Создание по фотоснимкам топографической плана местности

Размещено на http://allbest.ru

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

Курсовая работа

По дисциплине Фотограмметрия

Создание по фотоснимкам топографической плана местности

Автор: студентка группы ПГ-97

Шелыгина С.Ю.

Проверил: Павлов В.И.

Санкт-Петербург

2000 год



Содержание

топографический нивелирование полевой фотограмметрический

Введение

1. Задание

2. Требования к содержанию и точности топографического плана, создаваемого на заданный район

3. Выбор метода фототопографической съемки и варианта технологии создания топографического плана

4. Обоснование требований к аэрофотографической съемке

5. Содержания и основные требования к выполнению полевых работ

6. Содержание и основные требования к выполнению камеральных фототопографических работ

7. Технические характеристики фотограмметрических приборов

Список использованной литературы



Введение

При проектировании отдельного сооружения гидротехнического узла необходимо выполнить топографо-геодезические и фотограмметрические работы. В данной курсовой работе рассмотрен состав геодезических и фотограмметрических работ, необходимых для созданиям топографического плана масштаба 1:2000 на всхолмленную местность с углами наклона до 6є. Приводятся обоснование выбора съемки, требования к точности и содержания документа, описание полевых, камеральных работ, а также характеристики фотограмметрических приборов, используемых для выполнения камеральных фототопографических работ.



1. Задание

Задание разрабатывается применительно к созданию топографического плана в масштабе 1: 2000 на всхолмленную местность, с углами наклона 6. Топографический план предназначается для проектирования отдельного сооружения гидротехнического узла.

2. Требования к содержанию и точности топографического плана, создаваемого на заданный район

На топографическом плане масштаба 1: 2000 на всхолмленной местности с углами наклона до 6 высота сечения рельефа 2,0 м, возможна также высота сечения рельефа 1 м.

Средние ошибки в положении на плане предметов и контуров местности с четкими очертаниями относительно ближайших точек съемочного обоснования не должны превышать 0,5 мм и залесенных районах 0,7 мм. На территориях с капитальной и многоэтажной застройкой предельные погрешности во взаимном положении на плане точек ближайших контуров не должны превышать 0,4 мм.

Средние ошибки съемки рельефа относительно ближайших точек геодезического обоснования не должны превышать по высоте 1/3 принятой высоты сечения рельефа. На лестных участках местности эти допуски увеличиваются в 1,5 раза. Предельные расхождения не должны превышать удвоенных значений допустимых средних погрешностей, и количество их не должно быть более 10% от общего числа контрольных измерений. Отдельные результаты контрольных измерений могут превышать удвоенную среднюю погрешность, при этом количество их не должно быть более 5% от общего числа контрольных измерений. Эти результаты включаются при подсчете средней погрешности.

Геодезической основой крупномасштабных съемок служат: государственные геодезические сети, триангуляция и полигонометрия 1,2,3,4 классов, нивелирование I,II,III,IV классов, геодезические сети сгущения: триангуляция 1 и 2 разрядов, полигонометрия 1 и 2 разрядов; техническое нивелирование; плановые, высотные и планово-высотные геодезические сети или отдельные пункты, а также точки фотограмметрического сгущения.

Предельные погрешности в плановом положении точек съемочного обоснования, построенного методом триангуляции, проложением теодолитных и мензульных ходов, засечек, относительно государственной геодезической сети не должно превышать 0,2 мм в масштабе плана (на открытой местности и застроенной территории) и 0,3 мм в масштабе плана (на местности, закрытой древесной и кустарниковой растительностью). Средние ошибки определения высот точек съемочной сети и опознаков относительно ближайших знаков государственной нивелирной сети или пунктов ГГС не должно превышать 1/10 высоты основного сечения рельефа. Погрешность в опозновании точки на местности и на снимке не должна превышать по высоте 1/10 высоты сечения рельефа. В плане ошибка определения положения точек фотограмметрического сгущения относительно геодезических пунктов, точек плановой съемочной сети или плановых опознаков не должна превышать 0,3 мм. Средние ошибки в определении высот точек фотограмметрического сгущения относительно ближайших геодезических пунктов, высот точек высотной съемочной сети или опознаков не должны превышать 0,5 и 0,2 м.

