СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ Российский патент 1998 года по МПК G01C15/00 

Изобретение относится к области геодезии, в частности к методам и средствам топографических съемок местности с использованием электронных тахеометров и может быть применено для городских топографических съемок различных масштабов.

Известен метод полевых съемок с использованием электронных тахеометров, имеющих полевой компьютер, при котором необходимо отслеживать снимаемый контур от начала до конца с заложением данных об объекте в память прибора.

В качестве аналога можно привести ряд методик, разработанных зарубежными фирмами для автоматизации полевых топографических работ и их последующей обработки. Примером может служить известная система CADDY (Германия), в которой занесение данных об объемах съемки в память прибора происходит строго следуя его контуру от начала до конца. Другим средством создания цифровых топографических планов является система TOPOCAD (Швеция), которая также предназначена для сбора и обработки результатов геодезических измерений при изысканиях и обеспечивает обмен данными с электронными тахеометрами и полевыми компьютерами. Эта система имеет собственную библиотеку символов, которую можно пополнять и создавать собственные файлы символов [1].

Данный метод хорошо зарекомендовал себя в создании цифровых топографических планов, однако, главный недостаток метода заключается в том, что при полевых съемках различных объектов необходимо отслеживать каждый отдельный контур от начала до конца. Не используются возможности сокращения путей перемещения помощника оператора при взаимной близости объектов при городской съемке, где расстояния между объектами невелико. Это существенно снижает производительность труда при полевых съемках и не всегда удобно при производстве полевых работ.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения цифровых топографических планов, включающий идентификацию снимаемых объектов, базовое семантическое описание с использованием кодирования типа объекта, определение координатного положения и высоты объекта и преобразования полученных данных в стандартный вид хранения цифровых топографических планов [2].

В рассматриваемом прототипе описывается способ построения модели местности, в котором на носителе данных накапливаются координаты измеренных и считанных с топограммы точек, образующих пары отрезков контуров в последовательности, соответствующей последовательности съемки, и таким образом формируется цифровая модель контуров, а на топограмме формируются контуры местности в результате отображения отрезков в той же последовательности съемки. Анализ топограммы позволяет в полевых условиях оперативно оценивать результаты съемки, выявлять ошибки и неполные данные.

Однако, несмотря на то, что с помощью анализируемого способа хорошо получаются электронные топографические планы, он имеет ряд недостатков, а именно: жесткое следование оператора последовательно по контурам местности от начала до конца, нерациональное использование рабочего времени оператора при перемещении от одного объекта к другому, дублирование участков съемки при расположении объектов на линии внешнего контура.

Из описанного выше видно, что возможные неудобства за счет строгого прохождения оператором контура снимаемого объекта местности, некоторые участки которой не нуждаются в пересъемке, снижают производительность труда и несут дополнительные затраты.

Цель изобретения - повышение производительности труда при производстве полевых геодезических работ с использованием электронных тахеометров за счет создания оптимальной последовательности съемки электронным тахеометром и семантического описания точек, составляющих объекты местности с одновременным получением контуров снимаемых объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения цифровых топографических планов, включающем идентификацию снимаемых объектов, расположенных на обследуемой территории, базовое семантическое описание с использованием кодирования типа объекта, определение точек и связей между ними, составляющих внешний контур обследуемой территории и преобразование полученных данных в стандартный вид хранения цифровых топографических планов. Новым является то, что определение точек, составляющих внешний контур объектов съемки, ведут посредством поочередного определения точек объектов и связей, расположенных внутри контура таким образом, что после определения одной точки следующую точку и связь определяют из расчета наиболее близко расположенную к предыдущей.

Введение семантического описания путем определения точек, составляющих внешний контур объектов и связей, объединяющих между собой поочередно каждую точку, обеспечивает возможность исключения промежуточных этапов электронной обработки данных.

