Виды топографических съемок

Топографической съемкой называют комплекс полевых и камеральных работ по определению взаимного планово-высотного расположения характерных точек местности, выполняемых с целью получения топографических карт и планов, а также их электронных аналогов — электронных карт (ЭК) и цифровых моделей местности (ЦММ).  
Если съемку выполняют только для получения плана местности без изображения рельефа, то такую съемку называют ситуационной или горизонтальной. Если в результате съемки должны быть получены план и цифровая модель местности или карта с изображением рельефа, то такую съемку называют топографической.  
В зависимости от основного используемого прибора различают несколько видов съемок:

1. Теодолитная съемка
2. Тахеометрическая съемка
3. Мензульная съемка
4. Нивелирование поверхности
5. Фототопографическая  съемка

Разновидностями фототопографической  съемки  являются стереотопографическая, комбинированная, контурная и наземная фототопографическая (фототеодолитная) съемки.

Выбор вида съемок зависит  от стадии изысканий, характера будущего объекта, условий проведения съемки, наличия времени и средств  измерений, а также от других факторов. Объем, содержание, длительность и стоимость  съемочных работ в значительной степени зависят от масштаба съемки. На выбор масштаба влияют так называемые масштабообразующие факторы, к которым относятся: удобочитаемость плана, точность изображения рельефа, возможность изображения существующих контуров и элементов проектируемых объектов, точность графических данных при проектировании, стоимость работ и др.  В соответствии с этими факторами и на соновании опыта съемочных и проектных работ в программе инженерно-геодезических исканий задают масштабы, полноту и особые требования к инженерно-топографическим съемкам, предназначенным для обеспечения проектирования и строительства объектов.

Теодолитная съемка называется съемка местности, выполняемая с помощью теодолита и мерных приборов. В современных условиях в качестве мерных приборов используют светодальномеры.  Теодолитную съемку   производят теодолитом со светодальномерной насадкой или электронным тахеометром. Теодолитные съемки используют для создания ситуационных планов и карт. Ее широко используют для съемки полосы вдоль трассы автомобильных дорог, для съемки долины реки при изысканиях мостовых переходов.

Тахеометрической  съемкой называется съемка местности, выполняемая при помощи теодолитов и тахеометров (номограммных или электронных). Особенно эффективной тахеометрическая съемка оказывается при использовании в качестве основного прибора электронных тахеометров. В настоящее время это один из основных методов съемки подробностей и рельефа местности. Служит для получения топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ) и при изысканиях инженерных сооружений (дорог, мостовых переходов, развязок движения, гидромелиоративных систем и т. д.). Достоинствами тахеометрической съемки является возможность автоматизации процесса сбора и регистрации данных с последующим широким использованием средств автоматизации и вычислительной техники для обработки данных и подготовки топографических планов и ЦММ.

Мензульной   называется топографическая съемка, выполняемая при помощи двух приборов: мензулы и кипрегеля, с помощью которых непосредственно на местности получают топографический план. При инженерно-геодезических изысканиях мензульная съемка предназначена для получения топографических планов сравнительно небольших участков, используемых для строительства инженерных сооружений.   Это устаревший вид топографической съемки, который несмотря на одно явное достоинство, связанное с возможностью непосредственного контроля качества производимых работ, страдает существенными недостатками, такими как: выполнение всего комплекса работ в полевых условиях, невозможность использования средств автоматизации и вычислительной техники для сбора, регистрации и обработки данных, проблемы с подготовкой топографических планов на графопостроителях и с подготовкой ЦММ. 

Нивелированием  поверхности  называется топографическая съемка местности, выполняемая при помощи теодолита, меры длины и дальномера. Нивелирование поверхности по квадратам выполняют с помощью нивелира и землемерной ленты для получения топографических планов и ЦММ.  Нивелирование поверхности особенно эффективно при использовании регистрирующих (электронных) нивелиров и применяют в тех случаях, когда точность съемки рельефа с использованием других съемок,  оказывается недостаточной:   при строительстве аэродромов, вертолетных и прочих площадок, работ по осушению и орошению территорий и т.п.). Основными преимуществами съемки местности с использованием геометрического нивелирования являются высокая точность съемки рельефа и возможность получения информации в виде регулярных точек, удобной для последующего проектирования и строительства сооружений.

Фототопографической  съемкой    называется комплекс работ, выполняемых для создания топографических планов и карт с использованием материалов фотосъемки.  В основе фототопографической съемки лежат процессы получения фотоизображений местности и определения размеров, формы и пространственного положения топографических элементов местности методами фотограмметрии (измерительной фотографии). Наземная фототопографическая (фототеодолитная)  съемка  производится с помощью специального прибора — фототеодолита, который представляет собой комбинацию теодолита и высокоточной фотокамеры. При фотографировании участка местности с двух точек базиса можно получить стереоскопическую модель местности, при камеральной обработке которой можно подготовить топографический план в горизонталях и ЦММ. Это один из наиболее перспективных видов топографических съемок, требующий минимальных затрат труда в полевых условиях, с перенесением основного объема работы по получению исходной информации о местности в камеральные условия с максимальным привлечением средств автоматизации и вычислительной техники. Фототеодолитная съемка — это дистанционная топографическая съемка, использование которой оказывается особенно эффективным в открытой пересеченной и горной местности, а также при обследовании существующих инженерных сооружений.

