Размеры некоторых объектов, используемых для определения расстояний 4 страница

§ 27. ПЛАНОВО-ВЫСОТНЫЕ СЪЕМКИ

Планово-высотные (совместные) съемки осуществляют с целью получения плана, отображающего географическую ситуацию местности и ее рельеф, т. е. съемкой определяется как плановое положение, так и высоты точек местности. С помощью угло­мерной или углоначертательной съемки получают плановое поло­жение объектов, а отметки высот тригонометрическим, реже баро­метрическим нивелированием. Совместные съемки проводятся с помощью теодолита-тахеометра,, кипрегеля и мензулы. В полевых географических исследованиях часто используется планшет в со­четании с барометром-анероидом. Планово-высотная съемка под­разделяется на тахеометрическую, мензульную и полуинструмен­тальную в зависимости от способа ее проведения. Применение одного из указанных способов совместной съемки зависит от тре­бования степени точности и быстроты составления плана, метеоро­логических условий и наличия инструментов.

Тахеометрическая съемка выполняется с помощью геодезических приборов — тахеометров «Тахеометрия» (греч.) —

быстрое измерение. Ее преимущества перед другими видами съемки (например, мензульной) заключаются в непродолжительности про­цесса съемки, обработке результатов не в полевых, а в камеральных условиях.

Тахеометрические ходы (система ломаных линий) служат для создания съемочных сетей (съемочного обоснования). После соз­дания съемочной сети снимают плановую ситуацию и рельеф. При этом горизонтальные углы измеряются одним полным приемом (см. § 21), расстояния — дальномером. Съемка ведется в основном полярным способом. Направления на точки съемки определяют по горизонтальному кругу теодолита либо его буссоли.

В точках, определяющих важнейшие объекты плановой ситуации и элементы рельефа, ставят дальномерные рейки. По ним измеряют расстояния и берут отсчеты по вертикальному кругу, затем опре­деляют угол наклона и превышение. Вычисления ведут с помощью специальных таблиц. Высоту пикетов получают, суммируя высоту станций и превышения точек.

Современные тахеометры служат для измерения горизонталь­ных и вертикальных углов, длин линий и превышений и делятся в зависимости от используемых в них дальномеров на ряд типов.

Тахеометры редукционные— оптические теодолиты (например, ТД), устройство которых позволяет автоматически определять превышения и горизонтальные проложения (редуцированные -рас­стояния) между точками местности.

Электронно-оптические тахеометрыавтоматически регистри­руют на световом табло в цифровом виде и в условном коде на перфоленте, магнитной ленте или на твердом накопителе резуль­таты измерений расстояний светодальномерами, горизонтальных и вертикальных углов, вычисленных приращений, прямоугольных ко­ординат, которые затем могут быть использованы непосредственно для обработки на ЭВМ, а обработанная информация может быть вы­ведена на автоматические координатографы и графопостроители (см. § 67) для создания крупномасштабных карт и планов.

К таким тахеометрам относятся тахеометры типа Та. 5, ТЭ, ЭОТ—2000 и др.

Номограммные тахеометры(типа ТН, ТА-2, Дельта 010А и др.) применяются для определения расстояний, редуцированных на го­ризонтальную плоскость, и установления превышений при помощи специальных номограмм, видимых в поле зрения трубы по верти­кальной рейке. Номограмма — график кривых, нанесенных на стеклянную пластинку, расстояние между которыми варьирует в зависимости от значения вертикального угла и фокусного расстоя­ния зрительной трубы прибора.

Во время тахеометрической съемки ведут зарисовку плановой ситуации и рельефа — кроки. Рельеф на них отображают схемати­ческими горизонталями, а направление склонов — стрелками. В спе­циальный журнал заносят результаты полевых измерений. Номера одноименных точек в журнале и на кроки должны быть идентичны­ми. На основе полевых данных строят топографический план мест-

ности: вначале наносят точки тахеометрического хода, за­тем по азимутам и расстоя­ниям — реечные пикеты. Вы­сотные отметки точек подпи­сывают рядом с их изображе­нием. Используя кроки и вы­сотные отметки, в карандаше интерполированием строят горизонтали и наносят пла­новую ситуацию. После про­верки на местности план под­лежит оформлению тушью.

