Виды дальномеров и особенности выбора и работы измерительных приборов. Измерение расстояний Инструменты и приборы для измерения расстояний

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для измерения расстояний различной длины при построении геодезических сетей для возведения уникальных сооружений, например ускорителей заряженных частиц, реакторных отделений, а также монтажа оборудования атомной энергетики, ракетостроения и др. Устройство содержит мерную ленту 1 с отверстиями 2, корпус 3 с основанием 4, рамку 5 с опорной призмой 6, базовую опору 7 с целиком 8, пазом 9 для крепления основания корпуса, штифтом 10, фиксатором 11 с закрепительным винтом 12; базирующий элемент 13 с кареткой 14, балансиром 15 с грузом 16 и целиком 17, уровнем 18, натяжным микрометрическим винтом 19 и индикатором 20. Применение в качестве гибкой рабочей меры ленты 1 с отверстиями 2 позволяет одной лентой измерять линии любой длины, так как лента с отверстиями представляет собой набор большого количества концевых мер. Предложенное устройство повышает точность и производительность измерения расстояний, обеспечивает применение лент из разных материалов, требующих различного натяжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для высокоточного измерения расстояний различной длины при построении геодезических сетей для возведения уникальных сооружений, например ускорителей заряженных частиц, реакторных отделений, а так же монтажа оборудования атомной энергетики, ракетостроения, дальней радиосвязи и др. Известна рулетка содержащая корпус и установленную в нем с возможностью перемещения ленту с закрепленными на ней экраном с непрозрачными штрихами, второй экран, жестко закрепленный на корпусе, источник света, фотоприемный и вычислительный блоки, установленные по одну или разные стороны от экранов. Конструктивно рулетка изготовлена таким образом, что измерения выполняются между двумя крюками, один из которых расположен на конце рулетки, другой на корпусе. Это облегчает измерение линейных размеров, например, конструкций, но затрудняет высокоточные измерения между геодезическими стандартными знаками и снижает точность эталонирования полотна рулетки на компараторе, что исключает ее применение для высокоточных измерений в геодезических сетях. Известно устройство для измерения расстояний содержащее гибкую рабочую меру и связанные с ней через соединительное устройство отсчетное и натяжное приспособления. В известном устройстве для измерения расстояний автоматизированы контроль натяжения и отсчитывания по гибкой рабочей мере, что обеспечивает высокую точность и производительность измерения длины линии, соответствующей размеру данной гибкой рабочей меры. Поскольку при длине гибкой рабочей меры а возможны измерения линий в диапазоне d d, где d величина перемещения каретки, то в комплекте устройства должен быть набор рабочих гибких мер, обеспечивающий измерение различных расстояний. Это затрудняет использование устройства для измерения линий произвольной длины, кроме того, замена одной гибкой меры другой увеличивает трудоемкость работ и снижает производительность труда. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения расстояний содержащее базовую опору, базирующий элемент, каретку, установленную на базирующем элементе с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном его оси, балансир с грузом, установленный на каретке с возможностью поворота в плоскости, проходящей через оси базовой опоры и базирующего элемента, мерную проволоку, закрепленную одним концом на базовой опоре, а другим на балансире, уровень для определения взаимного положения балансира и мерной проволоки и отсчетное приспособление, служащее одновременно натяжным. Известное устройство предназначено для высокоточных измерений, но имеет низкую производительность труда, так как одной проволокой можно измерить расстояние в диапазоне d d, где d длина проволоки, а d величина перемещения каретки. Для измерения линий разной длины необходимо иметь требуемое количество мерных проволок, что повышает трудоемкость измерений и их аттестацию. Кроме того, в известном устройстве перемещение каретки и отсчитывание величины перемещения осуществляется одним и тем же микрометрическим винтом, что влияет на метрологические характеристики устройства и снижает точность вследствие износа винта. Задачей изобретения является разработка устройства для измерения расстояний, обеспечивающего высокоточное измерение линий любой длины. Это достигается тем, что в устройстве для измерения расстояний, содержащем гибкую рабочую меру, закрепленную одним концом на базовой опоре, а другим на базирующем элементе с кареткой, одноплечим балансиром с грузом и уровнем для определения взаимного положения балансира и гибкой рабочей меры, отсчетное и натяжное приспособления, согласно изобретению гибкая рабочая мера выполнена в виде ленты с отверстиями по ее оси с интервалами между ними, не превышающими длины хода каретки, базовая опора в верхнем ее торце снабжена штифтом и фиксатором положения гибкой рабочей меры и отверстия, а плечо балансира выполнено с возможностью изменения его длины, при этом натяжное приспособление выполнено в виде микрометренного винта, закрепленного на торце каретки и функционально не связано с отсчетным приспособлением. Гибкая рабочая мера в виде ленты с отверстиями по ее оси с интервалами между ними, не превышающими хода каретки, представляет собой набор большого количества концевых мер. Возможность измерения лентой с отверстиями обеспечивается конструкцией базового элемента, снабженного в верхнем торце штифтом для закрепления ленты отверстием на ней, соответствующим измеряемой длине линии, и фиксатором, осуществляющим контакт края отверстия со штифтом, что повышает точность измерений. Выполнение балансира с возможностью изменения длины плеча позволяет использовать базирующий элемент для измерения лентами разной длины (10 или 24, или 48 м) путем подбора требуемого натяжения рабочей меры, что расширяет возможности применения устройства для различных видов геодезических работ. В предлагаемом устройстве для улучшения метрологических характеристик натяжения ленты осуществляется микрометренным винтом, а в качеств отсчетного приспособления применен индикатор часового типа. Функции отсчетного и натяжного приспособлений разъединены. На фиг. 1 изображено устройство для измерения расстояний, общий вид; на фиг. 2 гибкая рабочая мера, план. Устройство для измерения расстояний содержит мерную ленту 1 с отверстиями 2, корпус 3, основание 