Предмет геодезии, его значение в деятельности инженера путей сообщение.

Предмет геодезии, его значение в деятельности инженера путей сообщение.

Геодезия – это многогранная наука, она изучает методы, технику геодезических измерений, приборы для производства измерений. Измерения широко применяются в производственной и научной деятельности.

Геодезия («деление земли») – древняя наука, возникшая по потребности человека. Первые сведения о геодезических измерениях в России относятся к Х веку. Первая карта московского государства была создана в XV веке. Быстрое развитие геодезия получала после подписания декрета о создании высшего Геодезического управления (ВГУ) – 1919 год.

Геодезия развивалась в тесной связи с древними науками: математика, физика, черчение, фотодело, астрономия.

В процессе развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных наук: высшая геодезия, топография, фототопография, инженерная геодезия, спутниковая геодезия, прикладная геодезия, картография, маркшейдерское дело, радио-геодезия и т.д.

ВЫСШАЯ ГЕОДЕЗИЯ занимается определением формы и размеров земли.

ТОПОГРАФИЯ («описываю место») изучает сравнительно небольшие участи земли с целью получения их изображения в виде карт, планов, профилей и их электронных аналогов.

ФОТОТОПОГРАФИЯ – раздел геодезии, изучающий методы создания планов по материалам фото или цифровой съемки.

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ рассматривает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, т.е. на всех 4 стадиях строительства.

МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ДЕЛО – подземная геодезия, занимающаяся ведением съемок внутри горы и на соответствующих участках земной поверхности.

КОСМИЧЕСКАЯ ГЕОДЕЗИЯ решает задачи с помощью ИСЗ – это одно из самых крупных современных достижений технического прогресса.

Реконструкция и техническое перевооружение железнодорожного транспорта, изыскание и строительство новых путей сообщения, а также содержание в исправности всех сооружений при их эксплуатации немыслимы без проведения соответствующих геодезических работ. Весьма важным является внедрение автоматизации и механизации самых различных процессов топографо-геодезических работ, особенно на стадии технических изысканий.

Краткие сведения о форме и размерах Земли.

Сведения о форме и размерах Земли необходимы для правильного изображения ее поверхности на картах. Так же применяются в авиации, мореплавании и т.д. 2/3 мирового пространства занимает вода, поэтому приняли поверхность воды за фигуру земли. Тело, образованное этой поверхностью, называется ГЕОИД (не имеет правильной формы и не выражается ни одной математической формулой). Исследования показали, что наиболее близкой к геоиду математической поверхностью является эллипсоид вращения. Если удачно выбрать (рассчитать) и надлежащим образом ориентировать эллипсоид вращения в теле геоида, то его поверхность будет отличаться в среднем на 50м. Профессор Красовский рассчитал размер большой и малой полуоси эллипсоида. (1946г)

R = 6371,11 км

a = 6378,245 км

b = 6356,863 км

Форма земли оценивается сжатием - α.

Запуск ИСЗ подтвердил α.Земной эллипсоид с данными размерами называется земной референт-эллипсоид.

Уровенная поверхность.

Поверхность воды мирового океана в спокойном состоянии, мысленно продолженная под материками, называется уровенной поверхностью. Уровенных поверхностей может быть множество. Балтийское море – исходная уровенная поверхность, регулярно отсчитывается по Кронштадтскому футштоку (вертикально поставленная рейка).

Ориентирование направлений

Сориентировать направление – найти направление относительно меридиана, т е  определить угол между меридианом и данным направлением. Углы: азимуты (истинные и магнитные), дирекционные углы, румбы.

Дирекционные углы, азимуты истинные и магнитные.

Азимут – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления от меридиана по ходу часовой стрелки до заданного направления (от 0°до 360°).

Т. к. меридианы в разных точках Земли не параллельны между собой, то азимуты одной и той же линии в различных точках различны на (180°+γ). А_обр=А_прям+180°+γ, где γ – сближение меридианов.

Азимуты, как ориентированные углы, применяются на СФЕРЕ.