Мензульная пла­ново-высотная съем­ка является основным назем­ным способом создания точ­ных планов местности. Это объясняется тем, что конеч­ный результат съемки — пла­новое положение географи­ческих объектов и рельеф L местности рисуются непо-_ средственно В поле ВО время Рис. 117. Мензульный комплект съемки. Мензульную съемку относят к углоначертатель-ным (графическим) съемкам.

Съемку выполняют мензульным комплектом. В него входят: мен­зула, кипрегель, ориентир-буссоль и дальномерные рейки. Для вы­числений используют таблицы превышений. Результаты некоторых измерений фиксируют в журнале.

Мензула (от латинского mensula — столик) (рис. 117) состоит из мензульного планшета (7) — квадратной деревянной доски разме­ром 60X60 см и подставки (2) с тремя подъемными винтами (3) для приведения планшета в горизонтальное положение. Мензулу ориенти­руют с помощью ориентир-буссоли. Планшет прикрепляется сверху к подставке винтами, а становой винт (4) соединяет ее снизу со штативом. У кипрегеля-автомата КА-2 мензульная доска крепится к штативу с помощью металлической подставки.

На планшет наклеивают высококачественную чертежную бумагу, на которой строят план. В целях защиты от загрязнения и выго­рания планшет покрывают калькой или тонкой бумагой («рубаш­кой») , в которой во время съемки вырезают окошки для работы на чертежной бумаге.

Кипрегель — прибор, предназначенный для визирования (ус­тановления направления на нужную точку местности), прочерчива­ния направлений на планшете и измерения вертикальных углов. Ши­роко используют два типа кипрегеля: более простой тип КБ и кипре­гель-автомат КА-2 (рис. 118).

Рис. 118. Поле зрения кипрегеля— Рис. 119. Положение мензулы

автомата КА-2: и рейки при съемке

1 — начальная окружность; 2 — кривые пре­вышений; 3 — кривая горизонтальных про-ложений; 4 — шкала отсчета вертикальных углов

С помощью кипрегеля визируют рейку, установленную в опреде­ляемой точке (рис. 119). Съемка производится полярным способом. Дальномером измеряют расстояния и откладывают их в масштабе плана вдоль линейки кипрегеля от изображения станции 1 до соот­ветствующих точек 1, 2, 3... . Изображение ситуации или объектов местности строят на планшете по плановому положению точек Г, 2', 3' ..., соответствующих точкам 1, 2, 3... на местности.

С помощью вертикального круга кипрегеля измеряют вертикаль­ные углы с целью определения превышений методом тригонометри­ческого нивелирования (см. § 25).

Топографические съемки местности в производствен­ных условиях проводятся на основе плановой и высотной сети опор­ных геодезических пунктов (см. § 18), благодаря которым допусти­мые ошибки измерений не накапливаются в отдельных местах, а равномерно распределяются по всей площади съемки. При проведе­нии плановой мензульной съемки на небольших территориях возни­кает необходимость в создании на местности опорной съемочной сети. Она чаще всего не опирается на государственные геодези­ческие пункты, которые могут располагаться далеко от снимаемого участка.

Рабочая основа мензульной съемки — опорная рабочая сеть состоит из небольшого числа точек, равномерно размещенных на снимаемом участке. Их фиксируют на местности колышками и вехами, установленными вплотную к колышкам. Плановое положение точек образует геометрическую сеть.

Точки геометрической сети на планшете определяются преиму­щественно прямыми засечками. Одна из сторон сети образует базис.

Длина линии базиса на плане берется от 5 до 10 см. Линия базиса на местности измеряется дважды. Устанавливают мензулу над точ­кой А, служащей одним из концов базиса АВ (рис. 120).

С помощью подъемных винтов подставки по уровню планшет при­водят в горизонтальное положение. На «рубашке» планшета чертят прямую, изображающую направление магнитного меридиана, при­ложив к ней ориентир-буссоль, вращают планшет в горизонтальном направлении до совмещения направления меридиана на местности с прочерченной линией меридиана. Такое положение достигается, ког­да магнитная стрелка оказывается против нулевых делений шкалы ориентир-буссоли.

