Методы геодезических измерений
Для выполнения геодезических измерений, причем довольно-таки разнообразных, необходим целый набор составляющих факторов. Помимо объекта съемки и наличия геодезического оборудования, необходим квалифицированный персонал с соответствующими теоретическими знаниями и практическими навыками использования технологий геодезических определений. То есть нужно знать, образно говоря рецепт приготовления продукта. Так вот совокупность выполнения правил, операций (приемов) в определенной последовательности при геодезических замерах с учетом физических и математических принципов считается методом геодезических измерений. Они бывают не зависимо от области применения двух типов:
- прямых замеров;
- косвенных промеров.
Первый вариант (прямой) означает применение прямого контакта с геодезическими мерными приборами и получение непосредственно (визуально) значений измеренных величин по конструктивно предусмотренным отсчетным устройствам, шкалам.
Во втором (косвенном) используют непосредственно измеренные величины для получения через функциональные зависимости значений искомых величин.
Помимо этого можно выделить методы связанные по назначению измеряемых величин:
Линейные методы
Их суть заключается в определении расстояний между точками в конкретной последовательности с помощью специальных приборов и инструментов. В линейных средствах замеров можно выделить несколько от самых простых с применением мерных рулеток до высокоточных определений длин сторон с помощью современных свето-дальномеров.
Рулеточный замер. Он сводится к установлению значений длин линий от исходного пункта, имеющего известное местоположение, до искомого или створа (например, линии очистного забоя) с помощью металлических рулеток. Здесь следует сделать отступление, что любой метод геодезических измерений для его применения должен удовлетворять требованиям необходимой точности. В измерениях рулетками длин сторон в определенных условиях используются динамометры с величинами постоянного натяжения рулетки при непосредственном снятии отсчетов на ее шкале. Длины линий находятся два раза со смещением начального отсчета или другими словами используется метод двойных измерений. Существует возможность использования и метода реитераций, который заключается в многократных замерах искомых величин с дальнейшим определением средних их значений.
Измерение мерной лентой. Эта схема похожа на рулеточный замер. Различие в том, что в мерный комплект входят шпильки и ленты, которые бывают без шкал, а также при значительных расстояниях в нем используются дополнительные вехи для установления створа линии.
Еще одним способом линейных промеров является высокоточное измерение сторон базисным прибором. Он похож на измерения мерной лентой, но с разницей в длинах промеров (24м) и использованием в нем инварной проволоки и штативов. Применялся этот прибор для установления базисных сторон в геодезических сетях 1 и 2 классов.
Измерение расстояний на принципах оптического дальномера. Суть его заключается в нахождении с помощью нитяных дальномерных линий (с постоянным коэффициентом К=100) длины между точками стояния (инструмента) и визирования (на рейку) по количеству сантиметровых делений между нижней и верхней нитями дальномера.
Наиболее точным и доступным способом определений расстояний в настоящее время можно считать измерения свето-дальномером, основанных на импульсном или фазовом (более точном) принципах.
Угловые методы
Сущность их заключается в наборе выполнения определенных действий и операций при измерениях горизонтальных углов между направлениями с помощью геодезических приборов (теодолитов, тахеометров). К ним относятся определения углов:
- во всех комбинациях;
- приемами;
- круговыми приемами;
- повторениями.
Определения углов во всех комбинациях заключается в нахождении углов не только между смежными направлениями, но и в сочетании наблюдений между всеми направлениями.
Способ приемов. Суть его состоит в определении одиночного горизонтального угла дважды в положении трубы при круге лева (КЛ) и круге права (КП). При втором полу-приеме лимб смещается, и все операции повторяются.
Способ круговых приемов сводится к последовательному определению всех углов по часовой стрелке в положении круга лева. Затем при втором полу-приёме, измерения выполняют в обратном направлении, с завершающим снятием отсчета на первую начальную точку. Все серии производят в несколько приемов для повышения точности.
Способ повторений. Его сущность заключается в n-кратном определении горизонтального угла при снятии отсчетов только в начальном и завершающем визировании. Окончательное значение угла вычисляется.
Трех-штативный метод. Он заключается в одновременной установке на смежных пунктах штативов. На каждом из них закрепляют: по краям подставки с визирными сигналами, а в центре геодезический прибор. После выполненных приемов задний штатив переставляют на следующий за передним пункт. И так последовательно переставляя каждый раз задний штатив вперед, а геодезический прибор на центральный штатив, выполняют визирования и считывание показаний, предусмотренные программой. Целью такой схемы является уменьшение погрешностей за центрирование на стоянках.
Высотные методы
Определение превышений одних точек поверхности над другими с применением специально для этого предусмотренных приборов по разработанной системе и считается высотными способами измерений. К ним можно отнести следующие виды;
Суть геометрического нивелирования состоит в определении превышений между необходимыми точками по разности отсчетов на рейках, взятых с помощью визирования на них горизонтального луча нивелира. Различают нивелирование «из середины», когда инструмент выставляется в рабочее положение приблизительно посередине между рейками. И другой вариант — нивелировка «вперед». При этой методике превышение определяется по разности между высотой инструмента (нивелира) и отсчетом по рейке. При этом все визирования в нем выполняют на рейку находящуюся всегда впереди. Отсюда и название «вперед». При схеме «из середины» визирования на рейки осуществляются сначала назад, а затем по ходу движения нивелирования вперед.