Азимут называют истинным, если его отсчитывают от истинного меридиана, и магнитным, если его отсчитывают от магнитного меридиана.

Связь между истинным и магнитным азимутом.

Связь дирекционного угла с истинным и магнитным азимутом (восточное склонение магнитной стрелки)

Горизонтальный угол, от северного направления осевого меридиана по ходу ЧС до заданного направления называется магнитным азимутом (0-360). Определяется компасом и буссолью. А_и = А_м+δ. Т = А_м+γ+δ.

 

Связь дирекционного угла с истинным и магнитным азимутом (западное склонение магнитной стрелки)

Величина в одной, а также и в разных точках не остается постоянной. При выполнении работ малой точности или для грубого ориентирования на местности пользуются магнитным азимутом. Т = А_м-γ-δ.

Дирекционный угол – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления осевого меридиана или линии ему параллельной до заданного направления (на ПЛОСКОСТИ).от 0° до 360°.

Т_2-1=Т_1-2+180. Т_1-2 – прямой. Т_2-1 - обратный

Румбы

Румб – это острый горизонтальный угол, отсчитываемый от северного или южного направления меридиана до данной линии.

Прямой и обратный румбы в одной точке данной линии равны, но имеют названия противоположных четвертей.

Связь дирекционного угла с румбом.

I четв: ТI=r_с-в

II четв: TII = 180°-r_c-в

III четв: TIII = 180°+r_ю-з

IV четв: TIV = 360°-r_с-ю

 

3.1.Вычисление дирекционных углов в теодолитном ходе.

Дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180 градусов и минус, исправленный правый по ходу горизонтальный угол.

3.2.Прямая и обратная геодезические задачи на координаты

 

Прямая: Эта задача применяется при вычислении координат полигонов (замкнутых и разомкнутых). Координата последующей точки равна координате предыдущей точки плюс алгебраически приращение координат между этими точками (между известной и определяемой).

Дано:Т_1-2, d_1-2, x1, y1.Определить:x2,y2.

Δx =dcosT, Δy =dsinT.

X_k+1=X_k+(±ΔX_испр), Y_k+1=Y_k+(±ΔY_испр).

Обратная: Эта задача применяется при подготовке данных для вынесения сооружения на местность.

Дано:X1, y1, x2,y2. Определить Т_1-2, d

; .

По знакам (±ΔX; ±ΔY) определяют четверть и от rпереходим к Т.

d=Δx/cos T=Δy/sinT=

Опорные геодезические сети.

Геодезическая сеть - система закреплённых на земной поверхности точек-геодезических пунктов, положение которых определено в общей системе координат.

Плановые опорные сети. Концепция построения государственной геодезической спутниковой сети.

Плановые координаты по точности подразделяются:

1)ГГС (государственная геодезическая сеть). На плане обозначаются

ГГС делится на 4 класса по точности. Она (ГГС) служит каркасом для развития всех остальных сетей, а также для научных исследований (в частности для определения формы и размеров Земли).

2) Сети сгущения. Служат для дальнейшего сгущения точек на местности. Она делится на 2 разряда:

· Съёмочные сети.  Служат дополнительным созданием съёмочных точек или для производства съёмок местности.

· Специальные сети -сети, к которым предъявляются дополнительные требования при строительстве сооружения. К таким сетям относятся: мостовая и тоннельная триамбуляция.

Способы создания опорной сети:

1) астрономический-этим способом плановые координаты определяются независимо друг от друга по наблеюдению за небесными светилами (по солнцу, полярной звезде).

2)геодезический-этим способом определяют координаты производится следующими методами:  триангуляция, трилатерация, полигонометрия. Разделение на методы происходит в зависимости от формы фигуры, образуемой на местности, а также от непосредственно измеряемых их элементов.

Плановое положение пунктов геодезических сетей создают методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также другими методами, в частности, в последнее время наземно-космическими методами с использованием систем спутниковой навигации.

Триангуляция – система треугольников, в которых измеряются все внутренние углы.

