Изображение рельефа горизонталями

Введение

Геодезия - наука об измерениях, средствах измерений и математической обработке результатов этих измерений, выполняе­мых для решения различных научных, производственных и обо­ронных задач: для определения формы, размеров и гравитацион­ного поля Земли, планет и спутников Солнечной системы, для определения координат точек на поверхности Земли и в около­земном пространстве, для создания планов, карт, профилей и математических моделей местности, для выполнения инженер­но-геодезических работ при изысканиях, проектировании, строи­тельстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Геодезия имеет широкое применение в различных областях науки, производства и в военном деле. Топографические карты используют при планировании и размещении производительных сил государства, при разведке и эксплуатации природных ресур­сов, в архитектуре и градостроительстве, при мелиорации зе­мель, землеустройстве, лесоустройстве, земельном и городском кадастре. Геодезия используется при строительстве зданий, мос­тов, тоннелей, метрополитенов, шахт, гидротехнических соору­жений, железных и автомобильных дорог, трубопроводов, аэро­дромов, линий электропередач, при определении деформаций зданий и инженерных сооружений, при строительстве плотин, при решении задач оборонного характера.

Геодезия - греческое слово, означающее «землеразделение», является одной из древнейших наук о Земле, имеет многовековую историю. В процессе своего развития содержание предмета обогатилось, расширилось и в связи с этим возникло несколько научных и научно-технических дисциплин.

Высшая геодезия, используя результаты высокоточных гео­дезических, астрономических, гравиметрических и спутниковых измерений, изучает форму, размеры и гравитационное поле Зем­ли и планет Солнечной системы, занимается созданием государ­ственных опорных геодезических сетей, изучением геодинами­ческих явлений, решением различных геодезических задач на поверхности эллипсоида и в пространстве.

Космическая геодезия - наука, изучающая использование результатов наблюдений искусственных и естественных спутни­ков Земли для решения научных и научно-технических задач геодезии. Наблюдения выполняют как с поверхности планеты, так и непосредственно на спутниках.

Топография рассматривает измерения, выполняемые для создания планов и карт сравнительно небольших участков зем­ной поверхности.

Фотограмметрия изучает формы, размеры, положение, ди­намику и другие качественные и количественные характеристи­ки объектов по их фотографическим изображениям. Фотограм­метрические методы применяют в различных областях науки и техники; в топографии и геодезии, астрономии, архитектуре, строительстве, географии, океанологии, медицине, кримина­листике, космических исследованиях и др. Такое широкое при­менение объясняется объективностью, достоверностью и быст­ротой получения информации обо всем объекте или отдельных его частях, возможностью бесконтактных исследований явлений и процессов, высокой точностью и производительностью.

Инженерная геодезия изучает геодезические работы при изысканиях, проектировании, строительстве, реконструкции, монтаже и эксплуатации различных инженерных сооружений и технологического оборудования, при разведке и добыче природ­ных богатств страны и ее недр, при создании уникальных объек­тов и т.п.

План и карта.

Картой называют уменьшенное и обобщенное изображение по определенным математическим законам - законам картогра­фических проекций - всей земной поверхности или отдельных ее частей на плоскости. На карту наносят линии меридианов и па­раллелей (сетку географических координат). Масштаб карты в различных ее точках не одинаков. Карты, в зависимости от ис­пользуемой проекции, имеют отдельные характеристики не ис­каженными, а другие - искаженными. Например, имеются кар­ты, на которых направления или углы изображаются без искаже­ния (равноугольные проекции); создают карты, в которых пло­щади участков пропорциональны площадям этих участков на местности (равновеликие проекции) и имеются карты, в которых искажаются все характеристики (произвольные проекции).

Карты условно делят на крупномасштабные (1:100000 и крупнее), среднемасштабные (1:200000 - 1:1000000) и мелко­масштабные - мельче 1:1000000. По содержанию имеются карты топографические, географические, специальные.

Планом называют уменьшенное и подобное изображение гори­зонтальной проекции небольших участков местности без учета сфероидичности Земли. Обычно создают топографические планы, на которых изображают предметы местности, ситуацию и рельеф. В некоторых случаях ограничиваются изображением только ситуа­ции, такие планы называют контурными.

