Понятия о высокоточных угловых измерениях
При высокоточных угловых измерениях применяются теодолиты с повышенной точностью измерения углов и соответствующие способы измерений. В этом случае могут быть использованы точные и высокоточные теодолиты типа Т1, Т2, Т5.
Высокоточный теодолит Т1 применяется при угловых измерениях в плановых государственных геодезических сетях 1 и 2 классов. Средняя квадратичная ошибка измерения горизонтального угла одним приемом этим теодолитом равна I". Точные теодолиты Т2 иТ5 предназначены для измерения горизонтальных углов со средними квадратичными ошибками соответственно 2 и 5". Применяются они при создании плановых государственных геодезических сетей 3 и 4 классов, сетей сгущения, а также могут быть использованы в инженерно-строительных работах, требующих проведения угловых измерений повышенной точности.
В качестве отсчетных приспособлений у высокоточных и точных теодолитов служат оптические микрометры и шкаловые микроскопы. Применение оптического микрометра основано на использовании при отсчитывании по лимбу принципа совмещенного отсчета. В этом случае отсчет проводится путем совмещения изображений диаметрально противоположных штрихов лимба в поле зрения отсчетного микроскопа. При использовании оптического микрометра исключается влияние эксцентриситета лимба и алидады.
Наиболее распространенными способами измерения углов при высокоточных измерениях являются способ круговых приемов и способ всевозможных комбинаций. Эти способы используются при измерениях на пункте нескольких направлений.
При способе круговых приемов последовательно визируют на все направления по ходу часовой стрелки при одном положении вертикального круга и в противоположном направлении при другом положении круга. Углы между наблюдаемыми пунктами вычисляются как разность измеренных направлений. В зависимости от требуемой точности углы измеряют различным числом приемов с перестановкой лимба между приемами.
В способе всевозможных комбинаций измеряются порознь все углы, которые можно образовать, комбинируя по два наблюдаемых на пункте направления. Измерения выполняются также различным числом приемов.
Для того, чтобы измеряемые направления точно соединяли центры пунктов, при высокоточных измерениях в результаты измерений вводятся поправки за центрировку (несовпадения оси прибора и центра пункта) и редукцию (несовпадение оси визирного цилиндра с центром пункта).
Если измерения проводятся с геодезических сигналов, которые под действием ветра, солнечных лучей и т. д. могут иметь кручение, то в результаты измерений также вводятся соответствующие поправки.
Сами измерения выполняются в наиболее благоприятное время суток: утром до 10 часов и вечером с 15 часов, обеспечивающее четкое изображение наблюдаемых предметов, наименьшее искривление визирного луча вследствие рефракции.
1. Принципы измерения горизонтального угла?
2. Отсчётные устройства теодолитов?
3. Конструкции теодолитных уровней?
4. Конструкция зрительной трубы теодолита?
Лекция №8. Тема: Линейные измерения
Вопросы лекции
1. Приборы для измерения линий. Компарирование мерных приборов.
2. Подготовка линии местности к измерению. Порядок измерения линий мерными лентами.
3. Учет поправок при линейных измерениях. Точность линейных измерений.
4. Определение неприступных расстояний.
5. Оптические дальномеры. Нитяной дальномер.
6. Общие понятия о светодальномерах и радиодальномерах.
1. Приборы для измерения линий. Компарирование мерных приборов
Линейные измерения на местности проводятся при выполнении целого ряда геодезических работ: при создании опорных геодезических сетей, производстве топографических съемок, при выполнении инженерно-геодезических изысканий, на всех этапах строительства, при эксплуатации уже построенных зданий и сооружений.
Линейные измерения выполняются непосредственно, с помощью специальных мерных приборов, и косвенно, с помощью дальномеров.
К приборам для непосредственного измерения линий относятся мерные ленты, рулетки, проволоки. Ленты бывают штриховые и шкаловые. Наиболее широкое применение в практике получила стальная 20-метровая штриховая лента (рис. 8.1). На обоих концах такой ленты имеются вырезы, в которые при измерениях вставляются металлические шпильки. Против вырезов наносятся штрихи, расстояние между которыми и определяет длину ленты. Метровые деления ленты оцифрованы, полуметры отмечены заклепками, а дециметровые деления сквозными отверстиями. Число сантиметров относительно отверстий при отсчете по ленте оценивается на глаз. К концам ленты прикреплены ручки, которые служат для натяжения ленты в процессе измерений. Для транспортировки лента наматывается на металлическое кольцо. К каждой ленте прилагается набор
шпилек в количестве 11 штук.
