Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Современные методы геодезических измерений местности». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Их суть заключается в определении расстояний между точками в конкретной последовательности с помощью специальных приборов и инструментов. В линейных средствах замеров можно выделить несколько от самых простых с применением мерных рулеток до высокоточных определений длин сторон с помощью современных свето-дальномеров.
Рулеточный замер. Он сводится к установлению значений длин линий от исходного пункта, имеющего известное местоположение, до искомого или створа (например, линии очистного забоя) с помощью металлических рулеток. Здесь следует сделать отступление, что любой метод геодезических измерений для его применения должен удовлетворять требованиям необходимой точности. В измерениях рулетками длин сторон в определенных условиях используются динамометры с величинами постоянного натяжения рулетки при непосредственном снятии отсчетов на ее шкале. Длины линий находятся два раза со смещением начального отсчета или другими словами используется метод двойных измерений. Существует возможность использования и метода реитераций, который заключается в многократных замерах искомых величин с дальнейшим определением средних их значений.
Измерение мерной лентой. Эта схема похожа на рулеточный замер. Различие в том, что в мерный комплект входят шпильки и ленты, которые бывают без шкал, а также при значительных расстояниях в нем используются дополнительные вехи для установления створа линии.
Еще одним способом линейных промеров является высокоточное измерение сторон базисным прибором. Он похож на измерения мерной лентой, но с разницей в длинах промеров (24м) и использованием в нем инварной проволоки и штативов. Применялся этот прибор для установления базисных сторон в геодезических сетях 1 и 2 классов.
Измерение расстояний на принципах оптического дальномера. Суть его заключается в нахождении с помощью нитяных дальномерных линий (с постоянным коэффициентом К=100) длины между точками стояния (инструмента) и визирования (на рейку) по количеству сантиметровых делений между нижней и верхней нитями дальномера.
Наиболее точным и доступным способом определений расстояний в настоящее время можно считать измерения свето-дальномером, основанных на импульсном или фазовом (более точном) принципах.
Представления о форме и размерах Земли, существовавшие в разные времена, были весьма различными, порой просто фантастичными, как, например, в Средние века. Однако мысль о шарообразности Земли высказывалась не один раз многими учеными.
Древние индусы, вавилоняне и греки считали Землю плоской или плоско-выпуклой, и что она держится на опорах. Впервые идея о шарообразности Земли была выдвинута, вероятно, халдейскими жрецами в VI в. до н.э. С таким же утверждением выступал грек Фалалей. Живший в VI в. до н.э. древнегреческий философ и математик Пифагор утверждал, что Земля, как «совершенное тело», должна иметь совершенную форму шара, а его современник Парменид объяснил, что никаких подпор у Земли нет. Великий греческий ученый Аристотель в своем трактате «О небе» привел ряд доказательств шарообразности Земли.
Что касается размеров земного шара, то попытки измерить Землю, делались не один раз. Однако первое исторически достоверное измерение Земли проделал древнегреческий ученый Эратосфен в III в. до н.э. Он заметил, что в двух египетских городах, расположенных па Ниле, в одно и то же время солнце стоит в Сиене (нынешнем Асуане) почти в зените, тогда как в Александрии светит под углом. Зная расстояние S между городами (на рис. 1 дуга сферы AС) и измерив с помощью гномона, закрепленного в полусферической чаше, угол z (зенитное расстояние), Эратосфен вычислил радиус Земли R: R = (180° S)/(), z = .
Поскольку расстояние между городами в то время измерялось в стадиях, нельзя определить, насколько точен был результат измерений Эратосфена. Стадией греки называли расстояние, которое проходил человек спокойным шагом от момента появления края солнца над горизонтом до момента появления всего его диска, что составляет примерно 158 – 185 м. Современные расчеты, выполненные при этих приблизительных значениях, дали результат R = 6 311–6 320 км, который следует признать вполне удовлетворительным, поскольку сейчас мы принимаем радиус Земли равным 6 371 км.
Геодезические задачи и способы их решения
Существует несколько видов геодезических задач.
Вот некоторые из них:
- топографическая
- вертикальная
- горизонтальная
- исполнительная
- фасадная
- этажная
Для каждой работы используются соответствующие инструменты, поэтому так необходимо знать, с какой целью будет осуществляться геодезическая съёмка в Москве. Конечные результаты этой съемки будут выполнены в электронном или печатном варианте.
