5976
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.К. Никольский, Н.А. Косарева
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И КАДАСТРА ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Современные методы геодезического мониторинга и кадастра объектов культурного наследия»
для обучающихся по направлению подготовки 07.04.02 Реконструкция и реставрация, направленность (профиль) Устойчивое развитие градостроительных ландшафтов
с объектами культурного наследия
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.К. Никольский, Н.А. Косарева
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И КАДАСТРА ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Современные методы геодезического мониторинга и кадастра объектов культурного наследия»
для обучающихся по направлению подготовки 07.04.02 Реконструкция и реставрация, направленность (профиль) Устойчивое развитие градостроительных ландшафтов
с объектами культурного наследия
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК 502 (Присваивает библиотека)
Косарева, Н. А., Никольский Е.К. Современные методы геодезического мониторинга и кадастра объектов культурного наследия : учебно-методическое пособие / Н. А. Косарева, Е.К. Никольский; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 17 с. : ил. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, темы практических занятий, а также методические рекомендации по организации самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Современные методы геодезического мониторинга и кадастра объектов культурного наследия». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и практическим занятиям, организации самостоятельной работы по направлению подготовки 07.04.02 Реконструкция и реставрация, направленность (профиль) Устойчивое развитие градостроительных ландшафтов с объектами культурного наследия.
© Н. А. Косарева, Е.К. Никольский 2022 © ННГАСУ, 2022.
3
ВВЕДЕНИЕ
Целями освоения учебной дисциплины Современные методы геодезического мониторинга и кадастра объектов культурного наследия являются: формирование компетенций, обеспечиваю-
щих будущим выпускникам знания: современных контактных и дистанционных геодезических и фотограмметрических методов мониторинга природных и антропогенных ландшафтов в аспекте диахронического развития; современных методов получения обмерных чертежей объектов недви-
жимости, относящихся к памятникам культурного наследия; понимания возможностей предостав-
ляемых геоинформационными технологиями для картографирования территорий и объектов куль-
турного наследия; множественности геоизображений, обеспечивающих всестороннее изучение многомерных геосистем, выявления их структуры, иеархического устройства и эволюции во вре-
мени; понимания значения кадастровых работ для обеспечения реставрации и реконструкции объ-
ектов культурного наследия.
4
1. Разделы дисциплины и темы занятий
Дисциплиной предусмотрены лекционные и практические занятия в течение двух семест-
ров. Дисциплина включает следующие разделы лекционных занятий :
Семестр 1.
Раздел 1. Кадастр объектов недвижимости, объекты культурного наследия, мониторинг:
основные понятия, терминология и законодательная база.
Тема 1. Кадастр объектов недвижимости, объекты культурного наследия, мониторинг: ос-
новные понятия, терминология и законодательная база.
Земля, почва, территория; земельный фонд и категории земель; целевое назначение земель.
Земельные ресурсы; земельные угодья; правовой режим земель. Кадастр, реестр, основные терми-
ны и определения; Государственный кадастр недвижимости; ресурсный кадастр; кадастр особо охраняемых территорий; нормативно-правовая база кадастра; информационная система обеспече-
ния кадастра. Межевание; комплексные кадастровые работы; мониторинг, определение, виды;
вводные сведения о мониторинге объектов культурного наследия.
Раздел 2. Мониторинг объектов культурного наследия (общие вопросы).
Тема 2. Мониторинг объектов культурного наследия (общие вопросы).
Классификация объектов культурного наследия и земель в их границах; задачи мониторин-
га территорий и объектов культурного наследия; методы мониторинга. Состав работ при монито-
ринге территорий и объектов культурного наследия. Базовый и оперативный мониторинг террито-
рий и объектов культурного наследия на локальном уровне.
Раздел 3. Геоизображения как графические модели территории.
Тема 3. Геоизображения как графические модели территории.