Виды съемок

Современные виды топографических  съемок

В настоящее время успешно  применяются цифровые топографические  съемки местности с использованием спутниковой технологии. Данная технология базируется на использовании новейших достижений в области спутниковых  радионавигационных систем: ГЛОНАСС (Россия) и НАВСТАР (США). В результате составляются топографические карты и планы, фотопланы, ортофотопланы, цифровые модели местности (ЦММ) и рельефа (ЦМР). Цифровая модель местности представляет собой информацию о местности, выраженной  в цифровой форме. ЦММ создается по компьютерным технологиям на базе топографических съемок, также путем преобразования в цифровую форму картографического изображения. 

Лазерное сканирование—это современный оперативный вид съемки местности, который вобрал в себя последние достижения компьютерных технологий. С помощью сканера аналоговое изображение карты, плана или снимка преобразуется в растровую, цифровую форму, после чего изображение может быть обработано на компьютере путем преобразования растрового изображения в векторную форму. Путем обработки на компьютере кодируются контуры ситуации, условные знаки, рельеф, т.е. вся информация о местности переводится в цифровую форму. ЦММ состоит из независимых моделей: рельефа местности, коммуникаций, зданий, сооружений, гидрографии, почвенно-растительного покрова и др. Применение лазерного сканирования местности в настоящее время оказывается особенно эффективным в связи с большими объемами полевых работ по сбору информации для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта существующих автомобильных дорог. С помощью лазерного сканирования можно проследить динамику развития оползневых процессов, выполнить деформационный мониторинг промышленных объектов, например линий электропередач высокого напряжения.

Топографическую  съемку рельефа и создание цифровых моделей  рельефа высокой точности  обеспечивает воздушное лазерное сканирование (лидарная аэросъемка). Позволяет получить высокую точность съемки и плотность точек также координаты точек лазерных отражений даже в лесной местности под кронами деревьев. При помощи воздушного лазерного сканирования создают сеточные трехмерные модели местности и объектов местности (моделей  поверхности), 3D модели зданий и сооружений, застроенных территорий, проводят  обследование электротехнических объектов (высоковольтных ЛЭП , подстанций и объектов транспортной  инфраструктуры, инвентаризация и мониторинг лесов; инвентаризация земельно-имущественного комплекса, мониторинг крупных инженерных объектов, например, открытых разработок полезных ископаемых.  

Наземное лазерное сканирование является самостоятельным направлением топогеодезических работ и построено практически на тех же принципах производства измерений, что и воздушное лазерное сканирование. Наземное лазерное сканирование позволяет обеспечить большую плотность и точность точек лазерных отражений и, следовательно, более высокий уровень детализации съемки. Наземную лазерную съемку используют при необходимости получения детальных планов и трехмерных моделей на локальные территории в несколько десятков га. Наземное лазерное сканирование применяется при необходимости получения детальных характеристик мостов, путепроводов, эстакад, надземных коммуникаций, диаметров труб и места смены диаметров труб на эстакадах, линейные размеры объектов. Трехмерные модели таких объектов по данным сканирования создаются однозначно, так как все материалы съемок находятся в едином трехмерном координатном поле, благодаря чему взаимное положение моделей объектов определяется с высокой точностью. Наземное лазерное сканирование используется при съемках и построении моделей рельефа и местности на локальные территории, где применение воздушной локации не оправдано по экономическим соображениям, либо необходимо отразить все микроформы и сложные участки рельефа. Лазерное сканирование позволяет зафиксировать абсолютно все формы рельефа, присутствующие в зоне съемки, и в процессе постобработки уточнить необходимость отображения того или иного элемента. Наземное лазерное сканирование - на сегодняшний день самый оперативный и производительный способ получения точной и наиболее полной информации о пространственном объекте. Преимущества метода перед тахеометрической съемкой и другими наземными видами съемки: мгновенная трехмерная визуализация;  высокая точность; несравнимо более полные результаты; быстрый сбор данных; обеспечение безопасности при съемке труднодоступных и опасных объектов

Материальные затраты по сбору  данных и моделированию объекта  методами трехмерного наземного  лазерного сканирования на небольших  участках и объектах сопоставимы  с традиционными методами съемки, а на участках большой площади  или протяженности – существенно  ниже. Даже при сопоставимых расходах на съемку, полнота и точность результатов  наземного лазерного сканирования позволяют избежать дополнительных расходов на этапах проектирования, строительства  и эксплуатации объекта.

Наземное лазерное сканирование успешно применяется при решении  следующих задач:

• Съёмка фасадов исторических зданий, памятников и уникальных объектов для их реконструкции.
• Создание трёхмерных моделей местности.
• Создание трёхмерных моделей сложных инженерных сооружений и технологического оборудования с высокой степенью детализации и точности.
• Определение объёмов земляных работ и/или технологических ёмкостей.
• Контроль строительства мостовых и тоннельных переходов.