Лекція 1.2.1. Вимірювання довжин ліній на місцевості

1. Поняття про геодезичні вимірювання.

2. Вимірювання довжин ліній механічними засобами.

3. Вимірювання довжин ліній оптичними віддалемірами.

4. Вимірювання довжин ліній радіофізичними засобами.

Поняття про геодезичні вимірювання

Вимірюванням називають процес порівняння даної фізичної величини з іншою фізичною величиною, прийнятою за одиницю вимірювання. Будь-яке вимірювання виконують при наявності таких факторів:

1. об'єкт вимірювання;

2. суб'єкт вимірювання;

3. прилад для вимірювання;

4. метод вимірювання;

5. зовнішнє середовище.

Вимірювання поділяють за фізичним виконанням на: прямі й непрямі; за кількістю вимірів: на необхідні і надлишкові; за точністю: на рівноточні й нерівноточні.

Геодезичні вимірювання виконуються на земній поверхні, під землею, на морі й з космосу. При цьому, в більшості випадків, вимірюються кути між лініями, відстань між точками, перевищення.

Геодезичні вимірювання в обов'язковому порядку супроводжує надійний контроль. Контроль - це невід'ємна частина геодезичних вимірювань. На основі контролю геодезист переконується в тому, що отримані результати відповідають вимогам і нормам точності.

В нашій країні основною одиницею вимірювання кутів є градус. Крім цього, кути можуть вимірюватись в градах і радіанах. Град дорівнює сотій частині прямого кута. Радіан - центральний кут, який спирається на дугу окружності, що дорівнює радіусу. Один радіан дорівнює р = 57.296° = 3438' = =206265".

За одиницю вимірювання довжини прийнятий метр. Нині за еталон метра беруть відстань, яку долає світло у вакуумі за 1:299792458 с.

Вимірювання довжин ліній механічними засобами

До механічних засобів відносять мірні стрічки, рулетки різної довжини. Вимірювання виконують або на поверхні землі, або підвішуючи прилад для вимірювання на невеликій відстані (1 - 1.5 м) на спеціальних штативах. В будь-якому випадку замість прямої - найкоротшої відстані між кінцевими точками лінії - вимірюють деяку ламану лінію. Тому для отримання горизонтального прокладення й вимірюють кут нахилу лінії або її окремих частин (рис. 24). Місцевість з кутами нахилу до 2° вважають рівнинною.

На рисунку видно, що горизонтальне прокладення між точками А і В буде дорівнювати сумі відрізків й\„ й2, й3, довжина яких обчислюється за формулою:

й = В ■ собу, (13)

де   В - похила відстань, виміряна на місцевості; V - кут нахилу.

Перевагами механічних засобів вимірювання довжин ліній є:

1. висока точність вимірювання ліній, довжина яких не перевищує довжини приладу для вимірювання;

2. простота будови та експлуатації;

3. невисока вартість.

Суттєвим недоліком є велика трудоємність при вимірюванні довжин ліній, обумовлена необхідністю розчищування наземної траси і вимірювання кутів нахилу окремих ділянок лінії.

Віддалеміри - це геодезичні прилади, призначені для непрямого визначення довжини лінії. Оптичні віддалеміри за конструкцією поділяють на ниткові й віддалеміри подвійного зображення. Віддалеміри подвійного зображення сьогодні практично не використовують. Ниткові віддалеміри застосовують частіше, конструктивно вони виконані у вигляді зорової труби теодоліта чи нівеліра, на сітку якої нанесені два віддалемірних штриха р і д (рис. 25). Для визначення відстані в точці А встановлюють теодоліт і візують на рейку, встановлену в точці В.

Промені від віддалемірних штрихів р і q проходять через об'єктив, фокус і7 і утворюють паралактичний кут в. На рейці відповідно отримуємо проекції променів у точках Р і ). За кількістю поділок між ними можна визначити довжину /.

де /об - фокусна відстань об'єктива;

д - стала відстань від осі обертання теодоліта 22 до осі симетрії

об' єктива.

Вимірювання довжин ліній оптичними віддалемірами.

Згідно з рисунком відстань В визначається за формулою

В = Д + /об +8, (14)

Складові/об і д конструктивно сталі, отже їх позначають як

С = /об +8.

(15)

Величину В\ визначають за формулою

В, = -І • сія в. 1    2 2

(16)

Кут в сталий, тому позначимо

1    в ^

22

(17)

Тоді

В = К • І + с.

(18)

Для зручності відстань між штрихами сітки ниток обирають таку, щоб коефіцієнт К = 100. Таким чином, один сантиметр на рейці дорівнює 1 м довжини лінії на місцевості. Відносна точність визначення довжини лінії на місцевості становить 1:300.

Під радіофізичними засобами розуміють прилади для вимірювання довжин ліній за часом розповсюдження електромагнітних коливань між кінцевими точками лінії. Залежно від виду електромагнітних коливань радіофізичні засоби поділяють на світловіддалеміри і радіовіддалеміри.

Під час вимірювання довжини лінії в початковій точці встановлюють прийомопередавач, який випромінює електромагнітні хвилі, а в кінцевій точці -віддзеркалювач, який відбиває хвилі в зворотному напрямку. В такому випадку шукана відстань В визначається за формулою

де  V - швидкість поширення електромагнітних хвиль;

ґ - інтервал часу проходження електромагнітних хвиль.

Обробка сигналу виконується безпосередньо в світловіддалемірі, а результат вимірювання виводиться на табло.

При виконанні інженерно-будівельних робіт застосовують електронні тахеометри, які дозволяють вимірювати відстані до декількох кілометрів з точністю 1 - 10 мм.

Для вимірювання відстаней до 150 м з похибкою 2 - 3 мм на будівельних майданчиках і в приміщеннях використовують лазерні рулетки, які не потребують віддзеркалювача.

Перевагами радіофізичних засобів вимірювань є:

1. висока швидкість вимірювань;

2. висока точність;

3. можливість вимірювання великих відстаней без підготовки траси. До недоліків можна віднести - високу вартість і відносно складну будову.

Вимірювання довжин ліній радіофізичними засобами.

В = -V • г,

2

(19)