Вимірювання відстаней
Розрізняють безпосереднє вимірювання відстаней і вимірювання відстаней за допомогою спеціальних приладів, які називаються дальномерами. Безпосереднє вимірювання виконують інварними дротами, мірними стрічками і рулетками.
Мірні стрічки забезпечують точність вимірювань біля 1/2 000, тобто для відстані в 1 км помилка може досягати 50 см. Мірна стрічка - це сталева стрічка шириною від 10 до 20 мм і товщиною 0.4 - 0.5 мм. Мірні стрічки мають довжину 20, 24 і 50 м. Цілі метри відзначені пластинами з вибитими на них номерами метрів, півметра відзначені круглими заклепками, дециметр - круглими отворами діаметром 2 мм.
Фактична довжина стрічки або дроту зазвичай відрізняється від її номінальної довжини на величину Δl. Фактичну довжину стрічки визначають, порівнюючи її з еталонною мірою. Процес порівняння довжини мірного приладу з еталоном називається Компарування, а установка, на якій проводиться компарірованіе - компаратором.
Згідно ГОСТ 7502 - 80 допускається відхилення фактичної довжини нової стрічки 2 мм для 20- і 30-метрових стрічок і 3 мм для 50-метрових. Внаслідок зносу фактична довжина стрічки змінюється, тому компарірованіе проводиться кожного разу перед початком польових робіт.
Довжина сталевих рулеток буває 20, 30, 50, 75 і 100 м. Точність вимірювання відстані сталевими рулетками залежить від методики вимірювань і коливається від 1/2 000 до 1/10 000.
Вимірювання ліній мірною стрічкою. Вимірюють лінії, послідовно укладаючи мірну стрічку в створі лінії. Перш ніж вимірювати лінію, її потрібно підготувати, а саме: закріпити на місцевості її кінцеві точки і позначити ворота. Створом лінії називають прямовисну площину, що проходить через кінцеві точки. Для позначення створу лінію провешивают, тобто встановлюють віхи через 50-150 м залежно від рельєфу.
Вимірювання лінії виконують дві людини. Вони укладають стрічку у ворота і вважають число укладень. У комплект крім самої стрічки входять 6 або 11 шпильок і 2 дротових кільця (рис.4.1), на які надягають шпильки. Передній мерщик в процесі вимірювання лінії встромляє шпильки в землю, а задній збирає їх. В кінці лінії вимірюють залишок з точністю до 1 см.
Вимірювання перевищень
Рельєф місцевості - це сукупність нерівностей поверхні землі; він є однією з найважливіших характеристик місцевості. Знати рельєф - значить знати позначки всіх точок місцевості. Відмітка точки - це чисельне значення її висоти над рівної поверхнею, прийнятої за початок рахунку висот. Позначку будь-якої точки місцевості можна визначити по топографічній карті, проте, точність такого визначення буде невисокою.
Позначку точки на місцевості визначають за перевищення цієї точки відносно іншої точки, позначка якої відома. Процес вимірювання перевищення однієї точки відносно іншої називається нівелюванням. Початковою точкою рахунку висот в нашій країні є нуль Кронштадтського футштока (горизонтальна риса на мідній пластині, прикріпленій до встою одного з мостів Кронштадта). Від цього нуля йдуть ходи нівелювання, пункти яких мають позначки в Балтійській системі висот. Потім від цих пунктів з відомими відмітками прокладають нові нівелірні ходи і так далі, поки не вийде досить густа мережа, кожна точка якої має відому позначку. Ця мережа називається державною мережею нівелювання; вона покриває всю територію країни.
Відмітки всіх пунктів нівелірних мереж зібрані в списки - "Каталоги висот". Ці списки безперервно поповнюються, видаються нові каталоги за новими нівелірних ходів. Для знаходження позначки будь-якої точки місцевості в Балтійській системі висот потрібно виміряти її перевищення щодо будь-якого пункту, відмітка якого відома і є в каталозі. Іноді позначки точок визначають в умовній системі висот, якщо поблизу немає пунктів державної нівелірної мережі.
Геометричне нівелювання або нівелювання горизонтальним променем виконують спеціальним геодезичним приладом - нівеліром; відмінна риса нівеліра полягає в тому, що візирна лінія труби під час роботи наводиться в горизонтальне положення.
Розрізняють два види геометричного нівелювання: нівелювання з середини і нівелювання вперед.
При нівелюванні з середини нівелір встановлюють посередині між точками А і В, а на точках А і В ставлять рейки з розподілами (рис. 4.29). При русі від точки A до точки B рейка в точці А називається задній, рейка в точці В - передній. Спочатку наводять трубу на задню рейку і беруть відлік a, потім наводять трубу на передню рейку і беруть відлік b. Перевищення точки B щодо точки А отримують за формулою:
Якщо a> b. перевищення позитивне, якщо a
Мал. 4.29 Рис. 4.30
При нівелюванні вперед нівелір встановлюють над точкою А так, щоб окуляр труби був на одній прямовисній лінії з точкою. На точку У ставлять рейку. Вимірюють висоту нівеліра i над точкою А і беруть відлік b по рейці (рис. 4.30). Перевищення h підраховують за формулою:
Позначку точки B можна обчислити через перевищення за формулою (4.50).