На топографических планах масштаба 1:2000 достоверно и с необходимой степенью точности и подробности изображаются: пункты ГГС и пункты съемочного обоснования, закрепленные на местности, здания и постройки жилые и нежилые, промышленные объекты, железные, шоссейные, и грунтовые дороги всех видов, гидрография, рельеф местности, растительность, административные границы.

На топографических планах помещаются собственные названия географических объектов и с необходимой точностью вычерчиваются горизонтали.

3. Выбор метода фототопографической съемки и варианта технологии создания топографического плана

Фототопографическая съемка - это вид работ, используемых для создания топографических карт и планов по фотоснимкам. Фототопографическая съемка бывает:

1)аэротопографической (фототопографическая съемка с использованием аэрофотоснимков);

2)наземной (фототопографическая съемка на основе наземной фотографической съемки местности).

В свою очередь, аэротопографическая съемка бывает двух видов:

a. стереотопографическая;

b. комбинированная.

Для создания топографического плана в масштабе 1: 2000 целесообразнее применить стереотопографический метод аэрофототопографической съемки. В стереотопографическом методе контурную часть плана и изображение рельефа получают по аэрофотоснимкам. В этом методе основными процессами являются:

1. Аэрофотосъемка.

2. Полевые работы по определению координат опорных точек и дешифрированию снимков.

3. Фотограмметрическое сгущение опорной сети с целью обеспечения опорными точками одиночных моделей.

4. Съемка контуров и рельефа по снимкам с применением способов камерального дешифрирования.



4. Обоснований требований к аэрофототопографической съемке

Аэрофотосъемкой называется фотографирование участков земной поверхности с летательного аппарата с целью создания топографических планов или для выполнения народохозяйственных задач. Аэрофотосъемка выполняется в соответствии с Основными положениями по аэрофотосъемке для создания и обновления топографических карт и планов с учетом характеристики района работ и намеченного метода аэрофототопографической съемки.

Обоснованию подлежат m, f и Н. . От этих взаимосвязанных параметров зависят объем, стоимость и сроки выполнения работ по созданию топографических карт и планов.

Так как документ предназначен для проектирования отдельного сооружения гидротехнического узла, то будем считать что местность является открытой.

Фотографирование местности для стереотопографической съемки рельефа и контуров всхолмленных и горных районов должно выполнятся (в соответствии с [2]) аэрофотоаппаратами с фокусным расстоянием 100 мм, тогда масштаб фотографирования - m, будет равен 1/10000. Высотная подготовка - разреженная. Примем, что перекрытие аэроснимков: продольное - 60%, поперечное - 30%.

Рассчитаем базис фотографирования в масштабе снимка по формуле:

b=l(1-P/100) ( 1),

где Р - продольное перекрытие (в нашем случае - 60%) , l - формат снимка - 18 см.

Тогда b=72 мм.

И расстояние между соседними аэросъемочными маршрутами:



B=l(1-Q/100),

Где Q - поперечное перекрытие (в нашем случае-30%), получим В=126 мм

Рассчитаем высоту фотографирования:

mzc=0,23·m·(f/b)·mq·n (2)

Принимая:

Н=mf (3),

Получим:

H= (mzc·b)/0,23·mq·n (4)

Здесь mzc - средняя квадратическая ошибка определения координат, b- базис фотографирования в масштабе снимка, mq - средняя квадратическая ошибка определения поперечного параллакса, n - число базисов между опознаками.

mzc=1.25·h=1.25·0.5=0.625 м

Тогда Н=3800 м.

