• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Вимірювання довжин ліній радіофізичними засобами.

1. Вимірюваннямназивають процес порівняння даної фізичної величини з іншою фізичною величиною, прийнятою за одиницю вимірювання. Будь-яке вимірювання виконують при наявності таких факторів:

1. об’єкт вимірювання;

2. суб’єкт вимірювання;

3. прилад для вимірювання;

4. метод вимірювання;

5. зовнішнє середовище.

Вимірювання поділяють за фізичним виконанням на: прямі й непрямі; за кількістю вимірів: на необхідні і надлишкові; за точністю: на рівноточні й нерівноточні.

Геодезичні вимірювання виконуються на земній поверхні, під землею, на морі й з космосу. При цьому, в більшості випадків, вимірюються кути між лініями, відстань між точками, перевищення.

Геодезичні вимірювання в обов’язковому порядку супроводжує надійний контроль. Контроль – це невід’ємна частина геодезичних вимірювань. На основі контролю геодезист переконується в тому, що отримані результати відповідають вимогам і нормам точності.

В нашій країні основною одиницею вимірювання кутів є градус. Крім цього, кути можуть вимірюватись в градах і радіанах. Град дорівнює сотій частині прямого кута. Радіан – центральний кут, який спирається на дугу окружності, що дорівнює радіусу. Один радіан дорівнює ρ = 57.296° = 3438’ = =206265”.

За одиницю вимірювання довжини прийнятий метр. Нині за еталон метра беруть відстань, яку долає світло у вакуумі за 1:299792458 с.

2.До механічних засобів відносять мірні стрічки, рулетки різної довжини.

Вимірювання виконують або на поверхні землі, або підвішуючи прилад для вимірювання на невеликій відстані (1 – 1.5 м) на спеціальних штативах. В будь-якому випадку замість прямої – найкоротшої відстані між кінцевими точками лінії – вимірюють деяку ламану лінію. Тому для отримання горизонтального прокладення d вимірюють кут нахилу лінії або її окремих частин (рис. 1).

Місцевість з кутами нахилу до 2° вважають рівнинною.

Рис. 1. Вимірювання довжини лінії мірною стрічкою.

На рисунку видно, що горизонтальне прокладення між точками А і В буде дорівнювати сумі відрізків d1, d2, d3, довжина яких обчислюється за формулою:

де D – похила відстань, виміряна на місцевості;

ν – кут нахилу.

Перевагами механічних засобів вимірювання довжин ліній є:

1. висока точність вимірювання ліній, довжина яких не перевищує довжини приладу для вимірювання;

2. простота будови та експлуатації;

3. невисока вартість.

Суттєвим недоліком є велика трудоємність при вимірюванні довжин ліній, обумовлена необхідністю розчищування наземної траси і вимірювання кутів нахилу окремих ділянок лінії.

Довжина лінії може бути виміряна шляхом укладання вимірювального приладу безпосередньо між закріпленими точками на поверхні землі. Для вимірювання на поверхні землі, використовують землемірні стрічки, рулетки, дроти.

Землемірні стрічки – виготовляють довжиною 20, 24, 50 м і називають ЛЗ–20, ЛЗ–24, ЛЗ–50. Землемірні стрічки виготовляють з сталевої смуги з ручками на кінцях. Кожний метр стрічки, з обох сторін позначають пластинами з вибитими на них цифрами, півметрові відрізки позначають круглими заклепками, дециметрові – отворами. До комплекту стрічки входять: стрічка, кільце для її намотування, комплект, 6 чи 11 шпильок, для фіксації кінців стрічки.

Відстань між штрихами на кінцях стрічки, які позначають центр шпильки, є довжиною стрічки. Така стрічка називається штриховою.

Для підвищення точності вимірювання застосовують стрічки з шкалами на кінцях ЛЗШ – 20, ЛЗШ – 24, ЛЗШ – 50. Відстань між нульовими штрихами на кінцях стрічки є її довжиною. Така стрічка називається шкаловою.

Рулетки виготовляють у відповідності з ГОСТ 7502-80 в металевому корпусі, на вилці, на хрестовині довжиною: 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100 м з пласкою вимірювальною стрічкою.

Найновіші рулетки виготовляють на основі скловолокна.

Щоб зменшити вплив похибки за нерівномірне натягування стрічки, при вимірюваннях відстаней застосовують гирі або динамометри.

Дроти застосовують для більш точного вимірювання ліній і виготовляють, як стальні так і інварні. Дроти на кінцях мають шкали довжиною 100 мм з ціною поділки 1 мм.

