Технология создания и обновления земельно-кадастровых баз данных

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный  архитектурно-строительный университет

 

 

Кафедра: геодезии

Дисциплина: фотограмметрия и дистанционное зондирование территории

 

 

 

 

 

Курсовая работа

Технология создания и обновления земельно-кадастровых  баз данных

Вариант 15

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка  ГК-IV

Работу проверила: доц.

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

 

Оглавление

Введение 4

1. Исходные данные 6

2.3. Краткая характеристика процессов 10

2.3.1. Государственное геодезическое обеспечение 10

2.3.2. Подготовительные работы 11

2.3.3. Расчет параметров аэрофотосъемки 11

2.3.4. Полевая маркировка 12

2.3.5. Технико-экономическое обоснование проекта 13

2.3.6 Аэрофотосъемка 14

2.3.7. Разряженная привязка  снимков и границ землепользований 16

2.3.8. Фототриангуляция 18

2.3.9 Фототрансформирование 19

2.3.10 Составление фотоплана 21

2.3.11 Дешифрирование  и инвентаризация земель 23

2.3.12 Составление контурного  плана и привязка контуров 26

2.3.13 Картографическое  вычерчивание и оформление планово-картографических  материалов 28

2.3.14 Контроль качества 29

2.3.15 Изготовление копий 31

3. Расчет параметров  аэрофотосъемки 32

3.1. Основные вычисления 32

3.2 Средняя и абсолютная высота фотографирования 34

3.3. Вычисление максимального превышения в пределах съемочного участка над секущей площадью 35

3.4 Определение взаимного перекрытия аэрофотоснимков 35

3.5 Определение рабочей (полезной) площади снимка 35

3.6 Определение размеров рабочей площади аэрофотоснимка на местности. 36

3.7 Расчет максимальной выдержки. 37

3.8 Вычисление интервала воздушного фотографирования 37

3.9 Вычислим погонный километраж 38

3.10 Вычислим расчетное  время, необходимое для аэрофотосъемки  участка: 38

3,11 Наиболее желательное время аэрофотосьемки 38

3.12 Основные условия выполнения аэрофотосъемки 39

3.13 Расчет примерной стоимости аэросъемки площади заданного участка 39

Практическая реализация создания и обновления земельно-кадастровых баз данных 40

4.1 Дешифрирование 40

4.2.  Создание цифровых  моделей рельефа 43

4.3.  Обновление земельно-кадастровых  баз банных с использованием  материалов новой аэрофотосъемки: 43

5. Приложение 45

1. Определение продольного перекрытия 45

2. Определение поперечного перекрытия 45

3. Технические данные самолетов 45

4. Взаимосвязь параметров аэрофотографирования 46

5. Примерная стоимость аэрофотосъемки 46

 

 

 

Введение

   Целью курсовой  работы является закрепление  и углубление теоретических знаний, методов и технических средств  современной фотограмметрии, приобретение  навыков самостоятельной научно-исследовательской  работы при решении специальных  кадастровых задач.1

   Курсовая работа  состоит из 2-х частей и включает:

разработку технологической  схемы базы земельно-кадастровых  данных и практическую реализацию технологической  схемы базы земельно-кадастровых  данных.

   Фотограмметрия –  техническая наука о методах  определения метрических характеристик  объектов и их положения в  двух или трехмерном пространстве  по снимкам, полученным с помощью  специальных съемочных систем.  Такими системами являются традиционные  фотографические камеры, иные системы,  использующие другие законы построения  изображений. 

   Основная задача  – топографическое картографирование,  а так же создание инженерных  планов и карт.

   Способы получения  фотоснимков земной поверхности  и преобразования их в планы  и карты местности изучает  и разрабатывает аэрофотогеодезия.

   Существует два  основных метода создания топографических  планов:

комбинированный – использует одиночные снимки для создания контурной  части, а рельеф рисуется в полевых  условиях;

стереотопографический – использует свойства стереопары и позволяет в камеральных условиях получить контурную и рельефную составляющие.

