Проект создания цифрового топографического плана масштаба 1:500

Оглавление
1.Введение
2.Состояние и анализ исходной информации
2.1 Требования руководящих документов
2.2 Состояние топографо-геодезического обеспечения
2.3 Физико-географические и экономические условия района расположения академии
3.Технический проект создания цифрового
Топографического плана.
3.1 Проект развития опорных Геодезических сетей I и II разрядов
3.2 Проект развития съёмочной сети
3.3 Проект развития нивелирной сети 4-го класса и технического нивелирования
3.4 Проект создания топографической основы в масштабе 1:500 и цифровой модели местности
3.5 Проект создания цифровой модели инженерных коммуникаций в пределах района расположения академии
4.Состав и возможности технических средств по выполнению геодезических геодезических работ
4.1Применение спутниковой геодезической аппаратуры при развитии опорной сети
4.2Применение электронных тахеометров при развитии съёмочной сети, съёмке ситуации, рельефа и инженерных коммуникаций
4.3 Применение цифровых нивелиров при развитии нивелирных сетей и съёмке инженерных коммуникаций.
5.Програмное обеспечение
5.1Комплекс программ Credo_Dat 3
5.2 Комплекс программ Credo_Topoplan
6. Заключение

Проект создания цифрового топографического плана масштаба 1:500

Основные геометрические условия для нивелира с компенсатором:1) Оси цилиндрических уровней должны быть перпендикулярны к оси вращения нивелира;2) Одна из нитей визирной сетки должна быть параллельно оси вращения нивелира, а остальные нити – перпендикулярны к ней;3) Линия визирования должна быть горизонтальна.Нивелирные рейки должны удовлетворять таким требованиям:1) Рейка не должна быть покороблена;2) Деления не должны быть стерты;3) Деления должны быть правильно нанесены и подписаны;4) Ось круглого уровня рейки должна быть параллельна оси рейкиНа рисунке 8 представлена полная схема нивелирного хода 4 класса. В неё входят все пункты, учувствовавшие в проложении теодолитного хода. Ход опирается на пункта 11808 и Рп.2025Рис.8Предрасчёт точности положения пунктов высотной сети сгущения показал, что точность построения соответствует точности нивелирования IV класса.Техническое нивелированиеТехническое нивелирование допускается производить тригонометрическим методом. Оно производится по пунктам съёмочной сети по следующей методике- на станции 1 определяется высота прибора i- на станцию два устанавливается отражатель с вешкой, высотой h- измеряется вертикальный угол и расстояние между прибором и отражателем- вычисляется разность высот между пунктами 1 и 2 Δh= i-h-s*sinα- производится перестановка тахеометра и вешки, действия повторяются и сравниваются.Данную методику нивелирования целесообразно совмещать с созданием съёмочной сети. Иначе гораздо проще и быстрее использовать методику геометрического нивелирования.Выводы: в разделе оценена точность создания нивелирной сети сгущения. Учитывая приборную точность и достаточно большие допуски, предъявляемые нормативными документами, проложение нивелирных ходов IV класса не вызовет затруднений. Предложено сделать техническое нивелирование тригонометрическим методом.3.4 Проект создания топографической основы в масштабе 1:500 и цифровой модели местностиРекогносцировка местности района работРекогносцировка местности включает в себя осмотр территории района работ (морской Академии). На основе существующего топографического плана определяется приблизительное положение пунктов геодезической сети сгущения, оцениваются возможные способы закрепления центров, в зависимости от покрытия и т.д.Подготовка исходных материалов для съёмкиТопографическая съёмка может производиться по двум методикам:- в координатах- с фиксацией измерений( угол и расстояние), без вычислений координат в полеПри работе в координатах необходимо заранее подготовить координаты исходных пунктов и периодически вводить их на станциях.Преимущественно топографические съёмки выполняются по второй методике, с фиксацией угла и расстояния, т.к. это позволяет несколько облегчить выполнение полевых работ(нет необходимости вводить координаты исходных пунктов), а также позволяет обеспечить некоторый контроль за измеряемыми величинами.