Астрономическим сп-бом определяются азимуты А₁ и А₂, измеряется 2 базиса В₁ и В₂. Решая теорему sin, вычисляем все длины сторон треугольников. Колоссальная работа проведена советскими геодезистами по созданию триангуляции в СССР. До 1940 г. триангуляция 1 кл. покрыла всю территорию Европ.части Казахстана, Узбекистана. А также полосу южной части Сибири между Уралом и Владивостоком по берегу Охотского моря до Берингова пролива. Градусные измерения, организованные в гос. масштабе, имели мировое значение. Измерения произведены под руководством проф.Крассовского.

Трилатерации.

В треугольниках измеряются все длины сторон, это стало возможно, когда были созданы свето- и радио-дальномеры. Также используется астрономический способ. Определены координаты, азимуты. По измеренным длинам вычисляли внутренние углы треугольников.

Полигонометрия -система замкнутых или разомкнутых полигонов, измеряются горизонтальные углы и длины сторон.

Концепция (общий замысел)-3 уровня ГГСС (Государственная Геодезическая Спутниковая Сеть).

Геодезическая сеть 1 класса является основой. Внутри нее создается методами триангуляции и полигонометрии геодезическая сеть 2 класса. Сеть геодезических пунктов 2 класса сгущают пунктами геодезических сетей 3 и 4 классов.

ФАГС-фундаментальная астрономно-геодезическая сеть. 50-70 пунктов. Расстояние между пунктами 700-800 км. Погрешность 1-2 см.

ВАГС-высокоточная АГС. 500-700 пунктов. 150-300 км. Ср.кв.ош. 2-3 см.

СГС-1 спутниковая ГС 1 кл. 10000-15000 пунктов. 30-35 км.

 

Плановая съемочная геодезическая сеть (теодолитный ход).

Цель-сгущение. Плановое съёмочное обоснование, разбиваемое методом полигонометрии, называется теодолитным ходом. Съёмочное обоснование может также создаваться проложением микротриангуляции, в виде четырёхугольников и засечек. Выбор-определяется условиями района работ и заданием.

Теодолитный ход. Приборы и принадлежности:теодолит, мерный прибор, рулетки, дальномеры. Все данные записываются в специальный журнал.

· Замкнутый т.х. Создаются при изыскании мостовых переходов.

· Разомкнутый-при изыскании линейных сооружений.

· Диагональный-увеличение числа опорных точек и контроля измерений в замкнутом ходе.

· Висячий-для съёмки отдельных второстепенных сооружений.

 

В результате рекогносцировки на местности уточняют проект обоснования и, если необходимо, корректируют его.

Выбор и закрепление вершин теодолитного хода. Все пункты геодезического обоснования, в зависимости от назначения, закрепляют на местности капитальными или временными знаками.

Полевые геодезические работы. В результате их выполнения измеряют величины, необходимые для определения планового положения всех пунктов обоснования.

· Измерение углов поворота

· Измерение длин линий

Длины сторон не более 350 м и не меньше 40 м. Оптимально 250 м. Углы меряются правые по ходу одним полным приемом.

Камеральные работы

· Составляют схему теодолитного хода

· Вычисляем дирекционные углы

· Вычисляют угловую невязку

· Вычисляем приращение координат, решая прямую геодезическую задачу.

· Невязка в приращениях

· Вычисляем X, Y

· Вычерчивают координатную сетку, контроль

· Наносят точки на план, контроль

Т.о. технология производства геодезических работ соблюдает два основных принципа: от общего к частному, систематический контроль измерений, как по завершению, так и на всех промежуточных стадиях.

Высотные опорные сети.

Пункты данной геодезической сети несут высоты.Государственные высотные геодезические сети созданы и развиваются методами геометрического нивелирования и разделяются на сети 1,2,3,4 классов. Измерения велись путем сложного нивелирования от Балтийского моря до Тихого океана.

Нивелирная сеть 1 класса создается нивелированием 1 класса (высокой точности) с применением высокоточных современных приборов и методик. Выполняется в прямом и обратном направлениях по 2м парам кольев, образующих 2 независимых ходанивелирования.

