9594

В процессе технического нивелирования попутно от горизонта ин-

струмента нивелируют отдельные характерные точки местности: крышки колодцев, полы первого этажа зданий и сооружений, головки рельсов на переездах, пикетажные столбы вдоль дорог, крупные валуны и др. Они маркируются краской и используются в качестве рабочих реперов при съемках.

В сильно пересеченной и горной местности высоты пунктов съемоч-

ных сетей, развиваемых для обеспечения съемок с сечением рельефа 2 и 5

м, а в особых случаях – и 1 м, определяют тригонометрическим нивелиро-

ванием. Его выполняют в прямом и обратном направлениях одним прие-

мом по трем нитям или двумя приемами по средней нити. Колебания на станции МО и вертикальных углов не должны превышать 0,8′. Высоты ин-

струментов и вех измеряются с точностью до 1 см.

Длины ходов должны быть не более: при сечении рельефа более 1 м

– 2 км; при сечении рельефа до 1 м – 1 км.

Расхождения между прямыми и обратными превышениями не долж-

ны быть более 0,04S м, где S – длина линии, выраженная в сотнях метров.

Допустимые невязки по высоте в ходах и полигонах тригонометри-

ческого нивелирования не должны быть более

fh 0,04S n,

где S Sni - средняя длина линии, выраженная в сотнях метров; n –

число линий хода или полигона.

Вертикальные углы измеряют техническими теодолитами или кипре-

гелем. Расстояние определяют дальномерными насадками или нитяным дальномером в прямом и обратном направлениях.

41

3. Карты и планы

3.2. Цифровые и электронные топографические карты

В последние годы для проектирования сооружений с использованием ЭВМ местность представляют массивом аналитических координат и отме-

ток в виде цифровой модели местности (ЦММ), создаваемой на основе стереофотограмметрических, картографических или полевых топографи-

ческих измерений. Цифровая карта (ЦК) – цифровая модель местности, за-

писанная на машинном носителе информации в установленных структурах и кодах, сформированная на базе законов картографии в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот, по точности и содержа-

нию соответствующая карте определенного масштаба.

ЦММ – называют совокупность точек местности с известными трех-

мерными координатами и различными кодовыми обозначениями, предна-

значенную для аппроксимации местности с ее природными характеристи-

ками, условиями и объектами. 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, гид-

рометеорологических условий, технико-экономических показателей и дру-

гих характеристик местности.

Математической моделью местности (МММ) называют математиче-

скую интерпретацию цифровых моделей для компьютерного решения кон-

кретных инженерных задач.

Необходимая точность модели обязательно должна быть увязана с требуемой точностью решаемых по ней инженерных задач.

При использовании для построения ЦММ материалов традиционных топографических съемок точность ситуационных контуров принимают в соответствии с точностью выполняемых топографических съемок равной 1

мм в масштабе плана. Точность представления рельефа не должна выхо-

42

дить за пределы 1 высоты сечения горизонталей в равнинной местности,

4

1 высоты сечения – в пересеченной местности и 1 высоты сечения – в

2

горной. Точность ЦММ при использовании материалов топографических съемок, выполненных с помощью электронных тахеометров или приемни-

ков спутниковой навигации «GPS», учитывая, что запись информации ве-

дется безошибочно на магнитные носители, зависит главным образом от точности используемых приборов.

При построении ЦММ по существующим топографическим планам и картам характерные точки местности снимают с точностью, принимае-

мой равной: 0,5 мм – для отображения ситуационных особенностей мест-

ности и 0,2, 0,3 и 0,5 высоты сечения – для отображения соответственно равнинного, пересеченного и горного рельефа.

При создании ЦММ по материалам аэросъемок или фототеодолит-

ных съемок точность отображения ситуационных особенностей местности и рельефа определяется точностью считывания фотограмметрических ко-

ординат, которую обеспечивает тот или иной используемый фотограммет-

рический прибор.

Для обеспечения необходимой точности аппроксимации рельефа местности плотность исходного массива точек (среднюю удаленность друг от друга) для регулярных и нерегулярных (статистических) моделей при-

нимают:

вравнинной местности – 20 – 30 м;

впересеченной местности – 10 – 15 м;

вгорной местности – 5 – 7 м.

