Н. Картография с основами топографии. Практикум. – М., 2010. - 128 с.

1. Условные знаки для топографических карт масштабов

1:25 000 – 1:1 000 000. М., 1983.

1. Южанинов В.С. Картография с основами топографии. М.: Высшая школа, 2005. – 302с.

 

Дополнительная литература:

1. Берлянд А.М. Картография: Учеб. для студентов вузов, обуч-ся по геогр. и экол. спец. / А.М.Берлянд.- М.: Аспект-Пресс, 2001.- 336 с.
2. Божок А.П. Топография с основами геодезии. М.: Высш. шк., 1986.
3. Дьяков Б.Н. Геодезия: Общий курс. Новосибирск: Изд-во Новосибир, ун-та, 1993.
4. Жарков С.А. и др. Некоторые вопросы состояния и развития исследований в геодезии, фотограмметрии и картографии // Геодезия и картография. 1993. №11.
5. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» // Стандарты и качество. 1993. №6.
6. Картография с основами топографии: Учеб.пособие для студентов пед.институтов / Под ред. Г.Ю.Грюнберга. М., 1991. – 368с.
7. Комиссарова Т.С. Картография с основами топографии. – М.: Просвещение, 2001.
8. Курошев Г.Д., Смирнов Л.Е. Основы геодезии и топографии. СПб.: С.-Петербург. Ун-та, 1994.
9. Левицкий И.Ю., Евглевская Я.В. Решение задач по топографическим картам. – М.: Просвещение, 1996.
10. Фокина Л.А. Картография с основами топографии: учеб. пособие … /Л.А. Фокина. – М.: Гуманитар.изд. центр ВЛАДОС, 2005. – 335с.
11. Фокина Л.А. Картография с основами топографии. Практикум - М., - 2009. – 128 с.

 

Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1.Картографическая лаборатория (редактор карт, интерактивные модели, упражнения, анима­ции) на CD-ROM (project spi - Statum)

2. http://kartograff - сайт публикаций о фундаментальных и прикладных проблемах геодезии, топографии, картографии, дистанционного зондирования Земли

3. http://www.miigaik.ru/ - сайт Московского государственного университета геодезии и картографии

4. www.geotop.ru//catalogue.phtml – сайт с каталогом литературы по картографии и топографии

Требования к студентам по освоению курса «Топография»:

1. Все чертежно-графические работы выполнять в альбоме или на листах бумаги для черчения.

2. На каждом занятии иметь набор измерительных и чертежных инструментов.

3. Для чтения топографической карты в альбоме составить соответствующую принятым в России стандартам цветную рукописную схему условных знаков топографических карт.

http://www.afanas.ru/mapbase/znaki.htm - усл. знаки топографических карт

Тема 1. Сущность топографии как науки

План:

1. Определение понятия и  сущность топографии.

2. Краткая история развития топографии.

3. Топография в системе наук.

Топография (от греч. tоpos — место и grapho - пишу) - научно-техническая дисциплина, занимающаяся географическим и геометрическим изучением местности путём создания топографических карт на основе топографических съемок местности (наземных, с воздуха, из космоса) (БСЭ).

В сферу интересов топографии входят вопросы содержания топографических карт, методики их составления и обновления, вопросы их точности и классификации, а также извлечения из них различной информации о местности. В каждой стране все эти вопросы регламентируются собственными стандартами (связанными с хозяйственно-политическими факторами, организационно-техническими возможностями картографо-геодезических служб и характером ландшафтов), но поскольку в целом они достаточно близки, это позволяет создавать сопоставимые топографические карты.

По одним представлениям, топография — самостоятельный раздел картографии, охватывающий проблемы детального общегеографического картографирования территории, по другим — раздел геодезии, посвященный проблемам измерений на земной поверхности и по аэрофотоснимкам для определения положения, формы и размеров снимаемых природных и социально-экономических объектов.

Основными методами современной топографии являются аэрофотосъемка, появившаяся в первой трети ХХ века, а также космическая съемка, возникшая в последней трети ХХ века. Наиболее древними являются наземные съемки (мензульная, теодолитная и др.). В настоящее время они используются преимущественно на таких участках местоности, где картографирование с воздуха или из космоса дистанционными методами нерентабельно из-за малой площади или затруднительно (например, в высокогорных районах).

Использование в топографии материалов космической съёмки пока ограничивается изготовлением обзорно-топографических и мелкомасштабных топографических карт, составляемых преимущественно на неосвоенные и малоизученные территории.

