Меню

Измерение расстояний нитяным дальномером геодезия



Измерение расстояний дальномерами

Принцип действия и классификация оптических дальномеров.Дальномерное измерение расстояний в геометрическом отношении основано на вычислении высоты S равнобедренного треугольника (рис. 43) по формуле

где b — база, β —параллактический угол.

Одна из величин, bили β, обычно является постоянной, другая — переменной (измеряемой). В зависимости от этого различают оптические дальномеры с постоянной базой или с постоянным углом. По конструктивным особенностям их подразделяют на нитяные и двойного изображения.

Измерение расстояния нитяным дальномером.Зрительные трубы современных геодезических приборов (теодолитов, нивелиров и др.) являются одновременно и нитяными дальномерами с постоянным параллактическим углом (рис. 44). Переменная база — дальномерная рейка, устанавливаемая на точке, до которой требуется измерить расстояние. На сетке нитей трубы (см. рис. 44 и 56) через точки ти l прочерчены горизонтальные штрихи, являющиеся дальномерными нитями. Лучи света, идущие от точек ти l, пересекаются в главном фокусе F объектива и попадают соответственно в точки MhL рейки, отсекая на ней отрезок п. Из подобия треугольников MFL и m1Fl1 вытекает соотношение S1/f = n/p; из него следует S1 = nf/p. Отношение фокусного расстояния f объектива к расстоянию p между дальномерными нитями сетки — величина постоянная для данного прибора, это — коэффициент дальномера k. Следовательно, S1=kn. При изготовлении нитяного дальномера подбирают k=100, что возможно, например, при f = 200 мм и р=2 мм. Как видно из рис. 44, все измеряемое расстояние S = S1+ с, где с= = f + δ. Трубы геодезических приборов конструируют так, чтобы с было близкимнулю. Поэтому

Нитяным дальномером удобно измерять расстояние по рейке с сантиметровыми делениями, так как отсчетпо такой рейке в сантиметрах равен расстоянию между прибором и рейкой в метрах.

Приведение к горизонту расстояния, измеренного нитяным дальномером.На наклонной местности (рис. 45) дальномером определяют длину луча IR и угол ν его наклона к горизонту. Если бы при этих измерениях рейку можно было установить перпендикулярно линии визирования, то для вычисления горизонтального расстояния применили бы формулу S = D cos ν, в которой D = kn’. Ho в точке В рейку ставят отвесно и отсчитывают на ней отрезок n между точками пересечения рейки с проекциями дальномерных нитей. Вполне очевидно, что в треугольнике MRM’ угол R = ν, а угол М’≈90°. Поэтому п’/2 = ncos ν/2 или n’ = n cos ν, а наклонное расстояние D = kn’ = kn cos ν. Следовательно, S = kn cos ν cos ν = 2 ν. Полагая, что knD, находим

Горизонтальное проложение S по (28) вычисляют при помощи тахеометрических таблиц.

Формулу для вычисления поправки в наклонное расстояние, измеренное нитяным дальномером, находим следующим образом:

Точность измерения расстояния нитяным дальномером.Вследствие неодинакового преломления в атмосфере верхнего и нижнего лучей возникают значительные ошибки определения расстояния, особенно в жаркие дни. В такие дни можно измерять линии небольшой протяженности (100—150 м) и использовать при отсчетах верхнюю часть рейки. Кроме того, причинами ошибок служат неодновременность снятия отсчетов по дальномерным нитям, отклонения рейки от вертикального положения и др. Относительная погрешность определения расстояния нитяным дальномером при благоприятных условиях составляет 1 : 300—1 : 400 при длине до 200—250 м, а при неблагоприятных условиях может достигать 1 :100.

Понятие о дальномерах двойного изображения. Дальномеры двойного изображения конструктивно оформляют в виде самостоятельных приборов (Д-2) или насадок на зрительную трубу теодолита (ДНР-5 и ДН-8).

Редукционный дальномер ДНР-5 с постоянным параллактическим углом автоматически редуцирует (приводит к горизонту) наклонные расстояния. Дальномеры Д-2 и ДН-8 с постоянной базой в виде горизонтальной рейки измеряют с высокой точностью параллактические углы.

