Меню

Измерение расстояний косвенными методами



Измерение длин линий: непо-средственный, косвенный и даль-номерный способы

Линейные измерения на местности производят непосредственным или косвенным методами. Для непосредственного измерения расстояний используют землемерные ленты, измерительные рулетки или инварные проволоки, которые последовательно укладывают в створе измеряемой линии. При вычислении длины линии учитывают поправки, связанные с компарированием мерного прибора, его температурой и углом наклона линии к горизонту. С помощью стальных лент и рулеток длины линий измеряют с относительной погрешностью 1:1000 — 1:5000 в зависимости от методики и условий измерений.

ЛЗ Лента землемерная 20, 24, 50м 10÷15мм 0,4÷0,5 1:1500 погрешность Топ.-геод. съемки и разбивочные работы в строительстве.
ЛТ Трос землемерный 50, 100 1:1000 То же+ геодезич. обеспеч. геологических работ.
ЛЗШ Лента землемерная шкаловая 20, 24, 50 10÷15 0,4÷0,5 1:2000 Инж.-геодезич. съемочные и разбивочные работы на дневной поверхности и под землей.
РК Рулетка на крестовине 50; 75; 100 10÷12 0,20÷0,25 1:2000 То же и в строительстве
РС Рулетка стальная простая 2; 5; 10; 20; 30; 50 10÷12 0,16÷0,22 1:2000 1:5000 Разбивочные работы средней точности.

Ленты типа ЛЗ (штриховые). В комплект входят: сама лента, металлическая кольцевая оправа и комплект из 6 или 11 шпилек. Лента на концах вблизи ручек имеет косые вырезы для шпилек и нарезанные штрихи. За общую длину ленты принимают расстояние между этими штрихами. Каждый метр на ленте отмечен металлической оцифрованной пластиной, полуметры обозначены металлическими заклепками, а дециметры – сквозными круглыми отверстиями, расположенными по оси ленты.

Ленты типа ЛЗШ (шкаловые) – имеют на концах сантиметровые и миллиметровые шкалы длиной 10-15 см, благодаря этому повышается точность измерений длин линий. Точность отсчитывания 0,2÷0,5мм, отсчеты по задней и передней шкалам берутся одновременно. Натяжение ленты производится динамометром.

Трос землемерный ЛТ – стальной 7-ми жильный канатик в пластмассовой изоляции. Трос разделен на метры кольцевыми металлическими поясками. Отсчеты берут с точностью 0,1м.

Рулетка типа РК – первый дециметр разбит через 1мм, остальная часть через 1см.

Рулетка типа РС – по всей длине имеет деления через 1мм, используется для измерения расстояний, не превышающих ее длины.

Длиномер – мерный диск со счетным механизмом и направляющими роликами.

При косвенном методе измерений используют оптические или электронные дальномеры, позволяющие получать расстояния по измеренным углам, базисам, времени и другим параметрам. Принцип работы оптических дальномеров основан на решении прямоугольного треугольника, в котором по малому (параллактическому) углу β и противолежащему катету b (базису) вычисляют длину другого катета D = b . ctgβ. Для удобства измерений одну из величин (b или β) принимают постоянной, а другую измеряют. Поэтому оптические дальномеры бывают с постоянным углом и переменным базисом (например, нитяный дальномер) и постоянным базисом и переменным углом. Точность измерения расстояний оптическими дальномерами характеризуется относительной погрешностью от 1:200 до 1:2000.

Рис.36 Параллактический треугольник

Электронные дальномеры, к которым относят светодальномеры, лазеные рулетки, электронные дальномерные насадки, измеряют расстояния с использованием электромагнитных волн. Погрешность измерения составляет от 3 мм до (10 мм + 5 мм/км).Дальномеры различного вида:

Источник

Косвенные способы измерения расстояний

Рисунок 24 — Схема измерения линии на наклонном участке

Рисунок 23 — Принцип измерения расстояния оптическим дальномером

Для измерения линии на одном конце устанавливают прибор, а на другом рейку.

Пусть визирная ось трубы горизонтальна. Из подобия треугольников

AFB и a’Fb’ следует, что OF/AB=OF/a’b’. Введём обозначения: AB=n; 0F=D’; FO=f; a’b’=P, то:

D’/n=f/n,откуда D’=f/P . n,

где f – фокусное расстояние объектива;

P – расстояние между дальномерными нитями;

n – расстояние между нитями по рейке;

D’ – расстояние от рейки до переднего фокуса объектива F.

