Здавалка
Главная | Обратная связь

Измерение углов наклона



Весьма важной характеристикой вертикального круга, а также параметром, определяющим работу теодолита, является место нуля (МО) вертикального круга. Поясним этот параметр на схеме, представленной на рис. 49.

Предположим, что при положении «круг лево» отсчет на точку местности по вертикальному кругу составил ВК(КЛ). Предположим также, что ноль вертикального круга смещен от положения горизонтальной плоскости на величину МО. При принятой на рисунке оцифровке и ее знаках то же самое можно проследить и при положении «круг право». Разность отсчетов даст значение угла наклона

ν = ВК(КЛ) – МО ; ν = МО - ВК(КП) (80)

С учетом формул (80) можно записать, что

МО = 0,5[ВК(КЛ) + ВК(КП)](81)

Последовательность измерения угла наклона (при установленном в рабочее положение теодолите).

Рис. 49. Измерение угла наклона

 

1. Выполнить наведение на т. В или С при КЛ, переместив изображение точки наводящими винтами колонки и зрительной трубы на горизонтальную нить сетки нитей вблизи от центрального перекрестия (либо точно в центр сетки нитей). Взять отсчет по шкале вертикального круга (КЛ: точка В - +1º36,5'; точка С - - 3º18,0') – см. табл. 6.

2. Поменять круг (на КП) и выполнить действия по п. 1. Отсчеты также записать в журнал.

Вычисления заключаются в определении места нуля (МО) вертикального круга по формуле (81).

Таким образом,

МОВ = 0,5 (КЛВ + КПВ) = 0,5 (+1º36,5' – 1º38,0') = - 0,75' = - 45" ;

МОС = 0,5 (КЛС + КПС) = 0,5 (- 3º20,0' + 3º18,0') = - 1,0' = - 60".

Допускаются расхождения в значениях места нуля не более двойной точности отсчета по вертикальному кругу. В этом случае определяют значения углов наклона без усреднения величины МО по формулам (80).

В примере:

ν В = +1º36,5' – (-0,75') = +1º37,25' = +1º37'15";

νС = - 3º20,0' – (-1,0') = - 3º19,0' = - 3º19'00".

Обычно значения углов наклона вычисляют только при КЛ (при КП – контрольное вычисление) и записывают в соответствующей строке журнала.

 

Измерение дальномерных расстояний

При измерении дальномерных расстояний удобно использовать нивелирную рейку с сантиметровыми делениями. В этом случае число сантиметров, например, 43,6 см, между дальномерными нитями сетки нитей будет соответствовать числу метров 43,6 м в дальномерном расстоянии.

При измерении дальномерного расстояния можно число сантиметров между дальномерными нитями определять как разность отсчетов по соответствующим дальномерным нитям. Например, по верхней дальномерной нити отсчет 194,7 см, по нижней дальномерной нити – 151,1 см. Тогда разность (194,7 – 151,1) = 43,6 см и определит искомое дальномерное расстояние в метрах (43,6 м).

Часто, при выполнении тахеометрической съемки, дальномерное расстояние определяют непосредственным счетом сантиметров между дальномерными нитями. Для этого удобно, например, верхнюю дальномерную нить переместить на ближайший целый сантиметровый отсчет, а в некоторых случаях – и на ближайший целый пятисантиметровый отсчет. После этого остается просто отсчитать число искомых сантиметров.

 

12.1.4. Выполнение 1-й поверки

 

При производстве 1-й поверки теодолитов устанавливают выполнение следующего условия: «Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита».

Указанное условие проверяют в начале каждого рабочего дня, а также при необходимости и в течение рабочего дня. Перед поверкой теодолит необходимо установить в рабочее положение.

1. Установить ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга по направлению на два любых подъемных винта подставки (рис. 50). Вращением этих винтов в противоположные стороны привести пузырек уровня точно на середину.

2. Повернуть колонку на 180о (это можно выполнить «на глаз» по симметрии частей колонки, либо по отсчетам шкалы горизонтального круга).

Если пузырек уровня отклонился не более чем на два деления ампулы, то условие считают выполненным. В этом случае поверку следует проконтролировать по двум другим подъемным винтам подставки.

