Topografické mapování KMA/TOMA - zcu.czold.gis.zcu.cz/projekty/Geomatika_multimedialne... · 7...

1

Topografické mapování

KMA/TOMA

Vytvoření materiálů bylo podpořeno prostředky z projektu FRVŠ č. 584/2011.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNIFakulta aplikovaných věd - KMAoddělení geomatiky

Ing. Martina Vichrová, Ph.D.

[email protected]

Metody mapování polohopisu dříve a nyní

TISK

2

Topografické mapování, topografická mapa

http://www.vugtk.cz/slovnik

Topografické mapování, topografická mapa


3

Nejstarší metody mapování polohopisu

Müllerovo mapování (1708 - 1720)

mapování polohopisu metodou a la vue

sídla u hlavních komunikací, zbylá a la vue

vzdálenosti určovány pomocí počtu otáčet kol speciálního kočáru, následně byly redukovány o 1/10 délky (v terénu ale nejezdí jenom po rovině, ale a )

směry byly určovány kompasem

První vojenské mapování - Josefské (1763 – 1787)

bez geodetických základů

do zvětšeniny Müllerovy mapy dokreslovány další objekty polohopisu

mapování polohopisu metodou a la vue

mapování probíhá v letním období (350 km2)

Veverka, B. Topografická a tematická kartografie. 2001.


Druhé vojenské mapování - Františkovo (1806 - 1869) původní technologie: přímé topografické mapování metodou měřického stolu do sítě vojenské triangulace (zhuštěno do IV.řádu grafickou triangulací) byl grafickým protínáním, krokováním nebo odhadem vzdálenosti zakreslován polohopis


Liesganig 1780

4




Druhé vojenské mapování - Františkovo (1806 - 1869)

vybavení tehdejšího topografa

Marioniho měřický stolek

práce s „diopterlineal“

5


Druhé vojenské mapování - Františkovo (1806 - 1869) modifikovaná technologie: triangulace stabilního katastru využití výsledků mapování stabilního katastru na územích, kde již toto bylo dokončeno nebo bylo právě dokončováno či právě probíhalo využití pantograficky zmenšeného a generalizovaného polohopisu mapování stabilního katastru

• topograf upravil stávající polohopis podle vojenského značkového klíče• domapoval nové objekty, které nebyly zobrazeny v katastrální mapě

(především vojensky důležité objekty)• doplnil výškopis

větší ekonomičnost mapovacích prací

• pokles nákladů z původních 250 na 120 zlatých za zmapování jedné čtvereční míle

větší efektivnost mapovacích prací

• jeden vojenský topograf s pomocníkem - s využitím katastrálního polohopisu ročně zmapoval 690 km2 (bez možnosti využití výsledků katastrálního mapování pouze 230 – 345 km2)


Třetí vojenské mapování (1869 – 1883)

nejprve budována síť vojenské triangulace

mapování polohopisu – nejprve měřický stolek, později i buzola

grafické protínání – postavení stolku, orientace, protínání a zakreslovánípřímo v terénu


6

20. století …

1. Stolová metoda (metoda stolové tachymetrie)


7


poloha bodů se měří a zobrazuje přímo v poli na originálu mapy, který je připevněn na měřickém stolu

vzdálenosti a převýšení – měřeny tachymetricky a vyneseny záměrným pravítkem

na papír je koordinátografem vynesen rám, čtvercová souřadnicová síť a body GZ

další body měřické sítě – určení grafickým protínáním nebo rajonem

výšky stanovisek měřické sítě – trigonometrická nivelace alespoň ze tří směrů

orientace stolu – zaměření na dvě co nejvzdálenější stanoviska nebo trigonometrické body


v nepřehledném terénu lze stanoviska určit stolovými tachymetrickými (stůl se postaví na každý bod) nebo busolními pořady (stůl se postaví na každý druhý bod a busolou se určí magnetický meridián)

odchylka v uzávěru pořadu se rozvrhne graficky úměrně délkám stran

převýšení stanovisek se měří v jedné poloze dalekohledu

u busolních pořadů se převýšení měří dvakrát na různé výšky cíle

odchylka ve výškovém uzávěru se rozvrhne úměrně délkám stran

8


podrobné měření:

