Условные знаки для топографических карт

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

для подготовки к Государственным аттестационным экзаменам

по дисциплинам «Геодезия» и «Высшая геодезия»

для специальности 130402 “Маркшейдерское дело”

Нижняя Тура

2011

Условные знаки для топографических карт

Важнейшим показателем качества топографических карт и планов наряду с точностью является их наглядность. Она достигается применением условных знаков, с помощью которых на картах и планах изображаются ситуация и рельеф местности. Условные знаки, изображающие ситуацию местности, подразделяются на: площадные, внемасштабные, линейные и пояснительные.

Площадные, или масштабные, условные знаки служат для изображения объектов, занимающих значительную площадь и выражающихся в масштабе карты или плана. Площадной условный знак состоит из знака границы объекта и заполняющих его знаков или условной окраски. Контур объекта показывается точечным пунктиром (контур леса, луга, болота), сплошной линией (контур водоема, населенного пункта) или условным знаком соответствующей границы (канавы, изгороди). Заполняющие знаки располагаются внутри контура в определенном порядке (произвольно, в шахматном порядке, горизонтальными и вертикальными рядами). Площадные условные знаки позволяют не только найти расположение объекта, но и оценить его линейные размеры, площадь и очертания.

Внемасштабными называются такие условные знаки, которыми предметы местности изображаются без соблюдения масштаба карты или плана (например, отдельное дерево, километровый столб, колодец и т. д.). Положению предмета на местности соответствует определенная точка знака (обычно в центре или в вершине прямого угла у основания знака).

Линейными условными знаками называются знаки, изображающие протяженные объекты на местности, например железные, автогужевые дороги, ручьи, границы и другие. Длина таких объектов выражается в масштабе карты, а ширина - вне масштаба; обычно она получается больше ширины изображаемого объекта местности, а его положению соответствует продольная ось условного знака.

Пояснительные условные знаки служат для дополнительной характеристики изображаемых на карте местных предметов, например: длина, ширина и грузоподъемность моста, ширина и характер покрытия дорог, средняя толщина и высота деревьев в лесу, глубина и характер грунта брода и т. д. Различные надписи и собственные названия объектов на картах также носят пояснительный характер; каждая из них выполняется установленным шрифтом и буквами определенного размера.

Рельеф местности на топографических планах и картах изображается следующими методами: методами штрихов, отмывки, цветной пластики, отметок или горизонталей. На картах крупного масштаба и планах рельеф изображается, как правило, методом горизонталей, имеющим значительные преимущества перед всеми остальными методами.

Все условные знаки карт и планов должны обладать наглядностью, выразительностью и легко вычерчиваться. Условные знаки для всех масштабов карт и планов устанавливаются нормативными и инструктивными документами и являются обязательными для всех организаций и ведомств, выполняющих съемочные работы.

В зависимости от масштаба карт или плана местные предметы показываются с различной подробностью. Так, например, если на плане масштаба 1: 2000 в населенном пункте будут показаны не только отдельные дома, но и их форма, то на карте масштаба 1: 50 000 - только кварталы, а на карте масштаба 1: 1 000 000 весь город обозначится небольшим кружком. Подобное обобщение элементов ситуации и рельефа при переходе от более крупных масштабов к более мелким называется генерализацией карт.

Тахеометрическая съемка

Тахеометрическая съемка представляет собой топографическую, т. е. контурно-высотную съемку, в результате которой получают план местности с изображением ситуации и рельефа. Тахеометрическая съемка выполняется с помощью технических теодолитов или тахеометров.

При использовании технических теодолитов сущность тахеометрической съемки сводится к определению пространственных полярных координат (β, ν, D) точек местности и последующему нанесению этих точек на план. При этом горизонтальный угол β между измеряется с помощью горизонтального круга, вертикальный угол ν - вертикального круга теодолита, а расстояние до точки D - дальномером.

Преимущества тахеометрической съемки по сравнению с другими видами топографических съемок заключаются в том, что она может выполняться при неблагоприятных погодных условиях; камеральные работы могут выполняться другим исполнителем, что позволяет сократить сроки составления плана снимаемой местности; сам процесс съемки может выполняться электронным тахеометром, а составление плана - производить на базе ЭВМ.