Нивелирная сеть 2 класса создается нивелированием 2 класса. Прокладывают среди дорог.

Нивелирные ходы 1 и 2 класса обязательно привязывают к морским водомерным постам.

Нивелирные сети 2 класса сгущают нивелирными сетями 3 класса, которые в свою очередь сгущаютнивелированными сетями 4 класса.
5. Угловые измерения.

Мерой двугранного угла ACB, сторонами которого являются вертикальные плоскости M и V, будет угол β. Это линейный угол, имеющий вершину на отвесном ребре СС₁.

Углом наклона (вертикальным) называют угол, заключенный между визирной линией и ее проекцией на горизонтальную ось.

Круги теодолита.

Круги теодолита служат эталоном измерения углов (лимб – кайма). Угломерные круги у современных теодолитов выполнены из прозрачного материала – стекла – поэтому их называют оптическими. Ценой деления круга является центральный угол соответствующей дуге между двумя соседними штрихами (точность 1,5-3 секунды). Центр лимба должен совпадать с центром алидады. Несовпадение их называется эксцентриситет. Круги по диаметру бывают от 72 до 130 мм в зависимости от точности прибора (чем больше круг, тем точность прибора выше).

Существует 2 типа оцифровки вертикального круга по ходу часовой стрелки и против часовой стрелки. У теодолита 2Т30 оцифровка против часовой стрелки, а у Т5 – по часовой и зрительная труба с внутренней фокусировкой.

Уровни.

Геодезические приборы оборудованы цилиндрическими и круглыми уровнями. Круглый уровень менее точен, чем цилиндрический.

Цилиндрический уровень. Заполняется спиртом или эфиром, запаивается.

Ось цилиндрического уровня – касательная к внутренней отшлифованной поверхности (R – от 3,5 м до 200 м) в ноль-пункте. Пузырек заполнен парами спирта или эфира.

Ось круглого уровня – перпендикуляр к касательной к внутренней отшлифованной поверхности в ноль-пункте.

Ценой деления уровня называется угол, на который наклонится ось уровня, если пузырек сместится на одно деление.

Чувствительность уровня – это наименьший угол, на который необходимо наклонить его ось, чтобы пузырек переместился на едва заметную невооруженным глазом величину.

Поверки теодолита.

Поверки бывают приемочные и полевые. При производстве полевых поверок должны соблюдаться определенные геометрические соотношения. Поверки выполняются в строгой последовательности.

Приемочные - проверка наличия и механической исправности всех частей. Полевые – проверка геометрического соотношения частей теодолита между собой.

Поверка осей цилиндрического уровня.

Условие: ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна вертикальной оси теодолита.

Поверяемый уровень устанавливаем по направлению 2 подъемных винтов и вращаем их в противоположные стороны, пока пузырек не окажется в ноль-пункте. Поворачиваем на 90° и третьим винтом приводим пузырек в ноль-пункт. Затем поворачиваем еще на 90° и если пузырек отклонился более чем на 2 деления, то исправляем.

Исправляется юстировочными винтами уровня на половину дуги смещения. Поверка и юстировка повторяется до тех пор пока пузырек не будет отклоняться от середины более чем на 2 деления.

Поверка сетки нитей.

Условие: вертикальная нить сетки должна быть параллельна вертикальной оси теодолита, а горизонтальная ей перпендикулярна.

Вертикальную нить сетки наводим на нить отвеса, если они не совпадают, то исправляем.

Исправляется крепежными винтами сетки нитей.

Поверка коллимационной ошибки.

Условие: визирная линия зрительной трубы должна быть перпендикулярна к ее горизонтальной оси вращения.

Выбирается четкая удаленная точка при наведении на которую зрительная труба должна быть приблизительно горизонтальна, берем отсчет по горизонтальному кругу, переводим трубу через зенит, открепляем винты алидады и зрительную трубу наводим на эту точку. Берем по 2 отсчета при КЛ и КП. Вычисляют значения коллимационной ошибки 2C . Если , то инструмент необходимо исправить.