• ověření polohové správnosti převzatých podkladů

• zrušení neexistujících objektů a doměření nových objektů

• zaměření polohopisu i výškopisu současně na bodech polohopisu i na bodech terénního reliéfu (body terénní kostry)

• PB – označení vpichem, pořadovým číslem po výpočtu z tach. zápisníku

• připsání nadmořské výšky bodům

• vrstevnice se řeší ihned v poli po zaměření ucelené části, případné nejistoty se odstraní doměřením

• polohopis vyznačen barevně – kartografické značky

• výškopis vytažen tuší


výhody

• ušetřil se počet bodů

• nedostatky je možné řešit na místě

• věrný polohopis i výškopis

nevýhody

• menší výkon

• závislost na počasí

• tělesná námaha zraku i těla (topograf měří a zobrazuje)

• závislost na zkušenostech měřických pomocníků (pohybují se v terénu sami)

9

2. Metoda číselné tachymetrie



vzdálenosti a převýšení PB vůči stanovisku jsou měřeny tachymetrem, číselné údaje jsou zapisovány do zápisníků

nejprve naměřeny číselné údaje a zpracování následuje zpravidla až v zimě

měřická četa = topograf (zavádí pomocníky s latí – 2 a více) + technik(měří) + zapisovatel (zapisuje)

body geodetických základů (trigonometrické a zhušťovací) – zhuštěny pomocnými body (určeny protínáním zpět, polygonovými pořady s délkami měřenými paralakticky, tachymetricky, rajonem v obou polohách dalekohledu)

podklad polního náčrtu – modrotisk originálu ML s geodetickými základy a převzatým polohopisem (starší mapy, katastrální mapy, …)

topograf do polního náčrtu zakresluje tvarové čáry kup, sedel, spočinků, plošin, hřbetů, …, případně zakreslí topografické šrafy mezi horní a dolní hranou terénních zlomů, náspů, výkopů…

postup je výstižností srovnatelný s prací topografa přímo v terénu při stolové metodě

10


náročná práce topografa:

• rozlišit převzatý a skutečný polohopis

• zakreslení nových objektů a značek do polního náčrtu

• vyšetření popisných údajů a geografického názvosloví

• sledování průběhu terénní plochy

• zavádění měřických pomocníků

• zakreslování polohy a čísel bodů do náčrtu

• sledování shody v číslování bodů

podrobné body jsou vynášeny polárním koordinátografem z polárních souřadnic spočtených ze zápisníku mimo měřickou sezónu do originálu mapového listu a definitivně se řeší vrstevnice


výhody

• větší výkon

• menší závislost na počasí než u předchozí metody

• zobrazovat může podle náčrtu i topograf, který nezaměřoval

nevýhody

• není přímý kontakt s terénem při zobrazování detailů výškopisu

• značné nároky na teoretické znalosti a praktické zkušenosti topografa, který řeší vrstevnice ze souboru výškových bodů

11

3. Kombinovaná metoda (1953 - 1971)




12




Fotogrammetrie je věda, způsob a technologie, která se zabývá získávánímdále využitelných měření, map, digitálního modelu terénu a dalších produktů, kterélze získat z obrazového, nejčastěji fotografického záznamu.