Недостаток тахеометрической съемки: составление плана местности выполняется в камеральных условиях на основании только результатов полевых измерений и зарисовок; при этом нельзя своевременно выявить допущенные промахи путем сличения плана с местностью.

При производстве тахеометрической съемки могут использоваться технические теодолиты типов ТЗО, Т15 и др. Перед началом съемки выполняют поверки прибора; колебания МО в процессе работы не должно превышать ±1’. При работе с теодолитами применяют шашечные нивелирные рейки.

Полевым работам при тахеометрической съемке предшествует составление проекта, включающего подбор необходимых картографических материалов, каталогов пунктов планово-высотного обоснования и выбор способа создания съемочной сети. Полевые работы при тахеометрической съемке включают в себя рекогносцировку местности, создание сети съемочного обоснования и съемку ситуации и рельефа.

Густота точек съемочной сети зависит от масштаба съемки, сложности рельефа, застроенности или залесенности снимаемой территории. Количество точек съемочных сетей на 1 км² незастроенных территорий для планов масштаба 1: 1000 должно быть не менее 16, 1: 2000 - 12 точек, 1: 5000 - 4 точки; на незастроенных территориях при съемке в масштабе 1: 500 и на застроенных территориях плотность точек съемочных сетей определяется рекогносцировкой.

Планово-высотную основу тахеометрической съемки составляют пункты государственной геодезической опорной сети, сетей сгущения и съемочной сети. Съемочная геодезическая сеть создается в виде теодолитно-нивелирных ходов - при съемке рельефа с сечением до 1 м, теодолитно-высотных и тахеометрических ходов - при съемке рельефа с сечением через 2 м и более.

Съемка местных предметов, контуров и рельефа местности производится, как правило, полярным способом. Превышение точек местности определяют тригонометрическим нивелированием; горизонтальные и вертикальные углы измеряют при одном положении зрительной трубы прибора, полярные расстояния - нитяным дальномером.

Вокруг каждой станции намечают реечные точки, необходимое количество которых зависит от характера рельефа, сложности ситуации и масштаба съемки. Допустимые расстояния между реечными точками и от прибора до рейки зависят от масштаба съемки и высоты сечения рельефа.

Допустимые расстояния от прибора до рейки и между пикетами

Масштаб съемки	Сечение рельефа, м	Максимальное расстояние между реечными точками, м	Максимальное расстояние от прибора до рейки, м
Масштаб съемки	Сечение рельефа, м	Максимальное расстояние между реечными точками, м	при съемке рельефа	при съемке контуров
1: 500	0, 5-1, 0	15	100-150	60
1: 1000	0, 5-1, 0	20-30	150-200	80
1: 2000	0, 5-1, 0 2, 0	40 50	200-250 250	100
1: 5000	0, 5-1, 0 2, 0-5, 0	60-80 100-120	250-300 350	150

Работа на станции выполняется в следующем порядке:

1. Теодолит устанавливают над точкой в рабочее положение, измеряют высоту прибора i и отмечают ее на рейке.

2. Ориентируют теодолит на смежную станцию.

3. Снимают все реечные точки, т.е. берут отсчеты по нитяному дальномеру, горизонтальному и вертикальному кругам и записывают их в журнал.

В графе «Примечание» указывают место расположения реечной точки, характер рельефа в данной точке и другие сведения, необходимые для вычислений и при последующем составлении плана.

Для контроля и во избежание пропусков в съемке местности на смежных станциях выполняют съемку с перекрытием, равным максимально допустимому расстоянию между соседними пикетными точками для данного масштаба съемки.

В процессе съемки на каждой станции одновременно с полевым журналом ведется крок - схематический чертеж местности. На крок наносят по полярным координатам (β, d). Кроки выполняют условными знаками с пояснительными подписями, примерно выдерживая масштаб съемки. Для каждой станции крок составляется на отдельном листе.

Камеральные работы при тахеометрической съемке включают в себя:

1) проверку полевых журналов измерений;

2) вычисление плановых и высотных координат (х, у, Н) точек теодолитно-нивелирных, теодолитно-высотных и тахеометрических ходов;

3) вычисление отметок реечных точек на каждой станции;

4) составление топографического плана местности.

Фототопографические съемки

Фототопографическая съемка основана на использовании фотографических снимков местности.

