Тема 5. Линейные измерения

Лекция 7:

5.1. Мерные приборы и их компарирование

Наиболее распространенным видом геодезических измерений является измерение линий на местности. Для измерения линий применяются различные линейные мерные приборы. Линии измеряют в различных плоскостях (горизонтальной, на­клонной и вертикальной) рулетками (рис. 5.1), оптическими, электрон­ными и другими дальномерами.

Рис. 5.1. Рулетки

а - стальная рулетка на крестовине; б - тесьмяиая рулетка в футляре:

1 - рукоятка, 2 - барабан, 3-полотно, 4- вытяжное кольцо

Рулетки выпускают стальные, фиберглассовые и тесьмяные длиной различной длины. В геодезической практике наибольшее применение получили рулетки длиной 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10 - 12 мм, толщиной 0,15 -0,30 мм. Чаще всего на полотне рулетки наносят штрихи с ценой деления 1 мм по всей длине. Для измерения небольших отрезков применяются желобообразные металлические рулетки длиной до 10 м. В некоторых случаях рулетки длиной 30 и 50 м используют в комплекте с динамометрами, которые обеспечивают натяжение рулетки, равное усилию в 10 кг.

Перед началом работы рулетки необходимо сравнить с эталонами, т.е. прокомпарировать. В этом случае используют лабораторные или полевые компараторы, длины которых известны с высокой точностью. По результатам компарирования для каждого мерного прибора устанавливается уравнение:

, (5.1)

где - номинальная длина ленты при нормальной температуре (в РФ -+20°С);

- поправка за компарирование;

- поправка за темпе­ратуру, при которой производились измерения.

Процесс измерения заключается в том, что мерный прибор (рулетку) последовательно откладывают между точками измеряемой линии.

При определении наклонных расстояний необходимо измерять и углы наклона v, а затем вычислять горизонтальное проложение d линии

. (5.2)

При известном превышение между началом и концом линии определяют поправку за наклон

, (5.3)

где - измеренное расстояние, м.

Поправку за наклон линии к горизонту вводят для каждого отрезка измеряемой линии отдельно, если они имеют разные уклоны.

Измерения длин линий с помощью рулеток относятся к прямым методам.

Косвенный способ измерения реализуется при использовании геодезических приборов, называемых дальномерами, которые подразделяют на оптические и электронные.

Наиболее простым оптическим дальномером, который имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов является нитяной дальномер с постоянным параллактическим углом. В поле зрения трубы прибора на сетке нитей находятся две дальномерные нити, расположенные на равном расстоянии от средней. Такой дальномер используется в комплекте с нивелирной рейкой.

Пусть визирная ось инструмента горизонтальна (рис. 5.2). Согласно схеме из подобия треугольников AFB и a'Fb' имеем

(5.4)

где f – фокусное расстояние объектива;

р – расстояние между дальномерными нитями.

Отношение для данного инструмента постоянно и называется коэффициентом дальномера. Тогда расстояние определится

D = D₁ + f + , (5.5)

где  – расстояние от объектива до оси вращения инструмента.

Обозначая f+ через с и, считая его постоянным, для искомого расстояния D будем иметь

D = Kn + c. (5.6)

В трубах современных инструментов с внутренней фокусировкой постоянное с мало и его нередко можно не учитывать, т.е. в практических целях можно использовать формулу

D = Kn . (5.7)

Рис. 5.3. Определение расстояния

по нитяному дальномеру

В приведенном примере (рис. 5.3) между крайними нитями располагаются 24 сантиметровых деления рейки, при коэффициенте дальномера равном 100 это расстояние на местности будет 24 × 100 = 24 м. Нитяным дальномером можно измерить расстояния до 300 м с относительной ошибкой 1:300.

Если расстояние, измеренное нитяным дальномером, не горизонтально, то его приводят к горизонту (рис. 5.4). Рейка установлена отвесно и не перпендикулярна визирному лучу на угол v. Следовательно,

D = Kncosv , (5.8)

тогда искомое горизонтальное проложение

d = Kn∙cos²v. (5.9)

Электронные средства измерения реализуют распространение электромагнитных колебаний. В основе лежит соотношение

, (5.10)

где – скорость распространения электромагнитных колебаний;

–время распространения электромагнитных колебаний в прямом и обратном направлениях.

Рис. 5.5. Определение расстояний светодальномером

Широкое применение при измерении расстояний в инженерно-геодезической практике получили светодальномеры, использующие распространение световых волн в пространстве: если в точке Аустановить светодальномер, а в точкеВ– отражатель (рис. 5.5). Световой поток, распространяясь от передатчика на отражатель и обратно к приемнику, проходит двойной путь между точкамиАиВ.

Рассмотренные электромагнитные методы измерений расстояний нашли свое широкое применение в современных геодезических приборах – электронных тахеометрах.

Радиодальномеры из-за особенностей распространения радиоволн используются в основном при измерении больших расстояний.

На строительных площадках и в помещениях широко используются лазерные рулетки, измеряющие расстояния в безотражательном режиме..