Отношение f/P для данного прибора величина постоянная и называется коэффициентом дальномера, её обозначают буквой «К», то есть f/P=K. Поэтому:

D’ = K . n (14)

На рисунке видно, что для получения расстояния от оси прибора до рейки необходимо прибавить фокусное расстояние f и расстояние от объектива до оси вращения трубы δ.

Таким образом: d = D + f + δ.

Расстояние f + δ обозначают C =f + δ и называют постоянным слагаемым дальномера. Для определения искомого расстояния имеем:

D = K . n + C (15)

В современных приборах постоянное слагаемое мало и его часто не учитывают, тогда предыдущая формула имеет вид:

D = K . n (16)

Это рабочая формула дальномера и так как К = 100, то упрощается вычисление. Полученная формула верна для случая, когда рейка расположена перпендикулярно к визирной оси трубы. При измерениях на местности это условие нарушается, так как при наклонном положении визирной оси рейку устанавливают вертикально (рисунок 24).

Если рейка наклонена по отношении к визирной оси на угол v, то вместо правильного отсчёта M’N’=m возьмут отсчёт MN=n. Эти величины связаны соотношением n’=n . cos v, но так как d=D . cos v, то:

d = K . n . cos v. (17)

На практике встречаются случаи, когда для измерения линий невозможно использовать ленту из-за препятствий (река, болото, овраг, лес и т.д.). Наиболее часто встречающийся случай определения недоступного расстояния показан на рисунке 25 а.

Источник

c 9 до 18 по рабочим дням: +8 (495) 410-22-37

Косвенными измерениями определяют большие расстояния (от сотен метров до нескольких километров) посредством оптикоэлектронных методов и приборов, обеспечивающих достаточную точность и быстроту измерений. Это, в первую очередь оптические дальномеры, светодальномеры и лазерные рулетки. К косвенным методам относятся и различного рода геодезические засечки.

Управление прибором осуществляется с пленочно-коптактной клавиатуры. Индикация результатов измерения и представление регулировок прибора, которые имеются во встроенном меню, отражается на графическом дисплее (несколько строк меню). Для регулировок прибора имеется 4 линейки меню, которые могут по очереди призываться. Первая линейка содержит функции сложения, вычитания и умножения результатов измерения. Вторая — хранит до 100 результатов измерения. Третья — регулирует режим слежения измерения дистанции но порядку.

Назначение инструмента: измерение расстояний, вычисление площадей и объемов, регистрация и хранение результатов измерений. Технические характеристики:

1)Вес 335 г, габариты 172x73x45 мм;

2) Дальность измерения от 0,2 до 200 м;

3) Время измерения от I до 4 сек;

4) Точность двух стандартов отклонения — ± 3 и ± 5 мм;

5) Диаметр лазерного пятна — 6, 30 и 60 мм па расстояниях 10,50 и 100 м;

6)Точность измерений уровня — 1°;

7) Диапазон температуры: при работе от -10 до + 50°С, при хранении от -25 до + 70°С;

8) Щелочная батарея 2×1,5 р — до 10 ООО измерений;

9) Прибор снабжен оптическим визиром, подсветкой, дисплеем, многофункциональной пяткой, калькулятором, памятью (10 значении констант и 15 значений стека);

10) Имеется ряд других функций.

Электронные тахеометры. Так называются электроннооптические приборы, предназначенные для быстрого измерения и расстояний, и горизонтальных углов, а также превышений на местности. В конструкции тахеометров объединены электронный теодолит и малый светодальномер. В качестве визирной цели применяется специальная веха с малогабаритным призменным отражателем. Процесс измерений автоматизирован, результаты высвечиваются на электронном табло и одновременно могут регистрироваться в накопителе.

ССуществуют и импульсно-фазовые дальномеры. Современные дальномеры снабжены автоматизированным счетно-решающим устройством и на световом табло высвечивается результат измерения. Точность измерения таким дальномером характеризуется малой погрешностью. Например, на длине I км, в зависимости от типа прибора, погрешность находится в пределах от 1 до 10 мм.

Источник

Косвенное измерение длин линий

Косвенное измерение заключается в использовании при измерении длин линий дальномеров.

Дальномеры подразделяют на оптические и электронные. Оптические дальномеры делятся на дальномеры с постоянным параллактическим углом и дальномеры с постоянным базисом. Электронные дальномеры – это электронно-оптические (светодальномеры) и радиоэлектронные (радиодальномеры).

