Тема 15. Знімання місцевості
Вид заняття: лекція
Час: 2 години
Навчальні питання:
1. Види робіт зі створення топографічних карт.
2. Класифікація зйомок. Поняття про відновлення карт.
3. Методи і види знімання місцевості.
4. Створення робочої основи знімання.
Література
1. Артамонов Б.Б., Штангрет В.П. Топографія з основами картографії: Навчальний посібник. – Львів: Новий Світ-2000, 2006. –248 с.
2. Грюнберг Г.Ю. Картография с основами топографии. М: – Просвещение, 1991, 367 с.
3. Картография с основами топографии, Часть II. Под. ред. А.В. Гедымина, М: - «Просвещение», 1973, 247 с.
4. Барановський В.А. Екологічна географія і екологічна картографія. – Національна академія наук України. Рада по вивченню продуктивних сил України. Київ: - Фітосоціоцентр. 2001, 250 с.
5. Шмаль С.Г. Військова топографія: Підруч. для слухачів і курсантів вищ. військ. навч. закл. – К.: Вид. ПАЛИВОДА А.В., 2003. – 280 с.
1. Види робіт зі створення топографічних карт
Топографічні зйомки як комплекс робіт, необхідних для створення топографічних карт і планів, виконуються по єдиних вимогах до повноти, ступеню подробиці, точності відображуваних на карті відомостей, способам зображення елементів місцевості й ін.
У процесі створення карт виконують різні роботи, які умовно можна розділити на кілька груп (видів).
До першої групи ставляться роботи з географічного вивчення місцевості з використанням раніше виданих карт, літературних джерел, інших матеріалів. Закінчується таке вивчення місцевості (камеральне) польовим обстеженням, у результаті якого уточнюються попередні відомості, збираються додаткові дані. На підставі цієї роботи складаються редакційні вказівки, спрямовані на забезпечення вірогідності й повноти змісту карт, що визначаютьвідповідно до обраного масштабу зйомки правила зображення на карті особливостей території та генералізації окремих її елементів. Вказівки сприяють досягненню наочності й виразності карти, однаковості в показі однорідних, але територіально роз’єднаних елементів місцевості.
Друга група робіт включає підготовку знімальної мережі (геодезичного обґрунтування у вигляді планових і висотних мереж). Густота точок такої мережі на місцевості залежить від масштабу й способів зйомки, характеру місцевості.
Третя група - безпосередньо знімальні роботи, необхідні для одержання карти або плану. Зйомка включає визначення планових координат елементів ситуації, їхніх обрисів і планових та висотних координат характернихточок і ліній рельєфу. Для цього в процесі зйомки необхідно одержати значення горизонтальних проложень ліній місцевості, горизонтальних кутів між прямолінійними елементами, що утворюють контури об’єктів або визначаютьнапрямок ліній щодо сторін світу (їхнє орієнтування), а також вертикальних кутів (кутів нахилу місцевості), від величини яких залежить перевищення між окремими точками місцевості. Горизонтальні проложення й перевищення можуть бути отримані:
- на підставі розрахунків, якщо на місцевості вимірялися дійсні відстані й кути нахилу;
- безпосередньо в процесі знімальних робіт при використанні номограмних геодезичних приладів.
Четверта група включає роботи із зображення на папері (планшеті) результатів знімальних робіт, тобто роботи зі створення картографічного зображення місцевості (карти або плану).
Конкретний зміст і послідовність виконання окремих видів робіт залежать від прийнятого способу зйомки. Перераховані види робіт супроводжуються додатковими (допоміжними) видами: заповненням різної документації,веденням польових журналів, обчислювальними роботами, складанням схем і проведенням інших робіт, зміст і обсяг яких також, визначається способом і технологічною схемою одержання карт.
Як і створення геодезичної мережі, зйомки великих територій здійснюються за принципом «від загального до часткового». Загальним є мережа опорних пунктів, зв’язаних єдиною системою координат, а частковим – знімальні роботи, у процесі яких визначається положення елементів місцевості відносно опорних пунктів. Другий принцип проведення зйомки - контроль правильності робіт на всіх стадіях (знімальних, обчислювальних і ін.).
