- Линейные
измерения на местности
Линейные измерения (измерения
расстояний) являются необходимым элементом
любого вида съемки. При непосредственных
измерениях известный эталон — мера
длины — укладывается по заданной линии.
Такой мерой служат рулетки, стальные
ленты, стальные или инварные проволоки.
В топографо-геодезических работах распространены
линейные измерения с помощью дальномеров,
когда расстояния определяют путем измерения
других величин, находящихся в зависимости
от расстояния.
Применение того или иного способа
линейных измерений обусловлено заданной
точностью и видом съемки и наличием соответствующих
инструментов.
Зависимость
длины горизонтальной проекции
наклонной линии от крутизны
ската
При измерении линий, расположенных
на наклонной поверхности, следует учитывать,
что ее горизонтальная проекция, изображаемая
на карте, всегда короче измеренной величины.
Как видно на рисунке , горизонтальная
проекция линии местности D = Scosα, где S
— измеренная длина, α — угол наклона; отсюда поправка за наклон
ΔS = S — D или ΔS = S — S cosα=S(l
— cos α), откуда
ΔS= 2sin2α/2
Поправка за наклон зависит
от измеренного расстояния и угла наклона.
Данные таблицы 6 показывают, что, например,
при расстоянии 100 м и угле наклона 3° поправка
равна 0,14 м, а при расстоянии, равном 300
м, и угле наклона в 5° поправка составит
уже 1,1 м; ее следует учитывать при съемке
в масштабе 1:10 000 и крупнее.
Таблица . Поправки
за наклон линий (м) |
α |
Измеренные расстояния
(м) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
1° |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
2° |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,06 |
3° |
0,01 |
0,03 |
0,04 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,08 |
0,11 |
0,12 |
0,14 |
4° |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,17 |
0,20 |
0,22 |
0,24 |
5° |
0,04 |
0,08 |
0,11 |
0,15 |
0,19 |
0,28 |
0,27 |
0,30 |
0,34 |
0,38 |
6° |
0,06 |
0,11 |
0,16 |
0,22 |
0,28 |
0,33 |
0,38 |
0,44 |
0,49 |
0,55 |
При непосредственных измерениях
небольших расстояний пользуются линейных
измерений средней точности служат также
мерные ленты длиной тесьмяными или стальными
рулетками. Прибором непосредственных
20 м. Это тонкие стальные ленты шириной
15—20 мм с делениями через 1 м; 0,5 м; 0,1 м.
Началом счета служит штрих в прорези
— крючке ленты . Для фиксирования концов
ленты при укладке ее на грунт и счета
количества укладок ленты в комплекс входят
также 6 или 11 шпилек. Для контроля линии
измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях.
Относительная погрешность измерения
расстояний лентой около 1:2000 от длины
линии. Точность измерения длин лентой
зависит от правильности длины ленты,
аккуратности лиц, ведущих измерения,
а также от характера местности.
Стальная мерная
лента
Между концами линии лента должна
укладываться по кратчайшему направлению,
строго по прямой. Поэтому при расстояниях
более 100 м концы измеряемой линии обозначаются
на местности деревянными жердями — вешками,
окрашенными в две краски, длиной 2 м. Затем
между ними устанавливают промежуточные
вешки так, чтобы они все находились в
одной вертикальной плоскости — в створе.
Вешение проводят обычно на глаз от задней
вешки вперед к наблюдателю, стоящему
в первой точке .
Последовательность
установки вешек при провешивании
линий: А — на ровном участке,
Б — через балку
Дальномеры, применяемые в геодезических
и топографических работах, подразделяются
по принципу действия на электромагнитные
(электронные) и оптические. Для линейных
измерений в геодезических сетях применяют
основанные на физическом принципе свето
и радиодальномеры, обеспечивающие высокую
точность. С их помощью расстояние до объектов
определяется по времени прохождения
электромагнитных волн вдоль измеряемой
линии. В начальной точке линии устанавливают
приемопередатчик волн (дальномер), в конечной
точке — отражатель. Волны, посланные
дальномером, отражаются в конечной точке
и возвращаются в начальную точку, пройдя
измеряемое расстояние дважды. На выходе
приемника индикатор указывает промежуток
времени прохождения волн в оба конца
t. Если обозначить скорость распространения
волн через c, то расстояние S от прибора
до отражателя будет S = 1/2·tc.
Скорость распространения волн
с точно известна и изменяется лишь в зависимости
от метеорологических условий в момент
наблюдения.
В геодезических дальномерах
время прохождения волн t определяют путем
измерения разности фаз двух электромагнитных
колебаний. Полное расстояние от дальномера
до отражателя составляют целое число
волн (с известной длиной), уложившееся
в измеряемом расстоянии, и дробная часть
периода колебания, определяемая по разности
фаз волны, посланной передатчиком, и волны
отраженной, пришедшей к приемнику дальномера
Точность линейных измерений электромагнитными
приборами очень высока.
Принципиальная
схема фазового дальномера (А). Поступление
колебаний на фазометр (Б): сплошные
линии — колебания, излучаемые
передатчиком; пунктирные — колебания,
прошедшие путь дважды — от
передатчика к отражателю и
от него — к приемнику. Разность
фаз обоих колебаний измеряется
фазометром. Расстояние D определяется
целым числом волн и частью
волны, измеренной фазометром
2.Назначение
и устройство нивелиров, их виды.
