geodezia
.pdfприборов. Вращение подъемных винтов 1 подставки изменяют положение оси вращения прибора. Подставка крепится на столике 4 штатива становым винтом 5. Подставка и штатив Типы нивелиров Нивелиры выпускаются 2-х типов: 1. С компенсатором углов наклона зрительной трубы (Например: Н-05К, Н3К, Н-10КП). Данный нивелир называется самоустанавливающимся. Подготовка нивелиров для работы состоит из двух действий: приведения визирной оси прибора в горизонтальное положение (нивелир с компенсатором считается готовым к работе, если пузырек круглого уровня приведен в середину концентрических окружностей) и установки трубы для наблюдения. Типы нивелиров Трубу устанавливают по рейке вращением корпуса рукой. Наведение трубы на рейку фиксируют закрепительным винтом. Точное наведение зрительной трубы по рейке производят наводящим винтом (под точным наведением понимают такое положение, при котором сетка нитей зрительной трубы совпадает с осью рейки). Элевационный винт служит для приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение. 2. Нивелиры с цилиндрическим уровнем имеет зрительную трубу и цилиндрический уровень. Распространенные марки нивелиров: Н-3 и Н-10 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 Нивелирная рейка • Состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенные между собой металлической фурнитурой. Рейка имеет градуировку на обеих сторонах.
Сантиметровые шашки наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5 мм и оцифровывают через 1 дм. На основной стороне рейки шашки черные на белом фоне, на другой (контрольной) - красные на белом фоне. На каждой стороне рейки три цветные шашки каждого дециметрового интервала, соответствующие участку в 5 см, соединяются вертикальной полосой. Температурный диапазон работы реек -40... + 50 °С. Нивелирная рейка Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки. Костыль (рис.б) - металлический стержень с заостренным концом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки костыля в грунт на верхний торец его надевают крышку. Башмак (рис. в) - толстая круглая или треугольная металлическая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стержень со сферической шляпкой, на которую опирают нивелирные рейки. Нивелирная рейка Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира - по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Сделать отсчет по рейке – это значит определить высоту визирной оси нивелира над нулем рейки. Поверки и юстировки нивелиров Поверками контролируют правильность взаимного расположения основных осей прибора, если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей прибора, его юстируют исправительными винтами. Поверка нивелира – это комплекс работ, выполняемых с целью определения пригодности этого инструмента для:
•производства измерений по определению превышений,
•уточнения метрологических характеристик, • проверки соответствия реальных параметров заявленным паспортным данным. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне
нульпункта (а,б) и в нуль-пункте (в) 1. Поверка круглого уровня. Условие: Ось круглого уровня должна быть параллельна вертикальной оси нивелира. Для проверки этого условия устанавливаем нивелир на станции и действуя всеми тремя подъемными винтами, приводим пузырек круглого уровня в нуль-пункт. Открепляем зрительную трубу и поворачиваем на 180°. Если пузырек круглого уровня остается при этом в нульпункте, то условие выполнено. Если пузырек круглого уровня сходит с нульпункта, то условие не выполнено. Для исправления исправительными винтами круглого уровня подводим пузырек к нульпункту на пол-схода, а оставшиеся пол-схода всеми тремя подъемными винтами. Поверки и юстировки нивелиров 2. Поверка сетки нитей. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна, а горизонтальная перпендикулярна оси вращения нивелира. Приводят нивелир в рабочее положение и при помощи зрительной трубы визируют на нить свободно висящего на расстоянии 30 - 50м от инструмента отвеса. Если вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса, условие выполнено. Если не совпадает, то ослабляют крепежные винты сетки нитей и поворотом ее добиваются совпадения вертикальной нити сетки с нитью отвеса. Винты аккуратно зажимают и снова проверяют это условие. 3. Поверка визирной оси зрительной трубы. Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня. Проверяется это условие двойным нивелированием вперед. На расстоянии 75 м забивают в землю деревянные колья, и одним из них устанавливают нивелир, над другим – рейку. Нивелир наводят на рейку, снимают отсчет по рейке а1 и измеряют высоту i1 нивелира от вершины кола до центра окуляря с точностью до 2 мм. Нивелир и рейку меняют