В числе многих задач, решаемых с использованием цифровых и ма-

тематических моделей, являются: оптимальное пространственное трасси-

рование автомобильных дорог, лесовозных дорог и каналов; получение продольных по оси трассы и поперечных инженерно-геологических разре-

зов; получение исходной инженерно-гидрологической информации для

43

проектирования водопропускных сооружений и системы поверхностного водоотвода (площади водосборов, живые сечения, морфостворы и гидро-

створы, уклоны логов и их склонов, математическое моделирование стока ливневых и талых вод и т. д.); проектирование системы дорожного поверх-

ностного водоотвода; решение задачи распределения земляных масс и подсчеты объемов земляных работ; решение задач вертикальной плани-

ровки; пространственное моделирование полотна автомобильных дорог и прилегающего ландшафта.

Электронная карта (ЭК) – векторная или растровая топографо-

тематическая карта, сформированная на машинном носителе информации в принятой проекции, системе координат и высот, условных знаков, пред-

назначенная для отображения, анализа и моделирования, а также для ре-

шения расчетных и информационных задач по данным о местности и об-

становке.

Независимо от метода съемки на крупномасштабных планах подроб-

но изображают: горизонталями рельеф местности с отметками всех харак-

терных точек; здания и постройки; промышленные и гидротехнические со-

оружения; дороги, искусственные сооружения на них; линии ЛЭП и связи;

трубопроводы; каналы; реки; водоемы с отметками урезов воды; угодия и др. Большое внимание уделяют изображению неблагоприятных мест: кар-

сты, оползни, заболоченные участки, а также элементов специальной нагрузки – инженерно-геологических выработок, гидрометрических ство-

ров, границ паводковых вод и др.

3.3. Точность, детальность и полнота планов.

Топографический план характеризуется детальностью и полнотой изображения рельефа и ситуации. Под точностью плана понимают сум-

марную среднюю квадратическую ошибку в плановом и высотном поло-

жении изображаемых точек ситуации и рельефа. Средняя квадратическая ошибка планового положения точек определяется по формуле:

44

mТ m2 m2 , где mΧ и mΥ – средние квадратические ошибки изме-

рения на плане абсцисс и ординат точек. Приняв mΧ≈mΥ≈mk, получим mТ=mk 2.

Ошибки координат точек включают ошибки развития планового обоснования, ошибки съемочных измерений и графических или фотограм-

метрических построений, ошибки вследствие деформации планшетов или фотопланов. Часто ошибками геодезического обоснования пренебрегают

(0,1 мм на плане и меньше) и ошибки положения точек плана рассматри-

вают относительно ближайших пунктов геодезического обоснования.

По опытным данным для планов территорий с капитальной застрой-

кой ошибка mk=0,18 мм и планов малозастроенной местности mk=0,30 мм.

Точность плана составляет mТ=(0,2÷0,3) 2 =0,3÷0,4 мм.

Точность планов, полученных топографическим и фотограмметриче-

ским способом различная. Поскольку во всех способах стремятся, чтобы ошибки отдельных процессов не превышали графической точности 0,1 мм,

суммарные ошибки в положении четких контуров на этих планах близки между собой и составляют в среднем 0,3÷0,4 мм. Несколько меньшей точ-

ностью обладают копии планов, составленных с оригиналов в качестве то-

пографической основы для проектирования. Под влиянием дополнитель-

ных ошибок, вызванных копированием и деформацией бумаги, суммарные ошибки в положении контуров на такой основе увеличиваются примерно в

2 раз и составляют при фотомеханическом или механическом способах копирования около 0,5 мм.

Согласно требованиям инструкции ГУГК средние ошибки в положе-

нии на планах изображения предметов и контуров местности с четкими очертаниями относительно ближайших точек съемочного обоснования не должны превышать 0,5 мм, а в горных и залесенных районах 0,7 мм.

Для проектирования большое значение имеет точность взаимного расположения на плане элементов ситуации. На застроенной территории ошибка во взаимном положении капитальных близлежащих зданий и со-

45

оружений не должны превышать 0,2 мм, т. е. точность таких планов долж-

на быть значительно выше планов незастроенных территорий. Точность плана будет выражаться в натуре тем меньшей величиной, чем крупнее масштаб плана. Например, точность плана масштаба 1:1000 в 0,3 мм будет соответствовать на местности 0,3 м, а на плане масштаба 1:500 – 0,15 м.