Аэрофотосъемка выполняется прямолинейными и параллельными маршрутами с направлением: “запад-восток” или “север-юг”. Маршруты должны быть непрерывны и параллельны границам съемочного участка, а оси крайних маршрутов должны совпадать с границами участка. На каждом маршруте соседние аэрофотоснимки перекрываются друг с другом, и величины перекрытий составляют: для продольного-60 % , а для поперечного-30-40% .

В качестве носителя аэрофотосъемочного оборудования используется самолет Ан-2, который предназначен для аэрофотосъемки в крупном масштабе.

При топографической АФС должен быть выполнен ряд требований, соблюдение которых обеспечивает последующую фотограмметрическую обработку аэрофотоснимков. Отклонение высоты полета над средней плоскостью съемочного участка от расчетного значения не должно превышать 3 % при съемке равнинного района, а при съемке горного-5%. Непараллельность базиса фотографирования сторон аэрофотоснимков не должна превышать 5. Углы наклона аэрофотоснимков при съемке без стабилизации не должны превышать 3. Число аэроснимков с максимальным углом наклона не должно превышать 10 от общего количества снимков. Аэрофотосъемка должна производится при отсутствии облачности. Высота Солнца над горизонтом должна быть не менее 20 при фотографировании на черно-белую пленку. Аэронегативы, контактные отпечатки с них на фотобумаге и диапозитивы на стеклянных пластинках должны иметь резкое и хорошо проработанное изображение по всему полю.

Количество стереопар с максимальным продольным перекрытием аэрофотоснимков не должно превышать 5 % от общего количества стереопар на съемочном участке. А максимальные значения взаимных продольных углов наклона могут иметь не более 3% стереопар, а взаимных поперечных углов наклона - не более 5 % стереопар.

Так же особые требования при проведении АФС предъявляются к фотографическому качеству материала и к аэрофотоаппаратуре.

Для аэрофотографирования применяются черно-белые, цветные и спектрозональные аэропленки. АФС должна производиться с использованием светофильтров, имеющихся в комплекте АФА, в зависимости от высоты полета самолета, интенсивности воздушной дымки и применяемых аэропленок.

Для выполнения АФС применяются топографические аэрофотоаппараты. АФА должен обеспечивать получение показаний дополнительных устройств (часов, круглого уровня и т.п.). АФА должен обладать высокими метрическими свойствами.

Так как для камеральных работ будет использоваться стереограф СЦ-1, то АФС должна производиться с применением гидростабилизирующей установки, также возможно использование статоскопа и радиовысотомера.

АФС часто производится в двух масштабах - в 1,5-2 раза мельче и в 2-3 раза крупнее масштаба карты. Снимки мелкого масштаба используются для построения фотограмметрических сетей и составления карты, а крупного - для дешифрирования.

5. Содержания и основные требования к полевым работам

Полевые работы - это комплекс полевых топографических работ, выполняемых с целью опознавания на аэроснимках четких контуров и определения их координат в результате развития съемочного обоснования.

В комплекс полевых топографических работ при аэротопографической съемке входят: маркировка опознаков или опознавание на аэрофотоснимках четких контуров; развитие съемочного планового обоснования (плановая подготовка аэроснимков); развитие съемочного высотного обоснования (высотная подготовка аэроснимков) при стереотопографической съемке; дешифрирование контуров при стереотопографической съемке.

В качестве точек планового и высотного обоснования в первую очередь должны быть использованы пункты геодезической сети и геодезических сетей сгущения. Плотность пунктов геодезической сети должна быть для масштаба 1: 2000 и крупнее - до одного пункта триангуляции (полигонометрии) на 5-15 кв. км и одного репера нивелирования на 5-7 кв. км. Дальнейшее увеличение плотности геодезической основы съемок достигается развитием геодезической сети сгущения (триангуляция 1-го и 2-го разрядов, полигонометрия 1-го и 2-го разрядов, техническое нивелирование) и созданием съемочной геодезической сети (плановые и планово-высотные съемочные сети или отдельные точки). Плотность съемочных геодезических сетей должна обеспечиваоать непосредственное выполнение съемки.