местами, снимают отсчет а2 и измеряют высоту i2 над другим колом. Величина непараллельности визирной оси и оси уровня определяется по формуле
СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ЛИНИЙ 1. Прямой (непосредственный) – измерение расстояний мерными лентами, рулетками, проволоками. 2. Косвенный (посредственный) – расстояние является функцией вспомогательных величин. b – базис; β1 , β 2 - горизонтальные углы. По теореме синусов: 4 Точность линейных измерений выражается относительной ошибкой этого измерения. Пример: D D1 и D2 ΔD = /D1 – D2 / - абсолютная ошибка измерения расстояния D ср = D Относительная ошибка: , где Т D T D ср = Точность линейных измерений: прямой способ:1/1 000 … 1/1 000 000 косвенный способ: 1/100 … 1/1 000 000 5 ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ Механические Оптические дальномеры Светодальномеры Радиодальномеры 6 Механические мерные приборы предназначены для непосредственного измерения расстояний. В соответствии с ГОСТ механические мерные приборы подразделяются: 1. Для измерений технической точности: ленты землемерные штриховые: ЛЗ-20, ЛЗ-24, ЛЗ-50 (Л - лента, 3 - землемерная, l 0 - 20, 24, 50 - номинальная длина ленты). Нормативная относительная погрешность измерения расстояний 2. Для точных линейных измерений применяются мерные приборы: ленты землемерные шкаловые: ЛЗШ-20, ЛЗШ-24, ЛЗШ-50. Нормативная относительная погрешность 3. Для высокоточных измерений применяются базисные приборы: БП-1; БП2, БП-3 Нормативная относительная погрешность В комплекс базисных приборов входят: - мерные инварные проволоки длиной 24 или 48 метров со шкалами на концах (инвар-сплав: 64% стали и 36% никеля) диаметр проволоки
1,65 мм; - приспособление для равномерного натяжения с силой 10 кг; - лотаппарат - для центрирования и фиксирования каждого уложения проволоки в створе. 3000
1 1000 1 1 = N . 10000 1 2000 1 1 = N 500000 1 10000 1 1 = N 7 Землемерная лента штриховая представляет собой стальную полосу шириной 10 -15мм и толщиной 0,2-0,4 мм с наконечниками на концах. В наконечниках имеются прорези для фиксирования ленты в створе линии при измерениях. Против прорезей - штрихи. Расстояние между штрихами l0 - номинальная длина ленты. Цена одного деления ленты 1 дм. Дециметровые деления отмечены на ленте отверстиями диаметром 1-2 мм. Метровые деления отмечены пластинками с обеих сторон. На пластинках выдавлены порядковые номера метров, отсчитываемые с обоих концов ленты. При измерениях лента выкладывается на земле и фиксируется шпильками в прорезях наконечников. Для измерений применяется комплект из 6 или 11 шпилек. 1- начальный штрих; 2 - вырез для шпильки; 3 - заклепка(0.5м); 4 - пластина (м); 5 - отверстие (дм); 6 - измеренная линия (13.14 м); 7 - ручка 8 Лента землемерная шкаловая ЛЗШ Повышение точности измерения длин линий землемерными стальными лентами может быть осуществлено применением лент шкалового типа ЛЗШ. На концах этих лент имеются шкалы длиной 10—15 см с сантиметровыми и миллиметровыми делениями. Кроме того, для повышения точности измерений ленты снабжают дополнительным оборудованием: пружинными динамометрами, термометрами. Номинальная длина ленты l0 – расстояние между нулевыми штрихами шкал. На самой ленте делений нет. Измерение ведется по предварительно расставленным колышкам в створе линии. Расстояние между колышками равно номинальной длине шкаловой