   Общая схема создания  топографических карт включает следующие процессы:

  • Фотографирование местности и обработка фотосъемочного  материала.
  • Геодезические работы по привязке фотоснимка к какой-либо системе координат.
  • Дешифрирование объектов местности на снимке.
  • Фотограмметрические работы.2

    При выборе  параметров аэрофотосъёмки необходимо  учитывать целевое назначение  создаваемых планов и карт, фотосхем  или увеличенных фотоснимков,  вид конечной топографо-картографической  продукции, характер территории, ее физико-географические особенности,  сроки выполнения работ, заданную  точность нанесения контуров, точность  рисовки рельефа, коэффициент  увеличения рельефа, методы выполнения  фотограмметрических работ и  т.д.

    В данной курсовой  работе  на основе заданного  масштаба съёмки, типа местности,  назначения конечных материалов, необходимо изложить  требования  к  содержанию и точности  топоплана, обосновать выбор метода фотограмметрической съёмки, вариант технологической схемы, кратко описать содержание камеральных и полевых работ.3

 

    1. Исходные данные

№

Наименование

Исходные данные

1

Площадь участка4, км2

150

2

Масштаб плана (фотосхемы  и т.д.)

1:2000

3

Сечение рельефа, м

-

4

Метод изготовления плана

  

5

Площадь одной съемочной  трапеции, км2 5

1

6

Число съемочных трапеций на участке съемки

150

7

Абсолютные высоты местности, м

Zmin

Zmax

250

300

8

Существующие топографо-геодезические материалы:

а) масштаб плана (карты)

б) сечение рельефа, м

а) 1:10000

б) 2,0

9

Назначение использования  материалов аэрофотосъемки

  

10

Фрагмент топографического плана (снимка)

-


 

 

2. Технологическая схема

    2.1. Разработка технологической схемы

             В целях инвентаризации и ведения кадастра исполнители работ на земли населенных пунктов изготавливают контурные топографические планы без изображения рельефа горизонталями и высотными точками и без съемки подземных коммуникаций.

      Содержание и точность  контурных топографических планов (за исключением изображения рельефа  горизонталями и высотными точками)  должны удовлетворять требованиям  действующих нормативно-технических  документов 

       На контурные  топографические планы также  должны быть нанесены границы  земельных участков, полученные  ранее в результате межевания  - установления (восстановления) границ  земельных участков в соответствии  с требованиями Инструкции по  межеванию земель Границы фактического  использования земельных участков  определяются в результате инвентаризации  земель населенных пунктов, выполняемой  согласно Временному руководству  по инвентаризации земель населенных  пунктов. Межевание земель является  самостоятельным видом работ  и не входит ни в состав  работ по изготовлению планово-картографических  материалов для инвентаризации  и ведения кадастра земель, ни  в состав самой инвентаризации.

          Перед производством аэрофототопографических работ разрабатывается технологическая схема, определяющая очередность и взаимосвязь отдельных видов работ. В целях изготовления контурных топографических планов подлежат сбору, изучению и анализу:

- материалы геодезической  основы;

- материалы ранее выполненных  топографических съемок;

- материалы межевания  земель;

- установления (восстановления) границ земельных участков и  другие. Особенностью технологической  схемы являются: выбор масштаба; высота сечения рельефа; физико-географические  условия, сроки изготовления, обеспеченность  инструментами; стоимость плана. 

При выборе технологической  схемы следует учитывать три  основных фактора:

  1. Выпускаемый план по точности должен отвечать требованиям действующих инструкций;
  2. Стоимость выпускаемого плана должна быть минимальной;
  3. Организация работ должна обеспечивать выпуск планов в кратчайшие сроки.

В нашем случае используем контурную  съемку.

При съемке территорий с густой многоэтажной застройкой масштабах 1:500 преимущественно  используется тахеометрический метод.

Для составления контурных топографических  планов применяют методы:

- традиционного картосоставления;

- с использованием стереоскопических  приборов;

- компьютерной технологии.