Плановое и высотное обоснование определяется путем построения съемочных триангуляционных сетей, проложением мензульных и теодолитных ходов, способом засечек. Высоты определяются путем геометрического нивелирования.

Основными требованиями к полевым работам являются требования по определению качества, расположения и точности определения опознаков.

Опознаки выполняют роль опорных точек, необходимых для внешнего ориентирования фотограмметрических сетей и учета их деформаций.

Определение плановых опознаков проектируется в дополнение к имеющимся на местности пунктам геодезической сети с целью обеспечения необходимым плановым обоснованием каждой станции фотограмметрической сети. Начало и конец каждого маршрута АФС должны быть обеспечены двумя плановыми опорными точками, одна из которых должна находиться за границей участка съемки.

Расположение точек плановой подготовки должно обеспечивать надежное решение по преобразованию фотограмметрических координат в геодезические. Точки должны попарно находиться в начале, середине и конце маршрута. Обычно они располагаются на расстоянии через 40-50 см в масштабе плана. При построении блочной аналитической фототриангуляции плановые опорные точки располагаются по периметру и в середине блока.

По свободным границам участка опорные плановые точки располагаются не реже чем через 4-5 базисов фотографирования. Блоки проектируются с таким расчетом, чтобы в их пределах в АФС отсутствовали физические разрывы, стыки маршрутов и значительные водные пространства. В качестве плановых опознаков выбираются контурные точки, которые можно определить на аэрофотоснимке с точностью до 0,1 мм в масштабе составляемого плана. Запрещается использовать в качестве плановых опознаков контуры с нечеткими границами, контуры, которые могут быть закрыты на аэрофотоснимках перспективными изображениями высоких предметов.

Координаты и высоты опознаков определяются геодезическими способами (нивелированием, проложением теодолитных ходов и т.д.).

Высотная подготовка снимков состоит в определении высот плановых опознаков или четких контуров. Высотные опознаки следует по возможности совмещать с замаркированными точками. Опознаки, не совмещенные с замаркированными точками, выбираются на надежно опознаваемых контурах. Ошибки в опознавании точки на местности и отожествлении ее на аэрофотоснимке не должны приводить к ошибке в высоте точки более 1/10 высоты сечения рельефа. Запрещается выбирать в качестве высотных опознаков точки, расположенные на крутых склонах.

При разреженной высотной подготовке высотные опознаки располагаются попарно, по обе стороны от оси маршрута в зонах поперечных перекрытий снимков и расстояние между ними вдоль маршрута 2-2,5 км.

При разреженной высотной подготовке к плотности обеспечения высотными опознаками аэрофотоснимков крайних на снимаемом участке маршрутов предъявляются требования: при высоте сечения рельефа 2 м прокладывается высотный ход по наружному краю маршрута с обеспечением каждой стереопары двумя высотными опознаками.

При высотной подготовке определяют отметки урезов воды в реках и водоемах, а также отметки характерных и четких контурных точек в промежутках между опознаками.

При создании планов в крупных масштабах с целью повышения точности опознавания на снимках точек геодезического обоснования производится маркировка опознаков, которая должна быть сделана перед АФС.

При съемке в масштабе 1: 2000 маркируются пункты геодезического обоснования, плановые (планово-высотные) опознаки, выходы (люки) подземных коммуникаций, входные и выходные ориентиры на осях маршрутов АФС.

Маркировочные знаки должны иметь, как правило, форму креста, состоящего из 4-х лучей со свободным пространством в центре, квадрата или круга.

