Минобрнауки России

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Южный федеральный университет»

Институт высоких технологий и пьезотехники

Кафедра «Глобальных информационных систем»

Направление _____21.03.02__________

(шифр)

____Землеустройство и кадастры____

(название направления, специальности)

Отчет

По учебной практике

Выполнил студент гр.______

Макаров М.В.

(ф.и.о.)

__________________________

(подпись)

Проверили:

Руководитель Центра космического мониторинга ЮФУ Сурков Ф.А.

(должность руководителя от предприятия) (ф.и.о)

1 ___________ _________________________

(оценка) (подпись)

_____________

МП (дата)

Преподаватель кафедры ГИС ИВТиП Ушканова Е.В.

(должность руководителя от кафедры) (ф.и.о)

___________ _________________________

(оценка) (подпись)

_____________

(дата)

Ростов-на-Дону

Содержание

Введение. 9

1 Центр космического мониторинга ЮФУ.. 10

1.1 Описание места прохождения практики. 10

1.2 Спутник Terra. 11

1.3 Спутник Aqua. 12

1.4 ScanMagic. 12

1.5 Космические снимки. 13

2 Геодезическая практика. 15

2.1 Теоретические сведения о теодолите. 15

2.2 Подготовка теодолита к работе. 16

2.3 Цель и процесс теодолитной съемки. 17

2.4 Ход практического занятия. 18

Введение

Учебная практика для студентов, обучающихся по направлению “ Землеустройство и кадастры ”, проходила в Центре космического мониторинга Южного федерального университета. Практика разделена на обучение в Центре космического мониторинга ЮФУ и изучение основ геодезии.

Прежде чем студенты приступили к прохождению практики, каждый был ознакомлен с техникой безопасности. Группа обязалась четко выполнять требования преподавателей. Также все были осведомлены о необходимости бережного отношения к техническим средствам и измерительным приборам.

В Центре космического мониторинга ЮФУ студентам была предоставлена возможность ознакомится с современными техническими средствами и программным обеспечение, которыми обладает университет, для обмена информацией с космическими спутниками.

Целью геодезического раздела учебной практики является первоначальное ознакомление с геодезическими приборами (теодолитом и нивелиром), а также получение начальным теоретических знаний о работе с топографическими картами.

1 Центр космического мониторинга ЮФУ

1.1 Описание места прохождения практики

Кафедра глобальных информационных систем открыта на факультете высоких технологий РГУ (ЮФУ) в 2006г. и является базовой кафедрой Южного Научного Центра Российской Академии Наук.

Основные направления работы кафедры – подготовка студентов по направлению «Информационные системы и технологии» профиль «Геоинформационные системы (ГИС)», научно-исследовательская работа в области математического моделирования эколого-экономических систем с использованием ГИС-технологий и результатов космического мониторинга.

В 2011 году в рамках международного проекта TEMPUS Европейской комиссии на кафедре подготовлена магистерская программа «Земельные информационные системы и администрирование».

Задачи кафедры - подготовка и преподавание дисциплин по основам геоинформатики, геоинформационных технологий, аэрокосмического мониторинга, территориального администрирования.

Учебные программы спецкурсов кафедры ГИС разработаны в соответствии с российскими и международными стандартами подготовки специалистов в этой предметной области.

На базе кафедры ГИС ФВТ и Центра ГИС-технологий ЮФУ создан Центр космического мониторинга ЮФУ. Аппаратно-программный антенный комплекс УниСкан™-24, предназначенный для приема сигналов со спутников, осуществляющих мониторинг поверхности Земли, позволил Южному федеральному университету стать первым в России и в мире учебным заведением, имеющим такое современное оборудование. С помощью комплекса можно принимать, хранить, обрабатывать данные и производить операции тематического анализа.

Наряду со станцией "УниСкан" специалисты ИТЦ "СканЭкс" установили в ЮФУ геопортал, разработанный на базе популярного сервиса kosmosnimki.ru. Его базовое покрытие изготовлено на основе снимков с разрешением 5,8 метров (данные с индийских спутников IRS) и охватывает территорию всей Ростовской области. В рамках геопортала будут доступны мозаики высокодетальных изображений IKONOS (разрешение 0.8 м), охватывающие Ростов-на-Дону и его окрестности, а также данные космической программы Landsat (разрешение 15 м) на территорию всего Южного федерального округа.

