Общие сведения о геодезии. 2 страница

Журнал измерения горизонтальных углов способом круговых приемов

Дата 010.06.2001 Пункт____________ Т-5___________ Погода_________ ясно_______

Время начало: 12 ч 15 мин окончание 12ч 30 мин Видимость удовлетворительная Прием _1 Изображения ______________________ колеблющиеся__________

Названия направлений	круг Л/П	Отсчеты О '	Среднее О '	Л+П±180 2 О '	Приведенные направления О '	2с Г
	Л		04.9		05.0		05.5		00.0	- 1.0
		05.1
П		06.1		06.0
			05.9						-0.1
	Л		09.0		09.0		09.8		09.3	- 1.5
		09.0
П		10.4		10.5
			10.6						-0.2
	Л		07.9		08.0		08.0		07.5	0.0
		08.1
П		08.0		08.0
			08.0						-0.4
	Л		19.4		19.5		19.2		18.7	0.5
		19.6
П		18.9		19.0
			19.1						-0.5
	Л		06.0		06.0		06.0		00.5	0.0
		06.0
П		05.9		06.0
			06.1
	АЛ	- 1.0'
АП	0.0'
Ад,п = (N0™- М0^кон)дЛ		- 0.5'

4.2. Измерение вертикальных углов

Вертикальный угол - это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости.

Угол наклона v - угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности.

Устройство ВК теодолитов:

лимб ВК 1 жестко соединен с трубой 6, центр лимба совмещен с осью вращения трубы, а его плоскость ^ этой оси.

Для отсчета по лимбу имеется алидада 3. Основные части алидады: отсчетное приспособление, цилиндрический уровень 5 (или компенсатор) и микрометренный винт 2.

Вместо уровня при ВК в некоторых приборах применяется компенсатор углов наклона осей прибора. Компенсатор заменяет уровень при алидаде ВК.

Место нуля ВК теодолита - это отсчет по лимбу ВК при горизонтальном положении визирной линии трубы и оси уровня ВК.

Для теодолитов с компенсатором МО - это отсчет по ВК при котором отсчетный индекс ВК горизонтален.

Измерение вертикальных углов При измерении v удобно иметь МО ~ 0 Определение МО:

навести трубы на точку при КЛ, привести пузырек уровня в нуль-пункт *, взять отсчет по ВК перевести трубу через зенит, навести ее на точку при КП, привести пузырек уровня в нуль-пункт * и взять отсчет по ВК. вычислить МО и v.

*Примечание: для 2Т30 и 2Т30М в нуль-пункт выводят пузырек уровня при алидаде ГК. У теодолитов с компенсатором уровня при алидаде ВК нет.

а) для 2Т30

Формулы для вычисления МО и v:

б) для 2Т30М

Исправление МО:

Если МО > 2 t, то при КЛ(КП) наводят трубу на точку и микрометренным винтом алидады устанавливают отсчет, равный v; при этом пузырек уровня отклонится от нуль-пункта. Исправительными винтами уровня приводят пузырек в нуль-пункт.

Тема: Измерение превышений

1. Виды нивелирования.

2. Способы геометрического нивелирования

3. Классификация нивелиров и реек, их устройство

4. Поверки и юстировки уровенных нивелиров

5. Производство геометрического нивелирования

6. Понятие о нивелирах с компенсатором

1.Виды нивелирования

Нивелирование - процесс измерения превышения одной точки относительно другой.

Измерение превышений: различные приборы и способы: Виды нивелирования:

• геометрическое (горизонтальным лучом - нивелиром),

• тригонометрическое (наклонным лучом - теодолитом),

• барометрическое (барометром-анероидом),.гидростатическое (сообщающиеся сосуды).

• Тригонометрическое нивелирование: (геодезическое) или нивелирование наклонным лучом. Выполняется теодолитом; для определения превышения между двумя точками нужно измерить v - угол наклона и d - горизонтальное проложение.

h = d tg(v) + i - V, где i - высота прибора, V- высота визирования. Ошибка измерения превышения от 2 см до 10 см на 100 м расстояния

• Гидростатическое нивелирование выполняют с помощью сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью. Жидкость устанавливается в обоих сосудах на одном уровне.

h = С2 - С 2.

