Способ определения слабовыраженного рельефа сельскохозяйственного поля Советский патент 1985 года по МПК G01C11/28 

Изобретение относится к общей гео дезии или топографии а именно к тех ническому нивелированию поверхности и изображению ее на топографических планах или специальных картах, и предназначено, в частности, для определения и изображе шя рельефа сельскохозяйственных полей при оценке степени их эрозионной опасности в системе планирования и организации противоэрозионных мероприятий. Известен способ определения релье фа местности, Получения горизонталей поверхности при поэтапной заливке водой. Поверхность фотографируют после каждого этапа заливки, а горизонтали получают путем дешифрирования линий границ, залитых водой участков поверхности по полученным фотоснимкам Л . Такой способ определения рельефа требует большого объема работ, имеет узкое назначение, так как может при меняться только для специально выровненной поверхности (например, рисовых полей) и совершенно непригоден для сельскохозяйственных поле нюхающих общий уклон в одну сторону , Наиболее близким к изобретению яв лнется способ технического нивелиро вания поверхности по квадратам иг изображения ее на картах горизонтал ми. Спомоб применяется на откры- . той местности со слабо выраженным рельефом (именно эти условия характерны для сельскохозяйственного поля) . Необходимые для съемки рельефа и ситуации точки располагаются в вершинах разбиваемой на местности сети квадратов. Размеры последних зависят от сложности рельефа и маештаба съемки и находятся в пределах 10x10-100x100 м. Построение сети квадратов производится теодолитом или гониометром и лентой (дальномеРОМ). Сначала строят большой квадрат, измеряют азимут одной из его сторон, затем внутри его провешивают линии и разбивают на более мелкие квадраты. Вертикальную съемку ведут способом сплошного (геометрического или тригонометрического) нивелирования по квадратам нивелиром с рейкой. Отметку одной из вершин для вы числения последующих принимают услов ной или ее вычисляют из привязки к реперу. В результате нивелирования чертят план всех квадратов в задан-. чом масштабе и у их вершин подписывают отметки, по которым затем графическим интерполированием вычерчивают горизонтали sQ . Недостатком сплошного нивелирования является то, что размеры элементарных участков поверхности, их крутизна и направление не измеряются непосредственно при топографической съемке (тогда, по крайней мере, будет только однократная погрешность и меньшая трудоемкость процесса). Цель изобретейия - упрощение процесса и повьш1ение производительности при определении эрозионноопасных характеристик рельефа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения слабовыраженного рельефа сельскохозяйственного поля, включающему разбивку на местности сеткиквадратов и вертикальную съемку, съемку осуществляют путем измерения угла и азимута направления наклона плоской поверхности, проходящей через три опорные точки, лежащие на окружное- ти, вписанной в квадрат сетки местности , На фиг, 1 изображены горизонтальные проекции аппроксимированных до плоскости элементарных участков местности, выполненных по квадратам/ на фиг, 2 - обозначение на- плане местности угла и направления наклона элементарных участков} на фиг. 3 - схема определения рельефа (планиметрияеского нивелирования) местности по квадратам, на фиг, 4 - устройство определения угла и направления наклона участка местности/ на фиг. 5 кпинометрическая карта местности, на фиг,6 - прияеры решения задач по клинометрической картер на фиг, 7 - карта высот, полученная при графоаналитических преобразованиях клинометрической карты, на фиг. 8 - профиль местности по заданному на карте направлению; на фиг, 9 - гипосметрическая карта, полученная при графоаналитических преобразованиях клинометрической карты. Для основной местности служит способ планиметрического нивелирования. Элементарные участки 5,Я , Т поверхности заменяются плоскостями Зп, К Тг , для которых измеряются углы ,й , 1Х наклона к горизонтальной плоскости и направления (азимуты) Ag, А, А линий их ската (ли ний наибольшей крутизны) , и проектируются на горизонталь ную плоскость Н (проекции 5, , т (фиг. 1). Относительно координатных осей ХУ определяются горизонтальные координаты Х;У| границ этих уча стков (точек 1, 2, З и т.