41. Непосредственные и косвенные измерения. Приборы

При н е п о с р е д с т в е н н о м с п о с о б е используют мерные приборы – землемерные ленты и рулетки. При к о с в е н н о м с п о с о б е для определения длины линии измеряют вспомогательные величины (углы, базисы, физические параметры), а расстояния вычисляют по формулам, связывающим измеряемые параметры и длину линии.

Приборы для измерения расстояний косвенным способом называют дальномерами. Различают дальномеры оптические, светодальномеры и лазерные рулетки.

Закрепление точек на местности

Точки местности необходимые для измерения линий, должны быть обозначены и закреплены.

Закрепление точек, в зависимости от их назначения и местных условий, производится по-разному. Чем важнее точка местности для выполняемых геодезических работ, тем прочнее и основательнее она закрепляется. В простейших случаях точки закрепляются деревянными кольями различной длины, забиваемыми в землю; для большей сохранности точка окапывается вокруг канавкой по форме треугольника или квадрата. В тех случаях, когда точки имеют важное значение и должны быть сохранены на более длительный период времени, их закрепляют деревянными столбами, металлическими стержнями, разного рода трубами, отрезками рельсов, железобетонными знаками и т. п.

Для возможности визирования с точки на точку последние обозначаются на местности видимыми издали наружными знаками различных типов и конструкций. Наиболее часто точки местности обозначаются разного рода вехами. Обычно применяются переносные ручные вехи или вешки, представляющие собой правильно раскрашенные тонкие жерди длиной 2–2,5 м с насаженным на конце железным наконечником.

Землемерные ленты и рулетки. Их устройство и компарирование

Непосредственное измерение линий на местности, в зависимости от требуемой точности, производится различными способами и разными мерными приборами.

Мерными приборами называют ленты, рулетки, проволоки, которыми измеряют расстояние путем укладки прибора в створе измеряемой линии.

М е р н а я л е н т а типа Л3 (л е н т а з е м л е м е р н а я) изготавливается из стальной полосы шириной до 25 мм и длиной 20, 24 или 50 м (рисунок 6.5, а). Наиболее распространены 20-метровые ленты. На концах ленты имеются штрихи, обозначающие начало и конец ленты. Против штрихов сделаны вырезы для фиксирования конца ленты втыкаемой в землю шпилькой (рисунок 6.5, б). Метровые деления ленты отмечены латунными пластинами с выбитыми на них цифрами, указывающими число метров от одного из концов. Для удобства измерения метры нумеруются на одной стороне ленты от одного конца, а на другой – от другого. Полуметровые деления отмечены заклепками, а дециметровые – отверстиями диаметром 2 мм. Для хранения ленту наматывают на специальное кольцо. К ленте прилагается комплект из шести или одиннадцати шпилек. Для переноски шпильки одевают на проволочное кольцо.

Рисунок 6.5 – Мерная лента Л3 и шпилька

Землемерная лента шкаловая (ЗЛШ) отличается от ленты Л3 наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми делениями шкал.

Р у л е т к и – узкие измерительные ленты, изготавливаемые из углеродистой или нержавеющей стали длиной 1; 2; 5; 10; 20; 30; 50 и 100 м и покрытые иногда защитным слоем пластмассы. На полотно рулетки наносят штрихи – деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В этом случае все остальное полотно размечают сантиметровыми делениями. Цифры на рулетках подписаны у каждого сантиметрового, дециметрового и метрового деления (рисунок 6.6, в).

Стальные рулетки выпускают в закрытом корпусе (рисунок 6.6, б) либо с полотном, намотанным на вилку (тип РВ) (рисунок 6.6, а) или на крестовину (тип РК). Для измерения коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине – желобковыми. Длинномерные рулетки применяют в комплекте с приборами для натяжения – динамометрами. Пружинными динамометрами обеспечивают натяжение рулетки до 100 Н (стандартное натяжение, равное усилию 10 кг).

в)

Рисунок 6.6 – Измерительные рулетки

Для высокоточных измерений применяют рулетки, изготовленные из инвара (сплав из 64 % железа, 35,5 % никеля и 0,5 % различных примесей), имеющего малый коэффициент линейного расширения.