             Исходя из анализа исходных  данных об участке (см. таблицу  1) составим технологическую схему,  определяющую порядок и связь  видов работ, проводимых для  создания топографического плана  методом стереотопографической  съемки в заданном масштабе  и с заданным сечением рельефа.  Рассмотрим описание каждого  вида работ, а также сделаем  вывод о том, учитывает ли  разработанная технологическая  схема три вышеперечисленных  фактора при производстве плана.

Создание технико-экономическое  обоснование проекта

               Аэрофотосъемки

 Разряженная плановая привязка снимков и границ землепользований

Фототриангуляция

Фототрансформирование

Дешифрирование

Составление контурного  плана

Привязка контуров

 Картографическое вычерчивание и  оформление планово-картографических  материалов

Контроль качества

Изготовление копий

Составление фотоплана

 Государственное геодезическое обеспечение

Подготовительные работы

Расчет параметров  аэрофотосъемки

2.2. Технологическая  схема

 

 

 

2.3. Краткая  характеристика процессов

2.3.1. Государственное  геодезическое обеспечение

   В качестве государственной  геодезической основы используют  пункты государственной геодезической  сети или пункты специально  созданной геодезической сети.6

   Перед полевыми  работами из всех аэроснимков отбирают для каждой трапеции тот, рабочая площадь которого наилучшим образом покрывает территорию трапеции. При отборе аэроснимков используют карту, на которой нанесены рамки будущих трапеций. Данная технология позволяет рационализировать работы по созданию геодезической основы путем размещения долговременных опорных точек примерно в углах трапеций. Это приводит к значительному уменьшению требуемого количества опорных точек (фактически при сплошной привязке), освобождает от необходимости повторения геодезических работ при повторных аэросъемках, упрощает и уточняет камеральные работы по изготовлению фотопланов, выполнение всего комплекса геодезических работ свободно от ожидания производства аэрофотосъемки. Общая длительность цикла аэрофотогеодезических работ значительно сокращается.  

   Принимая во внимание, что с момента производства  аэрофотосъемки до начала выполнения  геодезических работ (год и  более), при составлении учитывают  степень возможной сохранности  выбираемых контурных точек. Для  гарантии надежности выбора вместо  одной контурной точки выбирают  группу их, расположенную в пределах  круга диаметром 2 см. такой круг называется зоной расположения опорной точки.

   Опорные точки  располагают так, чтобы они  надежно определялись засечками  из центров перекрывающихся аэроснимков и чтобы они расположились на большем числе аэрофотоснимков, т.е. опорные точки следует располагать в зонах тройных продольных и поперечных перекрытий.

   Схема размещения  зон расположения опорных точек  зависит от характера местности  и способов геодезического определения  координат. 

Таким образом, любая контурная  точка, опознанная на аэроснимке и на местности, координаты которой определены геодезическим способом, называется опорной точкой, или опознаком.

    К таким контурным  точкам могут быть отнесены  углы изгородей, низких строений, перекрестков дорог, промоин,  резкие изгибы тропинок, канав,  отдельные кусты и другие контурные  точки, которые можно бесспорно  опознать и наколоть на аэроснимке с ошибкой 0,1 мм в масштабе аэроснимка.

2.3.2. Подготовительные  работы

    В подготовительные  работы входит сбор существующих  карт, справочников, географических  и метеорологических описаний  и других материалов, в результате  изучения которых определяются  параметры аэрофотосъёмки и технология  основных видов работ. Эти данные  об абсолютных высотах местности,  превышениях по всей площади  съёмки работ, превышениях в  пределах снимка, о формах рельефа  и прочем необходимы для расчёта  высоты фотографирования, при фототрансформировании,  выборе метода съёмки рельефа  и т.д., т.е. в результате их  изучения определяются параметры  аэрофотосъёмки и технология  основных видов работ.