д.) и составляется план местности. Для обозначения на плане угла и направления наклона апроксимированных до плоскости участков местности могут применяться различные способы. При аналитическом способе указываются численные значения А: и (у; , при графическом - угол «tj и направление AJ склона обозначаются вектором, где направление наклона участка ука зывается направлением вектора, а наклона - длиной вектора; штри хами (гашюрами) Ш, где направление склона указывается направлением штрихов; штриховкой Шт , где направ ление склона указывается направлением штриховки, а угол наклона частотой штриховки и т.д. (фиг. 2). Способ осуществляется следующим образом. На сельскохозяйственном поле разбивается сеть квадратов 1, II, Ш и т.д. (горизонтальная съемка аналогична известному способу технического нивелирования по квадратам) (фиг 3). Длина стороны квадрата должна быть не больше полупериода неровноетей нанорельефа поля, чтобы учесть его влияние при замене поверхности внутри квадрата плоскостью. Фактичес кие размеры квадратов (например, для равнинных полей Ставропольского края находятся в пределах 5x5-40x40 м. Построение сети квадратов производят теодолитом (гониометром, буссолью, эккером) и лентой. Измеряется азимут А(, стороны какого-нибудь квадрата (например 1) и высотная отметка k одной его вершины принимается условной (например за нулевой уровень) ил вычисляется из привязки к реперу Р . Далее производят вертикальную съемку (планиметрическое нивелирование)заключающуюся в том, что .поверхность каждого квадрата принимают за плоскость и измеряют ее угол и направление наклона. Для аппроксимации поверхности квадрата плоскостью внутри квядрата (1V) на достаточном удалении от его центра и в 99 разных концах берутся три точки (а, б, с) поверхности квадрата (IV), через которые и производится условная плоскость (П, IV), Угол и направление наклона этой условной плоскости измеряется соответствукнцим устройством, например, в виде специального триножника 1 (фиг. 4) Три опоры 2-4 триножника выполнены телескопическими для разведения их в стороны до размеров разбиваемых на местности квадратов (при разбивке местности на квадраты значительных размеров свьйпе 20x20 м разлет опор триножника может быть меньше квадрата, но достаточным чтобы характеризовать общий уклон). Концы опор 2-4 триножника могут быть установлены на опорные колеса для перекатывания устройства по полю (не показано). йа вертикальной стойке 3 триножника свободно посажены кронштейн 6, на конце которого подвешен маятник 7 и установлены буссоль 8 и эклиметр 9. Буссоль 8 закреплена в горизонтальном положении на стержне маятника 7, с которым жестко связано кольцо 10 с угловыми делениями эклиметра 9. Зрительная труба 11 с диоптрами эклиметра 9 закреплена на кронштейне 6. Грузом кольца 10 эклиметра 9 служит маятник 7.Ось вращения кольца 10 совпадает с осью качания 7. Устройство работает следующим об-, разом. На горизонтальной площадке опоры 2-4 триножника 1 разводятся на требуемую величину. При этом стержень маятника 7 должен быть параллелен вертикальной стойке 5 триножника 1 (для этого можно использовать несложное приспособление в виде прямоугольной рамки) . Затем устро11ство переносится (или перекатывается) на топографируемой местности и последовательно устанавливается на опоры 2-4 внутри нивелируемых квадратов. При установке устройства в квадрате, поверхность которого имеет уклон, кронштейн 6 поворачивается в сторону, соответствующую этому уклону, а маятник 7 отклоняется от вертикальной стойки 5 на вертикальный угол, равный углу наклона поверхности квадрата относительно горизонтальной плоскости. Направление наклона по- . верхности квадрата опре/геляется по 5 . углу межЙУ направлением магнитной стрелки буссоли 8 и направлением кронштейна 6, а угол наклона поверхности квадрата - по угловому делению кольца 10 на линии визирования |Эрительной трубки 11 эклиметра 9. Угловые значения условных плоскостей квадратов обозначаются на составленном от руки схематическом чертеже или