Для их обработки применяются специальные программы:
- геодезические,
- чертежные,
- математические.
Зачем нужны и как проводятся геодезические измерения?
Геодезия в ее прикладном понимании – это отрасль, которая связана с определением координат и характеристик местности. Свое применение она находит в картографии, а также в строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений, геологической разведке и горном деле. Применяются геодезические методы при землеустройстве, кадастровых работах.
Задачи, которые решает геодезия на сегодняшний день:
- геодезические замеры, выполняемые непосредственно на местности;
- внедрение геоинформационных систем;
- создание, поддержание различных кадастров (земельного, водного);
- внедрение стандартов цифровой картографии, создание цифровых карт;
- демаркационные работы, работы по размежеванию, определению границ.
Суть топографической съемки
Топографическая съемка — это комплекс работ, которые проводятся для геодезических исследований в различных сферах. Она востребована в проектировании, строительстве, ландшафтном дизайне, землеустройстве. Топографическую съемку на выбранном участке осуществляет геодезист. Во время нее он определяет взаимное планово-высотное расположение точек рельефа местности, зданий и линейных объектов.
Когда топографическая съемка закончена, ее заказчик получает топографический план — детальную картину интересующего его земельного участка в уменьшенном масштабе, на бумаге или в электронном виде. Все объекты, которые есть на участке, отражены в топографическом плане условными знаками с указанием высотных отметок и горизонталей. Топографический план можно заказать у любой геодезической компании.
Положение точки на земной поверхности определяется с помощью трех координат: широты (центральный угол, образованный отвесной линией в данной точке с плоскостью экватора, отсчитывается к северу или к югу от экватора), долготы (угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана, за который условно принимается Гринвичский меридиан в Англии; отсчет ведется к западу или к востоку от начального меридиана) и высоты (расстояние по отвесной линии между данной точкой и некоторой уровенной поверхностью, например, средним уровнем моря).
Традиционно горизонтальные и вертикальная координаты рассматриваются порознь и исходные пункты устанавливаются для них отдельно. Такое различие продиктовано в основном практическими соображениями. Во-первых, основная задача геодезии – определить положение выбранных точек на поверхности Земли. При этом высотное положение меняется в гораздо более узких пределах, чем горизонтальное, и может определяться при помощи более простого математического аппарата. Во-вторых, классические способы измерения высот резко отличаются от тех, что применяются для определения показателей планового положения. Например, горизонтальные углы определяются гораздо точнее, чем вертикальные, при измерении которых возникают ошибки из-за рефракции световых лучей в атмосфере; поэтому измерение вертикальных углов играет меньшую роль в определении высот.
Однако теоретически не существует никаких препятствий для совместного определения вертикальных и горизонтальных (плановых) координат. Практически любые измерения высотных и плановых характеристик могут быть обобщены без введения каких-либо особых уровенных поверхностей. Именно такой способ применяется в т.н. пространственной, или космической, геодезии, где определение координат ведется с искусственных спутников и действительно нет методических различий в измерении планового положения и высоты. Хотя в конечном счете применение спутников может уменьшить потребность в разработке раздельных методов плановых и высотных измерений, различие подходов сохранится для решения многих практических задач.
Определение положения объекта с помощью инерциальной системы.
В этих системах измерительный прибор устанавливается на гиростабилизированной платформе, которая не воспринимает движения аппарата-носителя. Ориентировка в пространстве платформы, укрепленной на шарнирной опоре, поддерживается системой гироскопов и акселерометров обычно таким образом, чтобы одна из осей всегда была направлена вертикально вверх. Показания акселерометра используются для определения ускорений носителя в трех взаимно перпендикулярных направлениях. По этим данным рассчитывают относительные скорости системы и определяют относительное положение во всех трех координатных осях. Необходимо также учитывать ускорение силы тяжести, поскольку оно неотличимо от инерциальных ускорений, регистрируемых приборами. Процедура съемок требует, чтобы носитель (автомобиль или вертолет), на котором установлены приборы, каждые несколько минут останавливался для калибровки приборов и устранения систематических приборных погрешностей. При длине одного хода ок. 75 км точность определения плановых координат составляет 40 см, высотных – ок. 50 см, а на более коротких расстояниях – несколько сантиметров.