C₂, C₂ - высота столба жидкости в 1-м и во 2-м сосуде Точность гидростатического нивелирования:

минимальная ошибка измерения превышения 5 -10 мкм; диапазон измерения превышений при этом всего около 1 см. Обычная точность: ошибки от 0.5 до 10 мм при расстоянии от 10 до 500 м.

• Барометрическое нивелирование основано на зависимости атмосферного давления от высоты точки над уровнем моря: с увеличением высоты на 10 м давление падает примерно на 1 мм ртутного столба. Приближенная формула: h = H ₂ - H₂ = AH • (P₂ - P₂), где P₂ и P₂ - давление в первой и во второй точках;

АН - барометрическая ступень; значения AH выбирают из специальных таблиц.

Точность барометрического нивелирования невысока: ошибка измерения превышения от 0.3 м в равнинных районах до 2 м и более в горных. Основные области применения - геология и геофизика.

2.Виды геометрического ивелирования: а) «из середины» и б) «вперед» h = a - b, (1)

где

УроВенноя поверхность ояеала

a и b - отсчеты по рейкам в т.т.Аи В a > b, превышение положительное, a < b - отрицательное

Отметка т.В: Н_В = Н_А + h h = a - b,

Высота визирного луча над уровнем моря

называется горизонтом инструмента ГИ: ГИ = НА + a = НВ + b

h = i - b, (2)

где i - высота нивелира над т. А и b - отсчет по рейке в т.В Отметка т.В: H = ГИ- b

Последовательное нивелирование (нивелирный ход):

Станция - установка нивелира. Превышение на каждой станции вычисляют по формуле (1), а превышение между т.т. A и B равно:

(4)

h_AB = £ h = £ a - Е b. (3)

H_B = H_A + £ h.

З.Классификациянивелиров и реек, их устройство

Конструкция нивелиров: уровенные - с цилиндрическим уровнем при трубе, автоматические - с компенсатором наклона визирной линии трубы. Маркировка приборов: при наличии компенсатора добавляется буква К: Н-3К, 3Н-3КЛ.. Л означает наличие лимба ГК: 3Н-5Л.

ГОСТ 10528 - 96: классификация нивелиров по точности: (с компенсатором/уровенные) высокоточные с ошибкой измерения превышения на 1 км хода m_h <(0.3 мм /0.5 мм) точные с ошибкой m_h< (2 мм /3 мм); технические с ошибкой m_h < (5 мм / -).

Основные части уровенного нивелира:

• круглый (установочный) уровень

• зрительная труба (объектив, окуляр, кремальера, сетка нитей)

• цилиндрический уровень при трубе

• подставка с тремя подъемными винтами

• элевационный винт,закрепительный и наводящий винты трубы

• юстировочные винты (уровней, сетки нитей).

Нивелирные рейки Типы реек по ГОСТу соответствуют типам нивелиров

1) высокоточное и точное нивелирование: РН-05 - односторонняя, штриховая инварная.

2) техническое нивелирование: РН-3 - деревянная, двухсторонняя, шашечная. Длина реек: 1200, 1500, 3000 и 4000 мм.

Складные рейки: в шифр добавляется буква С, например, РН-3-3000-С. Шашечные рейки: из ели, пластмасс, металлов и сплавов.

Деления в виде шашечек наносят черной краской на одну сторону рейки и красной - на другую. Дм деления подписаны. Цена деления шкалы -1 см (10 мм).

Пятка рейки - металлическая пластина в нижней части рейки. Черная сторона: нулевое деление рейки;

красная - отсчет, >4000 мм.

Разность нулей рейки(разность пяток)- разность отсчетов на дополнительной и основной шкалах рейки.

