Особенности мониторинга водных объектов и недр

Статья 30. Государственный мониторинг водных объектов [Водный кодекс РФ] [Глава 4] [Статья 30]

1. Государственный мониторинг водных объектов представляет собой систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния водных объектов, находящихся в федеральной собственности, собственности субъектов Российской Федерации, собственности муниципальных образований, собственности физических лиц, юридических лиц.

2. Государственный мониторинг водных объектов является частью государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды).

3. Государственный мониторинг водных объектов осуществляется в целях:

1) своевременного выявления и прогнозирования негативного воздействия вод, а также развития негативных процессов, влияющих на качество воды в водных объектах и их состояние, разработки и реализации мер по предотвращению негативных последствий этих процессов;

2) оценки эффективности осуществляемых мероприятий по охране водных объектов;

3) информационного обеспечения управления в области использования и охраны водных объектов, в том числе для государственного надзора в области использования и охраны водных объектов.

4. Государственный мониторинг водных объектов включает в себя:

1) регулярные наблюдения за состоянием водных объектов, количественными и качественными показателями состояния водных ресурсов, а также за режимом использования водоохранных зон, зон затопления, подтопления;

2) сбор, обработку и хранение сведений, полученных в результате наблюдений;

3) внесение сведений, полученных в результате наблюдений, в государственный водный реестр;

4) оценку и прогнозирование изменений состояния водных объектов, количественных и качественных показателей состояния водных ресурсов.

5. Государственный мониторинг водных объектов состоит из:

1) мониторинга поверхностных водных объектов с учетом данных мониторинга, осуществляемого при проведении работ в области гидрометеорологии и смежных с ней областях;

2) мониторинга состояния дна и берегов водных объектов, а также состояния водоохранных зон;

3) мониторинга подземных вод с учетом данных государственного мониторинга состояния недр;

4) наблюдений за водохозяйственными системами, в том числе за гидротехническими сооружениями, а также за объемом вод при водопотреблении и сбросе вод, в том числе сточных вод, в водные объекты.

6. Государственный мониторинг водных объектов осуществляется в границах бассейновых округов с учетом особенностей режима водных объектов, их физико-географических, морфометрических и других особенностей.

7. Организация и осуществление государственного мониторинга водных объектов проводятся уполномоченными Правительством Российской Федерации федеральными органами исполнительной власти с участием уполномоченных органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

8. Порядок осуществления государственного мониторинга водных объектов устанавливается Правительством Российской Федерации.

 

Приказ МПР РФ от 21.05.2001 N 433 "Об утверждении Положения о порядке осуществления государственного мониторинга состояния недр Российской Федерации"

Настоящее Положение устанавливает порядок осуществления государственного мониторинга состояния недр Российской Федерации.

1. Государственный мониторинг состояния недр или геологической среды (далее по тексту - ГМСН) представляет собой систему регулярных наблюдений, сбора, накопления, обработки и анализа информации, оценки состояния геологической среды и прогноза ее изменений под влиянием естественных природных факторов, недропользования и других видов хозяйственной деятельности. ГМСН является составной частью (подсистемой) комплексной системы мониторинга окружающей природной среды.

2. Целью ГМСН является информационное обеспечение управления государственным фондом недр и рационального недропользования в части, вытекающей из задач и функций ГМСН.

3. Основными задачами ГМСН являются:

· - получение, обработка и анализ данных о состоянии недр;

· - оценка состояния недр и прогнозирование его изменений;

· - своевременное выявление и прогнозирование развития природных и техногенных процессов, влияющих на состояние недр;

· - учет состояния недр по объектам недропользования, запасов подземных вод и их движения;

· - разработка, обеспечение реализации и анализ эффективности мероприятий по обеспечению экологически безопасного недропользования и охраны недр, а также по предотвращению или снижению негативного воздействия опасных геологических процессов;

· - регулярное информирование органов государственной власти, организаций, недропользователей и других субъектов хозяйственной деятельности об изменениях состояния недр в установленном порядке;

· - межведомственное взаимодействие и международное сотрудничество в сфере экологически безопасного природопользования.

