Лінійні вимірювання. Компарирование. Порядок вимірювання ліній на місцевості. Приведення довжин похилих ліній до горизонту. Вешеніе ліній.
Лінійні вимірювання, тобто вимірювання довжини ліній на місцевості можуть виконуватися безпосередньо і побічно. При безпосередньому методі мірний прилад (вимірювальну рулетку, землемірну стрічку і т.п.) послідовно укладають в створі вимірюваного відрізка. При непрямому методі вимірюють допоміжні параметри (кути, базиси, фізичні параметри), довжину відрізка обчислюють за формулою, що відображає залежність між вимірюваними величинами і довжиною відрізка.
Точність відстаней залежить від методу вимірювань, що застосовується приладу, умов вимірювань і може коливатися від 1: 200 до 1: 1000000 (мільйонної) вимірюваного відстані.
В результаті вимірювань відстаней на місцевості повинні бути отримані їх горизонтальні прокладання - проекції на уровенную поверхню.
Кінцеві точки вимірюваної на місцевості лінії закріплюються знаками. На пунктах державної геодезичної мережі встановлюють кам'яні, бетонні або залізобетонні моноліти, труби, рейки на точках знімальної мережі - дерев'яні стовпи і кілки або металеві штирі. Довжина колів 30-40 см, товщина 4-6 см. Кол, що закріплює точку, забивають майже врівень із землею і в верхній зріз кола вбивають цвях, для центрування приладу при вимірах. Для відсікання точки поруч забивають другий кол - сторожок, на якому записують номер позначається їм точки. Для кращої видимості поруч встановлюють віху.
У міських умовах на вулицях і тротуарах з покриттям точки закріплюють залізними цвяхами або милицями або позначають фарбою на покритті дороги.
Лінії, які плануються для безпосереднього вимірювання, по можливості, повинні проходити по місцевості, зручній для вимірювання. В процесі вимірювань мірний прилад укладають в створі вимірюваної лінії на око або за допомогою теодоліта. При довжинах ліній понад 150 м їх попередньо провешивают, встановлюючи в створі ряд додаткових віх. На рівнинній місцевості віхи ставлять через 70-100 м, на горбистій через 20-50м.
Створ- це лінія перетину місцевості вертикальною площиною, що проходить через кінці відрізка лінії.
Віха - дерев'яний жердину довжиною до 2,5 м і товщиною 3,5-4см, розфарбований смужками червоного і білого кольорів. Нижня частина віхи загострена.
а) між взаємно видимими точками А і В. Віха ставитися за точку в створі лінії.
А 4 3 2 1 вешеніе на себе
Для безпосереднього вимірювання ліній служать стрічки, рулетки, дроту. Розрізняють стрічки шкалового і штрихові. Найбільш вживаним мірним приладом є сталева 20-метрова штриховая стрічка зі шпильками. Стрічка являє собою тонку сталеву смугу довжиною 20 м. З ручками на кінцях. Ширина стрічки 10-15 мм, товщина 0,3-0,5 мм. Її довжина вважається від одного початкового штриха до іншого (кінцевого). Штрихи знаходяться на кінцях стрічки у вирізів для установки шпильок.
Метри на лінії відзначені металевими пластинами, а півметра заклепками. Рахунок поділів ведеться на обох сторонах стрічки. Найменше розподіл - дециметр - отвір. Відлік по стрічці проводиться з точністю до 1 см. До стрічці надається комплект сталевих шпильок з 11 штук (або 6) і для зручності надягають на залізне кільце.
Для вимірювання відстаней використовуються також рулетки - сталеві і тесьняние довжиною 5, 10, 20 і 50 м. І шкалового стрічки (10-15см шкала з сантиметровими поділками.
Перед вимірюванням повинна бути визначена дійсна довжина мірного приладу шляхом порівняння з відомою довжиною контрольного приладу. Таке порівняння називається Компарування, воно проводиться на компараторах.