Тригонометрическое нивелирование выполняется при значительных перепадах высот на наклонных склонах местности (наклонных горных выработках), где не эффективно использовать геометрическое нивелирование. При выполнении измерений по такой технологии используется возможность визирования наклонным лучом на точки наблюдений. Превышения между ними определяется путем вычислений из соответствующих тригонометрических формул. Откуда и пришло название к этому способу нивелирования.
Гидростатический способ нивелирования заключается в способности жидкости, при нахождении в разных местах, устанавливаться на одном уровне. При снятии ряда отдельных промеров на сообщающихся сосудах и определяется превышение между ними.
Координатный способ
Данный вид сводится к нахождению местоположения измеряемых точек, а именно их координат. Одними из таких способов считаются:
- тахеометрическая съемка;
- спутниковый метод определения координат.
Тахеометрическая съемка выполняется на основе использования тригонометрического способа измерений. При его выполнении производят геометрические определения следующих величин:
- высоты инструмента на станции стояния;
- высоты визирования на пункте наблюдения;
- горизонтального угла от начального направления до искомого;
- вертикального угла между направлениями, в которых измеряют наклонные расстояния;
- наклонные расстояния между пунктами стояния инструмента и наблюдения.
Вычисления искомых координат, в том числе и абсолютных значений высотных отметок, определяются по известным формулам.
Спутниковый метод определения координат основан на приеме от спутников радиосигналов, в которых закодированы данные по местоположению спутников и времени передачи сигналов. На наземных геодезических пунктах с помощью специальных устройств GPS-приёмников эти сигналы (время приема сигнала и координаты спутников) записываются в файлы. И таким образом продолжаются наблюдения какое-то определенное время. Для нахождения координат неизвестных пунктов на земной поверхности исходными данными служат:
- координаты базы, полученные в период спутниковых наблюдений на наземной станции;
- и координаты собственно спутников, определенные в строго фиксированный момент времени с помощью полученных многократных сигналов GPS-приемниками на этих наземных станциях.
После выполнения пост-обработки на программном оборудовании и уравнивания, получают результат всех наблюдений и вычислений в виде координат ранее неизвестных пунктов.
Источник
Лекция 5. Геодезические измерения
Измерением называется процесс сравнения некоторой физической величины с другой одноименной величиной, принятой за единицу меры.
Единица меры — значение физической величины, принятой для количественной оценки величины того же рода.
Результат измерений — это число, равное отношению измеряемой величины единицы меры.
Различают следующие виды геодезических измерений
1. Линейные, в результате, котоҏыҳ получают наклонные иррациональные расстояния между заданными точками. Для этой цели применяют ленты, рулетки, проволоки, оптические свето- и радиодальномеры.
2. Угловые, определяющие величины горизонтальных углов. Для выполнения таких измерений применяют теодолит, буссоли, эклиметры.
3. Высотные, в результате, котоҏыҳ получают разности высот отдельных точек. Для этой цели применяют нивелиры, теодолиты-тахеометры, барометры.
Различают два метода геодезических измерений: непосредственные и посредственные (косвенные).
Непосредственные — измерения, при котоҏыҳ определяемые величины получают в результате непосредственного сравнения с единицей измерения.
Косвенные — измерения, при котоҏыҳ определяемые величины получаются как функции других непосредственно измеренных величин.
Процесс измерения включает:
· Объект — свойства которого, например, размер характеризуют результат измерения.
· Техническое средство — получать результат в заданных единицах.
· Метод измерений — обусловлен теорией практических действий и приёмов технических средств.
· Исполнитель измерений — регистрирующее устройство
· Внешняя среда, в которой происходит процесс измерений.
Измерения различают равноточные и неравноточные. Равноточные — это результаты измерений однородных величин, выполняемые с помощью приборов одного класса, одним и тем же методом, одним исполнителем при одних и тех же условиях. Если хотя бы один из элементов, составляющий совокупность, меняется, то результат измерений неравноточный.
Лекция 6-7. Геодезические приборы
Измерение расстояний
Самая простая геодезическая задача — это измерение длины линии. Ленты и рулетки, длинномеры и геометрического типа дальномеры — это приборы, с помощью которых измеряют короткие линии со сравнительно невысокой точностью. А вот если речь идёт об измерениях высокоточных или базисных, а также о значительных расстояниях, понадобится уже дальномер — световой, электромагнитный, радиоволновый или лазерный. Особенно распространены такие приборы в космической и морской геодезии.
