Топография

Материал из «Знание.Вики»
Пример топографической карты

Топогра́фия (др.-греч τόπος — «место» и γράφω — «пишу») — одна из отраслей науки и практики на стыке геодезии и картографии. Её основной целью является изучение местности в географическом и геометрическом отношении путём создания топографических карт и планов на основе специальных съёмок — наземных, аэрофотосъёмок и снимков из космоса. Топография изучает классификацию, содержание и точность топографических карт и планов, а также методики их создания, обновления и получения информации о территории. В каждой стране эти вопросы регулируются национальными стандартами, учитывая хозяйственно-политические факторы, организационно-технические возможности картографо-геодезических служб, а также особенности ландшафтов[1].

История топографических работ

Исследование окружающей местности путём составления простейших карт зародилось задолго до нашей эры. Однако, точное картографическое изображение стало возможным только с появлением нивелира, а спустя век — теодолита. Первые примитивные инструменты для проведения съёмок были изобретены задолго до нашего времени. Например, нивелир встречается в трудах греческого учёного-механика Герона Александрийского (I век) и римского архитектора Марка Витрувия (I век до нашей эры). В XVI веке топографические планы и карты претерпели значительные изменения. В их состав стали включать все основные элементы, которые до сих пор остаются неизменными: оптические трубы, уровни, отсчётные приспособления и сетки нитей. Это время стало переломным для достоверности и точности таких карт и планов. В течение многих столетий топография прошла долгий и тщательный путь постоянного совершенствования. Топографические съёмки XIX века достигли высокого искусства исполнения. Топографические карты России, созданные в этот период, отличаются достоверностью и надёжностью передачи информации, особенно касаемо рельефа[2].

История топографических работ в России

В начале XX века при топографических съёмках стали использовать сначала наземные, а затем аэрофотографические снимки. В результате разработки и внедрения в производство аэрофототопографической технологии создания карт, она стала основной методикой в топографо-геодезическом производстве. Однако, с течением времени всё чаще стали использовать материалы космических и лазерных съёмок для создания топографических карт. В России, в истории создания топографических карт, Петром I был заложен фундамент для систематических топографических съёмок. Однако, процесс их разработки и составления шёл медленно, и к началу XX века топографические карты были готовы только для европейской части страны и крайне ограниченной части Сибири. Это говорит о том, что в то время Россия имела лишь частичное представление о своей территории и была не в полной мере изучена и задокументирована с точки зрения топографического изображения[3].

Большая работа по съёмкам начала производиться топографо-геодезической службой СССР с 30-х годов XX века. Специалисты этой службы предприняли серьёзные усилия, чтобы создать подробные и точные топографические карты страны. К 50-м годам были составлены топографические карты всей страны масштаба 1:100 000. Эти карты давали возможность получить общее представление о рельефе, реках, лесах и других объектах на всей территории. Они стали незаменимым инструментом для различных областей научных исследований, строительства и планирования городов и сельской местности.

Однако, развитие технологий и потребности в более подробных и точных данных привели к тому, что к настоящему времени были созданы более детальные карты масштабов 1:25 000 и частично 1:10 000. Это позволило получить более точную и полную информацию о местности, планировании строительства, организации ландшафтного дизайна, разработке маршрутов для туризма и многих других сферах[4].

Методы топографии

Наземная съёмка

Наземная съёмка

Под наземной топографической съёмкой понимается процесс, включающий в себя работу на местности и в офисе с целью определения взаимного расположения ключевых точек и элементов ландшафта. Такая съёмка позволяет создать детальный план и карту местности, а также аналитическую модель, представленную в цифровой форме. Наземные методы играют важную роль при создании планов и карт местности, особенно в случае небольших участков. Они также широко используются при решении различных инженерных задач, включая строительство крупных сооружений, каналов и других подобных проектов. Точные планы и карты местности, созданные с помощью наземных методов, предоставляют ценную информацию о ландшафте, природных объектах и особенностях территории. Эти данные являются неотъемлемой частью разработки и реализации проектов, так как позволяют понять и предсказать возможные препятствия и риски, связанные с выбранной местностью. Один из важных аспектов наземных методов — использование инструментов и технологий, позволяющих собирать данные о местности с высокой точностью. Среди таких инструментов можно выделить:

Эти методы позволяют получить детальную информацию о высотах, контурах и других характеристиках местности[5].