Преимущества: 1. полная объективность и документальность; 2. большая часть операций по созданию карты переносится в камеральные условия; 3. фотоснимки позволяют вести всестороннее изучение заснятой территории.

Фотографирование может проводиться с точек поверхности земли (наземная фотограмметрическая съемка), и с воздуха при помощи специального фотоаппарата, установленного на самолете (аэрофотосъемка).

Наземная фотограмметрическая съемка проводится с помощью фототеодолита - теодолита, соединенного с фотоаппаратом. Теодолит необходим для определения положения оптической оси фотокамеры в пространстве и правильной установки плоскости снимка.

Пересечение оптической оси объектива с плоскостью негатива называется главной точкой снимка, которая является началом фотографических координат х и у. Для определения положения главной точки прикладная рамка фотокамеры имеет четыре координатные метки, две из них расположены на середине горизонтальных сторон рамки, а две другие - на середине вертикальных сторон. Пересечение линий, соединяющих вертикальные и горизонтальные метки, определяют главную точку снимка. След пересечения поверхности снимка горизонтальной плоскостью, проходящей через центр объектива в момент фотографирования, называется главной горизонталью (ось х), а след пересечения поверхности снимка соответствующей вертикальной плоскостью - главной вертикалью снимка (ось у).

При наземной съемке, использующей стереоэффект, фотографирование местности проводится с двух установок фототеодолита, расстояние между которыми измерено (базис В).

Величины х₁, у₁ и р измеряют на специальном фотограмметрическом приборе - стереокомпараторе. Определив пространственные координаты X, У и Z, а также зная геодезические координаты оптического центра объектива на левой точке базиса и дирекционный угол базиса, можно любую точку снимка нанести на план.

Аэрофотосъемка

Летно-съемочные и геодезические работы. Съемка выполняется маршрутами с таким расчетом, чтобы каждый последующий снимок перекрывал предыдущий на 60% площади (продольное перекрытие), а соседние маршруты перекрывались на 40% (поперечное перекрытие).

Пленки проявляют, проводят печать на бумагу и выполняют накидной монтаж. По накидному монтажу оценивают летно-съемочные работы. Все обнаруженные недостатки исправляют специальными добавочными залетами.

Для создания карты на основе аэрофотосъемки необходимо получить при помощи геодезических измерений координаты опорных точек, которые хорошо изобразились на аэрофотоснимках. Определение координат ведется геодезическими методами, например с помощью теодолитных ходов.

Камеральная обработка аэрофотосъемки. Масштаб аэрофотоснимка не соответствует масштабу составляемого плана, и положение аэрофотоснимков относительно горизонтальной плоскости неизвестно.

Плановый аэрофотоснимок исправляется за наклон и одновременно приводится к соответствующему масштабу трансформированием.

Трансформированные аэрофотоснимки для получения плана соединяют между собой в виде мозаики в рамках. Перекрывающиеся части обрезают так, чтобы на планшете остались центральные части аэрофотоснимков. Смонтированные аэрофотоснимки составляют фотоплан. Все контуры фотоплана вычерчивают тушью и заполняют условными топографическими знаками. Затем фотоизображение вытравливают и получают обычный план без рельефа.

Планы с рельефом можно получить двумя способами:

1. Контурные фотопланы прикрепляют на мензульные планшеты и с помощью кипрегеля производят съемку рельефа. Такой метод получения топографического плана называется контурно-комбинированной аэрофотосъемкой, так как контуры получаются фотограмметрическими методами, а рельеф - мензульной съемкой.

2. Рельеф местности на планах получают фотограмметрическими методами в камеральных условиях. Для этого используется продольное (60 %) перекрытие, которое позволяет составить из каждых двух соседних аэрофотоснимков одного маршрута стереопары. Стереопарами называются снимки, при помощи которых в пределах перекрытия достигается стереоэффект.

Стереопары аэрофотоснимков местности позволяют получать уменьшенное рельефное изображение заснятого участка или так называемую стерео-модель.

В этом случае фотограмметрическим методом получают как контурную часть плана, так и рельеф. Этот метод носит название стереотопографической аэрофотосъемки.

