Міністерство освіти та науки, молоді та спорту україни

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСТИТЕТ

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З ФОТОГРАММЕТРІЇ

(назва дисципліни)

на тему: «ПРОЕКТУВАННЯ ПРОЦЕСІВ СТЕРЕОФОТОТОПОГРАФІЧНОГО ЗНІМАННЯ ПРИ

СТВОРЕННІ КАРТ МАСШТАБУ 1:10 000»

Студента

Спеціальність ______________________

___________________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник: викладач Жиган М.В

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS_____

Члени комісії:

________________ Калинич І.В.

(підпис) (прізвище та ініціали)

___________________Жиган М.В.

(підпис) (прізвище та ініціали)

Ужгород 2015

ЗМІСТ

Завдання до курсового проекту

 Вступ 

Метою даного курсового проекту є систематизація набутих знань про різні методи та етапів створення топографічних карт і планів. Придбання навичок розробки технології створення топографічних карт, на прикладі створення топографічних карт на задану ділянку, в заданому масштабі.

У процесі виконання курсового проекту необхідно вивчити фізико- географічне положення об'єкту зйомки , вимоги до точності створюваної карти , вибрати і обгрунтувати найбільш ефективну технологію створення карти даного масштабу на дану територію.

Для вибору технології необхідно розрахувати оптимальні параметри аерофотозйомки , необхідну щільність мережі згущення , вибрати і обгрунтувати вибір способу згущення , вивчити процеси створення карти і розрахувати очікувану точність її створення.

Розділ 1 Вибір методу створення топографічних карт масштабу 1:10000

1. Призначення і методи створення топографічних карт і планів.

Топографічні карти створюються в графічній, цифровій та електронній формах у єдиній системі координат і висот за уніфікованими та погодженими між собою умовними знаками та класифікаторами.

Основним масштабним рядом топографічних карт є: 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.

Топографічне знімання в масштабах 1:25 000 та 1:10 000 виконується з метою створення топографічних карт, необхідних для вивчення, використання та охорони природних ресурсів, вишукувань, проектування інженерних споруд.

Топографічні зйомки виконуються аерофототопографічними та наземними методами.

Зміст та точність топографічних планів визначаються масштабом та призначенням топографічних планів.

Топографічні карти призначені для забезпечення потреб органів державної влади, господарства, оборони, науки, освіти і громадян країни, а також є основою для створення геоінформаційних систем, спеціальних, тематичних та інших карт і планів.

Незалежно від призначення, форми та масштабу топографічні карти повинні задовольняти такі основні вимоги:

- достовірно і з відповідною до масштабу точністю й повнотою відображати стан місцевості на рік створення карти в діючих умовних знаках;

- забезпечувати визначення з відповідною до масштабу точністю прямокутних та географічних координат, абсолютних і відносних висот об'єктів місцевості, їх кількісних та якісних характеристик, а також давати можливість проводити інші картометричні роботи;

- бути зведеними по рамках за всіма елементами змісту між суміжними аркушами карт одного масштабу;

- бути узгодженими за основними елементами змісту між аркушами карт суміжних масштабів;

- бути наочними і зручними в користуванні, давати можливість сприйняття та оцінки інформації про місцевість та орієнтування на ній.

Топографічні карти в графічній формі створюються методами топографічних зйомок аналоговими або цифровими технологіями - первинні карти, та методом складання - похідні карти.

Основним методом зйомки є аерофототопографічна зйомка. Інші методи зйомок (мензульна, тахеометрична тощо) застосовуються у виняткових випадках у разі відсутності матеріалів аерофотозйомки, а також під час зйомки невеликих ділянок.

Аерофототопографічна зйомка виконується:

- стереофототопографічним методом - у відкритих районах, де з відповідною точністю забезпечується фотограмметричне визначення планово-висотного положення точок земної поверхні;

- комбінованим методом - у плоскорівнинних та заліснених районах, де фотограмметричне визначення планово-висотного положення точок земної поверхні не забезпечує відповідної точності тому, що форми рельєфу на аерофотознімках стереоскопічно не читаються.

