RU2102706C1

RU2102706C1 - Process of topographic survey of surface and device for its realization

Info

Publication number: RU2102706C1
Application number: RU94027491A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Тригер; И.Б. Арыштаев; В.В. Цыганенко
Original assignee: Тригер Леонид Михайлович; Арыштаев Игорь Борисович
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1998-01-20
Also published as: RU94027491A

Abstract

FIELD: underground survey and geodesy. SUBSTANCE: for acquirement of precise and detailed topographic plan right on terrain without intermediate processing of results there are conducted reconnaissance and bridging of survey network, set of stations is executed by stereoscopic matching of measurement mark with image of earth surface and drawing of relief is carried out by stereoscopic movement of mark over image of earth surface. Device for realization of process has binocular optical system 5 with end reflections 6, 7 mobile in polar spatial system of coordinates. Projecting rule 12 is positioned in parallel to right sighting beam and reduces measured inclined distance to horizon that is laid off on horizontal rule 8 and on survey plotting board 1 with the aid of pencil unit 10. Value equal to elevation per measured point is fixed on height scale. Stereoscopic measurement of distance is executed as result of turn of left end reflector 7 with the aid of range finding projecting rule 14 which turns by means of movement of pencil unit through system of levers 25, 16. EFFECT: acquirement of precise and detailed topographic plan. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к маркшейдерскому делу и геодезии, в частности, к способам и устройствам для съемок топографических поверхностей. The invention relates to surveying and geodesy, in particular, to methods and devices for surveying topographic surfaces.

Известен способ топографической съемки фототеодолитный, включающий проектирование, рекогносцировку, сгущение съемной сети, фотографирование местности, составление топографического плана на универсальном стереоприборе. (Инженерная геодезия под ред. П.С.Закатова, М. "Недра", 1976, с. 384-387). There is a known method of topographic survey phototheodolithic, including designing, reconnaissance, thickening of a removable network, photographing the terrain, drawing up a topographic plan on a universal stereo device. (Engineering geodesy under the editorship of P.S.Zakatov, M. "Nedra", 1976, p. 384-387).

Недостатком этого способа является невозможность получения топографического плана непосредственно на местности без фотографирования. The disadvantage of this method is the inability to obtain a topographic plan directly on the ground without photographing.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является мензульная съемка, включающая рекогносцировку, сгущение съемочной сети, набор пикетов, интерполирование и рисовку рельефа. (Инженерная геодезия под.ред. П.С.Закатова, М. "Недра", 1976, с.348/362). The closest in technical essence and the achieved result is a mensul survey, including reconnaissance, condensation of the filming network, a set of pickets, interpolation and terrain painting. (Engineering geodesy, edited by P.S.Zakatov, M. "Nedra", 1976, p. 348/362).

Однако этот способ трудоемкий и не обеспечивает достаточной подробности в изображении рельефа местности. However, this method is laborious and does not provide sufficient detail in the image of the terrain.

Известно устройство стереотахеометр, содержащее стереоскопический дальномер с концевыми отражателями, между которыми установлена призма двойного отражения, угломерную часть с лимбами и отсчетный микроскоп. (А.с. СССР N 678282, G 01 C 3/14, 1979, БИ N 29). A device is known as a stereotacheometer containing a stereoscopic range finder with end reflectors, between which a double prism prism, a goniometric part with limbs and a reference microscope are installed. (A.S. USSR N 678282, G 01 C 3/14, 1979, BI N 29).

Недостатком его является невозможность получения готового топографического плана непосредственно в поле, а рисовка горизонталей производится методом интерполирования. Its disadvantage is the impossibility of obtaining a finished topographic plan directly in the field, and the contours are drawn by interpolation.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство стереопроектор, содержащее бинокуляр с измерительными марками, оптическую систему, съемочных планшет, карандашное устройство, проектирующие линейки и шкалу высот. (Справочник геодезиста под ред. проф. В.Д.Большакова и проф. Г.П.Левчука М. "Недра", 1985, с. 293-294). The closest set of essential features is a stereo projector device containing a binocular with measuring marks, an optical system, a film-shooting tablet, a pencil device, projecting rulers and a height scale. (Handbook of a surveyor edited by prof. V.D. Bolshakova and prof. G.P. Levchuk M. "Nedra", 1985, pp. 293-294).