13


stolová metoda na podkladě fotoplánu

fotoplán - vzniká překreslením a montáží leteckých měřických snímků (pokrývají celý ML, mají podélný a příčný překryt 20 – 30%)

transformace ze středové projekce na pravoúhlou je možná jen u snímků rovinného terénu (např. Polabí, dolní tok Moravy, …)

rovina snímku a mapa – projektivní vztah

nutno znát 4 vlícovací body (body identifikovatelné na snímcích, u kterých zjistíme zpravidla geodetickým měřením souřadnice), možno vlícovací body signalizovat v terénu


překreslení pomocí vlícovacích bodů

→ smontování (ořez na stycích rámu snímku) – pokrytí celého ML

→ doplnění bodů GZ, souřadnicová síť a rám

polní práce se podobají stolové metodě (stanoviska lze volit na jednoznačně identifikovatelných bodech fotoplánu)

polohopis neměříme – je dán obsahem leteckých snímků, kromě zakrytých detailů v lesích apod.

pro vystižení výškopisu určujeme výšky podrobných bodů

v polní kanceláři se vyřeší výškopis, doplní průsvitka popisu a vše vyrýsuje na kopii fotoplánu

14


výhody

• minimální doplnění polohopisu (cesty, potoky a hranice v lesích)

nevýhody

• omezení jen na rovinný terén

• poměrně složitá výroba fotoplánu

Fotoplán – ukázkyFotoplán Neveklovska 1:25 000

http://archivnimapy.cuzk.cz/ISAR/Data/Soupisy/Fond_D2.htm

15

4. Univerzální stereofotogram. metoda

vhodné pro topografické mapování větších územních celků a libovolně členitý terén

předpokladem je souvislé pokrytí území leteckými měřickými snímky se stereoskopickým překrytem (podélně 60%, příčně 20-30%)

snímky 1:23 000 (topografické mapování 1:25 000 v letech 1953 – 1957)

snímky 1:13 000 (topografické mapování 1:10 000 v letech 1957 – 1968)


relativní orientace – kolineární transformace –postupně se odstraňují vertikální paralaxy (rozdvojení obrazu kolmo na oční základnu) na 5 bodech systematicky po stereodvojici. Model má obecné měřítko i polohu v prostoru.

absolutní orientace – 7-mi prvková transformace – v každé stereodvojici aspoň 2 vlícovací body (o známých geodetických souřadnicích), které jsou signalizovány a je možné je identifikovat na snímcích a aspoň 3. bod o známé geodetické výšce. (V praxi se používají 4 vlícovací body v rozích stereodvojice).

PB – vyhodnocení vpichem do mapového podkladu nebo registrace souřadnic

linie – vyhodnocení tažením čáry pomocí spojitého pohybu měřické značky

výškopis – tažením vrstevnic nebo vyhodnocováním bodů v pravidelné síti neboprofily

polohopis, geografické názvosloví

16

výhody

• všechny fotogammetrické práce se provádí v laboratoři, nezávisle na počasí, možnost vícesměnného provozu

• metoda stereofotogrammetrie je nesrovnatelně výkonnější než klasická tachymetrie a stolová metoda

• mapování je homogenní obsahem i přesností

nevýhody

• investice do přístrojového vybavení

• není možné pořídit kvalitní letecké snímky za oblačného počasí

• přesnost a úplnost vyhodnocení v lesních komplexech (nutné doplnění a přezkoušení tachymetrickou metodou)


Geodetická měření Polohopis je množina vyšetřených (vybraných) a zaměřených objektů zobrazených většinou jako spojnice (posloupnost) významných podrobných bodů polohopisu, které charakterizují geometrické a polohové určení objektu

Podrobné body polohopisu se obvykle zaměřují polární metodou, jako doplňující se používá metoda ortogonální, metoda konstrukčních oměrných a metoda protínání ze směrů či z délek. Polární metoda zaznamenala prudký vzestup zejména v posledních letech s rozvojem elektrooptických dálkoměrů. Doplňující metody se používají, pokud není možné nebo účelné podrobné body zaměřit polární metodou. Kromě uvedených geodetických metod měření polohopisu je možné použít také metod fotogrammetrických či GPS. Podrobné body polohopisu jsou číslovány v rámci dílčích měřických náčrtů, číslovány vzestupně od 1, a evidovány (ukládány v databázích podrobných bodů polohopisu) po katastrálních územích s úplným číslem bodu. Při výpočtu souřadnic podrobných bodů se používají měřické náčrty, zápisníky podrobného měření a seznamy souřadnic daných bodů.