4 корпуса и рамку 5 с опорной призмой 6; базовую опору 7 с целиком 8, пазом 9 для крепления основания корпуса, штифтом 10, фиксатором 11 с закрепительным винтом 12; базирующий элемент 13 с кареткой 14, балансиром 15 с грузом 16 и целиком 17, уровнем 18, натяжным микрометренным винтом 19 и индикатором 20. Гибкая рабочая мера в виде мерной ленты 1 с отверстиями 2 расположена в корпусе 3 с основанием 4. Мерную ленту изготовляют, например, из инварной ленты шириной 8 мм, толщиной 0,2 мм. Отверстия 2 на ленте пробивают с помощью специального шаблона и пробойвика. Для крепления корпуса 3 ленты 1 в пазу 9 на целике 8 базовой опоры 7 основание 4 выполнено в форме вилки. Один конец ленты закреплен на базовой опоре 7 ближайшим отверстием 2 в штифте 10 и фиксатором 11 положения ленты и отверстия. Другой конец ленты закреплен на базирующем элементе 13 с помощью измерительной рамки 5 с опорной призмой 6 для облегчения контакта с целиком 17, установленным на балансире 15 с грузом 16. Подпружиненная каретка 14 помещена в направляющие, расположенные на базирующем элементе 13 с возможностью перемещения. Интервалы между отверстиями 2 на ленте 1 не должны превышать шага перемещения каретки 14 для обеспечения быстрого фиксирования отверстия 2, соответствующего "грубому" значению длины измеряемой линии. Если отверстия пробиты через 50 мм, то "грубое" значение длины линии равно nl o , где l o =50 мм, n число отверстий. Каретка 14 имеет, например, шарнирную связь с балансиром 15, служащим для размещения на нем груза 16 с целиком 17 для закрепления конца ленты 1. Выполнение балансира с возможностью изменения длины плеча позволяет использовать один и тот же базирующий элемент для измерений лентами разной длины (например, 10 или 24, или 48 м) и сечения, а так же изготовленных из разных материалов (сталь, инвар, композиционные материалы) путем подбора требуемого натяжения рабочей меры перемещением груза на нем. Уровень 18 обеспечивает одинаковое положение балансира 15 и ленты 1, соответствующее требуемому натяжению для данного мерного тела как в момент аттестации устройства, так и в момент измерений. Натяжное приспособление 19, осуществляющее перемещение каретки 14, а следовательно, и балансира 15 в положение, соответствующее требуемому натяжению ленты 1, выполнено в виде микрометренного винта, отсчетное для измерения величины перемещения каретки 14, например, в виде индикатора 20 часового типа. Натяжное и отсчетное приспособления расположены у противоположных концов каретки 14 для разгрузки индикатора от воздействия напряжения подпружиненной каретки 14 с целью повышения метрологических характеристик отсчетного устройства. Перед началом измерений рабочая лента 1 проходит метрологическую аттестацию. Сначала на высокоточном измерителе типа УИМ-23 измеряют расстояния между отверстиями, а затем с эталоном сравнивают длины между отверстиями через, например, 1-5 м. Далее из обработки результатов компарирования составляют аттестацию на каждое отверстие. Кроме того, при компарировании определяют отсчет a 0 по индикатору 20, соответствующий заданному натяжению, достигаемому при определенном положении балансира 15, мерной ленты 1 при положении пузырька уровня 18 в нольпункте. Например, для 24-метровой ленты натяжение должно быть 10 кг. Путем решения и анализа уравнений равновесия одноплечего балансира 15 находят массу груза 16, имеющего возможность перемещения вдоль оси балансира и определяют место его закрепления (плечо приложения силы). Далее регулируют уровень 18 так, чтобы при натяжении 10 кг, его пузырек был в нольпункте. При этой юстировке допускается использование прокладок, если не хватает диапазона исправительных винтов уровня 18. С помощью уровня 18 контролируют взаимное положение балансира 15 и ленты 1 при заданном натяжении во время компарирования и полевых измерений. После юстировки базирующего элемента 13 и компарирования устройство готово к работе. Во втулки геодезических знаков, расстояния между которыми необходимо измерить, вставляют базовую опору 7, и базирующий элемент 13 с установленной на нем подпружиненной кареткой 14 с балансиром 15, грузом 16, целиком 17 и уровнем 18. Корпус 3 ленты 1 основанием 4 помещают в паз 9, на целике 8. Протягивают ленту 1 из корпуса 3 и закрепляют ее конец с рамкой 5 и опорной призмой 6 на целике 17. Отворачивают закрепительный винт 12 фиксатора 11 и отводят последний в сторону, натягивая ленту, в ближайшее отверстие 2 вводят штифт 10. После этого ленту 1 помещают в паз на верхнем торце целика 8, возвращают фиксатор 11 в рабочее положение и прижимают им ленту 1 с помощью закрепительного винта 12. Далее балансир 15 ориентируют по направлению измеряемой линии так, чтобы ось балансира совпала с плоскостью, проходящей через оси базовой опоры 7 и базирующего элемента 13. Для измерения длины линии на индикаторе 20 проверяют правильность установки отсчета a 0 , определяемого при компарировании. В случае, если отсчет сбит, действуя натяжным микрометренным винтом 19 и меняя положения индикатора 20 в обойме, добиваются его установки в соответствии с метрологическими данными. Вращением винта 19 перемещают каретку 14 с балансиром 15 до тех пор, пока пузырек уровня 18 установится в нольпункте. Отсчет положения каретки 14, соответствующий длине ленты от зафиксированного отверстия 2 до грани опорной призмы 6, определяют по индикатору 20. Длина линии L равна L=nl 0 +(a-a 0), где n номер отверстия; l o расстояние между отверстиями на ленте; а отсчет по индикатору при измерении; а 0 отсчет по индикатору при компарировании.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ, содержащее базовую опору, базирующий элемент с кареткой, гибкую рабочую меру, закрепленную одним концом на базовой опоре, а другим на базирующем элементе, механизм отсчета, взаимодействующий с кареткой, механизм натяжения рабочей меры и балансир с грузом, отличающееся тем, что гибкая рабочая мера выполнена в виде ленты с отверстиями по ее оси, интервалы между отверстиями которой не превышают шага перемещения каретки, которая шарнирно соединена с балансиром, груз размещен на балансире с возможностью перемещения вдоль него и фиксации, устройство снабжено размещенным на базовой опоре штифтом, предназначенным для поочередного размещения в отверстиях ленты, и фиксатором положения ленты. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм натяжения выполнен в виде микрометрического винта, взаимодействующего с торцом каретки и расположенного диаметрально относительно механизма отсчета.