Простейший оптический дальномер с постоянным углом – нитяной – имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов.

Принцип действия нитяного дальномера показан на рис. 34,а, на котором видно, что при постоянном параллактическом угле b с увеличением базиса В от В1 до В2 измеряемое расстояние S увеличивается от S1 до S2.

Читайте также:  Энергия заряженного проводника единица измерения

Параллактический угол образуется с помощью дальномерных штрихов на сетке нитей.

Из прямоугольного треугольника CAN следует, что

.

Из полученного выражения найдем расстояние S2, при этом ввиду малости параллактического угла ( не более 1°), получим

,

где r =205265²- радиан, выраженный в секундах.

Рис. 34. Нитяной дальномер:

А) принцип действия нитяного дальномера;

Б) отсчеты по дальномерным нитям

Отношение r к b есть коэффициент дальномера k, который принимается равным 100.Тогда общая формула для определения дальномерного расстояния принимает следующий вид:

,

где с – постоянная поправка нитяного дальномера, которая в трубах с внутренней фокусировкой близка к 0.

На практике используется такая формула

,

где Он и Ов – отсчеты по дальномерным нитям: нижней и верхней соответственно.

В поле зрения трубы (рис. 34,б) прибора видны три горизонтальные нити. Две из них, расположенные симметрично относительно средней нити, называются дальномерными. Нитяной дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. На рис. 34б отсчет по нижней нити составляет 1830, а по верхней – 1596, следовательно, дальномерное расстояние составит:

S = 100(1830 – 1596) = 23400 мм или 23,4 м.

На расстоянии до 100 м по нитяному дальномеру визуально можно отсчитать до 0,2 сантиметрового деления, что соответствует погрешности при определении расстояния 20 см. Относительная погрешность составит 1:500 от длины.

Дальномерные измерения с постоянным базисом представлены на рис. 35, на котором видно, что дальномерное расстояние S увеличивается от S1 до S2 при уменьшении угла b от b1 до b2.

Рис. 35. Схема выполнения дальномерных измерений при постоянном базисе

В точку А устанавливают теодолит. В точке M располагают отрезок (базис), длина которого B точно известна. Тогда, измерив угол b1, можно по формуле

вычислить расстояние между точками А и В.

В основе электронных средств измерений лежит известное из физики соотношение

,

где S – измеряемое расстояние;

v – скорость распространения электромагнитных колебаний;

t – время распространения электромагнитных колебаний вдоль измеряемой линии и обратно.

Для измерения расстояния АВ (рис. 36) в точке А устанавливают светодальномер, а в точке В – отражатель. Световой поток посылается из передатчика на отражатель, который отражает его обратно на тот же прибор. Если измерить время прохождения световых волн от светодальномера до отражателя и обратно, при известной скорости распространения световых волн можно вычислить искомую длину линии. Время распространения световых волн может быть определено как прямым, так и косвенным методом.

Прямое определение промежутка времени осуществляется в дальномерах, называемых импульсными. В них измерение времени производится по запаздыванию принимаемого после отражения светового импульса по отношению к моменту его излучения.

Косвенное определение времени прохождения световых волн основывается на измерении разности фаз двух электромагнитных колебаний.

Примером современного импульсно-фазового светодальномера может служить широко распространенный в нашей стране топографический светодальномер СТ-5. Это высоко автоматизированный прибор, точность измерения расстояний которым характеризуется величиной (10+5S км) мм; предельная дальность – 5 км. Улучшенный вариант этого светодальномера 2СТ10. Его технические характеристики: средняя квадратическая погрешность измерения расстояний (5+3S км) мм; диапазон измерения 0,2 м. 10 км; диапазон рабочих температур +40 °С. – 30 °С; масса прибора – 4,5 кг. Управление процессом измерения обеспечивается встроенной микроЭВМ.

Рис. 36. Светодальномер (а) и ход лучей в процессе измерения (б)

В инженерной геодезии применяют и высокоточные светодальномеры. Отечественная промышленность выпускает светодальномеры «Топаз СП22» и СПОЗ (ДК001), точность измерения ими составляет (1+S км) мм и (0,8+1,5S км) мм соответственно.

Для измерений на строительных площадках, в помещениях используют лазерные рулетки, которые не требуют отражателей.