Определение понятия «геоизображение». Классификация геоизображений. Плоские гео-
изображения (виды), их классификация: картографические изображения, примеры картографиче-
ских изображений: карта мира в картографической проекции Меркатора, карта из атласа При-
волжского федерального округа, виды картографических изображений: карты, планы, атласы, кар-
ты-транспаранты, карты на микрофишах, анаморфированные карты; фотографические геоизобра-
жения, их виды: снимки по результатам фототеодолитной съёмки и аэрофотосъёмки, фотосъёмки с ракеты и подводной съёмки; Виды фотографических геоизображений изображений; телевизион-
ные геоизображения, космическая съёмка; сканерные геоизображения; локационные геоизобра-
жения; машинографические и дисплейные геоизображения; цифровые карты. Объёмные геоизоб-
ражения: стереоскопические геоизображения; блоковые геоизображения; голографические изоб-
ражения. Динамические геоизображения: геоизображения с использованием динамических услов-
ных знаков; анимации кинематографические геоизображения. Мысленные карты. Свойства гео-
изображений: пространственно-временное подобие, содержательное соответствие, абстрактность
5
и конкретность избирательность и синтетичность, статичность и динамичность, метричность, од-
нозначность, непрерывность, наглядность, обзорность. Квадрат геоизображений.
Раздел 4. Геодезический мониторинг оползней.
Тема 4. Геодезический мониторинг оползней.
Определение понятия «оползень». Этапы оползания склонов, два типичных случая ополз-
ней: земляные потоки, вращательные оползни; фазы оползней, движение оползня, причины обра-
зования оползней, отрицательные последствия от оползня. Разрушительные по своим последстви-
ям оползневые процессы в истории Нижнего Новгорода. Геотехнический мониторинг, цель и за-
дачи геотехнического мониторинга: классификация геотехнического мониторинга, виды работ при наблюдениях за оползнями. Методы инструментального контроля геотехнического монито-
ринга, приборы параметрического метода наблюдений. Задачи геодезических методов мониторин-
га, классификация геодезических методов наблюдений за смещением оползней: осевые (одномер-
ные) методы, метод расстояний, методы створов и лучей, определение координат при помощи за-
сечек, определение координат оползневых точек методом полигонометрии; высотные геодезиче-
ские методы; пространственные (трехмерные) методы. Современные приборы и методы наблюде-
ния за оползневыми процессами: использование электронных тахеометров и спутниковых прием-
ников при определении положения пунктов. Спутниковые приемники: классификация приемни-
ков глобального позиционирования ,номинальная точность методов спутниковых измерений при-
емником . Типы беспилотных аппаратов, устройство беспилотного аппарата; примеры беспилот-
ных снимков: территории оползня, деформированной территории; 3D модели местности видеооб-
разы цифровой модели рельефа. Основные требования, предъявляемые к контрольно-
измерительным оползневым пунктам, Примеры объектов наблюдения, расположенных в Нижнем Новгороде: описание объектов, размещение деформационной сети, схемы спутниковой сети.
Карст, пример беспилотной съемки карстовых провалов.
Раздел 5. Геодезические наблюдения за деформациями, сдвигами, кренами зданий и соору-
жений.
Тема 5. Геодезические наблюдения за деформациями, сдвигами, кренами зданий и соору-
жений.
Раздел 6. Геодезическая фасадная съемка архитектурных объектов.
Тема 6. Геодезическая фасадная съемка архитектурных объектов.