Однако, описанное выше устройство не обеспечивает выполнения топографической съемки в полевых условиях и требует фотографирования местности. However, the device described above does not provide topographic surveys in the field and requires photographing the terrain.

Задача предлагаемых способа и устройства состоит в том, чтобы непосредственно в условиях местности получить точный и подробный топографический план с наименьшими трудозатратами (высвободив часть рабочих, например по набору пикетов). The objective of the proposed method and device is to obtain an accurate and detailed topographic plan with the lowest labor costs directly in the terrain (freeing up part of the workers, for example, according to a set of pickets).

Техническая сущность способа съемки топографических поверхностей заключается в том, что рисовка рельефа осуществляется стереоскопическим передвижением измерительной марки по изображению земной поверхности без фотографирования. The technical essence of the method of surveying topographic surfaces is that the relief is drawn by stereoscopic movement of the measuring mark on the image of the earth's surface without photographing.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании способа, является: получение точного и подробного топографического плана непосредственно на местности без промежуточных, необходимых в известных способах съемки, обработок полученных результатов. The technical result that can be obtained using the method is: obtaining an accurate and detailed topographic plan directly on the ground without intermediate, necessary in the known shooting methods, processing of the results.

Техническая сущность устройства состоит в том, что бинокулярная оптическая система с измерительными марками и с концевыми отражателями выполнена подвижной для работы в полярной пространственной системе координат. Проектирующая линейка расположена параллельно первой оптической оси или проекции оптических осей на вертикальную плоскость проходящую через проектирующую линейку и приводит измеренное наклонное расстояние к горизонту, откладываемое на горизонтальной линейке и съемочном планшете с помощью карандашного устройства. При этом, на счетчике высот фиксируется величина равная превышению на измеряемую точку. Стереоскопическое измерение расстояния осуществляют поворотом второго концевого отражателя с помощью дальномерной линейки, которая поворачивается при передвижении карандашного устройства. The technical essence of the device lies in the fact that the binocular optical system with measuring marks and end reflectors is made movable to work in a polar spatial coordinate system. The projection ruler is located parallel to the first optical axis or the projection of the optical axes on a vertical plane passing through the projection ruler and brings the measured inclined distance to the horizon, laid on the horizontal ruler and the shooting tablet using a pencil device. At the same time, a value equal to the excess of the measured point is recorded on the height counter. Stereoscopic distance measurement is carried out by rotating the second end reflector using a rangefinder ruler, which rotates when moving the pencil device.