контурном плане цифрами или условными знаками, а затем . вычерчивается в масштабе план (кпинометрическая карта) местности с необходимой географической основы (фиг. 5). Полученная клинометрическая карта1 дает возможность непосред ственно определять важнейшие характеристики рельефа местности; направление и крутизну наклона склонов, установление границ водосборного участка местности и определение его площади. Кроме того, она решает и другие задачи картометрии: определение высот точек местности, построение профиля местности по задан ному на карте направлению, проведение на карте линии заданного укло на, при необходимости клинометричес кая карта (уклонов) может быть преобразована в гипсометрическую карту (высот), т.е. карту с горизрнталями (фиг. 6-9). Основной для всех перечисленных работ является карта поля высот, в которую может быть преобразована полученная клинометрическая карта. Для этого, зная абсолютное превьшение какой-либо крайней -точки плана (К) или приняв его условным, определяют превьш1ение относительно этой точки крайних точек квадратов путем последовательного алгебраического суммирования (хфодольнЬк и поперечных) составляющих векторов элемента ных площадок и подписывают в углах квадратов численное значение превышений, т.е. строят карту поля высот Например, зпая, что продольная и no перечная составляющие векторов элементарной площадки (т.е. угол ее на клона в продольной и поперечной пло костях) составляют соответственно 2 и 5 , а размеры квадрата 5x5 м, мож но сказать, что превьш1ение крайней 99 точки относительно остальных точек квадр 1та в продольной и поперечной плоскостях составляют 0,174 и 0,436 м. Алгебраически суммируя полученные ре зультаты относительно превышения усдовно принятой точки или значений превьшений в этих плоскостях предыду щих квадратов, подписываем результат вычислений. Имея поле высот и используя известные в геодезии методы его преобраэб1Вания, можно построить карту в горизонталях, профиль по заданному направлению, линию заданного уклона и т.д. Пример . Определение и изображение рельефа сельскохозяйственных полей по предлагаемому способу проводили при составлении проекта противоэрозионных мероприятий в ОПХ Михайловское Шпаковского района Ставропольского края. Векторы рельефа эле.ментарных участков (квадраты 5x5 м) определяли с помощью специально изготовленного устройства для гидростатического нивелирования. Устройство навешивали на трактор Т-16, двигавшийся по полю с интервалом 5 м (определяемым счетчиком пути) челночным способом, т.е. одновременно проводили разбивку участка и определяли (Величину и направление уклона поверхности квадрата. При этом точность измерения на местности составляла не менее 15 мин, производительность 0,2 га/ч. Используяполученную карту рельефа участка было построено поле поверхностного стока, позволившее установить места концентрации поверхностного стока и их количественную характеристику (объем жидкой и твердой фазы, скорость и направление движения потока). Эти материалы были использованы при дифференцированном размещении противоэрозионных приемов: вертикальное мульчирование, щелевание, Поле поверхностного стока позволило разместить водопоглощающие щели рациональным образом (только в местах концентрации поверхностного стока), полностью зарегулировать поверхностный сток (20-30% обеспеченности) , сократить объем работ и расход материала-в 1,5-3 раза.

Ai,ai

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛАБОВЫ РАЖЕННОГО РЕЛЬЕФА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПОЛЯ, включающий разбивку на местности сетки квадратов и вертикальную съемку, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения производительности при определении эрозионноопасных характеристик рельефа, съемку осуществляют путем измерения угла и азимута направления наклона плоской поверхности, проходящей через три опорные точки, лежащие на окружности, вписанной в квадрат сетки мест ности.

a/T

llfr

%.

Фиг.г

Фи-1.3

q сь e

с о сз о

СЗ

Фиг.5

..

Лесная кулиса.

/ «О --

СО ъь О О о с о о Действительные места, Водотоков-, Места- Водотокоб, полученные с. nofioafbm oef mopa- Пиния раздел о. Водосдора Фи.6

.9