6. Содержание и основные требования к выполнению камеральных фототопографических работ

К камеральным работам при стереотопографической съемке относятся: подготовительные работы (изучение материалов АФС и полевых топографо-геодезических работ, рабочее проектирование и подготовка исходных данных); фотограмметрическое сгущение опорной сети; изготовление фотопланов; дешифрирование и стереотопографическая съемка контуров и рельефа; подготовка планов к изданию.

Рассмотрим некоторые эти процессы подробнее.

Обязательной составной частью технологии создания топографических планов стереотопографическим способом является дешифрирование фотографического изображения, заключающееся в распознавании объектов местности на снимке, установлении их характеристик и вычерчивании в условных знаках.

При крупномасштабной топографической съемке применяется сочетание полевого и камерального дешифрирования.

При стереотопографическом методе съемки полевое дешифрирование может выполняться до камеральных работ в процессе полевой подготовки аэрофотоснимков.

В зависимости от характера местности, контурной нагрузки и размеров территории, подлежащей картографированию, выполняется полевое или частичное дешифрирование. При полном полевом дешифрировании камеральное дешифрирование не выполняется.

Дешифрирование населенных пунктов и объектов с высокой контурной нагрузкой целесообразно производить на увеличенных аэрофотоснимках и фотосхемах, масштаб которых близок к масштабу плана.

В процессе дешифрирования осуществляется проверка и дополнение географических названий.

При создании крупномасштабных планов полевое дешифрирование выполняется обычно после камерального с целью проверки и доработки камерального дешифрирования в отношении объектов, неуверенно распознающихся на аэрофотоснимках, установления недостающих характеристик объектов, не изобразившихся при АФС.

При выполнении дешифрирования рекомендуется применять Руководство по дешифрированию аэроснимков при топографической съемке и обновлении планов масштабов 1 :2000 и ,1:5000 (М., ГУГК, 1980).

Фотограмметрическое сгущение выполняется с целью обеспечения аэрофотоснимков опорными точками, необходимыми высшего ориентирования геометрической модели на универсальных приборах. При фотограмметрическом сгущении определяется положение контурных точек по фотоснимкам. Основным способом фотограмметрического сгущения является фототриангуляция. В этом способе сгущения положение контурных точек определяется посредством засечек, выполняемых по перекрывающимся аэрофотоснимкам-стереопарам. Сущность пространственной фототриангуляции состоит в построении модели местности по снимкам, принадлежащим одному или нескольким маршрутам, и ориентирования ее относительно геодезической системы координат. Фототриангуляция строится тремя способами: аналитическим, аналоговым и аналого-цифровым.

Так как был выбран метод стереофотограмметрической съемки, и обработка аэроснимков будет производиться на аналоговых универсальных приборах (СПР-3к,СЦ-1), то сгущение фотограмметрической сети следует выполнять аналого-аналитическим методом. В этом методе на аналоговых приборах осуществляется лишь построение отдельных звеньев (геометрических моделей местности). Объединение звеньев в маршрутную сеть, ее внешнее ориентирование и уравнивание выполняют аналитически с применением ЭВМ.

Для построения маршрутной сети аналого-цифровым способом в качестве исходных данных используются пространственные фотограмметрические координаты одноименных центров проекции S и связующих точек С смежных моделей. Связующие точки выбираются в зоне третьего перекрытия.

Существует 2 случая данного способа:

В первом - координаты X, Y измеряются при установке проектирующих стержней с помощью уровней в отвесное положение.

Во втором - координаты X, Y прибора определяются пространственной засечкой с использованием принципа коллинеарности.

Контурная часть топографического плана при использовании аэрофотоснимков создается на основе фотоплана или на чистой основе. При использовании фотоплана в результате камерального и полевого дешифрирования местные предметы и контуры изображаются на фотоплане условными знаками.

При невозможности создания фотоплана контурная часть топографической карты и плана создается на универсальных стереофотограмметрических приборах.

Съемка контуров на УСП заключается в измерении и проектировании местных предметов и контуров геометрической модели на планшет (основу). Для этого измерительная марка стереоскопически наводится на контур (точку контура) и с помощью карандашного устройства фиксируется на планшете.