Рис. 8.1. Стальная лента со шпильками
Шкаловые ленты имеют на концах шкалы с миллиметровыми делениями длиной 100 мм. Подписи делений на шкалах могут быть трех типов в зависимости от положения нулевого штриха: в начале, в конце или посередине шкалы. Длина ленты определяется расстоянием между нулевыми штрихами. Шкаловые ленты позволяют проводить измерения с повышенной точностью.
Стальные рулетки выпускаются различной длины, начиная от 2 м и до 100 м, в открытом или закрытом корпусе. Рулетки в открытом корпусе, выполненном в виде крестовины или вилки, наматываются на барабан, вращающийся при помощи ручки. Деления на рулетках нанесены через 1 см или 1 мм.
При высокоточных измерениях используются инварные ленты или проволоки. Инвар — сплав двух металлов (железо — 64% и никель — 36%), который обладает малым коэффициентом теплового линейного расширения.
Перед использованием мерные приборы должны быть проверены путем сравнения их длины с эталоном, длина которого известна с высокой точностью. Такое сравнение называют компарированием. Компарирование выполняют на специальных приборах —компараторах. Компараторы бывают лабораторные и полевые. Лабораторные компараторы устраивают на ровном полу, на бетонных столбах или на полочках, укрепленных вдоль стен. Длина компаратора определяется путем измерения высокоточными приборами — инварными жезлами, которые, в свою очередь, регулярно сравниваются с эталоном длины. На концах компаратора прикрепляются металлические шкалы с миллиметровыми делениями длиной 150 мм. Компарируемая лента, укладывается на компаратор, и при натяжении ленты силой до 10 кг берутся отсчеты по шкалам. Компарирование выполняется несколькими приемами, каждый раз сдвигают ленту вдоль шкалы компаратора. За окончательную длину ленты принимается среднее из нескольких приемов.
При компарировании лент определяется температура воздуха tк и записывается в журнал. После компарирования получают уравнение рабочей ленты
(8.1)
где 
— фактическая длина рабочей ленты; — номинальная длина рабочей ленты; 
— поправка за компарирование.
Компарирование лент может быть выполнено на полевом компараторе. Полевой компаратор представляет собой закрепленный на местности базис. Расстояние между концами базиса измеряют линейными приборами высокой точности. При компарировании ленты длину компаратора многократно измеряют этой лентой, после чего находят среднее значение из результатов измерений. Поправка ленты за компарирование в этом случае находится по формуле
= 
(8.2)
где Dк — длина полевого компаратора; Dcp — среднее значение длины компаратора, полученное в результате измерения лентой; n — число уложений ленты.
Компарирование рабочей ленты может быть выполнено также путем сравнения ее длины с длиной компарированной ленты или рулетки. Для этого обе ленты укладываются на ровный пол и с одной стороны совмещают их нулевые штрихи. Расхождение нулевых штрихов с другой стороны лент измеряют линейкой с миллиметровыми делениями. Полученная величина расхождения и будет являться поправкой за компарирование .
2. Подготовка линии местности к измерению. Порядок измерения линий мерными лентами
Перед измерением линии конечные точки закрепляются специальными знаками: колышками, деревянными столбиками, отрезками труб или рельсов, железобетонными монолитами и т. д., в зависимости от необходимого срока их сохранности. Для обозначения направления линии рядом с колышком ставится веха. Если линия более 200 м, то она предварительно провешивается. Провешиваниемназывается установка дополнительных вех в створе измеряемой линии. Вешение линий местности может быть выполнено на глаз или, если веха в конце линии плохо видна, с помощью теодолита.
Чтобы провешить линию АВ на глаз, наблюдатель становится в нескольких метрах от вехи, поставленной в точке А (рис. 8.2). Помощник наблюдателя, двигаясь от точки В к точке А, останавливается в точке С и, перемещаясь вправо или влево, по команде наблюдателя ставит веху так, чтобы она находилась на одной линии, т. е
. в створе, с вехами А и В. Далее, таким же образом, устанавливается веха в точке D и так далее. Такое вешение называется «на себя», оно является более удобным и более точным, чем вешение «от себя». Количество промежуточных вех будет зависеть от длины линии и условий видимости.
