Наземная фототопографическая съемка.

В наземной фототопографической (фототеодолитной) съемке составление топографического плана (карты) производится путем измерения стереопар фотоснимков, полученных с помощью специального прибора - фототеодолита с некоторого базиса. Фототопографирование производится с земли при горизонтальном положении оптической оси фотокамеры. Методы фототеодолитной съемки успешно применяются в архитектуре при обмерах и исследовании памятников архитектуры, исследовании моделей сооружений для автоматизированного изготовления макетов проектируемых объектов для анализа гармоничности включения проектируемых зданий и сооружений в существующую застройку и ландшафт, при определении утраченных элементов сооружений по архивным снимкам, при обмерах ветхих и руинированных объектов.

Рис. 12.1. Фототеодолит ФТ 1318/10

ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

АРХИТЕКТУРНЫХ ОБМЕРОВ

В практике работ по реконструкции и реставрации архитектурных сооружений большое значение имеют обмеры. Основными методами обмеров являются фотограмметрический, геодезический и натурный. Первые два относятся к разряду дистанционных или бесконтактных, т. е. не требующих обязательного близкого взаимодействия с объектом и возведения строительных лесов, как при использовании метода натурных обмеров. Сущность фотограмметрического метода обмеров заключается в определении размеров объекта по данным измерений фотоснимков: одиночных и стереопар. Вначале выполняется фотографирование памятника архитектуры, затем стереопары снимков измеряются на фотограмметрическом приборе и составляется обмерный чертеж. Для получения обмерных чертежей архитектурный объект фотографируется с близкого расстояния. В результате фотограмметрических обмеров могут быть получены: фронтальные планы – обмерные чертежи фасадов здания и интерьеров; обмерные чертежи деталей фасадов и интерьеров: лепнины, фресок, скульптур, а также профили (разрезы) по внешнему контуру фасада по заданным сечениям. Для фотосъемки при обмерах архитектурных сооружений применяются фототеодолит и фотограмметрическая фотокамера, а для съемки интерьеров и скульптур – стереофотокамера. Иногда используют любительские ф/а, однако точность обмерных работ при этом снижается.

Определение площадей

Для определения площадей на планах и картах применяют графический, аналитический и механический способы.

Графический способ определения площадей по плану иначе называют геометрическим (рис. 14.1.). Чтобы определить площадь какого-нибудь многоугольника на плане, его разбивают на простые фигуры: треугольники, трапеции, параллелограммы, при этом криволинейные элементы в очертании фигуры заменяют близкими к ним прямоугольными.

Рис. 14.1. Графический способ определения площади участка

Пользуясь масштабной линейкой и циркулем, измеряют размеры величин, входящих в формулы для определения площади. Затем по этим формулам делают необходимые вычисления и суммируют площади всех составляющих земельный участок частей. Для контроля такие измерения и вычисления повторяют при других исходных данных. Чем крупнее масштаб исходного плана, тем более точны вычисления площади графическим способом.

Вместо разбивки участка на отдельные фигуры можно применять палетку. Палетку изготавливают из прозрачного материала, на который нанесена сетка квадратов со сторонами 2…4 мм. Наложив такую палетку на контур, площадь которого нужно определить, необходимо сосчитать, сколько полных и неполных квадратов помещается в пределах контура. При этом доли неполных квадратов оценивают на глаз.

Площадь одного квадрата на палетке выражают в масштабе плана. Зная площадь одного квадрата и общее число квадратов, занимаемых контуром, получают площадь контура. Относительная ошибка определения площадей палеткой составляет 1:100.

Аналитический способ определения площадей фигур заключается в графическом определении координат вершин геометрических фигур и вычислении площади по формуле.

Рис.14.2. Аналитический способ определения площади участка

Аналитический способ определения площади (рис. 14.2.) наиболее точен. Так как ошибка в площади зависит только от ошибок измерения на местности.

Механический способ определения площадей основан на использовании специального прибора – планиметра. Планиметр – прибор, которым можно определять площади контуров плана или карты. Планиметры бывают механические и электронные, полярные и роликовые.

Полярный планиметр состоит из полюсного рычага, обводного рычага и счетного механизма. Планиметры роликового типа имеют ролики, обеспечивающие значительные горизонтальные перемещения.

Механический планиметр имеет механический счетный механизм, а электронный снабжен цифровым электронным устройством с дисплеем и клавиатурой. С помощью Электронных планиметров можно измерять площади, координаты, углы, дуги и радиусы окружностей. Измеренные значения отображаются на дисплее, а также могут передаваться в компьютер или выводиться на печать через принтер.