При городской съемке объекты расположены в непосредственной близости один от другого и оператор имеет возможность, сокращая пути своего перемещения переходить от объекта к объекту, производя фрагментарную съемку каждого объекта в отдельности. Применяемая при этом система полевого кодирования и задание условий соединения границ, принадлежащих одному из объектов дает в конечном итоге существенное повышение производительности труда при создании городских топографических планов различных масштабов.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен фрагмент топографического плана с объектами съемки, указаны пути перемещения оператора с отражателем и пикетажные номера, присвоенные точкам объектов при полевых работах.

Ниже приводится один из многочисленных вариантов осуществления предлагаемого способа, каждые из которых подчинены общему изобретательскому замыслу, отображенному в описании существенных признаков.

Способ получения цифровых топографических планов предусматривает идентификацию объектов съемки. На чертеже1 изображен фрагмент городского топографического плана, содержащий наиболее характерные объекты съемки, осуществляемые с помощью электронного тахеометра, установленного на точке стояния прибора, которая в данном случае расположена у края асфальтовой шоссейной дороги, имеющей Т-образный перекресток и обозначенной пунктирными линиями. Железобетонный забор расположен вдоль асфальтовой дороги и обозначен двумя параллельными сплошными линиями. Угол каменного одноэтажного строения обозначен сплошной линией, причем при полевом кодировании в память прибора будет заложено, что это строение сделано из камня, что в нем один этаж и что это строение нежилое. Смотровые колодцы подземных коммуникаций обозначены окружностями малого радиуса. Указатель подземной прокладки кабеля обозначен специальным значком в виде буквы "K". По краям дороги обозначены деревья лиственные и хвойные. За контрольный координатный пикет принят в данном случае угол каменного одноэтажного здания, являющийся местом однозначного установления отражателя и видимый с нескольких съемочных точек. Координатный контрольный пикет служит для контроля и исключения грубых ошибок в углах, расстояниях, координатах и высотах.

При производстве топографической съемки осуществляются объектное кодирование, т. е. каждому типу снимаемых объектов присваивается уникальный код, включающий в себя все необходимые смысловые характеристики объекта (этажность, материал, свойства и т.д.). Данные о местности: объектовые коды, координаты и высоты пикетажных точек, полученные в результате топографической съемки кодируются и заносятся в цифровом виде в запоминающее устройство электронного тахеометра, где хранятся до передачи в электронную камеральную обработку.

Ниже приводится система полевого кодирования объектов съемки.

Условия соединений.

Условия соединения пикетов задаются в поле оператором в следующем виде:
nnn. . (где nnn - код пикета, а .. - условие соединения: соединить с предыдущим)
или
nnn..mmm ( где nnn - код пикета, а .. mmm - условие соединения: соединить с пикетом номер mmm)
Съемочный высотный пикет - 99
верх откоса - 991
низ откоса - 992
канава - 993
желоб - 994
котлован, обрыв - 995
памятники - 996
мост пешеходный - 997
Прочие объекты - 998
Здания и сооружения жилые
фундамент - 10^**
каменные - 11^**
дерево - 12^**
терраса - 13^**
смешанный - 14^**
Здания и сооружения нежилые
спецсооружения - 192
каменные - 15^**
металл - 16^**
дерево - 17^**
смешанный - 18^**
подземное сооружение - 19
шахта - 191
Примечание: # строящиеся с этажностью 0
# смешанная этажность наносится по обмерам и обследованию
# номер дома по обследованию
Части задний и сооружений - 2
подъезд - 200
закрытый вход - 201
площадка - 210
отмостка - 211
лестница - 220
приямник - 230
вход в подвал - 240
вентилятор - 250
люк - 260
навес - 270
балкон - 271
колонна - 280
арка сквозная - 291
лоджия - 292
Дороги, проезды и т.п. - 3
асфальтовые дороги - 30
бетонные дороги - 31
цементные дороги - 32
щебень - 33
булыжник - 34
грунт - 35
спецпокрытие - 36
граница смены покрытия - 37
Трамвайные пути - 38
Ж/Д пути - 39
Примечание: дороги с бортовым камнем имеют дополнительный знак (1) например,: дорога асфальтовая с бортовым (301)
Выходы подземных коммуникаций - 4
колодец - 40
люк - 41
вентилятор - 42
решетка сточная - 43
газовый ключ - 44
газовый сифон (свеча) - 45
скважина - 46
внешняя колонка - 47
поливочный кран(гидрант) - 471
трубопровод - 48
труба(выход) - 49
Заборы и ограждения различных типов - 5
бетонный - 50
металлический - 51
сетка на столбах - 52
деревянный - 53
штакетник - 54
подпорная стена - 55
Примечание: при съемке всех типов заборов на бетонном основании добавляется (1).