3. Если пузырек уровня отклонился более чем на два деления, то половину этого отклонения следует исправить подъемными винтами подставки, вращая их одновременно в противоположные стороны, а другую половину – юстировочными винтами уровня, перемещая его хвостовик вверх или вниз, в зависимости от положения пузырька.

После выполнения юстировки поверку повторяют на других подъемных винтах.

Рис. 50. Первая поверка теодолита Юстировочные винты уровня находятся на одном из его кон-цов. Ими зажат хвостовик уров-ня. Кроме того, многие уровни снабжены и боковыми юстиро-вочными винтами. При выпол-нении юстировки необходимо слегка ослабить боковые юсти-

ровочные винты, а затем отпустить один из юстировочных винтов и подкрутить второй. Этим обеспечивается жесткое положение хвостовика после выполнения каждого шага юстировки. После выполнения поверки и юстировки боковые винты уровня следует снова зажать.

 

12.2.Нивелир

 

12.2.1.Назначение основных деталей и узлов нивелира

 

Нивелир с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (рис. 51) состоит, из подставки 3 с тремя подъемными винтами 4, с помощью которых совместно с круглым уровнем 5 нивелир устанавливают в рабочее положение, наводящего и зажимного устройств, элевационного винта 8, при вращении которого зрительная труба 1 может в небольших пределах поворачиваться в вертикальной плоскости в шарнире 6.

Зрительная труба 1 и цилиндрический уровень 2 жестко скреплены друг с другом. При юстировке положения оси Б-Б уровня эта ось может на небольшие углы поворачиваться относительно оси зрительной трубы в шарнире 7 при вращении в ту или другую сторону юстировочного винта 9, расположенного в хвостовике уровня.

Фокусирование изображения предмета производится кремальерой 11, при вращении которой перемещается отрицательный компонент объектива зрительной трубы (фокусирующая линза или призма). Четкое изображение сетки нитей получают вращением окулярного колена 10.

В поле зрения трубы нивелира выведены специальной оптической системой противоположные концы пузырька цилиндрического уровня.

Нивелиры с компенсаторами не имеют цилиндрического уровня при зрительной трубе, а содержат только установочный (круглый или цилиндрический) уровень, находящийся на корпусе прибора. Приведение

3Н-3КЛ (УОМЗ) 3Н-5Л (УОМЗ)   Рис. 51. Устройство нивелира

 

визирной оси нивелира в рабочее положение производится автоматически при приведении в рабочее положение установочного уровня.

 

12.2.2.Нивелирные рейки

 

В комплект нивелира входят две нивелирные рейки, представляющие собой бруски или жесткие металлические профилированные полосы с нанесенными на них делениями (обычно сантиметровыми или пятимиллиметровыми). Для точного и технического нивелирования используют деревянные рейки РН-3 и РН-10 с сантиметровыми делениями, нанесенными с двух сторон, каждая из которых окрашена в свой цвет (черная и красная шкалы). Буква С в обозначении рейки говорит о том, что рейка складная. Для точного нивелирования используют не складные, а цельные (с односторонней или двухсторонней шкалами). Высокоточное нивелирование выполняют только с использованием специальных реек типа РН-05 с инварной полосой, на которую нанесены две смещенные шкалы с делениями 5 мм. Инварная полоса имеет устройство для натяжения силой 20 кг. Длина любого интервала шкал такой рейки нанесена с погрешностью не более 0,05 мм. Рейка снабжена круглым уровнем с ценой деления 10', служащим для установки рейки в вертикальное положение.

Концы реек окованы металлическими пластинами, чем обеспечивается защита пятки реек от повреждений и сохранность начального отсчета.

На черной стороне рейки, используемой для технического или точного нивелирования, нулевой отсчет совпадает с ее пяткой. Наименьшее деление другой шкалы всегда больше наибольшего деления черной шкалы. Тем самым невозможно перепутать при работе черный и красный отсчеты. Например, для реек длиной 3 м наименьший красный отсчет равен 4787 мм (4,787 м). Красные шкалы двух комплектных реек смещены друг относительно друга на 100 мм, например 4787 и 4687. Это позволяет контролировать работу наблюдателя на станции.