Профилем называют уменьшенное изображение вертикаль­ного разреза местности в заданном направлении. Профили ис­пользуют при изысканиях, проектировании и строительстве ли­нейных инженерных сооружений: дорог, трубопроводов, ЛЭП, каналов и т.п., подземных сооружений, при этом используют продольные и поперечные профили.

Условные знаки.

На топографических картах и планах изображают различные предметы местности, совокупность которых называют ситуаци­ей. При изображении ситуации применяют условные знаки, ко­торые подразделяют на площадные, линейные, внемасштабные, пояснительные и специальные.

Площадные, или масштабные, условные знаки использу­ют, когда предметы местности изображают в масштабе плана или карты согласно их действительным размерам и формам. Границы между изображаемыми объектами вычерчивают тон­кими линиями или точечным пунктиром, а сами площадные объ­екты заполняют условными знаками или закрашивают.

Линейные условные знаки используют для изображения объектов линейного типа: дороги, реки, трубопроводы, линии электропередач и т.п., ширина которых меньше точности мас­штаба данной карты.

Внемасштабные условные знаки применяют для изображе­ния предметов (колодцы, геодезические знаки, родники, столбы и т.п.), которые в данном масштабе не изображаются на карте. Внемасштабные условные знаки показывают только положение объекта.

Пояснительные условные знаки дополняют другие условные знаки цифровыми данными, пояснительными надписями и т.п., характеризующими предметы местности (грузоподъемность и ширина мостов, порода деревьев, средняя высота, толщина и расстояние между деревьями в лесу, ширина дорог, отметка уре­зов воды в водоеме и т.п.).

Специальные условные знаки используют при составлении специальных карт и планов. Например, на картах и планах сель­скохозяйственного назначения изображают границы землеполь­зовании, наименование угодий и т.п.

Условные знаки по своему изображению должны напоми­нать вид и характер изображаемых предметов, давать четкое представление об объектах местности и позволять легко и одно­значно читать географические карты и планы. На рис. 28 приве­дены условные знаки различных типов.

Рис. 28. Условные знаки: а - площадные; б - линейные, в – внемасштабные

Масштабы.

Горизонтальные проложения отрезков местности при изо­бражении на картах и планах уменьшают. Степень уменьшения горизонтальных проложений отрезков на местности при их изображении на карте или плане называют масштабом. Ис­пользуют три вида масштабов.

Численный масштаб - дробь, числитель которой равен еди­нице, а знаменатель величине М, показывающей, во сколько раз уменьшают горизонтальные проложения отрезков местности при их изображении на карте или плане (рис. 18,а) Например, на кар­тах масштабов 1:50000, 1:25000, 1:10000 горизонтальные проло­жения отрезков местности уменьшают в 50000, 25000, и 10000 раз соответственно.

Если длину линии на карте обозначить через d, то горизон­тальное проложение S этой длины на местности

S=Md. (18)

Пример 1. На карте масштаба 1:5000 длина отрезка d=25,4MM. Определите длину S соответствующего ему гори­зонтального проложения на местности. По формуле (18) S= 25,4мм 5000= 127000 мм =127 м.

Пример 2. Горизонтальное проложение отрезка на местности 5=284,7м. Определите длину d на карте масштаба 1:25000. Из формулы (18)

Рис. 18. Масштабы

Следует заметить, что чем больше знаменатель М численно­го масштаба, тем масштаб мельче, и наоборот, чем меньше М, тем крупнее масштаб.