Светодальномеры с пассивным отражением измеряют расстояния до предметов без отражателя, т. е. используют отражательные свойства самих предметов. Примером может служить отечественный светодальномер ДИМ-2, погрешность измерения расстояний которым составляет 20 см.

В настоящее время известны дальномеры с пассивным отражением и погрешностью измерения расстояний до 10 мм.Так, например, дальномер, выпускаемый фирмой «Лейка» (Швейцария), измеряет расстояния до 50 м с погрешностью 2 мм [1].

Высотные измерения

4.3.1. Геометрическое нивелирование

Высотные измерения выполняются путем геометрического нивелирования, в результате которого находят превышения между точками, а также высоты этих точек над принятой уровенной поверхностью (средний уровень Балтийского моря). Нивелирование производят для изучения форм рельефа, определения высот точек, при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

В зависимости от требуемой точности определения отметок нивелирование делят на 1, 2, 3, 4- й классы и техническое.

Ходы нивелирования 1-го класса прокладывают вдоль железных и шоссейных дорог в различных направлениях. По данным нивелирования, повторяющегося по тем же точкам через несколько лет, изучают движение земной коры и решают другие научные задачи.

Ходы нивелирования 2-го класса, прокладываемые вдоль дорог, вдоль больших рек, образуют полигоны периметром 500…600км,которые опираются на пункты нивелирования 1-го класса. Нивелированием 1-го и 2-го классов на территории страны распространяют отметки относительно исходной уровенной поверхности.

Ходы нивелирования 3-го класса прокладывают между пунктами нивелирования 1-го и 2-го классов.

Нивелирование 4-го класса и техническое применяют для сгущения нивелирной сети более высоких классов. Эти сети являются высотным обоснованием для топографических съемок при составлении карт и планов, строительно-монтажных, мелиоративных и других работах.

Ходы нивелирования более низких классов всегда опираются на пункты ходов более высоких классов. Отметки пунктов ходов более высоких классов принимают за исходные. Результаты нивелирования используют в различных отраслях народного хозяйства: строительстве, мелиорации, горном деле и т. д. [1].

4.3.1.1. Инструменты, применяемые
при геометрическом нивелировании

При геометрическом нивелировании используются нивелиры, нивелирные рейки, костыли и башмаки.

В зависимости от устройств, применяемых для приведения визирной оси трубы в горизонтальное положение, нивелиры выпускают двух типов: с компенсатором углов наклона зрительной трубы и с уровнем при ней. У нивелиров, выпускаемых промышленностью СНГ, наличие в марке буквы К означает, что труба нивелира снабжена компенсатором, а буквы П – прямое изображение, например, нивелиры Н–05К, Н–ЗК, Н–10КП. Нивелиры с компенсатором угла наклона зрительной трубы называются самоустанавливающимися. Автоматическое приведение визирной оси в горизонтальное положение происходит за счет автоматического поворота компенсирующего элемента оптической системы.

Нивелиры Н–3, Н–10 имеют зрительную трубу и цилиндрический уровень. Труба с уровнем укреплена на вертикальной вращающейся оси, входящей в подставку.

Лазерные нивелиры (рис. 37) представляют собой комбинацию нивелиров с компенсаторами и лазерных трубок.

Рис. 37. Лазерный нивелир: 1– лазерная трубка, 2 – световод, 3 – штатив, 4 – переходная деталь, 5 – объектив, 6 – нивелир, 7 – источник электропитания Из лазерной трубки с помощью световода 2 луч направляют в переходную деталь 4, из которой луч попадает в оптическую систему и выходит в виде видимого горизонтального лазерного луча из объектива 5 нивелира. Блок электропитания 7 крепится к штативу 3. При небольших расстояниях (до 100 м) используют деревянные рейки с сантиметровыми делениями. Рейки устанавливают в нивелируемых точках и после визирования на них и фокусировки лазерного пучка реечник берет отсчет визуально на рейке по пятну лазерного пучка.

При необходимости выполнения точных нивелирных работ используют рейки со специальными подвижными каретками с фотодетекторами, по которым с высокой точностью определяют центр лазерного луча, попавшего на рейку. Иностранные фирмы выпускают высокоточные нивелиры с регистрирующим электронным устройством, которое позволяет автоматически регистрировать отсчеты по рейкам и вычислять превышения между точками. Автоматизирован и весь процесс обработки результатов нивелирования с их запоминанием и хранением. Примером может служить нивелир Рени 002А фирмы Карл — Цейсс Йена.

