Вимірювання довжин ліній, інженерна геодезія

8.1. Вимірювання довжин ліній мірними стрічками і рулетками

Мірні прилади. Відстані в геодезії вимірюють мірними приладами і дальномерами. Мірними приладами називають стрічки, рулетки, дроту, якими відстань вимірюють шляхом укладання мірного приладу в створі вимірюваної лінії. Далекоміри застосовують оптичні і светодальномери.

Мірні стрічки типу ЛЗ виготовляють зі сталевої смуги шириною до 2,5 см і довжиною 20, 24 або 50 м. Найбільш поширені 20-метрові стрічки. На кінцях стрічка має вирізи для фіксування кінців встромляти в землю шпильками. На стрічці відзначені метрові і дециметрові ділення. Для зберігання стрічку намотують на спеціальне кільце. До стрічці додається комплект з шести (або одинадцяти) шпильок.

Рулетки - вузькі (до 10 мм) сталеві стрічки довжиною 20, 30, 50, 75 або 100 м з міліметровими розподілами. Для високоточних вимірювань служать рулетки, виготовлені з инвара - сплаву (64% заліза, 35,5% нікелю і 0,5% різних домішок), що має малий коефіцієнт лінійного розширення. Для вимірювань зниженою точності застосовують тесьмяние і фібергласові рулетки.

Компарирование. До застосування мірних приладів їх компаріруют. Компарування називається порівняння довжини мірного приладу з іншим приладом, довжина якого точно відома.

Для компарування стрічки ЛЗ на рівній поверхні (наприклад, з дощок, кам'яної) за допомогою вивіреної зразковою стрічки відмірюють відрізок номінальної довжини (20 м) і укладають на тому ж місці, що перевіряється робочу стрічку. Поєднавши нульовий штрих стрічки з початком відрізка, закріплюють кінець стрічки в цьому положенні. Потім стрічку розтягують і лінієчку вимірюють величину розбіжності кінцевого штриха стрічки з кінцем відрізка, тобто відміну Dl довжини стрічки від номіналу. В подальшому цю величину використовують для обчислення поправок за компарірованіе. Ними виправляють результати вимірювань стрічкою. Якщо Dl не перевищує 1-2 мм, поправкою за компарірованіе нехтують.

Для компарування стрічки в польових умовах на рівній місцевості закріплюють кінці базису. Базис вимірюють більш точним приладом (светодальномером, рулеткою або стрічкою, перевіреної на стаціонарному компараторе), а потім компаріруемой стрічкою. З порівняння результатів вимірювань отримують поправку Dl. Вимірювання виконують кілька разів і за остаточний результат приймають середнє.

Рулетки, які призначаються для високоточних вимірювань, компаріруют на стаціонарних компараторах, де за результатами перевірки довжини стрічки при різних температурах виводять рівняння її довжини:

Тут l- довжина стрічки при температурі t; l0- номінальна довжина; Dl- поправка до номінальної довжині при температурі компарування t0; a - температурний коефіцієнт лінійного розширення. Для нових рулеток рівняння довжини вказують в паспорті приладу.

Вешеніе лінії. Перед вимірюванням довжини лінії на її кінцях встановлюють віхи. Якщо довжина лінії перевищує 100 м або на якихось її дільницях не видно встановлені віхи, то в їх створі ставлять додаткові віхи (створом двох точок називають проходить через них вертикальну площину). Вешеніе зазвичай ведуть «на себе». Спостерігач стає на провешивают лінії у віхи A (рис. 8.1, а), а робітник з його вказівкам ставить віху 1 так, щоб вона закрила собою віху B. Таким же чином послідовно встановлюють віхи 2, 3 і т. Д. Установка віх в зворотному порядку, тобто «від себе», є менш точною, так як раніше виставлені віхи закривають видимість на наступні.

Мал. 8.1. Вешеніе лінії: а - "на себе"; б - через перешкоду; в - те ж (вид в плані).

Якщо точки A і B недоступні або між ними розташована височина (рис. 8.1, б, в), то віхи ставлять приблизно на лінії AB на якомога більшій відстані один від одного, але так, щоб в точці C побачити віхи B і D. а в точці D - віхи A і C. При цьому робочий в точці C за вказівками робочого в точці D ставить свою віху в створ лінії AD. Потім робочий в точці D за вказівками робочого в точці C переносить свою віху в точку D1. тобто у ворота точок C і B. Потім з точки С віху переносять в точку С1 і так далі до тих пір, коли обидві віхи виявляться в створі AB.

Вимірювання довжин ліній стрічкою. Орієнтуючись по виставленим віх, два мерщика відкладають стрічку в створі лінії, фіксуючи кінці стрічки встромляють в землю шпильками. У міру просування вимірювань задній мерщик виймає із землі використані шпильки і використовує їх для підрахунку числа відкладених стрічок. Вимірювання відстаней одно D = 20n + r. де n - число відкладених цілих стрічок і r - залишок (відлік по останній стрічці, менший 20 м).

Введення поправок. Виміряні відстані виправляють поправками за компарірованіе, за температуру і за нахил.

Поправка за компарірованіе визначається за формулою

де Dl - відміну довжини стрічки від 20 м і n- число укладених стрічок. При довжині стрічки більше номінальної - поправка позитивна, при довжині менше номінальної - негативна. Поправку за компарірованіе вводять в виміряні відстані, якщо Dl> 2 мм.

Поправка за температуру визначається за формулою

де a - термічний коефіцієнт розширення (для стали a = 0,0000125); t і t0 - температура стрічки під час вимірювань і при Компарування. Поправку Dt враховують, якщо ½t -t0 ½> 10 °.

Поправка за нахил вводиться для визначення горизонтального прокладання d виміряного похилого відстані D

де n - кут нахилу. Замість обчислення за формулою (8.2) можна в вимірювання відстаней D ввести поправку за нахил: d = D + Dn, де

Dn = d-D = D (cosn - 1) = -2D sin 2. (8.3)

За формулою (8.3) складають таблиці, що полегшують обчислення.

Поправка за нахил має знак мінус. При вимірах стрічкою ЛЗ поправку враховують, коли кути нахилу перевищують 1 °.

Якщо лінія складається з ділянок з різним ухилом, то знаходять горизонтальні прокладання ділянок і результати підсумовують.

Кути нахилу, необхідні для приведення довжин ліній до горизонту, вимірюють екліметром або теодолітом.

Екліметр має всередині коробки 5 (рис. 8.2, а) коло з градусними поділками на його ободі. Коло обертається на осі і під дією укріпленого на ньому вантажу 3 займає положення, при якому нульовий діаметр кола горизонтален. До коробки прикріплена візирна трубка з двома діоптріями - очним 1 і предметним 4.

Дліномер АД-1М, що є модифікацією дліномер АД-1. дозволяє визначати відстані з граничною відносною похибкою не більше 1:10 ТОВ - 1. 5000 при натягу дроту відповідно гирею в 10 кг або динамометром. Він призначений для лінійних вимірів в полігонометричних ходах 1 і 2 розрядів.