Про вимоги до топографічної зйомки, або Продовження розмови про «тривимірної геопідоснові»
Завантажити статтю в форматі PDF - 233 Кбайт
Кілька років тому в середовищі проектувальників народився термін «тривимірна геоподоснова» - саме її проектувальники хотіли отримувати від дослідників замість звичайної двовимірної, тобто плану. Оскільки термін не стандартизований і кожен розумів його по-своєму, в [1] було запропоновано розуміти під ним комбінацію інженерно-топографічного плану (ІТП) [2] і тривимірної цифрової моделі місцевості (ЦММ) з поділом останньої на цифрову модель рельєфу (ЦМР) і цифрову модель об'єктів місцевості (ЦМОМ). З огляду на те що інших аргументованих пропозицій не було, будемо дотримуватися саме цього тлумачення.
Як відомо, основним вихідним матеріалом для робочого проектування будівництва будівель і споруд є інженерно-топографічний план масштабу 1: 500, а також профілі з тим же горизонтальним масштабом і більшим вертикальним (1:50 - 1: 200). Вимоги до плану досить чітко прописані в [2], [3] і [4]. Плани більших масштабів виготовляються за спеціальними вимогами [5], тому ми їх поки не розглядаємо. Залишимо осторонь інформацію, що відображається на інженерно-топографічних планах за додатковим завданням замовника, а також на акваторіях. Крім того, не будемо зупинятися на оцінці точності оцифровки вихідних картографічних матеріалів, методика якої приведена в [6].
Вимоги до складу просторової інформації
Основна відмінність ЦММ від плану укладено в тому, що для кожної точки відображуваних об'єктів потрібно завдання не тільки планових координат (X, Y), але і висотної позначки (H). На плані ж потрібно відображати позначки або глибини тільки для певних об'єктів в встановлених місцях (дод. Д [3]):- Висоти підлоги першого поверху, вимощення, землі або тротуару на розі будинку.
- Висоти урізу води, позначки висот непостійних берегових ліній, глибини природних і штучних водойм, глибини берегових обривів.
- Висоти, що характеризують територію і окремі споруди, включаючи:
- характерні елементи рельєфу, перетин доріг, вулиць та проїздів, гребель, мостів, насипів;
- верх і низ гребель, мостів, підпірних стінок, укріплених укосів, бетонованих лотків і кюветів, насипів, доріг, колодязів;
- головки рейок (в тому числі трамвайних);
- верх і низ підпірних стінок, укріплених укосів і бетонованих лотків;
- кути і цоколі капітальних будівель;
- місця зміни профілю спланованих поверхонь і мощення, майданчики біля входу в капітальні будівлі.
- Висоти, що характеризують підземні комунікації:
- верх чавунного кільця люка колодязя (обичайка);
- землі (або мощення) у колодязя;
- труб, каналів (промірами від обичайок з відліком до 1 см);
- в соматичних мережах - дно лотка;
- в перепадних колодязях - висота низу входить труби;
- в колодязях-відстійниках - дно колодязя, низ вхідної та вихідної труб;
- у напірних трубопроводів - верх труб;
- в каналах і колекторах - верх і низ каналів (колекторів);
- в кабельних мережах - місце перетину кабелю зі стінками колодязя, верх і низ пакета (блоку) при кабельної каналізації;
- глибини закладення безколодезних прокладок.
Вимоги до подробиці просторової інформації
Згідно [3], на кожному квадратному дециметр плану має бути підписана не менше п'яти висот характерних точок місцевості. Кожен підпис висотної позначки з пунсонів займає на плані приблизно 20 мм², тому теоретично на квадратному дециметр плану можна розмістити до п'ятисот неперекривающіхся відміток. Однак на забудованій території кількість позначок зазвичай не перевищує 25 - навіть при такій щільності виникають проблеми з їх розміщенням. Тому велика частина певних при тахеометрической зйомці висотних відміток не потрапляє на план. Крім того, положення деяких точок визначається лінійними промірами без вимірювання висот.
Трапляється і «дефіцит» планових координат - мова йде про так званих «подвійних» відмітках підпірних стінок і бортових каменів, коли у двох точок з різними висотами виявляються однакові X і Y. У цьому випадку для однозначного побудови поверхні Вам потрібна додаткова інформація - або вказівка верху / низу, або зміна планових координат однієї з точок. Якщо і верх і низ знімати окремими пікетами, проблеми не виникає.
Велика частина відображаються на плані висотних відміток (кути будівель, підстави стовпів, дерев і т. Д.) Відноситься до місця перетину наземного об'єкта з поверхнею рельєфу. Однак для побудови просторової моделі такого об'єкта потрібно знати не тільки позначку його заснування, а й його висоту - або висоти його частин, якщо об'єкт має складну форму (будова з різноповерхових частинами, двосхилий дах і т. Д.).
На планах повинні відображатися виступи і уступи будівель і споруд, що перевищують 0,5 мм [3], що для масштабу 1: 500 відповідає 0,25 м на місцевості. Якщо виходити з тих же критеріїв детальності графічного відображення, то при використанні відповідно до [6] вертикального масштабу профілю 1: 100, слід відображати сходинки висотою від 0,05 м і більше.
Маючи в своєму розпорядженні пікети на характерних елементах рельєфу (наприклад, вододілах і тальвегах), ми ігноруємо більш дрібні елементи в проміжках. При побудові горизонталей по таким ребрах трикутників виявилася невдалою, то яка залежить від величини нерівності рельєфу і кута нахилу місцевості. Наприклад, середня похибка зйомки рельєфу, згідно п. 5.11 [2], не повинна перевищувати 1/3 перетину рельєфу при кутах нахилу поверхні від 2 до 10 градусів. Можна розрахувати, що при перетині рельєфу 0,5 м гранична величина пропущеної нерівності (тобто відхилення поверхні землі від прямої, що проходить через сусідні пікети) не повинна перевищувати (0,5 / 3) * cos10 ° = 0,16 м.