Технические возможности нивелиров позволяют работатьимилюдям со зрением +5 диоптрий. Как правило, нивелиры работоспособны при температуре от – 30 до +50 °С. Каждому нивелиру придается не менее двух однотипных нивелирных реек [1].

Основные части нивелира Н–3 показаны на рис. 38 и 39, а нивелирная рейка, костыль и башмак – на рис 40.

Читайте также:  Антропометрические измерения следует проводить когда

Рис. 38. Нивелир Н–3 со стороны трибки фокусирующей линзы:

1 – окуляр; 2 – копус трубы; 3 – механический визир; 4 – объетив; 5 – трибка фокусирующей линзы (кремальера); 6 – наводящий (микрометренный) винт; 7 – установочный (круглый) уровень; 8 – исправительный винт установочного уровня; 9 – элевационный винт

Рис. 39. Нивелир Н–3 со стороны цилиндрического уровня при трубе:

1 – закрепительный винт; 2 – коробка цилиндрического уровня; 3 – подставка; 4 – подъемный винт; 5 – пружинящая пластина с втулкой; 6 – винт

Рис. 40. Рейка (а); костыль (б); башмак (в) Рис. 41. Поле зрения трубы: 1 – изображения концов пузырька уровня; 2 – дальномерные штрихи

Система призм уровня при трубе передает изображения концов пузырька уровня в поле зрения окуляра 1 (см. рис. 38) зрительной трубы. Окуляр зрительной трубы обеспечивает перемещение в диапазоне ±5 диоптрий.

В поле зрения зрительной трубы (рис. 41) видны перекрестие с двумя дальномерными штрихами для измерения расстояний и боковое окно (слева), в которое передаются изображения концов пузырька уровня при трубе.

При горизонтировании нивелира изображения концов пузырька уровня при трубе (рис. 41) совмещаются с помощью элевационного винта 9 (рис. 38). Нивелир состоит из двух основных частей: неподвижной нижней и верхней, имеющей возможность вращаться относительно нижней на 360º и наклоняться в вертикальной плоскости на ±20′.

Нижняя часть представляет собой подставку 3 (см. рис. 39) с тремя подъемными винтами 4, на которых укреплена пружинящая пластина 5 с втулкой, имеющей резьбу под становой винт, служащий для закрепления нивелира на штативе.

В верхней части расположены:

– зрительная труба с внутренней фокусировкой;

– контактный уровень при трубе с призменной системой;

– система наклона зрительной трубы в вертикальной плоскости;

– установочный уровень 7 (см. рис.38);

– наводящий (микрометренный) винт 6;

– закрепительный винт 1 (см. рис. 39).

Наводящий и элевационный винты, головкатрибки 5 (см. рис. 38), установочный уровень расположены с правой стороны объектива, а с левой – контактный уровень при трубе с системой призм, закрытый коробкой уровня 2 (см. рис. 39).

Зрительная труба состоит из объектива 4, окуляра1 с сеткой (см. рис. 38) и фокусирующей линзы, расположенной между объективом и окуляром.

Перемещение фокусирующей линзы вдоль оптической оси трубы осуществляется вращением головки трибки.

В корпусе трубы 2 (см. рис. 38) со стороны окуляра имеются четыре исправительных винта для исправления уровня при трубе.

Нивелирная рейка на рис. 40, а состоит из двух брусков двутаврового сечения, соединенных между собой металлической фурнитурой. Это позволяет складывать рейку для транспортирования. Рейка имеет градуировку на обеих сторонах. Сантиметровые деления наносят по всей длине рейки с погрешностью 0,5мм и оцифровывают через 1 дм. На основной стороне рейки деления черные на белом фоне, на другой (контрольной) – красные на белом фоне. Для удобства и быстроты установки нивелирные рейки иногда снабжают круглыми уровнями и ручками. На торцах нивелирной рейки укрепляют пятки в виде металлических полос толщиной 2мм.

Рейки маркируют. Например, тип РН–10П–ЗОООС означает, что это рейка нивелирная, со шкалой деления 10мм,подписью цифр «прямо», длиной 3000мм, складная). Для точных и технических работ выпускают рейки длиной 3 и 4 м. Нивелирные рейки могут применять в разное время года. Температурный диапазон работы реек от – 40 до +50 °С. Во время работы рейки устанавливают на деревянные колья, костыли или башмаки.

Костыль (рис. 40, б)– металлический стержень с заостренным концом с одной стороны и сферической шляпкой с другой. Для забивки костыля в грунт на верхний торец его надевают крышку.