Безпосередньо за допомогою топографічної зйомки створюються великомасштабні топографічні карти (1:25 000 і крупніше). У процесі зйомки одержують знімальний оригінал карти. Топографічні карти масштабу 1:50 000 і дрібніше створюються камеральними методами, при яких картографічне зображення місцевості одержують на підставі приведення до заданого масштабу великомасштабних карт і генералізації показаних на них елементів місцевості. Результатом такої роботи є складальний оригінал карти. Розробкою камеральних методів створення карт, у тому числі топографічних, займається картографія. Знімальні й складальні оригінали карт - вихідний матеріал для їхнього видання.
2. Класифікація зйомок. Поняття про відновлення карт
Топографічні зйомки виконуються різними приладами із застосуванням різних матеріалів реєстрації одержуваних вихідних даних. Традиційно зйомки діляться, насамперед, залежно від місця знаходження знімальногообладнання в процесі зйомки на наземні й повітряні із застосуванням фотографічних приладів (аерофототопографічна зйомка). Однак становлення й розвиток наземної зйомки з використанням фотографій місцевості дає підставу класифікувати зйомки на топографічні й фототопографічні з подальшим підрозділом їх на наземні й повітряні. Зйомки можуть бути також розділені на зйомки суши й зйомки шельфу.
Найбільше часто зйомки класифікують залежно від застосовуваних приладів. Зйомка проводиться в повному обсязі, коли виконуються всі передбачені види робіт, або по скороченій програмі, пов’язаної з так званимвідновленням карт.
Відновлення карт - процес, у результаті якого зміст карти приводиться у відповідність із сучасним станом місцевості. Необхідність відновлення пов’язана з тими змінами місцевості, які постійно виникають під впливом діяльності людини й природних факторів (зміна політико-адміністративних меж, поява нових або розширення існуючих населених пунктів, промислових підприємств, створення нових гідротехнічних споруд, оранка значних ділянокземель, зміна русел рік і берегової лінії водойм, площі лісових масивів і ін.). Невідповідність виданих карт сучасному стану місцевості викликає утруднення в їхньому застосуванні для рішення господарських, інженерних і науково-технічних завдань.
Практика показує, що змінам піддаються в основному елементи ситуації, рельєф змінюється рідко й на невеликих ділянках. Тому в більшості випадків на картах обновляється тільки ситуація, убираються зниклі й вносяться нові об’єкти. Відновлення проводиться, як правило, з використанням матеріалів аерофотознімання, наближених за часом до моменту відновлення карт.
Види й способи топографічної зйомки місцевості
Види топографічної зйомки визначаються залежно від застосовуваних приладів. У теперішній час у практиці географічних досліджень застосовуються тахеометрична зйомка, виконувана за допомогою тахеометрів, і мензульна зйомка, проведена за допомогою мензули й кіпрегеля (мензульного комплекту). В окремих випадках використовується бусольна зйомка, основним геодезичним приладом при якій є бусоль, і окомірна зйомка. Основу останньої становлять визначення довжин ліній на місцевості «на око». На місцевості зі слабко вираженим рельєфом знаходить застосування нівелювання поверхні (методом геометричного нівелювання).
3. Методи і види знімання місцевості
Наземні топографічні знімання ділянок місцевості залежно від призначення, тобто від того, яку кінцеву продукцію треба одержати (план, топографічний план, профіль), поділяють на горизонтальні (планові), вертикальні(нівелювання) та висотно-планові, чи сумісні.
Горизонтальне знімання, залежно від методу вимірювання горизонтальних кутів (азимутів і румбів), поділяють на кутовимірювальне і кутоначертальне.
Під час кутовимірювального знімання ситуації напрям на предмет, що знімається, зі станції вимірюють у градусах й мінутах від напряму північного кінця магнітного меридіана до лінії візування за допомогою горизонтального лімба компаса чи бусолі.
Складаючи план за результатом кутовимірювального знімання, точку, з якої знімали, позначають як станцію. Через неї проводять магнітний меридіан, від північного кінця якого транспортиром відкладають виміряний азимут і проводять лінію візування на об’єкт.