2.3.3. Расчет  параметров аэрофотосъемки

    Технические условия аэрофотосъемки определяются расчетными величинами параметров аэрофотографирования (высотой, масштабом фотографирования, фокусным расстоянием аэрофотоаппарата) и значениями продольного и поперечного перекрытий. Кроме того, для данного объекта подбирается время аэрофотографирования, тип аэропленки и светофильтров, скорость полета самолета, продолжительность выдержки, выявляется необходимость в использовании тех или иных специальных приборов и т.д. В зависимости от многих из этих параметров для аэрофотосъемки применяются различные виды самолетов. Так, для крупно масштабных снимков выбирают самолеты с путевой скоростью W = 180 – 200 км/ч и высотой фотографирования Н до 4,5 км (АН-2).

Применяемая при фотографировании с самолета аэропленка в виду краткости  выдержек должна обладать высокой чувствительностью, а в виду малой контрастности  аэроландшафта – значительной контрастностью.

В основном применяют аэрофотоаппараты АФА-ТЭ (топографические, электрифицированный). Он полностью автоматизирован, и только перезарядка (смена кассет) выполняется вручную. Длина аэропленки в кассете 60 м, ширина 19 см. формат получаемого кадра 18 х 18 см.

           Для составления проекта задания  на аэрофотосъемку площади необходимо  знать масштаб проектируемой  аэрофотосъемки 1/m, масштаб изготовления фотопланов 1/М и иметь топографическую карту местности в более мелком масштабе, чем заданный масштаб аэрофотосъемки. После тщательного изучения рельефа местности по карте всю площадь, подлежащую аэрофотосъемке, делят на участки с однообразным рельефом.

     Для каждого  такого участка рассчитывают  величины поперечного и продольного  перекрытий и определяют bх и bу — стороны рабочих площадей аэронегативов; определяют протяженность аэросъемочных маршрутов и количество аэронегативов, изучают физико-географические, климатические и метеорологические условия района, устанавливают время начала и конца аэрофотосъемочного периода.

В итоге составляют задание на аэрофотосъёмочные работы. В задании указывают границы территории, подлежащей аэрофотосъемке, масштаб аэрофотосъемки, высоту полета, величины продольного и поперечного перекрытия, число маршрутов и аэронегативов, количество необходимой аэропленки, число часов съемочного времени, количество и марки горючего и смазочного материала.

2.3.4. Полевая  маркировка

До начала полевых работ  по аэрофототопографической съемке составляется рабочий проект съемочного обоснования и маркировки опознаков. Для составления рабочего проекта используются имеющиеся топографические карты или планы, масштаб которых в 2-5 раз мельче масштаба создаваемого плана. При наличии аэросъемки используют аэрофотоснимки и репродукции накидного монтажа; если аэрофотосъемка еще не выполнена, то могут использоваться и аэрофотосъемочные материалы прошлых лет.

Проект высотной подготовки аэрофотоснимков при разреженном  обосновании составляется одновременно с проектом маркировки и плановой подготовки аэрофотоснимков. При полной (сплошной) высотной подготовке проект составляется по аэрофотоснимкам, а затем переносится на репродукцию накидного монтажа.

   При малом количестве  четких контуров на снимках  до аэрофотосъемки на местности  размещают маркировочные знаки,  отличающиеся от общего фона  цветом, т.е. проводят маркировку.

Для облегчения процесса нанесения  границ на фотоплане маркируют также  сохранившиеся поворотные пункты границ землепользований. Желательно выбранные  опознаки закрепить как долговременные точки с тем, чтобы их можно было использовать как маркировочные точки при повторных съемках. Можно также до аэрофотосъемки установить на местности, примерно в углах будущих трапеций, геодезические точки без маркировки, а затем нанести их на увеличенные аэроснимки одним из способов инструментального полевого дешифрирования.

          При аэрофотосъемке с целью  составления планов в масштабах  1:500 – 1:1000 маркировке подлежат  все пункты опорных геодезических  сетей, точки съемочного обоснования,  существующие и проектируемые  опорные знаки и четко выраженные контуры. Маркировка выполняется после устройства площадки для размещения знака или на выбранном элементе местности или объекта.