Центр космического мониторинга принимает данные дистанционного зондирования в реальном времени с пространственным разрешением от 1 км до нескольких метров, съемка территории вокруг г. Ростова-на-Дону в радиусе около 2.5 тыс. км ведется в любое время суток и при любой погоде. В настоящее время станция обеспечивает прием и предварительную обработку информации с искусственных спутников Земли Aqua, Terra и SPOT-4.

1.2 Спутник Terra

Моделирование процессов требует регулярного получения и анализа объективных данных о разных компонентах окружающей среды. Такие данные должны покрывать всю поверхность Земли, накапливаться в течение длительного периода и охватывать широкий спектр излучения.

С учётом этих требований с начала 1980-х годов в Национальном Управлении по Аэронавтике и космонавтике (NASA) США разрабатывалась программа EOS (Earth Observing System). Её основные составляющие:

1) серии искусственных спутников Земли, предназначенных для изучения глобальных изменений во всей их сложности;

2) передовая компьютерная сеть для обработки, хранения и распространения данных (EOSDIS);

3) научные коллективы по всему миру для анализа этих данных.

В рамках программы EOS 18 декабря 1999 г. был запущен спутник EOS-AM1 (под названием Terra). Спутник имеет солнечно-синхронные полярные орбиты (высота – 705 км, период обращения – 99 мин, наклонение – 98,2°; EOS-AM пересекает экватор, двигаясь с севера на юг в 10.30 по местному времени). Срок службы спутника 5 лет, по его истечении планируются дальнейшие запуски. Вся программа рассчитана на 15 лет.

Аппаратура спутника TERRA — это пять съёмочных систем, предназначенных для одновременного согласованного сбора информации о радиационном балансе Земли, атмосферной циркуляции, взаимодействии суши и океанов, биопродуктивности, свойствах поверхности суши:

ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) – гиперспектральная 14-канальная съёмка в диапазоне от 0.52 до 11.65 мкм с разрешением 15-90 м и стереосъёмка в диапазоне 0.76-0.86 мкм (Подробнее).

MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) – гиперспектральная 36-канальная съёмка в диапазоне от 0.45 до 14.36 мкм с разрешением 250-1000 м.

MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) – четырехзональная съёмка под 9 углами наклона в диапазоне от 0.42 до 0.87 мкм с разрешением от 250×275 до 1100×1100 м.

CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) – съёмка в трёх широких спектральных зонах в диапазоне от 0.3 до более 100 мкм с разрешением от 20 км.

MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere) – двухзональная съёмка (4.7 и 2.2 - 2.4 мкм) с разрешением 22 км

1.3 Спутник Aqua

Aqua — научно-исследовательский спутник, запущен 4 мая 2002 года с авиабазы Ванденберг (США). Спутник был выведен на околополярную солнечно-синхронную орбиту высотой 680 км. На борту спутника Aqua установлены шесть научных инструментов, часть из которых предназначена для изучения свойств облачного покрова и определения температуры воды в морях, другая — для определения температуры атмосферы Земли и её влажности.

В течение шестилетней миссии в космосе Aqua наблюдает за изменениями в циркуляции воды в океане и помогает в изучении влияния облаков и процессов поверхностных вод на Земной климат. Наблюдение за океанами, атмосферой, землёй, льдом, снежным покровом и растительностью позволяет сделать более точные прогнозы погоды. Получаемая информация помогает учёным понять, как изменяются глобальные экосистемы, и как они затрагивают и реагируют на глобальное изменение окружающей среды. Это помогает изучить взаимодействия между основными элементами Земной системы.

Полный оборот всей воды в атмосфере Земли за год происходит приблизительно 33 раза.

Среди приборов на борту Aqua - радиометр MODIS, идентичный установленному на борту Terra. Разница состоит в более позднем времени съемки.

