Даниленко Т.С. Организация и производство геодезических работ при крупном строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

или с учетом (II. 17)

(II. 18)

а в относительной мере и принимая В = 2 м

и d

d d

d ~~ Bp* ~4", 13-105-

(II. 19)

Полагая m

= ±1" при В =2 мсогласно (II. 18)—(II. 19) получим:

для d = 75 м m

= ± 1,4 см, m

:d = 1 : 5500,

для d = 100 м m

= ±2,4 см, m

:d = 1 :4130,

для d = 500 м m

= ±61 см, m

d = 1 : 826.

Отсюда следует, что в дальномерах с постоянным базисом

ошибка в расстоянии прямо пропорциональна квадрату расстояния

и обратно пропорциональна длине базиса.

По формуле (II. 19) можно, например, рассчитать, с какой точ-

ностью следует измерить параллактический угол е (см. рис. 20, а),

чтобы по 2-метровой инварной рейке, устанавливаемой горизон-

тально, определить расстояние d = 100 м с относительной средней

квадратической ошибкой 1 : 3000.

Подставляя в формулы (II. 19) исходные данные и решая отно-

сительно т

, получим

Такую ТОЧНОСТЬ можно получить измерением 3—4 приемами

точным оптическим теодолитом Т2.

4. Дальномеры двойного изображения с посто-

янным базйсом основаны на принципе действия клиновых

или линзовых компенсаторов либо совместного их использования.

Дальномерная насадка ДН-08 (рис. 20, б) с линзо-

вым компенсатором надевается на оправу объектива зрительной

трубы теодолитов Т2, Т5 и Т10. В комплект дальномерной насадки

входят две базисные рейки. Рейку устанавливают в горизонталь-

ное положение по круглому уровню при помощи подъемных винтов

треножника, а перпендикулярно измеряемой линии — по оптиче-

скому визиру на рейке.

Рейки изготовлены из алюминиевых трубок, на которых закреп-

лены четыре марки: концевые с расстоянием между ними 1018 мм

и внутренние — 550 мм; первые используют при измерении линий

длиной от 180 до 700 м; вторые — от 50 до 180 м.

Дальномерной насадкой ДН-8 расстояния измеряют с относи-

тельной средней квадратической ошибкой 1 : 1500.

В процессе работы периодически, через 2—3 недели, на поле-

вом компараторе определяют коэффициент дальномера.

• В дальнейшем тексте, если не оговорено р

или р°, читать р = 206 265".

1_ 413000

3000

•

100

= ±1\4.

§ 17. ДАЛЬНОМЕРЫ В УГЛОМЕРНЫХ И УГЛОНАЧЕРТАТЕЛЬНЫХ

ИНСТРУМЕНТАХ

Весьма широкое применение в инженерно-геодезической прак-

тике находят специальные инструменты, при помощи которых мо-

гут выполняться топографические съемки, тригонометрическое ни-

велирование и измерение расстояний. К таким универсальным

инструментам относятся тахеометры-полуавтоматы и автоматы,

авторедукционные тахометры, кипрегели-автоматы (табл. 8).

Таблица 8

Шифр

инст-

ру-

мента

Характеристика инструмента

Основное назначение инструмента

Тахеометры (ГОСТ 10812—64)

ТА

ТП

ТВ

Авторедукционный с автоматическим

определением горизонтального рассто-

яния и превышения

Полуавтомат с автоматическим опре-

делением горизонтального расстояния

С инструментальным базрсом, авто-

матическим или полуавтоматическим

определением горизонтальных расстоя-

ний и превышений

Топографические съемки

Полигонометрические ходы с от-

носительной ошибкой порядка

1 :5000. Тахеометрические съемки

Тахеометрические съемки трудно-

доступных участков и открытых

карьеров

МУ

Мензулы (ГОСТ 10814—64)

Универсальная

Кип р егел и (ГОСТ 10813—64)

Топографические съемки

КА

Авторедукционный с автоматиче-

ским получением горизонтального

расстояния и превышения

Топографические съемки

Тахеометры круговые, как известно, представляют со-

бой обычные теодолиты-тахеометры с нитяными дальномерами.

По измеренному дальномерному расстоянию и вертикальному

углу визирования на рейку вычисляют, пользуясь известными фор-

мулами, горизонтальное проложение измеряемой линии и превы-

шение между ее конечными точками.