2.3.5. Технико-экономическое  обоснование проекта

   Основными документами,  используемыми при составлении  проектов и графиков, являются: договор  с заказчиком, планово-картографические  материалы (схемы геодезической  сети, каталоги координат, существующие  топографические карты и планы,  планы землепользований, материалы  аэрофотосъемки прошлых лет и  др.); аэроснимки и репродукции накидного монтажа новой аэрофотосъемки; редакционные указания по оформлению планов.

   В проекте даются  расчеты трудовых и денежных  затрат по каждому виду работ.  По каждому виду полевых и  камеральных работ составляют  графики выполнения работ, например  по привязке аэроснимков, дешифрированию, изготовлению фотопланов, переносу элементов дешифрирования со снимков на фотопланы и вычерчиванию последних, изготовлению копий планов. На графиках указывают трапеции или участки и сроки выполнения работ. Графики позволяют установить взаимосвязь между полевыми и камеральными работами, рационально определить специалистов, осуществлять контроль сроков выполнения и сдачи продукции заказчику.7

2.3.6 Аэрофотосъемка

Аэросъёмка – съёмка местности с летательных аппаратов в разных зонах спектра электромагнитных волн с помощью различных съёмочных систем — приёмников информации.

В процессе аэрофотосъемки над снимаемой территорией на самолете прокладывают ряд взаимно  параллельных маршрутов. При этом фотографируют  местность через определенные промежутки времени с таким расчетом, чтобы  каждый последующий аэроснимок в маршруте перекрывал предыдущий на заданную величину продольного перекрытия, и каждый последующий маршрут перекрывал предыдущий на заданную величину поперечного перекрытия. Заснятые в процессе фотографирования фильмы проявляют и получают аэронегативы, с которых после их нумерации изготовляют на фотобумаге позитивные отпечатки – аэроснимки. Затем составляют накидной монтаж и оценивают качество выполненной аэрофотосъемки.

По основным показателям  аэрофотосъемки подразделяются:

  • По назначению;
  • По масштабу;
  • По методу построения и др.

По назначению аэрофотосъемка подразделяется на топографическую, специальную  ( получение оперативной информации о земной поверхности).

По масштабу: от крупномасштабной до сверхмелкомасштабной.

По методу построения аэрофотосъмка может быть:

- Многомаршрутной (аэрофотосъемка  площади), при которой фотографируют  значительную площадь земной  поверхности путем проложения ряда прямолинейных и взаимно параллельных аэрофотосъемочных маршрутов. При этом смежные аэроснимки одного маршрута имеют продольное перекрытие, а смежные аэроснимки двух смежных маршрутов – кроме того, поперечное перекрытие. Обычно прокладывают с запада на восток;

- Маршрутной – когда проводится  аэрофотосъемка узкой полосы  местности с одного прямого,  ломанного или прямолинейного  маршрута. В этом случае смежные  аэроснимки связаны между собой продольным перекрытием;

- Одинарной – когда аэроснимки не имеют общих частей фотоизображения местности, т.е. взаимно не перекрываются. Такую съемку, как правило, относят к экономически невыгодной.

Аэрофотосъемка выполняется  подразделением авиации, в зависимости  от масштаба выбирают скорость и высоту фотографирования. 

По положению оптической оси  аэрофотоаппарата в пространстве аэрофотосъемку делят на    плановую, когда отклонение оптической оси от отвесной прямой не превышает 3°, и    наклонную (перспективную), когда оптическая ось аэрофотоаппарата устанавливают под заданным углом наклона к горизонту. В данной работе применяем метод плановой аэросъемки.

Плановую съемку ведут аэрофотоаппаратом, установленным на самолете.

Аэрофотоаппараты по своему назначению делят на:

- топографические;

- специального назначения.

Топографические использую для  получения высококачественных снимков, имеющих необходимые измерительные  и изобразительные характеристики изображений.