Вибір методу топографічної зйомки визначається фізико-географічними умовами району робіт, обсягами і термінами їх виконання та економічною доцільністю. Кожен метод зйомки може застосовуватися окремо або в комбінації з іншими методами, що визначається технічним проектом.

Основний обсяг топографічних зйомок в країні виконується стереотопографічним методом . Комбінований метод застосовується тоді, коли стереотопографічний метод не забезпечує точність відображення рельєфу. Тахеометричне знімання використовується на невеликих ділянках, коли застосування аерофотозйомки не вигідно економічно. Наземне фото топографічне знімання застосовується у високогірній і гірської відкритій місцевості зі складним рельєфом.

Цифрове картографування - найбільш перспективний метод, заснований на зборі, обробці та зберіганні топографічної інформації в цифровому вигляді.

Результати топографічного знімання надаються у вигляді:

- звичайних (паперових) топографічних карт ;

- топографічних планів ;

- фотокарт та ортофотопланів ;

- цифрових карт і планів.

Всі роботи по створенню карт регламентуються наступними нормативними документами:

- основними положеннями ;

- інструкціями ;

- настановами та керівництвами ;

- керівними технічними матеріалами;

- стандартами ;

- умовними знаками.

2. Вимоги до точності створення топографічних карт

Точність топографічних планів оцінюється за величинами розходжень положень контурів та висот точок, виміряних на плані з даними контрольних вимірів на місцевості.

Критеріями оцінки якості є середні, граничні та грубі похибки, які не повинні перевищувати величини похибок, встановлених Основними положеннями.

Точки планової зйомочної мережі визначаються в плані відносно найближчих пунктів державної геодезичної мережі з середньою помилкою, що не перевищує 0,1 мм у масштабі карти.

Точки висотної зйомочної мережі визначаються відносно пунктів висотної геодезичної мережі з середніми помилками, які не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаби карт
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки визначення висот точок, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,1	0,25	0,8	1,5
Те саме в залісених районах	0,2	0,5	0,8	1,5
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,25	0,5	0,8	1,5
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	0,25	0,25	0,8	1,5
Низькогірні та середньогірні райони	0,5	0,5	1,2	2,5
Високогірні райони	-	1,0	2,6	5,0

Наведені в таблиці різновидності гірського рельєфу характеризуються такими морфометричними показниками:

       - низькогір'я - абсолютні висоти 500 - 1000 м, відносні висоти 200-500 м і переважаючі схили 5-15°;

       - середньогір'я - абсолютні висоти 1000 - 2000 м, відносні висоти 500-1000 м і переважаючі схили 10-25°;

       - високогір'я - абсолютні висоти понад 2000 м, відносні висоти понад 1000 м і переважаючі схили 20-45°.

Для зображення рельєфу горизонталями на топографічних картах установлюються такі основні висоти перерізу (в метрах):

Характеристика району	Основна висота перерізу рельєфу (в метрах) для карт 1:10000
Плоскорівнинні райони із схилами місцевості до 2°	1
Те саме у залісених районах	2
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6° та райони піщаних пустель	(2,0); 2,0
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	(2,0); 2,5
Низькогірні та середньогірні райони	5
Високогірні (або прирівняні до них) території	—

П р и м і т к а. Наведені в таблиці величини перерізу рельєфу (2,0 м) відносяться до територій, на яких у минулому створені топографічні карти масштабу 1:10000 з таким перерізом рельєфу.

На первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000 і 1:100000 середні помилки в плановому положенні зображень об'єктів та чітких контурів місцевості відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати 0,5 мм, а на картах низькогірних, середньогірних та високогірних районів - 0,75 мм.

Середні помилки в плановому положенні зображень контурів рослинного покриву і ґрунтів, за винятком чітких вигинів, що є характерними точками, не повинні перевищувати 1 мм.