Применение спутниковых, интерферометрических и инерциальных методов геодезических исследований сделало возможным одновременное определение всех трех координат (широты, долготы и высоты). Это привело к развитию трехмерной геодезии, в которой различия между плановой и высотной съемкой стираются из-за сходства техники измерения. Однако в большинстве прикладных или оборонных задач различные подходы к плановым и высотным измерениям сохранены из соображений удобства.
Современные методы геодезических измерений местности
Современные методы геодезических измерений местности наряду с традиционными основаны на технологиях топографических съёмок. При помощи геодезических приборов определяют границы и площади земельных участков, составляют планы и карты. Геодезические измерения необходимы для землеустройства, строительства, маркшейдерского дела, археологических работ, картографии.
Разрастаются города, все больше строится уникальных сооружений – кардинальным образом меняется рельеф местности, границы населенных пунктов. В сейсмических районах наблюдаются незначительные движения земной коры, повышается или понижается уровень воды в природных источниках. Все это требует оперативного реагирования. При сборе новых данных необходимо учитывать сотые доли миллиметра.
В геодезии есть традиционные и инновационные методы геодезических измерений:
- линейные;
- угловые;
- высотные или нивелирование;
- тахеометрические, или координатные;
- фотограмметрические;
- спутниковые: GPS, VLBI, альтиметрия.
Фотограмметрия с использованием беспилотников
Наряду как с классическими методами геодезических измерений, так и современными приборами и технологиями, применяемыми для съёмки местности, все чаще используют беспилотники, квадрокоптеры.
К дронам крепят цифровые фотокамеры и получают с их помощью:
- цифровые 3D-модели местности и рельефа;
- фотосхемы и фотопланы при аэрофотосъемке;
- ортофотопланы, топографические планы.
Беспилотники и квадрокоптеры для геодезических измерений оснащены встроенными или выносными геодезическими платами-приёмниками. Для картографирования местности маршрут съёмки планируют между специальными опорными точками.
Среди преимуществ беспилотников и квадрокоперов как инструментов фотограмметрического метода геодезических измерений:
- система точного позиционирования;
- автоматизация маршрута съёмки;
- возможности крепления полезной нагрузки;
- работа в неблагоприятных погодных условиях;
- возможность использования при низких температурах;
- умное распределение энергии;
- длительность пребывания в воздухе;
- наличие автопилота;
- компактность.
Таким способом определяют координаты объектов, создают фотографии местности. При помощи цифровой камеры и GPS-приёмника определяются все данные для построения топографии местности. Используемые приборы: беспилотники, цифровые камеры, GPS-приёмники, геодезические платы, опорные точки.
Современные методы геодезических измерений местности
Современные методы геодезических измерений местности наряду с традиционными основаны на технологиях топографических съёмок. При помощи геодезических приборов определяют границы и площади земельных участков, составляют планы и карты. Геодезические измерения необходимы для землеустройства, строительства, маркшейдерского дела, археологических работ, картографии.
Разрастаются города, все больше строится уникальных сооружений – кардинальным образом меняется рельеф местности, границы населенных пунктов. В сейсмических районах наблюдаются незначительные движения земной коры, повышается или понижается уровень воды в природных источниках. Все это требует оперативного реагирования. При сборе новых данных необходимо учитывать сотые доли миллиметра.
В геодезии есть традиционные и инновационные методы геодезических измерений:
- линейные;
- угловые;
- высотные или нивелирование;
- тахеометрические, или координатные;
- фотограмметрические;
- спутниковые: GPS, VLBI, альтиметрия.
Геодезические обмеры и другие работы, которые выполняют инженеры-геодезисты, должны проводиться в строгом соответствии с принятыми методами и стандартами. Эта профессия требует не только соответствующего высшего инженерного образования, но и внимательности, точности, ведь ошибки при определении тех или иных показателей могут привести при строительстве к огромным убыткам.
При проведении геодезических изысканий специалист должен уметь использовать современные приборы и измерительные инструменты, читать аэрофотоснимки, карты, владеть различными методиками измерений. Во время работ используются точные приборы, которые позволяют обеспечить геодезический контроль взаимного расположения отдельных объектов на земной поверхности, связывая их в единую картину.