Линейный масштаб. Во избежание вычислений часто ис­пользуют графическое построение, называемое линейным мас­штабом. Для построения линейного масштаба на линии (рис. 18,6) откладывают одинаковые отрезки l, называемые осно­ванием масштаба. Линейный масштаб с основанием 1=2 см на­зывают нормальным. Левый крайний отрезок делят на десять равных частей, концы отрезков подписывают согласно числен­ному масштабу карты, для которой он построен. Например, на карте масштаба 1:5000 необходимо с помощью измерителя от­ложить отрезок d, которому на местности соответствует горизонтальное проложение S=255м. Конец одной иглы измерителя совмещается со штрихом 200м, а конец второй иглы с серединой между делениями 50 и 60 м левого отрезка линейного масштаба (см. рис. 18,6). Расстояние между остриями игл измерителя будет равно отрезку d. Для определения горизонтального проложения линии на местности по соответствующему отрезку d = 23,9 мм на карте масштаба 1:5000 измерителем фиксируют отрезок на кар­те, острие одной иглы совмещают со штрихом основания 100 м, а острие второй иглы помещают на левом крайнем отрезке меж­ду делениями 10 и 20 м, на глаз оценивают 19,5 м, вся длина бу­дет равна 119,5м.

Поперечный масштаб обеспечивает более высокую точ­ность измерений. Его создают путем прочерчивания на одинако­вом расстоянии друг от друга одиннадцати параллельных линий. Перпендикулярно этим линиям прочерчивают линии основания масштаба, обычно через 2 см. Крайний левый отрезок делят на десять одинаковых частей (на нижней и верхней параллельных линиях), после чего соединяют нулевое нижнее деление с пер­вым верхним, первое нижнее со вторым верхним и т.д. (рис. 18,в). Для определения наименьшего деления ef на

рис. 18,в из подобных треугольников имеем

откуда, учитывая а = 1/n, OF/of = m, имеем

где n - число делений в основании масштаба, m - число проме­жутков, делений, между параллельными линиями.

Следовательно, наименьшее деление поперечного масштаба равно основанию масштаба, деленному на произведение mn. При m = n =10 наименьшее деление

х=l/100.

Такой поперечный масштаб называют сотенным. При m = n = 10 и а = 2 мм получаем нормальный сотенный попе­речный масштаб (см. рис. 18, в), на этом рисунке отложен отре­зок, длина которого в масштабе 1:5000 равна

CD=2l+5a+3x=253M.

В масштабе 1:1000 длина этого отрезка составляет 50,6 м.

С помощью поперечного масштаба можно откладывать от­резки с точностью t = х/2 = 0,1 мм. На карте можно различать невооруженным глазом отрезки длиной не менее 0,1мм (размер диаметра кружка, полученного от укола остро отточенной иглы). Поэтому длину горизонтального проложення отрезка на ме­стности, соответствующую 0,1 мм на карте данного масшта­ба, называют точностью масштаба. Например, точность мас­штаба 1:5000, 1:10000, 1:50000 соответственно равна 0,1 мм 5000 = 500мм = 0,5м; 0,1 мм- 10000= 1 м; 0,1 мм 50000= 5м.

Используя точность масштаба, можно определить предметы на местности, которые по размерам меньше точности масштаба и их невозможно в масштабе изобразить на карте, а также опреде­лить масштаб, в котором нужно создавать карту, чтобы на ней изобразились подобными фигурами подлежащие изображениюпредметы местности.

Длины кривых линий измеряют курвиметром (рис. 19), ко­лесико которого перемещают по линии при перпендикулярном к плану положении кур­виметра. Если при мас­штабе плана 1:5000 от­счет на шкале курвиметра 11,7, то длина линии на местности равна 11,7 см-5000 = 58,5 м.

Формы и размеры Земли

Обычно под фигурой Земли понимают тело, ограниченное ее физической поверхностью и невозмущенной поверхностью морей и океанов. При определении фигуры Земли не нужно под­робно изображать ее физическую поверхность в виде карт, дос­таточно определить положение на ней сети точек в единой про­странственной системе координат.

При решении научных и практических задач большое значе­ние имеет определение уровенных поверхностей и поверхности геоида. Уровенной называют поверхность, в каждой точке кото­рой потенциал силы тяжести имеет одинаковое значение. Раз­ность потенциалов соответствует работе по перемещению еди­ничной массы в поле действия силы тяжести. При движении ма­териальной точки по уроненной поверхности не совершается работа А, т.е.