Методика работы «угол-расстояние»:- Прибор устанавливается в рабочее положение на станции, измеряется высота прибора над станцией- Производится ориентирование на заднюю точку – устанавливается нулевой отсчёт по лимбу горизонтального круга, фиксируется угол ровертикальному кругу(это необходимо для определения высоты по методике технического нивелирования для съёмочной сети), производится измерение расстояние- Далее наблюдаются пикетные точкиПосле проведения полевых работ выполняется обработка полученных измерений в геодезических программах. В настоящее время большинство геодезических фирм пользуются программными продуктами фирмы Credo. Методика работы с этой программой рассмотрена в разделе 5.1Выбор приборов и оборудованияВыбор геодезических приборов для топографических работ должен соответствовать точности производимых работ, методике измерения и обеспечивать максимальную производительность.Идеально подходят приборы фирмы Sokkia или Topcon. Причем Sokkia пригоден в равной степени как для производства геодезических работ при строительстве, так и для топографии. Приборы Topcon ориентированы в основном на удобство в топографии.Учитываю сравнительно небольшую разницу в стоимости считаю необходимым остановиться в выборе на тахеометре Sokkia.Создание цифровой модели местностиКак правило в настоящее время цифровые топографические планы создаются в программном комплексе Auto_Cad. Этот графический редактор позволяет быстро оформлять и достаточно удобно работать с создаваемыми топопланами. Существуют целые системы условных знаком, созданные в Auto_Cad (в соответствии с требованиями об условновных знаках). Создание топографического плана в Auto_CadСоздание топографического плана в програмном комплексе Auto_Cad начинается с импортирования точек-пикетов(матерьялов топографической съёмки) в исходных координатах. Далее создаются «слои» -- так называются совокупности элементов, которые можно отключить, заморозить или удалить- одновременно. Называются они по содержащимся в них элементам: рельеф, гидрография, здания, дороги и т.д. Каждый элемент топографического плана отрисовывается в соответствующем слое. Это делается для того, чтобы в дальнейшем можно было «разгрузить» топографический план, оставив на нём только теме элементы, которые интересуют. Такими замечательными свойствами, очевидно не обладала, устаревшая на сегодняшний день обычная топографическая карта. В частности, развитие электронных технологий свело практически на нет проведение так называемой «мензульной съёмки» -- матерьялы такой работы практически не поддаются оцифровке. Также программа Auto_Cad замечательно подходит для соединения и работы с планшетами.В настоящее время появляются всё новые программные продукты, позволяющие обрабатывать топографические планы. Одна из таких новых программ Credo_Topoplan. Действительно, когда вся предобработка и обработка выполняются в Credo(уравнивание, предрасчёт точности, вычисление координат), целесообразно в этой же программе и завершить обработку топографической информации – оформить план соответствующего масштаба, нанести подземные коммуникации и т.д. Подробное рассмотрение программы будет произведено в пункте 5.2Вывод: В данном разделе предложены и рассмотрены програмные продукты и приборная база для создания топографического плана масштаба 1:500. Окончательный выбор приборной базы будет сделан после рассмотрения приборов последнего поколения – GPS приёмников и цифровых нивелиров.3.5 Проект создания цифровой модели инженерных коммуникаций в пределах района расположения академииГеодезическая изученностьНа территорию объекта составлены сводные планы подземных коммуникаций, последнее обновление было в 2006 году.На объекте произведена топографическая съёмка в масштабе 1:500 с координированием всех выходов подземных коммуникаций.