Определение неприступных расстояний

ТЕМА 6

Линейные измерения. Компарирование. Порядок измерения линий на местности. Приведение длин наклонных линий к горизонту. Вешение линий.

Линейные измерения, т.е. измерения длины линий на местности могут выполняться непосредственно и косвенно. При непосредственном методе мерный прибор (измерительную рулетку, землемерную ленту и т.п.) последовательно укладывают в створе измеряемого отрезка. При косвенном методе измеряют вспомогательные параметры (углы, базисы, физические параметры), длину отрезка вычисляют по формуле, отображающей зависимость между измеренными величинами и длиной отрезка.

Точность определения расстояний зависит от метода измерений, применяемого прибора, условий измерений и может колебаться от 1:200 до 1:1000000 (миллионной) измеряемого расстояния.

В результате измерений расстояний на местности должны быть получены их горизонтальные проложения – проекции на уровенную поверхность.

Конечные точки измеряемой на местности линии закрепляются знаками. На пунктах государственной геодезической сети устанавливают каменные, бетонные или железобетонные монолиты, трубы, рельсы на точках съёмочной сети – деревянные столбы и колья или металлические штыри. Длина кольев 30-40 см, толщина 4-6 см. Кол, закрепляющий точку, забивают почти вровень с землей и в верхний срез кола вбивают гвоздь, для центрирования прибора при измерениях. Для отсекания точки рядом забивают второй кол – сторожок, на котором записывают номер обозначаемой им точки. Для лучшей видимости рядом устанавливают веху.

В городских условиях на улицах и тротуарах с покрытием точки закрепляют железными гвоздями или костылями или обозначают краской на покрытии дороги.

Линии, намечаемые для непосредственного измерения, по возможности, должны проходить по местности, удобной для измерения. В процессе измерений мерный прибор укладывают в створе измеряемой линии на глаз или с помощью теодолита. При длинах линий более 150 м их предварительно провешивают, устанавливая в створе ряд дополнительных вех. На равнинной местности вехи ставят через 70-100 м, на холмистой через 20-50м.

Створ- это линия пересечения местности вертикальной плоскостью, проходящей через концы отрезка линии.

Веха – деревянный шест длиной до 2,5 м и толщиной 3,5-4см, раскрашенный полосками красного и белого цветов. Нижняя часть вехи заострена.

Приемы вешения

а) между взаимно видимыми точками А и В. Веха ставиться за точку в створе линии.

 

В

А 4 3 2 1 вешение на себя

б) При вешении через гору

 

с d

 

 

А в

 

в) Вешение через овраг

 

А 2 3

	В

 

4 5

6 7

 

Для непосредственного измерения линий служат ленты, рулетки, проволоки. Различают ленты шкаловые и штриховые. Наиболее употребительным мерным прибором является стальная 20-метровая штриховая лента со шпильками. Лента представляет собой тонкую стальную полосу длиной 20 м. С ручками на концах. Ширина ленты 10-15 мм, толщина 0,3-0,5 мм. Ее длина считается от одного начального штриха до другого (конечного). Штрихи находятся на концах ленты у вырезов для установки шпилек.

Метры на линии отмечены металлическими пластинами, а полуметры заклепками. Счет делений ведется на обеих сторонах ленты. Наименьшее деление – дециметр - отверстие. Отсчет по ленте производится с точностью до 1 см. К ленте придается комплект стальных шпилек из 11 штук (или 6) и для удобства надеваются на железное кольцо.

Для измерения расстояний используются также рулетки – стальные и тесьняные длиной 5, 10, 20 и 50 м. И шкаловые ленты (10-15см шкала с сантиметровыми делениями.

Перед измерением должна быть определена действительная длина мерного прибора путем сравнения с известной длиной контрольного прибора. Такое сравнение называется компарированием, оно производится на компараторах.

Для стальных мерных лент компараторы устраивают в виде гладкого деревянного бруса. На концах бруса имеются шкалы, расстояние между нулями которых точно известно. Ленты укладывают на компаратор, натягивают и по шкалам определяют их длину. Нередко применяются полевые компараторы. Для этого, на ровном месте, на расстоянии около 120 м устанавливают прочные знаки с отмеченными точками, расстояние между которыми измеряют более точным прибором. Измеряя затем многократно это расстояние лентой, определяют фактическую длину ленты.

Измерение линий осуществляют два человека. Задний мерщик прикладывает нуль ленты к начальной точке линии, закрепляет ленту шпилькой и направляет переднего мерщика по створу линии. Передний мерщик держит ленту вытянутой рукой, не закрывая собой переднюю точку измеряемого отрезка линии. После укладки ленты в створе её встряхивают, натягивают и в вырез ленты на переднем конце вертикально ставят шпильку. Далее задний мерщик вынимает свою шпильку, а передний снимает ленту со своей шпильки, и оба мерщика протягивают ленту вперед по направлению створа и весь процесс повторяется.

При вычислении длины линии в её измеренное значение вводят поправки.

1) за компарирование мерного прибора

2) за приведение к горизонту

3) за температуру

Поправка за компарирование мерной ленты вычисляется по формуле или ,

где D – длина измеренной линии в м; N = число отложений

- разность фактической длины ленты и номинала в м; знак поправки зависит от знака = l _ф – l _н,

поправку алгебраически прибавляют к результату измерения.

Для нахождения горизонтального проложения d надо знать величину угла наклона ν, тогда или , .

Если на измеряемой линии имеются участки с различными углами наклона, то для каждого из них, измерение углов и определение поправок производится отдельно.

Поправка за температуру вводится по формуле ,

где – линейный коэффициент расширения стали 12·10^-6

– средняя t ^˚ в период измерения линии

– температура в период компарирования.

