5976

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

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.

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.