На чертеже изображен общий вид устройства. Оно содержит: съемочный планшет 1, кольцо-лимб 2, алидаду 3, вертикальную стойку 4, бинокулярную оптическую систему с визирными марками 5, первый и второй концевые отражатели 6, 7, горизонтальную линейку 8, карандашную каретку 9, карандашное устройство 10, вспомогательная и проектирующая линейки 11, 12, кардан 13, дальномерную линейку 14, рычаг 15, вертикальную линейку 16, направляющие 17, 18, 19, ось поворота концевого отражателя 20, первую направляющую 21, перпендикулярную линейку 22, горизонтальные оси 23, 24, 25, направляющие 26, 27 и направляющую центра проекции 28. The drawing shows a General view of the device. It contains: a shooting tablet 1, a ring-limb 2, an alidado 3, a vertical stand 4, a binocular optical system with target marks 5, the first and second end reflectors 6, 7, a horizontal ruler 8, a pencil carriage 9, a pencil device 10, an auxiliary and projecting rulers 11, 12, cardan 13, rangefinder ruler 14, lever 15, vertical ruler 16, guides 17, 18, 19, axis of rotation of the end reflector 20, first guide 21, perpendicular ruler 22, horizontal axes 23, 24, 25, guides 26, 27 and the guide of the center of the projection 28.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На съемочный планшет 1 устанавливается кольцо-лимб 2. На лимбе размещена вращающаяся часть устройства алидада 3. При вертикальном перемещении кардана 13 по первой направляющей 21 наклоняется проектирующая линейка 12 и скользит по направляющей центра проекции 28, поворачивающейся при этом вокруг горизонтальной оси 24. Направляющая 19 передвигается по линейке 22, а вспомогательная линейка 11 передвигается по направляющей 27, сохраняя при этом параллельность относительно проектирующей линейки 12. Под воздействием наклона вспомогательной линейки 11 и направляющей 27 наклоняются концевые отражатели 6, 7 и дальномерная линейка 14 вокруг горизонтальной оси 25. При этом, направляющая 18 передвигается по дальномерной линейке 14 и поворачивается вокруг горизонтальной оси 23. Вертикальная линейка 16 перемещается вертикально по направляющей 17, а дальномерная линейка 14 и второй концевой отражатель 7 поворачиваются вокруг оси 20. A ring-limb 2 is mounted on the shooting tablet 1. A rotating part of the alidade 3 device is placed on the limb. When the cardan 13 is vertically moved along the first guide 21, the projecting ruler 12 tilts and slides along the guide of the center of the projection 28, which rotates around the horizontal axis 24. The guide 19 moves along the line 22, and the auxiliary line 11 moves along the guide 27, while maintaining parallelism relative to the projecting line 12. Under the influence of the slope of the auxiliary line 11 end reflectors 6, 7 and range ruler 14 are tilted by the guide 27 around the horizontal axis 25. In this case, guide 18 moves along the range ruler 14 and rotates around the horizontal axis 23. Vertical ruler 16 moves vertically along the guide 17, and the range ruler 14 and the second end the reflector 7 rotates about an axis 20.

При передвижении карандашной каретки 9 по горизонтальной линейке 8 наклоняются проектирующая и вспомогательная линейка 14 описанным выше образом. Направляющая 18, передвигаясь по дальномерной линейке 14, поворачивает ее и второй концевой отражатель 7 вокруг оси 20. When moving the pencil carriage 9 along the horizontal ruler 8, the projecting and auxiliary ruler 14 are tilted in the manner described above. Guide 18, moving along the rangefinder ruler 14, rotates it and the second end reflector 7 around axis 20.