Тахеометр ы-п олуавтоматы оснащены вместо верти-

кального круга редуцирующим устройством, по которому отсчет

по рейке соответствует горизонтальному проложению измеряемой

линии, либо высотомерами для отсчета превышения точек этой

линии.

Тахеометр ы-а в т о м а т ы оснащены оптико-механически-

ми либо оптическими редуцирующими устройствами, имеют хоро-

шего качества отсчетные приспособления — верньеры, микроскопы.

Техническая характеристика тахеометров приведена в табл. 9.

Техническая характеристика тахеометров и кипрегелей

Таблица 9

Наименование прибора

Зрительная труба

«а

s Я

вГЯ

So?

а я

Э о.

л я

Лимбы

горизонтальный

вертикальный

диаметр,

мм

цена

деления

отсчетное приспособление

цена

деления

точность

отсчета

наименование

цена

деления

точность

отсчета

диаметр,

мм

цена

деления

Цена деления

уровня на

алидаде

Тахеометр ТП

Авторедукционный тахео-

метр ТВ

Редукционный тахеометр

Redta-002

Редукционный тахеометр

BRT-006

Тахеометр-автомат Dahl-

ta-020

Кипрегель-автомат КА-2

1°30'

15,7

2° 30'

Р24'

2°42'

1°20'

°20'

2.0

2,0

2.5

1,8

3,0

10'

114

1°

10'

12"

30"

Шкаловый микро-

скоп

Микроскоп-оцен-

щик

Шкаловый микро-

скоп

Шкаловый микро-

скоп

Шкаловый микро-

скоп

Микроскоп-оцен-

щик

10'

12"

30"

10'

1°

ТО

30"

50-

90"

* Уровень на трубе с такой же ценой деления.

Авторедукционный тахеометр ТП (рис. 21,а) пред-

назначен для проложения полигонометрических и тахеометриче-

ских ходов, производства тахеометрической съемки повышенной

точности. Оптическая система измерения углов разработана по

схеме теодолита Т5. Зрительную трубу можно переводить через

зенит окулярным коленом. Шкаловый микроскоп расположен па-

раллельно зрительной трубе.

Тахеометр имеет повторительную систему вертикальной оси и

дальномер двойного изображения с неподвижными оптическими

клиньями компенсатора.

Тахеометром можно измерять расстояния длиной от 20 до 180 м,

редуцированные на горизонтальную плоскость; по той же рейке

автоматически получают превышения.

На рейке имеется три нониуса: средний служит для отсчетов

расстояний от 20 до 180 м и превышений до ±90 м; правый ис-

пользуют при измерении расстояний от 90 до 180 м и превышений

от +90 до +180 м; левый — при тех же расстояниях, но отрица-

тельных превышениях (от — 90 до —- 180 м).

В правой колонке тахеометра размещен оптический дально-

мер — высотный узел, состоящий из двух треугольных призм,

компенсатора дальномера-высотомера, оборачивающей призмы и

телескопической полулинзы. В левой колонке установлена одно-

сторонняя оптическая система, предназначенная для передачи

изображения штрихов горизонтального и вертикального кругов.

В отсчетной системе вертикального круга одна из призм подвеше-

на на упругой пластине и служит компенсатором, действующим

при наклоне вертикальной оси (наклоне подставки) в преде-

лах ±3'.

4 — отсчетная линейка; 5 — лупа

Оптический отвес расположен в алидадной части тахеометра.

Подставка тахеометра стандартная, что позволяет выполнять из-

мерения по трехштативной системе.

К тахеометру в комплект включают две рейки со штангами и

рейкодержателями и три штатива с подставками.

Авторедукционный тахеометр ТВ (рис. 21,6) отно-

сится к дальномерам двойного изображения с переменной базис-

ной линейкой при инструменте (см. табл. 9). Тахеометр предназ-

начен для измерения горизонтальных проложений линий, углов и

превышений, может быть применен в условиях интенсивного дви-

жения транспорта, удобен при съемках труднодоступных участков,

участков открытых горных выработок в карьерах, при замерах

объемов насыпей, трассировках и перенесении проектов сооруже-

ний на местность. Расстояния измеряют при углах наклона в пре-

делах ±45° от 2 до 60 без дополнительной оснастки и от 60 до

180 м с помощью небольшой дальномерной рейки.