 

12.2.3.Установка нивелира в рабочее положение

 

Установка нивелира в рабочее положение заключается в установке для наблюдений зрительной трубы и горизонтировании прибора.

Так же, как и для зрительных труб теодолита, установка для наблюдения зрительных труб нивелиров заключается в получении четкого изображения сетки нитей и изображения концов цилиндрического уровня, которое проецируется оптической системой в левую часть поля зрения (у нивелиров с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе).

    Рис. 52. Установка нивелира в рабочее положение Горизонтирование выполняется приведением пузырька установоч-ного уровня в центр ампулы. Если установочный уровень цилиндричес-кий, то последовательность горизон-тирования такая же, как и при гори-зонтировании теодолита. Если уста-новочный уровень круглый, то для установки нивелира в рабочее положение вращают дваподъем-ных винта в противоположные сто-

роны (рис. 52), выводят пузырек уровня по направлению на третий винт подставки. После этого третьим подъемным винтом приводят пузырек на середину ампулы. Затем установку следует повторить на другом подъемном винте.

Горизонтирование нивелиров, имеющих компенсатор наклона, выполняют аналогично. Высокоточные нивелиры с компенсаторами и нивелиры повышенной точности могут иметь и цилиндрический установочный уровень.

 

 

12.2.4.Принцип определения превышения между двумя точками

 

Превышение на станции геометрического нивелирования определяется как разность отсчетов, полученных по рейкам, установленным в определяемых точках (рис. 53).

Рассмотрим последовательность определения превышения на станции (пример обработки результатов нивелирования приведен в табл. 7).

1. Установить нивелир в рабочее положение.

2. Выполнить наведение зрительной трубы на заднюю точку – рейку А. Для этого получить ее четкое изображение и наводящим винтом переместить это изображение в положение, указанное на рис. 53, справа или слева от вертикальной нити сетки нитей, либо непосредственно по центру.

3. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину. При этом изображения концов пузырька должны совместиться.

Рис. 53. Измерение превышений нивелиром

 

4. Взять отсчеты по черной (2063) и красной (6748) сторонам рейки А.

Отсчет по рейке формируется от младшего к старшему, независимо от того, видим мы перевернутое или прямое изображение. На рейках с сантиметровыми делениями подписаны дециметровые штрихи: 06, 13, 57 и т.п., значение которых занимают первые две позиции отсчета. Между дециметровыми штрихами выполнена шашечная разбивка через каждый сантиметр, в связи с чем третьей позиции отсчета соответствует полное число сантиметров между дециметровой оцифровкой и горизонтальной нитью сетки. Четвертая позиция в отсчете – это число миллиметров от последнего полного сантиметрового штриха до горизонтальной нити. Число миллиметров определяют «на глаз». На рис. 53 отсчет равен 2063.

5. Ослабить зажимной винт наводящего устройства и выполнить визирование на рейку В (передняя точка).

6. Элевационным винтом привести пузырек цилиндрического уровня на середину и взять черный (0941) и красный (5628) отсчеты.

На каждой станции контролируют разности красного и черного отсчетов, взятых по соответствующей рейке (контролируют ноль красной пятки). Эти разности не должны отличаться для одной и той же рейки на установленную величину. Для технического нивелирования, например, допускаются в работе колебания значений красной пятки рейки до 5 мм.

6748 – 2063 = 4685; 5628 – 0941 = 4687.

Если указанные разности в пределах допуска, то вычисляют отдельно по черной и красной сторонам реек превышение передней точки В над задней А по формуле

h = Задний отсчет – Передний отсчет (82)

В примере

hЧЕРН = 2063 – 0941 = + 1122 (мм),

hКРАСН = 6748 – 5628 = + 1120 (мм).

Разность полученных превышений не должна превышать установленной величины. Для технического нивелирования допускается разность значений черного и красного превышений на станции не более 5 мм.