А = Fs cos a = 0, (2)

где F - сила, s - путь, а - угол между направлением силы и дви­жения. Согласно второму закону Ньютона F = am. В рассматри­ваемом случае а = g - ускорению свободного падения. При m = 1, s = h получаем:

Fs cos a = gh cos a = 0 (3)

Так как g ¹ 0, то при h ¹ 0 a = 90°, т.е. уровенная поверхность всюду перпендикулярна направлению силы тяжести.

Известно, что при переходе единичной массы от одной уровенной поверхности к другой совершается одинаковая работа, т.е.

А = gDh = const, (4)

Следовательно, для двух точек, в которых ускорение сво­бодного падения неодинаково, можно записать

g₁Dh₁, = g₂Dh₂,

откуда

При g₁¹g₂ Dh₂¹Dh₁,следовательно, расстояние между уровенными поверхностями является неодинаковым. Так как на по­люсах gn больше, чем g_э на экваторе, то расстояние между уровенными поверхностями на полюсах будет меньше, чем на эква­торе, т.е. Dh_э¹Dh_n. Расстояние между уровенными поверхностя­ми уменьшается с увеличением широты.

Силовые линии (на рис.2 - пунктирные линии), перпендику­лярные к уровенным поверхностям, являются кривыми, обра­щенными выпуклостью в сторону экватора - для нормального поля силы тяжести. Касательная к точке силовой линии называ­ется отвесной линией (на рис. 2 - стрелки).

Геодезические измерения связаны с установлением направ­ления отвесной линии в точках, в которых выполняются измере­ния. Если в каждой точке результаты измерений относить к уровенной поверхности, проходящей через эту точку, то они будут отнесены к различным уровенным поверхностям и в результате не получится замкнутых фигур. Поэтому результаты измерений необходимо переносить на какую-нибудь одну, общую для всех измерений, уровенную поверхность, принятую за основную. Из множества уровенных поверхностей за основную целесообразно принять ту, которая лучше представляет фигуру Земли в целом.

Известно, что более 70% поверхности Земли покрыто моря­ми и океанами и суша в среднем возвышается над морем на 900 м, поэтому в качестве основной уровенной поверхности обычно принимают поверхность морей и океанов при спокойном их со­стоянии и мысленно продолженную под материками.

В России за основную принята уровенная поверхность, про­ходящая через нуль Кронштадского футштока, который на 10мм выше среднего уровня Балтийского моря (абсолютная Балтий­ская система высот 1977 г.). Тело, ограниченное основной уровенной поверхностью, называют геоидом. Эта поверхность из-за различий температуры и солености воды в различных точ­ках Мирового океана и других причин строго не совпадает со средней невозмущенной поверхностью морей и океанов. Напри­мер, в районе Панамского канала разность уровней Тихого и Ат­лантического океанов равна 0,62 м; нуль Кронштадскоро фут­штока на 0,7 м выше уровней Черного моря и морей Ледовитого и Тихого океанов. Отклонение среднего уровня океана от геоида может достигать 1м, поэтому различают поверхность геоида и топографическую поверхность морей и океанов.

Невозможность строгого определения фигуры геоида под сушей (неизвестно распределение масс внутри Земли и, вследст­вие этого, неизвестна кривизна силовых линий гравитационного поля между геоидом и поверхностью Земли) привела М.С. Молоденского к задаче нахождения фигуры квазигеоида, однознач­но определяемой по наземным астрономо-геодезическим и гра­виметрическим измерениям.

Квазигеоид совпадает с геоидом на морях и океанах, на суше отступление квазигеоида от геоида не превышает 2 м в высоко­горных районах, 1 м в горных, и несколько сантиметров - в рав­нинных.

Для научного и практического использования необходима простая математическая аппроксимация фигуры Земли. Наибо­лее удобным представлением Земли оказался земной эллипсоид - эллипсоид вращения (рис. 3), параметры которого подобраны и ориентирование которого в теле Земли выполнено под услови­ем наилучшего соответствия фигуре квазигеоида (геоида) в пре­делах всей Земли - общеземной эллипсоид - или отдельных ее областей - референц-эллипсоид.

