Расчет параметров аэрофотосъёмки и проектирование съёмочного обоснования при создании карты по материалам аэрофотосъёмки

                         Федеральное агентство по образованию  РФ.

Томский Государственный Архитектурно-Строительный Университет.

             Факультет Среднего Профессионального  Образования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект на тему: «Расчет параметров аэрофотосъёмки и проектирование съёмочного обоснования  при создании карты по материалам аэрофотосъёмки.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Томск 2013г.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

1. Задание на выполнение работы…………………………………………………………2
2. Вводная часть…………………………………………………………………………….3
3. Физико-географическое описание района работ………………………………………4
4. Государственная геодезическая сеть…………………………………………………...5
5. Расчет производства аэрофотосъёмочных работ………………………………………6
6. Технологическая схема выбранного метода съёмки…………………………………..8
7. Планово-высотная привязка аэрофотоснимков………………………………………10
8. Методы привязки опознаков…………………………………………………………..11

 

 

Задание на выполнение работы

 

1. Получить  карт материал. Изучить его. Поднять пункты ГГС и разбить лист карты масштаба 1:50000 (1:100000) на листы карты масштаба 1:10000 (1:25000). 4 часа
2. Выбор метода создания карты. Выбор сечения рельефа (таблица №1), выбор параметров аэрофотосъемки. Расчет продольного и поперечного перекрытий и базисов. 4 часа
3. Нанесение маршрутов аэрофотосъёмки на карту и выделение зон поперечных перекрытий желтым цветом. 4 часа
4. Выбор планово-высотных и высотных опознаков, нанесение их на карту и показ типовых методов определения координат. 4 часа
5. Составление пояснительной записки, где подробно и последовательно изложить как составляется проект. 10 часов
6. Защита проекта. 4 часа

 

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

 

 

Проект  размещения аэрофотосъёмочных маршрутов  составляется на карте масштаба 1:50000. Объект расположен в Липецкой области. Номенклатура данного места: У-41-84-В.

 

           У-41-84-В

А	Б
В	Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  

                      1:50000

 

Путем деления этой карты  на 16 частей, получим листы карты  масштаба 1:10000, которые будут создаваться  стереотопографическим методом.

 

У-41-84-В-а-1

У-41-84-В-а-2

У-41-84-В-а-3

У-41-84-В-а-4

У-41-84-В-б-1

У-41-84-В-б-2

У-41-84-В-б-3

У-41-84-В-б-4

У-41-84-В-в-1

У-41-84-В-в-2

У-41-84-В-в-3

У-41-84-В-в-4

У-41-84-В-г-1

У-41-84-В-г-2

У-41-84-В-г-3

У-41-84-В-г-4

 

Sобщ = 323 кв.км. 

ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА РАБОТ

 

Липецкая область образованная 6 января 1954г.

Областной центр – город  Липецк.

Область занимает территорию площадью – 24,1 тыс.кв.км. (0,14% от РФ)

Население области (на 1.01.2012г.) - 1165,9 тыс. чел.

Плотность населения (на 1.01.2012г.) – 48,5 чел./ кв. км

Административных районов – 18

Городов областного значения – 2

Население крупнейших городов на 1 января 2012 г.:

• Липецк – 508,1 тыс. чел.
• Елец – 107,7 тыс. чел.
• Грязи – 47,5 тыс. чел.

Липецкая  область входит в ассоциацию экономического взаимодействия областей Центрально-Чернозёмного региона Российской Федерации «Черноземье».

Область расположена в  центральной части Восточно-Европейской  равнины, на стыке Среднерусской  возвышенности и Окско-Донской  низменности. Западная часть области  представляет собой возвышенную (высоты до 262 м) равнину, сильно расчлененную долинами рек, оврагами и балками. Восточная  часть – низменная (высоты до 170 м), плоская, слаборасчлененная равнина  с большим количеством блюдцеобразных понижений.

 

Протяженность территории с  севера на юг составляет 200 км, с запада на восток – 150 км.

 

Граничит: на юге с Воронежской  и Курской областями, на западе –  с Орловской областью, на северо-западе – с Тульской областью, на севере – с Рязанской областью, на востоке  – с Тамбовской областью.

Главные реки: Дон с притоками.

Климат умеренно континентальный; средняя температура января -10 градусов, средняя температура июля +19 градусов; количество осадков – около 500 мм в год.

 

Почвы: черноземные, лугово-черноземные, серые лесостепные, пойменные.

 

Растительность представлена разновидностями флоры, типичной для  степного ландшафтного комплекса, а  также березовыми и сосновыми  лесами.

 

Из полезных ископаемых имеются  известняки, доломит, глины, пески, торф.

 

 

 

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ

 

Государственная геодезическая сеть (ГГС) – система закрепленных на местности пунктов, положение которых определено в единой системе координат и высот.