ленты с точностью 3-4 см. На колышках перпендикулярно к створу сделаны штрихи. Расстояние между штрихами замеряется шкаловой мерной лентой. Относительная погрешность измерений землемерными лентами с дополнительным оборудованием может быть снижена до 1:5000. 9 Рулетки. Рулетки предназначены для измерения коротких линий при маркшейдерских, топографогеодезических и строительных работах. Рулетки бывают стальные длиной 10, 20, 30, 50 м и более и тесьмяные длиной 5, 10 и 20 м. В инженерно-геодезических работах используются металлические рулетки в закрытом корпусе типа РЗ (рис. а), на крестовине типа РК (рис. б), на вилке типа РВ (рис. в) и др.; в маркшейдерской практике чаще применяются горные рулетки на вилке или крестовине типов РГ-20, РГ-30 и РГ-50, изготавливаемые из нержавеющей стали, обладающие высокими механическими свойствами и большой коррозионной стойкостью. 10 Мерные проволоки. При точных и высокоточных линейных измерениях применяют стальные и инварные проволоки длиной 24 и 48 м, диаметр проволоки — 1,65 мм. На обоих концах проволоки расположены шкалы длиной 8 см с миллиметровыми делениями (рис. а). Измерение длин линий мерными проволоками производится по кольям или по целикам, устанавливаемым на штативах в створе линий. При измерениях проволока подвешивается на блочных станках под натяжением 10-килограммовых гирь (рис. б). Пролеты между целиками или кольями измеряют несколько раз. Отсчеты по обеим шкалам проволоки производят одновременно с точностью до 0,1 мм. Стальные: m
Инварные: mS от 1 : 30 000 до 1 : 1 000 000 S от 1 : 10 000 до
1 : 100 000 11 Компарирование - процесс сравнения рабочего мерного прибора с эталоном. Компарирование
рабочих мерных лент может быть произведено: по эталонам на стационарных компараторах, в полевых условиях на полевых компараторах. В результате компарирования получают поправку ∆λК : где λфакт - фактическая длина мерного прибора; λ0 – номинальная длина. Полевой компаратор для ленты ЛЗ представляет собой закрепленный на местности базис длиной 120 м, измеренный с высокой точностью. Измерив проверяемой (рабочей) лентой этот базис 6—8 раз, сравнивают средний результат измерений с эталоном и находят поправку ΔλК , за компарирование. Тогда фактическая длина рабочей ленты составит: где λ0 — номинальная длина контролируемой ленты. Поправку принимают со знаком плюс, если рабочая длина ленты больше эталонной, и со знаком минус, если рабочая длина меньше эталонной. Эталоном длины метра является платино-иридиевый жезл, который хранится во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева в г. Санкт-Петербурге. Имеется также эталон в Академии наук РФ в Москве. к = факт − КОМПАРИРОВАНИЕ МЕРНЫХ ПРИБОРОВ 12 Длины рабочих стальных лент и рулеток поверяют упрощенным способом. На ровной поверхности (например, на бетонном полу или асфальте) укладывают рядом образцовую и рабочую меры, имеющие одинаковую номинальную длину, и совмещают их нулевые деления. Обоим мерным приборам задают одинаковое натяжение (обычно 10 кг) и линейкой измеряют разность lk между фактической длиной l мерного прибора и длиной l0 образцового контрольного) прибора, т.е. l k = l − l 0 , где lk — поправка за компарирование. Тогда фактическая длина рабочей ленты (рулетки) будет l = l 0 + lk , где l0 — номинальная длина рабочей ленты или рулетки. При этом поправка за
компарирование Δlk считается положительной, если длина рабочей ленты больше номинальной, и отрицательной, если меньше номинальной. В случае когда при линейных измерениях необходимо учитывать температурные поправки, то следует измерить температуру t0 , при которой производилось компарирование. По окончании компарирования к каждому мерному прибору проволоке, ленте, рулетке) прилагают свидетельство (аттестат), в котором указываются способ и дата компарирования, длина прибора, натяжение и температура компарирования. 13 КОМПАРИРОВАНИЕ МЕРНЫХ ПРИБОРОВ В общем случае процесс компарирования можно рассматривать как измерение одной и той же длины образцовой и рабочей линейными мерами. Компарирование производится на лабораторных(стационарных) и полевых компараторах либо упрощенным способом. При компарировании мерных приборов на стационарном компараторе сначала с высокой точностью определяют его длину с помощью образцовых инварных жезлов. Затем сравнением длины компаратора с длиной поверяемого мерного прибора устанавливают фактическую длину последнего. Наиболее совершенный из стационарных компараторов в производит эталонирование инварных проволок базисных приборов с точностью до 1:2 500 000. 