Понятие о цифровых моделях местности

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

В настоящее время широко применяется математическое описание рельефа и ситуации в виде числовых и математических моделей, которые используются в компьютерных системах сбора, регистрации и обработки данных о местности и их использовании в технологиях системного и автоматизированного решения многообразных инженерных задач и проектирования различных видов сооружений.

Цифровой моделью местности (ЦММ) называют совокупность точек местности с известными координатами х_i, у_i, Н_i и различными кодовыми обозначениями, предназначенными для замены реальных геометрических форм, изображающих на планах земные объекты, другими геометрическими формами, которые соответствуют математическому языку ЭВМ. Например, кривые линии контуров и горизонталей заменяются ломаными. Такие замены называются аппроксимациями. ЦММ составляются для рельефа, ситуации, почвенно-грунтовых, инженерно-геологических, гидрологических, метеорологических, технико-экономических и других характеристик местности. Информационная емкость ЦММ, как правило, значительно больше информационной емкости самого подробного плана или карты. Это значит, что на магнитных носителях информации записано значительно больше разнообразных данных, чем можно показать в графической форме на топографическом чертеже. Математические выражения, в которые подставляются данные ЦММ для решения конкретных инженерных задач на ЭВМ, называются математическими моделями местности (МММ). На базе общей ЦММ можно разработать несколько МММ различного назначения, например для составления продольного профиля земной поверхности по оси трассы, профилей поперечников, инженерно-геологических разрезов и т.д. Указанные виды МММ используются при автоматизированном проектировании дорог и других объектов протяженного вида. Автоматизированное проектирование ведется на уровне компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) с получением ЦММ и графических данных крупномасштабных планов того же участка или полосы местности.

Эффективность перехода от графического (планы, профили, разрезы) моделирования местности к цифровому и математическому зависит от возможностей современной геодезической техники, обеспечивающей автоматизацию нивелирных работ и топографических съемок с получением данных о плановых и высотных координатах точек объектов, форме контуров и других характеристик, записанных на носителях информации. К таким приборам относятся автоматизированные нивелиры, электронные тахеометры, в которые встроены специализированные ЭВМ и устройства записи результатов измерений. Такие же возможности заложены в современные приборы для обработки аэрофототопографических и космических снимков.

Виды цифровых моделей местности. Цифровые данные о местности записывают для точек, которые расположены либо в вершинах правильных фигур, либо распределяются иными способами. Применяемые виды ЦММ подразделяются на несколько групп.

Регулярные ЦММ получаются когда точки модели совмещаются с узловыми точками правильных геометрических сеток (треугольных, прямоугольных, шестиугольных), которые как бы накладывают на поверхность аппроксимации (рис.6, а, б). Такие модели применяются для местности с равнинным рельефом.

Нерегулярные ЦММ более разнообразны. К ним относится система точек на магистралях и поперечниках (рис. 6, в). Данная конкретная модель получается в результате съемки местности соответствующим способом (см. т.2.5).

Иной вид нерегулярной ЦММ создается при использовании крупномасштабных карт и планов, когда массив определяемых координатами точек размещается вдоль горизонталей через заданные интервалы (рис. 6, г). Данные регистрируются с помощью специального прибора - дигитайзера при перемещениях его визира вдоль горизонтали плана.

Рис. 6. Геометрические виды цифровых моделей местности: а, б - в вершинах прямоугольных и треугольных сеток; в — на поперечниках к магистральному ходу; г-на горизонталях;

д — на структурных линиях; е — статистические; ж —для описании контуров

Структурные ЦММ могут создаваться, например, по данным тахеометрической съемки (рис. 6, д). Структурные линии соединяют точки, между которыми намечаются горизонтали.

Статистические ЦММ основаны на определении координат точек, случайно выбранных на поверхности местности (случайное распределение близко к равномерному (рис. 6, е).

Контурные ЦММ относятся к простейшим (рис. 6, ж). В них определяются плановые координаты контурных точек местности, задающих положение прямых отрезков линейных объектов ситуации.

Методы получения данных для формирования ЦММ основаны на результатах измерений на местности или на обработке материалов аэрофотосъемки, а также крупномасштабных планов.

К измеренным на местности относятся планово-высотные координаты точек, полученные в результате тахеометрической съемки и нивелирования поверхности разными способами. Наиболее эффективна тахеометрическая съемка с применением электрооптических тахеометров с регистрацией данных на магнитных носителях для последующего ввода в ЭВМ. Данные, полученные непосредственно на местности, наиболее точные.

При использовании для построения ЦММ существующих топографических планов и карт, а также для аэрофотоснимков анализируют их точность, и если она недостаточна, то переходят к измерениям на местности.

Необходимая точность цифровой модели выбирается с учетом требуемой точности решаемых на ней инженерных задач. В числе общих требований: погрешность планового положения контуров ситуации не должна выходить за пределы 1 мм в масштабе плана; погрешность высот при моделировании рельефа не должна выходить за пределы 1/4 высоты сечения рельефа для равнинной местности и 1/2 высоты сечения в пересеченной.

В равнинной местности среднее расстояние между точками исходного массива (см. рис. 6, а, б, в, г) принимают равным 20-30 м, в пересеченной - 10-15 м.

Инженерные задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей. В САПР объектов строительства с применением ЦММ и МММ получены методы решения многих инженерных задай, которые прежде разрабатывались практически вручную:

- выбор оптимального положения на местности автомобильных дорог, каналов;

- получение продольного и поперечных профилей земли по оси проектируемого сооружения линейного вида (дороги, канала, газопровода и т. д.);

- получение геологических разрезов вдоль трассы сооружения линейного вида;

- проектирование системы придорожного поверхностного водоотвода (кюветы, водоотводные канавы и др.);

- проектирование искусственного рельефа на площадках застройки и определение объектов земляных масс и их перемещения;

- моделирование автомобильных дорог, их земляного полотна и согласование дорожного сооружения с окружающим ландшафтом для обеспечения зрительного восприятия трассы как гармонично вписанной в прилегающий ландшафт.

Решаются многие другие задачи. Развитие методов цифрового и математического моделирования местности предопределяет соответствующие изменения и прогресс в технологии методов изыскания и проектирования в строительстве.

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!