При кутоначертальному зніманні об’єкта над станцією встановлюють планшет (майбутній план), який орієнтують за напрямом магнітного меридіана. Із станції 1, позначеної на планшеті точкою, за допомогою візирної лінійки, проводять олівцем лінію візування на предмет, що знімається (окреме дерево, наприклад).
В обох випадках лінія візування на предмет та сама, але метод її нанесення на план (планшет) різний. У першому випадку лінію візування проводять на плані за допомогою транспортира, у другому - безпосередньо в полі креслять на плані. Місце дерева на плані знаходять, відкладаючи на проведеній лінії візування виміряну відстань від станції до дерева у заданому масштабі.
Залежно від інструмента, яким знімають, кутовимірювальне знімання поділяють на види: екерне, бусольне (компасне) і теодолітне, а кутоначертальне - на окомірне та мензульне.
Вертикальне знімання (нівелювання) здійснюють для визначення висоти місцевості, для висотних характеристик об’єктів ситуації, розташованих на фізичній чи топографічній поверхні, і для зображення рельєфу горизонталями.
Існують такі висотні характеристики:
- абсолютна (дійсна) висота, або відмітка;
- умовна висота;
- відносна висота (перевищення);
- власна висота.
Абсолютна (дійсна) висота - це висота точки, яку в Україні визначають від нуля Кронштадтського футштока, тобто від рівня моря. Позначають її - Н.
Зображена на плані чи карті, висотна характеристика точки, наприклад 325,6 - це відмітка цієї точки у метрах.
Якщо з будь-яких причин немає змоги чи потреби відлічувати висоту від рівня моря, її визначають від умовної поверхні, тобто від точки на місцевості, позначеної на земній поверхні і зручної для відлічування висоти. Висота (відмітка) точки, визначена від умовної поверхні, називається умовною висотою, або умовною відміткою.
Відносна висота (перевищення) - це висота точки, визначена відносно іншої точки, тобто точки, на якій встановлено топографічний прилад. Так, на рис. 15.1, висота станції 2 відносно станції 1 дорівнює + h2, - перевищення (додатне). Якщо нівелюють з точки 3 на точку 4, то перевищення точки 4 відносно 3 буде від’ємним (- h4).
Рис. 15.1 - Визначення перевищень точок
Якщо абсолютна висота точки А = HА, то абсолютна висота точки В
НВ = HА + (+h) (15.1)
Звідки
НА = НВ + (- h) (15.2)
З цих формул можна зробити висновок, що перевищення - це різниця відміток двох точок, тобто відносна висота точки.
Якщо взята на земній поверхні перша точка має перевищення відносно другої, то й ця друга точка відносно першої має перевищення в метрах і сантиметрах, що дорівнює тій самій абсолютній величині, тільки з протилежним знаком. Це саме правило дійсне і для умовної висоти, тобто
НВ ум. = НА ум. + (±h) (15.3)
У практиці вимірювань перевищень і висот барометром-анероїдом (барометричне нівелювання) виміряну висоту називають альтитудою.
Вертикальне знімання (нівелювання) залежно від методу визначення відносних висот (перевищення однієї точки відносно другої) буває геометричним, тригонометричним, барометричним та ін.
Висотно-планове (сумісне) знімання, залежно від застосовуваного під час знімання головного інструмента, поділяють на тахометричне (швидке) і мензуальне (топографічне).
При цих видах знімання одночасно знімають ситуацію і рельєф, тобто контурні й пікетні точки. Як правило, серед них вибирають такі, щоб вони були одночасно і контурними, і пікетними, тобто забезпечували знімання планове й висотне, результатом якого є топографічний план із зображенням ситуації і рельєфу. Крім того, інколи, при потребі мати топографічний план місцевості чи маршруту, окомірне знімання поєднують з барометричним нівелюванням.
За допомогою усіх видів знімання можна знімати ділянку (площу) або маршрут (трасу).
4. Створення робочої основи знімання
Під час планових знімань, положення кожної (характерної) точки визначається двома координатами: напрямом (азимутом) і відстанню. У результаті знімання на контурному плані зображується тільки ситуація (без рельєфу).