Середні помилки висот, що підписуються на первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаби карт
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки висот, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,2	0,6	2,5	5,0
Те саме у залісених районах	0,4	0,9	5,0	10,0
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,6	1,6	3,0	7,0
Те саме при схилах місцевості до 4°	0,6	0,6	3,0	7,0
Те саме у залісених районах	0,9	2,4	6,0	14,0
Низькогірні та середньогірні райони	2,5	2,5	5,0	10,0
Те саме у залісених районах	3,7	3,7	10,0	20,0
Високогірні райони	-	5,0	10,0	20,0

На первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000 середні помилки в положенні горизонталей по висоті відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаб карти
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки в положенні горизонталей по висоті, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,3	0,8	3,0	6,0
Те саме у залісених районах	0,5	1,2	6,0	12,0
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,8	2,0	4,0	9,0
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	0,8	0,8	4,0	9,0
Те саме у залісених районах	1,2	3,0	8,0	18,0

На топографічних картах горизонталі повинні правильно відображати форми рельєфу і узгоджуватися з підписаними на карті позначками висот. Горизонталі на похідних картах проводяться відповідно до їх положення на основних картографічних матеріалах. Разом з тим, для кращого відображення форм рельєфу допускається їх зміщення:

- на картах масштабів 1:25000-1:200000 у рівнинних та піщаних пустельних районах – до одної чверті, а в гірських - до половини основної висоти перерізу рельєфу;

- на картах масштабів 1:500000 і 1:1000000 у рівнинних та піщаних пустельних районах - до половини основної висоти перерізу рельєфу, а в гірських районах - до висоти перерізу рельєфу.

При цьому положення основних структурних ліній і характерних точок рельєфу (вододілів, тальвегів, сідловин, схилів, вершин, брівок тощо) повинні відповідати їхньому положенню на картографічних матеріалах.

Помилки, які в два рази перевищують величини, що наведені в таблицях 2, 3, 4 та в п. 3.4, вважаються граничними. Їх кількість не повинна бути більшою, ніж 10 %.

Основним методом топографічного знімання в м-бі 1:10000 є стереотопографічний метод.

Комбінований метод використовують при зніманні ділянок, на яких поверхня землі вкрита густою та високою рослинністю, помилки врахування якої викликають похибки висот горизонталей більші допустимих.

Точність топографічних карт, створених стереотопографічним методом, перевіряють по плановим і висотним контрольним точкам, визначеним із геодезичних або фотограмметричним вимірам, що не приймались до уваги при створенні карт, а також за даними контролю проміжкових процесів робіт. Правильність дешифрування аерофотознімків та повнота змісту карти перевіряються під час польових і камеральних робіт. За додатковими вимогами точність та змість карт додатково перевіряють на місцевості.

3. Основні етапи створення топографічних карт

Незалежно від способу створення карт весь технологічний процес можна представити у вигляді такої схеми

Геодезичною основою топографічних карт усіх масштабів є:

    - у плановому відношенні - пункти державної геодезичної мережі, геодезичних мереж згущення і точки планової зйомочної мережі, плоскі прямокутні координати яких обчислені на площині в конформній проекції Гаусса-Крюгера в шестиградусних зонах у державній системі координат;

    - у висотному відношенні - пункти та репери висотної геодезичної мережі, пункти державної геодезичної мережі та геодезичних мереж згущення, а також точки висотної зйомочної мережі, висоти яких приведені до прийнятого вихідного рівня у Балтійській системі висот.

На кожній зйомочній трапеції (аркуші карти) масштабу 1:10000 повинно бути не менше одного пункту планово-висотної геодезичної основи, включаючи пункти державної геодезичної мережі, геодезичних мереж згущення і точки зйомочних мереж, закріплених на місцевості центрами.