4. Система государственного мониторинга состояния недр включает следующие подсистемы:

· - мониторинг подземных вод;

· - мониторинг опасных экзогенных геологических процессов;

· - мониторинг опасных эндогенных геологических процессов;

· - мониторинг месторождений углеводородов;

· - мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых;

· - мониторинг участков недр, используемых для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых;

· - мониторинг участков недр, испытывающих воздействие хозяйственной деятельности, не связанной с недропользованием;

· - мониторинг геологической среды континентального шельфа.

 

 

4.28. Особенности мониторинга городской среды

Так как городская среда представляет собой ограниченную городской чертой систему, основными элементами которой являются земля и расположенные на ней объекты недвижимости, представим мониторинг городской среды как совокупность двух составных частей: мониторинг городских земель и мониторинг объектов недвижимости.

Под мониторингом городской среды будем понимать систему наблюдений за состоянием земель городов и расположенных на них объектов недвижимости для своевременного выявления изменений, их оценки, предупреждения и устранения последствий негативных процессов.

 

4.29. Особенности мониторинга использования земель

В рамках мониторинга использования земель осуществляется наблюдение за использованием земель и земельных участков в соответствии с их целевым назначением.

Показателями мониторинга использования земель являются:

· - общая площадь земель (земельных участков) соответствующей категории (для объекта государственного мониторинга земель - земли определенной категории, установленной статьей 7 Земельного кодекса Российской Федерации);

· - общая площадь земельных участков, имеющих соответствующий вид разрешенного использования (в случае, если государственный мониторинг земель проводится в отношении земельных участков, имеющих определенный вид разрешенного использования);

· - площадь земель или земельных участков, в отношении которых выявлено использование их не по целевому назначению, невыполнение обязанностей по приведению земель в состояние, пригодное для использования по целевому назначению;

· - площадь земель или земельных участков, в отношении которых выявлено неиспользование земель и земельных участков;

· - площадь земель или земельных участков, в отношении которых выявлены иные нарушения земельного законодательства, за исключением порчи земель;

· - площадь распределения земель по формам собственности (в разрезе категорий и видов разрешенного использования), исходя из данных Единого государственного реестра прав на недвижимое имущество и сделок с ним;

· - площадь застроенных земель в разрезе категорий;

· - общая площадь внесенных в государственный кадастр недвижимости земель лесного фонда по видам использования лесов;

· - иные показатели, определенные в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Раздел 5!!!

Картографические проекции

Все существующие картографические проекции могут быть подразделены на классы по двум признакам: по характеру искажений и по способу построения картографической сетки.

По характеру искажений проекции разделяются на равноугольные (или конформные), равновеликие (или эквивалентные) и произвольные.

Равноугольные проекции. На этих проекциях углы не искажаются, т. е. углы на местности между какими-либо направлениями равны углам на карте между теми же направлениями. Бесконечно малые фигуры на карте в силу свойства равноугольности будут подобны тем же фигурам на Земле. Если остров круглой формы в природе, то и на карте в равноугольной проекции он изобразится кружком некоторого радиуса. Но линейные же размеры на картах этой проекции будут искажены.

Равновеликие проекции. На этих проекциях сохраняется пропорциональность площадей фигур, т. е. если площадь какого-либо участка на Земле в два раза больше другого, то на проекции изображение первого участка по площади тоже будет в два раза больше изображения второго. Однако в равновеликой проекции не сохраняется подобие фигур. Остров круглой формы будет изображен на проекции в виде равновеликого ему эллипса.

Произвольные проекции. Эти проекции не сохраняют ни подобия фигур, ни равенства площадей, но могут иметь какие-нибудь другие специальные свойства, необходимые для решения на них определенных практических задач. Наибольшее применение в судовождении из карт произвольных проекций получили ортодромические, на которых ортодромии (большие круги шара) изображаются прямыми линиями, а это очень важно при использовании некоторых радионавигационных систем при плавании по дуге большого круга.