Ответы

Измерение линий на местности - один из самых распространен­ных видов геодезических измерений. Без измерения линий не об­ходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизон­тальной, наклонной и вертикальной плоскости. Их производят не­посредственно - металлическими, деревянными метрами, рулетка­ми, землемерными лентами и специальными проволоками, а также косвенно - электронными, нитяными и другими дальномерами.

Метры, из-за простоты их конструкции, описывать нет необ­ходимости, однако следует подчеркнуть, что при использовании складных метров необходимо прежде всего проверить наличие всех звеньев.

Рулетки (рис. 1) выпускают стальные и тесемочные длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10...12мм, толщиной 0,15...0,30 мм. На полотне рулетки наносят штрихи - деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В последнем случае всё остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления. Чтобы измерить расстояние между двумя точками штрих с подписью 0 (ноль) прикладывают к одной точке и смотрят, какой штрих совпадает со второй точкой. Если вторая точка не совмещается со штрихом на рулетке, а попадает между ними, то расстояние между штрихами визуально делят на 10 частей и на глаз оценивают отстояние ее от ближайшего штриха. У рулеток с сантиметровыми делениями (рис. 1, б ) отсчет берут до 0,1 деления, или до 1мм, у рулеток с миллиметровыми делениями (рис. 1, а) - до 0,1 мм. Цифры у метровых делений даны с размерностью метров - буквой м . Стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанным на крестовину (вилку) (рис. 1, г ), либо в футляре (рис. 1,). Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине - желобковыми (рис. 1, д).

Рис. 1. Стальные рулетки:

а, 6 - виды делении, в - карманная, автоматически сматывающаяся г - на вилке, д - в футляре; 1 - футляр, 2 - полотно, 3 - Г-образные окончания для фиксации, 4,5 - ручки, 6 - кольцо, 7 - желобковый вид сечения.

Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения - динамомет­рами. Как правило, пружинными динамометрами обеспечивают натяжение рулеткам до 100 Н (стандартное натяжение, равное уси­лию 10 кг). Тесемочные рулетки состоят из плотного полотна с металлическими, обычно медными, прожилками. Полотно тесе­мочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. Тесемочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Тесемочные рулетки свертывают в пластмас­совый корпус.

Землемерная лента ЛЗ (рис. 2) представляет собой стальную полосу длиной 20, 24, 30 и 50 м, шириной 1...15 мм и толщиной 0,5 мм . На концах ленты нанесено по одному штриху 7, между которы­ми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы 2, в кото­рые вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Для исключения просчетов при измерении

Рис. 2. Землемерная лента:

а - при измерении, б - на станке; 1 - штрих, 2 - вырез, 3 - заклепка, 4 - пластина, 5 - отверстие, 6 - линия, до которой выполнено измерение, 7 - ручка

линий короче номинальной длины ленты, подписи метровых делений на одной плоскости возрастают от одного конца ленты, а на другой плоскости от противоположного конца. Метры на ленте отмечены медными пластинами 4, полуметровые деления - за­клепками 3, дециметровые - отверстиями 5. Более мелких делений не делают. Длину отсчитывают с точностью до сотых долей метра делением дециметровых частей между отверстиями “на глаз”. На приведенном рисунке отсчет от начального штриха до вертикальной полосы равен 13 м и 14 см.

Землемерная шкаловая лента ЗЛШ (рис. 3) отличается от опи­санной выше наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является рас­стояние между нулевыми штрихами шкал.

Рис. 3. Землемерная шкаловая лента

В комплекты ЛЗ и ЗЛШ входят наборы (от 6 до 11 штук шпилек) - металлических стержней с заостренными концами и кольцами-ручками (рис. 4). Для переноски шпильки надевают на проволочное кольцо.

Для транспортировки и хранения ленты наматывают на метал­лическое кольцо - станок.

Рис. 4. Набор шпилек

Для некоторых видов точных измерений применяют специаль­ныеинварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения в зависимости от температуры, повышенной твердостью и упругостью. На концах проволоки закреплены специ­альные шкалы-линейки с наименьшими делениями 1 мм. На оста­льной части проволоки маркировки длины нет. Поэтому проволо­ками измеряют расстояния, равные длине между штрихами (24 м). Расстояния, не кратные 24 м, измеряют инварными рулетками.

В практике применяют ряд других приборов и инструментов для непосредственного измерения линий. К ним относят длинномеры (измерения аналогичны измерениям проволоками); нутромеры - концевые меры со сферическими окончаниями для измерения и кон­троля расстояний контактным способом; катетометры - специаль­ные приборы для измерения небольших (до 1 м) вертикальных отрезков с очень большой точностью (0,006...0,050 мм ); измеритель­ные микроскопы , а также шаблоны и другие приспособления, часть из которых будет рассмотрена при изучении геодезического обес­печения строительно-монтажных работ.