 

На данной карте расположено 8 пунктов триангуляции, исходя из требований инструкции по топографическим  съёмкам пункта 3.3 при топографических  съёмках масштаба 1:50000 плотность  пунктов должна быть не менее 1 пункт  на 50-60 км.кв. Мною выбрано и поднято 8 пунктов ГГС, равномерно расположенных на карте.

 

Высота сечения  рельефа устанавливается, исходя из требований инструкции, из таблицы 1(инструкция по топографическим съёмкам в масштабах 1:10000 и 1:25000, Москва «Недра» 1978г). При учете рельефа снимаемой территории, мною выбрано: hсеч=1.0 м. из таблицы 2 выбираем рекомендуемые условия и масштабы фотографирования, в зависимости от масштаба карты, характера территории, высоты сечения рельефа.

 

Мною был  выбран масштаб фотографирования: 1:14000 и фокусное расстояние fк=70 мм.

 

Основным  методом топографической съемки в масштабе 1:50000 является стереотопографический. Потому что контурная часть карты и изображение рельефа на ней получается по топографическим аэрофотоснимкам в камеральных условиях. Стереотопографическая съемка является самой рентабельной и прогрессивной. Но в последнее время большую актуальность приобретает аналитический метод съемки.          

 

 

Расчет  производства аэрофотосъемочных работ

 

Для расчета производства аэрофотосъёмочных работ, необходимо:

1. Рассчитать % продольного и поперечного перекрытия по формулам:

P% = 62%+38%  P% = = 67, 2%

Q% = 38%+62%  Q% = 38% + 62% = 41, 4%

            Где h – максимальное превышение над плоскостью, вычисляется по формуле:

            h = (м.)

            h = = 135,3м

            Amax и Amin – максимальное и минимальное значение высот на карте района работ.

 

            H_ф = f_k × m (м.) (высота фотографирования над средней плоскостью)

            H_ф = 70мм. × 14000 = 980000мм. = 980м.

2. Рассчитать абсолютную высоту фотографирования по формуле:

H_абс = H_ф + Aср

A_ср =

A_ср = = 284,3м.

H_абс = 980м + 284,3м. = 1264,3м.

3. Зная % перекрытия снимков, рассчитать базис фотографирования на местности.

B_x = × m

B_y = × m , где l_x и l_y = 180мм.

B_x = × 14000 = 826560мм = 0,8км

B_y = × 14000 = 1476720мм = 1,5км

4. Рассчитать количество снимков в маршруте и количество маршрутов на снимаемую площадь.

n_x = _{+ 3 (количество сним}ков)

n_y = + 1 (количество маршрутов)

D и Ш – взять с карты

n_общ = n_{x ×} n_y

L_пленки = 0,19м × n_общ

D = 17 , Ш = 19

n_x = + 3 = 24 шт.

n_y = + 1 = 14 шт.

n_общ = 24 шт. × 14 шт. = 336 шт.

L_пленки = 0,19м × 336 шт. = 63,84м.

5. Листы карты, на котором производится проектирование разбить на 16 трапеций и показать их ярким красным цветом.
6. Нанести на карту оси маршрутов, причем ось 1ого маршрута совместить с северной рамкой листа карты, оси остальных маршрутов наносятся южнее на расстоянии By карты друг от друга. Ось последнего маршрута, ка правило выходит за границы листа карты.
7. Нанести центры снимков на 1 и 2 маршрутах. Центр 1 снимка совместить с северо-западным углом карты. Все остальные снимки располагаются на расстоянии By карты. Центры снимков – строго друг под другом. Квадрат 2×2мм или 3×3мм.

B_xk = ; B_xk = = 16мм

B_yk = ; B_yk = = 30мм

8. Пересчитать размер снимка в масштабе проектной карты.

l_x,y = 180мм

l_{x,y карты} = = 50,4мм = 5,04 см.

9. Выделить зоны поперечного перекрытия, закрасить их жёлтым цветом, а контролем правильности нанесения зон – является ширина зоны.

Ш_зоны = 

 

Ш_зоны = = 20,87мм ≈ 21мм

 

 

Для того, чтобы начертить зону поперечного перекрытия на карте, необходимо выбрать 2 смежные линии маршрутов аэросъёмки и от каждой из них отложить расстояние соответствующее ширине снимка в масштабе карты (L_{x, y}), провести пунктирные линии которые являются границами поперечного перекрытия маршрутов. Таким образом, необходимо провести границы перекрытий всех маршрутов. Ширина перекрытия на карте должна быть равна ширине зоны вычисленной ранее (Ш_зоны).

