Курс лекции по геодезии. Курс лекции по геодезии Акрам, руси. Лекция по дисциплине Геодезия Лекция Определение геодезии как науки и ее задачи. История геодезии
![]()
|
Приборы непосредственного измерения линий Для измерения длин линий посредством откладывания мерного прибора используют стальные мерные ленты, которые обычно изготавливают из ленточной углеродистой стали. В геодезической практике чаще всего применяются штриховые и шкаловые ленты. Штриховые ленты (рис. 47, а) имеют длину 20 и 24 м, ширину 15 – 20 мм и толщину 0,3 – 0,4 мм. ![]() ![]() Рис. 1. Мерные ленты. На ленте нанесены метровые деления, обозначенные прикрепленными бляшками, и дециметровые деления, обозначенные отверстиями. Метровые деления на обеих сторонах оцифрованы. Счет оцифровки делений ведется на одной стороне от одного конца ленты, а на другом – от другого конца. За длину ленты принимают расстояние между штрихами, нанесенными на крюках у концов ленты. К крюкам приделаны ручки. К ленте прилагается 6 или 11 шпилек на кольце. Шпильки сделаны из стальной проволоки диаметром 5 – 6 мм и длиной 30 – 40 см в нерабочем положении ленту наматывают на кольцо (рис. 47, в). Шкаловая лента (рис.47, б) выпускается длиной 20 – 24 м, шириной 6 – 10 мм и толщиной 0,15 – 0, 20 мм. На обоих концах ленты, в пределах второго дециметра, имеются миллиметровые шкалы длиной по 100 мм каждая. Для измерения небольших расстояний применяют стальные и тесьмяные рулетки длиной 5, 10, 20, 50 м. Деления на рулетках нанесены на одной стороне через 1см и редко через 1 мм. Свернутая рулетка помещается в металлический или пластмассовый корпус. Компарирование мерных лент и рулеток Мерные ленты и рулетки перед измерением ими линий должны быть проверены. Данная проверка называется компарированием и состоит в установлении действительной длины мерного прибора путем его сравнения с образцовым прибором, длина которого точно известна. Для компарирования штриховых лент за образцовый мерный прибор принимают одну из лент, имеющихся на производстве, длину которой выверяют в лаборатории Государственного надзора за стандартами и измерительной техникой Государственного комитета стандартов РФ и пользуются ею при сравнении с рабочими лентами. Компарирование шкаловых лент производят на специальных приборах, называемых стационарными компараторами. Простейший способ компарирования штриховых лент состоит в следующем. На горизонтальной поверхности, например, на полу, укладывают образцовую ленту. Рядом с ней кладут проверяемую ленту так, чтобы их края касались друг друга, а нулевые штрихи совмещались. Жестко закрепив концы с нулевыми штрихами, ленты натягивают с одинаковой силой и измеряют миллиметровой линейкой величину несовпадения конечных штрихов на других концах лент. Данная величина показывает на сколько миллиметров рабочая лента короче или длиннее образцовой и называется поправкой за компарирование Δℓ. Длина проверяемой 20-метровой ленты не должна отличаться от длины образцовой ленты более чем на ±2 мм. В противном случае в результаты измерения линий вводят поправки. При этом, выполняя измерения линий рабочей лентой, полагают, что её длина равняется 20 м. Поправки определяют по формуле ![]() где D – длина измеренной линии. Поправку вычитают из результатов измерения, когда рабочая лента короче образцовой, и прибавляют, когда она длиннее. Прямую линию на местности обычно обозначают двумя вехами, установленными на её концах. Если длина линии превышает 100 м или на каких-то её участках не видны установленные вехи, то с целью удобства и повышения точности измерения её длины используют дополнительные вехи. Их устанавливают в воображаемой отвесной плоскости, проходящей через данную линию. Эту плоскость называют створом линии. Установка вех в створ данной линии называется вешением (рис. 48). ![]() Рис. 48. Вешение линии Вешение линий может производиться на глаз, с помощью полевого бинокля или зрительной трубы прибора. Вешения обычно ведут «на себя». Наблюдатель становится на провешиваемой линии у вехи А (рис. 48), а рабочий по его указанию ставит веху в точку С так, чтобы она закрывала собой веху В. Таким же образом последовательно устанавливают вехи в точках D и Е. Установка вех в обратном направлении (от себя), является менее точной, так как ранее выставленные вехи закрывают видимость на последующие. Более точно вехи в створ выставляют по теодолиту, установленному в точке А и сориентированному на веху В. Порядок измерения линий штриховой лентой. Измерение линий на местности штриховыми лентами производят двое рабочих. По направлению измерения один из них считается задним, второй – передним. Ленту аккуратно разматывают с кольца. Её оцифровка должна возрастать по ходу измерения. Для закрепления мерной ленты в створе линии используется 6 шпилек. Перед началом измерения 5 шпилек берет передний мерщик и одну – задний. Задний мерщик совмещает с началом линии нулевой штрих ленты. Используя прорезь в ленте, закрепляет шпилькой её конец рядом с колышком, обозначающим начальную точку линии (рис. 49, а). Передний мерщик, имея в руке 5 шпилек, по указанию заднего мерщика, встряхнув ленту, натягивает её в створе линии и фиксирует первой шпилькой передний конец ленты. Затем задний мерщик вынимает свою шпильку из земли, вешает её на кольцо, и оба мерщика переносят ленту вперед вдоль линии. Дойдя до воткнутой в землю передним мерщиком шпильки, задний мерщик закрепляет на ней свой конец ленты, а передний, натянув ленту, закрепляет её передний конец следующей шпилькой (рис. 49, б). В таком порядке мерщики укладывают ленту в створе линии 5 раз. После того как передний мерщик зафиксирует пятой шпилькой свой конец ленты, задний мерщик передает ему кольцо с пятью шпильками, которые он собрал в процессе измерения (рис. 49, в). Число таких передач (т.