Дешифрирование аэрофотоснимков. Дешифрирование аэрофотоснимков - это определение топографических элементов местности по фотографическому изображению. Не всегда можно провести полное дешифрирование в камеральных условиях, поэтому приходится делать выходы на местность для опознавания объектов аэрофотосъемки в натуре, т.е. полевое дешифрирование. При камеральном дешифрировании аэрофотоснимков используют: 1) геометрические свойства предметов - их форму и размеры; 2) оптические свойства предметов, в частности различную способность отражать свет; 3) расположение света и тени; 4) взаимосвязи, существующие в природе между предметами и явлениями; 5) специальные эталоны, полученные в результате детального дешифрирования выборочных небольших площадей.

Для облегчения дешифрирования применяют лупы с увеличением до 5^х и специальные стереоскопы, позволяющие по стереопаре получать рельефное изображение местности. При рассматривании объемного изображения местности под стереоскопом достоверность дешифрирования увеличивается.

Плановые и высотные опорные геодезические сети

Геодезические сети необходимы для изучения фигуры и размеров Земли и решения других научных задач высшей геодезии, для обоснования топографических съемок и выполнения картографических работ, для решения различных инженерно-геодезических задач, связанных с промышленным строительством, инженерными изысканиями, эксплуатацией недр, землеустроительством и т.д.

Густота и точность пунктов геодезических сетей, создаваемых на территории государства, зависят от характера хозяйственных, инженерно-технических и научных задач, для решения которых создаются геодезические сети.

Государственная геодезическая сеть является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов.

Геодезические сети местного значения служат для обоснования топографических съемок масштабов 1: 5000-1: 500.

Геодезические сети могут создаваться методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации или сочетанием этих методов.

Нивелирование IV класса

Нивелирные сети IV класса развиваются внутри полигонов высшего класса в виде отдельных ходов либо систем ходов с узловыми точками и служат для высотного обоснования топографических съемок и решения инженерных задач.

Организация нивелирования включает в себя составление проекта, рекогносцировку местности, закладку знаков, поверки и исследования приборов, производство полевых работ, обработку результатов полевых наблюдений и вычисление высот пунктов нивелирования.

Проектирование выполняется на картах масштаба 1: 100 000 и крупнее. На карту наносят направления проектируемых нивелирных ходов, а также выполненные ранее работы по нивелированию всех классов и пункты плановых геодезических сетей. Техническим проектом устанавливаются перечень работ, их объем и смета, порядок выполнения и технические указания по производству работ.

В процессе рекогносцировки местности проверяется сохранность исходных пунктов, выбираются места закладки реперов и уточняется проект. Нивелирные знаки закладываются в местах, где может быть обеспечена их неподвижность, долговременная сохранность и удобство пользования.

Нивелирование IV класса выполняют приборами типов Н3 и Н2, с помощью штриховых инварных реек или шашечных 3-метровых двухсторонних реек типа РН-3.

Нивелирование IV класса выполняют в одном направлении между пунктами, высоты которых определены нивелированием II и III классов. Нормальная длина визирного луча принимается равной 100 м. Расстояния от нивелира до реек измеряют шагами; неравенство плеч на станции не должно быть более 5 м, а накопление в секции – 10 м. Высота визирного луча над поверхностью должна быть не менее 0, 2 м.

Нивелирование на станции выполняют в следующем порядке.

1. Нивелир устанавливают в рабочее положение по круглому уровню и наводят зрительную трубу на черную сторону задней рейки. Элевационным винтом приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и берут отсчеты по среднему а_ч и верхнему дальномерному штриху а_ч’.

2. Визируют на черную строну передней рейки и выполнив те же действия, берут отсчеты b_ч, b_ч’.

3. По сигналу наблюдателя речники поворачивают рейки красной стороной, после чего наблюдатель производит отсчеты сначала по передней, затем по задней рейке, только по средней нити b_кр, а_кр.

Результаты измерений заносят в журнал установленной формы. На каждой станции выполняют вычисления и контроль наблюдений, для чего:

а) по отсчетам по дальномерным штрихам подсчитывают расстояние от нивелира до реек: , .

б) вычисляют превышения по черной и красной сторонам реек: , . Если расхождение между значениями превышения, полученным по черной и красной стороне реек с учетом разницы пяток пары реек, не превышает 5 мм, то за окончательное значение принимается среднее значение .