Компарирование. До начала работы мерные приборы сравнива­ют с эталонами - компарируют. За эталоны принимают отрезки линий на местности или в лаборатории, длины которых известны с высокой точностью. Длина l -мерного прибора ленты или рулетки выражается уравнением, которое в об­щем виде можно записать так:

l=l о +Δl k +Δl t

где l о - номинальная длина ленты при нормальной температуре (+20 °С),

Δl k - поправка компарирования, Δl t - поправка из-за темпера­туры.

Уравнение мерного прибора может иметь, например, такой вид

L 30 =30+3,8 при t= +20°С,

что означает: мерный прибор длиной 30 м при температуре +20 °С имеет поправку к конечному штриху +3,8 мм.

Чтобы вычислить номинальную длину мерного прибора для каждого температурного режима эксплуатации поступают таким образом. Сначала определяют величину поправки из-за температу­ры. Известно, что коэффициент линейного расширения стали при изменении температуры на 1° равен α = 12,5 · 10 -6 .

Пусть требуется узнать полную поправку при температуре эксп­луатации - 6 °С. Тогда для мерного прибора 30 м длины поправка будет Δl t ,= α(t - t o)·30м =12,5·10 -6 ·(-6°-20°)·30 м = -9,8 мм , а общая длина ленты будет l 30 =30 +3,8 - 9,8 =29,994 .

В производственных условиях мерные приборы чаще всего эта­лонируют на полевых компараторах. Эти компараторы представля­ют собой выровненные участки местности преимущественно с твер­дым покрытием. Концы компаратора закрепляют знаками со специ­альными метками, расстояние между которыми известно с большой точностью.

Компарирование длинномерных рулеток и лент в полевых усло­виях производят на компараторах, длина которых, как правило, близка к l = 120 м . Такую длину выбирают для того, чтобы уложить мерный прибор на компараторе несколько раз. Уложение мерных приборов ведут в прямом и обратном направлениях. Подсчитыва­ют число целых и дробных уложений рулетки или ленты и определя­ют поправку за компарирование. Ее вычисляют по формуле

где п - число уложений мерного прибора, l Σ - измеренная длина компаратора.

Рассмотрим процесс эталонирования, если длина мерного при­бора, например рулетки, примерно равна длине компаратора. Ру­летку разматывают и укладывают вдоль компаратора. С помощью динамометра рулетке придают натяжение 100 Н и наблюдатели подводят штрихи рулетки к меткам знаков. Руководитель работы измеряет температуру воздуха, и по его команде наблюдатели берут одновременно отсчеты по шкале рулетки: у переднего конца (П) и заднего (3). Руководитель эталонирования записывает резуль­таты в специальный журнал (табл. 1). Таких отсчетов делают несколько, сдвигая между каждой парой отсчетов рулетку по створу измерений на 2 - 3 см.

Разности пар отсчетов не должны различаться более чем на 2 мм . Если разность больше, делают повторные измерения. Тем­пературу воздуха измеряют с точностью до 1 °С.

Таблица 1

Дата ________

Наблюдатели: ________ Начало измерений _____

Руководитель: ________ Конец измерений ______

Поправка в длину рулетки за температуру, при которой произ­водится эталонирование, Δl t = 12,5·10 -6 ·(10 o -20 o)·30м = -3,8 мм . Следовательно, длина отрезка эталонируемой рулетки l =29953,2 - 3,8 мм =29949,8 мм.

Длина компаратора в рассматриваемом примере B 0 =29954 мм. Тогда поправка в длину рулетки при t= +20 °С и натяжении 100 Н Δl t =l – B 0 =29948,8 мм -29954 мм= = -5,2 мм.

Для предварительного компарирования или при желании знать фактическую длину вновь вводимого в эксплуатацию мерного при­бора со сравнительно небольшой точностью поступают так. Нор­мальный мерный прибор (нормальным считается прибор, прошед­ший компарирование) и испытываемый укладывают на одну и ту же плоскость. Совмещают начальные штрихи, обе рулетки натягивают с одинаковой силой и миллиметровой линейкой измеряют расстоя­ния между конечными штрихами. Измеренную величину считают поправкой вводимого в эксплуатацию мерного прибора по отноше­нию к нормальному.

Определение поправки в длину испытываемой рулетки произ­водят после приведения длины нормальной и испытываемой рулет­ки к одной и той же температуре.

На строительно-монтажной площадке часто приходится откла­дывать меньшую длину, чем длина рулетки. В этом случае проверя­ют длины метровых, дециметровых делений и более мелких. Ком­парирование мелких делений выполняют контрольной (например Женевской) линейкой, где минимальные отрезки нанесены через 0,2 мм. Показания считывают через увеличительные стеклаили микро­скопы.

На начальном этапе развития геодезии главными задачами были измерение прямых линий, построение прямого угла, измерение площадей и ориентирование сооружений при строительстве. Для их решения были созданы соответствующие устройства и инструменты. При возведении монументальных сооружений необходимо было знание линий отвеса и горизонта . Описание некоторых устройств и методы измерений есть в трудах Витрувия и «Диоптре» Герона. В «Библии» в «Книге пророка Иезикииля» повествуется о «мерной трости длиною шесть локтей» (названной жезлом Иезикииля).

В Египте в качестве измерительных приспособлений и устройств для непосредственного измерения расстояний и геометрических построений на местности применялись мерные шнуры и шесты . В древней Греции и Риме кроме них применялись мерные цепи, наугольник, линейка, циркуль, ватерпас с отвесом, грома, диоптра, одометр, водяные нивелиры и др . По сообщениям античного историка Плиния Старшего отвес изобрел известный мифологический механик, архитектор и скульптор Дедал, циркуль создал Пердикс, сын сестры Дедала, а ватерпас с отвесом , линейку и наугольник – Федор Самосский. Они применялись вплоть до крушения римской империи, а простейшие - до 17в. в Европе и в Арабском Халифате. Некоторые инструменты применяются и в настоящее время (отвес, угольник, уровень). Древнегреческий астроном Гиппарх изобрел угломерное устройство названное позднее «армиллярная сфера» (рис.). Она широко использовалась на протяжении многих столетий в астрономических наблюдениях.