Отсчет - до мм: 0815, 2482, 4013, 6173

Штриховые рейки: односторонние (полоса в деревянном футляре)

Деления наносят на инварную полосу, натянутую вдоль деревянного бруска при помощи специального устройства. Деления в виде штрихов через 5 мм

4.Поверки и юстировки уровенных нивелиров

1) Поверка круглого уровня Условие: КК₁IIZZ₁

Выполнение: винтами подставки приводят пузырек уровня в нуль-пункт, прибор поворачивают на 180°. Результат: а) пузырек остался в пределах делений уровня - условие выполнено

б) если пузырек вышел за деления уровня,требуется юстировка

Юстировка: на половину отклонения пузырька его перемещают подъемными винтами подставки и на половину - исправительными винтами круглого уровня.

2) Поверка сетки нитей - так же как и у теодолита

3) Поверка главного условия нивелира Условие: VV1II UU₁

Выполнение: а) двойным нивелированием вперед

б) сочетанием нивелирования из середины с нивелированием вперед

непараллельность осей VV₁ и UU₁: угол i в линейной мере x = i / р • d i =10 "; р = 206265 " при d от 60 до 100 м x _доп = 3 - 5 мм

Поверку выполняют не менее 3-х раз: x_1y x₂, x₃; "x _ср Если /x^ / < x _доп, то условие выполнено

Выполнение поверки Г. У.Н

1) двойным нивелированием «вперед»

~77~

/j + z₂ а_г + a ₂

x =

2 2 2) сочетанием нивелирования «из середины» и «вперед»

Ь*

— г

x = h₂ - hj или

х = (а₂ - а^ - (b₂ - b_t)

Юстировка уровня (устранение угла i):

1) вычисляют «правильный» отсчет b_np =Ь₂+х

2) элевационным винтом устанавливают отсчет по рейке Ь_пр

3) юстировочными винтами уровня возвращают пузырек уровня на середину

4) поверку повторяют

5.Производство геометрического нивелирования

Нивелирный ход: прокладывают между точками с с известными отметками (реперами). Форма хода: а) разомкнутый б) замкнутый в) висячий.

В разомкнутом и замкнутом ходах нивелирование выполняют один раз, в висячем ходе - два раза: в прямом и обратном направлениях. Ход состоит из станций (стоянок прибора)

Превышение по ходу получают как сумму превышений на станциях: H_B = H_A + Е h, откуда

Eh = H_B - H_A - «Теория» - теоретическое значение h

E h_изм - «Практика» - практически измеренное h

невязка

f_h = Zh - Zh

«Практика» - «Теория»

Порядок работы на станции нивелирного хода:

нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню

установка зрительной трубы по глазу и предмету

перед отсчетом по рейке - пузырек на середину

Последовательность взятия отсчетов по рейкам: Зч Пч Пк Зк

Вычисления на станции: Н_ч = Зч - Пч h_K = Зк - Пк

если /h_u - h_K / < 5 мм, то heр =0.5(h_u + h_x)

Обработка нивелирного хода:а) вычисление и распределение невязки: fh, fh доп, Vh, ^hисп ^h6blH + Vh

б) постраничный контроль: ХЗ - ЕП =Xh _к,_ч = 2^_ср

в) вычисление отметок связующих точек: H_i+1 = H; + h _исп

б.Понятие о нивелирах с компенсатором

Компенсатор - устройство для автоматического приведения линии визирования нивелира в горизонтальное положение (заменяет цилиндрический уровень и элевационный винт)

V₁V₁' - визирная ось зрительной трубы О - центр объектива т - угол наклона визирной оси V_OV₁ - смещение сетки нитей f - фокусное расстояние зрительной тубы

Типы компенсаторов

1) жидкостные: в них используют отражающие и преломляющие свойства жидкости, верхняя поверхность которой горизонтальна, а нижняя наклоняется вместе с прибором

2) маятниковые: а) механические - горизонтальность визирного луча достигается перемещением сетки нитей; б) оптико-механические - горизонтальность визирного луча за счет изменения его пути при прохождении оптических узлов, подвешенных на специальных нитях. Самые распространенные - оптико- механические компенсаторы.