14 ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ЛИНИИ Измерение длины линии - мерный прибор последовательно укладывают в створ линии. Створ – отвесная плоскость, проходящая через концы измеряемой линии. Подготовка линии к измерениям: - расчистка полосы для измерений, - обозначение створа (вешение линий). Вешением называют процесс установки вех в вертикальной плоскости между крайними точками прямой. Веха — деревянный или металлический шест с металлическим наконечником
длиною 2,0 м и диаметром 3,5—4,0 см, раскрашенный полосками красного и белого цветов длиною по 20 см. 15 А «на себя» ВЕШЕНИЕ ЛИНИИ Вешение «на глаз» осуществляют между крайними точками линии А и В, находящимися на расстоянии прямой видимости. Для этого один исполнитель становится за вехой А, а второй по его командам устанавливает вехи 1,2,3,4 и т. д. в створе линии А-В. Такой способ вешения от дальней точки к ближней называют вешением «на себя». 16 При продлении линии А-
Ввторой исполнитель по командам первого последовательно устанавливает вехи 1, 2, 3 и т. д. Такой способ вешения от ближней точки к дальней называют вешением «от себя». Он является менее точным, поскольку веха В создает за собой сектор отсутствия видимости и каждая последующая веха устанавливается с точностью меньшей, чем предыдущая. «от себя» Вешение с помощью теодолита используют при изысканиях и строительстве линейных инженерных объектов, когда положение точек прямых на местности нужно обозначать с высокой точностью. 17 18 Поправки, вводимые в измеренные длины.
Визмеренные на местности длины линий вводятся поправки за компарирование мерного прибора, температуру и наклон линии (за приведение линии к горизонту). Измерение углов наклона линий. Для получения горизонтальных проекций измеренных на местности линий необходимо знать углы их наклона к горизонту. Эти углы измеряют с помощью вертикального круга теодолита либо простейшего угломерного прибора — эклиметра. Наибольшее распространение в практике получили круговой маятниковый эклиметр и эклиметр-высотомер ЭВ- 1. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ЛИНИЙ МЕРНЫМИ ЛЕНТАМИ Рис. а - эклиметр-высотомет ЭВ-1;
б – схема измерения угла наклона эклиметром; в – схема измерения угла наклона теодолитом а б в 19 Рис. а - Схема определения поправки за наклон в измеренную длину Если измерен угол наклона v линии АВ, наклонная длина которой равна D, то ее горизонтальное проложение: На практике обычно горизонтальное проложение d находят как разность наклонной длины линии D и поправки за наклон ΔDH , т. е.: Для перехода от наклонной длины линии к горизонтальной ее проекции необходимо знать угол наклона линии к горизонту либо превышение h между конечной и начальной точками линии (рис. а). 20 Если измерено превышение точек перелома линии местности, то, принимая D – d = ΔDH, D + d ≈ 2D, получим: Следует помнить, что поправка за наклон ΔDн всегда отрицательна независимо от знака угла наклона. Если измеряемая линия АВ состоит из участков, имеющих разные углы наклона (рис. б), то для каждого из них измерение. длин и углов наклона, определение поправок за наклон и горизонтальных проложений производится отдельно. Тогда горизонтальное проложение линии АВ определится как сумма горизонтальных проложений ее отдельных участков, т. е. При измерении расстояний стальными мерными лентами поправки за наклон учитывают, если углы наклона линий превышают 2°. Рис. б - Схема определения горизонтального проложения линии местности 21 Поправка за температуру определяется по формуле: где а - коэффициент линейного расширения (для стали а = 12,5 - 10,6 ); t - температура мерного прибора при измерении; t0 - температура компарирования. Тогда наклонная длина линии с учетом поправок за компарирование и температуру мерного прибора будет: Если при измерении длин линий стальной мерной лентой поправка за компарирование Δλк