Изготовление измерительных веревок из описания Герона Александрийского происходило так: веревка намачивалась, выдерживалась натянутой между двумя колами и высушивалась несколько раз, затем натиралась воском и смолой. По словам Герона, такая веревка не отличалась по длине от цепи более чем на 1:2000 (1см на 20м). Веревка размечалась через равные отрезки. На ней также отмечались узлами части в 3,4,5 единиц для построения прямого угла на местности.

В Индии были известны также следующие тройки чисел: 5,12,13; 7,24,25; 8,15,17; 12,35,37. («Правила шнура», Фишер,1981, Париж).

В Китае в 11–10вв. до н.э. производились измерения «всей Земли» с применением мерных цепей .

Во многих странах землемеров и межевщиков называли «натягивающие веревки». Египетских землемеров называлигарпедонапты , что означает протягивающие, закрепляющие веревку, римских – агрименсорами , в России – веревщиками . Во многих древних источниках веревка специальной длины упоминается как единица длины. Мерная веревка наложила отпечаток на некоторые фундаментальные геометрические термины, например, понятие линия означает натянутая нить. .

Размеры объектов определяли путем измерения у них только прямых линий. Размеры отдельных элементов фигур на местности определялись путем измерения или откладывания заданного расстояния по вынесенному на местность направлению. В геодезических работах до 16в. угловые измерения не производились .

Древние люди умели измерять расстояния до удаленных объектов косвенными способами , основанными на пропорциональном делении, с помощью реек, шеста или жезла. Применялись не только отдельные рейки, но и комплекты скрепленных реек, составлявшие простейший измерительный инструмент – угольник , горизонтальный или вертикальный. Фалес для определения высот предметов применял метод измерения длины тени . Этим методом он (в 6в. до н.э.) измерил высоту пирамиды, заметив, что длина ее тени находится в таком же отношении к длине тени вертикального шеста, как их высоты (Плутарх «Пир семи мудрецов»). Он определил высоту пирамиды путем наблюдения ее тени, когда тень человека имеет ту же длину, что и он сам.

39 Мерные приборы для непосредственного измерения расстояний.

Измерниние линий на местности – один из самых распространенных видов геодезических измерений. Без измерения линий не обходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизонтальной, наклонной и вертикальной плоскости. Их производят непосведственно – металлическими, деревянными метрами, улетками, землемерными лентами и спец проволками, а также косвенно- электронными, нитяными и другими дальномерами. Рулетки выпускают стальные и тесёмочные длиной 1,2,5,10,20,30,50, и 100 м шилиной 10-12 мм, толщиной 0,15…0,30 мм. На полотны рулетки наносят штрихи – деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметрею в последнем случае все остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления.стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанном на крестовины, либо в футляре. Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине- желобковыми. Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения- динамометрами. Тесёмочные рулетки состоят из плотного полотна с метал, обычно медными поджилками. Полотно тесёмочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1см. тесёмочными рулетками пользуются, когда не трубуется высокая точность измерений. Тесемочные рулетки свертываются в пластмассовый корпус. Землемерная лента. ЛЗ– стальная полоса – 20 24 30 и 50 метров шириной 1…15 мм и толщиной 0,5 мм.на концах ленты нанесено по одному штриху 1, между которыми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы, в которых вчтавляют шпильки, фиксируя злины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 мюметры на ленте отмечены медными пластинами полуметровые - заклепками.землемерная шкаловая лента ЗЛШ отличается наличием на её концах шкал с миллиметровами делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллим делениями равны 10 см. номинальной длиной ленты яв расстояние между нулевыми штрихами шкал. В комплекте ЛЗ и ЗЛШ входят наборы шпиле 6-11 штук. Для переноса шпильки одеваются на проволочное кольцо. Для некоторых видов точных измерений применяют спец инварные проволки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения. На концах проволки закреплены спец шкалы линейки с наименш делением 1 мм. На остальной части проволки маркировки нет. Поэтому измеряют расстояния равные длине между штрихами 24 м расстояния не кратные 24 м измеряют инварными рулетками.

40 Компарирование мерных приборов

До начала работы мерные приборы сравнивают с эталонами – компарируют. За эталоны принимают отрезки линий на месности или в либоратории, длины которых известны с особой точностью. Длинна l мерного прибора ленты или рулетки выражается уравнением, - l=l0+дельтаl k+ дел l t где l0- нормальная длина ленты при нормальной температуре РФ - +20 град. 2 цифра поправка компарирования, 3 поправка из-за температуры.чтобы вычислить номинальную длину мерного прибора для каждого темпер режима эксплуатации нужно-сначала опред величину поправки из-за тепмературы. Известно, тчо коэффициент линейного расширения стали при изменении темпер на 1 град = 12,5 х10 в степени –6. в производственных условиях мерные приборы чаще всего эталонируют на полевых компараторах. Эти компараторы представляют собой выровненные участки месности преимущественно с твердым покрымием. Концы компаратора закрепляют знаками со спец метками, расстояние между которыми известно с большой точностью. Компарирование длинномерных рулеток и лент полевых условиях производят на компараторах, длина которых, как правило, близка к 120 м. Это нужно чтобы уложить мерный прибор в компараторе несколько раз. Уложение мерных приборов ведут в прямом и обратном направлениях.