Дальномерная рейка, входящая в комплект прибора, представ-

ляет собой постоянный базис, определяемый тремя закрепленными

на ней марками, расстояние между которыми по 300 мм, на ней

закреплен визир для наведения на веху. Микроскоп можно вра-

щать во втулке крепления, когда работают при двух положениях

вертикального круга.

У тахеометра система вертикальной оси неповторительная. Оп-

тическим отвесом, расположенным в алидадной части, можно ви-

зировать на расстояние от 300 мм до бесконечности. На зрительной

трубе имеется оптический визир для предварительного быстрого

наведения на цель. Точное наведение на цель осуществляется мик-

рометренным винтом, соосным с зажимным.

Ось тахеометра входит во втулку стандартного треножника.

Опытные образцы тахеометров при испытаниях в лабораторных

и полевых условиях показали высокие качества: средняя квадра-

тическая ошибка измерения горизонтальных проложений линий до

60 м при углах наклона ±45° не превышала ±4-т-6 см, горизон-

тальных углов ±30" и вертикальных — ±40" [115].

Тахеометр ТВ в отличие от аналогичных конструкционных даль-

номеров [BRT-006 Народного предприятия «Карл Цейсс» (Иена)],

основанных на принципе кинематической связи оптического эле-

мента системы с вращающейся зрительной трубой, более устойчив

против температурных влияний. Для предохранения подвижной

пентапризмы на измерительной линейке от непосредственного воз-

действия солнечных лучей консольно закрепляют съемную солнце-

защитную крышку.

Редукционный тахеометр Redta-002 (рис. 22, а)

[«Карл Цейсс» (ГДР)] относится к тахеометрам-полуавтоматам

(ТП) с оптико-механическим редуцирующим устройством для даль-

номера (см. табл. 9) и к повторительным теодолитам с нитя-

ным дальномером и дальномером двойного изображения. Отсче-

ты по рейке, взятые при помощи редуцирующего устройства, соот-

ветствуют горизонтальному проложению измеряемой линии.

Односторонний шкаловый микроскоп горизонтального и верти-

кального кругов помещен рядом со зрительной трубой.

Горизонтальный и вертикальный стеклянные круги тахеометра

разделены на градусные интервалы и оцифрованы; кроме того, на

вертикальном круге нанесена тангенциальная шкала с ценой деле-

ния 0,001.

Дальномер двойного изображения служит для отсчетов по гори-

зонтальной рейке, устанавливаемой на одной высоте с тахеомет-

ром перпендикулярно створу измеряемой линии.

Точность измерения линии при благоприятных внешних усло-

виях соответствует 1 : 5000.

Редукционный тахеометр BRT-006 (рис. 22,б) от-

носится к типу ТВ (см. табл. 9). Инструмент является оптическим

с поворотным горизонтальным кругом, имеет редукционный даль-

номер двойного изображения и базисную рейку (линейку) при ин-

струменте. Деления на горизонтальном и вертикальном стеклян-

ных лимбах отсчитывают по общему одностороннему шкаловому

микроскопу, находящемуся на подставке зрительной трубы. Зри-

тельная труба 15-кратного увеличения прямого изображения имеет

коленчатую форму; к ее оси вращения прикреплены базисная ли-

нейка и вертикальный круг. Верхняя половина светового отверстия

объектива зрительной трубы перекрыта неподвижной пентаприз-

мой, а нижняя — подвижной *.

Дальномер предназначен для измерения расстояний от 2 до

60 м. К тахеометру придается вспомогательная горизонтальная

базисная рейка. С помощью этой рейки диапазон определения рас-

стояния составляет 60 ч- 180 м.

* Разность температур пентапризм при работе инструментом не должна

превышать 6° (Реферативный журнал по геодезии и аэросъемке, 1972, 8. 52. 270).

Измерения расстояний при благоприятных внешних условиях и

пользовании сигналом или вспомогательной базисной рейкой про-

изводят со средней относительной ошибкой 1 : 1500.

Лимбы горизонтального и вертикального кругов имеют градо-

вые или градусные деления с ценой одного деления соответственно

и 3'; отсчеты оцениваются с точностью соответственно 50

сс

и 30".

В комплект тахеометра включают: сигнал, вспомогательную

рейку, штатив, жесткий отвес и окулярную призму для трубы.

Рис. 23. Мензула и кипрегель КА-2

Тахеометр предназначен для тахеометрической съемки мест-

ности, съемки скальных участков, для производства архитектурно-

планировочных работ, замеров объемов в карьерах и при возведе-

нии земляных сооружений.