Під час топографічного знімання положення кожної точки, яку знімають, визначається трьома координатами: напрямом, відстанню і висотою. У результаті на топографічному плані зображуються ситуація і рельєф (горизонталями).
Знімаючи ситуацію, визначають місце положення окремих точок (дерева, колодязя, рогу будинку, стовпа тощо), відносно одна одної і потім розташовують їх на плані у заданому масштабі точно так, як вони знаходяться на місцевості. Для цього, до початку знімання, встановлюють закріплені точки, місцеположення яких відоме. З таких точок-станцій топографічним інструментом (компасом, бусоллю, мензулою, нівеліром, екліметром) знімають ситуацію, яка прилягає до кожної з них. Утворюється полігон, що становить робочу основу (ніби каркас майбутнього плану).
Отже, положення кожної точки ситуації і рельєфу визначають відносно найближчої станції чи сторони полігона (лінії між двома станціями).
На рис. 15.2 а, зображена ділянка місцевості протяжністю із заходу на схід приблизно 400 м і з півночі на південь - 250 м. Як видно з рисунка, зняти ситуацію на всій ділянці з однієї станції неможливо. Тому її знімають частинами. На місцевості вибирають кілька станцій, на яких встановлюватиметься топографічні прилади і закріплюють їх кілочками (на рис. 15.2 а їх шість).
Щоб усі шість станцій утворили робочу основу знімання, треба визначити положення кожної окремої станції відносно решти п’яти. Для цього встановлюють компас (рис. 15.2 б) на першій станції, вимірюють магнітний азимут напряму на станцію 2, тобто магнітний азимут першої сторони полігона А1 і відстань між станціями 1 і 2. Виконуючи ці вимірювання послідовно з усіх шести станцій, визначають положення (місце) кожної станції відносно решти. За допомогою транспортира і лінійки, у заданому масштабі, креслять полігон, знаходять місце кожної станції на аркуші креслярського паперу - майбутньому плані.
Створюючи робочу основу, можна замість магнітних азимутів сторін полігона виміряти внутрішні кути (b1, b2, b3 і т. д, рис. 15.2 б), утворені передньою та задньою сторонами полігона, а також виміряти відстань між станціями. У цьому разі полігон креслять за допомогою транспортира й лінійки за внутрішніми кутами і довжинами сторін. Для орієнтування полігона на плані слід обов'язково виміряти азимут першої його сторони. При накладанні робочої основи (кресленні полігона) на план, станція 1 позначається на папері в такому місці, щоб план не «зійшов» з нього і розмістився б посередині аркуша.
б)
Рис. 15.2 - Порядок знімання ситуації на ділянці місцевості
З кожної станції знімають видиму частину ділянки, що прилягає до неї. Наприклад, із станції 1 можна зняти контур західного і східного берегів р. Сули, окреме дерево і решту ситуації та рельєф. Із станції 2 знімають контур берегів річки, які прилягають до станції, північно-західну межу ділянки, північно-західний ріг саду та інші об’єкти і рельєф. Таким чином, робоча основа з станцій та сторін (ліній між станціями), створена на ділянці до початку знімання, забезпечує послідовне знімання ситуації та рельєфу на площі всієї ділянки місцевості. Це основне призначення робочої основи знімання.
Друге її призначення - забезпечити нанесення знятих характерних точок ситуації та рельєфу на аркуш креслярського паперу, на основі чого креслять план ділянки. Це роблять так: на план (аркуш паперу) спочатку наносять (креслять) робочу основу з шести станцій (у нашому прикладі) у вигляді замкнутого полігона, який має шість сторін. Потім з кожної станції, за допомогою транспортира, відкладають напрям (азимут) на зняту точку і відстань від неї (у заданому масштабі).
Наприклад, щоб одержати на плані місце окремого дерева (рис. 15.2 а), зі станції 1 наносять олівцем азимут напряму на дерево у вигляді лінії візування і відкладають на ній у масштабі відстань від станції до дерева. Утворена точка - це місце дерева, розташоване на плані відносно інших характерних точок ситуації точно так, як і на місцевості.