 

  

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА  ВЫБРАННОГО МЕТОДА СЪЁМКИ

 

Технический проект на топографо-геодезические  работы

Главная геодезическая  основа

 

 

Рабочий проект съёмочного обоснования:

• Опознавание точек
• Маркировка точек

 

Аэрофотосъёмка

 

  

  

Изготовление  фотопланов (камеральное производство)

Определение плановых координат и  высот точек съёмочного обоснования:

• Триангуляционные построения
• Угловые засечки
• Теодолитные ходы
• Высотные ходы
• Закрепление точек
• Вычисления

 

 

 

Дешифрирование: сплошное полевое маршрутное (наземное, аэровизуальное) камеральное  вычерчивание

 

 

 

 

 

 

Оформление материалов. Контроль работ.

 

 

 

В камеральное производство

 

 

Главная геодезическая основа: в топографических съемках являются ГГС в виде пунктов:

1. Триангуляции
2. Трилатерации
3. Полигонометрии 1, 2, 3 и 4 классов

Аэрофотосъёмка — фотографирование территории с высоты от сотен метров до десятков километров при помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате (самолёте, вертолёте, дирижабле и пр. или их беспилотном аналоге).

Фотоплан - фотографическое изображение местности, составленное из центральных частей трансформированных снимков.

Дешифрирование – процесс распознавания того, что изображено на снимке.

Опознак - точка, закрепленная на местности, координаты которой определяется геодезическим путем; опознана и оформлена на снимке.

Опознавание точек: в качестве опознаков выбираются характерные точки, которые легко распознаются на аэроснимке, а также легко находятся на местности.

Определение плановых координат и  высот точек съемочного обоснования: путем проложения теодолитных ходов, геодезических углов, линейными засечками (прямая, обратная, комбинированные), а также с помощью GPS – приемников. Высотные определяются путем проложения нивелирных ходов (геометрического и тригонометрического нивелирования). Для мелкомасштабных карт используется способ барометрического нивелирования.

Изготовление фотопланов: трансформирование аэроснимков, подготовительные работы, контроль трансформирования аэроснимков, монтаж фотоплана или получение мозаичного фотоплана, корректура фотоплана, изготовление фоторепродукции с мозаического фотоплана.

Маркировка точек - процесс выделения точек на местности, выполняется перед а/съемкой за 1-2 недели. Можно использовать естественные ресурсы (вырубка леса) или технические материалы с повышенной отражаемой способностью (известь, фольга).

Технологическая схема стереотопографической  съемки:

Первый вид съемки: топографическая аэрофотосъемка. Цель и содержание те же, что при комбинированной съемке.

Второй вид работ: топографо-геодезические работы. Цель: получение плановых и высотных опорных точек и дешифрирование аэрофотоснимков. Высотные опорные точки нужны для получения, в камеральных условиях, по аэрофотоснимкам изображение рельефа местности на топографической карте.

Третий вид работ: камеральные стереофотограмметрические работы. Цель: создание оригинала топографической карты по аэрофотоснимкам. Работа начинается с процесса фотограмметрического сгущения сети плановых и высотных опорных точек, в результате чего получается достаточное количество для создание карты по аэрофотоснимкам. После сгущения создается оригинал топографической карты.

 

 

ПЛАНОВО-ВЫСОТНАЯ ПРИВЯЗКА АЭРОФОТОСНИМКОВ

 

 

Планово-высотная подготовка аэрофотоснимков- это вид геодезических работ при которых определяют координаты и высоты точек съемочного обоснования, называются опознаками.

ПВП один из этапов работ по созданию карты аэрофототопографическим  методом.

Опознак-точка закрепленная на местности координаты которой определяется геодезическим путем; опознана и оформлена на снимке.

 

Состав работ, выполняемых при ПВП:

1. Проектирование маршрутов аэросъемки на топографической карте и аэрофотоснимках.
2. Составление проекта размещения опознаков. Маркировка точек на местности для последующего их определения на аэрофотоснимках
3. Геодезические измерения по определению координат опознаков.
4. Вычисление координат и высот опознаков, составление каталогов точек.
5. Оформление материалов привязки опознаков.

Пояснение к  выбору местоположения опознаков на снимке местности.

Опознаки могут быть: углы заборов, тротуаров, дорожек, земельных участков, пересечение тропинок и дорог, невысокие отдельно стоящи деревья, невысокие капитальные строения. Не стоит выбирать опознаки на склонах, вблизи оврагов, промоин, высокие объекты. В районах, где не может быть обеспеченно надежное опознавание точек местности на аэроснимках, перед аэрофотосъемкой должна быть выполнена маркировка точек планово – съемочного обоснования.

Общее количество планово-высотных опознаков – 33шт.

Общее количество высотных опознаков – 31шт.