Для сталевих мірних стрічок компаратори влаштовують у вигляді гладкого дерев'яного бруса. На кінцях бруса є шкали, відстань між нулями яких точно відомо. Стрічки укладають на компаратор, натягують і за шкалами визначають їх довжину. Нерідко застосовуються польові компаратори. Для цього, на рівному місці, на відстані близько 120 м встановлюють міцні знаки із зазначеними точками, відстань між якими вимірюють більш точним приладом. Вимірюючи потім багаторазово яку стрічкою, визначають фактичну довжину стрічки.
Вимірювання ліній здійснюють дві людини. Задній мерщик прикладає нуль стрічки до початкової точки лінії, закріплює стрічку шпилькою і направляє переднього мерщика по створу лінії. Передній мерщик тримає стрічку витягнутою рукою, не закриваючи собою передню точку вимірюваного відрізка лінії. Після укладання стрічки в створі її струшують, натягують і в виріз стрічки на передньому кінці вертикально ставлять шпильку. Далі задній мерщик виймає свою шпильку, а передній знімає стрічку зі своєю шпильки, і обидва мерщика простягають стрічку вперед у напрямку створу і весь процес повторюється.
При обчисленні довжини лінії в її виміряне значення вводять поправки.
1) за компарірованіе мірного приладу
2) за приведення до горизонту
3) за температуру
Поправка за компарірованіе мірної стрічки обчислюється за формулою або,
де D - довжина виміряної лінії в м; N = число відкладень
- різницю фактичної довжини стрічки та номіналу в м; знак поправки залежить від знака = lф - lн,
поправку алгебраїчно додають до результату вимірювання.
Для знаходження горизонтального прокладання d треба знати величину кута нахилу # 957 ;, тоді або. .
Якщо на вимірюваної лінії є ділянки з різними кутами нахилу, то для кожного з них, вимірювання кутів і визначення поправок проводиться окремо.
Поправка за температуру вводиться за формулою,
де - лінійний коефіцієнт розширення стали 12 · 10 -6
- середня t # 730; в період вимірювання лінії
- температура в період компарування.
Поправку вводять при> 8 # 730;
Для контролю, оцінки та підвищення точності вимірювань кожну лінію вимірюють двічі. в прямому і зворотному напрямку або двома стрічками в одному напрямку. Остаточний результат виходить як середнє з двох вимірів, якщо точність вимірювання характеризується відносними помилками.
1: 1000 в несприятливих умовах.
Помилка 1: 200 означає, що розбіжність у вимірі лінії довжиною 100 м в прямому і зворотному напрямку має бути не більше 5 см.
Остаточне горизонтальне прокладання з урахуванням всіх поправок обчислюють за формулою. приклад
Непрямі методи вимірювання відстаней. При непрямому вимірі відстаней вимірюють допоміжні параметри: кути, базиси, фізичні параметри і т.д.
До непрямих методів належать вимірювання відстаней нитяним далекоміром, светодальномером, обчислення відстані по кутах і базисам і т.п.
Розглянемо вимірювання відстаней светодальномером. Светодальномер - це електроннооптичний прилад, призначений для вимірювання відстаней з використанням електромагнітних хвиль. Вимірювання відстані светодальномером зводиться до наступного: на одній з кінцевих точок А встановлюють приймач, який випромінює електромагнітні коливання і направляє їх на відбивач, розташований на іншому кінці лінії. Відбивач приймає світловий потік і направляє його назад до приемопередатчику. Приймач фіксує моменти виходу t1 і повернення t2 світлового потоку. Таким чином світловий потік в інтервалі часу пройде відстань D в прямому і зворотному напрямках. знаючи швидкість # 965; поширення електромагнітних коливань, можна записати.
Час можна виміряти безпосередньо або через який-небудь параметр, який є функцією тимчасового інтервалу.
В СРСР випускається три групи светодальномеров:
1. Світлодалеміри великої дальності дії (15-50км) з похибкою вимірювання відстані близько ± (5-10) мм + (1-2) мм / км. Вони призначені для вимірювання сторін в державних геодезичних мережах.