Измерение превышений
Для измерения высот и их разницы используются нивелиры и профилографы. Нивелиры используют вместе со специальными нивелирными рейками. Существуют оптические, цифровые и лазерные нивелиры. Причём последние нельзя путать с просто лазерными уровнями, которые отличаются не коструктивно, а по обеспечению точности.
Измерение углов
Измерение углов очень долго обеспечивалось с помощью довольно простых инструментов
Давно не секрет — прогресс не стоит на месте. Время, когда измеряли все эти величины по отдельности, да еще и «дедовскими» приборами, ушло безвозвратно в прошлое. В рамках этой статьи не будем рассматривать буссоли, кипрегели и стальные рулетки- только актуальное геодезическое оборудование.
-Тахеометр.
Понятное дело, измерять углы, длины и высоты разными приборами — не слишком удобно и довольно долго к тому же. Поэтому для тех случаев, когда нужно проводить несколько типов измерений, существуют приборы комбинированные, такие как тахеометр. Это наиболее современный электронно-оптический прибор, который позволяет измерять любые длины, разницы высот и горизонтальные углы.
В большинстве случаев этого прибора достаточно для фиксации всех необходимых измерений на объекте, при условии, что точность прибора соответствует виду работ. Именно
GPS приемников) составляет 0,5-2 сантиметра относительно ближайшего пункта Государственной Геодезической Сети (ГГС). В то время подобные приборы в большинстве своем Вы можете видеть на стройплощадках и вдоль дорог нашей страны.
-Нивелир
Во многих случаях нет необходимости в более громоздких и намного более дорогих и сложных в использовании тахеометрах. В строительстве зданий, дорог и других сооружений после планового определения местоположения объекта нужно лишь контролировать высоту, уровень и вертикальность поверхностей. С этими функциями легко справляется нивелир. Его основная задача — измерять превышения между объектами. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные, с автоустановкой и проч. Во многих случаях нивелиры использовать удобнее и целесообразнее -например, при наблюдении за осадками зданий и сооружений используются высокоточные нивелиры с автоустановкой, нежели тахеометры- опять же из-за дороговизны последних. Больше информации об этом приборе можно узнать, пройдя по ссылке.
-GPS оборудование
GPS модули или приемники сопутствуют нам в повседневной жизни в наших телефонах, навигаторах, планшетах и т.д. Они призваны помочь нам сориентироваться на местности и не потеряться в городских джунглях. Однако они имеют мало общего с геодезическим GPS оборудованием.
Геодезистам эти приборы тоже нужны, чтобы сориентироваться на местности, однако точность определения положения тарелки (обычно такой формы придерживаются производители , как обычные навигаторы дают ошибку местоположения около 10-20 метров, что в работе геодезиста недопустимо.
В общем если увидите «скучающего» геодезиста возле «тарелки» знайте- он определяет местоположение точки, над которой стоит приемник. Для обеспечения высокой точности приемнику нужно «набрать» сигналы спутников- поэтому геодезисту и приходится гулять вокруг определенное время.
-Штатив
Очень простой инструмент геодезиста. Многие сталкивались с ним при съемках фотографий или фильмов в хорошем
качестве. От фотоштативов геодезические отличаются в основном простотой конструкции и неприхотливостью в использовании. Основная задача геодезического штатива- неподвижно зафиксировать прибор, который на него ставится над определенной точкой/пунктом на земле. На штатив сначала ставится трегер- специальное устройство для центрования над точкой и горизонтирования прибора. Потом уже ставится прибор-тахеометр, нивелир и т.д. Различают деревянные, металлические и штативы из композитных материалов.
-Вешка
Тоже достаточно простой геодезический инструмент. Выглядит как круглая палка высотой около 1.8м. Однако многие вешки раздвигаются и могут иметь высоту до 6 метров. Наверху находится отражатель. Он может быть разной формы и конструкции. Главная его задача- отражать сигнал, посланный дальномером. Его особенностью является то, что луч/сигнал, приходящий с прибора-измерителя отражается точно обратно.
В конечном итоге-туда где находится геодезическая вешка происходит измерение.
-Лазерная рулетка
Появилась относительно недавно в геодезических бригадах, так как раньше была довольно дорога. Было проще измерять расстояния стальными рулетками длиной до 50м. Но приходилось это делать вдвоем, да и провис ленты мог доставить некоторую ошибку в измерения. Расстояния более 50 метров тоже являлись источниками ошибок. Сейчас лазерные рулетки используются повсеместно кадастровыми инженерами и геодезистами. Единственный существенный минус многих моделей без оптического визираплохая видимость лазерной точки на ярко освещенных поверхностях.
-Трубо-кабелеискатель
Прибор, сопутствующий инженерно-геодезическим изысканиям для нанесения подземных коммуникаций на план. Часто в комплект входит генератор, который устанавливается на коммуникацию в ее видимой части. Он генерирует вибрации, которые фиксирует приемник. После обнаружения поворотных точек коммуникации- их наносят на геоподоснову. Кабелеискатель также может измерить глубину залегания коммуникации с точностью до 0.05м.
Источник
