Приборы для линейных измерений способы линейных измерений

Лекция Линейные измерения и приборы для линейных измерений.

Тема 2. Линейные измерения и приборы для линейных измерений

2. 1 Назначение и классификация приборов для линейных измерений

Целью линейных измерений является определение горизонтальных расстояний (проложений) между точками местности.

Существует два способа измерения длин линий в геодезии: непосредственный и косвенный. Каждому из этих способов присущи свои приборы и методы измерений. В зависимости от назначения геодезических работ, требований к их точности, условий выполнения измерений, а также наличия определенных приборов могут применяться те или другие способы линейных измерений.

Например, ГОСТ 21830-76 [1] выделяет следующие приборы для линейных измерений и дает им соответствующие определения.

1 Базисный прибор .

Геодезический прибор для измерения длин линий непосредственным откладыванием мерных проволок.

2 Геодезический дальномер.

Геодезический прибор для измерения длин линий без непосредственного откладывания меры длины вдоль измеряемых линий (косвенным способом).

3. Дальномерная насадка

Геодезический дальномер, приспособленный для работы с другим геодезическим прибором и установки на нем.

4. Редукционный дальномер (Х)

Геодезический дальномер, позволяющий непосредственно отсчитывать горизонтальные проложения измеряемых линий.

5. Геометрический дальномер

Геодезический дальномер, основанный на решении треугольника.

6. Оптический дальномер

Геометрический дальномер, использующий для определения расстояний оптические элементы;

7. Дальномер двойного изображения (Х)

Оптический дальномер, содержащий устройства для образования двух изображений визирной цели и измерения их взаимного смещения;

8. Внутрибазный дальномер (Х)

Дальномер двойного изображения с базой при приборе;

9. Оптический дальномер с постоянным углом

10. Оптический дальномер с постоянной базой

11. Нитяный дальномер

Оптический дальномер с постоянным углом, образованным лучами, проходящими через два дальномерных штриха сетки нитей и узловую точку объектива зрительной трубы;

12. Электромагнитный дальномер

Геодезический дальномер, принцип действия которого основан на измерении времени прохождения электромагнитных волн.

Электромагнитный дальномер, использующий электромагнитные волны светового диапазона.

Электромагнитный дальномер, использующий электромагнитные волны радиодиапазона.

15. Фазовый дальномер

Электромагнитный дальномер, в котором для измерения времени прохождения волн измеряют разности фаз непрерывного излучения.

16. Импульсный дальномер

Электромагнитный дальномер, использующий импульсы излучения.

17. Проволочный дальномер (Х)

Геодезический прибор для измерения длин линий, содержащий проволоку, натягиваемую вдоль измеряемой линии, и прокатываемую по этой проволоке измерительную головку со счетным механизмом.

В данной группе часть приборов можно считать музейными экспонатами (Х) . Это дальномерные насадки, редукционный дальномер; дальномер двойного изображения; внутрибазный дальномер, проволочный дальномер. С другой стороны некоторые приборы являются дальнейшей детализацией отдельных указанных в списке приборов.

В то же время ГОСТ абсолютно игнорирует такой большой класс средств измерения длин линий как металлическая рулетка, которая по-прежнему остается популярным средством измерения у геодезистов всего мира при выполнении ряда работ. В настоящее время эта группа пополнилась таким измерительным прибором как лазерная рулетка. Впрочем, она вполне подпадает под электромагнитные дальномеры.

Инструкция ГКИНП (ГНТА) 17-195-99 «Инструкция по проведению технологической поверки геодезических приборов» [2] в числе поверяемых приборов для линейных измерений называет только два типа: 1 – рулетки и землемерные ленты; 2 – электромагнитные дальномеры. Однако до настоящего момента существуют такие высокоточные средства линейных измерений, как инварные мерные проволоки, а также оптические дальномеры, которые есть практически в каждом теодолите и нивелире.

С учетом вышесказанного в настоящее время имеет смысл говорить о следующих группах приборов для измерения длин линий:

1 – металлические ленты и рулетки;

2 – базисные приборы (мерные проволоки);

3 – оптические дальномеры;

4 – электромагнитные дальномеры.

На рис. 2.1 показана современная классификация геодезических приборов для линейных измерений. Следует подчеркнуть, что именно геодезических, потому что в промышленности, в частности в машиностроении, существует много других приборов и инструментов для линейных измерений, но они не используются в геодезии, за исключением, может быть, работ, связанных с поверками эталонных средств измерений или специальных высокоточных работ. Но поверка эталонных средств линейных измерений, а также специальные высокоточные работы, не являются массовыми геодезическими работами и поэтому мы их здесь не рассматриваем.

Рис. 2.1 – Классификация приборов для линейных измерений, используемых на настоящее время (2013-2014 г.)

Источник

Тема: Измерения расстояний

1. Приборы для измерения линий

_______ Линейные измерения на местности могут выполняться непосредственно (с помощью мерных приборов) и косвенно (с помощью дальномеров). В качестве мерных приборов используются следующие.

1.1. Стальные мерные ленты со шпильками

1.2. Стальные рулетки различной длины (от 2 до 100 м) в открытом или закрытом корпусе

1.3. Инварные ленты и проволоки (сплав железа и никеля в соотношении 64:36)

1.4. Дальномеры различной точности

_______ Наиболее простым из дальномеров является нитяной . Более сложные – светодальномеры и лазерные . Самым точным считается лазерный дальномер.