Работа инженера состоит из нескольких этапов. На первом проводятся, собственно, измерения. При этом используются нивелиры, теодолиты, лазерные сканеры для фиксации всех элементов рельефа и создания трехмерной схемы. На втором этапе полученные результаты обрабатываются в специальных программах с целью составить цифровую карту или план.
Все работы в геодезии можно разделить на несколько больших групп:
- разбивочные работы – создание так называемой геодезической основы;
- инженерно-геодезические изыскания – изучение рельефа местности перед началом или во время строительства;
- исполнительная съемка – необходима, чтобы обеспечить плановое и высотное положение возводимого здания относительно местности, других зданий и сооружений;
- разработка геодезических сетей;
- периодическое наблюдение за деформацией зданий и сооружений;
- кадастровые работы – межевание, определение границ и т.д.;
- разработка трехмерных моделей сооружений и объектов инфраструктуры;
- создание топографических карт.
Виды и назначение геодезических съемок
По назначению она разделяется на три вида:
- Горизонтальная. Измеряются линии, углы и другая геометрия участка для создания плана местности.
- Вертикальная. Фиксируются отметки высот и другие точки рельефа с целью получения профиля местности.
- Топографическая (общая). Одновременно проводятся горизонтальные и вертикальные измерения для создания топографической карты.
Разделение по назначению является базовым типом классификации. Следующий этап разделения включает в себя:
- Наземная. Производится обычными инструментами.
- Аэрофотосъемка. Выполняется с самолетов, летящих по определенной траектории.
- Комбинированная. Создается при одновременном проведении наземной и аэрофотосъемки.
- Космическая геодезия. В основе этого способа лежит применение спутников.
Наземный вид дополнительно разделяется еще на несколько видов, в зависимости от места проведения и цели работы:
- топографическая;
- фасадная;
- исполнительная;
- разбивочная;
- специальная.
Эти виды заказываются при проведении строительных работ, составлении кадастров, решении земельных споров, других вопросов.
Какие программы применяются для обработки измерений?
В геодезии проводят 2 вида измерений:
- прямые – получаются непосредственным измерением – длины линий, расстояния,
- косвенные – определяются вычислениями по формулам, относительно исходных прямых измерений.
В зависимости от применения определенных геодезических инструментов обработку измерений, полученных в ходе полевых работ, можно выполнить двумя способами:
- с помощью программ общего применения.
Например, Microsoft Excel (электронные таблицы). В ней содержится набор различных формул, и ей оптимально пользоваться при простых вычисления и небольшом объеме данных.
- с помощью специализированных программ.
Основные задачи геодезической съёмки
Географическое положение будущего здания или другого объекта определяется при помощи геодезической съёмки. Съёмочные работы проводятся с целью определения технической и экономической целесообразности возведения новых объектов.
При этом изучаются грунты, их качество и состав, определяется возможность использования их, как строительный ресурс. Все замеры территории впоследствии используются проектировщиками, занимающимися разработками строительной документации.
В процессе съёмочных работ предоставляется также дополнительная информация о точном расположении зданий, сооружений, прочих технологических линий на заданном участке земли. Полученный документ называется геоподосновой. Его масштаб равен 1:500, срок действия данного плана — 4 года. В этот срок необходимо выполнить проектные работы по данной территории.
Где используются результаты геодезической съёмки
Такая работа необходима для оформления документов и сделок при приватизации или выкупе земельных участков, межевании земель сельскохозяйственных угодий.
При планировании газификации также используются услуги по топографической и геодезической съёмкам. Без этих работ невозможно обеспечить безопасность и оптимизацию при проведении газовых сетей.
На этапе изысканий приблизительно определяется:
- Расположение сетей газоснабжения.
- Местонахождение имеющихся инженерных коммуникаций.
- Экологический фон окружающей среды.
- Наличие дорожных развязок.
- Глубина пролегания подземных вод.
- Описание и оценка растительности.
От точности проведения изысканий зависит правильность оформления ситуационного плана земельного участка.Благодаря профессионализму операторов и широкимвозможностям специализированного оборудования, топографическая съёмка производится на высоком уровне.