Редукционный тахеометр Dahlt а-020 (рис. 22, в),

выпускаемый заводом Народного предприятия «Карл Цейсс», от-

носится к тахеометрам-автоматам (типа ТА). Техническая харак-

теристика тахеометра приведена в табл. 9. Инструмент с дисковым

повторительным приспособлением; лимб горизонтального круга

включают и выключают при помощи рычажка. Изображения деле-

ний горизонтального и вертикального стеклянных кругов оптической

системой передаются для отсчета в односторонний шкаловый микро-

скоп, расположенный рядом со зрительной трубой. Диаграмма на

вертикальном круге передается оптической системой в фокальную

плоскость зрительной трубы. На диаграмме пары кривых превы-

шений, симметрично располагаемые относительно линии горизонта,

охватывают угловой интервал: 1) от 0 до + 10° и от 0 до— 10°,

при этом кривым соответствует коэффициент k = 10; 2) от + 6

до +22,5° и от —6 до —22,5° с коэффициентом k = 20;

3) от +11 до +45° и от -—И до —45° с коэффициентом k = 100.

У кривых для отрицательных углов перед числовым значением ко-

эффициента поставлен знак минус. Кривой горизонтальных рас-

стояний соответствует коэффициент k = 100.

Тахеометром горизонтальный угол измеряют одним приемом

со средней квадратической ошибкой ±5", расстояния — с ошибкой

±0,1—0,2 м и превышения — с ошибкой: ±0,05 м при k = 10,

±0,05—0,1м при k = 20 и ±0,1—0,2 при k = 100 на 100 м горизон-

тального расстояния.

В инженерно-геодезической практике на строительствах нахо-

дит применение серийно выпускаемый оптический кипрегель-авто-

мат КА-2 с прямой зрительной трубой.

Кипрегель-автомат КА-2 с мензулой (рис. 23) предназ-

начен для топографических съемок местности.

Оптическая система кипрегеля включает зрительную трубу и

стеклянный лимб, снабженный призменным блоком и системой

призм, передающих изображение нанесенной на лимбе номограм-

мы в окуляр зрительной трубы. Нанесенные на лимбе кривые рас-

считаны для углов наклона от —45 до +45° и соответствуют ок-

ругленным коэффициентам вычисления превышений: —10; —20,

—100, +10, +20, +100. Кривая D горизонтальных проложений

соответствует коэффициенту дальномера, равному 100.

§ 18. СВЕЮ- И РАДИОДАЛЬНОМЕРЫ

Свето- и радиодальномерные способы измерений кардинально

меняют к лучшему технологию создания опорных геодезических

сетей в пересеченных и горных условиях местности, на крупных

строительных площадках.

Дальномеры физические, основанные на принципе измерения

времени прохождения световой или радиоволны на определенном

участке, называются соответственно свето- и радиодальномерами.

При применении физических дальномеров кроме заметного

улучшения технического исполнения работ при линейных измере-

ниях, значительно возрастают скорость выполнения задания и

производительность труда. Практикой установлено, что произво-

дительность труда при измерении линий светодальномером в ба-

зисных сетях триангуляции повышается в 10 раз, в полигонометрии

по сравнению с применением проволок — в 3—4 раза и с приме-

нением параллактического метода — в 1,5—2 раза.

В зависимости от длины и точности измерения линий и габари-

тов светодальномеры подразделяют по видам:

1) большие светодальномеры, предназначенные для измерения

расстояний до 30—40 км с относительной ошибкой не более

1 : 400 000;

2) средние светодальномеры, при помощи которых измеряют

расстояния 5—20 км с относительной точностью 1:100 000 —

1 : 300 000;

3) малые светодальномеры, называемые топографическими,

позволяют измерять расстояния от нескольких метров до несколь-

ких сотен метров, а некоторые из них даже до 10 км с точностью

1 : 10 000 - 1 : 100 000.

3 4-1895

В практике инженерной геодезии измерение линии длиной свы-

ше 2—3 км с высокой точностью приходится выполнять сравни-

тельно редко, тогда как измерения длин линий до 0,5 км со-

ставляют массовые виды работ. Большинство линий достаточно

бывает измерять с относительной ошибкой порядка 1:10 000 —

1:100 000.

Радиодальномеры позволяют измерять расстояния на линей-

ных сооружениях значительной протяженности с достаточной точ-

ностью.