На аэрофотоснимке опознаки должны быть не дальше 1 см от края снимка и не ближе 2 см к центру снимка. Так же они должны располагаться в зоне тройного продольного перекрытия  и двойного поперечного. Опознаки размещаются рядами поперек аэрофотосъемочных маршрутов на расстоянии, зависящем от масштаба и высоты сечения рельефа.

       Опознавание  контурной точки на снимке  следует выполнять с точностью  0.1 мм в масштабе карты. В  случае недостатка контуров на  местности перед аэрофотосъемкой  выполняется маркировка точек  съемочного обоснования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Схема съемочного обоснования в масштабе 1:10000 с сечением рельефа через 1.0м

Методы привязки опознаков.

 

Определение координат ОП угловыми засечками.

Угловые засечки  используют для привязки опознаков к удаленным геодезическим пунктам в открытых всхолмленных районах, полузакрытых и горных районах.

 

      Угловые засечки применяются  для:

• Привязки аэрофотоснимков
• Привязки теодолитных, тахеометрических и полигонометрических ходов к пунктам геодезической опорной сети.
• Сгущения опорной геодезической сети
• Разбивки сооружений удаленных от геодезических сетей
• Для наблюдения за деформацией здания (мониторинга)
• Разбивки центров мостовых опор и др.

 

 

Прямая засечка

 

 

     D D

 

   D

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратная  засечка

 

 

  D D

 

 D D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямая угловая  засечка производится тогда, когда  необходимо определить координаты дополнительной точки на основании двух исходных пунктов с известными координатами. Полевые работы при определении  координат методом угловой засечки  сводится к измерению двух горизонтальных углов, такая засечка называется однократной, но в основном применяют  многократные прямые засечки с трех и более пунктов обеспечивающих надежный контроль и повышающих точность определения координат.

 

Обратная  угловая засечка заключается  в определении координат дополнительной точки или опознака путем измерения углов на исходные пункты

 

 

Измерение этих углов на определяемом пункте производится способом круговых приемов. Применение обратной угловой  засечки аналогично прямой. Однако применение обратной угловой засечки возможно лишь тогда, когда с точки видны четыре исходных пункта, расположение которых отвечает определенным условиям: три из этих пунктов должны быть пунктами геодезического обоснования, а четвертый – контрольный, в качестве которого можно использовать ранее определенные опознаки, местные предметы и др. также допускается определение координат точки по трем геодезическим пунктам при условии измерения истинного азимута одного из направлений

 

Способ круговых приемов

 

Горизонтальные направления способом круговых приемов измеряют при двух положениях вертикального круга  с замыканием горизонта. Каждый прием  наблюдений выполняется в следующем  порядке. В первом полуприеме наводят зрительную трубу теодолита на пункт, принятый за начальный. Вращением наводящего винта алидады наводят вертикальную нить (биссектор) зрительной трубы на визирную цель наблюдаемого пункта и записывают в журнал отсчет по горизонтальному кругу. Далее, вращая алидаду по ходу часовой стрелки, наводят зрительную трубу на следующий пункт и снова записывают отсчеты по горизонтальному кругу и т. д. Полуприем наблюдения заканчивают повторным наведением трубы на начальный пункт — замыканием горизонта.

Для выполнения второго полуприема переводят зрительную трубу через зенит. Не изменяя положения лимба, вращением алидадной части против хода часовой стрелки наводят зрительную трубу на начальный пункт и записывают отсчет по горизонтальному кругу. Вращая далее алидаду против хода часовой стрелки, наводят зрительную трубу поочередно на все пункты, которые наблюдались в первом полуприеме, но в обратном порядке. Второй полуприем также заканчивается повторным наблюдением начального направления.

При наведении зрительной трубы  на каждый пункт дважды совмещают  и записывают отсчеты по оптическому  микрометру; разности между этими  отсчетами не должна превышать 2".

При выполнении наблюдений двумя приемами в первом приеме горизонтальный круг устанавливают на отсчет, близкий  к 0°00¢, а во втором приеме—на отсчет, близкий 90°30¢.

 

Определение ОП теодолитными ходами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение высот опознаков производится методом геометрического, технического нивелирования и нивелированием путем проложения высотных и нивелирных ходов, а также тригонометрическим нивелированием по сторонам угловых засечек или триангуляционных построений.

      Высотные ходы могут прокладываться  виде одиночных ходов между двумя реперами или системами ходов с одной или более узловыми точками.

 

Сводная ведомость  по объекту

Наименование характеристики
Общая площадь снимаемого объекта	323 кв.км.
Количество маршрутов	14
Количество снимков в маршруте	24
Количество пунктов ГГС	8
Количество ПВО	33
Количество высотных опознаков	31
Масштаб создаваемой карты	1:10000
Количество листов карты	16
Протяженность нивелирного хода	33км