16. Способы измерения расстояния на местности и их точность. Приведение длин линий к горизонту

Расстояния между точками местности можно измерять непосредственно и косвенно. В обоих случаях требуется получить горизонтальное проложение линии местности.

Непосредственное измерение расстояний производится подвесными мерными приборами или мерными приборами, укладываемыми по земле.

Косвенный способ – это установление длин линий через геометрические (аналитические вычисления) или физические соотношения (свето-, радидальномер, т.е. с помощью этих приборов).

Применение того или иного метода зависит от требуемой точности измерений.

Подвесными мерными приборами являются стальные и инварные проволоки длиной (в большинстве случаев) 24 м. В зависимости от применяемых методов, подвесными мерными прибо­рами можно измерять расстояния с относительными средними квадратическими ошибками от 1 : 5000 до 1 : 1 000 000.

Измерения меньшей точности производят по земле стальными мерными лентами и рулетками. Мерные ленты бывают тяжелые и легкие. По конструк­ции концов различают ленты шкаловые и штриховые. Штрихи на ленте помещаются у вырезов (крючков), в которые вста­вляются шпильки для фиксирования положения ленты в процессе измерения; штрих должен находиться против оси шпильки.

Рулетки бывают стальные и тесьмяные. Они служат для измере­ния небольших расстояний. Длина рулеток 5, 10 и 20 м. В нерабочем состоянии они наматываются на катушку, заключенную в футляр.

Чаще всего на начальной части рулетки (в пределах 10 см) нанесены миллиметровые деления, а на остальной части — сантиметровые деления.

При измерениях невысокой точности мерный прибор натягивают рукой. При точных измерениях необходимо сохранить постоянное натя­жение мерного прибора, а также учитывать его температуру. В таких случаях натяжение осуществляют с помощью динамометра или гирь; для учета температуры применяют термометр-пращ.

Фактическая длина ленты обычно отличается от номинальной (заду­манной при изготовлении) длины. Поэтому до производства измерений необходимо определить поправку Al к номинальной длине ленты Zo.

Таким образом, фактическая длина рабочей ленты l_р, которой будут производить измерения, выразится следующим образом:

(IX.1) Если номинальная длина ленты , то

Значение Л I, называемое поправкой ком парирования, определяется путем сравнения длины рабочей ленты с нормальной лентой (/Л), длина которой заранее известна. Процесс сравнения длин мерных приборов называется компарированием. Компарирование мерных приборов выполняется при помощи специальной установки, называемой компаратором. Компараторы бывают лабо­раторные и полевые.

Сравнение рабочих штриховых лент с нормальной лентой можно произвести следующим образом. На ровном участке местности (асфальти­рованное или хорошо выровненное полотно дороги) укладывают рядом рабочую и нормальную меры, совмещают их нулевые деления и, натянув их с одинаковой силой, измеряют миллиметровой линейкой расстояние А1 к между штрихами на передних концах лент; Д^, считается положительной, если рабочая лента, длиннее нормальной, и отрицательной — в противном случае.

ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНИИ МЕСТНОСТИ ЛЕНТОЙ

Подлежащие измерению линии местности должны быть соответству­ющим образом закреплены. Измерение линии АВ (рис. 119) по земле производится путем последовательного укладывания ленты между точками, которыми она закреплена. Профиль местности между точками А и В обычно представляет собой кривую, не совпадающую с соединяющей их прямой линией; поэтому ленту фактически укладывают по кривой, находящейся в створе линии. Створом л и н и и местности называется отвесная плоскость, про­ходящая через конечные точки линии. Перед изме­рением следует обозначить на местности створ линии. Если линия не длинная, 100—150 м, то для этого достаточно поставить вехи в конечных точках (см. рис. 119). Если линия длинная, необходимо выставить в ее створе дополнительные вехи; это действие называется вешением линии. Количество устанавли­ваемых в створе линии вех зависит от характера местности; на равнинной местности — через каждые 100—150 м, на холмистой — более часто, на расстоянии хорошей взаимной видимости между двумя соседними вехами.