Для вимірювання довжин застосовують також – довжиноміри, нутрометри, катетометри та ін.

Вимірювання проводять безпосередньо або непрямими методами.

При безпосередніх (прямих) способах вимірювань, вимірювальний прилад (землемірну стрічку, рулетку, дріт і т. ін.) послідовно вкладають у створі відрізка, що вимірюється.

При непрямому методі вимірювань вимірюють допоміжні параметри (кути, базиси, фізичні параметри), а довжину відрізка обчислюють за формулами.

Точність вимірювання залежить від методу вимірювань, приладу, умов вимірювань і коливається в межах 1/300 – 1/1000000.

Кожна лінія, яка вимірюється, в своїх кінцевих точках повинна бути закріплена знаками. Типи і конструкції цих знаків залежать від призначення точок. Якщо точки призначені для тимчасового користування, то їх позначають дерев’яними кілками довжиною 25–30см і товщиною 5 – 6см (рис. 2), металевими штирями та трубками, помітками фарбою, дерев’яними чи залізобетонними стовпами, кернуванням на металевих пластинах, дюбель-цвяхами.

Рис. 2. Закріплення точок тимчасовими знаками.

Для більш надійного закріплення і збереження точок використовують дерев’яні стовпи, куски металевих труб і т.п.

Для довготривалого збереження точок, їх закріплюють спеціально виготовленими залізобетонними центрами (рис. 3).

Рис. 3. Закріплення точок постійними знаками.

Щоб закріплені точки можна було побачити здалека, з інших точок, над ними ставлять постійні або переносні (тимчасові) знаки (рис. 4).

Рис. 4. Позначення точок зовнішніми знаками.

а – піраміди; б – сигнали; в – віхи

Вимірювання ліній виконується в такій послідовності: рекогносцирування,

провішування, вимірювання.

Рекогносцирування (від латтинського recognosco) оглядаю – огляд та обстеження місцевості з метою уточнення проекту проведення геодезичних робіт, уточнення місцезнаходження пунктів геодезичного забезпечення, перевірка взаємної видимості між сусідніми пунктами і умов для проведення вимірювань.

Провішування – встановлення у створі лінії, що вимірюється, додаткових віх (рис. 5). Для цього на кінцях лінії в точках А і В встановлюють віхи.

Спостерігач стає на відстані 2–3 метри від однієї з них і вказує робочому місце, куди слід ставити допоміжні віхи так, щоб вони знаходолись у створі лінії.

Створом називають вертикальну площину, яка проходить через дві точки

місцевості. При вимірюванні довгих ліній віха, встановлена в кінці лінії, може бути погано видна або зовсім не видна з початкової точки. В таких випадках виникає необхідність у встановленні додаткових віх.

Рис. 5. Провішування ліній (права позиція – провішування ліній “на себе”).

Провішування ліній можна виконувати в напрямку “на себе” і “від себе”.

При провішенні ліній на себе спочатку встановлюють віху С потім віхи D, Е і т. п. (рис. 5).

При провішуванні ліній “від себе” спочатку встановлюють близьку віху Е, а потім віхи D, C і т. п.

Провішування ліній “на себе” точніше, ніж способом “від себе”.

На практиці, інколи зустрічаються особливі випадки провішування ліній, які викликані характером місцевості і іншими причинами:

1. Якщо є взаємна видимість віх в точках А і В, але безпосередньо стати в цих точках неможливо (рис. 6, а), то спостерігач вибирає близько до створу лінії АВ точку с1 так, щоб з неї було видно віхи в точках А і В.

За вказівкою спостерігача помічник переходить в точку d1 в створі лінії с1В і звідтіля встановлює віху спостерігача в створі лінії d1А в точці с2 і т.п. (рис. 6, а).

Переміщення спостерігача і помічника з віхами проводиться до тих пір, доки їхні віхи не опиняться в створі лінії АВ.

2. Якщо взаємної видимості між точками А і В на місцевості немає, то спостерігач вибирає точку с1 так, щоб з неї було видно точки А і В та виставляє в створі ліній с1А і с1В віхи помічників в точках d1 і e1. Після цього один з помічників виставляє віху спостерігача в точку с2 і попередні дії спостерігача повторюються знову (рис. 6, б).

Переміщення спостерігача і помічників з віхами проводиться до тих пір, доки їхні віхи не опиняться в створі лінії АВ.