Башмак (рис. 40, в)– толстая круглая или треугольная металлическая пластина на трех ножках. В середине пластины укреплен стержень со сферической шляпкой, на которую устанавливают нивелирные рейки.

Рейки устанавливают вертикально «на глаз» или с помощью уровня. Если уровня нет, отсчет по рейке берут при покачивании рейки в сторону нивелира и от него. Из всех видимых отсчетов берут наименьший, который соответствует отвесному положению рейки. Отсчеты по рейкам (рис. 41) производят по средней нити нивелира. Отсчет записывают в миллиметрах.

На рис. 41 отсчет составляет 1712 (семнадцать двенадцать).

4.3.1.2. Поверки нивелира Н-3

Поверки – это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения основных осей прибора. Если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения частей прибора, его юстируют исправительными винтами.

1-я поверка. Ось круглого уровня ии должна быть параллельна оси вращения JJ нивелира (рис. 42, а).

Рис. 42. Схемы расположения осей при поверках нивелира

Чтобы проверить параллельность осей, выполняют следующие действия. Пузырек круглого уровня приводят подъемными винтами на середину. Верхнюю часть нивелира поворачивают на 180°. Нивелир считается исправным, если пузырек остается в центре, неисправным, если пузырек сместился. Для устранения этой неисправности пузырек уровня приводят на середину в два этапа: исправительными винтами уровня перемещают пузырек к центру на первую половину дуги отклонения, на вторую половину – подъемными винтами.

2-я поверка. Горизонтальная нить АА сетки должна быть перпендикулярна оси вращения JJ нивелира (рис. 42, б).

Поверку выполняют таким образом. Ось вращения нивелира приводят по круглому уровню в отвесное положение. На расстоянии 20. 30 м от нивелира устанавливают рейку и берут отсчет, наводят левый конец средней горизонтальной нити на рейку и берут отсчет, перемещают наводящим винтом трубу в горизонтальной плоскости до пересечения правого конца средней горизонтальной нити и берут отсчет. Если нивелир исправен, то отсчет по рейке не изменяется или изменяется в пределах 1 мм, если – более чем на 1 мм, то он неисправен. Чтобы устранить неисправность, ослабляют исправительные винты сетки и развертывают диафрагму с сеткой нитей. Поверку повторяют.

3-я поверка. Визирная ось VV зрительной трубы должна быть параллельна оси ии цилиндрического уровня (рис. 42, в).

Выполнение поверки заключается в следующих действиях. На местности выбирают две точки А и В с расстоянием между ними 60 – 80 м. Точки закрепляют колышками, нивелир устанавливают посередине между точками и берут отсчеты a1 и b1 по рейкам. После этого вычисляют превышение h1 = a1 – b1. Далее нивелир из середины перемещают к точке В таким образом, чтобы расстояние от него до рейки составляло 2 3 м. По рейкам берут отсчеты а2 и b2 и вычисляют превышение h2 = а2b2 .

Если | h1h2 | ≤ 4 мм, то нивелир пригоден к эксплуатации. Если разность превышений больше 4 мм, вычисляют правильный отсчет по дальней рейке а2‘ = b2 + h2.

Микрометренным винтом наводят на этот отсчет горизонтальную нить сетки, при этом пузырек цилиндрического уровня отклоняется от середины. Ослабляют боковые исправительные винты уровня и приводят вертикальными винтами пузырек уровня на середину. Поверку повторяют до выполнения условия | h1h2 | ≤ 4 мм.

4.3.1.3. Установка нивелира

Установка нивелира производится на штативе. Наконечники ножек штатива ногой вдавливаются в грунт.

Нивелир устанавливается на штативе так, чтобы наконечники подъемных винтов вошли в пазы на головке штатива. Становым винтом нивелир закрепляется на штативе. При закручивании этого винта не следует прикладывать большие усилия, так как в противном случае быстро изнашивается резьба подъемных винтов.

4.3.1.4. Порядок работы на станции

Порядок работы включает следующие действия.

1. Приведение вертикальнойоси нивелира в отвесное положение подъемными винтами 4 (см. рис. 39)поустановочному уровню7(см. рис. 38).

2. Получение четкого изображения сетки вращением втулки окуляра 1(см. рис. 38).

3. Получение резкого изображения рейки на сетке вращением головки трибки 5 (см. рис. 38) фокусирующего устройства. Изображения рейки и сетки должны быть видны одинаково резко.