Подвеска маятника: т = К • т, где К - коэффициент компенсации: (К = 0.4 - 6.0) K = f / S, S - длина хода луча от компенсатора до сетки нитей. диапазон работы компенсатора т = 10 - 15'; ошибка горизонтальности визирной линии трубы д_х < 0.5"; систематическая ошибка недокомпенсации < 0.3 - 0.5" на 1' наклона трубы; время затухания колебаний < 2 секунд.

Условие поверки компенсатора: визирная ось трубы должна оставаться горизонтальной при наклоне оси вращения нивелира на угол компенсации.

Проверка работоспособности компенсатора:

1) Определение диапазона работы компенсатора т.

Нивелир устанавливают так, чтобы один из подъемных винтов подставки был расположен со стороны наблюдателя. Нивелир приводят в рабочее положение и наводят на рейку, установленную в 20-30 м; на подъемном винте со стороны наблюдателя наносят метку.

Наблюдая в окуляр трубы, вращают подъемный винт подставки по часовой стрелке до тех пор, пока изображение рейки не начнет резко смещаться относительно средней горизонтальной нити сетки. Положение подъемного винта фиксируют меткой и определяют (на глаз) угол его поворота v₁. Поворот винта на % оборота (на 90) соответствует 10'наклона нивелира.

Этим же подъемным винтом подставки приводят нивелир в исходное положение, затем вращением винта против хода часовой стрелки наклоняют прибор в противоположную сторону и вновь определяют угол поворота v₂. Для более надежного определения угла компенсации его определение следует повторить 2-3 раза.

Систематическая погрешность компенсации 5_к не должна превышать 0,5"или в линейной мере при угле компенсации i_K = 10'и расстоянии до рейки S = 100 м:

2) Определение погрешности работы компенсатора А.

Нивелир располагают в середине створа (длина створа 100 м) между двумя рейками. Наблюдения выполняют числом приемов не менее 5.

Нивелир приводят в рабочее положение и определяют превышение h0. Затем определяют превышения h1, h2, h3, h4 при наклоне его визирной оси на угол компенсации. Для этого, вращая подъемный винт подставки, расположенный по направлению рейки, смещают пузырек уровня к одному из краев большой концентрической окружности на его ампуле. Указанные действия составляют один прием измерений. Между приемами изменяют горизонт прибора.

1 n I 5

^Аср = -Z^AJ; ^AJ =¹Ёh -h), (J = 1,2,...n),

ⁿ j=1 ⁴ /=2 где j - номер приема; n - число приемов (n <5); hj и h₀j - превышения h_z и ho, определенные в j-том приеме.

Тема: Линейные измерения

1.Общие сведения о линейных измерениях. Мерные ленты и рулетки

2. Измерение и вычисление длин линий

3. Нитяной дальномер

4. Понятие о светодальномерах

В-1.Методы линейных измерений

а)непосредственный: измерение расстояний (проволоками, мерными лентами и рулетками)

б)косвенный: измерение расстояний специальными приборами (дальномерами).

D = n-L+ r, где L - длина мерного прибора, n - число целых уложений МП, r - остаток

Косвенный метод: D-определяемое расстояние

а)по теореме синусов: 1,2 - измеренные горизонтальные углы b - базис,

б) по теореме косинусов: a,b - базисы в-измеренный горизонтальный угол.

D = K Lsin №п +

Инварные проволоки: измерение расстояний с max точностью 1/1000 000(на 1 км ошибка 1 мм). Инвар - сплав (64% Fe +36% Ni); коэффицент линейного расширения а = 0.5*10-6 (аст = 12 * 10-6).

Мерные ленты: точность измерений 1 / 2 000 (на 100 м ошибка 5 см).

Мерная лента: стальная полоса шириной от 10 до 20 мм и толщиной 0.4 - 0.5 мм длиной 20, 24 и 50 м (ЛЗ- 20, ЛЗ-24).