Вычисляют правильный отсчет - средний отсчет минут из КП и КЛ. На микроскопе горизонтального круга устанавливаем КП правильный (крест сетки нитей сместится с точки). Ослабляем вертикальные исправительные винты сетки и двумя горизонтальными исправительными винтами ликвидируем отклонение. Поверка повторяется.

Поверка неравенства стоек

Условие: ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита.

Поверка выполняется аналогично 3-ей поверке, но труба наводится на высокую точку. Если , исправление производится в мастерской.

Измерение расстояний

Прямые:

· Мерными приборами: лентами, рулетками

· Дальномерами: оптическими, электронными

Косвенные:

· Параллактический способ

· Способ треугольников

Измерение расстояний лентой

Составляется бригада:

· первый – записатор

· второй – передний мерщик

· третий – задний мерщик

· четвертый – рабочий

Рабочий устанавливает в начальной и конечной точке расстояния, обеспечивает видимость с одной вехи на другую. Мерщики разворачивают ленту в створе между двумя точками, точность уложения в створе – толщина вешки. Записатор оценивает правильность уложения ленты, отмечает в журнале измеренное расстояние. Записатор подходит к переднему мерщику, дает команду дальше. Передний мерщик оставляет шпильку, заколотую в землю. Задний мерщик забирает шпильку и продвигается вперед. Так до тех пор, пока у заднего мерщика не окажется шпилек.

D=100p+20k+r

D – измерение расстояний

p – число передач шпилек

k – число шпилек

r - остаток

Вешение линий.

Вешение – процесс установки вех в вертикальной плоскости между крайними точками прямой (в створе). Вехи в створе устанавливают через 70-100 м. Вешение производится на глаз или теодолитом.

Вешение можно производить «на себя» и «от себя». Вешение «на себя» дает более точный результат, т к при вешении «от себя» ранее выставленными вехами закрывается видимость на последующие.

Дальномерные измерения.

Дальномернее измерения – измерение расстояний с использованием дальномеров. Реализуется параллактический метод измерения расстояний.

При измерении дальномерами необходимо выполнить:

· поверки

· центрирование

· горизонтирование

· установить отражатель (или установить марку)

Оптические дальномеры:

· с постоянным базисом

· с постоянным углом

По конструкции различают дальномеры:

· встроенные

· насадки

· в виде отдельных приборов

Мы использовали нитяной дальномер для определения расстояний. Когда визирная линия в теодолите горизонтальна, то горизонтальное проложение d= cn. Когда визирная линия в теодолите наклонна, d= cn*cosα. n – отсчет по дальномеру. α – угол наклона (вертикальный угол).

Виды нивелировок.

1) Геометрическое нивелирование – прибором нивелиром.

2) Тригонометрическое нивелирование - используется наклонный луч визирования. Точность на 1-2 порядка ниже, чем в геометрическом способе.

 3) Барометрическое нивелирование – путем измерения давления воздуха (подъем на 10,5 м понижает давление на 1 мм рт.ст.). Точность ±1 – 5 м.

4) Аэрорадионивелирование – производится с самолета при помощи радиолокационных приборов. Точность ±5 – 10 м.

5) Стереофотограмметрическое нивелирование – определение высоты путем измерения на паре фотоснимков одной и той же местности, снятой с двух различных точек. Точность ±2 – 3 м.

6) Гидростатическое нивелирование – сообщающиеся сосуды. Имеет высокую точку. Широко используется в мостостроении.

7) Механическое (автоматическое) нивелирование – с помощью специальных приборов.

8) Автоматическое нивелирование – вычерчивают профиль при помощи специальных самописцев. Точность ±0,15 – 0,30 м.

 

Тахеометрическая съемка.

Сущность тахеометрической съемки заключается в том, что плановое положение характерных (реечных) точек местности определяется полярным способом от линии теодолитного хода, а их высотное положение определяется одним из двух методов: геометрическим или тригонометрическим нивелированием.