Например: металлический забор на бетонном основании (511)
Столбы и опоры - 6
фонари осветительные (1 плафон) - 60
фонари осветительные (2 плафона) - 61
фонари декоративные - 62
прожектор - 63
опора деревянная - 64^*
опора металлическая - 65^*
Высоковольтные
опора бетонная - 66^*
флагшток - 67
громоотвод - 68
опора трубопровода - 69
Примечание: обозначение типа и мощности показываются по обследованию.

Растительность
отдельностоящее дерево - 70
лиственное - 701
ель - 702
сосна - 703
лиственница, пихта - 704
молодая посадка рядовая - 71
граница посадки (область) - 72
кусты рядовые - 73
разделительный контур - 74
Примечание: площадные кустарники показываются по обследованию.

Наземные обозначения и указатели - 8
указатель подземной прокладки - 80
дорожный знак - 81
дорожный указатель - 82
межевой столб - 83
светофор - 84
телефонная будка - 85
шлагбаум - 86
пункты ГГС - 87
полигонометрический знак - 871
репер (РП) - 872
марка - 873
пирамида - 874
сигналы - 875
Гидрография - 9
береговая линия - 90
ручей - 91
пересохший ручей - 92
ключ (родник) - 93
колодец - 94
граница болота - 95
точка съемочного обоснования - 96
Способ получения цифровых топографических планов осуществляют следующим образом. В процессе топографической съемки прибор, в данном случае электронный тахеометр, устанавливают на точку 1 местности с известными координатами (X, Y, H), полученными в результате измерений и их обработки с использованием внутреннего процессора и программного обеспечения по вычислению из измерений данных и точке стояния прибора (X,Y,H). Прибор ориентируют по дирекционному углу, после чего прибор готов к съемке. Следующим этапом работы является съемка точек местности. Съемка точек местности содержит несколько этапов. Помощник оператора устанавливает отражатель, закрепленный на вехе в предполагаемую точку снимаемого объекта, в данном случае у стены железобетонного забора. Веху устанавливают вертикально по закрепленному на ней уровню. Далее оператор наводит визирную ось прибора на отражатель по вертикали и по горизонтали, после чего выполняет измерение с использованием электронного тахеометра, на дисплее которого отображаются данные о координатном и высотном положении объекта. Оператор присваивает снимаемому объекту порядковый пикетажный номер 2 и код 50 по системе полевого кодирования объектов, регистрирует полученные данные в память электронного тахеометра. Затем помощник оператора определяет ближайший объект съемки и переходит к нему. Устанавливает отражатель на колодце и выполняет измерения, присваивает порядковый пикетажный номер 3 и код 40, регистрирует. Следующим ближайшим объектом является дерево лиственное, ему так же присваивают очередной пикетажный номер 4 и код 701. Далее идет граница шоссейной дороги (пикетажный номер 5 код 30. .1 соответственно), причем в данном коде присутствуют знаки условия соединения, обозначенные горизонтальным двоеточием, следующая за ними цифра "1" обозначает, что этот пикет должен быть соединен с пикетом номер 1 условной линией границы асфальтовой шоссейной дороги. Следующим объектом съемки является колодец на проезжей части: пикет номер 6, код 40. В дальнейшем оператор устанавливает отражатель на границе асфальтовой дороги: пикет номер 7, код 301. Далее идет дерево лиственное: пикет номер 8, код 701 и угол каменного одноэтажного строения : пикет номер 9, код 1501, причем код уже содержит сведения об объекте: первые две цифры обозначают, что здание каменное и нежилое, последующие цифры обозначают, что количество этажей в нем равно 01. Указатель подземной прокладки : пикет номер 10, код 80. Дерево хвойное (ель): пикет номер 11, код 702. Поворот асфальтовой шоссейной дороги : пикет номер 12, код 301. . 7, т.е. пикет 12 соединен с пикетом номер 7 условным знаком края асфальтовой дороги. Следующим по ходу перемещения реечника будет колодец, ему присваивают пикетный номер 13, код 40. Граница асфальтовой дороги с пикетным номером 14 и кодом 301...5 (имеет соединение с пикетом 5 условным знаком границы асфальтовой дороги). Далее идет дерево хвойное (ель) : пикет номер 15, код 702. Дерево лиственное:пикет номер 16, код 701. Железобетонный задор : пикет номер 17, код 50..2, который имеет условие соединения. Затем колодец с пикетным номером 18 и кодом 40, колодец : пикет номер 19, код 40 и опять железобетонный забор: пикет номер 20, код 50..17 (имеет условное соединение). От забора реечник переставляет отражатель к лиственному дереву: пикет номер 21, код 701, затем к границе асфальтовой дороги: пикет номер 2, код 301..14. Далее идут два колодца: пикеты номер 23 и 24, код 40 и граница асфальтовой дороги с поворотом: пикет номер 25, код 301... Дерево лиственное: пикет номер 26, код 701.