Если разность полученных превышений в пределах допуска, то вычисляют среднее превышение

hСР = 0,5 (hЧЕРН + hКРАСН ) (83)

В примере hСР = 0,5 [ (+ 1122 ) + ( + 1120 ) ] = + 1121 (мм).

В полевом журнале геометрического нивелирования записи отсчетов и превышений должны иметь четыре позиции. Например, превышение (– 76 мм) должно быть записано как (– 0076). Кроме того, у превышений обязательно указывают знак «плюс» или «минус».

Таблица 7

Определение превышений с помощью нивелира

№ станции №№ точек Отсчеты Превышения
задний передний черное красное среднее
А + 1122 + 1121
  В + 1120  
       
           
В - 0609 - 0610
  С - 0611  
       

 

В примере (табл. 7) рассмотрена обработка результатов нивелирования и на следующей по ходу станции: превышение т. С относительно т. В.

12.3.Приборы для линейных измерений

 

Приборы, используемые для линейных измерений, условно делят на три группы: механические, оптические и физико-оптические. Механические приборы используются для непосредственного измерения расстояний. К ним относятся землемерные ленты, рулетки, тросы, длиномеры, инварные проволоки и др.

Землемерные ленты изготавливают длиной 20 м, 24 м и 50 м. Обозначают землемерные ленты буквами ЛЗ (лента землемерная) и ЛЗШ (лента землемерная штриховая). Изготавливают их из стальной полосы, которая наматывается на барабан. На обоих концах ленты имеются рукоятки, предназначенные для выравнивания полосы на поверхности земли и обеспечения необходимого натяжения при измерениях силой 10 кг.

Рулетки измерительные металлические выпускают нескольких типов: РС – самосвертывающаяся; РЖ – желобчатая; РЗ – в закрытом корпусе; РК – на крестовине; РВ – на вилке; РЛ – с грузом. У рулеток типа А начало шкалы сдвинуто от торца ленты, а у рулеток типа В начало шкалы совпадает с торцом ленты. По точности тип А – 1 и 2 класса, остальные – практически все класса 3 (табл. 8).

Таблица 8

  Длина рабочей части ленты, м Допустимые отклонения действительной длины от номинальной, ±мм
1 класс 2 класс 3 класс
- 1,0 2,0
0,5 1,0 2,5
1,0 2,0 4,0
- 3,0 5,0
2,0 5,0 7,0
- 7,5 10,0
- 10,0 14,0
Отдельные дециметровые деления и метровые интервалы 0,2 0,3 0,4
Отдельные сантиметровые деления 0,1 0,2 0,3
Отдельные миллиметровые деления 0,05 0,1 0,2

 

Из оптических дальномеров наибольшее распространение получили нитяный дальномер и дальномеры с переменной базой и переменным параллактическим углом.

К физическим дальномерам относятся радио- и светодальномеры. Существуют отдельные конструкции светодальномеров, которые используются только для измерения расстояний (СМ-5, «Блеск» и др.), а также светодальномеры, конструктивно объединенные с электронным (кодовым) теодолитом. Такая конструкция называется электронным тахеометром.

Далее рассмотрим подробно принцип определения расстояний с помощью нитяного дальномера. Измерение расстояний с помощью мерных лент или рулеток будет рассмотрено далее, при описании выполнения геодезических работ на местности.

Нитяный дальномер имеется практически во всех геодезических приборах (теодолитах, нивелирах). Сетка нитей зрительной трубы содержит две дальномерные нити, проекция которых через зрительную трубу в пространство предмета образует параллактический угол

, (84)

где а – расстояние между дальномерными нитями на сетке нитей; f – фокусное расстояние объектива зрительной трубы.

При определении расстояний нитяным дальномером используют рейки с сантиметровыми делениями, по которым берут отсчет l (число видимых в зрительную трубу сантиметров между проекциями дальномерных нитей). Дальномерное расстояние получают по формуле

, (85)

где K = 100 – коэффициент дальномера; с – постоянная нитяного дальномера (для большинства приборов с близка к нулю).

Точность нитяного дальномера примерно составляет 1:300 от измеренного расстояния. Длинные линии целесообразно измерять короткими отрезками длиной 50 – 100 м. Точность измерений в этом случае может достигать 1: 600 и даже 1:1000.