Современные конструкции светодальномеров отечественных

СТ-65, ТД-2, зарубежных EOS (ГДР), NASM-4B и 6А (Шве-

ция) и радиодальномеры отечественного выпуска РДГВ и ДГВ

позволяют определить расстояния до 3—5 км с достаточной точ-

ностью, требуемой при выполнении инженерно-геодезических

работ. К малым светодальномерам относятся приборы отечествен-

ного изготовления КДГ-3, МСД-1, светодальномерная насадка

ДНК-2, которые по своим габаритным, весовым и качественным

показателям соответствуют условиям широкого применения их на

большой строительной территории для выполнения разнообразных

инженерно-геодезических работ.

§ 19. ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ СВЕТОДАЛЬНОМЕРАМИ

В основу конструкции светодальномеров положено определение

времени прохождения световым лучом (сигнал) измеряемой ли-

нии. По измеренному отрезку времени t и известной скорости v све-

та (установленной с точностью порядка 1 :5 • 10

) вычисляют рас-

стояние (рис. 24) прохождения светового луча

Время прохождения светового потока определяют косвенно, на

основе учета зависимости параметров в колебательном движении.

Принципиальная геометрическая схема определения расстоя-

ния может быть представлена в виде вращающегося вокруг точ-

ки О (рис. 24, а) вектора OA = R. Если в точке О провести прямо-

угольные оси координат ОХ и ОУ, то положение вектора R относи-

тельно оси абсцисс в начальный момент времени t

{

определится

начальным углом <pi — начальной фазой колебания. В некоторый

другой момент времени t

положение вращающегося вектора R

будет зафиксировано углом ф

, равным

где Т — время полного оборота вектора R\

= 180°.

В момент времени t

абсцисса конца вектора R определится

величиной

D = vt

(И. 20)

<?2 = ?1 + y

—

У»

(11.21)

(11.22)

Если по оси ординат отложить произведение времени движения

t на скорость v, выраженное в отрезках, а по оси абсцисс — вели-

чину х, соответствующую этому моменту, и точки с этими коорди-

натами соединить линией, то получим графическое изображение

гармонического колебательного процесса.

Наибольшее отклонение А точки кривой от ординаты называют

амплитудой колебания, а расстояние А, вдоль ординаты, соответст-

вующее смещению точки, движущейся со скоростью v за время

одного периода Г,— длиной волны

= иГ = 4.

(II. 23)

где ! = Y —

число

колебаний, со-

вершаемых в единицу времени,

называемое частотой колебаний.

Обычно Т выражают в се-

кундах (сек), а / — в герцах (гц).

Расстояние D распространения

вдоль оси ординат гармониче-

ского колебательного движения

за период времени t может быть

выражено формулой

D = NX + АХ,

(11.24)

где N — целое число волн;

АХ

—

дробная часть волны, причем АХ =

?2 —

= Х-

здесь

2п

фазо-

Рис. 24. Принцип измерения расстоя-

ния физическим дальномером

а — возникновение разности фаз; б — прин-

ципиальная схема измерения расстояния:

1 — источник питания; 2 — источник света;

5 —оптическая система формирования н

передачи сигнала; 4 — приемник поступаю-

щих сигналов; 5 — устройство определения

времени прохождения сигналов; 6 — отра-

жатель; 7 — ход светового луча

вый угол в долях фазового цикла).

Длина световой волны видимого спектра очень мала, состав-

ляет 0,40—0,76 мкм ( 1 мкм = 0,001 мм), поэтому для измерения

расстояний используют модулированный световой поток (с изменен-

ными параметрами колебательного движения).

При амплитудной модуляции сохраняют частоту колебаний пу-

тем изменения амплитуды колебания.

Частота модуляции светового потока в светодальномерах пре-

имущественно составляет 10 X 10

гц или 30 X 10

гц*, поэтому

длина волны модулированных колебаний приблизительно состав-

ляет от 15 до 30 м.

По подобранной длине волны модулированного светового по-

тока и измеренному числу N целых уложений волны и ее части ДХ

расстояние вычисляют по формуле (II. 24).

* Герц (гц) — единица частоты колебания, равная одному периоду (охваты-

вающему законченный процесс) в секундах. Единицами частоты являются килогерц

(кгц); 1 кгц = 10

гц; мегагерц (Мгц): 1 Мгц = 10

гц.