Расстояние от прибора до реек зависит от масштаба составляемого топоплана и для масштаба 1:1000 - допускается до 150 м, а между соседними реечными точками не менее 35 м.

Результаты тахеометрической съемки наносятся на план при помощи транспортира или тахеографа. В современных условиях используют программное обеспечение.

 

Полевые работы при тахеометрической съемке:

· установку прибора над точками с известными координатами и приведение его в рабочее положение.

· определение места нуля вертикального круга.

· составление абриса по станции с указанием на нем положения реечных точек.

· измерение высоты прибора с погрешностью 1 – 2 см.

· ориентирование нуля лимба горизонтального круга на соседнюю точку съемочного обоснования, координаты которой известны.

· наблюдение реечных точек при КЛ.

· вычисление углов наклона, неполных превышений и высот реечных точек.

Результаты измерений и вычислений записываются в журнал тахеометрической съемки.

 

v Приборы и принадлежности.

В современной практике используют теодолиты технической точности Т30, вместе с ним рейки, башмаки, костыли.

 

v Порядок работы на станции при тахеометрической съемке.

Подготовительные работы на станции:

1. рисовка абриса (±5см).

2. центрирование и горизонтирование (±2 деления)

3. определение высоты инструмента.

4. определение МО.

5. ориентирование нуля лимба на переднюю точку хода.

6. съемка реечных точек.

7. контрольное ориентирование на переднюю точку хода.

 

Порядок съемки реечных точек:

1. взятие отсчета по дальномеру.

2. взятие отсчета по горизонтальному кругу, крест сетки нитей наводится на рейку, так, чтобы отсчет по рейкам был равен высоте инструмента.

3. взятие отсчета по вертикальному кругу.

4. взятие отсчета на точку ориентирования по горизонтальному кругу.

 

v Абрис.

Абрис – чертеж, очерк – схематический чертеж, на котором показаны снимаемые контуры и местные предметы, проставлены все выполненные промеры и подписаны угодья.

4-5 – бровка оврага.

  - базисная линия.

1-2-3 – контур дачного поселка.

 

 

v Изображение рельефа на топопланах.

Рельеф изображается на картах тремя совместно применяемыми способами: горизонталями, условными знаками и отметками высот. Горизонтали – линии равных высот на карте, служащие для изображения главных форм рельефа. Условными знаками изображают резкие нарушения рельефа: скалы, обрывы, уступы, осыпи, овраги и т.п., а также малые, но важные формы, не выражающиеся в масштабе карты. В дополнение к горизонталям и условным знакам на карте подписывают высоты характерных точек; на вершинах возвышенностей, на изгибах водоразделов, на бровках оврагов, на седловинах, у источников и т.п.

Высота сечения рельефа горизонталями – разность высот двух смежных горизонталей.

Изображение рельефа горизонталей тем точнее, чем меньше высота сечения рельефа h.

Для быстрого определения отдельных форм рельефа в характерных его местах перпендикулярно горизонталям ставят специальные бергштрихи, направление от горизонтали вниз по скату. В местах, удобных для чтения, в специально сделанных разрывах подписывают высоту горизонтали так, чтобы верх цифр был обращен в сторону повышения ската. Линия падения – линия наибольшего ската, направленная перпендикулярно касательной, проведенной к горизонталям в рассматриваемой точке местности.

 

v Горизонтали.

Горизонтали – линии равных высот на карте, служащие для изображения главных форм рельефа.

Высота сечения рельефа горизонталями – разность высот двух смежных горизонталей.

Изображение рельефа горизонталей тем точнее, чем меньше высота сечения рельефа h.

 

Свойства горизонталей:

· все точки, лежащие на одной и той же горизонтали на местности имеют одинаковую высоту;

· все горизонтали, замыкающиеся в пределах плана или карты обозначают холм или котловину, они опознаются по бергштрихам или по надписям.

· все горизонтали должны быть непрерывными в пределах плана или обрываться;

· горизонтали не могут пересекаться на плане (карте);

· расстояние в плане характеризуют крутизну ската. На склонах, промежутки между горизонталями одинаковы. На крутых скатах промежутки между горизонталями меньше, чем на пологих.

