Баученков Сергей Андреевич Цифровые методы топографических съёмок и их применение в учебном процессе

Глава 2. Современные технологии полевых работ при проведении крупномасштабной топографической съёмки. 2.1.Технология производства топографической съёмки с использованием электронного тахеометра Электронный тахеометр – геодезический инструмент, выполненный в едином электронно-оптическом блоке, предназначенный для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов и определения значений их функций (ГОСТ Р 51774-2001). Электронные тахеометры (далее - тахеометры) могут подразделяться по назначению, конструкции, по принципу работы и другим параметрам. По назначению: • Технические (отсутствует безотражательный режим, относительно невысокая точность измерений). Пример: Тахеометр Sokkia Set 600. • Строительные (отсутствует винт лимба, высокая точность измерений как в безотражательном режиме, так и на отражатель). Пример: Leica Builder Series. • Инженерные (возможность вести измерения при двух кругах, в безотражательном режиме и на отражатель, могут быть оборудованы фотокамерой, GNSS-модулем, мощным процессором, слотами и портами для USB и флэш-карт, коммуникационными каналами, такими как Wi-Fi и Bluetooth). Пример: Sokkia FX-101. По конструкции: • Модульные (с возможностью замены всех элементов конструкции тахеометра, таких как зрительная труба, клавиатура, процессор и.т.д.). • Интегрированные (теодолит, светодатльномер, GNSS-система и другие устройства объединены в один механизм). • Неповторительные (лимб наглухо закреплён с подставкой и имеет лишь закрепительные винты либо приспособления для поворота и закрепления его в разных положениях). По принципу работы: • Электронно-оптические (для геодезических работ с безотражательным дальномером, бесконечными наводящими винтами и изменением градации лимба в соответствии с классом проводимых работ). Являются технологическим продолжением номограммных тахеометров. • Роботизированные (с сервоприводом и системами распознавания, захвата, слежения за целью, что позволяет выполнять работы одному сотруднику, гарантируя дополнительную точность измерений). Пример: Sokkia DX-101AC. Для топографической съёмки оптимально использовать инженерный тахеометр наиболее простой комплектации, с возможностью производства измерений в безотражательном режиме, съёмки при двух кругах и слотом для флэш-карты. При производстве больших объёмов работ на охраняемой территории выгодно использование роботизированного тахеометра, несмотря на его высокую стоимость. Тахеометр изначально разрабатывался преимущественно для проведения топографической съёмки, только потом уже оказалось, что он является фактически универсальным геодезическим инструментом. Использование в топографии тахеометра вместо оптического теодолита позволило повысить производительность и точность в 10 и 30 раз соответственно. Различие в достигаемой точности видно из формулы, где m – погрешность положения точки в зависимости от расстояния до прибора (Чугреев, 2012): (2) (1) – погрешность линейных измерений – погрешность угловых измерений – число угловых единиц в одном радиане – расстояние (3) теодолита Таким образом: тахеометра К тому же, при использовании тахеометра полностью исключаются такие действия, как снятие отсчётов и их запись в журнал, а также ведение абриса, если используется технология полевого кодирования или съёмка с условной кодировкой. Относительно недавно появилась возможность интегрировать в тахеометр такие устройства как GNSS-приёмник или фотограмметрическую систему, подключить электронный планшет, а также автоматизировать сам процесс съёмки при использовании роботизированных тахеометров. При этом, геодезист может работать без напарника с вешкой, так как роботизированный тахеометр, при помощи сервоприводов и соответствующего программного обеспечения, автоматически отслеживает положение призмы в заданной системе координат. Процесс съёмки будет выглядеть следующим образом: • К тахеометру подключается электронный планшет, на котором автоматически будут вычерчиваться точки, линии и полигоны по ходу съёмки. • Выполняется ориентирование тахеометра в системе координат. • Геодезист, по очереди снимая пикеты, задаёт каждой точке на планшете соответствующую условную кодировку (например, MZ – металлический забор) и прямо в поле вычерчивает на планшете цифровой абрис в условных знаках. То есть, тахеометрическая съёмка приобретает положительные черты мензульной съёмки. • Данные с планшета передаются на компьютер для вычерчивания топографического плана по цифровому абрису и его оформления в чистовом виде. Развитие съёмочного обоснования для топографической съёмки при помощи тахеометра может осуществляться тремя способами: «в углах» (полярным способом), «в координатах» (посредством решения прямой или обратной геодезических задач) и способом «свободной станции» (сгущение съёмочной сети посредством закрепления марок на стенах капитальных сооружений, на которые впоследствии можно будет выполнить засечку и продолжать съёмку). Каждый из этих способов имеет свои особенности и соответствующие условия для применения. Рассмотрим их более подробно. 2.1.1.