У дальномеров двойного изображения с постоянным параллактическим углом; половину объективна трубы теодолита (рис. 46, а) закрывают оптическим клином, отклоняющим визирный луч на угол β = 34,4′. Коэффициент такого дальномера ctg β = = 100. Луч света, идущий от центра сетки нитей т через открытую часть объектива, пересекает рейку в точке M, а тот же луч, идущий через клин, отклоняется им от прямолинейного направления в точку M1. Наблюдатель видит одновременно две части рейки, смещенные по высоте на величину п. Определив величину этого смещения, находят расстояние от вертикальной оси прибора до рейки по формуле

Обычно рейки оцифровывают так, что величина с автоматически прибавляется к отсчету. Величину смещения изображения η определяют разными способами, например помещением на даль-номерную рейку нониуса (см. рис. 46, б). Перемещая трубу в вертикальной плоскости, добиваются точного совмещения одного из штрихов нониуса со штрихом основной шкалы рейки. Тогда отсчет по рейке (см. рис. 46, в) составляют: из целого числа делений рейки, прочитанных против нуля нониуса (на рисунке он обозначен треугольником); десятых долей рейки, определенных по номеру совмещенного штриха нониуса; сотых и тысячных долей деления рейки, прочитанных на нониусе по горизонтальной нити сетки. Погрешность определения расстояния дальномером двойного изображения меньше, чем нитяным дальномером, в несколько раз и не превышает 1:2 000—1:1000 расстояния.

Читайте также:  Измерение амплитуды электрических колебаний

Светодальномеры. Расстояния этими приборами определяют по времени распространения электромагнитных колебаний вдоль измеряемой линии; ее длину вычисляют по формуле S=τυ/2, где τ — время прохождения электромагнитных волн от источника их излучения к отражателю и обратно; υ — скорость электромагнитных волн в воздухе во время измерений.

Светодальномеры бывают импульсные и фазовые. При работе с импульсными измеряют время движения импульсного сигнала, моменты излучения и приема которого отмечаются с большими погрешностями. При помощи фазовых светодальномеров расстояние S определяют с высокой точностью по формуле 5 = λ(N+Δ)/2, где λ — излучаемая длина электромагнитных волн; N— число волн, укладывающееся на отрезке измеряемого расстояния; Δ — дробная часть целого числа волн, находимая с точностью до 1 : 1 000—1 : 1 500 от периода колебания.

Светодальномер состоит из приемопередатчика, устанавливаемого на одном конце линии, и отражателя — на другом. Приемопередатчик излучает электромагнитные волны в направлении отражателя и принимает отраженные им волны, измеряя время их распространения. Малые топографические светодальномеры показывают величину измеряемого расстояния в метрах непосредственно на табло прибора.

Светодальномер СМ-5 имеет диапазон измеряемых расстояний при использовании отражателя с одной призмой от 2 до 300 м, а с тремя призмами до 500 м. При благоприятных условиях дальность действия увеличивается до 700 м. При измерении используются два метода: фазовый в режиме «точно» и импульсный в режиме «грубо». Во время работы приемопередатчик устанавливают на съемной подставке или крепят к теодолиту серии 2Т. При работе с теодолитом светодальномер используют для крупномасштабной топографической съемки. Средняя квадратическая погрешность измерения расстояния одним приемом составляет 20— 30 мм.

Светодальномер «Блеск» ЗСМ-2 также может устанавливаться на теодолиты серии 2Т для одновременного измерения углов и расстояний. Он превосходит СМ-5 по точности, дальности, степени автоматизации и имеет минимальные габариты и массу. Использован импульсный метод измерения расстояний с преобразованием временного интервала. Отражатель с одной призмой позволяет измерить расстояние от 0 до 500 м, а семипризменный — от 0 до 3 500 м. При благоприятных внешних условиях дальность действия D увеличивается до 5 000 м. Средняя квадратическая погрешность измеряемого расстояния одним приемом составляет не более (10+5· 10 -6 D) мм. Оба светодальномера имеют одинаковые максимальные углы наклона приемопередатчика, равные ±20°.