Место топографии в системе наук.

Топография тесно связана с целым рядом наук и эта взаимосвязь имеет многосторонний характер. С одной стороны – топография использует методы разных наук - математики, тригонометрии, геодезии, получает необходимые для создания карт данные – из географии, картографии, а с другой  стороны - топография обеспечивает различные научные дисциплины и практические отрасли хозяйства точными топографическими картами: географию, военную топографию, лесное и сельское хозяйство и т.п.

Топография — научная дисциплина, находящаяся на стыке геодезии и картографии. Топография занимается съемкой земной поверхности и разработкой способов изображения этой поверхности на плоскости в виде топографических карт.

Геодезия — наука, изучающая форму и размеры Земли, а также отдельных участков ее поверхности. В геодезии разрабатывают различные методы и средства измерений для решения различных научных и практических задач, связанных с определением формы и размеров Земли, изображения всей или отдельных частей ее на планах и картах, выполнения работ, необходимых для решения различных производственно-технических и оборонных задач. В геодезии применяются преимущественно линейные и угловые измерения.

Высшая геодезия — наука, предметом исследования которой является форма, размер и внешнее гравитационное поле Земли (значения и направления силы тяжести в окружающем Землю пространстве и на ее поверхности). Высшая геодезия занимается также методами точных измерений и способами их обработки с целью определения взаимного положения точек на земной поверхности в единой системе координат. Запуск искусственных спутников Земли положил начало развитию нового направления высшей геодезии — космической геодезии.

Картография – это область науки, техники и производства, охватывающая изучение, создание и использование картографических произведений (карт, атласов, глобусов и др.). Картография тесно связана с геодезией, топографией и географией. Результаты геодезических определений размеров и формы Земли и координат пунктов геодезических сетей, а также результаты топографических съемок используются в картографии в качестве исходной основы для составления карт. География дает необходимые данные о сущности изображаемых на картах предметов, явлений природы и общественной жизни.

Фотограмметрия (измерительная фотография) — научно-техническая дисциплина, изучающая способы определения формы, размеров и положения объектов в пространстве по их фотографическим изображениям. Фотограмметрия применяется в различных областях науки и техники: в геодезии, архитектуре и строительстве, астрономии, военно-инженерном деле и артиллерии, географии и океанологии, в медицине, в космических исследованиях и др. Наибольшее применение фотограмметрия получила в топографии, где объектом изучения и измерения является земная поверхность. Здесь задача фотограмметрии состоит в том, чтобы полевые измерения на местности, необходимые для создания топографической карты или плана, заменить измерениями в производственных помещениях на аэрофотоснимках при помощи специальных фотограмметрических приборов. Часть фотограмметрии, в которой изучают не только способы определения планового положения объектов, по и способы измерения рельефа, называется стереофотограмметрией. Фотограмметрия является теоретической основой фототопографии, изучающей и разрабатывающей методы и средства создания топографических карт и планов по фотоснимкам местности.

Инженерная (прикладная) геодезия — наука, которая изучает вопросы приложения геодезии к инженерному делу. Предметом инженерной геодезии является исследование и разработка методов и средств геодезического обеспечения всех видов строительства на различных его этапах, при реконструкции, расширении и эксплуатации сооружений, в землеустройстве, при лесотехнических работах, при поисках, разведке, разработке и охране природных ресурсов, монтаже и наладке сложных машин и т. п. В настоящее время трудно назвать область народного хозяйства, где бы инженерная геодезия не имела применения.

Военная топография отрасль топографии, изучающая способы и средства получения информации о местности в интересах боевой деятельности войск. В. Т. включает изучение топографических карт, аэрофотоснимков и других документов о местности и их использование для управления войсками; методов проведения разведки местности; методов и технических средств ориентирования на местности и измерений на ней с целью получения необходимых данных для решения стрелковых, артиллерийских, инженерных и других задач; основ топогеодезического обеспечения боевых действий войск и др.

Топография тесно связана с точными науками: математикой, геометрией и тригонометрией, т.к. развивается благодаря достижениям этих наук в вопросах осуществления измерений земной поверхности.

Современная топография для уточнения карт не может обходиться без информационных технологий и ГИС, без дистанционного спутникового зондирования и глобальных сетей коммуникации.

В свою очередь – без топографических карт не представляется возможным развитие наук о Земле: географии, геологии, ландшафтоведения и др.

Топографические карты необходимы строителям, агрономам, туристам и многим другим категориям потребителей.