Отсюда, задавшись допустимой величиной ошибки, в размерах снимаемых сооружений и предметов, можно определить необходимый масштаб плана и его точность.

Детальность плана характеризуется степенью подобия изображения на нем фигур контурам и элементам рельефа местности, т. е. степенью обобщения (генерализации) изображения. Чем крупнее масштаб плана, тем выше детальность изображения и меньше обобщений. При крупномас-

штабных съемках требуется, чтобы ошибки за счет обобщения четких кон-

туров не превышали на плане 0,5 мм. В этих пределах допускают спрямле-

ния искривленных контуров и границ и выступов зданий.

Под полнотой плана понимают степень его насыщенности объектами ситуации и элементами рельефа, изображение которых необходимо для проектирования и возможно при принятом масштабе плана и сечении ре-

льефа. Полнота плана выражается минимальными размерами объектов местности и расстояний между ними, которые необходимо изобразить на плане. В застроенной части территории требование полноты плана являет-

ся определяющим при выборе масштаба съемки. Так, чтобы иметь воз-

можность раздельно изобразить густые сети коммуникаций и сооружения с расстоянием ℓпл. между ними хотя бы в 1 мм, с горизонтальным проложе-

Полнота и детальность изображения объектов местности на плане могут быть представлены информационными характеристиками – средним количеством единиц информации на 1 га площади, которые тесно связаны

46

с масштабом съемки, отбором и картографической генерализацией объек-

тов. По опытным данным для крупных городов с плотностью застройки

35% максимальное значение информационных характеристик = 480 двоич-

ных единиц на 1 га, средних городов с плотностью застройки 20% - 410 и

малых городов и сельских населенных мест с плотностью застройки до

12% - 350 единиц.

Для детального проектирования застроенных территорий необходи-

мо количество информации 300 – 400 двоичных единиц на 1 га.

Характеристика полноты информации RМ:

Отсюда – на застроенной территории детальное проектирование можно выполнить только на топографической основе масштаба 1: 500 или

1:1000 в зависимости от сложности ситуации.

Наиболее полную и детальную информацию о местности обеспечи-

вают фотопланы и ортофотопланы с досъемкой на них подземных комму-

никаций и рельефа.

3.4. Масштабы планов.

Масштаб инженерно-топографической съемки определяется рядом факторов: проектными задачами, решаемыми на плане; стадией проекти-

рования; сложностью ситуации и рельефа местности; густотой подземных и наземных коммуникаций; условиями использования существующей за-

стройки в проекте и др. При этом учитываются требования к точности плана, детальность и полнота информации о местности, метод и точность проектирования и перенесения проекта в натуру; наглядность и удобочита-

емость проектных решений.

Как известно, проектирование производится по стадиям путем по-

следовательного уточнения и детализации, принятых в проекте решений. В

соответствии с этим от стадии к стадии повышаются требования к топо-

графической основе, укрупняется масштаб съемки. Чем сложнее сооруже-

47

ние, тем более крупный масштаб съемки требуется для составления гене-

рального плана.

При проектировании объектов плана на незастроенной территории не требуется точной увязки элементов генплана с ситуацией местности.

Поэтому требования к точности топографического плана, его детальности и полноте, могут быть понижены, и масштаб съемки может быть мельче.

Технический проект на таких площадках может разрабатываться на планах масштаба 1:2000÷1:5000, а рабочие чертежи – 1:1000. Если для наглядно-

сти проектов необходим более крупный масштаб изображения, то он мо-

жет быть получен путем простого увеличения плана.

При проектировании сооружений с учетом существующей капиталь-

ной застройки требования к топографической основе повышаются. Здесь для составления технического проекта используют планы масштаба

1:1000÷1:2000, а для рабочих чертежей наиболее крупный масштаб съемки

1:500.

Зависимость между допустимой при проектировании средней квад-

ратической ошибкой mS определения расстояния между близлежащими точками капитальных зданий и сооружений (в м на местности) и масшта-

бом съемки 1:М:

М 9000 mS mS .