Вимірюють лінію два виконавці (один називається переднім, а другий заднім), вкладаючи вимірювальний прилад у створі лінії. В кінці лінії вимірюють залишок r.

Рис. 6. Особливі випадки провішування.

Рис. 7 а. Вимірювання ліній мірною стрічкою.

Рис. 7 б. Етапність вимірювання ліній мірною стрічкою.

Рис. 8. Вимірювання довжини ліній за допомогою мірного дроту: 1 – штатив; 2 – целік; 3 – блок; 4 – шкали відліків; 5 – тягар.

На місцевості вимірюють як горизонтальні, так і нахилені лінії. Під час складання карт, розпланування та зведення споруд треба знайти їх горизонтальні прокладання. Для цього за допомогою теодоліта чи екліметра вимірюють кут нахилу (рис. 10.6) лінії місцевості АВ. При використанні теодоліта з точки А візують на мітку віхи М так, щоб її висота від поверхні землі дорівнювала висоті встановленого теодоліта. Можна виміряти кут нахилу зворотного напрямку лінії .

Кут нахилу (рис. 9) можна виміряти за аналогічною методикою за допомогою екліметра (рис. 10).

Коли маємо лінію місцевості, яка розділена перешкодою (річкою, болотом, яром і т.д.), то використовують непрямий (посередній) спосіб вимірювань (рис. 10). Для цього біля точки А (чи В) на івній поверхні місцевості розмічають і вимірюють базис b1. У трикутнику АВС теодолітом вимірюють кути

Довжину неприступної лінії d обчислюють за формулою:

де b, d – горизонтальні прокладання базису та шуканої лінії АВ.

Для контролю так само визначають довжину лінії АВ з трикутника АВD за допомогою базису b2 та виміряних горизонтальних кутів

3.Віддалеміри – це геодезичні прилади, призначені для непрямого визначення довжини лінії. Оптичні віддалеміри за конструкцією поділяють на ниткові й віддалеміри подвійного зображення. Віддалеміри подвійного зображення сьогодні практично не використовують. Ниткові віддалеміри застосовують частіше, конструктивно вони виконані у вигляді зорової труби теодоліта чи нівеліра, на сітку якої нанесені два віддалемірних штриха p і q (рис. 11). Для визначення відстані в точці А встановлюють теодоліт і візують на рейку, встановлену в точці В.

Промені від віддалемірних штрихів p і q проходять через об’єктив, фокус F і утворюють паралактичний кут β. На рейці відповідно отримуємо проекції променів у точках P і Q. За кількістю поділок між ними можна визначити довжину l.

Рис. 11. Принципова схема ниткового віддалеміра.

Згідно з рисунком відстань D визначається за формулою

де fоб – фокусна відстань об’єктива;

δ – стала відстань від осі обертання теодоліта ZZ до осі симетрії об’єктива.

Складові fоб і δ конструктивно сталі, отже їх позначають як

Величину D1 визначають за формулою

Кут β сталий, тому позначимо

Тоді

Для зручності відстань між штрихами сітки ниток обирають таку, щоб коефіцієнт К = 100. Таким чином, один сантиметр на рейці дорівнює 1 м довжини лінії на місцевості. Відносна точність визначення довжини лінії на місцевості становить 1:300.

4.Під радіофізичними засобами розуміють прилади для вимірювання довжин ліній за часом розповсюдження електромагнітних коливань між кінцевими точками лінії. Залежно від виду електромагнітних коливань радіофізичні засоби поділяють на світловіддалеміри і радіовіддалеміри.

Під час вимірювання довжини лінії в початковій точці встановлюють прийомопередавач, який випромінює електромагнітні хвилі, а в кінцевій точці – віддзеркалювач, який відбиває хвилі в зворотному напрямку. В такому випадку шукана відстань D визначається за формулою

де V – швидкість поширення електромагнітних хвиль;

t – інтервал часу проходження електромагнітних хвиль.

Обробка сигналу виконується безпосередньо в світловіддалемірі, а результат вимірювання виводиться на табло.

При виконанні інженерно-будівельних робіт застосовують електронні тахеометри, які дозволяють вимірювати відстані до декількох кілометрів з точністю 1 – 10 мм.

Для вимірювання відстаней до 150 м з похибкою 2 – 3 мм на будівельних майданчиках і в приміщеннях використовують лазерні рулетки, які не потребують віддзеркалювача.

Перевагами радіофізичних засобів вимірювань є:

1. висока швидкість вимірювань;

2. висока точність;

3. можливість вимірювання великих відстаней без підготовки траси.

