Билет №19

3. Особенности применения тригонометрического нивелирования для определения осадок.

При наблюдении за осадками используется тригонометрическое нивелирование коротким лучом. Позволяет определить осадки точек расположенных на существенно различных высотах и трудно доступных местах. Применяется при наблюдении за высотными зданиями, башнями, антеннами, плотинами, при выполнении измерений через препятствия. Точность тригонометрического нивелирования определяется приборными ошибками и влиянием рефракции. Применяются специальные марки с горизонтальными штрихами. Наиболее высокая точность порядка 0,1мм обеспечивается при коротких лучах визирования с применением теодолитов 3Т2КП, и специальной методике измерений. Данная методика была предложена Рабцевичем и основана на работах Пискунова. Она заключается – расстояние измеряют с точностью до 1см, углы наклона с точность до 1'', длина луча 10м – 15м, точность превышения получаемая 0,05мм. В качестве осадочных марок можно использовать различные облегчённые знаки, в период строительства даже откраски на конструкции. Можно использовать подвесные рейки у которых при компарировании определяются расстояния между штрихами. Методика Рабцевича применяется при углах наклона до 5º. Расстояния можно измерять стальной рулеткой, а для углов использовать теодолиты Theo 0.10 и Т1.

Методика тригонометрического нивелирования предусматривает однообразную установку теодолита и наиболее точное определение угла наклона. Также важен выбор условия и времени наблюдений для уменьшения влияния вертикальной рефракции и ослабления действия других источников ошибок. Это методика применялась при наблюдении за осадками фундаментов компрессоров Новополоцких предприятий.

Способ тригонометрического нивелирования позволяет определять осадки точек, расположенных на существенно различных высотах в труднодоступных местах. Такие случаи возникают при наблюдениях за высокими зданиями, башнями, плотинами, при выполнении измерений через препятствия.

Точность тригонометрического нивелирования определяется в основном влиянием рефракции (десятки секунд) и приборными погрешностями – для теодолитов Т1, Т2 достигают 5-6 . В тригонометрическом нивелировании применяются точные и высокоточные теодолиты, используются марки со специальными горизонтальными штрихами.

Наиболее высокая точность порядка 0,1 мм обеспечивается при коротких (до 100 м) лучах визирования с применением высокоточных теодолитов типа ЗТ2 и специальной методики измерений, позволяющей измерять зенитные расстояния с ошибкой порядка 5" (методика предложена М.Е. Пискуновым). Расстояния до определяемых точек должны изме­ряться с ошибкой 3-5 мм.

По сравнению с геометрическим нивелированием этот способ позволяет измерять с одной станции значительные превышения, отпадает необходимость в рейках, в качестве осадочных марок можно использовать различные облегченные знаки и откраски на конструкциях.

Превышение между главной осью вращения трубы теодолита и осью штриха марки определяется

, (4.13)

где - горизонтальное проложение расстояния от теодолита до марки.

Его можно вычислить

, (4.14)

где b – расстояние между штрихами рейки, на которые измерены зенитные расстояния. Для повышения точности зенитные расстояния вычисляются по трем штрихам.

Можно использовать и подвесные рейки, где расстояние между штрихами известно (определено при компарировании реек).

Рассмотрим методику тригонометрического нивелирования коротким лучом, предложенную И.С.Рабцевичем и опробованную при наблюдениях за осадками фундаментов компрессоров промышленного предприятия. Методика используется при углах наклона до 5⁰.

На фундаментах намечают риски (закладывают марки) и с помощью теодолита определяют углы наклона относительно условного горизонта (ГИ), проходящего через ось вращения трубы. Высоты марок Н от условного горизонта вычисляют при малых углах наклона по формуле

, (4.15)

где l – расстояние от прибора до марки, а превышения между марками получают как разность их отметок.

При условии равноточности измерения углов наклона и расстояний, при приблизительно равных величинах расстояний до марок и углов наклона и одинаковом влиянии на точность превышения погрешностей и можно записать

, . (4.16)

Значения этих погрешностей определяют исходя из предвычисленной средней квадратической погрешности превышения, измеренного на станции

, (4.17)

где m_S - средняя квадратическая погрешность определения осадки, - величина, обратная весу уравненного превышения от исходного репера до наиболее удаленной марки.

Исходя из конкретных производственных условий, марки размещаются близко от прибора. Например, если осадку нужно определить с точностью m_S = 0,5мм, то для расстояния от прибора до наблюдаемых марок равного S = 5 м необходимо определить превышения с точностью .

Расстояния от теодолита до марок необходимо измерять с точностью порядка 1 см, а углы наклона – со средней квадратической погрешностью , что вполне достижимо при использовании стальной рулетки и оптических теодолитов Т1, Т2 и Theo010.

Наблюдения состоят из следующих этапов:

1. определение средней квадратической погрешности измеренного угла наклона на коротких расстояниях одним приемом для теодолита, который будет использоваться при наблюдениях за осадками;

2. определение расстояния от точки пересечения оси зрительной трубы с осью вращения прибора до наблюдаемой марки;

3. определение средней квадратической погрешности превышения на станции;

4. измерение углов наклона в замкнутом полигоне;

5. вычисление отметок, наблюдаемых марок, и превышений между ними.

.