Подальше згущення планової і висотної геодезичної основи проводиться розвитком зйомочної мережі, що забезпечує виконання топографічного знімання з заданою точністю. Зйомочна мережа поділяється на основну та робочу.

Точки основної зйомочної мережі служить опорними для розвитку робочої зйомочної мережі. З точок робочої зйомочної мережі проводять безпосереднє знімання рельєфу і контурів. При стереотопографічному методі знімання точками основної зйомочної мережі є планово-висотні опознаки які є опорними при побудові мереж аналітичної фото тріангуляції.

Робочою зйомочною мережею при цьому методі будуть точки із фотограмметричного згущення. Ці точки є опорою при зніманні контурів та рельєфу за допомогою цифрових, аналітичних або універсальних приладів.

Точність знімання контурів і рельєфу залежить від точності основної і робочої зйомочної мережі, точності знімання рельєфу та контурів на фотограмметричних приладах.

Сумарні середні квадратичні похибки топографічного знімання при фотограмметричних методах обчислюються за формулою:

де – сер.кв. похибка головної геодезичної основи;

- сер.кв. похибка визначення координат і висот планово-висотних опознаків;

- сер.кв. похибка знімання рельєфу і контурів на фотограмметричних приладах.

Завершальний етап створення карт і планів включає знімання ситуації та рельєфу, редагування і оформлення продукції в цифровому або графічному виді.

Знімання ситуації і рельєфу може бути виконано на аналогових або аналітичних універсальних приладах або цифрових фотограмметричних станціях. Знімання ситуації може виконуватись за допомогою фото планів, отриманих за допомогою фототрансформаторів або цифрового трансформування.

4. Стереотопографічний та комбінований методи створення карт і планів

Аерофототопографічне знімання в залежності від типу території, фотограмметричного обладнання, строків виконання робіт може виконуватись стереотопографічним або комбінованим методами. Вибір методу також визначається характером рельєфу, видом забудови, масштабом та площею знімання, а також техніко-економічними розрахунками. На практиці обидва варіанта можуть суміщатись.

Головна відмінність комбінованого методу від стереотопографічного заклечається в тому, що при комбінованому методі аерофотознімання використовується лише для складання контурної частини плану. Це викликано тим, що вимоги до аерофотознімання, що використовується для рисовки рельєфу і складання контурів, різні. При комбінованому методі важливо зменшити зміщення точок на фотоплані , викликане рельєфом місцевості, яке визначається за формулою:

;

або

де h – перевищення точки місцевості над початковою горизонтальною площиною,

m – знаменник масштабу аерофотозніманя;

r – радіус вектор, що з’єднує точку знімка з точкою надиру;

f – фокусна віддаль фотокамери;

H – висота фотографування.

Отже, в цьому випадку зміщення точки на знімку (фотоплані) тим менше, чим більше фокусна віддаль аерофотоапарата і висота фотографування, а перевищення точок незначні.

При стереотопографічному методі матеріали аерофотознімання повинні забезпечувати задану точність визначення висот точок, яка може бути визначена за формулами:

,

або

,

де b – базис фотографування;

- середня похибка визначення різності повздовжніх паралаксів;

- середня похибка, допустима при визначенні висот;

- повздовжній паралакс.

При стереотопографічному методі точність визначення висот тим вища, чим менша висота фотографування і менша фокусна віддаль. Отже вимоги до вибору масштабу фотографування і фокусної віддалі для стереотопографічного та комбінованого методу відрізняються.

При проектування технологій створення карт і планів основними критеріями є економічність і точність. Зі свого боку економічність залежить від параметрів аерофотознімання: чим менший масштаб зальоту по відношенню до масштабу створюваної карти, тим меншими будуть затрати коштів і праці на її створення. Проте за певного відношення масштабу аерофотознімання та створюваної карти наступає момент, коли забезпечити нормативну точність створення карт для певних умов не є можливості. Тому виникає необхідність детальної проробки проектів технологій створення карт з врахуванням всіх факторів.