· самое короткое расстояние между горизонталями – перпендикулярная к ним линия – соответствует направлению наибольшей крутизны;

· водораздельные линии и оси лощин (тальвег) пересекаются с горизонталями под прямыми углами;

· горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных прямых.

 

v Понятие о ЦММ.

Цифровой моделью местности (ЦММ) – совокупность точек местности с известными трехмерными координатами и различными кодовыми обозначениями, предназначенную для аппроксимации местности с ее природными характеристиками, условиями и объектами.

Кодовые обозначения характеризуют связи между соответствующими точками ЦММ.

Общая ЦММ – это многослойная модель, которая в зависимости от назначения может быть представлена сочетанием частных цифровых моделей (слоев): рельефа, ситуационных особенностей, почвенно – грунтовых, гидрогеологических, инженерно – геологических, гидрометеорологических условий, технико – экономических показателей и других характеристик местности.

ЦММ делится на: ЦМР (цифровая модель рельефа) и ЦМС (цифровая модель ситуации).

 

Все известные ЦММ можно разделить на три большие группы: регулярные, нерегулярные и статистические.

· регулярные – создают путем размещения точек в узлах геометрических сеток различной формы (треугольник, прямоугольник, шестиугольник), накладываемых на аппроксимируемую поверхность с заданным шагом.

· нерегулярные, представленные большим числом типов, нашли широкое применение в практике автоматизированного проектирования объектов строительства.

· статистические – предполагают в своей основе нелинейную интерполяцию высот поверхности второго, третьего и т.д. порядков.

 

Методы построения ЦММ:

· тахеометрические съемки;

· фототеодолитные съемки;

· аэросъемки;

· наземно – космические съемки;

· инженерно – геологические изыскания.

При построении ЦММ по существующим топографическим планам и картам характерные точки местности снимают с точностью, принимаемой равной: 0,5 мм – для отображения ситуационных особенностей местности и 0,2, 0,3, 0,5 высоты сечения – для отображения соответственно равнинного, пересеченного и горного рельефов.

 

v Основные формы и элементы рельефа.

Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности, образующихся в результате естественного происхождения. Рельеф представляет собой отображение пространственных форм на плоскость поверхности. Сочетание близких по форме и происхождению форм рельефа образует типы рельефа: равнинный, холмистый и горный. Типы рельефа разделяют на мелкие, средние и крупные формы. К крупным формам рельефа относятся: горные хребты, отдельные горы, большие долины, каньоны и др. К средним: отроги горных хребтов, холмы, небольшие долины. К мелким: бугры, небольшие высотки и другие формы, величина которых измеряется метрами.

 

Основные формы рельефа:

- седловина, вершина, хребет, овраг, лощина, гора, склон, дно относятся к средним формам рельефа.

Лог.

Линия NM самая низкая линия, называется тальвегом. Боковую поверхность слева и справа от тальвега называют склоном. Линия перехода боковых поверхностей (склона) в окружающую местность называется бровкой.

 

Седловина.

Точка А – центр седловины, слева и справа от точки А вершины: Б, В, Г, Д.

Линия перехода склона в окружающее пространство называется бровкой (для седловины – подошва). Последняя горизонталь и есть подошва (51).

 

Хребет.

Линия NM – водораздельный хребет – линия, вдоль которой скатывается вода. Точка М – вершина, точка N – подошва.

Дно и вершина.

 

8.4. Нивелирование поверхности. Понятие о вертикальной планировке.

На ровной и открытой местности при помощи нивелира можно точно и быстро снять рельеф ограниченного участка. Такое нивелирование называется нивелированием площади или нивелированием по квадратам. Для нивелирования на местности разбивается сетка квадратов, сторона квадрата зависит от масштаба съемки и ее назначения. Углы квадратов на местности закрепляются колышками. Ряды квадратов подписываются по вертикали – буквами; по горизонтали – цифрами. На одну из точек сетки квадратов при помощи продольного нивелирования передаются отметки.