 

По способу построения картографической нормальной сетки все проекции делятся на конические, цилиндрические, азимутальные, условные и др.

Конические проекции. Проектирование координатных линий Земли производят по какому-либо из законов на внутреннюю поверхность описанного или секущего конуса, а затем, разрезав конус по образующей, разворачивают его на плоскость.

Для получения нормальной прямой конической сетки делают так, чтобы ось конуса совпадала с земной осью PNР S (рис, 33). В этом случае меридианы изображаются прямыми линиями, исходящими из одной точки, а параллели — дугами концентрических окружностей. Если ось конуса располагают под углом к земной оси, то такие сетки называют косыми коническими.

В зависимости от закона, выбранного для построения параллелей, конические проекции могут быть равноугольными, равновеликими и произвольными. Конические проекции применяются для географических карт.

 

Цилиндрические проекции. Картографическую нормальную сетку получают путем проектирования координатных линий Земли по какому-либо закону на боковую поверхность касательного или секущего цилиндра, ось которого совпадает с осью Земли (рис.34), и последующей развертки по образующей на плоскость.

В прямой нормальной проекции сетка получается из взаимно перпендикулярных прямых линий меридианов Л, В, С, D, F, G и параллелей аа',bb',сс При этом без больших искажений будут изображены участки поверхности экваториальных районов (см, окружность К и ее проекцию К на рис. 34), но участки полярных районов в этом случае не могут быть спроектированы.

Если повернуть цилиндр так, чтобы ось его расположилась в плоскости экватора, а поверхность его касалась полюсов, то получается поперечная цилиндрическая проекция (например, поперечная цилиндрическая проекция Гаусса). Если цилиндр поставить под другим углом к оси Земли, то получаются косые картографические сетки. На этих сетках меридианы и параллели изображаются кривыми линиями.

 

Азимутальные проекции. Нормальную картографическую сетку получают проектированием координатных линий Земли на так называемую картинную плоскость Q (рис. 35) — касательную к полюсу Земли. Меридианы нормальной сетки на проекции имеют вид радиальных прямых, исходящих из. центральной точки проекции PN под угла- ми, равными соответствующим углам в натуре, а параллели — концентрическими окружностями с центром в полюсе. Картинную плоскость можно располагать в любой точке земной поверхности, и точку касания называют центральной точкой проекции и принимают за зенит.

Азимутальная проекция зависит от того, какими радиусами проводятся параллели. Подчиняя радиусы той или иной зависимости от широты, получают различные азимутальные проекции, удовлетворяющие условиям либо равноугольности, либо равновеликости.

 

Перспективные проекции. Если картографическую сетку получают проектированием меридианов и параллелей на плоскость по законам линейной перспективы из постоянной точки зрения Т.З. (см. рис. 35), то такие проекции называют перспективными. Плоскость можно располагать на любом расстоянии от Земли или так, чтобы она касалась ее. Точка зрения должна находиться на так называемом основном диаметре земного шара или на его продолжении, причем картинная плоскость должна быть перпендикулярна основному диаметру.

Когда основной диаметр проходит через полюс Земли, проекция называется прямой или полярной (см. рис. 35); при совпадении основного диаметра с плоскостью экватора проекция называется поперечной или экваториальной, а при других положениях основного диаметра проекции называются косыми или горизонтальными.

Кроме того, перспективные проекции зависят от расположения точки зрения от центра Земли на основном диаметре. Когда точка зрения совпадает с центром Земли, проекции называются центральными или гномоническими; когда точка зрения находится на поверхности Земли стереографическими; при удалении точки зрения на какое-либо известное расстояние от Земли проекции называются внешними, и при удалении точки зрения в бесконечность —ортографическими.

На полярных перспективных проекциях меридианы и параллели изображаются аналогично полярной азимутальной проекции, но расстояния, между параллелями получаются разными и обусловлены положением точки зрения на линии основного диаметра.