Способ топографической съемки поверхности осуществляется следующим образом: над точкой съемочного обоснования устанавливают, центрируют, ориентируют съемочный планшет. Предлагаемое устройство устанавливают на планшет таким образом, чтобы вертикальная ось его вращения проходила строго через накол точки съемного обоснования на планшете. Игла карандашного устройства вращением алидады и передвижением карандашной каретки совмещается с другой точкой съемочного обоснования, по которой выполняется ориентирование съемочного планшета. Поворотом съемного планшета вокруг вертикальной оси и передвижением кардана вдоль первой направляющей совмещают изображение точки съемочного обоснования с первой визирной маркой. Измеряется высота базисной линии над точкой съемочного обоснования и вычисляется значение высокой отметки базиса дальномера над принятой уверенной поверхностью. Проектирующая линейка приводится в горизонтальное положение и на счетчике высот устанавливаются вычислительное значение высотной отметки базисной линии. Набор пикетов при съемке контуров осуществляется следующим образом: поворотом алидады и вертикальным перемещением кардана по первой направляющей совмещают изображение контура местности с первой визирной маркой и перемещением карандашной каретки выполняют стереоскопическое наведение на контур, после чего иглой карандашного устройства делают отметку на съемочном планшете. Визирная марка стереоскопически опускается на изображение поверхности земли, и со счетчика высот считывается высотная отметка точки местности в принятой для работы системы высот. Рисовка рельефа горизонталями осуществляется следующим образом: на счетчике высот устанавливается численное значение горизонтали, которую следует изобразить на съемочном планшете. Вращением алидады и перемещением карандашной каретки вдоль горизонтальной линейки находят место, где визирная марка стереоскопически касается изображения топографической поверхности. После чего, карандаш карандашного устройства опускается на съемочный планшет. Перемещением карандашной каретки и поворотом алидады визирная марка стереоскопически, непрерывно ведется по изображению топографической поверхности, при этом след оставляемый карандашом показывает истинное положение горизонтали на съемочном планшете. The method of topographic survey of the surface is as follows: above the point of the filming justification set, center, orient the shooting tablet. The proposed device is installed on the tablet so that the vertical axis of its rotation passes strictly through the tilt point of the removable justification on the tablet. The needle of the pencil device by rotation of the alidade and the movement of the pencil carriage is combined with another point of the shooting justification, according to which the orientation of the shooting tablet is performed. By turning the removable tablet around the vertical axis and moving the cardan along the first guide, the image of the point of the shooting justification is combined with the first target mark. The height of the baseline above the point of the survey justification is measured and the value of the high elevation basis of the range finder above the accepted confident surface is calculated. The design ruler is brought into a horizontal position and the computational value of the elevation of the baseline is set on the height counter. A set of pickets when taking contours is carried out as follows: by turning the alidade and moving the cardan vertically along the first guide, the image of the terrain contour is combined with the first target mark and the pencil carriage is moved to stereoscopic guidance on the contour, after which a mark is made on the shooting tablet using a pencil device. The target mark is stereoscopically lowered onto the image of the earth's surface, and the elevation of the terrain point in the adopted elevation system is read from the height counter. The relief is drawn horizontally as follows: on the height counter, the numerical value of the horizontal is set, which should be displayed on a shooting tablet. The rotation of the alidade and the movement of the pencil carriage along the horizontal ruler find the place where the target mark stereoscopically touches the image of the topographic surface. After that, the pencil of the pencil device is lowered onto the shooting tablet. By moving the pencil carriage and turning the alidade, the target mark is stereoscopically continuously conducted on the image of the topographic surface, while the trace left by the pencil shows the true horizontal position on the shooting tablet.

Предлагаемые способ и устройство позволяют производить съемку без съемочного обоснования при наличии на съемочном планшете твердых контуров, нанесенных на него ранее. В этом случае, плановое положение точки стояния устройства на съемочном планшете определяется из линейной засечки с определением расстояний до твердых контуров по стереоскопическому дальномеру. Для определения высотной отметки базиса дальномера, после того как устройство будет приведено в рабочее положение, визирная марка стереоскопически опускается на изображение точки местности, высота которой известна, и на счетчике высот устанавливается значение ее высотной отметки. Теперь, если привести проектирующую линейку в горизонтальное положение, на счетчике высот будет стоять значение высотной отметки базиса дальномера. The proposed method and device allows you to shoot without shooting justification in the presence on the shooting tablet of solid contours applied to it earlier. In this case, the planned position of the device’s standing point on the shooting tablet is determined from a linear notch with the determination of the distances to solid contours using a stereoscopic rangefinder. To determine the elevation of the base of the rangefinder, after the device has been brought into working position, the target mark is stereoscopically lowered to the image of the point of terrain, the height of which is known, and its altitude value is set on the height counter. Now, if you bring the projecting ruler into a horizontal position, the elevation value of the rangefinder base will be on the height counter.