Чаще всего нитяный дальномер используют при определении дальномерных расстояний до точек при топографической (тахеометрической) съемке.

 

12.4. Электронный тахеометр

 

На рынке геодезических приборов имеется весьма большое количество геодезических приборов, называемых электронными тахеометрами, которые совмещают в себе функции теодолита и светодальномера. Далее рассмотрим особенности работы с электронным тахеометром Trimble 3305DR.

 

12.4.1. Назначение основных узлов и органов управления

 

На рис. 54 показаны внешние основные узлы и органы управления тахеометром.

Клавиатура

Для управления прибором пользуются клавиатурой, над которой располагается дисплей. В работе используется 7 клавиш. Функциональное назначение клавиш представлено в табл. 9.

Существует два типа клавиш:

- кнопочные клавиши на панели управления:

o клавиши прямых функций ON и MEAS;

o сочетание клавиши с клавишей ON (SHIFT);

- программные клавиши, занимающие нижнюю строку экрана.

 

Таблица 9

Кнопочные клавиши

ON Включение прибора и изменение функции кнопочной клавиши
MEAS Начало измерения
ON+OFF Выключение прибора
ON+DR Переключение в режим работы с отражателем и без отражателя
ON+EDIT Запрос о состоянии памяти, доступ к сохраненным данным
ON+PNr Вызов ввода номера точки и кода точки
ON+MENU Вызов главного меню
ON+ Выключение/включение лазерного излучения (указателя)

 

Рис. 54. Основные части электронного тахеометра Trimble 3305DR

а – вид прибора со стороны панели управления; б - вид прибора с другой стороны; в - оптический центрир.

1 – коллиматорный визир, 2 – метка для определения высоты инструмента, 3 – фокусировочное кольцо зрительной трубы, 4 – зажимной винт зрительной трубы, 5 – окуляр, 6 – наводящий винт зрительной трубы, 7 – дисплей (128х32 пикселя), 8 - интерфейсный порт, 9 – клавиатура, 10 – наводящий винт алидады, 11 – зажимной винт алидады, 12 – подъемный винт трегера, 13 – объектив с блендой, 14 – замок аккумулятора, 15 – уровень на алидаде, 16 – аккумулятор, 17 – круглый уровень, 18 – юстировочные винты оптического центрира, 19 – оптический центрир, 20 – зажимной винт трегера.

 

Рис. 55. Внешний вид дисплея и клавиатуры.

 

Программные клавиши

Эти клавиши определяются программой и расположены на нижней строке экрана.

Концепция меню

В тахеометре Trimble 3305DR реализовано множество различных функций. Доступ к функциям, необходимым непосредственно во время процесса измерений, возможен с помощью клавиш. Меню облегчает доступ и ко многим другим функциям. Для входа в главное меню необходимо одновременно нажать клавиши ON и MENU (см. рис. 55). Выбором позиции меню осуществляется переход к подменю, которое предлагает набор возможных функций. Например, установки программы измерения углов (рис. 56):

Рис. 56

Или, например, программы измерений (рис. 57):

Рис. 57

 

12.4.2.Установка тахеометра в рабочее положение

 

Установка прибора и грубое центрирование

Чтобы гарантировать стабильность измерений рекомендуется использовать тяжелый штатив.

Установка прибора.Установить ножки штатива 1 (рис. 58) над точкой стояния и выдвинуть их на удобную для наблюдений высоту, зафиксируйть их, используя винты штатива 2. Установить прибор на оголовке штатива 3. Подъемные винты трегера 4 желательно установить в среднее положение.

Грубое центрирование.После установки штатива над точкой стояния (геодезическим пунктом, знаком, точкой теодолитного или полигонометрического хода и др.) плоскость оголовка штатива 3 должна быть примерно горизонтальна. Наблюдая в оптический центрир 5, установить центр (центральный кружок центрира) над точкой стояния, используя подъемные винты трегера. Чтобы сфокусировать изображение центрального кружка центрира, необходимо повернуть окулярное колено. Чтобы сфокусировать изображение точки станции, необходимо поступательно перемещать окуляр оптического центрира во втулке.