На поперечных и косых перспективных проекциях меридианы и параллели изображаются в виде эллипсов, гипербол, окружностей, парабол или прямых линий.

Из особенностей, свойственных перспективным проекциям, следует отметить, что на стереографической проекции любой круг, проведенный на земной поверхности, изображается в виде окружности; на центральной проекции всякий большой круг, проведенный на земной поверхности, изображается в виде прямой линии, в связи с чем в некоторых частных случаях эту проекцию представляется целесообразным применять в навигации.

 

Условные проекции. К этой категории относятся все проекции, которые по способу построения нельзя отнести ни к одному из перечисленных выше видов проекций. Они обычно удовлетворяют каким-нибудь заранее поставленным условиям, в зависимости от тех целей, для которых требуется карта. Число условных проекций не ограничено.

Небольшие участки земной поверхности до 85 км можно изобразить на плоскости с сохранением на них подобия нанесенных фигур и площадей. Такие плоские изображения небольших участков земной поверхности, на которых искажениями практически можно пренебрегать, называются планами.

Планы обычно составляют без всяких проекций путем непосредственной съемки и на них наносят все подробности снимаемого участка.

Из рассмотренных выше проекций в судовождении в основном применяются: равноугольная, цилиндрическая, азимутальная перспективная, гномоническая и азимутальная перспективная стереографическая.

 

 

Проекция Гаусса-Крюгера

Эта проекция была разработана немецким математиком Гауссом в 1820-30 гг. для картографирования Германии - так называемой ганноверской триангуляции. Но как истинно великий математик, он решил эту частную задачу в общем виде и сделал проекцию, пригодную для картографирования всей Земли. Математическое описание проекции было опубликовано в 1866 г. В 1912-19 гг. другой немецкий математик Крюгер провел исследование этой проекции и разработал для нее новый, более удобный математический аппарат. С этого времени проекция называется по их именам - проекцией Гаусса-Крюгера. По своему типу проекция является симметричной относительно среднего меридиана, равноугольной, равновеликой на среднем меридиане. Проекция не является строго равновеликой и имеет свойство немного завышать истинную величину площади по мере удаления от среднего меридиана. Величину искажений можно оценить аналитически.

Способ формирования проекции иллюстрирует рисунок. Сущность проекции заключается в следующем: вся поверхность Земли делится на 6-градусные (по долготе) зоны (дольки от полюса до полюса), которые каждая отдельно разворачиваются в плоскую поверхность. Всего образуется 60 таких зон, которые нумеруются цифрами от 1 до 60. По широте зоны делятся на пояса по 4 градуса, которые обозначаются латинскими буквами от A до V. Именно эти листы и образуют систему листов карты масштаба 1: 1 000 000.

В пределах каждой 6-градусной зоны определяется прямоугольная система координат Гаусса-Крюгера, где координаты отсчитываются в метрах от среднего меридиана зоны и от экватора. Прямоугольная система координат показана на следующем рисунке. Оси этой системы имеют обозначение: ось Y имеет направление на восток (вправо), а ось X направлена на север (вверх) вдоль среднего меридиана. Такое обозначение осей кажется немного непривычным, но так принято в геодезии. В северном полушарии координата X всегда положительна, а чтобы избежать путаницы с положительными-отрицательными значениями координаты Y при отсчете ее от среднего меридиана зоны, был принят искусственный сдвиг начала координат на 500 000 метров в западном направлении, как показано на рисунке ниже. Чтобы сделать значения координат Гаусса-Крюгера однозначными, к координате Y дописывается слева номер зоны. В результате координаты имеют следующий вид: Y = 7 421 350 м - 7 зона, на ~80 км западнее среднего меридиана зоны 7; X = 6 177 200 м - это просто расстояние от экватора по меридиану. Эта точка приблизительно соответствует расположению здания Центрлеспроекта в Москве. Осевой меридиан зоны 7 имеет восточную долготу 39 градусов.