Рис. 3. Земной эллипсоид, а – большая, в – малая полуоси эллипсоида

Рис. 4. Основные элементы эллипса

Поверхность земного эллипсоида образуется путем враще­ния эллипса вокруг малой оси. Для изучения земного эллипсоида достаточно рассмотреть образующий его эллипс. Для эллипса (рис.4) сумма расстояний от любой его точки до фокусов F₁, F₂ равна 2а, т.е. является постоянной. Эллипс характеризуется сле­дующими величинами: а - большая полуось, в - малая полуось эллипса; OF = OF₁ = O F₂ - Öa² -b² - расстояние, определяющее на большой оси фокусов F₁ и F₂относительно центра 0 эллипса; с - полярный радиус, для определения которого из подобных треугольников Р F₁n и P F₁O имеем с/а = а/b, откуда с = а²/b; e=OF/a=Öa²-b²/a - первый эксцентриситет; e=OF/b=Öa²-b²/b - второй эксцентриситет; a = (а - b)/a - сжатие эллипса.

Поверхности квазигеоида и земного эллипсоида не совпада­ют, величина несовпадения этих поверхностей по высоте зави­сит в основном от принятых размеров, способа ориентировки эллипсоида и от особенностей строения земной коры. Эти не­совпадения подразделяют на общие волны квазигеоида, возни­кающие из-за общих неправильностей строения земной коры, и на местные волны, вызванные региональными особенностями строения земной коры, например, горными массивами. Местные волны квазигеоида имеют небольшие размеры, но нередко вызы­вают сравнительно резкие изменения кривизны поверхности ква­зигеоида.

В настоящее время в геодезии, геофизике, астрономии и дру­гих отраслях знания используют Нормальную Землю. В геоде­зии наибольшее распространение получило представление Нор­мальной Земли в виде уровенного эллипсоида вращения, ограни­ченного эквипотенциальной поверхностью нормального поля силы тяжести. Ввиду важности для геодезии и других отраслей знания многие параметры Нормальной Земли получили название фундаментальных геодезических постоянных.

Поверхность квазигеоида и земного эллипсоида в общем случае не параллельны, поэтому в одной и той же точке направ­ление отвесной линии и нормали к поверхности эллипсоида не совпадают (рис.5). Угол и с вершиной в данной точке между на­правлением отвесной линии и нормалью к поверхности эллип­соида называют уклонением отвесной линии. Если нормаль проводят к поверхности общего земного эллипсоида, то уклоне­ние называют абсолютным, если к поверхности референц-эллипсонда, то относительным. Определение уклонений отвес­ных линий необходимо для изучения фигуры квазигеоида, уста­новления референц-эллипсоида и для вычисления редукций в процессе обработки результатов геодезических измерений. Ук­лонения отвесных линий можно определять астрономо–геодези-ческим, гравиметрическим и астрономо-гравиметрическим ме­тодами.

В России и ряде других стран при выполнении геодезиче­ских и картографических работ использовали эллипсоид Красовского, для которого:

Рис. 5. Сечение физической поверхности Земли и поверхностен земного эллипсоида, геоида ч квазигеоида

Кроме того, в России используются геодезические параметры Земли ПЗ-90, для которой а = 6378136 м, а= 1:298,257839303.

В последнее время в России создана и внедряется система координат СК-95.

При решении многих практических задач фигуру Земли при­нимают за шар, объем которого равен объему эллипсоида Красовского, радиус такого шара R = 6371110м. Для приближенных вычислений принимают R = 6371,1 км.

Лекция №2.

План:

1. Рельеф.

2. Высота(отметки).

3. Углы наклона и уклоны.

4. Горизонтали.

Рельеф

Рельефом местности называют сочетание неровностей по­верхности Земли. Рельеф местности оказывает большое влияние на деятельность человека, его необходимо учитывать при проек­тировании и строительстве различных сооружений - железных и автомобильных дорог, каналов, населенных пунктов, аэродромов и т.п. Поэтому изображению рельефа на топографических картах должно быть уделено большое внимание.

Все многообразие форм рельефа можно разделить на сле­дующие основные формы (рис. 29).