Нивелирование как правило выполняется с одной станции, отсчеты берутся только по черной стороне реек. Следовательно отсчеты точек определяются через ГИ.

Вычисленные отметки точек записываются на схему нивелирования. На эту же схему выписываются проектные отметки, которые могут быть рассчитаны с учетом нулевого баланса земляных масс. На этой же схеме нивелирования выполняется расчет рабочих отметок, отметки на схеме записываются одна под другой:

1.проектная, 2. отметка земли, 3. рабочая.

Нивелирование по сетке квадратов широко используется на открытых горных выработках, на строительных площадках, а в ж/д практике при строительстве станций. По полученным результатам составляется план в горизонталях, калька высот и картограмма земляных работ.

Картограмма земляных работ – схема, на которой показана в плане линия нулевых работ(площадь выемки и площадь насыпи). Как правило, линия нулевых работ определяется методом графической интерполяции. 

 

Фототопографическая съемка.

Фототопография - раздел геодезии, изучающий методы создания планов и карт путём фотографирования территории.

Цель наземной фототопографической съемки (фототеодолитная)  – составление топографических планов местности по снимкам, сделанным с земной поверхности. Выполняется фототеодолитом. Целесообразна для местности с сильновыраженным рельефом, на косогорных участках, скальных прижимах.

Аэрофотосъемку используют для создания топографических планов на больших территориях. Осуществляется специальным аэрофотоаппаратом в основном с самолёта, но иногда и с вертолёта.

Летносъемочные работы.

Летносъемочные работы – комплекс мероприятий, направленный на выполнение съемки запланированных территорий.

· Определение основного маршрута

· Определение высоты (эшелона)

· Скорость полета

· Метеоусловия

· Определение границ секретных зон

Летносъемочные работы выполняются в ясную погоду в весенний или осенний период.

Для точного отображения сооружений выбирается время полета и точное направление. Для определения признаков, по которым дешифрируются объекты местности (форма и размер тени). Например, солнечный свет должен быть перпендикулярен линейным сооружениям (тип пролетного строения).

Качество определяется по перекрытию аэро-снимков. Оно необходимо:

· чтобы не нарушать непрерывность

· только в перекрывающихся частях мы видим стерео-эффект, который необходим для последующих стереограмметрических работ.

Продольное перекрытие (60%)

Поперечное перекрытие (от 20% до 30%)

Фотограмметрические работы

Фотограмметрические работы:

· Подготовка фотоматериала (аэроснимков)

· Трансформирование аэроснимков

· Подготовка фотопланов и карт (цифровых)

Трансформирование – приведение снимков к заданному масштабу. Выполняется при помощи фототрансформаторов или на компьютере.

Фотоплан – составлен из трансформированных снимков.

Фотосхема – из нетрансформированных снимков.

Стереоскопы.

Стереоскоп имеет 4 зеркала, которые в правой и левой частях попарно параллельны. Стереоснимки (левый и правый) располагают под большими зеркалами. Наилучший стереоэффект получается, если расположить снимки перекрытием внутрь. Тогда форма стереоскопической модели соответствует форме объекта в натуре. Снимки ориентируют так, чтобы начальные направления стали примерно параллельны главному базису. Затем, выбрав какой-либо хорошо заметный на обоих снимках контур, их раздвигают или сдвигают, пока контур не перестает двоиться. Далее наблюдают стереоэффект по всей площади снимков.

Задачи, решаемые по топоплану (X, Y, I, T, A)

- При определении прямоугольных координат любой точкииз нее надо опустить перпендикуляры на ближайшие линии километровой сетки.

X = X_n+ ΔX; Y = Y_n’ + ΔY, где X_nи Y_n’ – прямоугольные координаты юго-западого угла квадрата километровой сетки, внутри которого находится заданная точка; ΔX и ΔY – расстояние от заданной точки до южной и западной сторон квадрата.

Значения X_nи Y_n’ выписывают непосред