1.4 ScanMagic

Автономное Windows-приложение ScanMagic® представляет собой легкое в использовании и функционально насыщенное программное обеспечение для просмотра, анализа и обработки изображений Земли из космоса. В большинстве случаев позволяет наиболее рентабельно получать выходные продукты космической съемки без привлечения дополнительных программных средств. Самодостаточная функциональность и уникальные характеристики ScanMagic позволяют обрабатывать данные дистанционного зондирования в оперативном (near-real time, NRT) режиме.

Программа ScanMagic® создана с использованием новейших эффективных технологий обработки изображений. “Подкачка на-лету” (on-the-fly spooling) позволяет моментально открывать изображения объемом в несколько Гигабайт, просматривать и анализировать большие объемы данных в реальном времени. “Обработка на-лету” (on-the-fly processing), например, при геометрических преобразованиях, позволяет неоднократно менять те или иные параметры обработки и в реальном времени визуально оценивать результирующее качество.

Универсальные средства каталогизации, реализованные в программе ScanMagic®, позволяют легко систематизировать данные ДЗЗ, организовать поиск и выборку из каталога информации о находящихся в архиве изображениях. Возможность ведения глобальных и локальных пользовательских каталогов, а также импорт и экспорт данных из каталогов позволяют выстраивать гибкие технологические решения.

1.5 Космические снимки

Космические снимки — собирательное название данных, получаемых посредством космических аппаратов (КА) в различных диапазонах электромагнитного спектра, визуализируемых затем по определённому алгоритму. Исходная информация космических снимков представляет собой зарегистрированное определённым видом сенсоров электромагнитное излучение. Такое излучение может иметь как естественный природный характер, так и отклик от искусственного происхождения. Например, снимки Земли, т. н. оптического диапазона, представляют собой по сути обычную фотографию. Такие снимки характеризуются тем, что регистрируют отражение естественного излучения Солнца от поверхности Земли.

Снимки, использующие отклик от искусственного излучения, похожи на фотографию ночью при фотовспышке, когда естественной подсветки нет и используется свет, отражённый от яркой вспышки лампы. В отличие от любительской съёмки, КА могут использовать переизлучение (отражение) в диапазонах электро-магнитного спектра, выходящего за пределы оптического диапазона, видимого глазом человека и чувствительного для сенсоров бытовых камер. Например, таковы радарные снимки, для которых облачность атмосферы является прозрачной. Такие снимки дают изображение поверхности Земли или других космических тел «через облачность».

В самом начале для получения космических снимков использовался либо классический «фотографический» способ — съёмка специальной фотокамерой на светочувствительную плёнку, с последующим возвращением капсулы с плёнкой из космоса на Землю, либо съёмка телевизионной камерой с передачей телесигнала на наземную принимающую станцию.

На начало 2009 года преобладает сканерный способ, когда поперечную развёртку (перпендикулярно маршруту движения КА) обеспечивает сканирующий механизм, передающий ЭМИ на сенсор КА, а продольную развёртку (вдоль маршрута движения КА) обеспечивает само перемещение КА.

Разрешение спутниковых фотографий различно в зависимости от инструмента фотографирования и высоты орбиты спутника. Новые коммерческие спутники серии WorldView-1 фирмы DigitalGlobe имеют разрешающую способность в размере 50 см, то есть позволяют опознавать объекты на поверхности Земли размером менее полуметра. Спутниковая фотосъёмка часто дополняется аэрофотосъёмкой, которая позволяет получить более высокое разрешение, но имеет большую удельную стоимость, выражаемую в затратах денежных единиц на м². Также спутниковая фотосъёмка может быть скомбинирована с уже готовыми векторными или растровыми изображениями в ГИС-системах, при условии что на снимках устранены искажения перспективы и они соответствующим образом выровнены и смасштабированы.

2 Геодезический раздел учебной практики

2.1 Теоретические сведения о теодолите

Рисунок 1 - Теодолит

Теодолит — измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный).

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

· Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчетными кругами, и др. технологическими узлами;

· Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем(для горизонтирования теодолита);

· Зрительная труба;

· Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;

· Цилиндрический уровень

· Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой

· Отсчетный микроскоп для снятия отсчетов.

Рисунок 2-Схема теодолита

2.2 Подготовка теодолита к работе

Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает установку прибора в вершине определяемого угла. Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки – горизонтальна. Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.