В 1985 г. успешно прошел испытания светодальномер СП-2 «Топаз». Он предназначен для измерения расстояний при инженерно-геодезических работах и в строительстве. Прибор обеспечивает высокий уровень автоматизации процесса измерения на расстоянии до 1 000 м. При хорошей видимости дальность действия составляет 3 000 м. Используется импульсный способ измерения расстояний. Приемная и передающая оптическая системы совмещены. Зрительная труба имеет прямое изображение. Прибор снабжен оптическим центриром с цилиндрическим уровнем. Наклон измеряемых линий ±25°. Средняя квадратическая погрешность измерения расстояний равна (2+3·10 -6 D) мм.

1. Какими приборами и способами измеряют расстояние при лесной съемке? 2. Что такое компарирование ленты и как его выполняют? 3. Как измеряют длину линий лентой? 4. Для чего и как приводят к горизонту расстояния, измеренные лентой? 5. Как определяют на наклонной местности длину 100-метрового пикета? 6. Как измеряют расстояния при помощи нитяного дальномера? 7. Почему дальномером двойного изображения расстояние измеряется точнее, чем нитяным дальномером? 8. Расскажите об особенностях работы светодальномеров.

Источник

Измерения расстояний с использованием нитяного дальномера зрительной трубы

Измерение расстояний не является прямым назначением теодолита, а есть его вспомогательная функция.

Измерение расстояний теодолитом выполняется при помощи нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки [3, стр. 320-324]. Чаще всего измерение расстояний производится при выполнении теодолитом тахеометрической или горизонтальной съемки.

Нитяный дальномер представлен в теодолите в виде двух дальномерных нитей сетки нитей зрительной трубы (рис. 4, 9, 20).

Рисунок 20 – Определение расстояния по дальномерным нитям

Принята следующая методика измерения длин линий.

1. Измеряется высота прибора (теодолита) над точкой стояния.

2. На точке, до которой надо измерить расстояние, устанавливается нивелирная рейка.

3. Зрительная труба наводится на отсчет, примерно равный высоте прибора .

4. По нивелирной рейке берутся отсчеты:

— по верхней и — по нижней дальномерной нити.

5. По формуле вычисляется величина

(4.14)

где — коэффициент дальномера, ;

— разность отсчетов по рейке.

Величина называется «отсчетом по дальномеру». Именно эту величину определяют при помощи дальномера и записывают в журнал тахеометрической съемки.

Вычисление горизонтального проложения производится позже, при камеральной обработке тахеометрической съемки, по формуле

Читайте также:  Ширина низка как измерить

, (4.15)

где — угол наклона визирного луча.

, ,

Отсчет по дальномеру равен

Для упрощения вычисления отсчета по дальномеру часто используют такой прием (в случае использования теодолитов с обратным изображением): наводят верхнюю дальномерную нить на ближайшее целое дециметровое деление. Тогда разность отсчетов может быть вычислена значительно проще.

, ,

Отсчет по дальномеру равен

В случае использования теодолитов с прямым изображением на целое дециметровое деление наводят нижнюю дальномерную нить.

Точность измерения длин линий с помощью нитяного дальномера теодолита и нивелирной рейки составляет измеряемой длины.

Дата добавления: 2015-08-14 ; просмотров: 14905 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Измерения расстояний нитяным дальномером

Расстояние между точками может быть измерено нитяным дальномером по вертикальной рейке с сантиметровыми делениями. Горизонтальное проложение S, выраженное в метрах, вычисляют по формуле:

где К – коэффициент дальномера, равный обычно 100;

L – расстояние между дальномерными штрихами сетки нитей, выраженное в см (равно числу сантиметровых делений рейки, между дальномерными штрихами с точность до десятых.);

C – постоянная дальномера, у современных приборов близка к нулю и, как правил, не учитывается.

Наиболее простой вариант измерения: визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а рейка – отвесна. Для измерения длины отрезка на одном его конце устанавливают теодолит, на другом – рейку. В аудиторных условиях приборы устанавливают на консоли или геодезические столбы, а рейки на специальные подставки, расположенные в удобном месте вдоль коротких стен аудитории.