е. отрезков по 100 м при длине ленты в 20 м) записывают в журнале измерений. Последний измеряемый остаток линии обычно меньше полной длины ленты. При определении его длины метры и дециметры отсчитывают по ленте, а сантиметры оценивают на глаз (рис. 49, е). ![]() Рис. 49. Измерение линии мерной лентой Измеренная длина линии D вычисляется по формуле : D = 100 · a + 20 · b + c, где a – число передач шпилек; b – число шпилек у заднего мерщика на кольце; c – остаток. Для контроля линию измеряют вторично 24-метровой или той же 20-метровой в обратном направлении. За окончательный результат принимают среднее арифметическое из двух измерений, если их расхождение не превышает: – 1/3000 части от длины линии при благоприятных условиях измерений; – 1/2000 – средних условиях измерений; – 1/1000 – неблагоприятных условиях измерений. Вычисление горизонтальной проекции наклонной линии местности При создании планов местности вычисляют горизонтальную проекцию каждой линии, т.е. её горизонтальное проложение S. ![]() Рис. 50. Горизонтальная проекция линии Если линия АВ (рис. 50) наклонена к горизонту под углом ν, то определить горизонтальное проложение можно, воспользовавшись формулой ![]() где D – длина измеренной наклонной линии АВ; ν – угол наклона. Иногда для определения горизонтального проложения используют поправку за наклон ![]() тогда ![]() Поправку за наклон вводят при углах наклона более 1°. Углы наклона измеряют теодолитом. Косвенные измерения длин линий При измерении расстояний лентой или рулеткой встречаются случаи, когда местное препятствие (река, овраг, здание, дорога и т.п.) делает непосредственное измерение невозможным. Тогда применяют косвенные методы определения расстояний. Различают три случая определения недоступных расстояний. 1. При взаимной видимости точек разбивают базис b и измеряют горизонтальные углы ![]() ![]() ![]() Рис. 51. Косвенное измерение расстояния через озеро Для определения расстояния АВ используют теорему синусов ![]() 2. При взаимной невидимости точек (рис. 52) выбирают точку С из которой видны точки А и В, измеряют расстояния S1, S2 и угол ![]() ![]() Рис. 52. Косвенное измерение расстояния через Используя теорему косинусов, находят расстояние АВ ![]() 3. Если обе точки измеряемого расстояния недоступны, то разбивают базис b и из точек С и Д измеряют углы ![]() ![]() Рис. 53. Косвенное измерение расстояний если недоступны обе точки По теореме синусов дважды для контроля находят с контролем расстояние АВ.
![]() Параллактический способ измерения расстояний Этот способ основан на решение треугольника АВС, в котором для определения расстояния SC высокой точностью измеряют перпендикулярную измеряемой линии малую сторону l, называемую базисом, и противолежащий ей острый параллактический ей острый параллактический угол ![]() ![]() ![]() Рис. 54. Параллактический способ измерения расстояний. Измеряя расстояние этим способом, сразу получают горизонтальное проложение, поэтому введение поправок за наклон линии не требуется. Физико – оптические мерные приборы Второй способ измерения длин линий заключается в использовании физико-оптических приборов. Длину линии определяют как функцию угла, под которым виден базис (оптические дальномеры), или как функцию времени и скорости распространения электромагнитных волн между конечными точками измеряемой линии (электромагнитные дальномеры). Достоинством физико-оптических дальномеров является быстрота измерений, высокая точность и возможность измерения больших расстояний без подготовки трассы: нужна лишь оптическая видимость между конечными точками линии. Идея оптических дальномеров основана на решении параллактического треугольника, в котором по малому (параллактическому) углуβи противоположному ему катету (базе) B определяют расстояние D по формуле D = B ∙ ctg β ![]() Рис. 55. Параллактический треугольник Одну из величин (В или β) принимают постоянной, а другую измеряют. В зависимости от этого различают оптические дальномеры с постоянной базой и переменным углом или с постоянным углом и переменной базой. Нитяный оптический дальномер Наиболее распространенным является нитяный дальномер с постоянным параллактическим углом. Он весьма прост по устройству и имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. Сетка нитей таких труб кроме основных вертикальной и горизонтальной нитей имеет дополнительные штрихи (нити), называемые дальномерными. С их помощью по дальномерной рейке определяют расстояние D между точками местности (рис. 56) ![]() Рис. 56. Схема определения расстояний оптическим нитяным дальномером D = D' + f + δ где D' – расстояние от переднего фокуса объектива до рейки, f– фокусное расстояние объектива, δ- расстояние от оси вращения теодолита до объектива. Рассмотрим подобные треугольники АВF и а1b1F (рис. 56) ав /АВ = f /D' где аb = P – расстояние между дальномерными нитями, АВ = n – число сантиметровых делений между дальномерными нитями на рейке. Тогда D' = f /P ∙ n D = D' + f + δ = f /P ∙ n + f + δ Отношение f /P называется коэффициентом дальномера и обозначается K, а сумма (f +δ) – постоянная дальномера и обозначается С. Тогда D = K ∙ n + С. Дальномерные нити наносят так, чтобы при сантиметровых делениях коэффициент дальномера К = 100. Обычно при fобъектива равном 200 ммP берут равным 2 мм, тогда K = 100. В современных теодолитах постоянная дальномера С близка к нулю, поэтому число метров в измеряемом расстоянии равно числу метров в дальномерном отсчете D = K ∙ n = 100∙ n. При K = 100 и n = 124,3 см, D = 100 ∙ 124,3 см = 124,3 м. |