Подсчитывают число целых и дробных уложений рулетки или ленты и опред поправку за коппарирование по формуле дельта l k = (l0-l e)|n где n- число уложений мерного прибора I e измеренная длина компаратора.

42 Оптические дальномеры. Нитяной дальномер.

Дальномерами называются геодезические приборы, с помощью которых расстояние между двумя точками измеряют косвенным способом. Дальномеры подразделяют на косвенные и оптические и электронные.оптические дальномеры делятся на ддальномеры с постоянным параллактическим углом и с постоянным базисом.электронные дальномеры – на электронно-оптические (светодальномеры) и радиоэлектронные(радиодальномеры). Простейший оптический дальномер с постоянным углом – нитяной дальномер имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. В поле зрения трубы прибора видны три горизонтальные нити. Две из них расположенные симметрично относительно средней нити, наз дальномерными. Нитяной дальномер применяют в комплекте снивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью 1/300 от длины.

44Светодальномеры и радиодальномеры

в основе электронных средств измерения лежит известное из физики соотношение S=vt|2 между измеряемымирасстоянием и скоростьюраспространения электромагнитных колебаний вдоль измеряемой линии и обратно. Из-за особенностей излучения приема и распространения радиоволн радиодальномеры применяют главным образом при измерении сравнительно больших расстояний и в навигации. Светодальномеры же, использующие электромагнитные колебания светового диапазона, широко применяют в практике инженерно-геодезических измерений. Для измерения расстояния АВ в точке А устанавливают светодальномер, а в точке В – отражатель. Световой поток посылается из передатчика на отражатель, который отражает его обратно. Время распрастранения световых волн определяется 2 способами – 1 прямым и 2 косвенным методом. Прямое опред промежутка времени осущ в дальномерах, наз импульсными. В них измерение времени производится по запаздыванию принимаемого после отражения светового импульса по отношению к моменту его излучения. Косвенное опред времени основано на измерении разности фаз двух эл. Маг колебаний.светодальномера с пассивным отражением измеряют расстояние до предметов без отражателя т. е. исп отражательные свойства самих предметов. (ДИМ-2) в настоящее время известны дальномеры с пассивн отражением и погрешностью до 10 мм.

52) Теодолитной съемкой наз горизонтальная или контурная съемка местности, которая выполняется с помощью теодолита. Теодолитом измеряются горизонтальные углы и углы наклона. Линии измеряются стальной лентой и дальномерами различных конструкций.

По результатам теодолитной съемки может быть составлен план без изображения рельефа. Для получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование поверхности, на которой выполнялась теодолитная съемка. Сочетание теодолитной съемки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения плана строительного участка. Процесс теодолитной съемки складывается из следующих видов работ: проложения теодолитных ходов, привязка их к пунктам геодезической сети, съемка ситуации.

48)Плановым обоснованием теодолитной съемки служат теодолитные ходы, которые прокладываются в виде замкнутых полигонов и разомкнутых ходов. При съемке населенного пункта или участка для строительства обычно на границе прокладывается замкнутый полигон. Для обеспечения съемки ситуации и для контроля измерений внутри полигона может быть проложен диагональный ход. Разомкнутый теодолитный ход должен быть вытянутым т.е. с углами поворота, по возможности, близким к 180 0 , и прокладывается как правило, между пунктами триангуляции или полигонометрии.

Проложение теодолитных ходов начинается с закрепления на местности колышками или деревянными столбами вершин углов поворота. Точки углов поворота теодолитного хода выбирают так, чтобы стороны между соседними точками было удобно измерять, а длины их были не более 350 м и не менее 20 м. Линии измеряются дважды, в прямом и обратном направлениях. Углы поворота в теодолитных ходах измеряют обычно правые походу лежащие. Измерения выполняются при двух положениях вертикального круга и за окончательный результат принимается среднее из двух измерений, если разница не превышает двойной точности прибора. Углы наклона линий измеряют с помощью вертикального круга теодолита. Результаты угловых и линейных измерений записывают в журнал установленной формы.

49) При теодолитной съемке получают геодезический журнал измерений углов, линий и абрис. Эти документы служат основанием для построения плана. Поэтому обработку результатов полевых измерений начинают с проверки правильности всех записей и вычислений, сделанных в журнале, а также вычислений поправок за наклон сторон теодолитного хода. Дальнейшая обработка измерений при теодолитной съемке складывается из следующих действий: обработка угловых измерений и вычисление дирекционных углов и румбов сторон, вычисленных приращений и координат вершин теодолитного хода, построение плана участка теодолитной съемки.

Угловая невязка замкнутого хода. f b =åb п -180 0 (n-2)

Допустимая предельная невязка суммы углов f b =1`√n, распределяется с обратным знаком поровну на все углы с округлением до 0,1`

Вычисление дирекционных углов и румбов сторон замкнутого хода. Исходный дирекционный угол a 1 , получают привязкой стороны к пунктам геодезической сети или определяют для нее истинный или магнитный азимут. По известному дирекционному углу a 1 и по исправленным углам b вычисляют дирекционные углы всех сторон замкнутого хода по формулам: a n =a n-1 +180 0 -b n ; a 1 =a n +180 0 -b 1 (контроль измерений)

Угловая невязка разомкнутого теодолитного хода f b =åb n -åb т

57) Геодезическая сеть – это система закрепленных точек земной поверхности, положение которых определено в общей для них системе геодезических координат. Геодезическая сеть бывает 2-х видов: плановая и высотная. В России геодезические сети, как плановые, так и высотные, подразделяются на государственную геодезическую сеть, геодезическую сеть сгущения и съемочную геодезическую сеть. Государственная геодезическая сеть является исходной для построения всех других геодезических сетей. Сеть сгущения служит для дальнейшего увеличения количества точек геодезической сети. Съемочная сеть является геодезическим обоснованием для производства топографических съемок, а также для выполнения различного рода инженерно-геодезических работ.