Рис. 58. Установка тахеометра Trimble 3305DR в рабочее положение.

Горизонтирование и точное центрирование

Грубое центрирование.Привести пузырек круглого уровня 6 (см. рис. 58 и 59.) в нуль-пункт, регулируя положение ножек штатива по их длине.

Рис. 59. Круглый уровень.

Точное горизонтирование.Установить прибор параллельно двум подъемным винтам трегера (см. рис. 60.). Горизонтирование прибора начнается с одновременного вращения двух подъемных винта трегера (а) и (б) в противоположных направлениях, как и при работе с оптическими теодолитами. Далее следует повернуть колонку приборана 90° и выполнить горизонтирование только третьим винтом. Качество установки проверяется поворотом колонки прибора в различные положения.

После этого необходимо проверить величину остаточного отклонения, поворачи­вая прибор в двух направлениях (1) и (2). Следует определить половину отклонения от нуль-пункта уровня, если в этом имеется необходимость.

Рис. 60. Точное горизонтирование прибора.

Точное центрирование.Переместить трегер на оголовке штатива до тех пор, пока изображение точки станции не появится в центральном круге оптического центрира. Такие действия следует повторить несколько раз до достижения желаемого результата.

Фокусирование зрительной трубы

Фокусирование сетки нитей.Выполнить наведение на яркую равномерно окрашенную поверхность и повернуть окулярное колено зрительной трубы до положения, соответствующего четкому изображению сетки нитей.

Фокусирование объекта.Выполнить наведение на объект и повернуть кремальеру (фокусировочное кольцо) зрительной трубы до тех пор, пока изображение объекта не станет четким.

Замечание.Проверьте параллакс зрительной трубы: если Вы слегка сместите глаз относительно окуляра, и при этом наблюдаете смещение сетки нитей и изображения объекта относительно друг друга, то необходимо дополнительно выполнить фокусировку сетку нитей, как описано выше.

Включение и выключение прибора

Прибор включается клавишейON. На короткое время на дисплее появляется заставка с логотипом Trimble, номером версии программного обеспече­ния (важно для последующих обновлений) и установленными значениями:

- дополнительной константы;

- масштаба;

- температуры;

- атмосферного давления.

Прибор выключают, нажимая одновременно клавиши ON и OFF.

Компенсатор включается автоматически вместе с включением прибора. Если горизонтирование выполнено неточно, то минуты и секунды в отсчетах углов будут прерывисто изменяться. Следует выполнить горизонтирование более качественно.

 

12.4.3. Выполнение измерений

 

Ввод высот прибора, станции и отражателя

На рис. 61 показана геометрическая схема измерений.

Ввод значений высоты отражателя (th), высоты прибора (ih) и высоты станции (Zs) позволяет измерять с абсолютными высотами уже в начальном меню. Если эти значения не введены, то на экране появляются превышения (память). Если Zs = 0, на экране появляется превышение "h", и оно сохраняется в памяти, в противном случае - высота "Z".

Рис. 61. Геометрическая схема измерений

В режиме измерения HD (см. рис. 62) или yxh (см. рис. 63) необходимо нажать программную клавишу th/ih.

Рис. 62. Режим измерения HD Рис. 63. Режим измерения yxh

Откроется следующее подменю, в котором и устанавливаются необходимые параметры (см. рис. 64).

Рис. 64. Подменю ввода параметров

В этом подменю назначение программных клавишей указано в табл. 10.

Таблица 10

ESC Выход
Z Определение высоты станции
th Ввод высоты отражателя
ih/Zs Ввод высоты прибора и высоты станции
o.k. Подтверждение

Измерения

После ввода и установки всех необходимых параметров можно производить измерения. Для этого следует выполнить наведение на снимаемую точку и нажать клавишу MEAS. После вывода измеренных данных на дисплей (см. рис. 65) можно записать эти данные в память прибора (см. рис. 66) одновременным нажатием клавиш ON и PNr.

 

Рис. 65. Измеренные данные на дисплее Рис. 66. Режим записи данных

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.