Этапы создания цифровой модели инженерных коммуникаций:- сбор и анализ имеющихся материалов о подземных сооружениях- рекогносцировочное обследование- обследование подземных сооружений в колодцах- поиск и съёмка подземных сооружений, не имеющих выходов на поверхность-плановая и высотная привязка съёмки выходов подземных сооружений на поверхность земли- дополнение плана подземных сооружений их техническими характеристикамиПри обследовании подземныхи надземных сооружений должны быть определены следующие их элементы и технические характеристики:По водопроводуМатериал и наружный диаметр трубНазначение(питьевой, производственны)По канализацииХарактеристика сети(напорная, самотечная)Назначение(бытовая, производственная, дождевая)Материал и диаметр трубПо теплосетиТип прокладкиТип каналаМатериал и внутренний размер каналаКоличество и наружный диаметр трубПо газопроводуНаружный диаметр и материал трубДавление газаПо кабельным сетямНапряжениеНаправление, номера подстанцийУсловия прокладки( в коллекторе, канализации, бронированны)Принадлежность кабелейКоличество отверстий в телефонной канализацииМатериал и размер распределительных пунктовПо подземному дренажуМетериал и наружный диаметр трубПоперечное сечение галерейных дрен, глухих колодцевГабариты колодцевПлощадь колодцев, камерДля нахождения подземных инженерных коммуникаций( при отсутствии смотровых колодцев(люков), используют электронные трубо- и проводо- искатели. В первом случае используется режим поиска полостей, во втором случае(поиска подземных проводов) возможны два варианта:- провода под напряжением- напряжения в проводах ещё нет, но есть выходы этих приводов на поверхностьВ случае наличия напряжения в проводах, используется датчик наличия напряжения, состоящий из контура, усилителя, обрабатывающего устройства, наушников.В случае отсутствия напряжения в проводах, необходимо подключить к этим проводам электрическое напряжение( специальный генератор входит в комплект) и повторить все действия, описанные выше. Наличии подземных электрических коммуникаций определяется по наличию или отсутствию звукового сигнала в динамиках наушников.Метод поиска коммуникаций по методике «металлоискатель» мало эффективен. Для работ по обследованию подземных коммуникаций будет применяться трубокабелеискатели RD4000 RX(Рис.9).Рис. 9Съёмка точек подземных коммуникаций, отыскиваемых с помощью трубокабелеискателей, на прямолинейных участках должна производиться,как правило, через 20 метров.Глубина заложения безколодезных прокладок должна определяться на углах поворота, в точках резкого излома рельефа, но не реже чем через 10 см в масштабе съёмки.Определение глукбины заложения прокладок с помощью трубокабелеискателей должно выполняться дважды. Расхождение между результатами измерений не должны превышать 15%.Прочие подземные коммуникации обследуются вскрытием смотровых колодцев и выполнением промеров. На абрисе необходимо точно определить, до какой из труб в колодце проводилось измерение(Рис.10)Рис.10В настоящее время, в большинстве случаев, при координировании колодцев инженерных коммуникаций за одно определяется и высота крышки колодца(середины крышки) методом тригонометрического нивелирования. Это не правильно. Согласно инструкции топографической съёмки для масштаба 1:500 необходимо определение высот двух противоположных точек колодцев методом геометрического нивелирования. Допускается определение высот тригонометрическим методом. Но обязательно двух точек, т.к. зачастую крышки колодцев лежат далеко не горизонтально, а от них производятся промеры глубин залегания труб и т.д.Абсолютная высотная отметка залегающих труб подземных коммуникаций определяется выполнением промером глубин от края крышки колодца. Для этого используется специальный щуп(сборный, длинной до 5 метров), иногда рулетка(метод измерения рулеткой не приветствуется, допускается только в случаях небольшой глубины и в условиях хорошей видимости дна – при отсутствии заполнения дна колодца водой).После производства измерений, вычисляются абсолютные высотные отметки, обозначаются диаметры труб. В случае, если производились измерения ливневой канализации, необходимо проверить, обеспечивается ли отток сточных вод в заданном направлении(определяется исходя из высот). В случае обнаружения «неправильного» стока – необходимо проверить качество промеров и определения высот крышек колодцев.