Прямоугольные координаты Гаусса-Крюгера в пределах зоны: оси Y и X и и искусственное смещение на 500 км

Координата Y точки L < 500 000, а точки M > 500 000

В соответствии с принятой терминологией деление зоны на листы называется разграфкой, а система нумерации листов - номенклатурой. Упомянутая выше точка лежит на листе топокарты масштаба 1: 1 000 000 с номенклатурным номером N-37. Разграфка и базовая номенклатура карт на территории России показана на рисунке.

Разграфка и базовая номенклатура карт масштаба 1: 1 000 000

Обратите внимание, что номера зон проекции Гаусса-Крюгера (в координатах) не совпадают с номенклатурными номерами тех же зон (на картах), величина сдвига равна 30. Зоны принято отсчитывать от Гринвича, в номенклатурные номера - от линии перемены дат.

Для определения номенклатур топокарт на заданную территорию выпускаются так называемые бланковые карты в географической проекции (прямоугольная сетка параллелей и меридианов). По краям карты проставлены номера зон и буквы широтных полос, как на приведенной выше карте, а сетка соответствует листам карт более крупных масштабов. Карты обычно охватывают определенный диапазон масштабов, например, от 1: 1 000 000 до 1: 100 000.

 

 

Математическая основа карты

Математическая основа карт — математические правила, по которым строятся карты; масштаб и картографические проекции.

Масштаб карты — отношение длины отрезка на карте, плане, аэро- или космическом снимке к его действительной длине на местности.

Различают численный и именованный способы задания масштаба. На практике широко применяется линейный масштаб — вспомогательная мерная линейка, наносимая на карты для облегчения измерений расстояний.

Картографическая проекция — математически определенный способ отображения поверхности земного эллипсоида на плоскости. Картографическая проекция устанавливает аналитическую зависимость между географическими координатами точек земного эллипсоида и прямоугольными координатами тех же точек на плоскости.

Картографические проекции различают:

· по характеру искажений на равноугольные, равновеликие и произвольные, включающие равнопромежуточные;

· по виду изображений параллелей и меридианов на цилиндрические, конические, азимутальные, поликонические, псевдоконические, псевдоцилиндрические, условные.

Применение тех или иных картографических проекций зависит от назначения карты, конфигурации и положения картографируемой территории.

Топографический план — крупномасштабное знаковое изображение небольшого участка Земли или другого небесного тела, построенное без учета их кривизны и сохраняющее постоянный масштаб в любой точке и по всем направлениям. Обычно планы имеют масштаб от 1:500 до 1:2000. План обладает всеми свойствами карты и является ее частным случаем.

 

5.4. Разграфка и номенклатура листов карт и планов

(Картинки см. 5.2)

Разграфка карт — система деления карт на отдельные листы.

Номенклатура карт — система нумерации и обозначения отдельных листов. Каждый лист ограничен рамкой. Сторонами рамок листов топографических карт служат параллели и меридианы (табл. 3).

В основу номенклатуры топографических карт СССР положена карта масштаба 1: 1 000 000.

Номенклатура карты масштаба 1:1000 000 (рис. 2). Вся поверхность Земли делится параллелями на ряды (через 4°), а меридианами—на колонны (через 6°); стороны образовавшихся трапеций служат границами листов карты масштаба 1: 1000 000. Ряды обозначаются заглавными латинскими буквами от А до V, начиная от экватора к обоим полюсам, а колонны — арабскими цифрами, начиная от меридиана 180° с запада на восток. Номенклатура листа карты состоит из буквы ряда и номера колонны. Например, лист с г. Москва обозначается N—37,

Лист карты масштаба 1:500 000 является четвертой частью листа карты 1: 1000 000 и обозначается номенклатурой листа миллионной карты с добавлением одной из заглавных букв А, Б, В, Г русского алфавита, обозначающих соответствующую четверть (рис. 3). Например, лист карты масштаба 1:500000 с г. Рязань имеет номенклатуру N—37—Б.