Метод развития ПВО «в координатах» Сущность данного метода заключается в следующем: перед началом съёмки прибор следует ориентировать в системе координат, сделать это можно двумя способами - в первом случае, по известным координатам точек исходного базиса вычисляются дирекционный угол и расстояние, во втором случае, дирекционный угол направления на точку съёмочного обоснования может быть задан в ручном режиме, а расстояние измерено светодальномером, таким образом, будет выполнено ориентирование прибора в системе прямоугольных координат, а отсчёт по горизонтальному кругу будет равен исходному дирекционному углу. Далее можно оценить точность взаимного положения пунктов съёмочного обоснования с помощью функции выноса проектной точки в натуру. В результате будет измерено несколько величин отклонений – невязки по высоте, по углу и по длине. Если вычисленные величины отклонений не превышают допустимых, то можно приступать к дальнейшему развитию съёмочного обоснования. Относительно недавно, с появлением мощных программно-вычислительных средств, развитие ПВО «в координатах» стало возможным производить и в условной системе, без участия опорной сети на этапе съёмки, с последующей трансформацией измеренных координат в СК, реализуемую ГГС, при помощи так называемого способа «доворота» (рис.8). Данный способ может быть полезен при работе в малонаселённых районах с низкой плотностью пунктов государственной геодезической сети, так как точки съёмочного обоснования в данном случае придётся определять статическим методом GNSS, что требует дополнительных временных затрат. Наиболее выгодным по времени, будет организация работы в две бригады: пока одна бригада развивает сеть ПВО статическим методом, другая выполняет измерения в условной системе координат, после чего, способом «доворота» (Чугреев, 2012), производится трансформация измерений в систему координат съёмочной сети, развитой статическим методом GNSS. Рис.8. Геометрическое представление способа «доворота». Способ «доворота» реализуется следующим образом (рис.8): (4) • Определяется дирекционный угол направления в системе координат ГГС: (5) • Определить дирекционный угол этих же точек в условной системе координат съёмки: (6) • Найти угол доворота для условной системы координат: (7) • Определить масштабный коэффициент векторов базисных точек: (8) • Уточнить масштабный коэффициент, если базисных точек больше двух: (10) (9) • Относительно исходной базисной точки вычисляются вектора всех пикетных точек и дирекционные углы на эти точки в условной системе координат: (11) • Исправляются горизонтальные проложения за масштабный коэффициент (исправляются за линейную невязку точек в двух системах координат) и добавляется угол доворота к дирекционному углу данного направления в условной системе координат съёмки: (12) • Вычисляются координаты в системе координат государственной сети: 2.1.2. Метод развития ПВО «в углах» При использовании данного метода, ориентация прибора происходит в условной полярной системе координат. На каждой станции теодолитного хода необходимо производить обнуление горизонтального круга на заднюю точку съёмочного обоснования и снимать отсчёт на переднюю точку. После чего, начальным и конечным точкам съёмочного обоснования присваиваются соответствующие им координаты и высоты, решается обратная геодезическая задача, вычисляется исходный дирекционный угол, после чего вычисляются координаты и высоты точек теодолитного хода на основе исходного дирекционного угла, измеренных расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Далее производится оценка точности и уравнивание результатов измерений. Сущность данного метода не претерпела никаких существенных изменений за последние несколько столетий, с начала появления мензулы и кипрегеля в 14 веке, а в классическом виде он стал применяться с появлением в 1901 году тахеометра Гаммера фирмы «Брейтгаупт». Со временем увеличивалась лишь точность и скорость выполняемых измерений, а также скорость их обработки (Чугреев, 2012). 2.1.3. Развитие ПВО методом «свободной станции». Сущность метода «свободной станции» заключается в закреплении точек съёмочного обоснования с помощью плёночных отражателей или маркерных отметок на стенах капитальных сооружений (Кукушкин, 2010), а название данного метода происходит от того, что привязку точки стояния прибора к системе координат можно осуществлять из любого места, при условии обзора с неё минимум двух марок (для достижения большей точности желательно, чтобы марок было 3-5). Отличия метода «свободной станции» от вышеизложенных методик состоят в следующем: • Возможность работать без напарника с вешкой • При соблюдении определённых условий – более высокая точность получаемых результатов в сравнении со стандартными методами за счёт исключения некоторых источников погрешностей, свойственных для стандартных методов съёмки (ошибка центрирования прибора над точкой стояния, ошибка установки вешки с отражателем над точкой съёмочного обоснования, ошибка измерения высоты прибора). • Высокая оперативность работы • Необходимость более внимательно следить за вводом названий марок, так как, обычно, их большое количество, и неправильный ввод названия может внести существенную путаницу при обработке • Низкая дальность измерений, так как съёмка ведётся в безотражательном режиме или с использованием плёночного отражателя Для начала необходимо привести тахеометр в рабочее положение, расклеить первые несколько марок, подписать их номера и произвести измерения на них. После чего, на следующей станции, нужно установить прибор таким образом, чтобы с неё было видно как минимум 3 марки, измеренные с начальной станции. Желательно также стремиться к наиболее правильной геометрии засечки (угол между марками должен быть не менее 60ᵒ и не более 120ᵒ). Продолжать измерения можно двумя способами – с использованием встроенной в тахеометр программы обратной засечки и без её использования. Отличие заключается лишь в том, что в первом случае есть возможность оценки точности производимых измерений непосредственно в поле. При использовании функции обратной засечки порядок действий будет следующим: произвести измерения на первую марку, вынесенную с первой станции, ввести высоту цели (высота марки будет равной 0.000 м.), далее необходимо произвести считывание координат первой марки из памяти прибора, те же самые операции производятся с оставшимися марками, после чего, на основе считанных координат, производится вычисление пространственного положения точки стояния тахеометра с оценкой точности определения координат. Те же самые действия производятся и с последующих станций. По завершении работ на последней станции во время измерений на марки нужно измерить минимум 2-3 марки, измеренных с первой станции. Таким образом, производится замыкание в линейно-угловой сети. Во втором случае считывать координаты станции не нужно, достаточно лишь произвести измерения на марки, а координаты вычислить уже на этапе обработки. Использование электронной тахеометрической съёмки в учебном процессе. В настоящий момент, производство топографической съёмки с использованием электронного тахеометра входит в программу летней учебной практики по геодезии для студентов 2 курса соответствующего направления. Рассматриваются различные способы создания планово-высотного съёмочного обоснования (съёмка «в углах» и «в координатах») иногда рассматривается метод свободной станции и процесс выноса проектных точек в натуру. Стоит отметить, что современные тахеометры располагают, в зависимости от модели и комплектации, весьма обширным набором функций (базовые линии, высотная засечка, вынос в натуру круговых кривых и дуг и.т.д.), поэтому, внедрение в общую учебную программу изучение прикладного функционала тахеометра было бы весьма полезным. Можно добавить следующие разделы: • Краткая инструкция по использованию прикладных программ тахеометра в следующем формате – описание функции, сферы использования, порядок действий с примерами на конкретной модели тахеометра. • Приёмы и правила засечки по маркам (реализация метода «свободной станции») • Вынос в натуру границ земельного участка (в плане) и инженерного сооружения (в плане и по высоте) с использованием функций тахеометра.

Похожие:

	Конспект лекций мдк 02. 02. Электронные средства и методы геодезических измерений ПМ. 02. Выполнение топографических съемок, графического и цифрового оформления их результатов		Методические указания по прохождению практики и составлению отчета... ПМ. 02 Выполнение топографических съемок, графического и цифрового оформления их результатов
	Рассмотрение заявлений адвокатов. Вопросы текущей деятельности. Голосовали: единогласно Присутствовали: Басов Юрий Романович, Гордеева Ольга Геннадьевна, Леднев Сергей Федорович, Мухаметов Ринат Равилевич, Ногин Сергей...		Рабочая программа профессионального модуля разработана на основе... ПМ. 02 Выполнение топографических съемок, графического и цифрового оформления их результатов
	«Методы определения рефракции» Методическая разработка утверждена на заседании предметной (цикловой) комиссии, рекомендована к использованию в учебном процессе...		Методическая разработка деловой игры «сахарный диабет. Гипергликемическая кома у детей» Деловые игры, как метод активного обучения, в настоящее время находит широкое применение в учебном процессе
	Применение акустико-эмиссионного метода для выявления дефектов сварного шва в процессе сварки При этом реализуется возможность определения с высокой точностью координат дефектов и их оперативного исправления в процессе сварки...		Убить билла (2003) Поэтому было обещано внести некоторые изменения в сюжетную линию фильма непосредственно в процессе съемок
	Рекомендации по использованию в учебном процессе интерактивных образовательных... Данные рекомендации развивают некоторые положения Рекомендаций по использованию инновационных образовательных технологий в учебном...		На выполнение исполнительных топографо-геодезических и маркшейдерских... Открытое акционерное общество «Газпромнефть-Хантос», именуемое в дальнейшем «Заказчик», в лице генерального директора Доктора Сергея...
	Общественная организация «союз маркшейдеров россии» Проект Методических указаний по проведению исполнительных съемок подземных сооружений (плановые и высотные съемки) и по проведению мониторинга...		Опыт применения пакета nastran в учебном процессе на кафедре «Космические... Опыт применения пакета nastran в учебном процессе на кафедре Космические аппараты
	Применение методов активного обучения в образовательном процессе вуза В данной статье рассматривается применение активных методов обучения, опыт использования которого дает возможность решать ряд труднодостижимых...		Авторы: Карауш Сергей Андреевич, заведующий кафедрой охраны труда и окружающей среды Мендовано в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 280102 "Безопасность технологических процессов...
	Материал и патологогистологические методы исследования В пособии изложены важнейшие гистологические и цитологические способы окраски срезов, а также основные гистохимические и электронно-микроскопические...		Инструкция о порядке контроля и приемки геодезических, топографических и В инструкции излагаются принципы организации и исполнения контроля и приемки геодезических, топографических и картографических работ...