Установив мензулу, прикладывают линейку кипрегеля к изоб­ражению точки А и визируют на второй конец базиса на точку В (рис. 120), после чего прочерчивают по линейке направление аЬ. Откладывают по этому направлению тщательно измеренное расстоя­ние АВ в масштабе съемки и получают на планшете точку Ь. Из точки А визируют на остальные точки опорной сети (С, D), прочер­чивают на планшете эти направления и подписывают их за рамками планшета.

Затем мензулу устанавливают во вторую точку базиса В, ориен­тируют планшет по линии базиса Ьа и прочерчивают направле­ние из точки В на остальные точки геометрической сети С и D. На планшете в точках пересечения прочерченных направлений получают изображения точек cud. Таким образом, способом прямой засечки получают проекции опорных точек геометрической сети на плане.

Рис. 120. Съемка опорной геометрической сети мензулой

Геометрическая сеть может быть создана на планшете также на основе теодолитных ходов (см. § 21). Для этого, по данным журнала полевых работ, на планшете заранее строят план хода в принятом для мензульной съемки масштабе.

■Я

В закрытой (занятой лесом или строениями) местности, где по­строение геометрической сети невозможно, прокладывают мензуль­ные ходы, начальными и конечными точками которых служат точ­ки съемочного обоснования или геодезической сети.

Мензулу устанавливают в начальной точке хода и ориентируют по буссоли. Первую точку А накалывают на плане так, чтобы весь сни­маемый участок разместился на планшете. Дальномерная рейка по направлению хода устанавливается в максимально удаленную точку N, видимую из точки А. От точки а на планшете визируют точку В и по дальномеру определяют до нее расстояние. Полученное расстоя­ние в масштабе плана откладывают вперед по ходу от точки b на плане.

С точки А переходят с мензулой в точку В, ориентируют ее по буссоли и по вехе в точке А, еще раз для контроля измеряют расстояние В—А. Далее с точки В визируют рейку, установленную в точке С, и т. д. Подобные действия проводятся на всех точках хода. Аналогичная работа производится при проложении замкнутого мен­зульного хода на всех точках полигона, пока ход не замкнется. При этом на планшете последняя и первая точка хода редко сов­падают.

Линейная невязка (расстояние между этими точками) не должна превышать 1/200 длины (периметра) хода. Допустимая не­вязка увязывается способом параллельных линий (см. § 21).

Съемка ситуации производится после окончания работ по по­строению геометрической сети с пунктов съемочного обоснования. Съемка местности осуществляется в основном полярным способом. Мензулу устанавливают в опорной точке и приводят в рабочее по­ложение (центрируют, приводят в горизонтальное положение и ориентируют). Линейку кипрегеля придвигают вплотную к изображе­нию этой точки на плане и последовательно визируют рейку, уста­навливаемую в точках местности, определяющих элементы рельефа, в углах и изгибах контуров, выражающихся в масштабе съемки.

Поочередно по дальномеру определяют расстояния до реечных точек и откладывают их в масштабе вдоль края линейки кипрегеля от накола станции по направлению визирования. После накола местоположения реечных точек на планшет наносят ситуацию (кон­туры объектов) условными знаками, не сходя с данной точки. Мест­ность как бы «рисуют с натуры», что обеспечивает достаточно дос­товерный уровень съемки.

Определение превышений характерных точек рельефа при мен­зульной съемке производится методом тригонометрического нивели­рования (см. § 25). План создается прямо в поле, вычисления произ­водят одновременно со съемкой, горизонтали рисуют на планшете, не покидая станцию.

При съемке производится также отбор и обобщение картографи­руемых объектов. Съемщик прямо в поле решает все вопросы, связанные с процессом генерализации изображения (детально ли будут на плане показаны, например, извилины русла реки, поляны, овраги или обобщенно).

В журнал заносят следующие данные: начальная станция и ее абсолютная (или условная) отметка, номера реечных точек, их го­ризонтальные приложения D, превышения по кривым превышений П1 и Пг, и высотные отметки точек, найденные алгебраическим сумми­рованием превышений с отметкой станции.