4. Грубая наводка на рейку с помощью механического визира 3 (см. рис. 38).

5. Точная наводка нивелира на рейку с помощью наводящего (микрометренного) винта 6 (см. рис. 38).

6. Совмещение концов пузырька уровня при трубе элевационным винтом 9 (см. рис. 38). Совмещение выполнено, если оба пузырька образуют полукруг (см. рис. 41).

Читайте также:  Чем можно измерить массу жидкости

7. Снятие отсчета по рейке.

4.3.1.5. Способы геометрического нивелирования

Различают геометрическое нивелирование «вперед» (рис. 43) и «из середины» (рис. 44).

Рис. 43. Геометрическое нивелирование «вперед»

Рис. 44. Геометрическое нивелирование «из середины»

При нивелировании «вперед» измеряют высоту инструмента i (расстояние по вертикали от колышка до середины окуляра трубы) и берут отсчет по рейке О (расстояние по вертикали от колышка до проекции средней нити на рейку), тогда превышение h точки В над точкой А находят из выражения

Например, i = 1756 мм, О = 1112, тогда h = 1756 – 1112 = 0644 мм.

При нивелировании «из середины» берут отсчеты по задней ОА и передней ОВ рейкам, тогда превышение h точки В над точкой А вычисляют по формуле

Например, ОА = 2534, ОВ = 0912 , тогда h = 2534 – 0912 = = 1622 мм.

Величина превышения будет положительной, если точка В выше точки А, и наоборот, – отрицательной, если точка В ниже точки А. Превышение – это всегда разность отсчетов назад и вперед. Иногда отсчет по рейке называют «взглядом» и поэтому превышение равно «взгляду назад» минус «взгляд вперед».

Место установки нивелира называется станцией. С одной станции можно брать отсчеты по рейкам, установленным во многих точках.

4.3.1.6. Вычисление высот точек

Высота (отметка, альтитуда) точки – расстояние по вертикали от основной уровенной поверхности (средний уровень Балтийского моря) до этой точки.

На рис. 45 видно, что отметка точки В как при нивелировании вперед, так и при нивелировании из середины, вычисляется через превышение h, т. е.

Рис. 45. Вычисление высот точек при нивелировании «вперед»(а)
и из «середины» (б)

При использовании понятия горизонт инструмента ГИ, а это высота визирного луча, отметку точки В можно получить из следующих выражений:

– при нивелировании вперед НВ = ГИ – О, где ГИ = НА + i;

– при нивелировании из середины НВ = ГИ – ОВ,

Продольное нивелирование

При проектировании и строительстве подъездных и железнодорожных шоссейных дорог и других сооружений, требующих нивелирования узкой длинной полосы земли, выполняется продольное нивелирование.

При продольном нивелировании земной поверхности выполняются полевые и камеральные работы.

В полевые работы входят:

1) рекогносцировка инженерного сооружения согласно имеющемуся проекту;

2) разбивка оси трассы будущего инженерного сооружения, в которое входят:

– измерение углов поворотов,

– разбивка пикетажа и кривых в главныхточках закруглений;

3) нивелирование трассы и поперечников;

Камеральные работы состоят из обработки результатов нивелирования и составления профиля.

На составленном продольном профиле и поперечниках, согласно заданным техническим условиям, проектируют инженерное сооружение.

4.3.2.1.Рекогносцировка и разбивка оси трассы

Задача рекогносцировки узкой полосы земли заключается в осмотре местности, сравнении существующих контуров с имеющимися на карте, выборе мест для будущих нивелирных реперов. Результаты рекогносцировки должны дать полное представление о территории, на которой будет построено то или иное инженерное сооружение.

Перед производством полевых работ на карту наносят проект оси дорожного сооружения и выполняют линейные и угловые измерения, необходимые для перенесения в натуру оси дорожного сооружения. На рис. 46в масштабе 1:10000 представлен проект подъездного железнодорожного пути к шахте № 11.

Рис. 46 План-проект подъездного пути

Для перенесения этого проекта в натуру необходимо выполнить геодезическую подготовку, т. е. определить:

1) расстояние аb по главной магистрали от километрового столба А до точки В– примыкания подъездного железнодорожного пути;

2) расстояние ВС от точки примыкания В до точки С поворота оси;

3) расстояние СD от точки С до конечной точки D дорожного пути.