Лист карты масштаба 1:200000 образуется делением миллионного листа на 36 частей (рис. 3); номенклатура его состоит из обозначения листа карты масштаба 1: 1000 000 с добавлением одной из римских цифр 1, II, III, IV,..., XXXVI. Например, лист с г. Рязань имеет номенклатуру N—37—XVI

Лист карты масштаба 1:100 000 получается делением листа миллионной карты на 144 части (рис. 4); номенклатура его состоит из обозначения листа карты 1:1000 000 с добавлением одного из чисел 1, 2, 3, 4,..., 143, 144. Например, лист стотысячной карты с г. Рязань будет ^—37—56.

Лист карты масштаба 1:50 000 образуется делением листа карты масштаба 1:100000 на четыре части (рис. 5); его номенклатура состоит из номенклатуры стотысячной карты и одной из заглавных букв А, Б, В, Г русского алфавита. Например, N—37—56—А. Лист карты масштаба 1:25000 получается делением листа карты масштаба 1:50 000 на четыре части; номенклатура его образуется из номенклатуры пятидесятитысячной карты с добавлением одной из строчных букв а, б, в, г русского алфавита. Пример на рис. 5 N— 37— 56— А— б.

На листах карт на южное полушарие к номенклатуре листа добавляется подпись в скобках Ю.П.; например, А—32—Б (Ю.П.).

Листы карт, расположенные между широтами 60—76°, сдваиваются по долготе; например, лист карты масштаба 1: 1000 000 по долготе будет иметь протяженность не 6, а 12°.

Сдвоенные листы миллионной карты обозначаются указанием ряда (буквой) и двух соответствующих колонн (нечетным и последующим четным числом); например, лист карты масштаба 1: 1 000 000 на район г. Мурманска имеет номенклатуру R—35,36.

Сдвоенные листы карт других масштабов обозначаются аналогичным способом: к номенклатуре западного левого листа приписывается буква или номер восточного листа, например R—35—25,26. Листы карт, расположенные севернее параллели 76°, издаются счетверенными по долготе. Их обозначение производится таким же порядком, как и сдвоенных листов, только к номенклатуре западного листа приписываются номера последующих трех листов.

5.5 Вычисление длин сторон и площади съемочной трапеции

Для вычисления прямоугольных координат по географическим используют таблицы Гаусса-Крюгера для широт от 32º до 80º через 5’ и для долгот от 0º до 6º через 7,5’. Основным назначением таблиц является использование их для построения в проекции Гаусса-Крюгера рамок трапеции карт и координатных сеток. В таком случае долготы l=L-L0 западной и восточной трапеции относительно осевого меридиана зоны будут: -2º52’30’’ и -2º45’. Из таблиц выбираем значения координат Гаусса-Крюгера и гауссово сближение меридианов. Вычисления выполняются по схеме, при этом условные координаты определяются путем прибавления 500 км. Для трапеций масштаба 1:10000 координаты Гаусса-Крюгера можно определить тоже из таблиц путем простого интерполирования. Исключения составляет только интерполирование Х по долготе. Здесь должна учитываться поправка, которая выбирается из вспомогательной таблички. Она всегда вычитается из результата простого интерполирования Х по долготе. Правильность построения трапеций проверяется путем сравнения длин её сторон и диагоналей с размерами, приведенными для данной трапеции во второй части таблиц. В таблицах приняты следующие обозначения: а – южное, b – северное основание трапеции, с- боковая её сторона, d – диагональ, Р – площадь. Значения а, b, c, d даны в сантиметрах, а площадь Р – в квадратных километрах. Величины а, b, c, d и Р выбираются из таблиц по значениям широт южной и северной рамок трапеции. При этом следует учитывать линейное искажение в проекции Гаусса-Крюгера путем введения поправок. Эти поправки выражены в сантиметрах и всегда прибавляются к величинам а, b, c, d.

Цифровая модель рельефа

Моделирование рельефа местности

При автоматизированном проектировании дорог основным источником информации о местности служит ее цифровая модель. Использование цифровых моделей значительно сокращает затраты времени и труда по сравнению с традиционной технологией получения отметок с топографических планов.