При вешении с помощью теодолита прибор устанавливают в точке А и наводят зрительную трубу на точку В. В этом положении трубу закрепляют и устанавливают промежуточные вехи так, чтобы они проектировались на вертикальную нить сетки нитей зрительной трубы.
Рис.8.2. Схема вешания линии
Измерение линии местности стальной лентой выполняют два мерщика — передний и задний. При первом укладывании ленты передний мерщик берет в левую руку ручку ленты и десять шпилек, обращенных колечками в правую сторону. Одиннадцатая шпилька и кольцо, на которое надеваются шпильки, должны находиться у заднего мерщика. В начале измерений задний мерщик втыкает в землю свою шпильку у начальной точки, вставляет вырез ленты в шпильку и выставляет переднего мерщика в створ так, чтобы конец ленты проектировался на вешку в конце линии или на промежуточную веху. Передний мерщик энергично встряхивает ленту и, натянув ее, берет правой рукой шпильку, вставляет ее в вырез ленты и втыкает в землю. После этого ленту протягивают вперед по линии, задний мерщик вставляет вырез ленты в шпильку, воткнутую в землю, и снова выставляет переднего мерщика в створ линии. Далее работа выполняется аналогично. Передний мерщик выставляет шпильки, а задний их собирает и надевает на кольцо. Когда у заднего мерщика соберется 10 шпилек, он, дойдя до одиннадцатой шпильки, стоящей в земле, вставляет вырез ленты на заднем конце в эту шпильку и, сняв с кольца 10 шпилек, передает их переднему мерщику. Передача шпилек фиксируется в журнале измерений. У конца линии по ленте отсчитывается остаток, т. е. расстояние от последней шпильки до конца линии. При измерении остатка необходимо проверить, в какую сторону возрастает оцифровка ленты, чтобы не измерить остаток от другого конца ленты. Кроме того, следует быть внимательным при фиксировании цифр 6 или 9, обращая внимание на соседние цифры.
Общая длина измеренной линии может быть подсчитана по формуле
, (8.3)
где N — число передач по 10 шпилек; n — число шпилек у заднего мерщика, не считая шпильки, находящейся в земле при последней ленте; r— остаток.
Чтобы исключить влияние грубых ошибок и повысить точность измерений, каждая линия измеряется два раза в прямом и обратном направлениях. В случае недопустимого расхождения полученных значений линия измеряется еще раз, и неверный результат отбраковывается. За окончательную длину линии принимается среднее арифметическое из результатов измерений, выполненных в прямом и обратном направлениях.
При измерении линии измеряется температура окружающего воздуха tизм и записывается в журнал измерений.
3. Учет поправок при линейных измерениях. Точность линейных измерений
В измеренное значение длины линии вводятся поправки:
1) за компарирование мерного прибора (ΔDк);
2) за температуру (ΔDt);
3) за наклон 
.
Поправка в длину линии за компарирование ленты вычисляется по формуле
, (8.4)
где D — длина измеренной линии; ΔDк — поправка за компарирование.
При положительном значении ΔDк поправка А£>к прибавляется, при отрицательном — вычитается. Если значение ΔDк меньше 3 мм, поправка за компарирование не вводится.
Поправка за температуру вычисляется по формуле
, ( 8.5)
где 
— линейный коэффициент расширения стали (12 • 10-6); tизм — средняя температура в период измерения
линии; tk — температура в период компарирования. При (tизм — tк) < 8° поправка ΔDt не вводится.
Рис. 8.3. Горизонтальное проложение линии
При углах наклона линии местности к горизонту, превышающих 1°, в полученное значение линии D необходимо ввести поправку за наклон, чтобы получить горизонтальную проекцию измеренной линии (рис. 6.3).
Поправка за наклон вычисляется по формуле
или
. ( 8.6)
Поправка за наклон всегда вычитается из измеренной длины.
Точность измерений стальной лентой зависит, главным образом, от характера местности. Так при измерениях по ровной и твердой поверхности результаты измерений получаются точнее, чем при измерениях, например, по кочковатой поверхности. Различают три категории местности, в зависимости от которых устанавливается допустимая ошибка измерений. При благоприятных условиях измерений относительная ошибка измерений считается, равной 1:3000; при средних условиях — 1:2000; при неблагоприятных условиях—1:1500. Расхождения в значениях длин линий, полученных при измерениях в прямом и обратном направлениях, допускаются соответственно 1 :2000; 1 : 1500; 1 :1000.
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 3130;