Поправку вводят при >8^˚

Для контроля, оценки и повышения точности измерений каждую линию измеряют дважды: в прямом и обратном направлении или двумя лентами в одном направлении. Окончательный результат получается как среднее из двух измерений, если точность измерения характеризуется относительными ошибками.

1:2000 в благоприятных условиях,

1:1000 в неблагоприятных условиях.

Ошибка 1:200 означает, что расхождение в измерении линии длиной 100 м в прямом и обратном направлении должно быть не более 5 см.

Окончательное горизонтальное проложение с учетом всех поправок вычисляют по формуле . Пример

 

Косвенные методы измерения расстояний. При косвенном измерении расстояний измеряют вспомогательные параметры: углы, базисы, физические параметры и т.д.

К косвенным методам относятся измерения расстояний нитяным дальномерам, светодальномером, вычисление расстояния по углам и базисам и т.п.

Рассмотрим измерение расстояний светодальномером. Светодальномер – это электроннооптический прибор, предназначенный для измерения расстояний с использованием электромагнитных волн. Измерение расстояния светодальномером сводится к следующему: на одной из конечных точек А устанавливают приемопередатчик, который излучает электромагнитные колебания и направляет их на отражатель, расположенный на другом конце линии. Отражатель принимает световой поток и направляет его обратно к приемопередатчику. Приемопередатчик фиксирует моменты выхода t ₁ и возвращения t ₂ светового потока. Таким образом световой поток в интервале времени пройдет расстояние D в прямом и обратном направлениях. Зная скорость υ распространения электромагнитных колебаний, можно записать .

Время можно измерить непосредственно или через какой-либо параметр, являющийся функцией временного интервала.

В СССР выпускается три группы светодальномеров:

1. Светодальномеры большой дальности действия (15-50км) с погрешностью измерения расстояния порядка ± (5-10)мм + (1-2) мм/км. Они предназначены для измерения сторон в государственных геодезических сетях.

2. Светодальномеры малой дальности (1-3 км) с погрешностью измерения расстояния около 20 мм. Они предназначены для измерения расстояний в геодезических сетях сгущения и для топографических съёмок.

3. светодальномеры повышенной точности для измерения коротких расстояний (0,3-3 км) с погрешностью около 2 мм и менее.

В современных приборах задачи управления, вычисления и контроля решаются с помощью микро ЭВМ. После наведения прибора на отражатель нажимают кнопку запуска и измерения производятся автоматически по заданной программе. При возможности измерения вертикального угла выполняется редуцирование наклонного расстояния на горизонтальную плоскость.

Наибольшее распространение в строительном производстве нашли светодальномеры СМ5 и его усовершенствованная модель СМ5 «Блеск».

 

Определение неприступных расстояний

На практике некоторые линии пересекают реки, овраги, котлованы строящихся зданий, широкие траншеи и другие препятствия. Так как эти линии обычным способом измерить трудно, то их называют неприступными.

Для определения неприступного расстояния АВ = d в треугольнике АВС измеряют базис АС=в₁ и углы β ₁ β ₃. По теореме синусов

или

Для контроля измеряют угол . В треугольнике АВС должно соблюдать-ся условие . В результате влияния погрешностей измерения углов это условие нарушается. Величину отклонения суммы углов от теоретического значения называют угловой невязкой. Невязку распределяют с обратным знаком поровну на все углы треугольника. Для этого вычисляют поправку , а затем исправленные углы

Вычисление длины неприступного расстояния осуществляют с исправленными значениями углов. Точность определения неприступных расстояний зависит во многом от формы углов треугольника, наилучшим считается равносторонний треугольник (угол при точке В>30˚.

Для повышения точности и исключения грубых ошибок длину неприступного расстояния рекомендуется определить из двух треугольников АВС и АВЕ. Если по линии АВ нет видимости и невозможно измерить углы в точках А и В, то измеряют длины сторон а,в и угол β, а длину неприступной линии вычисляют по формуле .

Нитяной дальномер

Принцип измерения расстояний дальномерами основан на решении прямоугольного треугольника, в котором по малому параллактическому углу «β » и к противолежащему катету «в » (базису) определяют длину другого катета . Для упрощения измерений одну из этих величин делают постоянной, а другую измеряют. Если величина «в » постоянна, а величину «β » измеряют, то это дальномер с постоянным базисом. Если величина «β » постоянна, а измеряют «в », то это дальномер с постоянным углом.

Наибольшее распространение в геодезической практике нашел нитяной дальномер. Это дальномер с постоянным параллактическим углом и переменным базисом. Этот дальномер имеется в зрительных трубах геодезических приборов и состоит из двух горизонтальных штрихов, называемых дальномерными нитями, расположенных симметрично относительно центрального штриха сетки нитей.

В комплект дальномера входит дальномерная рейка с делениями. Если в начальную точку А установить прибор, а в точку В дальномерную рейку, то искомое расстояние будет равно (1). Из подобия треугольников МFN и аFв имеем откуда , где – отсчет, соответствующий числу делений дальномерной рейки, видимых в трубу между дальномерными нитями;

– фокусное расстояние объектива;

– расстояние между дальномерными нитями.

Отношение для данного прибора постоянно и называется коэффициентом дальномера. Кроме того будем считать, что –постоянное слагаемое дальномера. Тогда в соответствии с (1) получим . В современных теодолитах, имеющих трубы с внутренней фокусировкой, постоянное слагаемое «с » близко к нулю. Пренебрегая этой величиной, получим . (2). Коэффициент дальномера обычно равен 100, что соответствует углу β = 34,38^'