Установка нивелира в рабочее положение.
Нивелиры – оптико-механические
приборы, предназначенные для измерения
разности в высотах заданных точек. Оборудованы
зрительными трубами, которые вращаются
в пределах горизонтальной плоскости
и чувствительными уровнями. Нивелиры
незаменимы при проведении геодезических
и топографических исследований, которые
приводятся для изучения рельефа участков.
Качественно выполненные геодезические
исследования позволяют произвести максимально
точное и правильное размещение сооружений
без отклонений от строго установленных
параметров. Помимо этого прибор применяется
при проведении ремонтных и монтажных
работ. Также он может использоваться
специалистами в процессе проектирования
инженерных конструкций. Нивелиры, в зависимости
от принципа работы и основных сфер применения,
делятся на несколько видов.
- Оптические нивелиры
- Цифровые нивелиры
- Лазерные нивелиры
Оптические нивелиры. Оснащены трубой со встроенным уровнем,
треногой и автоматическими компенсаторами
для установки прямых линий. Применяются
преимущественно в области геодезии. Имеют
встроенные нитяные дальномеры для измерения
расстояний. Разница высоты при использовании
оптического нивелира определяется с
помощью линз.
Цифровые нивелиры. Оборудованы специальными штрих-кодовыми
рейками для автоматического определения
точки отсчета. Особенно удобны тем, что
имеют встроенные запоминающие устройства,
которые позволяют сохранять в памяти
нивелира все результаты проведенных
наблюдений.
К наиболее современным приборам относят лазерные нивелиры -
устройства электронно-механического
типа, работающие по принципу вращения
лазерного луча. Используются как при
проведении наружных, так и внутренних
строительных работ. Основные преимущества
использования нивелира с лазером по сравнению
с вышеперечисленными видами приборов
– простота и легкость в работе, не предусматривающая
владения специальными навыками для настройки
устройства, высокая точность замеров
и возможность пользования нивелиром
не группой специалистов, а одним человеком.
Также лазерный нивелир хорош тем, что
его можно использовать при любой погоде,
в отличии, например, от оптического, которым
можно пользоваться только в ясные дни.
С помощью прибора уровень горизонтальности
можно измерить в точности до сотых. Некоторые
моделиэлектронных
нивелиров дополнительно оснащены функциями построения
плоскостей с наклоном и отвесных линий.
При этом показатель максимального угла
наклона не превышает 5 градусов. Некоторые
производители выпускают лазерные нивелиры
со звуковыми датчиками: при отклонениях
от уровня горизонтальной или вертикальной
поверхности они издают предупреждающие
сигналы. Работают лазерные нивелиры от
батареек.
2.1.Установка
нивелира в рабочее положение.
Установка нивелира в рабочее
положение заключается в установке для
наблюдений зрительной трубы и горизонтировании
прибора.
Так же, как и для зрительных
труб теодолита, установка для наблюдения
зрительных труб нивелиров заключается
в получении четкого изображения
сетки нитей и изображения концов
цилиндрического уровня, которое проецируется
оптической системой в левую часть поля
зрения (у нивелиров с цилиндрическим
уровнем при зрительной трубе).
Горизонтирование выполняется
приведением пузырька установочного уровня
в центр ампулы. Если установочный уровень
цилиндрический, то последовательность
горизон- тирования такая же, как и при
гори- зонтировании теодолита. Если установочный
уровень круглый, то для установки нивелира
в рабочее положение вращают два
подъемных винта в противоположные
стороны, выводят пузырек уровня по направлению
на третий винт подставки. После этого
третьим подъемным винтом приводят пузырек
на середину ампулы. Затем установку следует
повторить на другом подъемном винте.
Горизонтирование нивелиров,
имеющих компенсатор наклона, выполняют
аналогично. Высокоточные нивелиры с компенсаторами
и нивелиры повышенной точности имеют
обычно цилиндрический установочный уровень.
Установка нивелира
в рабочее положение
3.Алгоритм
обратной геодезической задачи
Обратная геодезическая задача заключается
в том, что при известных координатах точек А( XA, YA ) и В( XB, YB ) необходимо найти длину SAB и направление линииАВ: румб rAB и дирекционный угол αAB (рис.24).
Рис. 24. Обратная геодезическая задача
Даннная
задача решается следующим образом.
Сначала
находим приращения координат:
ΔX = XB – XA ;
ΔY = YB – YA .
Величину
угла rAB определем из отношения
.
По знакам приращений координат
вычисляют четверть, в которой располагается
румб, и его название. Используя зависимость между дирекционными
углами и румбами, находим αAB.
Для
контроля расстояние SAB дважды вычисляют по формулам:
SAB= |
ΔX |
= |
ΔY |
= ΔX · sec αAB = ΔY · cosec αAB |
cos αAB |
sin αAB |
SAB= |
ΔX |
= |
ΔY |
= ΔX · sec rAB = ΔY · cosec rAB |
cos rAB |
sin rAB |
Расстояние SAB можно определить также по формуле
.
задача
Условие: Определить длину линии
между двумя точками и направление этой
линии, если координаты этих точек следующие:
X1 = 200,70 м;
Х2 = 142,80 м.
У1= 350,20 м;
У2 = 420,30 м.
(Как называется такая
задача?)