Системы координат снимка и пространства. Основные случаи съёмки (нормальный, с от-
клонением оптических осей, с пересечением оптических осей – конвергентный), основные форму-
лы фототеодолитной съемки; элементы внутреннего и внешнего ориентирования. Элементы внешнего ориентирования наземного снимка, фототеодолит, фотокамера для архитектурно-
строительных фотограмметрических измерений; обработка материалов наземной съёмки, стерео-
компаратор; наземная цифровая фотограмметрическая съёмка, фотограмметрическая станция
6
«Leica SL-2000», программное обеспечение для обработки цифровых изображений, схема цифро-
вого фотограмметрического производства, требования к применяемой вычислительной технике,
принципиальная схема цифровой обработки изображений. Наземное лазерное сканирование, клас-
сификация лазерных сканеров, достоинства лазерного сканирования. Лазерный сканер среднего радиуса действия «Leica RTC 360», наземное лазерное сканирование, технические характеристи-
ки лазерного сканера «Leica RTС 360». Наземная фотограмметрическая съёмка, подготовительные работы; схемы маршрутной и блочной съёмок, учет «слепых зон» при съёмке, три задачи назем-
ной фотограмметрической съёмки, расчет базисов фотографирования, «захват» кадра наземной съёмки, калибровка цифровой неметрической фотокамеры. Технология наземной цифровой фото-
грамметрической съёмки, основные характеристики цифровой фотокамеры «Sony ILCE Alpha-
7R», схема цифровой фотограмметрической съёмки. Пример лазерного сканирования объекта ар-
хитектурного наследия (поэтапная демонстрация полного цикла наблюдений и обработки). При-
мер наземной аналоговой фотограмметрической съемки и наземной цифровой фотограмметриче-
ской съемки (поэтапная демонстрация полного цикла наблюдений и обработки).
Раздел 7. Аэрофотосъемка как средство мониторинга территории.
Тема 7. Аэрофотосъемка как средство мониторинга территории.
Аэрофотосъёмка: летательные аппараты, пилотируемый аэрофотосъёмочный самолет АН-
24, обзор и типы БПЛА, важнейшие характеристики летносъёмочных средств. Аэрофотоаппарат,
перекрытия снимков, погрешности при съёмке. Опознаки, маркировка точек для полевого коорди-
нирования, координирование опознаков, определение координат пунктов с помощью GPS и элек-
тронного тахеометра. Проект аэрофотосъёмки. Основные положения беспилотной съёмки, схема устройства БПЛА, фотокамера БПЛА, управление БПЛА. Построение 3d модели местности, циф-
ровая модель рельефа. Примеры беспилотной АФС культурных ландшафтов и объектов недвижи-
мости (из опыта кафедры). Достоинства применения БПЛА в картографировании.
Раздел 8. Отечественный опыт комплексных инженерно-технических исследований объек-
тов культурного наследия (ОКН).
Тема 8. Обзорная лекция. Отечественный опыт комплексных инженерно-технических ис-
следований объектов культурного наследия (ОКН).
Координатные обмеры. Стереофотограмметрические измерения. Лазерное сканирование.
Фотофиксация. Панорамная съемка. 3D модели известных объектов историко-архитектурного наследия. Определение крена ОКН. Комплексная диагностика ОКН. Методика и технология ис-
следований. Инженерно-геологические исследования. Инженерно-экологические исследования.
Инженерно-строительные исследования. Инженерно-геодезические исследования. Создание гео-
информационной системы ОКН как результат геотехнического мониторинга (на основе опыта и примеров деятельности ООО «Специализированная компания КРЕАЛ»).
7
Семестр 2.
Раздел 1. Геоинформатика и геоинформационные системы.
Тема 1. Введение в ГИС.
Геоинформатика. Геоинформационные системы. Классификация ГИС. Области примене-
ния ГИС. Графическая и атрибутивная части. Слои. Подсистемы ГИС: ввода, обработки, анализа,
вывода информации. Связь ГИС с другими научными дисциплинами и технологиями. История ГИС.
Раздел 2. Модели организации данных в ГИС.
Тема 2. Растровая модель данных.
Растровая модель данных. Создание растра. Картографические слои. Характеристики раст-
ровых моделей. Операции: перекодирование, наложение слоев, буферные зоны.
Тема 3. Векторная модель данных.
Векторная модель данных. Представление точечных, линейных и площадных объектов.
Взаимосвязи. Сравнение растровой и векторной модели данных.
Раздел 3. Ввод и организация данных в ГИС.
Тема 4. Формы и устройства ввода данных.
Формы и устройства ввода данных. Ввод геоданных. Виды узлов, стыковки. Процедура векторизации. Топология. Импорт готовых цифровых данных, форматы экспорта/импорта.