Специального назначения имеют  высокую разрешающую способность, но при этом они обладают пониженными  требованиями к измерительным свойствам.   

Аэрофотоаппараты  могут быть однообъективными и многообъективными, для плановой съёмки, перспективных и панорамной съёмок. Основными характеристиками являются фокусное расстояние, формат кадра, минимальное время выдержки.

Время проведения аэрофотосъемки –  весна, съемка должна проводиться в  ясные безоблачные дни с хорошими атмосферными условиями. Удобнее проводить съемку в первой половине дня, когда аэроландшафт наиболее ярко освещен солнцем. В это время в меньшей степени происходит светорассеивание в атмосфере (явление дымки) и отсутствует колебание нижних слоёв воздуха под влиянием сильного нагрева солнцем земной поверхности

2.3.7. Разряженная привязка снимков и границ землепользований

Привязкой аэроснимков называются работы по определению геодезических координат точек местности, опознанных на аэроснимке.

Если в процессе привязки определяют плоские координаты точек местности (х, у), то такую привязку называют плановой, если определяют только высотные координаты точек ( у ) – высотной, если определяют все три координаты, привязка называется планово-высотной. В данной работе предусматриваем плановую привязку точек местности.

Привязка может быть сплошной, выполняемой  непосредственно для трансформирования, и разреженной – для редуцирования  плановой фототриангуляции.

Сплошную привязку проводят в случае больших коэффициентов увеличения (К>4), разряженную при  ( К<4 ). В моём случае при К= 2,7 использую разряженную.

Плановая привязка заключает в  себя, подготовку материалов, составление  проектов, проекта привязки, закрепление  опорных точек в натуре. Плотность  опорных точек рассчитывается по специальным формулам. Методы плановой привязки: триангуляция, полигонометрия, метод теодолитных ходов. Определяется положением точек и развитием  геодезической сети. Наиболее распространен  способ полигонометрии. Анализируем  каталоги, старую геодезическую сеть. Проектируют зоны размещения контрольных  точек. Перед началом разметки зон  привязки опорных точек тщательно  изучают аэроснимки, топографическую карту и намечают метод геодезических работ для привязки аэроснимков, устанавливают видимость между пунктами геодезического обоснования и намечают трассы теодолитных ходов.

При разметке зон привязки опорных  точек выполняют накидной монтаж из контактных аэроснимков, на которых в выбранных местах красным карандашом наносят зоны в виде кружков диаметром 2 см. расположение этих зон переносят затем на репродукции накидного монтажа. Высотные привязки на плане обозначаются также как и плановые, только черным цветом.

          В пределах  каждой зоны должны быть несколько  контрольных точек, причем точки  должны быть контурными. Расстояния  между опорными точками должны  обеспечивать точность триангуляции. Зоны с опорными точками располагают  в зонах с поперечными и  поперечными перекрытиями, что уменьшает  количество точек. В залесенных районах проводят теодолитные или полигонометрические ходы и опорные точки располагают по линии трапеции. В открытых местностях привязку располагают в шахматном порядке. Сличая фотоснимок с местностью в пределах зоны выбирают одну опорную точку, которая удовлетворяют следующим требованиям:

  1. контурная точка (может быть на 6 снимках)
  2. ошибка опознавания не более 0,1 в плане
  3. опорная точка должна быть удобной для проведения геодезических измерений
  4. высота объекта не должна вызывать ошибку смещения за рельеф 0,1 мм

После выбора опорной точки её накалывают только на одном аэрофотоснимке и  присваивают номер этого снимка. На лицевой стороне фотоснимка её обводят кружком диаметром 1 см красного цвета.  

В стороне от накола, в светотенях изображения делают абрис этой опорной точки. На местности точки закрепляют кольями и закрепляют опознак. В случае малого количества четких контуров. В случае малого количества опорных точек. Степные районы размещают на местности маркировочные знаки. В виде креста, четырехугольника, квадрата, ярким фоном, выделяющимся с общего фона. После выбора опорной точки приступают к определению координат.