По окончанию сбора всех полевых материалов по инженерным коммуникациям и после их камеральной проверки, приступают к оформлению цифрового модели инженерных коммуникаций. Данные действия производятся в программе Credo_Topoplan. Альтернативой может послужить создание проекта подземных коммуникаций в програмном комплексе Auto_Cad. Работа в этой программе по созданию плана подземных коммуникаций, в сущности идентична описанному в пункте 3.4 методу. Отличие заключается лишь в том, что кроме планового отображения подземных коммуникаций, необходимо ещё её вертикуальное отображение – продольный профиль. Вычерчивание профиля выполняется также, как в любой другой чертёжной программе(Рис.10а). Отметки крышек колодцев отображаются в принятом масштабе. Внизу идёт отображение дополнительной информации – уклоны, пересески и т.д. Обычто масштабы для изображения принимаются следующие- горизонтальный 1:500- вертикальный 1:50Это делается с целью большей наглядности отображения уклонов коммуникаций.Рис.10аВывод: Техническое обеспечение позволяет безпрепятственно выполнить необходимые работы по отысканию, координированию и обследованию коммуникаций.4.Состав и возможности технических средств по выполнению геодезических геодезических работ4.1Применение спутниковой геодезической аппаратуры при развитии опорной сетиОдним из возможных способов создания опорной геодезической сети является спутниковый метод. Этот метод оправдывает себя при больших протяжённостях ходов(дабы избежать чрезмерного накопления погрешности).Предлагается создать плановую геодезическую основу спутниковым методом с использованием трех двухчастотных GPS – приемников «4000SSi Geodetic Surveyor» фирмы Trimble.Рис.11Сеть будет на три хода, внутри которых выполнены GPS- измерения. Начальный и конечный пункт в каждом ходе связан с исходными пунктами полигонометрии. Величины невязок (система координат WGS-84) в замкнутых построениях не должны превышать требований, предусмотренных для полигонометрии 1-го и 2-го разрядов.Длительность измерений на пунктах сети составляла от 1,5 до 2,0 часов.Для создания плановой сети использованы приемники 4000SSi Geodetic Surveyor. Это приемник, базирующийся на технологии Maxwell. Он обеспечивает 9 каналов L1 P-кода и фазы несущей, а также 9 каналов L2 P-кода и фазы несущей. В периоды, когда задействовано Анти-сглаживание (Anti-spoofing), он использует для выделения информации из зашифрованного P-кода кросс-корреляцию L1/L2. Этот приемник способен выполнять съемку в реальном времени.Эта система обеспечивает сантиметровую точность определения положения в реальном времени. Она применяется для создания опорных сетей на расстоянии до 10 км, в топографических съемках и для вынесения в натуру.В качестве метода создания планового обоснования предпологается статическая съемка. Это наиболее точный метод измерений, но в то же время и самый медленный. При ее проведении требуется выполнение наблюдений, по крайней мере, четырех спутников в течение 30-60 минут. Этот метод позволяет определять базисные линии с точностью лучше ± 5 мм + 1 мм/км. При применении спутниковой аппаратуры и придаваемых к ней программных пакетов для развития съёмочного обоснования этап подготовки к производству работ складывается из следующего:1) выполнения требований эксплуатационной документации по подготовке аппаратуры к работе;2) проверки готовности аппаратуры и исполнителей к осуществлению работ по рабочей программе полевых работ, предусмотренной проектом;3) проведения операций по прогнозированию спутникового созвездия.Выполнение требований эксплуатационной документации по подготовке аппаратуры к работе при развитии съёмочного обоснования должно вестись в соответствии с инструкциями по эксплуатации аппаратуры. Прогнозирование спутникового созвездия для производства работ по развитию съёмочного обоснования следует выполнять в соответствии с инструкциями, придаваемыми к программным пакетам. По полученным в результате прогнозирования периодам времени, оптимальным для наблюдения спутников на каждом пункте съёмочного обоснования, находят зоны перекрытия и устанавливают периоды времени, оптимальные для выполнения сеанса в целом. Эти данные в виде даты проведения работ и времени начала и конца интервала (периода), в который параметры конфигурации спутникового созвездия оптимальны для спутниковых определений, заносят в рабочую программу полевых работ.