Для точності визначення обсягу переміщуваного грунту важлива також площа, яку займає неврахованої деталлю рельєфу. Припустимо, в квадраті 20 × 20 м між двома парами пікетів є циліндрична опуклість з максимальною висотою 0,15 м. Неважко підрахувати, що її неврахування при поданні даної поверхні тільки двома трикутниками призведе до помилки приблизно в 40 м². Не так вже й багато, але для ділянки в 1 га, розташованого на пагорбі або верхньої (як правило, опуклою) частини схилу, вийде вже 40 * 25 = 1000 м2 зайвого грунту. Якщо ж брати пікети в два рази частіше (тобто через 10 м), помилка зменшиться вчетверо і складе 250 м² на гектар. Цей фактор можна врахувати заздалегідь, оскільки позитивні форми рівнинного рельєфу зазвичай мають опуклу форму, а негативні - увігнуту. Якщо на підлягає зйомці ділянку є наближені дані про рельєф, то радіус кривизни поверхні і необхідну густоту пікетів легко розрахувати по величинам закладення горизонталей або окремим висотним позначок.
Все частіше використовується при топографічної зйомці метод повітряного або наземного лазерного сканування дозволяє домогтися дуже високої густини точок, що дає можливість відмовитися від використання структурних ліній і редагування тріангуляції Делоне при побудові ЦМР, проте його застосування обмежується вимогою забезпечити пряму видимість від сканера. При наявності густий трав'янистої рослинності, снігового покриву або будівельного сміття цей метод може дати незадовільні результати, так як основна частина точок не буде відповідати рельєфу, а при фільтрації їх густота значно знизиться.
Вимоги до точності просторової інформації
У п. 5.25 [3] вимоги до точності висотного положення точок знімальної геодезичної мережі при висоті перетину рельєфу 0,5 м збігаються з вимогами до точності їх планового положення. Відносно рельєфу при тому ж його перетині вимоги до точності приблизно в два рази вище (п. 5.11 [2]), ніж до планового положення точок на незабудованій території (п. 5.9 [2]). З наземних об'єктів найбільш точно слід визначати висоти люків колодязів підземних споруд і верху труб на дорогах, урізу води в водоймах і підлог в капітальних будівлях. Їх необхідно визначати двічі (по двом сторонам рейки або при двох колах) з граничним розбіжністю 20 мм (п. 5.80 [3]), тоді гранична помилка середнього значення складе 10 мм.
Ще більша різниця у вимогах до точності планового і висотного положення підземних комунікацій: «граничні помилки визначення елементів підземної інженерної мережі в плані не повинні бути більше 0,2 мм» (п. 6.29 [4]), що відповідає 100 мм на місцевості, а «похибка визначення висот комунікацій не повинна бути більше 10 мм» (п. 5.2.28 [4]). Для новозбудованих комунікацій розбіжності в перевищеннях, отриманих по чорним і червоним сторонам рейок, для кожної станції не повинні перевищувати 5 мм (п. 6.34 [4]).
Помилки в оцінках землі призводять до помилок в організації рельєфу, які найчастіше більш помітні, ніж неточності в плановому положенні капітальних споруд. Помітите ви, наприклад, що ганок вашого будинку зміщено на 10 см до одного з кутів? А от не звернути уваги на калюжу такої ж глибини, що утворюється перед ґанком після кожного дощу, навряд чи можливо ...
Вимоги до формату моделі
Дослідники не завжди мають можливість сформувати ЦММ в тому форматі, який необхідний проектувальнику, а конвертація з одного формату в інший нерідко призводить до втрати і спотворення інформації. Тому від дослідників замовнику часто передається не сама модель, а необхідні вихідні дані для її однозначної формування програмними засобами останнього.
Якщо ЦМР повинна бути представлена у вигляді регулярної сітки (Grid), зазвичай досить текстового файлу з триплету координат, розташованих через задані проміжки точок. Інтервал між точками повинен бути заданий - від його величини залежить точність такої моделі.
Якщо використовується нерегулярна мережа трикутників (TIN), то крім текстового файлу з триплету координат вершин, які зазвичай збігаються з знімальними пікетами, необхідна інформація про те, як по ним повинна виконуватися тріангуляція. Це може бути текстовий файл з координатами вершин структурних ліній або графічний файл із зображенням цих ліній або побудованих за ним трикутників у взаємно зрозумілою обмінному форматі (наприклад, DXF або XML).
Додаткові вимоги
Зйомку для створення ЦМР слід виконувати при відсутності сніжного покриву і льоду, оскільки вони значно знижують точність результатів.
У деяких випадках для текстурування об'єктів з метою створення фотореалістичних просторових моделей місцевості потрібні їх цифрові фотознімки. Вимоги до тих знімків (допустимі ракурси, дозвіл і т. Д.) Також повинні бути регламентовані.
Зі сказаного видно, що для отримання очікуваного результату проектувальникам і дослідникам необхідно докласти певних зусиль з розробки та узгодження досить докладних технічних вимог до ЦММ і вихідними даними для її створення.
література
Валентина Чешева,
директор відділу землеустрою,
пошуків і генплану
компанії CSoft,
доктор філософії, к.т.н.
Дмитро Осипов,
головний спеціаліст
відділу цифрових топографічних планів
ГУП «Мосгоргеотрест», к.т.н.
Євген Осипов,
студент IV курсу
факультету прикладної космонавтики МІІГАіК