Гис. 29. Формы рельефа

1. Гора, холм - конусообразное возвышение над окружаю­щей местностью, наивысшая ее точка - вершина, боковые по­верхности - скаты, линия их слияния с окружающей местно­стью - подошва, или основание, горы, примерно горизонталь­ные площадки на скате горы называют уступами.

2. Котловина (впадина) - замкнутое углубление, самая низ­кая ее точка - дно, боковая поверхность - скаты, линия их слия­ния с окружающей местностью - бровка.

3. Хребет - возвышенность, вытянутая в одном направлении. Скаты хребта при пересечении в верхней части образуют водо­раздел, или водораздельную линию.

4. Лощина - вытянутое и понижающееся в каком-либо на­правлении углубление, два ската лощины при пересечении обра­зуют водосливную линию, тальвег, по которой стекает вода, попадающая на скаты. Широкая лощина с пологими задернован­ными скатами называется долиной, а узкая лощина с крутыми обнаженными скатами - оврагом. Скат долины может иметь площадку, называемую террасой. Узкое углубление, возникаю­щее обычно в начале оврага под действием стекающей с возвы­шенностей воды, называют промоиной. Овраг, заросший травой и кустарником, называют балкой.

5. Седловина - наиболее низкое место водораздела, обычно имеет вид седла, от седловины обычно берут начало две, распо­ложенные в противоположных направлениях, лощины. В горной местности через седловины обычно проходят дороги или тропы, такие седловины называют перевалами.

Вершину горы и холма, дно котловины, самую низкую точку седловины, перегиб ската и т.п. называют характерными точ­ками рельефа, а водораздел хребта и водосливную линию - ха­рактерными линиями рельефа.

Высоты (отметки).

Высота точки - расстояние по отвесной линии от данной точки М до поверхности отсчета. Ортометрические высоты Н^g определяют относительно поверхности геоида, нормальные высоты Н^g- относительно поверхности квазигеоида, геодезиче­ские высоты Н - относительно поверхности референц-эллипсоида по нормали к ней, относительные высоты Н' - отно­сительно условной уровенной поверхности (рис.15). В СНГ все высоты пунктов государ­ственной нивелирной се­ти определяют в системе нормальных высот мето­дом геометрического ни­велирования с использо­ванием материалов гра­виметрической съемки по направлениям нивелирных ходов.

Аномалии высот z, определяющие положе­ние квазигеоида относи­тельно референц-эллипсоида, находят метода­ми астрономического и астрономо-гравиметрического нивелиро­вания. Геодезическая высота (см. рис.15)

Н=Н^g+z

Относительные высоты Н' применяют при выполнении работ на небольших участках.

Численное значение высоты называют отметкой. В СНГ счет высот ведется от нуля Кронштадского футштока (абсолют­ная Балтийская система высот 1977г.), т.е. относительно нане­сенной на медной пластине горизонтальной линии (пластина замурована в гранитном устое моста). Нуль Кронштадского футштока на 10 мм выше среднего уровня Балтийского моря. Эти высоты обычно называют абсолютными.

Разность высот двух точек называют превышением. При замене участка уровенной поверхности касательной плоскостью высоты А, определяемые относительно горизонтальной плоско­сти, отличаются от их значений Н относительно уровенной по­верхности. На рис.16

Рис. 16. Высоты Н и А

H=Asecb+MoMo=Asecb - (Rsecb - R)

Раскладывая secb в ряд и ограничиваясь первыми двумя членами ряда

, получим

(17)

При А =1 км = 1000000мм, S = 20км, R = 6371 км последнее слагаемое равно 4,9 мм. При выполнении работ невысокой точ­ности этой величиной можно пренебречь. Второе слагаемое является значимым даже при небольших значениях S:

S,км … 0,1 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0

Dh, мм … 0,8 19,6 78,5 314 1962 7848 31392

Следовательно, величины Dh при определении высот Н или превышений h нужно учитывать даже при небольших расстоя­ниях S.