Процесс мензульной планово-высотной съемки ускоряется приме­нением кипрегелей-автоматов, позволяющих по дальномерной рейке определять горизонтальные проложения и превышения точек, зна­чения которых читаются со шкал без каких-либо дополнительных вычислений.

Рассмотрим устройство кипрегеля-автомата КА-2 (рис. 118) и приемы работы с ним. Оптика КА-2 системой призм передает изображение кривых, характеризую­щих горизонтальное проложение (D) и превышения (Пi и ГЬ), а также дугу «начальной окружности» (Я) (нанесенных на поверхность лимба) в окуляр зритель­ной трубы на Г-образную полоску призмы-сетки. Наблюдатель через окуляр одно­временно рассматривает изображения этих кривых и изображение рейки. На призме-сетке зрительной трубы, кроме кривых D, ГЬ и П₂, а также Н (с оцифрованными делениями через 1°), видны три коротких дальномерных штриха, два крайних из которых нанесены, как и кривая D, из расчета коэффициента дальномера 100 (см.

§ 19).

На Г-образной полоске видны кривые превышений с подписанными соответ­ствующими им коэффициентами: ±10, ±20, ±100, которые появляются в поле зре­ния окуляра в зависимости от угла наклона визирной оси. Их знак ( + ) показывает повышение рельефа относительно станции, а (—) — понижение. При съемке приме­няют раздвижные рейки с сантиметровыми делениями, позволяющие установить нуль рейки на уровне высоты инструмента.

Кипрегель КА-2 устанавливают на планшете и наводят зрительную трубу при «круге лево» на нуль рейки, установленной на одной из точек. Дугу «начальной окружности» Н совмещают с начальным штрихом рейки, после чего отсчитывают число делений рейки /, укладывающееся между начальной окружностью Н и кривой горизонтальных проложении D по вертикальной грани Г-образной полоски. Гори­зонтальное проложение D будет равно коэффициенту дальномера 100, умноженному на полученный отсчет в сантиметрах (/), т. е. D = 100/, как видно из рисунка, £) =

= 19,2 см X 100=19,2 м.

Для определения превышения отсчитывают число делений (л) рейки, т. е. число сан­тиметров между «начальной окружностью» Н и кривой превышений П| и Пг и ум­ножают его на коэффициент, указанный у кривой. Если считать по кривой П|, то П1=34,3 см и тогда п=—20X34,4 см=—6,88 м. Контрольный отсчет по кривой П₂ должен совпадать или быть близким к отсчету по Пи в нашем примере h= — 100Х Хб,9см=6,9 м. Как видно, в обоих случаях получены близкие результаты. Если пользоваться крайними дальномерными штрихами для измерения расстояний, не­обходимо иметь в виду, что дальномерный коэффициент равен 100 и при этом опре­деляется наклонное расстояние, а не его горизонтальное проложение.

Глазомерная съемка в сочетании с барометри­ческим нивелированием является наиболее быстрым ви­дом планово-высотной съемки, но она менее точна по сравнению с тахеометрической или мензульной съемкой. Она широко применяется при полевых географических исследованиях, в частности ландшафт­ных, так как дает возможность охватить совместной съемкой зна­чительную территорию и отобразить за короткий срок ее плановую ситуацию и характерные черты рельефа.

Барометрические наблюдения (см. § 26) ведутся на станциях одновременно с глазомерной съемкой (см. § 22), создающей кон­турный план местности. На плане фиксируются положения баромет-

Рис. 123. Указание кода и даты съем­ки. Изображение координатных ме­ток, чабэв и уровня на аэрофото­снимке. В точке пересечения прямых, соединяющих попарно коор­динатные метки, находится главная точка снимка О.

рических станций и стрелками показывают направления «скелетных» линий рельефа — водоразделов, склонов, тальвегов и т. д.

Съемка ведется по замкнутому маршруту с тем, чтобы на на­чальной станции дважды взять отсчеты по анероиду и термометру-пращу (в начале и конце хода) для исключения влияния изменения давления атмосферы, которое могло произойти во время проведения работ. Полученная невязка (разность давления) разбрасывается пропорционально времени, отмеченному на каждой станции.

