3.1. Топографическая съемка местности. Классификация топографических съемок
Топографическая съемка (топосъемка) выполняется для получения топографической карты или топографического плана участка местности. На этих документах изображаются все объекты местности, контуры и рельеф. Топографические планы, в свою очередь, могут служить основой для создания широкого круга специальных карт, планов и других документов (например, планов подземных коммуникаций, картосхем маршрутов движения городского транспорта и т. д.). Существует несколько классификаций топографических съемок [3].
Например, по способу хранения и выдачи пользователю топографической информации различают аналоговый режим и цифровой. В первом случае информация о местности хранится и выдается пользователю на бумажных носителях (топокартах и топопланах). Второй режим считается, в настоящее время, более прогрессивным и удобным для использования в различных компьютиризированных информационных системах. Здесь собранная информация хранится в цифровом (закодированном) виде на магнитных носителях, CD-дисках и т.п.
Однако наибольший интерес для специалистов представляет классификация топографических съемок по технологии сбора исходной информации. По этой классификации все методы топосъемки подразделяются на три большие группы:
наземные методы съемки;
аэрофотосъемка:
комбинированная съемка.
Наземная съемка выполняется непосредственно с земной поверхности. В зависимости от используемых приборов, оборудования, применяемой технологии наземная съемка, в свою очередь, может быть нескольких видов [3]:
мензульная;
тахеометрическая;
горизонтальная (теодолитная);
вертикальная;
фототеодолитная.
При выполнении мензульной съемки карта в карандаше полностью рисуется на местности. Поэтому созданная карта, как правило, отличается хорошим качеством. Однако здесь очень большой объем полевых работ, производство которых сильно зависит от погодных условий. Поэтому производительность труда при выполнении мензульной съемки очень низкая и эта съемка, в настоящее время, практически не применяется в геодезическом производстве.
Тахеометрическая съемка имеет большую производительность труда. Во-первых, потому, что она в меньшей степени зависит капризов погоды, так как на местности выполняется только сбор измерительной информации, а сама карта или план рисуются в камеральных условиях. Во-вторых, применение современных электронных техеометров позволяет автоматизировать процессы сбора и последующей математической обработки измерительной информации. Поэтому тахеометрическая съемка является основным видом наземной съемки.
Горизонтальной называется такой вид наземной съемки, при которой на плане участка местности не показывается ее рельеф [3]. При вертикальной съемке наоборот на плане имеется изображение рельефа и практически отсутствует плановая ситуация. Например, съемка котлована будущего здания или сооружения, съемка дна траншеи перед укладкой труб канализации и т. д.
При фототеодолитной съемке производится фотографирование местности специальной фотокамерой с двух точек наземного базиса ( базисом называется измеренное с высокой точностью расстояние, концы которого закреплены на местности центрами) при параллельном положении оптических осей этой камеры. Полученные фотоснимки позволяют в камеральных условиях на специальных приборах построить стереоскопическую модель местности. По координатам точек установки фотокамеры, определенным из геодезических измерений, высоте центра объектива и другим элементам внешнего ориентирования оптической оси фотокамеры можно получить на этих приборах топографический план или карту местности.
Фототеодолитную съемку применяют в горных и всхолмленных районах при создании топографических планов и карт масштабов 1:1000 – 1:10000. Ее основное преимущество заключается в значительном сокращении объемов полевых работ по сравнению с другими наземными методами топографической съемки.
Основным методом государственного картографирования территории является аэрофотосъемка. Аэрофотосъемку выполняют обычно стереотопографическим способом. Этот способ заключается в том, что местность фотографируется специальным фотоаппаратом (аэрофотоаппаратом) с самолета, вертолета или другого носителя съемочной аппаратуры. Фотографирование местности выполняется таким образом, чтобы на двух смежных снимках имелось изображение одного участка местности (получались, так называемые, стереоснимки). Обработка снимков и рисовка карты выполняется на специальных приборах (стереоприборах) в камеральных условиях.
В комбинированной съемке соединяются два вида съемок: наземная и аэрофотосъемка. По результатам аэрофотосъемки составляется фотоплан местности, на котором уже будет изображена ситуация. Рельеф местности рисуется в полевых условиях, для чего выполняется наземная мензульная съемка.
3.2. Обобщенная технологическая схема производства топографических съемок
Конкретная технология производства топографической съемки безусловно зависит метода и вида съемки, применяемых приборов, масштаба будущей карты и других факторов. Однако, не вдаваясь пока в особенности того или иного способа, можно представить некую обобщенную технологическую схему производства топосъемки (Рис. 20).