Čada, V. Přednáškové texty z geodézie: kapitola 8

17

Přehled měřických náčrtů


Polární metoda určujeme polohu bodu pomocí polárních souřadnic – vodorovného úhlu(mezi orientačním směrem a určovaným bodem) a délky (od stanoviska k určovanému bodu)

polární doměrek (měří se v případě, kdy je vnitřní roh budovy nepřístupný a my potřebujeme zaměřit délku) polární kolmice (měří se pokud na určovaný podrobný bod není ze stanoviska vidět)

Při měření polární metodou mohou nastat dva případy: • stojíme na známém stanovisku – pevné stanovisko,• stojíme na neznámém stanovisku – volné stanovisko.

ZápisníkVýkres


18

Polární metoda určujeme polohu bodu pomocí polárních souřadnic – vodorovného úhlu(mezi orientačním směrem a určovaným bodem) a délky (od stanoviska k určovanému bodu)

polární doměrek (měří se v případě, kdy je vnitřní roh budovy nepřístupný a my potřebujeme zaměřit délku) polární kolmice (měří se pokud na určovaný podrobný bod není ze stanoviska vidět)

Při měření polární metodou mohou nastat dva případy: • stojíme na známém stanovisku – pevné stanovisko,• stojíme na neznámém stanovisku – volné stanovisko.


ZápisníkVýkres

Ortogonální metoda

podrobné body se zaměřují pravoúhlými souřadnicemi – staničením a kolmicí –k měřické přímce. staničení - délka měřená od počátku po měřické přímce kolmice - délka kolmá k měřické přímce měřená mezi měřickou přímkou a určovaným bodem je možné použít pevnou (je připojena na body ležící na této měřické přímce) nebo volnou měřickou přímku (je připojena na body ležící mimo tuto měřickou přímku) Výkres


19

Ortogonální metoda

podrobné body se zaměřují pravoúhlými souřadnicemi – staničením a kolmicí –k měřické přímce. staničení - délka měřená od počátku po měřické přímce kolmice - délka kolmá k měřické přímce měřená mezi měřickou přímkou a určovaným bodem je možné použít pevnou (je připojena na body ležící na této měřické přímce) nebo volnou měřickou přímku (je připojena na body ležící mimo tuto měřickou přímku) Výkres


metoda se používá pro zaměřování pravoúhlých výstupků budov

U metody konstrukčních oměrných jsou dány dva body, které se uvádí jako první a poslední bod záznamu. Maximální počet určovaných bodů je 8. Oměrná míra má záporné znaménko, pokud leží koncový bod oměrné od spojnice předchozích dvou bodů ve směru postupu předpisu vlevo. První oměrná míra se píše k druhému bodu a má vždy kladné znaménko.

Metoda konstrukčních oměrných


20

Metoda protínání vpřed

v případě nutnosti zaměření nepřístupných bodů nebo osamocených předmětů měření vzdálených od sítě pomocných bodů pro určení polohy neznámého bodu se změří směry či délky ze dvou známých stanovisek (protínání ze směrů a z délek)

protínání vpřed ze směrů

protínání vpřed z délek


21. století …

21

Moderní metody

geodetické

• GNSS (pro určení zhušťovacích bodů a stanovisek)

• elektronická tachymetrie (totální stanice pro podrobné měření)

• permanentní sítě stanic pro sdělování korekcí – CZEPOS, …

fotogrammetrické

• digitální fotogrammetrie

– skenování analogových snímků

– snímky pořízené digitálně

• automatizované vyhotovení ortofotosnímků (polohopis) a digitálního modelu terénu (výškopis)

• určení vlícovacích bodů aerotriangulací

GNSS – globální navigační satelitní systémy

stručná historie GPS a GNSS

• 60. léta: USA – jak zjistit rychle a přesně polohu svých jaderných ponorek kdekoli na Zemi?

