12.2. Косвенный способ линейных измерений

Применяемые приборы - светодальномеры, радиодально-меры, оптические дальномеры. Принцип измерения расстояний свето- или радиодальномерами основан на временном (импульсном), фазовом или частотном методах.

Светодальномеры условно делятся на три группы Г, П, Т:

• Г - применяются для измерения сторон значительной протя-женности.

• П - применяются в инженерной геодезии.

• Т - используются в топографии.

Характерной чертой 50-70-х годов нашего столетия явилось широкое внедрение в геодезическое приборостроение достижений физики, оптики, механики, электротехники и др. Появилась тенден-ция соединения топографического светодальномера с теодолитом. В результате такого синтеза были созданы электронные тахеометры. На современном этапе особое место отводится тахеометрам с устройством автоматического наведения на точки визирования с помощью лазерного пучка и с измерением расстояний без применения специальных оптических отражателей (пассивное отражение).

Оптическийдальномер

Принцип измерения расстоя-ний оптическими дальномерами

основан на оптико-механическом решении параллактического тре-угольника. Так, если в точку В измеряемой линии поместить базис известной длины b, а в точке А измерить угол  на кон-

d b

B

A

цы этого базиса, то можно вычислить высоту треугольника , которая и является искомым расстоянием АВ.

Существуют оптические дальномеры с постоянным базисом b и переменным параллактическим углом  и дальномеры с постоянным углом  и переменным базисом b. К последним относится нитяный дальномер в зрительных трубах геодезических приборов, а в качестве базиса используется нивелирная рейка. В таком дальномере постоянный параллактический угол  формируют две дальномерные нити сетки - верхняя в и нижняя н.

Объектив

А

В



f

E

L

Нижняя дальномерная нить

Верхняя дальномерная нить

Теория нитяного дальномера вытекает из подобия заштрихо-ванных треугольников, откуда следует Е/f = n/вн, поэтому Е = fn/вн, но поскольку расстояние между дальномерными нитями вн и фокусное расстояние объектива f есть величины постоянные, то их отношение f/вн = К - также постоянная величина, которая называется коэффициентом дальномера. Значения f и вн подбираются такими, чтобы коэффициент дальномера был равен 100. Тогда расстояние АВ будет равно:

L = E + f +  = Kn + (f +) = Kn + C ,

где С - постоянная поправка дальномера. Промышленность выпус-кает трубы геодезических приборов с внутренней фокусировкой, у которых С = 3-5см и такую поправку, как правило, не учитывают.

Процесс измерения расстояний нитяным дальномером заклю-чается в следующем. Прибор (теодолит, нивелир) устанавливают в точке А, а в точке В - вертикально нивелирную рейку. Визируют на рейку и определяют количество сантиметровых делений между верхней и нижней дальномерными нитями, которое при К=100 будет соответствовать количеству метров между точками А и В. Поэто- му перед производством измерений необходимо убедиться в том, что

Прибор

Рейка

коэффициент дальномера К = 100.

Для этого закрепля-ют на ровном участке прямую линию длиной 120-150м, забивая колыш-ки через 20-30м. Лентой или рулеткой измеряют расстояния от каждого колышка до начального, то есть L₁, L₂ ,..., L_m. Установив т

Теодолит

еодолит в точке O, о пределяют n₁, n₂ ,…,n_m - количество сантиметр овых делений между дальномерными нитями по рейке, последовательно устанавливаемой в точках 1, 2,..., m. Зная, что, L₁ = Kn₁, L₂ = Kn₂,…,L_m = Kn_m, составляют разности L₂–L₁= K(n₂ - n₁), L₃ – L₁ = K(n₃ - n₁) ,…, L_m – L₁ = K(n_m-n₁) откуда вычисляют:

…,

а за окончательное значение коэффициента дальномера принимают среднее арифметическое:

Рассмотренная выше теория нитяного дальномера основана на взаимной перпендикулярности визирной оси VV зрительной трубы и базиса - нивелирной рейки, которая всегда устанавливается верти-кально. При измерении наклонных расстояний L эта пер-пендикулярность не будет соблюдаться, поэтому отсчет n по рейке будет преувеличен. Правильный отсчет п' = псоs, а наклонная д ли

н

Теодолит

а L= Кп’= Кпсоs. Отсюда следует, что горизонтальное проложение d = Lcos² и поправка за наклон l_ = = L – Lcos² = L(1-cos²) = = Lsin². Как видим, она отличается от таковой при измерении длин линий лентой.

Точность измерения рас-стояний нитяным дальномером гораздо ниже точности измерений стальной лентой. Так, длины до 100м можно измерять с относительной ошибкой 1/500, длины до 200м - с относительной ошибкой 1/400 - 1/200. В среднем она составляет 1/300 измеряемой длины.

Оптические дальномеры двойного изображения - это приборы, дающие двойное изображение базиса (как правило, установленного горизонтально). По величине смещений этих изображений судят о величине измеряемого расстояния. Такие дальномеры могут быть в виде самостоятельных приборов или в виде насадок на зрительную трубу теодолита. В качестве примера можно назвать следующие:

Дальномер Д-2: пределы измерений 4-400м, ошибка 2см на 100м, вес 4кг, базис как горизонтальный, так и вертикальный, парал-лактический угол переменный.

Насадка ДНР-5: 2-120м, ошибка 5см на 100м, вес 0,6кг, базис вертикальный, параллактический угол постоянный. Насадка поз-воляет получать горизонтальные проложения при наклоне местности до ±10° , поэтому она называется редукционной.

Насадка ДН-8: 50-700м, ошибка 8см на 100м, вес 0,6кг, базис горизонтальный, параллактический угол переменный.