Установка масштаба в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом: на местности измеряется рулеткой линия длиной 50-100 метров. Над одним из концов линии устанавливается предлагаемое устройство, а на другом конце вертикально устанавливается веха. Устройство приводят в рабочее положение, т. е. устанавливают его вертикальную ось вращения в отвесное, а горизонтальную линейку в горизонтальное положение. Затем, выполнив наведение первой визирной марки на изображение вехи, карандашную каретку перемещают на расстояние, при котором должна находится игла карандашного устройства при заданном масштабе от вертикальной оси вращения предлагаемого устройства. Перемещением рычага по направляющей, добиваются стереоскопического совмещения визирной марки с изображением вехи. После чего, вводится децентрация карандашного устройства по направлению перпендикулярному к измеряемому для введения поправок в измеряемые углы за отстояние первого концевого отражателя от оси вращения предлагаемого устройства. На счетчике высот устанавливается линейная шкала, соответствующая принятому для съемки масштабу. Setting the scale in the proposed device is as follows: on the terrain measured with a tape measure a line with a length of 50-100 meters. Above one end of the line, the proposed device is installed, and a pole is mounted vertically on the other end. The device is brought into working position, i.e., its vertical axis of rotation is set to sheer, and the horizontal ruler to horizontal. Then, having guided the first target mark on the image of the milestone, the pencil carriage is moved to the distance at which the needle of the pencil device should be located at a given scale from the vertical axis of rotation of the proposed device. By moving the lever along the guide, they achieve stereoscopic alignment of the target mark with the image of the milestone. After that, the decentration of the pencil device is introduced in the direction perpendicular to the measured one to introduce corrections to the measured angles for the distance of the first end reflector from the axis of rotation of the proposed device. A linear scale is set on the height counter corresponding to the scale adopted for shooting.

Полученные результаты при топографической съемке с помощью датчиков, установленных на горизонтальной линейке 8, первой направляющей 21 и кольце-лимбе 2 могут записываться в накопителе информации, а затем обрабатываться с помощью ЭВМ. The results obtained during topographic surveying using sensors mounted on a horizontal ruler 8, the first guide 21 and the ring-ring 2 can be recorded in the information storage device and then processed using a computer.

Предлагаемые способ и устройство позволяют точно и подробно составить топографический план непосредственно на местности без промежуточных вычислений и интерполирования горизонталей, причем сложность топографической поверхности несущественно влияет на быстроту съемки. Все операции по съемке топографической поверхности осуществляет один человек, т.к. не требуется рабочий по набору пикетов. The proposed method and device allows you to accurately and thoroughly compile a topographic plan directly on the ground without intermediate calculations and interpolation of contour lines, and the complexity of the topographic surface does not significantly affect the speed of shooting. All operations on surveying the topographic surface are carried out by one person, as no picket picker required.

Предлагаемые способ топографической съемки поверхностей и устройство для его осуществления могут быть использованы не только для съемки местности, обновления топографических планов, но также и при съемке горных выработок, в планировке горизонтальной и наклонных площадок, при съемке недоступных поверхностей, при кадастровых съемках. The proposed method for topographic surveying of surfaces and a device for its implementation can be used not only for surveying the area, updating topographic plans, but also for surveying mine workings, in planning horizontal and inclined platforms, when surveying inaccessible surfaces, and in cadastral surveys.

Claims

1. A method of topographic surveying a surface, including reconnaissance, thickening of the survey network, a set of pickets and a relief drawing, characterized in that the set of pickets is carried out by stereoscopic alignment of the measuring mark with the image of the contour or surface, and the relief is drawn by stereoscopic movement of the measuring mark from the image of the earth's surface.

2. Device for topographic survey of the surface, containing a binocular optical system with measuring marks, a shooting tablet, a designing ruler, a height counter, three guides and a pencil device mounted in a carriage mounted on a horizontal ruler, with the ability to move over the shooting tablet, characterized in which additionally contains an alidade, a lever, a cardan, an auxiliary ruler, a vertical and rangefinder rulers and two end reflectors placed in a binocular optical system the projection and auxiliary rulers are connected to each other and mounted parallel to the optical axis of one of the channels of the binocular optical system, in which the first end reflector is placed with the possibility of rotation around the horizontal axis by moving the cardan along the first guide located on alidade, while the cardan is mounted on a projecting ruler placed with the possibility of movement and connected with the carriage, the second end The second reflector is placed in the second channel of the binocular optical system and connected to the rangefinder, the second end reflector and the rangefinder are rotatably mounted, the rangefinder is placed in the second guide connected to the vertical ruler mounted with the possibility of vertical movement in the third guide, which is connected through the lever with the carriage.