Для уменьшения погрешностей за счет суточного хода атмосфер­ного давления барометрическое нивелирование можно проводить в более короткие промежутки времени отдельно от ранее проведен­ной глазомерной съемки в утренние или вечерние часы. Отсчеты по анероиду и термометру-пращу привязываются к соответствующим точкам глазомерной съемки. Вычислив превышения и высотные от­метки точек, наносят их на план. По высотам методом интерполиро­вания строят горизонтали с учетом направления скелетных линий рельефа.

§ 28. АЭРОФОТОТОПОГРАФИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

Основные процессы и получаемые материалы.Аэрофототопогра­фическая съемка служит главным методом создания современных топографических планов и карт крупного масштаба. Она включает совокупность процессов, позволяющих построить картографическое изображение местности по фотографиям, полученным с самолета (вертолета): летносъемочные работы (аэрофотосъемка) и получение контактных отпечатков — аэрофотоснимков АФС; дешифрование, полевые топографо-геодезические и камеральные фотограмметричес­кие работы (рис. 121).

Аэрофотосъемкапроводится с помощью аппаратуры, установлен­ной в самолете: аэрофотокамеры, командного прибора (для авто­матического управления механизмами фотокамеры) и установки для укрепления аэрофотоаппарата АФА и поглощения вибраций. На схе­ме устройства аэрофотокамеры (рис. 122) показано, что оптическая ось камеры вертикальна, а фокусное расстояние объектива постоян­но. Прикладная рамка в момент экспонирования плотно прижимает­ся к фотопленке, а имеющиеся на ней две пары меток, часы и уровень фотографируются на каждом снимке. Их изображения позволяют найти главную точку снимка, а также знать положение оптической оси в момент съемки и время экспозиции (рис. 123).

Для аэрофотосъемки применяют разные типы фотопленок, поз­воляющие получать черно-белые, цветные, спектрозональные отпе­чатки. Черно-белые АФС отображают объекты изменением тональ­ности серого цвета; на цветных снимках местность изображается в цветах, близких к естественным; на спектрозональных снимках некоторые объекты, например растительные сообщества, изобража­ются в контрастных цветах, что облегчает их дешифрирование. Разработан также метод многозональной фотографии, позволяющий

[аэрофототопографическая съемка}

п.

КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Сгущение опорной сети

Сплошное дешифрирование АФС

Трансформирование АФС, получе­ние стереомодели местности, съемка контуров и рельефа на модели

Оригинал карты местности

А

	ПОЛЕВЫЕ РАБОТЫ
Летно­съемочные процессы			Топографо-геодезические работы
Контактные отпечатки (АФС)			Опознаки на местности и АФС
■
Выборочное дешифрирование АФС. Сбор сведенийо местности
Эталоны дешифрирования

Часы Главная точка снимка Ноординатные метки Уровень

Рис. 121. Основные процессы аэрофототопографической съемки с применением стерео-фотограмметрических приборов

Рис. 122. Схема устройства аэрофотока­меры:

1 — светонепроницаемый корпус; 2 — объектив; 3 — затвор; 4 — кассета; 5 — катушки с фотопленкой; 6—прикладная рамка; 7 — прижимная пласти­на. 00 — оптическая ось объектива; /_к — фокус­ное расстояние; S — узловая точка объектива

получить изображения местности одновременно в нескольких диапо-зонах спектра для лучшей дифференциации объектов съемки.

При аэрофотосъемке с целью создания топографических карт съемочные маршруты самолета прокладываются прямолинейно, обычно с запада на восток и в обратном направлении, на постоянной высоте. Экспонирование производится с таким расчетом, чтобы каждый участок местности изобразился дважды — на соседних снимках (рис. 124, 125). Части смежных АФС с изображением одного и того же участка территории называются перекрытиями: продольным — на двух соседних снимках одного маршрута, попе­речным — на смежных снимках соседних маршрутов. Продольное перекрытие составляет обычно 60%, поперечное — 35—40% от длины сторон снимка. Перекрытия необходимы для дальнейшей обработки снимков и, конечно, для гарантии сплошной съемки.