Выбор положения трассы автомобильной дороги зависит от рельефа, геологических и гидрологических условий местности. При вариантном проектировании сравниваются объемы работ, трудозатраты, факторы безопасности и комфортности движения. Для этого необходима полная информация о местности в широкой полосе варьирования возможного положения трассы, что может быть достигнуто применением цифровых моделей.

Классификация моделей рельефа и местности

Цифровая модель местности состоит из цифровой модели рельефа и цифровой модели ситуации.

Под термином цифровая модель рельефа (ЦМР) понимают математическое представление участка земной поверхности, полученное путем обработки материалов топографической съемки. ЦМР состоит из двух категорий данных: геометрической и семантической.

Геометрические данные содержат информацию о пространственном положении моделируемой поверхности и, как правило, могут быть представлены в виде функции двух переменных z = F(x, y), где z - отметка точки; x и y - северная и восточная координаты.

Семантические данные характеризуют принадлежность точек поверхности к различным типам топографических объектов (поле, луг, дорога, река и т.д.). Эти данные имеют вид специальных семантических кодов, приписываемых дискретным элементам цифровой модели.

Исходными данными для построения ЦМР являются съемочные точки. Каждая точка должна быть задана, как минимум, пятью параметрами:

· номером точки;

· северной координатой x;

· восточной координатой y;

· отметкой z;

· семантическим кодом.

Точки могут быть получены как непосредственно от изыскателей, так и при помощи оцифровки сканированных карт. Чем больше точек на единицу площади, тем лучше цифровая модель описывает реальную поверхность.

Известные цифровые модели рельефа, широко используемые на практике, подразделяются на три группы: регулярные, структурные и нерегулярные.

В регулярных моделях точки с известными пространственными координатами располагаются в вершинах сетки либо квадратов, либо прямоугольников, либо равносторонних треугольников. Существуют также цифровые модели в виде системы поперечных профилей, проведенных через определенные расстояния вдоль заданной линии (например, оси трассы). По регулярным моделям высотное положение в любой точке местности, как правило, определяется линейной интерполяцией высот внутри заданного квадрата, прямоугольника или треугольника. Основными недостатками таких моделей являются неэффективное расположение точек, так как не на всех участках требуется одинаковая плотность сетки, и повышенные трудозатраты при разбивке узловых точек на местности. Регулярные модели находят применение в тех случаях, когда требуется повышенная точность съемки, например, при проектировании аэродромов.

В структурных цифровых моделях точки с известными пространственными координатами располагаются на структурных линиях рельефа, местах изменения углов наклона склонов, на характерных линиях дороги, урезах рек. Изменение отметок вдоль структурной линии описывается полиномиальной зависимостью. По сравнению с регулярной структурная цифровая модель требует меньшую плотность исходных точек и при линейной интерполяции является весьма эффективной для описания поверхности городских дорог.

В нерегулярных цифровых моделях точки могут располагаться без какой-либо системы, но с заданной плотностью. Эти модели являются самыми универсальными и получили в настоящее время наиболее широкое распространение.

В современных программных продуктах цифровые модели рельефа создаются на основе съемочных точек и структурных линий, описывающих изломы естественного (овраги, урезы рек) или искусственного происхождения. При этом образуется сеть, состоящая из треугольников, вершинами которых являются съемочные точки. Это позволяет вычислять высотные отметки точек с известными координатами в плане, строить разрезы поверхности земли по заданной линии, отображать рельеф при помощи горизонталей.

Построение сети должно удовлетворять двум условиям:

· внутри окружности, описанной вокруг любого из треугольников не должно содержаться съемочных точек;

· ребра треугольников не должны пересекать структурных линий.

Процесс разбиения поверхности на треугольники называется триангуляцией. В современных программных продуктах для выполнения триангуляции используют алгоритм, предложенный российским ученым Б.Н. Делоне. Сущность алгоритма триангуляции заключается в следующем.