2. Світлодалеміри малої дальності (1-3 км) з похибкою вимірювання відстані близько 20 мм. Вони призначені для вимірювання відстаней в геодезичних мережах згущення і для топографічних зйомок.
3. светодальномери підвищеної точності для вимірювання коротких відстаней (0,3-3 км) з похибкою близько 2 мм і менше.
У сучасних приладах завдання управління, обчислення і контролю вирішуються за допомогою мікро ЕОМ. Після наведення приладу на відбивач натискають кнопку запуску і вимірювання здійснюються автоматично за заданою програмою. При можливості вимірювання вертикального кута виконується редукування похилого відстані на горизонтальну площину.
Найбільшого поширення в будівельному виробництві знайшли светодальномери СМ5 і його вдосконалена модель СМ5 «Блиск».
Визначення неприступних відстаней
На практиці деякі лінії перетинають річки, яри, котловани споруджуваних будівель, широкі траншеї і інші перешкоди. Так як ці лінії звичайним способом виміряти важко, то їх називають неприступними.
Для визначення неприступного відстані АВ = d в трикутнику АВС вимірюють базис АС = в1 і кути # 946; 1 # 946; 3. По теоремі синусів
Для контролю вимірюють кут. У трикутнику АВС має дотримуватися-ся умова. В результаті впливу похибок вимірювання кутів ця умова порушується. Величину відхилення суми кутів від теоретичного значення називають кутовий нев'язкої. Невязку розподіляють із зворотним знаком порівну на всі кути трикутника. Для цього обчислюють поправку. а потім виправлені кути
Обчислення довжини неприступного відстані здійснюють з виправленими значеннями кутів. Точність неприступних відстаней залежить багато в чому від форми кутів трикутника, найкращим вважається рівносторонній трикутник (кут при точці В> 30 # 730 ;.
Для підвищення точності і виключення грубих помилок довжину неприступного відстані рекомендується визначити з двох трикутників АВС і АВЕ. Якщо по лінії АВ немає видимості і неможливо виміряти кути в точках А і В, то вимірюють довжини сторін а, в і кут # 946 ;. а довжину неприступною лінії обчислюють за формулою.
Принцип вимірювання відстаней дальномерами заснований на вирішенні прямокутного трикутника, в якому по малому параллактическому кутку «# 946; »І до протилежного катета« в »(базису) визначають довжину іншого катета. Для спрощення вимірювань одну з цих величин роблять постійної, а іншу вимірюють. Якщо величина «в» постійна, а величину «# 946; »Вимірюють, то це далекомір з постійним базисом. Якщо величина «# 946; »Постійна, а вимірюють« в », то це далекомір з постійним кутом.
Найбільшого поширення в геодезичній практиці знайшов нитяною далекомір. Це далекомір з постійним параллактическим кутом і змінним базисом. Цей далекомір мається на зорових трубах геодезичних приладів і складається з двох горизонтальних штрихів, які називаються далекомірними нитками, розташованих симетрично щодо центрального штриха сітки ниток.
У комплект далекоміра входить далекомірна рейка з поділами. Якщо в початкову точку А встановити прилад, а в точку В далекомірну рейку, то шукане відстань дорівнюватиме (1). З подоби трикутників МFN і аFв маємо звідки. де - відлік, відповідний числу поділок далекомірної рейки, видимих в трубу між далекомірними нитками;
- фокусна відстань об'єктива;
- відстань між далекомірними нитками.
Ставлення для даного приладу постійно і називається коефіцієнтом далекоміра. Крім того будемо вважати, що -постійне доданок далекоміра. Тоді відповідно до (1) отримаємо. В сучасних теодолітах, що мають труби з внутрішнім фокусуванням, постійний доданок «с» близько до нуля. Нехтуючи цією величиною, отримаємо. (2). Коефіцієнт далекоміра зазвичай дорівнює 100, що відповідає куту # 946; = 34,38 '