Граница асфальтовой дороги : пикет номер 27, код 301..25 и колодец на проезжей части : пикет номер 28, код 40 с границей асфальтовой дороги : пикет номер 29, код 301..12.

Произведя обход по всем намеченным объектам, реечник устанавливает отражатель у контрольного пикета и присваивает ему пикетный номер 30 и код 1501. . 9, т.к. имеется условие соединения с ранее снятым углом этого строения для осуществления контроля координат и углов снятых пикетных точек.

В процессе топографической съемки в память электронного тахеометра заносятся данные об объектах съемки. Данные формируются на основе классификатора объектов и их взаимосвязей. Причем не имеет значения последовательность самой съемки. Главным является кодирование и задание условий соединения снимаемых точек объектов между собой. Если эти операции выполнены правильно, то в результате получаем электронную карту с готовыми контурами местности и объектов, отображенными соответствующими типами линий.

Съемка координатным методом с применением систем кодирования и заданием условий соединений применяется в Мосгоргеотресте более трех лет. Имеет место действительное повышение производительности труда при городских съемках. Это достигается главным образом за счет устранения этапов обработки полученных данных и отсутствием необходимости соблюдения объектного слежения при полевой съемке. Среднее увеличение производительности труда по сравнительным данным старого и нового методов составляет 150-200%.

Источники информации
1. Проспект Шведской фирмы SMT Datateknik AB, Система "Topocad".

2. Лисицкий Д. В., Основные принципы цифрового картографирования местности, М, Недра, 1988, стр. 78-85.

Способ используется в геодезии для городских топографических съемок различных масштабов. Способ включает идентификацию снимаемых объектов, расположенных на обследуемой местности, базовое семантическое описание с использованием кодирования типа объекта, определение точек объектов и связей между ними, составляющих внешний контур местности, и преобразование полученных данных в стандартный вид хранения цифровых планов. Определение точек, составляющих внешний контур обследуемой местности, ведут посредством поочередного определения точек объектов и связей, расположенных внутри контура таким образом, что после определения одной точки в качестве следующей точки определяют точку, ближайшую к предыдущей. Повышена производительность труда при производстве геодезических работ с использованием электронных тахеометров. 1 ил.

Способ получения цифровых топографических планов, включающий идентификацию снимаемых объектов, расположенных на обследуемой местности, базовое семантическое описание с использованием кодирования типа объекта, определение точек объектов и связей между ними, составляющих внешний контур обследуемой местности, и преобразование полученных данных в стандартный вид хранения цифровых топографических планов, отличающийся тем, что определение точек, составляющих внешний контур обследуемой местности, ведут посредством поочередного определения точек объектов и связей, расположенных внутри контура таким образом, что после определения одной точки в качестве следующей точки определяют точку, ближайшую к предыдущей.