Курс лекции по геодезии. Курс лекции по геодезии Акрам, руси. Лекция по дисциплине Геодезия Лекция Определение геодезии как науки и ее задачи. История геодезии
 Скачать 2.09 Mb.
|
|
Определение горизонтальных проложений линий измеренных дальномером При выводе формулы D = K ∙ n предполагалось, что визирная ось горизонтальна, а дальномерная рейка установлена перпендикулярно ей. В этом случае мы получим горизонтальное проложение линии S = D = K ∙ n. Однако на практике в большинстве случаев визирная ось имеет некоторый угол наклона v(рис. 57), и вследствие этого вертикально расположенная рейка не будет перпендикулярна визирной оси. Если рейку наклонить на угол v так, чтобы она была установлена перпендикулярно визирной оси, то наклонное расстояние будет равно  Рис. 57. Схема определения горизонтального проложения линии нитяным дальномером. D= K ∙ n' , гдеn'= a' b' ∙ cosν = n ∙ cosν. Тогда D= K ∙ n ∙ cosν Отсюда получаем следующую формулу для расчета горизонтального проложения линии при её измерении нитяным дальномером S = D ∙ cosv = K ∙ n ∙ cos2 ν Точность измерения расстояний нитяным дальномером невысокая и характеризуется относительной ошибкой 1/300. На точность определения расстояний нитяным дальномером влияют следующие факторы: 1) толщина дальномерных нитей; 2) рефракция воздуха; 3) промежуток времени между взятием отсчетов по верхней и нижней нитям. ^ Определение коэффициента дальномера Коэффициент дальномера K определяют путем измерения дальномером отложенных на местности расстояний в 50, 100 и 200 м (рис. 58)  Рис. 58. Схема определения коэффициента дальномера По формулам  ;  ;  .вычисляют три значения коэффициента дальномера и по ним рассчитывают среднее арифметическое Kср . Принцип измерения расстояний электромагнитными дальномерами Развитие электроники и радиотехники позволило создать новые приборы для линейных измерений – электромагнитные дальномеры (свето- и радиодальномеры). Принцип работы этих приборов основан на определении промежутка времени t, необходимого для прохождения электромагнитных волн (световых и радиоволн) в прямом и обратном направлении от точки А, в которой центрирован прибор, до точки В, где установлен отражатель.  Рис. 59. Схема определения расстояния светодальномером. Зная скорость распространения электромагнитных колебаний, можно записать D = 0,5·v·t. Из-за большой скорости света ( в атмосфере v ≈ 299710 км/с) измерение времени tнеобходимо выполнять с очень высокой точностью. Так, для измерения расстояния с точностью 1 см, время надо измерить с ошибкой не более 10-10сек. Измерения выполняют фазовым или импульсным методом. В светодальномерах лазерный источник излучения периодически посылает световой импульс. Одновременно запускается счетчик временных импульсов. Счетчик останавливается, когда светодальномер получает световой импульс, возвращенный призменным отражателем. Световой импульс, отразившись от призменного отражателя, останавливает счетчик. Для повышения точности измерения выполняют многократно. Измеренное расстояние высвечивается на цифровом табло. Лекция 9. Нивелирование. Виды нивелирования. Нивелированием называется совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот. Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле. В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин нивелирование делится на несколько видов. 1. Геометрическое нивелирование – определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного луча. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч. 2. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений с помощью наклонного визирного луча. Превышение при этом определяют как функцию измеренного расстояния и угла наклона, для измерения которых используют соответствующие геодезические приборы (тахеометр, кипрегель). 3. Барометрическое нивелировани�� – в его основу положена зависимость между атмосферным давлением и высотой точек на местности. 4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды. 5. Аэрорадионивелирование - превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером. 6. Механическое нивелирование - выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы. 7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования. 8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек. Способы определения превышений. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования. Устройство нивелира достаточно простое. Он имеет две основные части: зрительную трубу и устройство, позволяющее привести визирный луч в горизонтальное положение. Геометрическое нивелирование можно выполнять по следующей схеме:  Рис. 61. Способы нивелирования При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис.61, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле h = З – П где З – отсчет назад на заднюю точку А; П – отсчет вперед на переднюю точку B. При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А (рис. 61, б), измеряют его высоту V и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора V отсчета П. h = V – П. Высоту передней точки В вычисляется по формуле:  Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента ^ HГИ (рис. 61) и вычисляют НГИ = НА + З = НА + V. Место установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием. Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 62).  Рис 62. Последовательное нивелирование. В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании:   ;  ;  h = ∑З – ∑П Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом Классификация нивелиров Согласно действующим ГОСТам нивелиры изготавливают трех типов: высокоточные – Н-05; точные – Н-3; технические – Н-10. В названии нивелира числом справа от буквы Н цифрой обозначают допустимую среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода. В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях: - с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью у которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 63); - с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение. В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), где Л – лимб (рис. 64). На рис. 65 приведен технический нивелир второго поколения с компенсатором и лимбом 2Н-10КЛ Н-3  Рис. 63. Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе: 1 – подъемные винты; 2 – круглый уровень; 3 – элевационный винт; 4 – окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом; 5 – визир; 6 – кремальера; 7 – объектив зрительной трубы; 8 – закрепительный винт; 9 – наводящий винт; 10 – контактный цилиндрический уровень; 11 – юстировочные винты цилиндрического уровня Нивелирные рейки Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см. Рейка РН-3 (рис. 66) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой. Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.  Рис. 66. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем. Лексия 10. Нивелирование трассы. Закрепление трассы по высоте Вдоль всей разбитой на местности трассы, но за пределами зоны работ закрепляются точки, называемые реперами. Они могут быть временными и постоянными. Временные реперы – это столбы, закапываемые ниже глубины промерзания. Внизу закрепляется крестовина. Такой репер называется временным грунтовым. В качестве временного репера можно использовать пни деревьев диаметром 0,5 м и более. Временные реперы размещают по трассе через каждые 2 – 3 км, а через 20 – 30 км устраивают постоянные реперы. Особенно необходимо их устраивать в начале и в конце трассы, на станциях, вблизи будущих мостов и тоннелей. Постоянные реперы могут быть стенными или грунтовыми Задача нивелирования трассы. Целью нивелирования трассы является получение отметок пикетов, плюсовых и точек поперечников для построения продольного и поперечного профилей трассы. Его выполняют вслед за разбивкой пикетажа и установкой реперов. Нивелирование ведут из середины с расстоянием от нивелира до реек 50 – 100 м. Бригада по нивелированию состоит из нивелира, записатора и двух реечников. В снаряжение бригады входят нивелир со штативом, две двусторонние рейки, два переносных фиксатора (башмак), журнал нивелирования. Запрещается производить нивелирование без поверки нивелира и реек. Чтобы не пропустить пикеты и плюсовые точки, нивелировщик должен иметь пикетажный журнал трассы. Работа с нивелиром на станции Для определения превышений между связующими точками, на каждой станции нивелир устанавливают посредине между ними (рис. 90). За связующие точки принимают пикеты или плюсовые точки, но чтобы расстояние между ними не более 150 м, а превышения несколько меньше длины рейки. При этом для контроля превышения на станции в комплект должны входить две рейки с разностью по красным сторонам реек на 100 мм. Например, одна рейка с началом отсчета 4687 мм, а вторая – 4787 мм.  Рис. 90. Нивелирование трассы Отсчеты по рейкам, установленным на связующие точки, берут в следующей последовательности: 1) по черной стороне рейки на заднюю точку Зч; 2) по красной стороне рейки на заднюю точку Зк; 3) по черной стороне рейки на переднюю точку Пч; 4) по красной стороне рейки на переднюю точку Пк. Вычисляют превышения  Если полученные превышения оказались равными или отличаются не более чем на 5 мм, то из них рассчитывают среднее превышение. В противном случае работу переделывают. Пример:  Если между связующими точками находятся промежуточные (рельефные или контурные) плюсовые точки, задний реечник поочередно ставит на них рейку, и нивелировщик берёт только по её черной стороне промежуточный отсчет С (рис. 90 точки ПК0+29, ПК1+71). После этого работу на станции заканчивают и переходят на следующую. При этом задний реечник с промежуточной точки переходит на переднюю точку новой станции. Передний реечник остается на месте и на новой станции он будет задним. На новой станции и на всех последующих работу ведут в таком же порядке. В зависимости от местных условий за связующие точки берут и плюсовые. Например, на станциях III и IV (рис. 90) за связующую принята плюсовая точка ПК2+59. На крутых склонах, где превышение между пикетами больше 3 м, приходится ставить дополнительные связующие точки. Например, пикет ПК3 и ПК4 лежат на ровном крутом скате и превышение между ними больше длины рейки. В этом случае превышение между пикетами измеряют по частям, используя дополнительную связующую точку, называемую икс-точкой. Рейку в икс-точке ставят на колышек или переносной башмак. На очень крутых склонах ставят несколько икс-точек. На профиль икс-точки не наносят и расстояния от них до пикетов не измеряют. Они служат только для передачи превышений |