Подвійного зображення

Точність нитяного далекоміра відносно невисока (див. 5.4). Товщина віддалемірних штрихів і різночасність відлічування по рейці, яку нетвердо утримують руками, привносить у відлік великі похибки. Цих похибок вдається значною мірою уникну­ти, використовуючи віддалеміри подвійного зображення. В основу конструкції приладу покладено здатність скляної призми (клина) відхиляти промінь, який проходить через неї, до основи клина (клин А на рис. 5.4). Такий клин розташовано перед об'єктивом зорової труби, він має малий заломлюючий кут β. Клин відхиляє зображення точки К_, що лежить на візирній осі, в положення K₁. При розв'язанні трикутника FKK₁ можна визначити відстань S за формулою:

S = c + e = l ctgβ.

У віддалекомірах подвійного зображення оптичний клин займає половину поля зору труби, тому спостерігач бачить два зобра­ження однієї і тієї ж точки, зміщені одне відносно другого на відстань l, яка дорівнює KK₁. Величина зміщення зображень є віддалемірним відліком. Його значення тим більше, чим далі від віддалеміра розташована рейка. Клин добирають так, щоб ко­тангенс заломлюючого кута був рівним 100. Тоді коефіцієнт віддалеміра

k = ctgβ = 100.

Принциповою конструктивною відміною віддалемірів подвійного зображення від нитяних є, найчастіше, наявність у них спеціальних насадок на зорову трубу, які забезпечують отримання результатів вимірювання з більшою точністю у порівнянні з нитяними віддалемірами.

5.3. Методика вимірювань довжин ліній

Вимірювання лінії землемірною стрічкою полягає у послі­довному її укладанні в створі лінії (створом називають розташування двох орієнтирів на одній лінії з оком спостерігача, а також лінію, визначену сполученням орієнтирів). Порядок роботи такий. По­чаток і кінець лінії фіксують кілками завдовжки 0,25-0,50 м, у торці кілків забито цвяхи. Головки цвяхів повинні підні­матися над торцем на 3-4мм. Біля цих крайніх точок ставлять віхи – дерев'яні жердини завдовжки 2-3 м. Для того щоб їх добре було видно на фоні навколишніх предметів, віхи фар­бують смугами поперек діаметра у білий та червоний кольо­ри. Для підвищення точності вимірювань довгих ліній у їх створі через кожні 50-100 м установлюють допоміжні віхи. При цьому треба враховувати характер рельєфу та видимість горизонту.

Установку віх у створі лінії називають провішуванням лінії. Під час провішування спостерігач стає в точці А (рис. 5.5,а) і дивиться на віху В. За його вказівкою помічник установлює віху у створі 1 так, щоб вона перекривала віху В. Ана­логічно встановлюють віхи 2 i З. Цей спосіб називають провішуванням на себе на відміну від провішування від себе, коли установлюють спочатку віху З, а потім 2 і 1. Останній спосіб менш точний.

Якщо кінцеву точку лінії не видно (наприклад, через підвищення рельєфу), застосовують спосіб поступового наближення до створу. В точках А і В (рис. 5.5,б) стають спостерігачі, а в точ­ках 1 і 2 - помічники з віхами. Помічник, який перебуває в точці 1, виводить у створ 1-А віху 2 (положення 2^і). Помічник з віхою 2 виводить у створ 2-В віху 1 і так доти, до­ки віхи 1 і 2 не опиняться у створі лінії АВ. Провішування через яр виконують східчасто, у порядку, позначеному стрілкою на рис. 5.5,в.