Следует обратить внимание на то, что в геодезии для опре­деления положения точек используют две независимые системы координат: систему плоских прямоугольных координат в проек­ции Гаусса-Крюгера (или в какой-либо другой проекции) и сис­тему высот относительно поверхности квазигеоида. Начала ко­ординат этих двух систем не совпадают: начальный пункт геоде­зической сети находится в центре круглого зала Пулковской обсерватории, в зональной системе плоских координат - в пересе­чении изображений экватора и осевого меридиана, а начало сис­темы высот совмещено с нулем Кронштадского футштока.

Для небольших участков местности (в пределах 1 км²) при работах невысокой точности можно использовать единую пространственную прямоугольную систему координат.

Лекция №3

План:

1. Виды съемки.

2. Теодолитная съемка

Виды съемки

Топографическая съемка состоит из комплекса полевых и ка­меральных работ, выполняемых для создания топографических карт и планов. В инженерной геодезии обычно выполняют съем­ки крупных масштабов: 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. На топо­графических планах изображают все предметы и рельеф местно­сти, подземные и наземные коммуникации. Изображаемые на плане точки условно делят на твердые и нетвердые. Твердыми являются стабильные объекты с четкими границами (углы зда­ний, построенных из кирпича, бетона и других прочных мате­риалов и т.п.). Нетвердые контуры не имеют четких границ, на­пример, граница леса, луга и т.п.

На топографических планах изображают опорные плановые и высотные геодезические пункты, точки съемочного обоснова­ния, с которых выполняют съемку. На специализированных пла­нах изображают не все объекты местности, а в основном те, ко­торые необходимы для решения специальных задач.

Имеется несколько видов съемки. При создании топографических карт и планов больших территорий в основном используют аэрофототопографические съемки, сущность которых сводится к фотографированию с са­молета или другого носителя, включая и кос­мические, участков местности. В зависимости от масштаба создаваемой карты используют специальные автоматизированные аэрофото­аппараты (АФА) с различным фокусным рас­стоянием и фотографирование выполняют с различных высот, при этом получают примерно горизонтальные снимки, масштаб которых определяют по формуле (рис. 148).

где m - знаменатель масштаба снимка, f- фокусное расстояние камер, Н - высота фотографирования.

Комплекс процессов (фотографирование местности, полевые геодезические и камеральные фотограмметрические работы), позволяющий по снимкам местности создавать топографические карты, называют фототопографической съемкой. В зависимо­сти от способов фотографирования местности имеются следую­щие виды фототопографической съемки:

наземная, использующая снимки местности, полученные фототеодолитом с точек земной поверхности, ее называют также фототеодолитной;

аэрофототопографнческая, в которой снимки местности по­лучают с самолета или другого носителя съемочной аппаратуры;

комбинированная, представляющая собой сочетание аэро-фототопографической и наземной фототопографической съемок;

местность фотографируют дважды; фототеодолитом с наземных станций и аэрофотоаппаратом с самолета; по наземным снимкам сгущают опорную геодезическую сеть, а по аэрофотоснимкам составляют топокарту;

космическая, при которой снимки получают с космических кораблей и искусственных спутников.

Существуют два метода создания оригиналов карт:

комбинированный, в котором для составления контурной части топокарты используют одиночные снимки, а рельеф рису­ют по результатам полевых измерений;

стереотопографический, позволяющий, используя свойства пары снимков, в камеральных условиях получать контурную и рельефную части топокарты. Этот метод дает возможность неза­висимо от времени и погодных условий детально изучать мест­ность, включая и малодоступную, по снимкам в камеральных условиях, механизировать и автоматизировать все процессы соз­дания топокарт, обеспечивает высокое качество при минималь­ных затратах сил и средств и вследствие этого является основ­ным методом картографирования.

В стереотопографическом методе топокарты создают универ­сальным и дифференцированным способом. Универсальный спо­соб позволяет полностью составлять топокарту на одном приборе. Дифференцированный способ решает эту задачу на нескольких приборах: на фототрансформаторе снимки приводят к заданному масштабу и освобождают от искажений за углы наклона снимка и рельеф местности, на стереометре рисуют рельеф, на проекторе переносят контуры и горизонтали на планшет и т.д.

