СЪЕМКА
1. Основные данные. Масштабы
Применяют следующие виды съемок: мензульную, тахеометрическую, нивелирную, наземную фототеодолитную, иначе называемую наземной стереофотограмметрической, и аэрофотосъемку.
Основным видом государственных съемок в СССР в последние десятилетия стала аэрофотосъемка. Этот наиболее совершенный способ получает все большее распространение и при гидротехнических изысканиях.
Наиболее распространенным из наземных способов является мензульная съемка, при которой горизонтали на планшете наносятся обязательно в поле; в этом ее преимущество перед тахеометрической. Только при малом объеме работ и при неблагоприятных условиях погоды, затрудняющих применение мензулы, можно пользоваться тахеометрической съемкой.
Съемка нивелирная производится главным образом для выяснения рельефа поймы, заросшей лесом и кустарником, а также на открытой равнинной местности со слабо выраженным рельефом, особенно для подсчета объемов земляных работ.
Наземную фототеодолитную съемку следует применять в малодоступных районах со сложным рельефом, например при изысканиях в горных ущельях и в местах сооружений.
Масштабы съемки выбирают в зависимости от ее цели, а также мощности реки, характера ее поймы и пр. Распространенным масштабом съемки при подробных исследованиях средних рек с неширокой поймой является 1 : 10 000. Для более мощных рек и тля рек с широкой поймой может быть применен масштаб 1 : 25 000. В случае съемки малых рек, а также в случае необходимости получения детальных планов, например в местах сооружений, применяют масштабы 1:5 000, 1:2 000 1:1000, 1 : 500.
Иногда при исследованиях одной и той же реки применяют разные масштабы: например, площадь, намечаемая под водохранилища, снимается в масштабе 1:25 000 и даже 1:50000, русло реки и прибрежная полоса — в масштабе 1 : 10 000.
2. Координаты
Пользование географическими координатами (широтой и долготой) при крупномасштабных съемках довольно сложно, поэтому в СССР с 1928 г. введена прямоугольная поперечно-цилиндрическая зональная система координат, называемая сокращенно проекцией Гаусса, по которой поверхность эллипсоида разбита на зоны, ограниченные меридианами, отстоящими друг от друга на 60. Меридиан, делящий зону на две равные части, называется осевым.
Если при гидротехнических изысканиях используются съемки, уже исполненные в других системах координат, то эти съемки привязывают к данной с перечислением координат другой системы в систему координат Гаусса; данная же съемка обязательно ведется в системе координат Гаусса.
3. Мензульная съемка
Объем съемочных работ (посредством мензулы и кипрегеля) определяется главным образом требованиями задания. Если требуется дать полную характеристику реки и ее поймы, то съемку можно ограничить пределами поймы, находящимися выше уровня самых высоких вод, с некоторым запасом, например 1 м.
При подробных комплексных изысканиях, производимых для обоснования технических проектов, границы съемки устанавливают согласно требованиям проекта и определяют главным образом отметкой проектного подпорного горизонта, с тем чтобы имелась возможность выявить контуры проектируемого водохранилища. Таким образом, в программе съемочных работ нередко намечается та или иная горизонталь, до которой требуется довести съемку.
Если не имеется в виду создавать искусственный подпор на реке, то в задании указывают ширину съемки полосы по обоим берегам, считая от бровки. Ширина такой полосы колеблется в пределах 100—400 м и увеличивается в тех местах, где это требуется по заданию. Для общей же характеристики поймы в таких случаях через соответствующие расстояния прокладывают поперечные профили, по которым производят нивелирование V класса с установкой реперов; поперечные профили доводят до уровня самых высоких вод на 0,5—1 м.
Для обеспечения съемки дополнительными опорными плановыми и высотными точками необходимо наметить их на местности и затем нанести на плашет. С этой целью применяются различные способы так называемого съемочного (рабочего) обоснования, а именно: 1) графическая триангуляции; 2) теодолитные ходы; 3) мензульные ходы; 4) тахеометрические ходы.
Если производятся исследования реки, которую по проекту намечается использовать в свободном состоянии, то съемка имеет некоторые особенности.