Наземные виды съёмок делятся на несколько типов:

  1. Геометрические съёмки основаны на использовании геометрических принципов и приборов, которые позволяют определить высоту объекта над уровнем моря.
  2. Тригонометрические съёмки используют математические расчеты с использованием треугольников для определения высоты объектов.
  3. Барометрические съёмки основаны на измерениях атмосферного давления и его изменениях для определения высоты.
  1. Тахеометрические съёмки основаны на использовании тахеометра — специального прибора для измерения горизонтальных и вертикальных углов, а также расстояний.
  2. Мензульные съёмки используют мензулу — специальный измерительный прибор для измерения высоты и прочих геометрических характеристик.
  3. Фототеодолитные съёмки основаны на использовании фототеодолита — устройства, которое сочетает в себе возможности фотографии и теодолита для определения позиции и ориентации объектов на местности[6].

Аэрофотосъёмка

Аэрофотосъёмка

Аэросъёмка — процесс получения изображений местности с летательного аппарата следующих видов:

  1. Аэрофотосъёмку ведут фотоаппаратами.
  2. Электронная аэросъёмка происходит с помощью телевизионных или электронных сканирующих устройств.
  3. Тепловая или инфракрасная съёмка — с помощью телевизоров в инфракрасной части спектра.
  4. Радиолокационная съёмка — радиолокаторами, при которых получают изображение в отражённых от поверхностных слоёв электромагнитных радиоволнах.
  5. Аэрокосмическая съёмка — изображение местности, аппаратуры, устанавливаемой на авиационных или космических носителях.

Съёмка больших территорий в настоящее время осуществляется с использованием методов фотограмметрии. Эта наука изучает способы и технологию определения форм, размеров, положения в пространстве, а также количественных и качественных характеристик объектов на основе их изображений[7].

Стереографический метод

Стереотопографический метод съёмки является основным при картографировании местности. Он основан на использовании свойств пары снимков, благодаря чему возможно получать не только контурную, но и высотную информацию о территории в камеральных условиях. Применение стереотопографического метода позволяет создавать карты, а именно планы высокогорных, горных, холмистых и в некоторых случаях даже равнинных районов. Благодаря этому картографы имеют возможность более точного и полного представления о ландшафте и его особенностях. Метод заключается в использовании двух фотоснимков, сделанных из разных точек съёмки, что создает эффект стереозрения. При последующем анализе и сопоставлении этих снимков специалисты могут определить не только форму и контуры объектов, но и их высоту над уровнем моря. Стереотопографический метод съёмки позволяет решать множество задач в области картографии, топографии. Он находит применение при создании карт местности для различных целей, включая планирование транспортных маршрутов, осуществление строительных и реконструкционных работ, а также изучение природных условий и геологических особенностей[8].

Комбинированный метод

Комбинированный метод использования свойств одиночного снимка и пары является эффективным подходом при составлении карты. В данном методе контурная часть карты создается на основе камеральных условий, используя фотопланы или стереоизмерения, а для отображения рельефа местности применяются данные полевых геодезических измерений. Такой подход особенно полезен при работе с плоскоравнинными районами, где стереоскопическое изображение рельефа малоинформативно и не позволяет достаточно точно отобразить его на снимках. Комбинированный метод позволяет сделать карту более точной и надёжной, с учётом как контурной информации, так и деталей рельефа местности, передавая более полное представление о территории. Это значительно повышает качество картографической продукции и делает её более удобной и полезной для различных видов деятельности, таких как планирование масштабирования, определение расположения объектов и многое другое[9].