Полевым работам по развитию съёмочного обоснования с применением спутниковой технологии должна предшествовать подготовка, описанная выше. Полевые работы следует производить в соответствии с техническим проектом. При этом должны быть реализованы как метод развития съёмочного обоснования, предусмотренный проектом, так и метод спутниковых определений — статический. В целом полевые работы на объекте складываются из доставки приёмников и оборудования на пункты и выполнения сеансов в соответствии с программой полевых работ. При этом, реализуя статический метод спутниковых определений, на каждом пункте необходимо выполнить один приём.В сеансе для осуществления приёма на каждом пункте необходимо выполнить следующие операции:1) Провести развёртывание аппаратуры, установить приёмник на пункте и определить высоту антенны;2) Подготовить приёмник к работе, как указано в эксплуатационной документации;3) Установить режим регистрации данных наблюдения спутников;4) Пользуясь клавиатурой, ввести в запоминающее устройство: значение номера пункта, значение высоты антенны и вспомогательную информацию: время начала и конца приёма, потерь связи и др.;5) Провести приём наблюдений спутников в течение времени, указанного в рабочей программе полевых работ для применяемого метода спутниковых определений (для статики - минимум 1 час);6) Выключить режим регистрации данных и выполнить свёртывание аппаратуры;7) В заключение работ на объекте следует выполнить вычислительную обработку данных наблюдений спутников.Вычислительная обработка производится по следующим этапам:1) Предварительная обработка — разрешение неоднозначностей фазовых псевдодальностей до наблюдаемых спутников, получение координат определяемых точек в системе координат глобальной навигационной спутниковой системы и оценка точности;2) трансформация координат в принятую систему координат;3) уравнивание геодезических построений и оценка точности.В качестве программного обеспечения для производства вычислительной обработки следует использовать программный пакет, прилагаемый к спутниковой аппаратуре, применявшейся для производства полевых работ - GPSurvey (Trimble 4000SSi).Выгоднейшие условия работ при GPS – измерениях Каждый спутник передаёт радиосигналы на двух несущих частотах – L1 и L2. К факторам, влияющим на прохождение радиосигнала, относятся механические препятствия, отражающие объекты, радиопомехи, влияние ионосферной и тропосферной рефракции. Препятствия, такие как здания и сооружения, густая растительность и крупные предметы, при их нахождении на прямой, соединяющей спутник и приёмник (независимо от продолжительности нахождения), исключают возможность наблюдения этого спутника. Линии электропередач, провода и кабели диаметром до 2 – 3 см не являются препятствиями для прохождения радиосигнала. Объекты, отражающие радиосигнал, находящиеся вблизи приёмника (на расстояниях менее 50 м), в большей или меньшей степени, в зависимости от расстояния и площади поверхности объекта, создают эффект многопутности, понижающий точность спутниковых определений. К таким объектам относятся искусственные сооружения и крупные предметы, особенно металлические. Во избежание появления эффекта многопутности в процессе работ необходимо следить, чтобы точки съёмочного обоснования не попадали в зоны, близкие к крупным металлическим объектам (опорам высоковольтных линий электропередач и т. п.)Радиопомехи, создаваемые источниками радиосигналов (мощными радиостанциями), находящимися на расстоянии менее 1 км от приёмника, а также подвесными высоковольтными линиями электропередач, находящимися на расстоянии менее 50 м от приёмника, понижают точность спутниковых определений. Необходимо избегать размещения спутниковых приёмников вблизи этих объектов. При выполнении спутниковых определений не рекомендуется наблюдать спутники, возвышение которых над горизонтом составляет менее 15°, так как полученные данные будут значительно искажаться влиянием атмосферной рефракции. Для этого существует специальная програмная «отсечка». Блокируются спутники, угол возвышения которых меньше заданного.Вывод: Применение спутниковых методов – очень удобный и переспективный метод. Но в нашем случае использовать его нецелесообразно. Есть более адекватные решения(рассматриваются ниже).4.