Плановые геодезические сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации.

При построении геодезической сети методом триангуляции на местности закрепляют ряд точек, которые в своей совокупности образуют систему треугольников. В треугольниках измеряются все углы и некоторые стороны, которые наз базисными.

Метод полигонометрии заключается в построении на местности ломанных линий, наз полигонометрическими ходами. Эти ходы прокладываются обычно между пунктами триангуляции. В полигонометрических ходах измеряются все углы поворота и длины всех сторон.

При построении сети методом трилатерации на местности также строится сеть треугольников, в которых при помощи свето- и радиодальномеров измеряются все стороны.

Высотная геодезическоя сеть строится методом геометрического или тригонометрического нивелирования.

51) Съемку местности производят в зависимости от конкретных условий местности одним из следующих методов: прямоугольных координат, полярным, прямых угловых засечек, линейных засечек, обхода, створов.

При съемках методом прямоугольных координат положение каждой ситуационной точки местности устанавливают по величинам абсциссы Х(расстояние от ближайшей точки съемочного обоснования по стороне теодолитного хода или расстоянием от начала трасы) и ординатой Y(расстояние от соответствующей стороны теодолитного хода или от трассы). Определение ординат Y обычно производят с помощью зеркального эккера и рулетки.

Метод прямоугольных координат наиболее часто используют при съемке притрассовой полосы линейных сооружений в ходе разбивки пикетажа. Ширину съемку притрассовой полосы в масштабе 1:2000 принимают по 100 м в обе стороны от трассы, при этом в пределах ожидаемой полосы отвода съемку ведут инструментально, а далее глазомерно.

Теодолитную съемку методом полярных координат применяют преимущественно в открытой местности, при этом положение каждой ситуационной точки определяют горизонтальным углом b, измеряемым от соответствующей стороны теодолитного хода, и расстоянием S, измеряемым от соответствующей точки съемочного обоснования. Съемку характерных точек местности наиболее часто осуществляют оптическими теодолитами с измерением расстояний нитяным дальномером.

Съемка методом полярных координат оказывается особенно эффективной при использовании электронных тахеометров.

Метод прямых угловых засечек применяют главным образом в открытой местности, там, где не представляется возможным производить непосредственное измерение расстояний до интересуемых точек местности. Положение каждой снимаемой точки относительно соответствующей стороны теодолитного хода определяют измерением двух горизонтальных углов b1 и b2, примыкающих к базису. В качестве базиса обычно служит одна из сторон съемочного обоснования или её часть. Съемку методом прямых угловых засечек обычно ведут оптическими теодолитами и особенно часто используют при производстве гидрометрических работ на реках: измерение поверхностных скоростей течения поплавками, траекторий льдин и речных судов, при выполнении подводных съемок дна русел рек и водоемов и т. д.

Метод линейных засечек применяют, если условия местности позволяют легко и быстро производить линейные измерения до характерных ситуационных точек местности. Измерения производят лентами или рулетками от базисов, расположенных на сторонах съемочного обоснования. Положение каждой снимаемой точки местности определяют измерением двух горизонтальных расстояний s1 и s2 с разных концов базиса.

Метод обхода реализуют проложение теодолитного хода по контуру снимаемого объекта с привязкой этого хода к съемочному обоснованию. Углы b1,b…, bn снимают при одном положении круга теодолита, а измерения длин сторон осуществляют землемерной лентой или рулеткой, нитяным дальномером или светодальномером электронного тахеометра.

Метод обхода используют, как правило, в закрытой местности для обозначения недоступных объектов значительной площади.

Суть метода створов состоит в том, что на прямо между двумя известными точками, размещенными на сторонах съемочного обоснования, с помощью одного из мерных приборов определяют положение характерных ситуационных точек местности.

Метод створов находит применение, главным образом, при изыскании аэродромов, для установления ситуационных особенностей местности в ходе топографических съемок методом геометрического нивелирования по квадратам. При производстве изысканий других инженерных объектов метод створов применяют крайне редко.

50) Теодолитная съемка явл съемкой ситуационной, при которой горизонтальные углы измеряются теодолитом, а горизонтальные

проекции расстояний различными мерными приборами. Превышения между точками местности при этом не определяют, поэтому теодолитная съемка явл частным случаем тахеометрической съемки.

Тахеометрическая съемка явл самым распространенным видом наземных топографических съемок, применяемых при инженерных изысканиях объектов строительства. Высокая производительность тахеометрических съемок обеспечивается тем, что все измерения, необходимые для определения пространственных координат характерных точек местности, выполняются комплексно с использованием одного геодезического прибора – теодолита тахеометра.

Для составления топографических планов участков местности со слабовыраженным рельефом необходима повышенная точность топографической съемки. В таких случаях может быть применен метод геометрического нивелирования, который строят способами:

Способ поперечников к магистральному ходу.

Способ параллельных линий

Способ полигонов

Способ квадратов

Фототеодолитная съемка позволяет определять координаты точек местности и составлять топографические планы, а также готовить цифровые модели местности по фотоснимкам, получаемым при фотографировании земной поверхности.

Аэрофотосъемкой наз комплекс работ, выполняемых для получения топографических планов и цифровых моделей местности с использованием материалов фотографирования местности с летательных аппаратов или из космоса.

В порядке, определенном Правительством Российской Федерации; - организации и обеспечения воинских и специальных железнодорожных перевозок; - руководства мобилизационной подготовкой и гражданской обороной на железнодорожном транспорте; - осуществления государственного контроля (надзора) за деятельностью физических и юридических лиц на железнодорожном транспорте, в том числе в части безопасности...

