Измерение расстояний при помощи дальномерной рейки

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.

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

Как пользоваться, работать теодолитом

Т еодолит стал первым инструментом, изобретенным человечеством, позволяющий измерять горизонтальные и вертикальные углы. На сегодняшний день он вместе с нивелиром уверенно конкурирует со сложными электронными собратьями, обеспечивая достаточную точность полученных значений. Теодолит неприхотлив, прост в обращении, стоит же на порядок ниже → тахеометра (по ссылке рассказано как работать тахеометром), который является его старшим, более продвинутым собратом. Проведение сложных измерений с помощью теодолита невозможно без вычислительной техники и специальных знаний, а вот уметь определить горизонтальный и вертикальный углы, определить высоту строения, разбить прямоугольник или проверить правильность разбивки осей здания должен уметь каждый строитель. Тем более, как пользоваться теодолитом, при некоторой доле старания, может разобраться даже не специалист.

Содержание:
1. Устройство и принцип работы теодолита.
2. Установка теодолита, подготовка к работе (видео).
3. Взятие отсчётов теодолитом.
3. Точность снятия отсчётов.
4. Определение высоты сооружения теодолитом (+ видео).
5. Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео).
6. Полярный способ съёмки теодолитом.
7. Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка.
8. Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров.
9. Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки.
10. Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки».

Видео-версия статьи

Устройство и принцип работы теодолита

Основа теодолита — зрительная труба, которая вращается в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Труба соединена с микроскопом, с помощью которого можно получать значения углов, нанесённых на лимб, а при использовании специальной дальномерной рейки возможно и определение расстояния между точками как при → работе с нивелиром (как работать нивелиром рассказано по ссылке).

Принцип теодолитной съемки заключается в получении неизвестных значений координат и высот требуемой точки, опираясь на точки с известными значениями.

Перед началом съемки теодолит необходимо привести в рабочее положение. Инструмент устанавливается на штативе над точкой с известными координатами и приводится в горизонтальное положение специальными винтами, расположенными на подставке (1). В окуляр (2) мы видим центр визируемой точки, над которой устанавливаем инструмент, а уровни (3) помогают нам контролировать горизонтальное положение инструмента. Работая зажимными винтами штатива и подставки, добиваемся такого положения, когда инструмент установлен горизонтально над стартовой точкой. У новичков эта процедура вызывает некоторые трудности, а специалисты производят центрирование теодолита менее, чем за минуту. В высокоточных инструментах система центрировки – оптическая, в остальных используется отвес на нити.

Далее визиром (8) грубо наводимся на цель, а винтами (4,7) плавно подводим сетку нитей на центр снимаемого объекта, контролируя процесс с помощью зрительной трубы (9). Так как инструмент оптический, снять отсчет в тёмное время суток невозможно. Для работы нам понадобится настроить зеркальце (10) таким образом, чтобы в систему попадало как можно больше света. После визирования цели берем отсчет, воспользовавшись окуляром микроскопа (11).

Установка теодолита, подготовка к работе (видео)

Взятие отсчётов теодолитом

Отсчёт — это число, состоящие из градусов, минут и секунд (секунд не всегда). Посмотрев в микроскоп увидим верхнюю и нижнюю шкалу, маркированную, соответственно, для снятия отсчётов по вертикальному и горизонтальным кругу.

Есть шкаловый микроскоп и микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп). Микроскоп-оценщик сразу показывает нужный угол по горизонтальной и вертикальной оси в градусах и минутах, правда точность немного снижена чем у шкалового микроскопа, поскольку минимальное деление равно 10 минутам, а с точностью до минуты приходится определять на глаз.

Микроскоп-оценщик (слева) и шкаловый микроскоп теодолита

Есть 2 шкалы, которые изменяют своё положение по отношению друг к другу — шкала лимба и шкала алидады. В шкаловом микроскопе на шкалу алидады нанесены цифры от 1 до 6 и 60 делений, соответствующие 60 минутам. Шкала алидады подвижна.

В шкаловом микроскопе значением градусов будет являться то число, которое попало на шкалу алидады для горизонтального угла или, соответственно, вертикального. Значением в минутах будет являться то число, на которое указывает значение градусов шкалы лимба на шкале алидады. К примеру, на снимке ниже мы увидим значения горизонтального и вертикального углов, соответственно, 181 градус 43 минуты и 121 градус 2 минуты

Точность снятия отсчётов

Со временем подшипники в устройстве могут истираться, что негативно сказывается на полученных значениях. Для этого отсчёт берут несколько раз, при разных значениях круга (лимба) микроскопа.

Для исключения коллимационных ошибок зрительную трубу переводят через зенит, попорачивают теодолит на 180 градусов и заново берут отсчёты. Из нескольких значений получается среднее арифметическое, которое и будет верным значением измеряемого угла. Если отсчеты значительно отличаются (более минуты), процедуру следует повторить.

Кроме метода перевода через зенит, существует метод полуприёмов, когда лимб смещается на целое значение угла градусов и отсчёт берётся второй раз. Для перестановки лимба существуют винты (5, 6). Например, значение горизонтального угла составляет 358 градусов 45 минут. После снятия отсчёта, винтом (6) смещают начальную точку лимба на целое значение градусов угла (для удобства), закрепляя его винтом (5). К примеру, сместив лимб на 90°, мы должны получить значение угла по горизонтальному кругу 358°45′ + 90° = 88°45′.

Определение высоты здания, строения теодолитом (+ видео)

Для примера рассмотрим формулу определения высоты здания, строения, столба и т.п. Берём теодолитом и мерной лентой отсчёты значений, указанных на рисунке ниже, и записываем их в таблицу (тетрадь).