Автоматизация топографических работ

Задача автоматизации топографических съёмок является приоритетной в области топографо-геодезического производства. Для достижения этой цели необходимо овладеть навыками работы с современными электронными тахеометрами и эффективно использовать функциональные возможности их программного обеспечения. Несмотря на различия внешнего вида и программного обеспечения, присущие электронным тахеометрам разных производителей, существует ряд действий и навыков, которые необходимо освоить для работы с этими приборами.

Геодезические работы

Современные технологии геодезических работ, сформировавшиеся на базе автоматизации всех процессов геодезического производства, являются неотъемлемой частью развития этой области. Автоматизация полевых измерений и топографических съемок, а также математическая обработка результатов измерений и составление планов и карт позволяют значительно упростить и ускорить процесс выполнения геодезических работ[10].

Одним из ключевых аспектов автоматизации в геодезии является создание баз данных геоинформационных систем (ГИС). ГИС представляют собой инструмент, который позволяет хранить, анализировать и отображать пространственные данные, полученные в результате геодезических измерений. Базируясь на ГИС, геодезисты получают доступ к широкому спектру геодезической информации, которая является основой для решения различных задач в различных областях, включая строительство, градостроительство, управление территорией, а также в сельском хозяйстве и экологии. Современный уровень автоматизации топографических работ характеризуется широким применением электронных тахеометров и спутниковых приёмников, цифровых аэросъёмочных комплексов, полевых портативных компьютеров и многофункциональных пакетов программного обеспечения. Электронные приборы стали неотъемлемой частью практически всех видов геодезических и топографических работ. Благодаря этому работа геодезиста, топографа перешла на новый уровень информационного обеспечения пространственной инженерной деятельности в различных областях, включая кадастр и оценку объектов недвижимости, изыскания, проектирование, строительство, эксплуатацию застроенных территорий и другие направления. При этом геодезические спутниковые приёмники заменили традиционные методы построения опорных геодезических, маркшейдерских и межевых сетей, такие как триангуляция, трилатерация и полигонометрия. Электронные тахеометры также заменили традиционные инструменты для линейных измерений, такие как оптические теодолиты и нивелиры, при этом значительно расширив методы и технологии полевых работ[11].

Примечания

  1. ↑ Лурье И. К. Топография. Большая российская энциклопедия. БРЭ. Дата обращения: 31 октября 2023.
  2. ↑ Курошев Г. Д. Топография. — М.: Академия, 2011. — 180 с.
  3. ↑ Андреев Н. В. Основы топографии и картографии. — М.: Просвещение, 1972. — 139 с.
  4. ↑ Штыкова Е. В., Агальцов В.Н. Топография и ориентирование на местности. — Омск: СибГУФК,, 2008. — 52 с.
  5. ↑ Божок А. П., Дрич К. И., Евтифеев С. А. Топография с основами геодезии. — М., 1986. — 303 с.
  6. ↑ Гаврилова И. И. Основы топографии. — Тверь: Тверской государственный университет, 2005. — 131 с.
  7. ↑ Куновская Г. М., Дралова И. П. Геодезия и фотограмметрия. — Гомель: БелГУТ, 2011. — 48 с.
  8. ↑ Калинин А.А., Бондаренко А.М., Семенцов М.Н., Казачков И. А., Матвейкина Ж. В., Самойлова Т. Ф. Фотограмметрия и дистанционное зондирование. — Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО, 2017. — 101 с.
  9. ↑ Попов В. Н., Чекалин С. И. Геодезия. — М.: Горная книга, 2007. — 519 с.
  10. ↑ Владимирова М. Р., Алейникова И. Ю., Калинина И. В. Автоматизация топографических съёмок. — М.: МИИГАиК, 2018. — 36 с.
  11. ↑ Нетребина Ю. С. Автоматизация топографо-геодезических работ. — Воронеж: ВГТУ, 2022. — 40 с.
WLW Checked Off icon.svg Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Топография&oldid=999470