Приводят прибор в рабочее положение и визируют на рейку. Визирную ось приводят в горизонтальное положение, для чего на вертикальном круге устанавливают отсчёт, равный МО. Затем по верхней и нижней дальномерным нитям берут отсчёты с точностью до 1мм. Напомним, что отсчёт состоит из четырёх цифр. Первые две из них – номер дециметра, на который проецируется дальномерная нить сетки. Третья и четвертая – число сантиметровых делений (взятое с точностью до десятых долей), отсчитываемое от начала дециметра до дальномерной нити. Отсчёты записывают в журнал в сантиметрах. Далее вычисляют разность отсчётов L и умножают на К =100, в результате получают искомое расстояние с точностью 0,1 м (табл.6).

Журнал измерения расстояний нитяным дальномером

Отсчёты по дальномерным нитям, см

Разность отсчётов L, см

Расстояние S = 100 L, м

верхней нижней 1 173.4 156.2 17.2 17,2 2 249.4 138.6 10.6 10,6

Каждый студент должен измерить два разных расстояния.

На практике часто одну из дальномерных нитей совмещают с границей сантиметровых или дециметровых (что удобнее) делений рейки, тогда разность отсчетов L определяют числом сантиметровых делений между нитями, которое нужно сосчитать с точностью до 0.1.

Если концы измеряемого отрезка находятся на разных высотах, линия визирования не перпендикулярна к отвесно установленной рейке, и формулы для определения горизонтального расстояния имеют вид:

S=К L cos 2 n, или S=К L sin 2 z, (10)

где ν — угол наклона визирной оси; а z – зенитное расстояние.

Работа с нивелиром

Общие положения

Нивелирование – вид геодезических работ, выполняемых с целью определения превышений между точками местности и их высот. По способам выполнения и применяемым приборам различают несколько видов нивелирования. Геометрическое нивелирование заключается в непосредственном измерении превышения между двумя точками с помощью горизонтального визирного луча, создаваемого геодезическим прибором – нивелиром, и вертикально установленных на них реек. Превышение h в этом случае получается как разность между отсчётами по задней з и передней п рейкам, т.е:

h = з – п, (1)

В основу классификации нивелиров положены три основных признака: точность определения превышений, способ установки визирного луча в горизонтальное положение и их конструктивные особенности (оптические и цифровые).

Нивелиры бывают высокоточными, точными и техническими. В основе этой классификации — допустимые средние квадратические погрешности измерения превышения на 1 км двойного хода.

По способу установки визирного луча в горизонтальное положение нивелиры подразделяют на два типа:

1) с установкой его в горизонтальное положение с помощью цилиндрического уровня;

2) с самоустанавливающейся в горизонтальное положение линией визирования, т. е. с компенсатором углов наклона визирной оси. У таких нивелиров к шифру добавляется буква К.

В настоящее время точные и технические нивелиры имеют на подставке шкалу (лимб) для измерения горизонтальных углов с невысокой точностью. К шифру таких нивелиров добавляется буква Л. Пример полной расшифровки названия нивелира 2Н−3Л: 2−номер модификации прибора, Н − нивелир, 3−средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода в мм, Л − лимб.

2.2. Устройство нивелира 2Н−3 Л

Нивелир 2Н−3Л (рис.1) состоит из двух основных частей: верхней, несущей зрительную трубу с цилиндрическим уровнем, наводящим, элевационным и закрепительным винтами; нижней, представляющей собой подставку с лимбом, тремя подъёмными винтами и пружинящей пластиной.

Зрительная труба прямого изображения, увеличением 32 Х состоит из металлического корпуса 1, внутри которого расположено фокусирующее устройство. Фокусировка осуществляется вращением кремальеры 5. В корпусе трубы с одной стороны расположен объектив 4, с другой – окуляр с зажимной гайкой 14 и сетка нитей, для резкого изображения которой следует вращать окулярное кольцо.