Различают плановую и перспективную аэрофотосъемку. Плановой является съемка в том случае, если оптическая ось камеры откло­няется от отвесной линии не более чем на 3°; при большем угле наклона съемка называется перспективной. В первом случае пло­щадь, отображенная на одном снимке, будет меньше, но и искаже­ния по краям снимка также будут не так значительны, как при перспективной съемке (рис. 126).

Первичными аэрофотосъемочными материалами являются негативы и контактные отпечатки (размером 18X18 см, реже др.). Последовательное наложение снимков по тождественным точкам и контурам местности называется монтажом, а уменьшенная репродукция накидного монтажа — первичной фотосхемой. Фото­графическая схема местности, смонтированная из нетрансформиро-ванных смежных снимков, разрезанных по перекрывающимся кон­турам и стыкованных путем наклейки на общую основу, принято называть фотосхемой. Все эти материалы не обладают свойствами топографической карты и нуждаются для ее создания в дальнейшей обработке.

А'В' — отрезки на снимаемой поверхности,

ab — соответствующие им отрезки на АФС. „ , __ „ . , _

Рис. 127. Смещение точек на АФС, вы-
\ ab \ ab \ \ зываемое неровностями рельефа сни-

Масштаб снимков: ——-------- ;— =-------- .—=?= „ ^{г т}

т, Ав ш₂ А'В' т, тг маемой поверхности

Свойства аэрофотоснимков.Аэрофотоснимок представляет собой изображение участка физической земной поверхности в центральной проекции. Световые лучи, отражаемые объектами местности АОВ, проходят через узловую точку объектива S и дают изображение boa на пленке, являющейся картинной плоскостью. При съемке плос­кой поверхности на параллельную ей картинную плоскость на фото­пленке образуется уменьшенное подобное изображение объектов данной территории. Масштаб планового снимка равнинной местности зависит от высоты полета Н и фокусного расстояния фотокамеры /_к. Его можно определить из отношения отрезков ab:AB = f_K:H

(рис. 126). Обозначив масштаб снимка через —, получим — ⁼ тг-На перспективном АФС сохраняется подобие фигур лишь в глав­ной точке снимка и на небольшом участке вокруг нее, в осталь­ных частях снимка подобие фигур нарушено, следовательно, мас­штаб снимка не одинаков на разных участках, т. е. возникают иска­жения за счет наклона снимка.

Неровности рельефа также вызывают смещение точек на АФС даже и при плановой съемке. На рисунке 127 оптическая ось АФА вертикальна, и снимок будет плановым относительно горизонтальной поверхности, имеющей среднюю для данного участка высоту. Если бы точки А и В лежали в одной горизонтальной плоскости, т. е. за­нимали положение А\ и В_ь то их изображениями на снимке были точки а\ и Ь\. Однако при наличии неровностей рельефа изобра­жения точек местности Л и В на снимке попадают в точки аиЬ. Таким

Рис. 128. Отклонение на АФС изображений высоких предметов: светлые кроны деревьев и здания смещены по радиусам от центра снимка. Заштрихованы тени предметов

образом, изображения точек зем­ной поверхности смещены на от­резки аа\ и bb\. Чтобы уменьшить влияние искажений из-за рельефа, используют так называемую ра­бочую площадь снимка, лежащую вблизи его главной точки, а при съемке горных территорий прибе­гают к созданию ортофотопланов. Вершины высоких деревьев, кровли колоколен, башен и других высоких сооружений изображают­ся на АФС с отклонением от своего основания по радиальному на­правлению от центра снимка. Эти отклонения зависят от высоты объекта и возрастают по мере уда­ления от главной точки АФС (рис. 128).

Масштабы АФС одного марш­рута в некоторой степени могут колебаться вследствие изменения высоты полета аэрофотосъемоч-ного самолета. Как видим, аэрофотоснимок в общем случае не яв­ляется плановым изображением территории. Поэтому при созда­нии карт серия АФС нуждается в сложной обработке.