В этом случае на ширине, определяемой в задании, съемка русла реки и береговой полосы производится в более крупном масштабе — 1 : 10 000, 1:5 000, 1:2000, в зависимости от ширины реки. Съемка же поймы ведется в более мелком масштабе - 1 : 25 000, 1 : 10 000, в зависимости от ширины поймы, и выполняется либо па всем протяжении реки, либо на отдельных ее участках. При съемке поймы нередко применяются облегченные методы.
4. Нивелирная съемка рельефа
Для характеристики рельефа закрытой местности нивелирование производят по поперечным профилям, привязываемым к опорным плановым и высотным точкам; иногда в качестве опорных высотных точек могут служить отметки уровня воды при условии введения соответствующие поправок на колебания уровня, определенного при помощи показания передвижного водомерного поста.
Поперечные профили разбивают как по прямым, так и по ломаным линиям. Расстояния удобно измерять дальномером.
Для характеристики рельефа открытой местности на всей снимаемой площади разбивают сеть квадратов. Длина сторон квадрата зависит от характера рельефа и от требования задания. Обычно она колеблется в пределах 50—200 м. В вершинах квадратов забивают колья, которые снабжаются сторожками с надписями.
В обоих случаях применяют нивелирование V класса.
5. Фототеодолитная съемка
Фототеодолитную (стереофотограмметрическую) наземную съемку производят при сложном рельефе, в малодоступной местности, например в капьепообразных долинах горных рек с крутыми склонами. Кроме того, ее применяют при решении специальных задач: изучения волнения, ледохода, зимнего режима рек, озер, оползней, геологического строения берегов и т. д.
Рассматриваемый вид съемки основан на использовании в геодезических целях фотографических снимков, которые, как известно, представляют собой перспективное изображение местности, подчиняющееся определенным геометрическим закономерностям.
Нахождение приведенных зависимостей составляет одну из задач стереофотограмметрии, являющейся важным разделом геодезии.
Основным прибором для наземной фототеодолитной съемки является фототеодолит. Так как, кроме фотографирования местности, в состав фототеодолитной съемки входит измерение базисов и привязка их к опорной сети, то обычно в состав фототеодолитного комплекта входят: 1) фотокамера с ориентирующим устройством для установки камеры в требуемом положении относительно базиса и горизонта; 2) теодолит со специальным дальномером для измерения длины базиса; 3) набор реек.
Имеются конструкции фототеодолитов, в которых фотокамера и фототеодолит соединены вместе.
Сущность фототеодолитной съемки основана на определении координат точек посредством прямых засечек с двух концов благодаря чему получается изображение стереоскопической модели местности в малом масштабе. Бинокулярный микроскоп снабжен двумя марками для визирования на любые точки снимка посредством вращения штурвалов. При этом определяемые величины могут быть измерены с высокой точностью по соответветствующим шкалам.
Опорная сеть для фототеодолитной съемки. Для фототеодолитной съемки должна быть проложена соответствующая опорная геодезическая сеть. Здесь, кроме триангуляционной сети, применяют и полигонометрические ходы соответствующих классов; базисы, с которых производится съемка, должны быть привязаны к опорной геодезической сети. Масштабы фототеодолптной съемки в горных условиях: 1 : 500—1 : 10 000. Нередко фототсодолитная съемка сочетается с аэрофотосъемкой.
6. Аэрофотосъемка
Аэрофотосъемку применяют для составления планов значительных площадей. Этот вид съемки надо признать наиболее совершенным как по быстроте процесса съемки, так и по ее качеству, а равно и по стоимости работ. Масштаб, в котором производится съемка, влияет на ее стоимость значительно меньше, чем при применении, например, мензульной съемки.
Применяемые масштабы аэрофотосъемки обычно колеблются в широких пределах — от 1 : 5 000 до 1 : 100 000. В последние годы при гидротехнических изысканиях с успехом производились съемки в масштабах 1 : 2 000, 1 : 1 000 и даже 1 : 500.
Необходимо добавить, что кроме применения аэрофотосъемки для решения картографических задач, ее широко используют в различных отраслях исследовании; гидрологических, геоморфологических, почвенных, геоботанических, при железнодорожных и автодорожных изысканиях, изысканиях каналов и др. В последующих главах описываются способы применения аэрофотосъемки в составе гидротехнических изысканий.