Рис. 14.3. Электронный планиметр Planix 7

15. Цифровые модели местности

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в геодезии – цифрового моделирования. Основной элемент цифрового моделирования – цифровая модель местности (ЦММ).

Цифровая модель местности (ЦММ)– множество точек с координатами х, у, z иразличными кодовыми обозначениями для аппроксимации рельефа местности с ее природными характеристиками, условиями и объектами. В общем случае используют сочетание цифровых моделей, характеризующих ситуацию, рельеф, гидрологические, инже­нерно-геологические, технико-экономические и другие показа­тели.

Цифровые модели оперируют с различными типами информации:

· метрическая информация – передает метрическую (измерительную) характеристику объекта, т. е. координаты, размеры;

· атрибутивная информация – информация о свойствах и связях объектов (семантическая);

· синтаксическая информация – определяет последовательность работы при корректировке или обновлении ЦММ, правила построения и представления ЦММ.

При решении различных задач на ЭВМ используют матема­тическую интерпретацию цифровых моделей, ее называют ма­тематической моделью местности (МММ). Под математической интерпретацией понимают представление ЦММ в виде математических зависимостей.

Частным случаем ЦММ является ЦМР – цифровая модель рельефа. Сбор данных для ЦМР осуществляется обычно путем цифрового преобразования горизонталей или расчета фотограмметрических измерений. ЦММ и МММ ис­пользуют как исходную информацию при автоматизированном проектировании (продольные профили земли по оси трассы, поперечные профили, инженерно-геологические разрезы и т. д.).

При цифровом моделировании местности могут использо­ваться регулярные, нерегулярные и статистические ЦММ.

Регулярные ЦММсостоят из множества точек с известны­ми координатами, расположенных в узлах геометрических сеток различной формы, чаще в виде сети квадратов (рис. 15.1а) или равносторонних треугольников (рис. 15.16). Используют также ЦММ на поперечниках к магистральному ходу (рис. 15.1в).

Если на район работ имеются крупномасштабные карты и планы, то создают ЦММ в виде массива точек, расположенных через определенные интервалы на горизонталях (рис. 1г).

Кроме того, используют массивы исходных точек, располо­женных по характерным точкам рельефа местности (рис. 1д), когда между парой соседних точек возможна линейная интерпо­ляция высот.

Рис. 15.1. Виды цифровых моделей местности

Статистические ЦММсостоят из массива исходных точек, полученных по законам случайного распределения, близкого к равномерному, с использованием нелинейной интерполяции вы­сот поверхностями второго, третьего и т.д. порядка.

При наличии ЦММ или МММ облегчается построение профилей местности по заданному направлению и построение трехмерных проекций изображений местности, дающих более наглядное общее представление о проектируемом объекте, чем плоские проекции. Перечисленные задачи можно решать с помощью соответствующего программного обеспечения в зависимости от формы представленных исходных материалов.

Цифровая модель местности (ЦММ), может быть получена с помощью разнообразных технологий. Оптимальной является технология подготовки исходных топографических материалов на основе цифровых данных автоматизированных полевых работ, выполненных с помощью электронных приборов (теодолитов, тахеометров). В этом случае цифровые данные поступают непосредственно на компьютерную обработку с помощью специального программного обеспечения. В результате получают топографические планы или цифровые модели местности в электронном виде, которые являются исходными для разработки генеральных планов и других чертежей.

В случае использования топографической основы, полученной вручную, ее необходимо преобразовать в файловую форму путем сканирования или дигитализации (с помощью дигитайзера), что требует дополнительных затрат труда и вносит дополнительные искажения и ошибки.

Наибольшее распространение цифровые модели нашли в ГИС, строительстве, архитектуре. Цифровое и математическое моделирование существенно изменило методы изыскания и проектирования строительных объектов.

16. Электронные карты и планы

Один из основных методов отображения пространственных данных, сформированных в виде цифровых моделей местности, – представление соответствующих сведений в виде электронной карты (плана).

Электронная карта – цифровая картографическая модель, визуализованная или подготовленная к визуализации на экране средствами отображения информации в специальной системе условных знаков. Объектом электронной карты является структурная единица цифровой модели местности, отображающая объект местности или другую информацию, обязательную для отображения на карте.

По содержанию, проекции, системе координат и высот, номенклатуре и точности электронные карты должны полностью отвечать требованиям, предъявляемым к традиционным картам.

Цифровая модель карты создается путем цифрования картографических источников, фотограмметрической обработки данных дистанционного зондирования, цифровой регистрации данных полевых съемок или иным способом.