Центрирование теодолита - это проецирование оси вращения алидады и лимба по отвесной линии на вершину определяемого угла с точностью для механического отвеса ± 5 мм, ± 1-2 мм для оптического отвеса. Сначала проводится центрирование штатива с помощью механического отвеса с точностью 10-15 мм. При этом необходимо установить штатив горизонтально, чтобы регулировка подъемных винтов позволила произвести горизонтирование прибора. При установке прибора на штатив, производим окончательное центрирование теодолита, передвигаем оптический теодолит, ослабив становой винт.

Горизонтирование теодолита – это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита. Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90? и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр.

Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга. Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.

Рисунок 3-Горизонтирование теодолита

Для получения достоверного результата работа с теодолитом требует соблюдения двух геометрических условий:

1. ось вращения прибора находится в вертикальном положении;

2. ось цилиндрического уровня - в горизонтальном положении.

2.3 Цель и процесс теодолитной съемки

Теодолитная съемка – это совокупность полевых измерений выполняемых теодолитом и другими инструментами для получения контурного плана местности.

Теодолитная съемка как горизонтальная съемка, используемая в основном в равнинной местности нашла самое широкое применение при составлении и корректировке планов землепользования и их отдельных участков.

Теодолитная съемка осуществляется в два этапа:

1) создатся рабочее геодезическое обоснование, состоящее из замкнутых теодолитных ходов по границам землепользований – полигонов. Для съемки отдельных участков рабочим обоснованием может быть разомкнутый теодолитный ход. Прокладка ходов заключается в точном измерении длин сторон и углов между ними. Наиболее точно определяют взаимное положение небольшого числа точек называемых опорными;

2) опираясь на подготовленное рабочее обоснование, менее точными приемами снимают внутреннюю ситуацию. Для этого требуется проходка диагональных ходов, расположенных внутри полигона между двумя любыми несмежными его вершинами.

Определить площади можно по плану или по результатам измерений на местности. Вычисление площадей по результатам измерений на местности более точно и называется аналитическим способом.

Хотя площадь, измеренная по плану и менее точна, зато трудность ее вычисления значительно меньше.

Основную площадь землепользования, ограниченную теодолитными ходами, определяют аналитическим способом (по координатам) и принимают за теоретическую, а площадь полей и других участков определяют по плану в основном механическим способом и увязывают с площадью, полученной по координатам.

Теодолитные ходы прокладываются по ходу часовой стрелки.

Из схемы теодолитных ходов видно, что измеряются внутренние правые углы (β1, β2, β3, β4, β5,). Точки 1,2,3,4…7 в которых устанавливается теодолит называются Станциями.

При прокладке диагонального хода, например между двумя несмежными вершинами 3 и 5 кроме внутренних углов β3 и β5, измеряются также углы β/5, β//5, β/3, β//3, которые называются примычными.

2.4 Ход практического занятия

Цель: Ознакомится с геодезическим прибором – теодолитом, получить базовые практические навыки по использованию теодолита. Произвести основное и контрольное измерения горизонтального угла путем установки теодолита в вершине измеряемого угла. В результате проделанных измерений разница между углами не должна превышать одной минуты. Задание может считаться выполненным в случае удовлетворяющем условию минимальной разницы между углами.

Инструменты: теодолит, отвес, штатив, рулетка, вешки.

Ход работы:

При первоначальном измерении угла круг теодолита находится слева!

1.Установка штатива на точкой, являющейся вершиной измеряемого угла.

2.Установка вешек в точках измерения угла.

3.Настройка теодолита с помощью отвеса (который позволяет более точно установить теодолит на вершиной измеряемой точки), горизонтирования и центрирования.

4.Снятие данных с теодолита.

При контрольном измерении круг теодолита находится справа!

5.Повторная настройка по тому же принципу и снятие контрольных результатов.

РАСЧЕТЫ:

87 45

87 45 -87 45 = 0

87 45

В результате произведенным измерений первоначальные измерения полностью сошлись с контрольными, это означает, что теодолит был настроен в обоих случаях очень точно и поставленная цель была успешно выполнена.

Дата добавления: 2015-08-02