• 70. léta – nalezení teoretického řešení a následná praktická realizace GPS (NAVSTAR), Následně byla vystavěna síť 24 družic.

• Květen 2000: zrušení S/A – záměrné chyby zaváděné do GPS signálu.

• 2005 – budování sítí referenčních stanic v ČR (CZEPOS, VESOG).

GPS NAVSTAR (Spojené státy americké) GLONASS (Ruská federace) Galileo (Evropská unie)

http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=kosmo&file=article&sid=1025

22

elektronická tachymetrie

+kombinace aparatur pro

terestrická měření a RTK-GPS měření v sítích referenčních stanic.

Totální stanice v kombinaci s GPS anténou.

Trend v metodách přímého sběru geodat

přijímá signály z GPS i GLONASS

datum určení souřadnic: 31. 3. 2003

souvislé měření od podzimu 2004

od jara 2005 - poskytuje data do sítě VESOG, dále CZEPOS

data jsou následně přebírána i sítí TopNET

http://czepos.cuzk.cz/

23

digitální fotogrammetrie – skenování snímků / digitálně pořízené snímky

• vyhotovení ortofotosnímků (polohopis) a digitálního modelu terénu (výškopis) automatizovaně

• určování vlícovacích bodů aerotriangulací

Fotogrammetrické metody

poprvé použito pro vojenské účely v DPZ – elektronické skenery na družicích ve FGM se využívá od konce 80. let výhody digitálního obrazu - ??PROČ??

• snadný přenos dat• dokonalé kopírování• možnost předzpracování, automatizace

obrazová informace je převedena do číslicové podoby pixel – elementární část obrazu – picture element obrazová funkce → nabývá určité hodnoty → kódování obrazu obrazová funkce

digitální obraz (rastr) – má charakter matice o n řádcích a m sloupcíchP [ i, j ] = f ( i, j )

Fotogrammetrické metody

24

Letecká fotogrammetrie

Laserové skenování

Brázdil, K. Projekt tvorby nového výškopisu ČR.

25

Laserové skenování

HLAVNÍ PARAMETRY SKENOVÁNÍ

• tři výšky letu v závislosti na relativní výšce a členitosti terénu 1800, 2100 a 2400 m nad mořem,

• střední výšky letu nad terénem 1500, 1500 a 1250 m,

• vzdálenost letových řad 750 m,• příčný překryt od 35 do 50%• hustota bodů větší než 1bod/m2

Navrhuje se vytvořit nový výškopis území České republiky metodou leteckého laserového skenování


Ukázka dat – řady bodů


26

Ukázka dat – automatická separace bodů


Prameny a literatura

Brázdil, K. Projekt tvorby nového výškopisu ČR. ČÚZK Praha.

Čada, V. Přednáškové texty z geodézie: http://www.gis.zcu.cz/studium/gen1/html/index.html

Liesganig, J. (před 1780). Regna Galiciae et Lodomeriae Joseph II. at M. Theresiae Augg. Österreichisches Staatsarchiv, Allgemeines Verwaltungsarchiv- Finanz- und Hofkammerarchiv.

Šíma, J. Přednáškové materiály k předmětu TOMA - „topografické mapování“.

Terminologický slovník zeměměřictví a KN: http://www.vugtk.cz/slovnik/

Veverka, B. Topografická a tematická kartografie. Vydavatelství ČVUT Praha, 2001. ISBN: 80-01-02381-8.

27

Děkuji za pozornost …

Ing. Martina Vichrová Ph.D.

[email protected]

Date post:	25-Jan-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

Topografické mapování KMA/TOMA - zcu.czold.gis.zcu.cz/projekty/Geomatika_multimedialne... · 7...

Documents