Вимірюють лінію два міряльники. Той що ззаду суміщає нульовий штрих стрічки з початком лінії (центром кілка) і ви­водить переднього у створ лінії. Відхилення від створу спричи­нює вимірювання ламаної лінії замість прямої. Той що спереду, взявши комплект шпильок, протягує стрічку за ручку вздовж лінії і, натягнувши її однією рукою, другою через кінцевий проріз у стрічці прямовисно вдавлює шпильку в зем­лю. Протягнута без зусиль стрічка прогинається на нерів­ностях земної поверхні, тому її перед натягуванням бажано легенько струснути. Після цього задній міряльник знімає стрічку із шпильки (сама шпилька лишається на місці) і обидва міряльники рухають­ся вперед уздовж лінії. Підій­шовши до залишеної переднім міряльником шпильки, задній міряльник накидає кінець стрічки (прорізом) на шпильку. Передній міряльник кладе стрічку в створ лінії, струшує і натягує, втикає через проріз другу шпильку, після чого задній міряльник виймає першу шпильку. Вимірювання продовжу­ють у тому ж порядку. Якщо потрібно, задній міряльник, зібравши всі шпильки (крім однієї, котра закріплює передній кінець стрічки), передає їх передньому міряльнику і фіксує це в журналі вимірів. Відрізок лінії від останньої шпиль­ки до кінця лінії (якщо він менший від довжини стрічки) визна­чають з точністю до 1 см. При вимірюванні залишку звертають увагу на те, щоб позначки метрових поділок зростали у на­прямку руху.

Рис. 5.5. Провішування лінії

Довжину вимірюваної лінії визначають за формулою:

S_вим. = 20n + q ,

де n - число шпильок у заднього міряльника; q - довжина залишку. Наприклад, якщо n = 7; q = 11,23 м, то довжина вимірюваної лінії S_вим. = 20  7 + 11,23 = 151,23 м.

Перед початком вимірювань стрічку компарують, тобто порівнюють з еталонною (нормальною) мірою для визна­чення її робочої довжини. Роблять це на польовому ком­параторі. Польовий компаратор - це лінія на рівній міс­цевості завдовжки 100-200 м. Кінці компаратора за­кріплюють для тривалого зберігання закопаними на рівні землі бетонними пілонами (пірамідками), у верхні зрізи яких вмуро­вані металеві марки з хрестоподібною насічкою. Довжину ком­паратора (відстань між марками) визначають за допомогою нормальної (контрольної) стрічки, довжина якої відома, відкладаючи її у створі компаратора. Стрічку тримають весь час у натягнутому стані за рахунок прикріплених до її ручок динамометрів. При вимірюванні залишку лінії обов'язково викори­стовують міліметрову лінійку. За довжину компаратора прий­мають середнє арифметичне з кількох вимірів. Аналогічні вимірювання компаратора ви­конують, користуючись робо­чою стрічкою.

Рис. 5.6. Визначення недоступної віддалі

Порівнявши довжину компа­ратора S_k з його довжиною S_p, визначеною за допомогою робо­чої стрічки, отримують поправ­ку на компарування

ΔS_k = (S_k - S_p) : n ,

де n - число укладань стрічки на компараторі.

Наприклад, S_k = 119,917 м; S_p = 119,792 м; n = 6; ΔS_k = (119,917-119,792) : 6 = 0,021 м. Результат вимірювання лінії з поправ­кою на компарування обчислюють за формулою:

S = S_вим. + n · ΔS_k ,

У процесі вимірювання віддалей землемірною стрічкою або рулеткою нерідко випадає долати яруги, річки, чагарникові хащі, болота, інші перешкоди. Визначення недоступних віддалей здійснюється шляхом розв'язання задачі, подібної до тієї, що дається на рис. 5.6. З точки А промірюють стрічкою лінії АМ = b₁ і AN = b₂, які називають базисами, а також кути ₁, ₂ і β₁, β₂. Базиси по можливості вибирають на рівній місцевості з таким розрахунком, щоб протилежні до них кути були не менші 30° і не більші 150°.

Довжину сторони S_AB обчислюють за теоремою синусів: S_AB = b₁ та S_AB = b₂ .

За остаточне значення S_AB беруть середнє арифметичне.

Вимірюючи лінію на похилій поверхні, слід обчислити її горизонтальне прокладання (див. 1,4). При цьому кути нахилу ліній  можна виміряти за допомогою екліметра (рис. 5.7) – приладу, в якому у круглому металічному корпусі 1 (рис. 5.7,а) на горизонтальній осі обертається металевий ма­ятниковий диск 8 (рис. 5.7,б). На обідку 7 диска нанесені гра­дусні поділки від 0 до ± 60°. Маятниковий диск має висок 9, під вагою якого нульовий діаметр розташовується у горизонталь­ному положенні. До корпусу екліметра прикріплена зорова трубка 3 з очним діоптром 5 і предметним діоптром з горизон­тальною ниткою 2. Для приведення екліметра у робочий стан потрібно натиснути на кнопку 4.