Общая технологическая схема создания топографических карт по аэрофотоснимкам местности включает следующие про­цессы:

фотографирование местности и обработку материалов фото­съемки;

геодезические полевые работы по привязке снимков;

дешифрирование снимков, т.е. распознавание изображенных предметов местности и получение их необходимых характери­стик;

фотограмметрические работы.

В настоящее время широкое применение имеют фотограм­метрические станции, которые по строгим формулам стереофотограмметрии позволяют обрабатывать цифровые снимки, полу­ченные непосредственно цифровыми камерами, или полученные с помощью сканеров из обычных фотоснимков.

Топографические карты и планы сравнительно небольших участков местности получают следующими способами.

Теодолитная съемка, которая состоит из полевых угловых и линейных измерений, по которым в камеральных условиях опре­деляют положение предметов местности относительно вершин и сторон теодолитного хода, т.е. создают контурный план местно­сти, на котором изображают предметы местности (ситуацию) без рельефа.

Тахеометрическая съемка - метод создания топографиче­ских планов местности по результатам угловых и линейных из­мерений на местности относительно вершин и сторон тахеомет­рического хода. При тахеометрической съемке плановое и вы­сотное положение точек в основном определяют методом про­странственных полярных координат, т.е. путем наведения пере­крестия нитей на рейку, поставленную на определенную точку, и измерения горизонтальных углов с вершиной в точке тахеомет­рического хода относительно опорной линии (стороны тахео­метрического хода), вертикальных углов относительно горизон­тальной плоскости, проходящей через вершину угла, и расстоя­ния до снимаемой точки.

Мензульная съемка - способ создания топографических карт и планов в полевых условиях на мензуле, состоящей из штатива, подставки и планшета, путем определения положения и высоты точки полярным методом. Измерения выполняют ки­прегелем, состоящим из зрительной трубы, вертикального кру­га, смонтированных на колонке, которая закреплена на линейке, скошенный край которой параллелен визирной оси трубы. Пере­крестие сетки нитей наводят на определяемую точку (рейку), при этом скошенный край линейки должен проходить через изобра­жение на планшете точки стояния мензулы; нитяным дальноме­ром измеряют расстояние, приводят его к горизонтальному проложению и откладывают в масштабе плана от точки-станции на планшете по направлению скошенного края линейки и таким образом получают определяемую точку на планшете.

Высоты точек находят путем измерения вертикального угла, высоты прибора и высоты визирной цели по формуле (255).

Нивелирование поверхности - один из способов топогра­фической съемки, в котором на местности по определенному правилу располагают точки, высоты которых определяют гео­метрическим нивелированием. Наибольшее практическое при­менение имеет метод квадратов и метод магистралей с поперечными профилями. Создание плана по результатам нивелирова­ния по квадратам начинают с разбивки в заданном масштабе сетки квадратов, у каждой выписывают округленную до санти­метра высоту. Согласно абрису наносят и вычерчивают в услов­ных знаках ситуацию, а затем путем интерполирования горизон­талями изображают рельеф.

Теодолитная съемка

Теодолитную съемку обычно используют при создании кон­турных планов небольших участков местности. Положение точек относи­тельно опорных точек и сторон в по­левых условиях определяют несколь­кими способами, основными из кото­рых являются следующие.

1. Способ перпендикуляров ис­пользуют для съемки точек, располо­женных на открытой местности вбли­зи сторон теодолитного хода. Для определения положения углов здания к₁, к₂, к₃ достаточно опустить на линию 23 теодолитного хода перпен­дикуляры и измерить расстояния d₁, d₂, d₃ от твердой точки 2 по линии теодолитного хода до оснований перпендикуляров и длины пер­пендикуляров p₁, р₂, р₃ (рис. 149). При построении плана по ли­нии 23 теодолитного хода, положение точек которого нанесено на план, в масштабе плана откладывают отрезки d₁, d₂, d₃, т.е. получают положение оснований перпендикуляров, в которых восстанавливают перпендикуляры и по ним откладывают в мас­штабе плана значения p₁, p₂, р₃ и таким образом получают на плане точки к₁, к₂, к₃ углов здания. Соединив эти точки, и