Якщо точки А і В знаходяться на великій відстані одна від одної і перевищення між ними не можна виміряти з однієї установки нівеліра, то на лінії AB намічають проміжні точки 1, 2, 3 і т.д. і вимірюють перевищення по частинах (рис. 4.31).
Висновок. при нівелюванні строго з середини вплив кривизни Землі і рефракції майже повністю виключається. Це - перше теоретичне обгрунтування нівелювання з середини. Вплив рефракції може бути виключено в повному обсязі, так як умови проходження променя до задньої і передньої рейок можуть відрізнятися. Інструкція дає строгий допуск на нерівність відстаней до задньої і передньої рейок: для нівелювання IV класу цей допуск дорівнює 5 м, а для нівелювання I класу - 0,5 м.
Виготовлення рейок регламентує ГОСТ 11158-76. Типи рейок по ГОСТу відповідають типам нівелірів. Рейка нівелірна РН-05 одностороння, штрихова з инварной смугою застосовується для вимірювання перевищень з точністю 0.5 мм на 1 км ходу. Рейка нівелірна РН-3 дерев'яна, двостороння, шашечна застосовується для вимірювання перевищень з точністю 3 мм на 1 км ходу. Рейка нівелірна РН-10 дерев'яна, двостороння, шашечна застосовується для вимірювання перевищень з точністю 10 мм на 1 км ходу (рис. 4.36). Довжина рейок буває різною: 1200, 1500, 3000 і 4000 мм. У складних рейок в шифр додається буква С, наприклад, РН-10С.
Шашкові рейки виготовляються з висушеної першосортною їли; допускається виготовлення рейок з пластмас, металів і сплавів, якщо при цьому виконуються вимоги ГОСТу на масу рейки, на температуру її використання і т.п. Перед фарбуванням рейку просочують водовідштовхувальним складом і гарантують; ділення у вигляді шашечок наносять чорною фарбою на одну сторону рейки і червоною фарбою на іншу. Дециметрові поділу підписують.
На нижню частину рейки кріпиться металева пластина, яка називається п'ятою рейки. На чорній стороні п'яти відповідає нульовий розподіл рейки; на червоній - відлік, більший 4000 мм; тому відліки по червоної і чорної сторонам рейки не можуть бути однаковими. Різниця п'ят для даної рейки є постійною величиною, що дозволяє контролювати правильність відліків. У літературі різниця п'ят називають також різницею нулів рейки.
Для установки рейки в апломб на ній є цілий рівень або висок.
На штрихових односторонніх рейках поділу наносять на інварну стрічкову смугу, яка натягується уздовж дерев'яного бруска за допомогою спеціального пристрою. Ділення у вигляді штрихів наносять через 5 мм.
Для визначення придатності нівелірних рейок до роботи виконують їх дослідження.
Поверхня рейки повинна бути плоскою. Ухилення від площини по ГОСТу допускається 3 мм для РН-05, 6 мм для РН-3 і 10 мм для РН-10. Уздовж рейки натягують нитку і просвіт між ниткою і рейкою вимірюють в найширшому місці.
Випадкова помилка в положенні дециметрових і метрових поділок не повинна перевищувати 0.15 мм для штрихових інварних рейок і 0.5 мм для дерев'яних шашкових рейок. Це дослідження виконують за допомогою контрольної лінійки.
Визначення різниці п'ят або різниці нулів рейки. Це дослідження виконують шляхом взяття відліків по чорній та червоній сторонах рейки, що стоїть на одній і тій же точці.
Повірка круглого рівня рейки виконується або по схилу, або по вертикальної нитки сітки ниток нівеліра. Схил зміцнюють прямо на рейку і встановлюють її прямовисно, при цьому пухирець рівня повинен перебувати в нуль-пункті. В іншому випадку виправними гвинтами рівня пухирець призводять в нуль-пункт.
Джерела помилок при геометричному нівелюванні.
Помилка установки візирної лінії труби в горизонтальне положення по рівню; при t = 25 "вона досягає 3" - 4 ". Для відстані 100 м це призводить до помилки відліку по рейці 2 мм.
Помилка відліку через обмежену роздільної здатності труби нівеліра; при збільшенні V = 25 x ця помилка досягає 1.2 мм на 100 м відстані.
Порушення головної умови нівеліра; при нівелюванні строго з середини ця помилка виключається.
Нахил рейки. Для зменшення впливу нахилу рейки її рекомендується злегка похитувати вперед-назад близько вертикального положення; при отсчетах менше 1000 мм рейку качати не можна. При погойдуванні рейки відліки по ній змінюються; найменший відлік є правильним.
Помилка нанесення поділок на рейці.
Загальна помилка відліку по шашковій рейці нівеліром Н-3 оцінюється в 4 мм на 100 м відстані.