Рис. 5.7. Екліметр

Для вимірювання кута нахилу спостерігач розташовується у початковій точці і візує трубкою екліметра на позначку віхи, яка стоїть у наступній точці. Позначка вказує висоту ока спо­стерігача, тому лінія візування буде паралельною до лінії місцевості. Натиснувши на кнопку 4, спостерігач через лупу 6 бере відлік. Екліметр дає змогу вимірювати кути нахилу з точністю до 0,5.

Горизонтальне прокладання лінії s = S cos завжди менше від довжини S на поверхні землі на величину Δs:

s = S – Δs .

Значення Δs можна вирахувати за формулою

Δs = S - s = S – S cos = 2S sin ,

або визначити за допомогою спеціальних таблиць, що значно спрощує роботу.

Часто вимірювана лінія складається з відрізків, які мають різні кути нахилу. У такому разі кут нахилу визначають на кожному з відрізків, а горизонтальне прокладання лінії дорівнює сумі горизонтальних прокладань відрізків:

s = s₁ + s₂ + s₃ + ... + s_n .

Вимірювання лінії нитяним віддалеміром здійснюють таким чином: оптичний прилад встановлюють на штативі (див. 6.5) над точкою А, а віддалемірну рейку на точці В (рис. 5.8,а). На рейці попередньо відмічають висоту приладу i. Середньою ниткою mm віддалеміра (рис. 5.8,б) візують на позначку і на рейці, беруть відліки а і b по нитках хх та уу. Віддалемірний відлік обчислю­ють як різницю b - а = l. За формулою (5.2) визначають до­вжину лінії S.

Рис. 5.8. Вимірювання ліній нитяним віддалеміром

У наведеному прикладі рейка має сантиметрові поділки, об'єднані рисками у дециметрові відрізки, які оцифровані; до­датково виділено кожні 5 см. Відлік по рейці складають: номер дециметрового відрізка, на який потрапляє певна нитка сітки (перші дві цифри відліку); підрахована кількість сантиметро­вих поділок від початку дециметрового відрізка до нитки (третя цифра); частина сантиметрової поділки від її межі до нитки, що оцінюється «на око» (четверта цифра). На рис. 5.8,б відлік по нитці mm становить 1150, що дорівнює 115,0 см. За даними рис. 5.8 a = 108,5; b = 121,5; l = 121,5 - 108,5 = 13,0. Отже, S = 13 м.

Візування на висоту приладу дозволяє разом з визначенням віддалемірної відстані вимірювати кут нахилу лінії (див. рис. 8.16). Оскільки відрізок А'В' паралельний до АВ, то вимірюваний в точці А кут  буде відповідати куту нахилу лінії АВ.

Доведено, що похила відстань S', вимірювана віддалеміром, може бути обчислена за формулою:

S' = kl cos

(внаслідок відхилення рейки при вимірюванні від перпендикулярного положення до візирного променя), тому горизонтальне прокладання становитиме:

s = S' cos = kl cos². (5.3)

Точність вимірювання ліній залежить від застосованих приладів. Вимірювання ліній землемірною стрічкою виконують по землі, тому їх точність залежить від якісних характеристик по­верхні. Точність оцінюють величиною відносної похибки (див. 4.3), яка не повинна перевищувати 1:3000 за сприятли­вих умов (рівна місцевість, тверде покриття), 1:2000 за посе­редніх умов (слабо горбиста місцевість, рілля, лучна рос­линність), 1:1000 за несприятливих умов (болото, пісок, зарості). Відносна похибка вимірювань інварними дротами становить 1:500 000 - 1:1 000 000.

Точність вимірювання ліній нитяними віддалемірами нижча - від 1:600 до 1:200, середня відносна похибка - 1:400. Для зменшення похибки рекомендують проек­тувати лінії довжиною не більше 200 м і уникати спостережень зображень рейки, що коливаються (це може бути в жарку пого­ду). Головне достоїнство нитяного далекоміра - висока швидкість вимірювань.