Расстояния на карте измеряют при помощи поперечного масштаба, а углы β1 и β2 поворота оси в точках B, С и дирекционные углы оси измеряют транспортиром.

По измеренным на карте дирекционным углам вычисляют магнитные азимуты соответствующих линий:

где α – дирекционный угол, измеренный на карте;

δ – склонение магнитной стрелки;

γ – сближение меридианов.

Углы δ и γ приводятся на карте за рамками планшета.

Разбивка в натуре оси инженерного сооружения начинается с определения на местности начальной точки В примыкания подъездного пути, для чего от километрового столба А или пункта главной линии отмеряют стальной лентой проектное расстояние АВ в направлении оси основной магистрали (рис. 46).

Точку В в натуре закрепляют деревянным временным колышком, устанавливают над ней теодолит и откладывают проектный угол β1. Затем, грубо проверив буссолью теодолита по магнитному азимуту правильность направления на пункт С, провешивают теодолитом это направление. Отложив от точки В проектное расстояние ВС, забивают второй временный колышек в точкеС, переносят на нее теодолит и откладывают угол β2, поверяя направление на точку буссолью. Затем откладывают стальной лентой расстояние CD и закрепляют конечную точку D временным колышком.

Если расстояние между точкой D и проектными сооружениями, к которым прокладывается дорога, не превышает расхождений, заданных техническими условиями, то поворотные точки B,С, D считаются окончательными и в этих точках устанавливаются деревянные столбики. До разбивки пикетажа на столбиках подписей не делают. После закрепления трассы на местности производят разбивку пикетажа, поперечников и главных точек кривых закруглений. Разбивку пикетажа начинают с нулевого пикета, установленного в начальной точке, например у километрового столба А. Пикеты устанавливают через каждые100 м .

В характерных местах рельефа между пикетами забивают плюсовые точки.

В точках поворота трассы на ранее установленных столбиках подписывают: номер предыдущего пикета, расстояние от него и величину угла поворота, который повторно измеряют теодолитом.

При разбивке пикетажа ведется пикетажная книжка (рис. 47), в которую заносят результаты съемки по обе стороны от оси на расстоянии 20 – 30 м в зависимости от характера инженерного сооружения.

Рис. 47. Страница пикетажной книжки

Съемка ведется методом ординат, за ось Х принимается ось трассы. Перпендикуляры опускаются на ось Х из характерных точек контуров при помощи двузеркального эккера, длина их измеряется рулеткой. Для удобства ведения абриса в заданном масштабе пикетажная книжка делается из миллиметровой бумаги.

Одновременно с пикетажем разбивают поперечные профили (поперечники), перпендикулярные к оси трассы. Длина поперечников от 20 до 50 м, а расстояния между ними берутся такие, чтобы поверхность земли между соседними поперечниками имела одинаковый скат. Характерные точки поперечников закрепляются. Разбивка поперечников производится рулеткой.

4.3.2.2.Разбивка кривой закругления

При изменении направления линии по трассе (см. рис. 46) в точках В и С ось дорожного сооружения должна проходить по кривой, называемой закруглением. Разбивка кривой заключается в закреплении на местности при разбивке пикетажа главных точек закругления: НК, СК и КК, т. е. начало, середина и конец кривой соответственно. Для этого необходимо рассчитать элементы кривой закругления: Т = AB – тангенс, К = ADC – кривую, Б = BD – биссектрису и Д = 2T – K – домер.

На рис. 48 из прямоугольного треугольника ОАВ следует, что Т = 2R·tg . Из соотношения длина кривой . Биссектриса Б=OB – OD= .
Рис. 48. Элементы кривой закругления

Пример расчета главных точек закругления

Исходные данные: вершина угла ВУ = ПК2 + 40 (это означает, что точка В на рис. 48 находится на расстоянии 40м от ПК2 к ПК3), R = 150 м, j = 37°20¢.

Решение: Т = 150×tg = 50,67 м;

;

;

На рис. 48 видно, что НК = ВУ – Т, КК = НК +К.

Контрольная формула: КК = ВУ + Т – Д

НК = ПК2 + 40 — 50,67 = ПК1 + 89,33;

КК = ПК1 + 89,33 + 97,74 = ПК2 + 87,07.

Контроль: КК = ПК2 + 40 + 50,67 — 3,60 = ПК2 + 87,07.

Так как счет расстояний ведется по кривой, а измерения производятся по касательным, а не по кривой К

Источник