_______ Для транспортировки лента наматывается на металлическое кольцо.

_______ Компарирование ленты – это сравнение длины рабочей ленты с длиной эталона. Выполняется на компараторах .

_______ На концах компаратора укрепляются металлические шкалы длиной 150 мм . При компарировании измеряется температура воздуха ( t_комп. ).

2. Подготовка линии местности к измерению

_______ Перед измерением линии конечные точки закрепляются. В конце линии ставится веха. При длине линии более 200 м она предварительно провешивается, то есть в створ линии ставятся дополнительные вехи.

3. Порядок измерения линии лентой

_______ Измерение линии производят два мерщика – передний и задний. У заднего мерщика одна шпилька, а у переднего – 10 .

_______ Задний мерщик выставляет переднего в створ линии и собирает шпильки. Когда у заднего мерщика набирается 10 шпилек, он передает их переднему и записывает передачу.

_______ В результате длина линии вычисляется по формуле:

,

____ где N – количество передач по 10 шпилек;
_______ n – количество шпилек у заднего мерщика, не считая шпильки, которая в земле;
_______ r – остаток.

_______ Линия обязательно измеряется прямо и обратно . При измерении записывается температура воздуха ( t_изм. ).

4. Учет поправок при линейных измерениях. Точность измерений

_______ В измеренное значение длины линии вводят поправки :

ΔD_k – поправка за компарирование,
ΔD_t – поправка за температуру,
ΔD_v – поправка за наклон линии.

где D – длина измеренной линии,
___ Δl – поправка за компарирование.

_______ Если поправка положительная , то есть длина ленты больше 20 м , то поправка прибавляется, если отрицательная – отнимается.

α – линейный коэффициент расширения стали ( 12*10 -6 );
поправка за температуру вводится если (t_изм. – t_комп.) > 8 o .

_______ Тогда в общем виде:

_______ При измерении длин линий не только мерной лентой, но и другими мерными приборами (рулетками, инварными проволоками) вводятся те же поправки.

_______ Точность измерений линий лентой зависит главным образом от характера местности:

при идеальных условиях – 1/3000 ;
при средних условиях – 1/2000 ;
при неблагоприятных условиях – 1/1000 . Например: точность 1/2000 означает: на 100 м ± 5 см .

5. Определение неприступных расстояний

_______ В некоторых случаях, вследствие каких-либо препятствий, измерить линию продольного хода непосредственно лентой невозможно.

5.1. 1-й случай: (точка В недоступна для линейных измерений). По теореме синусов

_______ Разбиваем на местности ≈ равносторонний треугольник. Измеряем углы: ß₁ , ß₂ , ß ‘ ₁ , ß ‘ ₂ и базисы b₁ , b ₂ . Тогда неприступное расстояние АВ определяется по теореме синусов :

_______ При заданной точности измерения базисов 1:2000 , предельное расхождение между двумя определениями d не должно превышать 1:1000 . За окончательное значение берется среднее из двух определений .

5.2. 2-й случай: разбиваем на местности примерно равнобедренные треугольники ABC, ABC1. По теореме косинусов _______ Этот способ применяется, когда между точками A и В нет взаимной видимости.

Измеряются базисы: a , b , a₁ , b₁ . Расстояние определяется по теореме косинусов . Расстояние определяется дважды. Расхождение между двумя определениями – 1/1000 . За окончательное значение берется среднее.

6. Оптические дальномеры

_______ Наиболее распространенным типом дальномеров является нитяной .

Здесь p – расстояние между дальномерными нитями;
_____ n – количество делений дальномерной рейки между дальномерными нитями;
_____ p – коэффициент дальномера, который обычно равен 100 ;
_____ n – количество делений дальномерной рейки, видимых в трубу между дальномерными нитями.

_______ Расстояние с помощью нитяного дальномера определяется по формуле:

_______ При измерении наклонных расстояний дальномером визирный луч направлен наклонно.

_______ Если бы рейка стояла перпендикулярно лучу MN , то взяв по рейке отчет n ‘ , мы определили бы расстояние:

_______ где C – постоянное слагаемое дальномера. В действительности же рейка всегда ставится вертикально и берется отчет n . Считая треугольник прямоугольным, получим:

_______ cледовательно:

_______ Тогда горизонтальная проекция d равна:

_______ Исследованиями установлено, что точность измерения расстояний нитяным дальномером при использовании технических теодолитов ≈ 1/300 .
_______ С другими оптическими дальномерами можно ознакомиться в учебнике Д.А. Кулешова, Г.Е. Стрельникова «Инженерная геодезия для строителей» .
_______ В настоящее время для определения расстояний разработаны светодальномеры и лазерные дальномеры . Устройство этих приборов основано на измерении времени, необходимого для прохождения электромагнитных волн в прямом и обратном направлениях.

_______ Считая, что скорость распространения электромагнитных волн V известна, можно записать:

_______ Прибор состоит из приемопередатчика, установленного на начальной точке, и отражателя, установленного на конечной точке линии.

_______ Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме:

_______________________________________________ V = 2997925 ± 0,4 км/c

Источник