Тема 5. Атрибутивные базы данных.
Базы и банки данных. Системы управления базами данных. Реляционная модель базы дан-
ных. Объекты и атрибуты, связи. Типы атрибутов. Идентификаторы.
Раздел 4. Анализ, запросы и тематическое картографирование в ГИС.
Тема 6. Аналитические функции и запросы в ГИС.
Аналитические функции ГИС. SQL-запросы: выбора, вставки и обновления, создания. Про-
странственные запросы. Графические условия.
Тема 7. Тематическое картографирование в ГИС.
Методы тематического картографирования: качественный, количественный. Формирование диапазонов. Карто-диаграммы. Легенда. Формирование библиотеки условных знаков. Классифи-
каторы.
Раздел 5. Вывод данных в ГИС.
Тема 8. Формы и устройства вывода данных.
Формы и устройства вывода данных. Компоновка карты. Принципы графического совер-
шенства. Вопросы размещения надписей. Формирование макета печати.
Взаимодействие ГИС с другими информационными системами и технологиями. Экспорт и импорт данных, обменные форматы.
8
Дисциплина включает следующие разделы практических занятий:
Семестр 1.
1.Сбор кадастровой информации на территорию объекта исследования.
2.Изучение положений ФЗ «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации» от 2002 года с обновлениями, относящихся к объекту исследования.
3.Анализ источников геоизображений для объекта исследования.
4.Изучение по картографическим материалам геологического состояния объекта исследо-
вания и прилегающей территории.
5. Обследование зданий, имеющих признаки деформаций, и анализ мест размещения оса-
дочных реперов и марок.
6.Изучение материалов фасадной съемки на примере съемки ОКН дома купца Маркова в Нижнем Новгороде.
7.Изучение материалов аэрофотосъемки территории объектов историко-культурного наследия Большеболдинского района Нижегородской области.
8.Определение эколого-экономического ущерба от загрязнения природных ресурсов.
Изучение материалов комплексного мониторинга ОКН Москвы (здание ГАБТ РФ (Боль-
шой театр), Церковь Вознесения Господня в Коломенском, Храм Покрова Богородицы на Рву,
МГК им. П.И.Чайковского) на основе материалов ООО "Специализированная компания КРЕАЛ".
Семестр 1.
1. Знакомство с программным обеспечением (интерфейс, обменные форматы, панели ин-
струментов). Создание и настройка проекта. Создание слоев.
2.Регистрация растра. Оценка точности регистрации растра.
3.Векторизация. Представление точечных, линейных и площадных объектов.
4.Создание таблиц. Ввод атрибутивных данных. Идентификация объектов. Расчет геомет-
рических характеристик объектов.
5.Анализ и запросы в ГИС.
6.Создание тематических слоев и тематических карт.
7.Подготовка карты к печати. Формирование макета печати. Вывод на печать.
8.Подготовка карты к печати. Формирование макета печати. Вывод на печать.
Студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается основной и допол-
нительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дис-
циплине, а также основные Интернет-ресурсы и т.д.
9
Так как весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятельный, основными формами его реализации являются лекции, практические занятия, а также формы самостоятельной работы: подготовка к практическим работам, собеседованиям, зачету.
Лекции позволяют в максимально сжатые сроки представить значительный объем структурированной информации. При подаче лекционного материала используются компьютерные презентации.
Практические занятия позволяют реализовать полученные знания на практике, и сформировать у студентов необходимые умения. Практические задания выполняются индивидуально для конкретной территории исследования. Темы практических занятий соответствуют пунктам рас- четно-графической работы, предусмотренной в рамках дисциплины. Тема расчетно-графической работы в семестре №1 «Геоизображения объекта исследования N», в семестре №2 «Создание ГИС-проекта объекта N».
По дисциплине предусматриваются консультации (групповые и (или) индивидуальные). Перед сдачей зачета студентам выдается список подготовительных вопросов, охватываю-
щих основные теоретические и практические аспекты изученного материала. Непосредственно перед зачетом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.