До недоліків можна віднести – високу вартість і відносно складну будову.

В інженерній геодезії використовують фазовий метод, що забезпечує значно вищу точність вимірювання.

Сучасні фазові світловіддалеміри використовують електромагнітне випромінювання оптичного діапазону – видиме світло чи інфрачервоне випромінювання.

Відповідно до ДСТ 19223-90 світловіддалеміри мають буквені позначення:

– СГ – геодезичні, для вимірювання відстаней до 15- 20 км з точністю ± (10 мм + 2 мм на 1 км відстані);

– СТ – топографічні, для вимірювання відстаней до 15 км з похибкою до 2 см;

– СТД – топографічні, що працюють за дифузним відбиттям і вимірюють відстані до предметів без відбивача, викорис­товуючи відбивні властивості самих предметів;

– СП – підвищеної та найвищої точності для вимірювання відстані 0,3-5 км з похибкою 2 мм і менше.

Після цих букв додаються цифри, що вказують на дальність дії приладу. В Україні широко використовують світловіддалеміри СТ-5 “Блеск” (рис. 10.12) з точністю вимірювання відстаней ± (10 мм + 5 мм/км); 2СТ-10 – з точністю вимірювання ліній ± (5 + 3Д) мм, де Д – відстань у км (Росія).

В інженерній геодезії використовують високоточні світловіддалеміри “Топаз СП-22”, СП-03 (ДК-001) з точністю вимірювань (1+Д км) мм і (0,8 + 1,5Д км) мм відповідно (Росія).

Рис. 12. Світловіддалемір СТ-5 “Блеск”.

Принцип дії світловіддалеміра полягає в тому, що джерело світла передавачем подається на відбивач, встановлений у кінцевій точці лінії. Від відбивача світло повертається до приймального пристрою, вмонтованого в передавач. Отримані сигнали через підсилювач і демодулятор після обробки сигналу подаються на табло індикатора, де і висвічується результат вимірювання.

Виготовляють також світловіддалемірні насадки до електронних теодолітів. Наприклад, насадка Wild DISTOMAT (Швейцарія) (рис. 13), яка дає змогу вимірювати відстані від 1,5 м до 7000 м із точністю ± (3 мм + +2Д) мм, де Д – відстань у км).

Лазерна рулетка

Для вимірювання відстаней до 50-150 м з похибкою 2-3 мм на будівельних майданчиках у приміщеннях споруд використовують лазерні рулетки (рис. 13, б), які не потребують відбивача. Ними досить зручно і високоефективно виконувати виконавчі зйомки приміщень, вимірювати відстані між змонтованими елементами конструкцій тощо.

Довжини ліній ефективно вимірювати сучасними електронними тахеометрами. Вони забезпечують вимірювання відстаней від декількох до сотень метрів і декількох кілометрів з високою точністю. В інженерно-будівельній справі застосовують електронні тахеометри, які забезпечують точність лінійних вимірювань у межах 1 – 10 мм.

Контрольні питання для самоперевірки

1. Що таке вимірювання?

2. Що називають фізичною величиною?

3. На які види поділяють вимірювання за методикою?

4. Що називають комплексом умов при вимірюваннях?

5. Що таке кількісна і якісна характеристика результатів вимірювань?

6. Що прийнято в геодезії за одиницю вимірювання довжини, кутів, температури та тиску?

7. За допомогою яких приладів можна виміряти довжину лінії?

8. Що називають оптичним далекоміром? Методика вимірювань.

9. Поняття про світло-, радіовіддалеміри, лазерні рулетки.

Рекомендована література:

1. Геодезія / Загальна ред. С.Г. Могильного і С.П. Войтенка. – Донецьк, 2003. – 458 с.

2. Геодезия. Учебно-практическое пособие / Куштин И.Ф. – М.: Издательство ПРИОР, 2001. – 448 с. Геодезія / Грабовий В.М. – Київ: ДНВП «Аерогеодезія», 2004. – 293 с.

3. Дубов С.Д., Поляков А.Н. Практикум по геодезии. – М.: Агропромиздат, 1990. – 223 с.

4. Кравченко В.П., Герасименко П.І., Порицький Г.О.Меліорація з основами геодезії. – К. 1988. – 203 с.

Лекція № 9 – 10

Тема:Горизонтальна геодезична зйомка місцевості. Нівелювання

Мета:Набути теоретичних знань стосовно методології здійснення горизонтальної зйомки місцевості.

Тематичний план лекції:

Переглядів: 5242