Частности, в отношении услуг, которые могут повлиять на здоровье граждан или нанести ущерб окружающей среде). Технические регламенты будут двух видов: общие (например, по вопросам экологической безопасности) и специальные (учитывающие особенные виды деятельности). Стандартизация будет носить добровольный характер. Лицензирование отдельных видов деятельности в области охраны окружающей среды. В...

Помощь, предоставляемую коммерческим организациям, являющимся юридическими лицами по законодательству Российской Федерации, в форме субвенций, субсидий, бюджетных кредитов, в т.ч. в виде ресурсов, отличных от денежных средств. Таким образом, взаимоотношения предприятия с бюджетом проходят только через налогообложение. При этом предприятие имеет право использовать все предоставляемые законодатель

Культурный и этнографический музей-заповедник «Кижи»; Госфильмофонд РФ; Государственный мемориальный и природный заповедник «Музей-усадьба Л.Н. Толстого «Ясная поляна»; Московская фабрика декоративной росписи; Российский государственный архив древних актов; – объекты, необходимые для функционирования федеральных органов государственной власти и решения общероссийских задач. К их числу относится...

Раздел 2. Геодезические измерения и съемки

Измерение линий. Дальномеры. Нивелирование. Угловые измерения. Приборы для измерения превышений и углов.. Оптико-электронные приборы. Лазерные измерения. Спутниковые измерения. Математическая обработка результатов геодезических измерений. Геодезические съемки и средства их выполнения. Основы топографии.

Геодезические измерения

Измерение длин и расстояний. Дальномеры

Измерение – это процесс определения количественных значений с помощью технических устройств. Измерения могут быть как непосредственными, так и косвенными, как статическими, так и динамическими, как равноточными, так и неравноточными.

Расстоянием называется пространство, разделяющее два пункта. Длиной называется расстояние между двумя наиболее удаленными точками объекта. Следовательно, для каждой линии (отрезка) можно однозначно определить расстояние, выражающее его длину, в то время как для объекта определяются несколько расстояний (длин) – например длина, ширина и высота.

В инженерных сетях для измерения расстояний и длин используются оптические и электронные дальномеры, стальные ленты, а также стальные, пластиково-кордовые и лазерные рулетки.

При прямых измерениях искомое значение величины находят путем непосредственного измерения этой величины. При косвенных измерениях искомое значение величины определяют на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Рулетка представляет собой стальную или металлопластиковую гибкую ленту, льняную тесьму, разделенные на сантиметровые и миллиметровые деления. Рулетки имеют длину 10 – 200 м и наматываются на ось, находящуюся внутри кожаного или металлического футляра при помощи небольшой рукоятки. Метровые и дециметровые деления имеют цифровые обозначения.

Стальная 20-метровая мерная лента имеет ширину от 10 до 15 мм, а толщину – от 0,2 до 0,4мм. По всей длине ленты пробиты небольшие отверстия через каждые 10 см; каждое пятое отверстие закреплено металлической пластиной диаметром 5 мм. В конце каждого метра с обеих сторон ленты приклепаны пластинки, на которых выдавлены порядковые номера метров, отсчитываемых от обоих концов ленты.

Дальномерами называются приборы, при помощи которых определяются расстояния без непосредственного измерения их стальной лентой, рулеткой или другими мерными приборами.

Прежде чем выйти в поле и начать измерение мерной лентой или рулеткой, они должны быть проверены. Проверка мерной ленты производится путем сравнения ее длины с эталоном на особых приборах, называемых компараторами, а сам процесс сравнения носит название компарирование.

Измерение расстояний рулеткой заключается в следующем (рис.20).

Рис. 20. Измерение линий рулеткой

Один съемщик держит начало рулетки около нулевого значения на первом центре (у прибора), а второй натягивает полотно рулетки ко второму центру (сигналу) с определенным усилием (обычно 5, 10 или 20 кг). Величина силы натяжения необходима для определения поправки за провес (l ). Очевидно, что при разном натяжении, стрела провеса будет различной. Отсчеты по рулетке берутся обоими съемщиками с точностью до миллиметра. Измеренной длиной в этом случае будет разность отсчетов. Для контроля все длины измеряются дважды – в прямом и обратном направлениях. Если расхождение не превышает допустимого значения, за результат принимается средняя величина, в которую вводятся поправки за провес, компарирование, температуру.

При измерении линий, длина которых превышает длину мерного инструмента линию провешивают, то есть устанавливают вешки с отметкой створа линии. Измеряются расстояния между вешками. Длина линии определяется как сумма расстояний между вешками.

При измерении длин сторон теодолитного хода стальной лентой, ее укладывают непосредственно на земле, а концы отмечают шпильками, установленными строго в створе линии. Шпильки изготавливаются из стальной проволоки длиной 40 см, диаметром 3 - 4 мм. Расстояние определяется количеством уложенных лент и домером от последней ленты до точки.

Оптические дальномеры существуют двух типов: с постоянным и переменным параллактическими углами.

Геодезические приборы технической точности (Т30, Т60, Н-3) снабжены нитяными (оптическими) дальномерами с постоянным параллактическим углом.

Устройство нитяного дальномера состоит в том, что в трубе геодезического инструмента, кроме средней горизонтальной нити, натягиваются на диафрагме или нарезаются на стекле две дополнительных горизонтальных нити, отстоящих на одинаковых расстояниях от средней горизонтальной нити сетки (рис.21). Необходимой принадлежностью дальномера является рейка с нанесенными на ней делениями одинаковой величины.

Теория дальномера с постоянным углом состоит в следующем.

На рис.21 визирная ось трубы ОС направлена на рейку MN , которую она встречает в точке С под прямым углом. Параллельные лучи аа 1 и bb 1 , идущие в трубе от крайних нитей сетки а и b , после преломления в объективе, проходят через главный фокус объектива, образуя при пересечении постоянный угол a. Рейку МN эти лучи встречают в точках А и В.