Для измерений с пониженной точностью используют тесьмяные и фибергласовые рулетки. Они удобны, в частности, при съемке железнодорожных путей, где металлические рулетки неприменимы из-за возможного замыкания ими электрических рельсовых цепей.

42. Компарирование мерных лент, правила измерения, точность.

До начала работы измерительные ленты, рулетки должны быть проверены путем сравнения их длины с другим мерным прибором, длина которого точно известна. Процесс сравнения длины рабочего измерительного прибора с эталонным называется компарированием. За эталоны принимают отрезки линий на местности или в лаборатории, длины которых известны с высокой точностью.

Компарирование можно выполнить следующим образом. На ровной поверхности укладывают рабочий измерительный прибор, а рядом – эталонный. Натянув их с одинаковой силой, определяют, насколько отличаются их длины. Для надежности измерения выполняют несколько раз, и за окончательный результат принимают среднее.

В результате компарирования находят отклонение длины от ее номинального значения

Δl_к = l – l₀,

где l – длина, полученная при компарировании;

l₀ – номинальная длина.

Если Δl_к ≤ 2 мм, то им пренебрегают. В противном случае в результаты измерений вводят поправку за компарирование.

Рулетки, предназначенные для высокоточных измерений, компарируют на стационарных компараторах.

Измерение линий мерными приборами.

Введение поправок. Точность измерений

Измерение линий стальной лентой производится двумя исполнителями. Один из них находится в начальной точке линии и называется задним мерщиком, другой – передним.

Для измерения линии АВ (рисунок 6.7) ленту разматывают и укладывают вдоль линии. Из шести шпилек передний мерщик берет себе пять, оставляя шестую заднему. Задний мерщик втыкает шпильку в землю рядом с колышком, обозначающим начало А измеряемой линии, и зацепляет за нее конец ленты. Ориентируясь выставленными на линии вехами, направляет переднего мерщика так, чтобы лента легла в створе линии АВ. Передний мерщик, встряхнув ленту, натягивает ее и через вырез в конце ленты вертикально ставит первую шпильку, прочно воткнув ее в землю (точка 1). Оставив шпильку в точке 1, передний мерщик протягивает ленту вперед по линии, пока задний не дойдет до этой шпильки.

Подобно предыдущему, от точки 1 откладывают ленту второй раз, и передний мерщик выставляет на линии вторую шпильку в точке 2. Затем задний мерщик вынимает первую и берет ее с собой, а передний оставляет шпильку в точке 2 и протягивает ленту вперед и т. д. Дойдя до точки В, передний мерщик протягивает ленту дальше по продолжению линии, после чего по ленте отсчитывается длина остатка r (отрезок 6 –В). По окончании измерения подсчитывают шпильки у заднего мерщика, и по их количеству определяют число уложенных лент. В данном примере их было шесть. Если длина ленты 20 м и остаток оказался равным, например, 7,84 м, то вся длина линии АВ будет 20 ∙ 6 + 7,84 = 127,84 м.

Измеренные расстояния при необходимости исправляют поправками за компарирование ленты и за отклонение температуры воздуха от температуры в момент компарирования. Общая длина линии АВ вычисляется по формуле

D = nl₀ + r + nΔl_к + ΔD_t,

где n – число уложений мерного прибора;

l_o – номинальная длина мерного прибора;

r – остаток, часть мерного прибора при его последнем укладывании;

Δl_к – поправка за компарирование мерной ленты;

ΔD_t – поправка за температуру.

Поправка за температуру

ΔD_t = G (t – t₀) D,

где G – коэффициент линейного расширения материала мерного прибора

(например, для стальной рулетки G = 12,5∙10^-6 м / град);

t – температура мерного прибора во время измерения;

t₀ – температура при которой проводилось компарирование.

При разности температур (t – t₀) < 8^о поправка за температуру не учитывается.

Для контроля и повышения точности результатов измерений каждую линию измеряют минимум два раза в прямом и обратном направлениях. При измерении линий лентой обычным способом расхождения между результатами двух измерений не должны превышать: 1:2000 измеренной длины – при благоприятных условиях для измерений, 1:1500 – при средних условиях измерений и 1:1000 – при неблагоприятных условиях (пересеченная местность, болото, песок и т. д.). Если расхождение между результатами двух измерений допустимо, то за окончательную длину линии принимают среднее арифметическое из двух значений.