Найденное значение округляют до ближайшего стандартного мас-

штаба. Например, при допустимом mS=0,15 м

М=9000∙0,15∙ 0,15 ≈500.

Формулу рекомендуется применять для застроенных территорий, для планов масштабов 1:500÷1:2000, когда допустимая ошибка не превышает mS=0,3 м.

В проектно-изыскательских работах для технико-экономического обоснования проектов и предварительных проектных расчетов используют государственные топографические карты мелких и средних масштабов.

Однако детальное проектирование и окончательный выбор оптимальных

48

вариантов площадок и трасс производится на специализированных круп-

номасштабных планах. Наиболее часто используют следующие масштабы планов:

а). 1:10000 с h=1 – 2 м для выбора направлений магистральных трасс и местоположения строительных площадок, составления ситуационных планов района строительства, определения площадей и объемов водохра-

нилищ, предварительного проектирования,

б). 1:5000 с h=1 – 0,5 м – для составления опорных и генеральных планов городов и промышленных комплексов, разработки проектов инже-

нерной подготовки территории и первоочередной застройки, проектирова-

ния линейных сооружений, составления технических проектов мелиора-

ции,

в). 1:2000 с h=0,5 – 1 м – для разработки технических проектов про-

мышленных, гидротехнических, транспортных сооружений, проектов ин-

женерных сетей, рабочих чертежей мелиорации, составления генеральных планов поселков, проектов детальной планировки и застройки городов,

планов красных линий,

г). 1:1000 с h=0,5 м – для составления рабочих чертежей зданий и со-

оружений на незастроенной или малозастроенной территории, генераль-

ных планов городской застройки, разработки детальных проектов подзем-

ных коммуникаций и проектов вертикальной планировки,

д). 1:500 с сечением рельефа 0,5 м (на спланированных территориях

0,25 м) – для разработки рабочих чертежей на застроенных территориях,

составления исполнительной документации. Так как в ряде случаев требу-

ется не столько точность плана, сколько его наглядность и крупный мас-

штаб чертежа, то допускается производство съемок в масштабах 1:500; 1:1000; 1:2000 при точности развития обоснования соответственно для масштабов 1:1000; 1:2000; 1:5000.

3.5. Точность изображения рельефа.

49

Для наибольшей точности и детальности изображения рельефа ис-

пользуют минимальную величину его сечения горизонталями. Однако принятая величина сечения должна обеспечиваться точностью съемки ре-

льефа. На положение горизонталей на плане влияет ряд источников оши-

бок, которые можно разделить на две группы: 1) источники ошибок высот,

мало зависящие от уклонов местности, 2) источники ошибок высот, вызы-

вающие плановое смещение горизонталей и зависящие от уклона местно-

сти: определение планового положения, интерполяция, проведение гори-

зонталей. На основании теоретических расчетов и опытных исследований предложен ряд формул для оценки точности изображения на плане релье-

фа:

mH a btg ; mH - средняя квадратическая ошибка отметок точек по горизонталям; ν – угол наклона местности; a и b – параметры, отражающие влияние ошибок 1 и 2 группы. Они определены по методу наименьших квадратов из обработки материалов опытных исследований планов неко-

торого масштаба и сечения рельефа. Например, для плана 1:2000 с h=0,5 м, mН=0,10+0,5∙tgν, которая при значениях ν до 3º mН=0,12 м. Применение этой формулы ограничено только аналогичными планами.

Согласно требованиям Инструкции средние ошибки съемки и изоб-

ражения рельефа не должны превышать:

а) для планов масштабов 1:500 и 1:1000 с высотой сечения рельефа h=0,5 м и местностью с углами наклона ν до 2º - 1/4 h (0,12 м) и с ν до 6º - 1/3 h (0,17 м),

б) для планов масштабов 1:2000 – 1:5000, ν до 2º, h=0,5 м – 1/3h (0,17

м) и при h=1,0 м – 1/4h (0,25 м). При съемке в этих же масштабах местно-

сти с углами наклона до 6º с сечением рельефа через 1 – 2 м допустимая ошибка 1/3ºh.

При полевом контроле планшетов средняя квадратическая ошибка изображения рельефа подсчитывается по формуле:

50