Раздел 2. Геодезические измерения
2.1. Измерения углов. Оптико-механические и кодовые теодолиты.Горизонтальные и вертикальные углы. Принципиальная схема оптико-механического теодолита, его основные части. Зрительная труба, её устройство и установка для наблюдений. Уровни их назначение и устройство, точность уровня. Угломерные круги, цена деления лимба. Отсчётные устройства: микроскопы штриховой и шкаловый. Эксцентриситет алидады. Горизонтирование теодолита. Классификация теодолитов по точности. Типы оптико-механических теодолитов. Полевые поверки и юстировки технических теодолитов. Методика измерения горизонтальных углов способами отдельного угла и способом круговых приёмов. Меры по уменьшению погрешностей угловых измерений. Измерение вертикальных углов, юстировка места нуля вертикального круга. Сведения о кодовых теодолитах и автоматизации угловых измерений.
2.2. Измерение расстояний. Геодезические светодальномеры.Приборы для непосредственного измерения расстояний (стальные ленты и рулетки), их компарирование. Способы вешения створа и подготовка линий лентами и рулетками, вычисление горизонтального проложения с учётом поправок на компарирование, наклон линий и температуру ленты. Косвенные способы измерения расстояний.
Светодальномеры. Устройство. Принцип измерения расстояний фазовым методом. Сведения о современных лазерных дальномерах и точности измерений расстояний. Лазерные рулетки.
Оптические дальномеры геометрического типа, их точность, измерение расстояний, вычисление горизонтального проложения.
Понятие о спутниковых методах измерения расстояний и их точности.
Расчёт значимости погрешностей линейных и угловых измерений при обосновании точности геодезических работ и выборе приборов для их производства.
2.3. Измерения превышений. Оптико-механические и цифровые нивелиры, электронные тахеометры.Задачи и сущность методов нивелирования: геометрического, тригонометрического, спутникового, стереофотограмметрического, физических. Способы геометрического нивелирования. Понятие о влиянии кривизны Земли и вертикальной рефракции на величину измеренного превышения. Принципиальные схемы нивелира с уровнем, нивелира с компенсатором. Классификация нивелира по точности. Полевые поверки и юстировки нивелиров. Методика технического нивелирования. Погрешность измерения превышения, фактическая и допустимая невязки превышения в нивелирном ходе, уравнивание превышений, вычисление отметок пунктов. Общие сведения о цифровых и лазерных нивелирах. Способы тригонометрического нивелирования, их точность. Электронные тахеометры, их технические характеристики. Измерение превышений электронным тахеометром, точность результатов.
УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ 2.1.
В указаниях по разграничению обязанностей между работниками геодезической службы и линейным персоналом строительства сформулированы требования к инженеру-строителю: уметь самостоятельно работать с основными геодезическими приборами и выполнять комплекс геодезических измерений.
Для измерения горизонтальных и вертикальных углов ещё используются оптико-механические теодолиты, которые в настоящее время постепенно вытесняются кодовыми теодолитами и электронными тахеометрами.
Принципиальные схемы устройства угломерных приборов их классификация, типы, юстировки, полевые поверки и правила геодезических измерений достаточно подробно изложены в учебниках, пособиях, учебно-методических комплексах и указаниях завода-изготовителя.
Навыки работы с угломерными приборами студенты заочной формы обучения должны приобретать в ходе обязательных лабораторных работ, полевой учебной практики и по месту работы.
При самостоятельном изучении темы необходимо обработать самое серьёзное внимание на типы отсчётных устройств, измерения горизонтальных углов способом отдельного угла, способом круговых приборов (при круге право и круге лево) и способом повторений. Последний позволяет повышать точность измерений.
При измерениях вертикальных углов следует убедиться в постоянстве места нуля вертикального круга и путём юстировки привести его к нулю.
УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ 2.2.
С давних пор непосредственное измерение расстояний выполняли стальными лентами, рулетками и проволоками различной длины, ширины, толщины и диаметра.
Перед началом работы, перечисленные мерные приборы компарируют на полевых или стационарных компараторах. Компарированием называется процесс сравнения длины мерного прибора с другим прибором, принятым за эталон или эталонным расстоянием, длина которого известна с более высокой точностью. При этом находится поправка (Δ Lĸ)
за компарирования.
С изменением температуры меняется длина мерного прибора, а чтобы это учесть определяют поправку (Δ Lt) за изменение температуры. Тогда уравнение мерного прибора можно записать
L= L0+Δ Lĸ+Δ Lt=L0+Δ Lĸ+α .L0.(t–t0),
где L0– номинальная длина; t0– температура компарирования; α=125.10–7град–1.
При измерении наклонных расстояний в них вводится ещё поправка за наклон (всегда имеет знак минус) для определения горизонтального проложения, когда углы наклона превышают 1,5–2,0º.
При непосредственном измерении линий мерные приборы укладывают в их створе. Если длина линии превышает 100м., то выполняют вешение линий (в створе ставят дополнительные вехи к двум вехам, установленным на концах линии).
В практике иногда расстояния измеряют косвенными способами. Например, если две точки линии расположены на противоположных стенах здания. В этом случае используют простейшие геодезические построения, в которых косвенно определяемая длина линии вычисляется по соответствующим формулам геометрии и тригонометрии.
Приведение в пособиях примеры по определению длин линий, пересекающих реки и дороги, косвенными способами, в настоящее время решаются непосредственно применением светодальномеров, электронных рулеток и тахеометров.
В этой теме следует уяснить принципы измерения линий импульсными и фазовыми светодальномерами, лазерными рулетками и спутниковыми методами.
Учитывая, что измеряемая величина характеризуется количественно– числом и качественно– точностью, то следует уяснить пределы измерения длин различными мерными приборами, а также величины их абсолютных и относительных погрешностей.
УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ 2.3.
Превышение – это вертикальное расстояние, или разность отметок двух точек. Превышения определяются геометрическим, тригонометрическим, гидростатическим, барометрическим и другими способами, включая спутниковые методы.
При выполнении геометрического нивелирования (горизонтальным лучом) используют два способа («вперёд» и из «середины») с применением оптико-механических и цифровых нивелиров, а также теодолитов и электронных тахеометров.
Геометрическое нивелирование нельзя осуществить без комплекта реек и надёжной опоры под них (костылей, башмаков, кольев и т.п.).
Тригонометрическое нивелирование – нивелирование наклонным лучом, а поэтому здесь нужно применять такие приборы, которые позволяют измерять углы наклона и расстояния.
Этот вид нивелирования можно выполнить с одной точки на другую, если прибор установлен на одной точке, а рейка на другой («вперёд»), или двумя точками, а рейки – на концах («из середины»).
При выполнении обоих видов нивелирования на конечные результаты влияет кривизна Земли и вертикальная рефракция, которая вносит существенные ошибки при работах вблиз полуденные часы.
Изучая эту тему следует уяснить задачи и сущность основных методов нивелирования, классификацию нивелиров и электронных тахеометров, их принципиальные схемы, полевые поверки и юстировки, а также точные характеристики.
Заметим, что во всех приборах, где конструктивно используется лазерное излучение существует понятие энергетическая ось, а поэтому одно из условий правильной работы такого прибора заключается в том, что визирная ось трубы должна совпадать или быть параллельной энергетической оси прибора.