В произвольное место горизонтальной проекции поверхности помещают окружность малого радиуса таким образом, чтобы ни одна съемочная точка не попала внутрь окружности. Затем увеличивают радиус окружности, не передвигая ее центра до тех пор, пока она не наткнется на некоторые съемочные точки. Далее, сохраняя то условие, чтобы точки лежали на границе окружности, увеличивают ее радиус и одновременно отодвигают ее центр. Этот процесс продолжают до тех пор, пока окружность не коснется, как минимум, трех точек. Дальнейшее увеличение радиуса становится невозможным, а найденные три точки образуют первый треугольник. Взяв две точки полученного треугольника, строят новую окружность на образовавшемся ребре и увеличивают ее радиус одновременно с перемещением центра в сторону, противоположную третьей вершине треугольника, до тех пор, пока окружность не коснется следующей точки. Таким путем образуется еще один треугольник. Процесс повторяют до тех пор, пока все точки поверхности не будут охвачены треугольной сетью.

Поверхности внутри каждого треугольника, вершинами которого являются точки с известными координатами x, y, z представляет собой плоскость. Высотная отметка z любой точки с координатами x, y в плане, находящейся внутри треугольника определяется по формуле:

z=Ax + By + C,

где A, B, C - коэффициенты уравнения плоскости, построенной по трем точкам, образующих треугольник.

Что касается цифровой модели ситуации (ЦМС), то, как правило, она представляет собой векторный чертеж, состоящий из площадных, линейных и точечных объектов. Каждый объект имеет семантическую информацию, которая отображается в виде условных знаков и пояснительных надписей.

Источники данных для построения ЦМР

И хотя сегодня принцип нивелирования остался неизменным, геодезические работы больше не останавливаются просто на определении отметок точек. Сегодняшние требования к геодезическим инструментам определяют нивелир как комплексную эргономичную измерительную систему, которая не только является полностью автоматизированной системой для сбора и обработки данных в цифровом виде, но и обеспечивает исключительную эффективность выполнения работ при использовании самых современных технологий.

 

 

Цифровая модель ситуации

Построение цифровой модели ситуации в программном комплексе CREDO требует последовательного вы­полнения ряда операций:

· - установление связи между классификатором объектов и кодами пользо­вателя;

· - определения координат и высот съемочных пикетов;

· - нанесение съемочных пикетов на план в заданном масштабе;

· - геометрические построения объектов и их элементов;

· - присвоение объекту семантики;

· - графическое оформление плана.

Первые две операции выполняются при обработке полевых данных, вслед за уравниванием съемочного обоснования, обработкой тахеометрических ходов и данных горизонтальной съемки (створов, перпендикуляров, обме­ров и др.). Третья операция выполняется автоматически и заключается в нанесении съемочных пикетов по их координатам на виртуальную основу и их выводе на экран компьютера. Порядок и особенности выполнения чет­вертой и последующих операций рассмотрены ниже.

Геометрическое построение объектов - наиболее сложная и ответственная операция создания топографического плана и ЦММ, что связано с необходимо­стью разобраться с каждой точкой, найти ее связи с окружающими и создать элементы контурной нагрузки (цифровой модели), определяющие положение линейных объектов и границы площадных объектов. Эта задача сложна даже при относительно небольшом числе точек (рис. 2.), а если их несколько тысяч, то без дополнительной информации ее решение затруднительно.

В качестве такой дополнительной информации могут быть выведенные на экран компьютера номера съемочных пикетов, примечания к ним, или же линейные и площадные элементы, автоматически построенные по резуль­татам расшифровки команд полевого кодирования. Причем, задача существенно упрощается, если некоторые объекты местности или их фраг­менты построены автоматически, согласно примечаниям к пикетам (рис. 3).

Эффективность использования этих данных для формирования всех объектов создаваемого плана существенно зависит от характера местности, в од­них случаях достаточно выделить произвольным символом всего полтора- два десятка линейных элементов, а в других - вывести номера пикетов.

Многол