Теодолит располагают на расстоянии, не меньшем высоты строения, если это невозможно, то как можно дальше от объекта. Далее по формуле h = h1 + h2 = d(tgv1 + tgv2) вычисляем высоту строения.

Если линия АВ имеет уклон на местности, необходимо рассчитать горизонтальное проложение этой линии, её проекцию на горизонтальную плоскость по формуле d = Scosν снимая отсчёты как показано на рисунке ниже.

Горизонтальное проложение линии

Как определить высоту сооружения расскажет это видео, с расчётами и формулами.

Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео)

Для измерения горизонтального угла теодолитом нужно установить теодолит в один из углов треугольника. Определить правое и левое направление. Где будет располагаться ноль на шкале — не суть важно, мы можем получить значение угла как разность отсчётов двух точек. Навестись на первую точку, взять отсчёт. Воспользовавшись одним из способов выше для проверки значения, взять отсчёт второй раз и вычислить среднее значение, если расхождение не больше 1 минуты, то измерения сделаны верно. Ведём запись в журнал (тетрадь). Далее наводимся на вторую точку, так же берём отсчёт. Если значение правого угла меньше чем левого, к нему нужно прибавить 360 градусов. Разность отсчётов и будет нашим углом.

Полярный способ съемки теодолитом

В строительстве в основном используют два способа съемки – полярный (рис. 1) и способ створов и перпендикуляров (рис 2). Другие способы съёмки теодолитом: способ угловых засечек, линейных засечек, способ вспомогательных створов и способ обхода.

При полярном способе мы отталкиваемся от двух точек с известными значениями. Эти точки можно взять из уже существующего проекта, плана, государственной геодезической сети (при наличии СРО), либо при самостоятельной разработке плана задать эти точки самостоятельно, начиная с самостоятельно определённого ноля по x;y;z координат. Полярный способ бывает замкнутый и разомкнутый.

Рассмотрим для начала разомкнутый способ, который мы потом приведём к замкнутому. Инструмент устанавливается на исходную точку 2, берётся начальный отсчёт на исходную точку 1, либо наоборот. Измеряется расстояние рулеткой, мерной лентой или дальномером до точки теодолитного хода 1, устанавливается метка (колышек заподлицо с землёй, либо вертикальная рейка). Измеряется левый по ходу угол на точку теодолитного хода 1. Дойдя до съёмочной точки 2 мы последовательно вычисляем значения горизонтальных углов к каждой из точек контура (рис. 1). Таким образом так же можно измерить расстояния до точек объекта съёмки и вертикальные углы с любой нужной вам точки теодолитного хода. Далее, пользуясь формулами вычислить необходимые значения и расстояния, многие расчёты приведены в нескольких видео на этой странице.

Последний этап – «привязка» теодолитного хода к известным точкам и создания → плана местности на бумаге (по ссылке рассказано как сделать план или схему местности). Так как контрольные точки находятся в одной системе координат, данный полигон можно привести к замкнутому, доведя ход от контрольной точки 2 до исходной точки 1. Далее нужно вычислить погрешность замкнутого теодолитного хода, которая вычисляется проще, чем для разомкнутого.

Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка

В результате несложных расчётов мы получим невязку, которую сравниваем с допустимой. В случае, если значение в допуске, погрешность пропорционально раскидывается в стороны полигона.

Для замкнутого теодолитного хода погрешность определяется по формуле:

Где сумма углов фактическая (измеренная), а — сумма углов теоретическая, то есть которая должна быть по законам геометрии.

Вычисляется теоретическая сумма углов по формуле:

Где n — число измеренных углов.

Допустимая погрешность суммы углов замкнутого теодолитного хода определяется по формуле:

Если фактическая погрешность больше допустимой, ещё раз проверяем записи, если проблема не в этом, берём отсчёты заново. Если погрешность меньше или равна допустимой вычисляем поправку по формуле:

Значение раскидываем на все углы. Если число получается не целое, в одни углы вводим поправки больше чем в другие.

Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров

Метод створов и перпендикуляров хорошо подходит при разбивочных работах. В этом случае мы откладываем на местности прямые углы, последовательно переставляя инструмент на полученные точки на местности. К примеру, от базисной стороны 1-2 мы получаем контрольное направление 1. Сетка нитей в этом случае играет роль шнурки. Измерив, необходимое расстояние, попадаем в стартовую разбивочную точку, а дальше работаем согласно схеме.

Теодолитом можно разбить прямоугольный полигон или проконтролировать соосность разбитого полигона. Теоретическая сумма углов в замкнутом контуре должна быть равна 360°. Устанавливая последовательно инструмент в каждую из точек объекта, измеряем внутренние углы. К примеру, невязка в 1° на 10-метровом отрезке составляет примерно 20 см. Так что можно оценить допуски в зависимости от класса сооружения, и при необходимости внести коррективы в разбивку осей.

Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки

С помощью теодолита можно определить и расстояние до точки взятия отсчётов, с погрешностью примерно в 10 см. Устанавливаем дальномерную рейку на точку, до которой хотим измерить расстояние. В визирной сетки теодолита есть 2 дальномерных штриха, расположенных сверху и снизу. Измерение расстояние производится просто. Считаем количество сантиметров от одного горизонтального дальномерного штриха до другого и умножаем полученное значение на дальномерный коэффициент трубы, который обычно равен 100.

Определение расстояния теодолитом при помощи дальномерной рейки по дальномерным нитям

На приведённом примере расстояния до рейки будет примерно 19,4 метра.

Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки»

Подробнейшую информацию о работе с теодолитом, с формулами можно узнать из этого видео.

На этом пока всё!

Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!

Источник