На корпусе в коробке 2 установлен контактный уровень с призменно-линзовой системой передачи концов пузырька уровня в поле зрения зрительной трубы (рис.2). Он служит для приведения визирной оси в горизонтальное положение. Исправительный винт для юстировки цилиндрического уровня расположен под коробкой 2 ближе к окуляру. Для приведения вертикальной оси прибора в отвесное положение служат круглый уровень 7 (рис.1), имеющий три исправительных винта, и три подъёмных винта 9 подставки 12. Считается, что указанное условие выполнено, если пузырёк круглого уровня расположен в нуль-пункте. Но это не означает, что

визирная ось горизонтальна, поэтому перед отсчитыванием по рейке элевационным винтом 8 совмещают концы пузырька цилиндрического уровня, видимые в поле зрения трубы, (рис.2). Для грубого визирования прибора на рейку на корпусе трубы имеется визир 3 (рис.1), а точное наведение осуществляется наводящим винтом 6. Пружинящая пластина крепится на специальных проточках подъёмныхвинтов. В центральной части пластины расположенавтулка с резьбой под становой винт, посредством которого прибор закрепляется на штативе. К подставке прикреплена шкала 10 с ценой деления 1°. Ее ориентировку можно менять вращением от руки. Для взятия отсчётов с точностью до 6´ используется верньер 11. Перед измерением горизонтального угла с помощью нитяного отвеса выполняют операцию центрирования прибора.

2.3. Устройство нивелира 2Н−10КЛ

Нивелир 2Н−10КЛ состоит из неподвижной части – подставки с тремя подъёмными винтами, на которой укреплён горизонтальный лимб и подвижного корпуса, в котором размещены зрительная труба прямого изображения, маятниковый компенсатор, круглый уровень с крышкой − зеркалом.

Для приведения вертикальной оси прибора в отвесное положение служат круглый уровень и три подъёмных винта подставки, а для закрепления прибора на штативе – пружина подставки и становой винт.

Компенсатор — маятниково типа, его назначение – автоматически устанавливать линию визирования в горизонтальное положение при наклоне оси вращения в пределах ±20´.

Устройства для измерения горизонтальных углов такие же, как и у нивелира 2Н−3Л.

Нивелирные рейки

Нивелирные рейки (РН-3, РН-10) состоят из брусков двутаврового сечения, изготовленных из дерева или пластмассы. Они бывают складными или цельными, длиной 3 и 4 м. Концы бруска заключают в металлические оковки. Торец нижней оковки – плоскость, называемая пяткой рейки. По всей длине рейки наносят шкалу (сантиметровые деления в виде шашек, которые оцифровывают через 1 дм). Отсюда название реек – шашечные.

На одной стороне рейки шашки чёрные, и нанесены на белом фоне через 1 см, на другой, контрольной — красные на белом фоне. Три цветные шашки (чёрные или красные с белыми промежутками) каждого дециметрового интервала, соединяют вертикальной полосой. Это соединение напоминают букву E, высотой 5 см, что значительно облегчает взятие отсчёта. На чёрной стороне нуль шкалы совпадает с пяткой рейки. На красной стороне ей соответствует другой отсчёт (например, 4787), что позволяет контролировать результаты измерений.

В процессе работы рейки устанавливают на деревянные колья, металлические костыли или башмаки.

Основные проверки нивелиров

Нивелиры должны отвечать следующим геометрическим условиям (рис.3):

— ось круглого уровня должна быть параллельна оси zz вращения нивелира;

— горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна оси zz вращения прибора;

— ось uu цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси VV (главное условие).

У нивелиров с компенсаторами, в пределах диапазона его работы, визирная ось должна располагаться горизонтально (главное условие). Проверяется также диапазон действия компенсатора и точность установки линии визирования в горизонтальное положение.

Проверка круглого уровня

Круглый уровень отличается от цилиндрического уровня тем, что внутренняя поверхность крышки ампулы отшлифована под сферу, а на ее внешней поверхности нанесены две концентрические окружности. Осью уровня является радиус указанной сферы, проходящий через её нуль–пункт (центр окружностей).

Для выполнения проверки с помощью подъёмных винтов приводят пузырёк круглого уровня в нуль−пункт, затем поворачивают нивелир на 180°. Если пузырёк сместился с нуль−пункта, то его приводят в исходное положение, устраняя половину смещения исправительными винтами уровня, а половину подъёмными винтами подставки. Указанные действия повторяют до тех пор, пока при любом положении трубы смещение пузырька от центра крышки не будет превышать половины его диаметра. По окончании проверки исправительные винты должны быть надёжно закреплены.

Источник