Местные предметы и контуры, подлежащие изображению на плане, могут быть заранее отдешифрированы и вычерчены на аэрофотоснимках. Процесс дешифрирования может быть совмещен с процессом съемки контуров.

После съемки контуров выполняется съемка рельефа. Причем съемке рельефа может предшествовать процесс обработки контурной части составительского оригинала.

Исходными материалами для составления оригинала плана или карты на УСП являются: диапозитивы, полученные на стекле, контактные отпечатки с наколами и номерами точек геодезического обоснования и точками фотограмметрического сгущения опорной сети, каталоги координат и высот опорных точек, значение фокусного расстояния АФА, высоты фотографирования над средней плоскостью участка съемки, планшет-основа с нанесенными в заданном масштабе плановыми опознаками и точками фотограмметрического сгущения, материалы дешифрирования аэрофотоснимков. Съемка рельефа начинается с определения высот характерных точек местности. Затем намечаются орографические линии (линии водоразделов и тальвегов) и вычерчивается горизонталь, которая отображает наиболее характерные формы рельефа.

После завершения съемки контуров и рельефа в пределах съемочной трапеции обрабатывается и оформляется составительский оригинал.

7. Технические характеристики фотограмметрических приборов, используемых при выполнении камеральных фототопографических работ по предлагаемой технологии

Стереопроектор СПР-3к - высокоточный стереофотограмметрический прибор механического типа с координатографом предназначен для создания топографических карт и сгущения геодезической сети по плановым аэроснимкам. Обработка снимков осуществляется с преобразованием связок проектирующих лучей. Конструктивная форма пространственной засечки - треугольник плюс параллелограмм. Стереопара располагается вдоль оси X прибора.

Технические характеристики стереопроектора СПР-3к:

Формат снимкодержателей, см 1818

Фокусное расстояние снимков, мм 35-350

Фокусное расстояние прибора, мм 150-300

Максимально допустимый угол наклона снимка при f=140 мм, уг. Градус 6

Увеличение наблюдательной системы, крат 6 и 10

Диаметр кольцеобразных марок, мкм 20, 60, 120, 180

Допустимая разность высот точек местности 0,4Н

Отношение масштаба карты к масштабу снимков:

с координатографом 0,1-10

Точность измерения координат:

плановых (в масштабе снимка) 10

высотных не более 1/7000 от высоты проектирования

Габарит стереопроектора, см 116120190

Масса стереопроектора, кг 800

Габарит координатографа, см 12812090

Масса координатографа, кг 200

Стереограф ЦНИИГАиК СЦ-1 - широко распространенный универсальный стереоприбор, основанный на принципе механического проектирования аэрофотоснимков с преобразованием связок проектирующих лучей.

Конструктивная форма засечки - “треугольник + параллелограмм”, но в связи с тем, что снимки на приборе расположены вдоль оси Y, параллелограмм так же ориентирован примерно вдоль этой оси.

На стереографе следует обрабатывать гидростабилизированные снимки, так как в этом случае ошибки будут практически малы.

Координатограф отделен от прибора, и связь между ними осуществляется механическим путем через двойные редукторы, которые позволяют устанавливать широкий диапазон коэффициентов перехода от масштаба снимков к масштабу плана: 0,5-6,0.



Список использованной литературы

1. Лобанов А.Н. Фотограмметрия. М.: Недра, 1984

2. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1: 5000, 1: 2000, 1:1000, 1:500. М.: Недра, 1985.

3. Создание по фотоснимкам фотографической карты (плана) местности для решения инженерных задач. Методические указания по курсовому проектированию. Л.:1989. Сост. Павлов В.И.

4. Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов. М.: Недра, 1982.

5. А.Н. Лобанов и др. Фотограмметрия М.: Недра,1987

Размещено на Allbest.ru