Коли знімають тільки ситуацію, планова робоча основа створюється у вигляді замкнутого чи розімкнутого полігона.
При зніманні висотно-плановому (топографічному), для визначення третьої координати (дійсної висоти) окремого дерева, розташованого на місцевості між станціями 1 і 2, треба, за допомогою екліметра, зі станції 1 виміряти кут нахилу місцевості та відстань до дерева і обчислити перевищення - висоту дерева відносно станції. Абсолютна висота дерева дорівнюватиме алгебраїчній сумі абсолютної висоти (відмітки) станції 1 і перевищення, тобто
Ндер = Н1 + (±h)
Таким чином, щоб визначити абсолютну висоту окремого дерева, треба знати абсолютну висоту станції, з якої ведуть знімання (у нашому прикладі станції 1).
Якщо із станції 3 під час знімання рельєфу визначати дійсну висоту пікетної точки 305, треба, крім напряму на цю точку і відстані до неї, виміряти кут нахилу, а потім обчислити перевищення, яке буде в цьому разі від’ємним. Дійсна висота (відмітка) точки 305 дорівнює
Н305 = Н3 + (-h)
Отже, для знімання рельєфу слід визначити абсолютні чи умовні висоти (відмітки) усіх станцій робочої основи (вершин полігона). Як видно з рис. 15.1, висота передньої станції дорівнює алгебраїчній сумі висоти задньої станції і перевищення передньої станції відносно задньої. Щоб визначити абсолютні чи відносні висоти всіх станцій, тобто створити висотну робочу основу, треба знати висоту однієї станції, яку визначають за картою чи за іншими джерелами. За початок умовної висоти можна взяти станцію 1.
Робоча основа може складатися з однієї, двох, трьох і більшої кількості станцій залежно від розміру й особливостей ситуації та рельєфу ділянки місцевості. Наприклад, на рис. 15.3 а, б, в, зображено двір прямокутної форми, обнесений парканом. Посередині двору - будівля Г-подібної форми та окреме дерево. Таку ситуацію (рис. 15.3 а) можна зняти компасом чи бусоллю з однієї станції, розміщеної посередині двору, тому що звідси добре видно всі характерні точки й вони доступні.
Рис. 15.3 - Створення робочої основи знімання
Якщо будівля прилягає до середини північної частини паркана (рис. 15.3 б), робоча основа має складатися з двох станцій, оскільки північно-західну частину двору не видно з його середини (закрита будівлею). Коли ж будівля стоїть посередині двору (рис. 15.3 в), робоча основа має складатися з чотирьох станцій, які становлять замкнутий полігон, тому що по-іншому неможливо зняти ситуацію навколо будівлі.
Робочу основу на ділянці у вигляді компасного, бусольного чи мензульного ходу можна прокласти:
- по межі ділянки, якщо її добре видно і зручно знімати;
- посередині ділянки, що скорочує довжину полігона, зменшує кількість станцій і прискорює польові роботи;
- за межами ділянки, якщо її територія недоступна для знімання, наприклад, ставок із заболоченим берегом;
- комбіновано, застосовуючи три перших методи.
Вибираючи на ділянці місце для станції, слід додержуватися таких правил:
- станцію розташовувати на підвищеному місці, щоб було видно передню і задню станції;
- станцію розміщувати на рівній ділянці. Навколо кілочка вирвати високу траву, щоб із сусідньої станції було добре видно основу віхи, встановленої поряд з кілочком, яким позначена станція. Поряд із станцією не повинно бути високих дерев, стін та інших перешкод, обмежуючих видимість і таких, що можуть заважати зніманню ситуації. Якщо є потреба, розчистити і провішити лінії робочого ходу (сторони полігона);
- закріплюючи місце станції кілочком, на його торцевій частині позначати центр, тобто станцію (олівцем накреслити хрестик або забити цвях, шляпка якого і є станцією);
- щоб станцію було видно здалеку, біля неї ставлять віху, впритул з кілочком, за ним або попереду нього у напрямі візування;
- робочу основу (полігон) прокладати на ділянці за ходом годинникової стрілки.
Курс «Топографія з основами картографії»