Прежде чем приступить к аэрофотосъемке, необходимо проложить опорную геодезическую сеть, которая развивается в виде триангуляции и полигонометрии методами, описанными выше.
Для получения аэроснимков применяют аэрофотоаппарат, устанавливаемый на самолете объективом вниз, чтобы на аэроснимке получать плановое изображение местности. Если ось камеры имеет наклонное (не вертикальное) положение, то получается перспективный снимок.
Аэрофотоаппарат состоит из общего корпуса, конуса с объективом и кассеты; в кассете помещаются две катушки, вращающиеся на осях. На первой катушке намотана светочувствительная целлулоидная пленка; конец пленки закрепляется на второй катушке.
Фотографирование местности во время полета производят через определенные промежутки времени таким образом, чтобы каждым последующий снимок перекрывал предыдущий. Для этого пленка автоматически перематывается с одной катушки на другую.
Продольное и поперечное перекрытия обеспечивают полную съемку местности без пропуска каких-либо частей территории; кроме того, продольное перекрытие необходимо для получения стереоскопического эффекта, используемого стереофотограмметрией при обработке каждой стереопары, снимков, подобно тому, как это делается при фототеодолитной съемке.
Несмотря на принимаемые меры, полет во время съемки часто совершается не на одной высоте, а кроме того, происходят поперечные и продольные колебания самолета.
Это вызывает искажения на аэроснимках от нарушения заданного масштаба съемки вследствие колебаний самолета, а также от влияния рельефа.
После того как закопчен летносъемочный процесс, пленку проявляют и фиксируют, далее с негативов получают контатные отпечатки на светочувствительной бумаге. Если наложить снимки один на другой таким образом, чтобы более или менее точно совпали общие части, изображенные на обоих смежных снимках, то получается так называемый накидной монтаж; он производится на больших деревянных щитах путем прикрепления аэроснимков кнопками. Обычно с накидного монтажа снимают фотокопию в уменьшенном масштабе, которая используется при последующей работе.
Если аэроснимки тщательно наложить последовательно друг на друга и срезать боковые части, а затем наклеить оставшиеся центральные части их на картон или фанеру, то получится так называемая фотосхема. Для предварительных проектных и исследовательских работ фотосхсма является ценным материалом.
Для выявления на аэроснимках тех объектов, которые должны быть указаны на карте, а также для других целей (в зависимости от задания) производится дешифрирование аэрофотоснимков. Для этого пользуются стереоскопами; пособием служат специальные альбомы, в которых изображены аэроснимки различных объектов с пояснениями. При одновременном рассмотрении помощью стереоскопа двух взаимно перекрывающихся аэроснимков получается стереоскопическая модель местности; при применении топографических стереоскопов можно нарисовать рельеф (горизонтали).
Для устранения искажений и приведения всех снимков к одному масштабу производят так называемое трансформирование аэроснимков специальным прибором — трансформаторе.
Если произвести трансформирование всех аэроснимков и смонтировать их на планшете с нанесенными опорными точками то, срезав соответственно накладываемые друг па друга части, можно получить так называемый фотоплан.
После изготовления фотопланов в виде планшетов последние прикрепляют к мензульной доске и производят съемку рельефа посредством мензулы и кипрегеля. Такой метод называется комбинированной аэрофотосъемкой.
Наиболее распространенной является стерео фотограмметрическая аэрофотосъемка, при которой плановые и высотные опорные точки определяют топографо-геодезическими методами в ограниченном количестве, а все остальные работы — сгущение опорной сети, рисование рельефа производят камеральным способом с применением стереофотограмметрии. Для этой цели используют специальные стереофотограм-метрические приборы: стереопланиграф, мультиплекс, стереометры и др., описание которых дается в специальных курсах.
7. Авиационная разведка в составе гидротехнических изысканий
Кроме аэрофотосъемочных работ, занимающих видное место при гидротехнических изысканиях, широкое применение имеет также авиационная разведка; производят ее для изучения гидрологических и метеорологических явлений, геологии, геоморфологии, почвенного и растительного покрова, а также для специальных целей: выбора створа плотины, обзора зоны водохранилища и др. В этих случаях визуальные наблюдения производят с самолета с соответствующими зарисовками на картах.