Работы по съемке территории начинаются с составления технического проекта или проектирования. Отправной точкой проектирования является задание на выполнение топографической съемки, которое выдается заказчиком ра-
Рис. 20. Обобщенная технологическая схема производства топографической съемки
бот. В задании обязательно должно быть указано местоположение объекта, его площадь, масштаб будущей карты или плана, сроки выполнения работ. Кроме этого в задании могут формулироваться и другие важные, по мнению заказчика, требования к полноте и точности изображения элементов картографируемого объекта.
Далее проектировщик должен собрать сведения о ранее выполненных на территории объекта геодезических и топографических работах. Его, прежде всего, интересует, когда и каким способом была выполнена предыдущая съемка, какого масштаба карты были созданы. Анализ собранной информации позволяет решить вопрос о возможности и целесообразности использования ранее выполненных съемок.
При выборе способа съемки должны учитываться площадь объекта, масштаб картографирования, возможности исполнителей и другие факторы. Если окажется, что можно применить несколько способов (например, стереотопогрфическую или тахеометрическую съемку), то предпочтение отдается более дешевому из них. Заканчивается проектирование подсчетом сметной стоимости работ, проработкой вопросов организации и техники безопасности.
Во втором блоке (Рис. 20) содержатся все технологические процессы, связанные с созданием на объекте опорной геодезической сети и рассмотренные ранее в разделе 2.7. При этом под опорной геодезической сетью понимается в общем случае совокупность государственной и местной, плановой и высотной сетей. Процесс создания геодезических сетей будет иметь место в том случае, если эти сети будут строиться с нуля. Однако, как правило, перед съемкой будет требоваться только сгущение (реконструкция) опорной сети. Нужно отметить, что процесса создания опорной геодезической сети может не быть вообще, если в ходе проектирования будет установлено, что эта сеть создана нужной точности и густоты и она сохранилась на местности.
Съемочная сеть предназначена для сгущения государственных и местных сетей до необходимой плотности. Нормы плотности зависят от выбранного способа съемки и регламентируются действующими инструкциями и другими нормативными документами. Технология создания съемочных сетей существенно проще описанной в разделе 2.7. В чем же заключаются эти упрощения?
Во-первых, процесс проектирования сводится к минимуму: подсчитывается лишь примерное количество пунктов (точек съемочной сети), выбор их местоположения производится сразу в полевых условиях. Во-вторых, на пунктах съемочных сетей никогда не строятся геодезические знаки. Третье отличие состоит в том, что процессы выбора местоположения пунктов, их рекогносцировки, закрепления на местности и производства полевых измерений выполняются одним исполнителем. В-четвертых, закрепление точек сети на объекте, как правило, выполняется таким образом, чтобы они сохранялись временно только на период съемки.
После построения опорных и съемочных сетей и получения каталогов плановых координат и высот пунктов наступает очередь выполнения четвертого этапа технологической схемы (Рис. 20), производства самой топографической съемки. Этот этап заключается в выполнении комплекса полевых работ по сбору метрической и иной информации о местности. Конкретная технология сбора этой информации будет зависеть от запланированного способа съемки, применяемых приборов и оборудования.
Обработка материалов топографической съемки относится к камеральным работам топографо-геодезического производства. Этот процесс может занимать значительное время и выполняется, как правило, в специализированных цехах, бригадах. На выходе пятого этапа получается первый экземпляр будущей карты или плана, который называется составительским оригиналом. На созданном оригинале должна быть изображена картографируемая территория с соблюдением всех требований нормативных документов и дополнительных требований заказчика, если они имелись.
Далее результаты топографической съемки могут поступать в шестой или (и) в седьмой блоки (Рис. 20). Создание цифровых моделей местности заключается в преобразовании картографической информации из аналоговой в цифровую форму. Цифровая форма хранения на дискетах, дисках и т.д. (в отличии от хранения на бумажных носителях) является, в настоящее время, более прогрессивной. Она позволяет оперативно фиксировать и вносить в цифровую модель произошедшие на местности изменения, а также автоматизировать многие процессы топографо-геодезического производства.
Издание картографической продукции происходит на специальных картографических фабриках, работа которых напоминает работу типографий. Карта должна пройти сложный технологический путь, чтобы превратиться из составительского оригинала в многоцветную продукцию, отвечающую современным требованиям. На этом пути и изготовление печатных форм, количество которых должно соответствовать числу цветов, и последовательное впечатывание информации по цветам в каждый экземпляр карты или плана.