Целые метры - пластины с № метров, полуметры - круглые заклепки, дециметры - отверстиями диаметром 2 мм. СМ оценивают на глаз.

а- штриховая лента б - шкаловая лента в - рулетка на крестовине г - рулетка в закрытом корпусе

Длина стальных рулеток: 20, 30, 50, 75 и 100 м. Точность измерения расстояния: от 1/2 000 до 1/10 000.

Типы рулеток: бытовые (-10, -20 м) и профессиональные (-30, -50 м) в закрытом и открытом корпусе на вилке и на крестовине

Поверки рулеток и мерных лент

1) Поверка внешнего состояния: визуальный осмотр и опробование - проверяют качество штрихов и надписей, отсутствие изломов, коррозии, дефектов полотна, скручивание-раскручивание.

2) Поверка длины шкалы - компарированием.

Компарирование - процесс сравнения длины мерного прибора с эталоном.

Допускается отклонение фактической длины новой ленты 2 мм для 20- и 30-метровых лент и 3 мм для 50-метровых.

Компарирование в полевых условиях - на базисах (линиях, измеренных с ошибкой 1/10 000).

Уравнениерулетки(мерной ленты): l = 10 + Al комп, где

lo - номинальная длина МП при t = 20 C, Al комп - поправка за компарирование

2.Измерение и вычисление длин линий

Измерение линии: МП последовательно укладывают в створе линии. Створ - отвесная плоскость, проходящая через концы линии. Подготовка линии к измерениям:

• расчистка полосы для измерений

• фиксация точек перегиба рельефа по створу

• обозначение стеора(вешение линии - установка вех через 50-150 м вдоль линии)

В

А ■о-

a -а

Л

Измерение линии: 2 человека - З-задний и П-передний мерщик. П-мерщик укладывает ленту в створ по указанию З-мерщика. МП встряхивают, натягивают, фиксируют шпильками.

П-мерщик в процессе измерения линии втыкает шпильки в землю, а задний собирает их. Подсчитывается число целых уложений МП. В конце линии измеряют остаток (до 1 см). Контроль: линию измеряют2раза- «прямо» и «обратно»: Б_пр, Б_обр, Б_ср Точность измерений: 1/Т а)1:3 000; б) 1:2 000; в) 1:1 000

(О_пр-Оо_бр)/ D_cp = 1/Т Вычисление длин линий: введение (учет) поправок в D_изм

1) Поправка за компарирование AD к l факт = lo + Al к, где 10 - номинальная длина МП; Al к - поправка из компарирования;

to - температура компарирования; t - температура при измерениях; а - коэффициент температурного расширения МП (а_ст = 1.2510^-5)

3) Поправка за наклон линии к горизонту: а) известен угол наклона v; d=D cos v;

v.

ДО, -d—D = —D (1 — cos v) = -2D sin^[1] (v/2). При углах наклона меньше 10° sin (v/~

ALL = —0,51» sin²

б) известно превышение h;

= -km.

Окончательное значение длины линии с учетом поправок:

З.Нитяной дальномер

В геодезии применяют 3 вида дальномеров: оптические (геометрические), электрооптические (светодальномеры), радиотехнические (радиодальномеры).

	1/2
1 D
	В
	1/2

G

D = l Ctg(q)

D=-*ag{$f 2)

М

D - функция величин ф - малого угла и l - базиса: D = f (ф, l) Типы оптических дальномеров:

1) дальномеры с постоянным углом: (ф = Const, l измеряют)

2) дальномеры с постоянным базисом: (l = Const, ф измеряют)

D = D' + S + f= D' + с,

где с-постоянная дальномера

Если бы рейка была установлена перпендикулярно визирному лучу, то:

D — Кп,

Но рейка устанавливается отвесно, поэтому из-за v-угла отклонения рейки от перпендикуляра к оси трубы:

D=K n ' Cos v, с учетом того, что d = D Cos v и D = Кп + с

d & (Кп + с) cos³ v.

Поправка за наклон ADv: d = D + ADv или

cos² v) ^ D sin² v.

Дата добавления: 2014-12-27