В ешение линии можно производить на глаз пли с помощью бинокля. Если взаимная видимость между точками А и В (рис. 119) имеется, наблюдатель становится на продолжении линии, в нескольких (2—3) метрах от вехи (А или В) и помещает глаз G в створе линии; тогда ближайшая веха закроет дальнюю. После этого помощник, по указаниям наблюда­теля, перемещает веху до тех пор, пока она не окажется в створе линии, в точке С; при этом ближайшая веха закроет все последующие вехи. Если в створе линии требуется поставить несколько вех, вешение произво­дят на себя, т. е. начиная с установки дальних вех.

По окончании измерения всей линии считают число шпилек т, име­ющихся у заднего мерщика. Длину линии D подсчитывают по следу­ющей формуле:

(IX.7)

где п — число передач шпилек;

10 — число шпилек в комплекте; 10 — номинальная длина ленты; г — остаток.

Для контроля линию измеряют в прямом и обратном направлениях;, поэтому при измерении в прямом направлении установленные в створе линии вехи не убирают.

На точность измерения линий по земле большое влияние оказывают неровности местности и характер грунта.

Большое влияние на конечный результат может оказать ошибка от неточного укладывания ленты в створе линии. Для ослабления влияния этой ошибки надо тщательно провешивать линию, устанавливая при этом достаточное число вех. Точность составляет от 1/1000 до 1/2000.

ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ОПТИЧЕСКИМИ ДАЛЬНОМЕРАМИ, РАДИО-, СВЕТОДАЛЬНОМЕРАМИ

В последнее время широкое распространение получили приборы, основанные на принципе электр.измерения времени распространения э.-м. волн между конечными точками измеряемой линии.

Дальномеры - приборы и приспособления, позволяющие определять расстояния между точками местности. Существуют дальномеры (в зависимости от вида эл.колебаний):

1) оптические дальномеры;

2) световые дальномеры и радиодальномеры, основанные на измере­нии (тем или иным путем) времени прохождения световыми волнами или радиоволнами определяемого расстояния, при этом скорость распространения указанных волн с считается известной.

Светодальномеры подразделяются на:

• импульсные,

• фазовые

В импульсных светодальномерах непосредственно измеряют промежуток времени t, в течение которого световой импульс про­ходит двойное расстояние между конечными точками измеряемой линии. Принцип измерения расстояния импульсным дальномером показан на рис. 61.

Импульс электромагнитных колебаний передатчиком / направляется к отражателю 3; одновременно часть импульса направля­ется на индикатор времени 4. Отраженный импульс улавливается приемником 2 и регистрируется индикатором времени. Для образования сигнала и обеспечения работы частей дальномера служит источник энергии 5. Определив время t прохождения импуль­сом пути «передатчик — отражатель — приемник» и зная скорость v распространения электромагнитных волн в воздухе, можно рассчитать расстояние между точками А и В по формуле

где v —скорость распространения электромагнитных волн в воз­духе, равная v = v_o/n; v₀ —скорость распространения электромаг­нитных волн в вакууме (v_o = 299792,5±0,4 км/с); n —показатель преломления воздуха, зависящий от температуры, давления и влажности воздушной среды; D₁, - расстояние, проходимое свето­вым импульсом от передатчика до отражателя; с —постоянная дальномера, определяемая специальными исследованиями. Светодальномеры имеют сравнительно низкую точность.

Принцип измерения расстояния радиодальномером практически тот же.

Радиодальномер состоит из двух взаимозаменяемых приемопередающих радиостанций, размещаемых в пунктах, между которыми определяется расстояние. Радиостанции снабжены устройствами для измерения времени прохождения радиосигналов от одного пункта до другого. В отличие от светодальномеров, на работу которых существенное влияние оказывают атмосферные условия, радиодальномеры позволяют вести измерения при любых метеорологических условиях (кроме сильного дождя) и в любое время суток. Радиодальномеры обладают большей (до 150 км) дальностью действия, чем светодальномеры.

Недостатком радиодальномеров являются большая постоянная часть погрешностей измерений (до 3—5 см) и возможность получения ошибочных результатов вследствие отражения радиоволн от складок рельефа и местных предметов.

Обеспечивают измерение расстояний до 30—40 км с точ­ностью 1 ; 200 000—1 : 300 000.

Оптические дальномеры — это геодезические приборы, позво­ляющие определять горизонтальные и наклонные расстояния кос­венным методом. В основу определения расстояний оптическими дальномерами положено решение равнобедренного (или прямоугольного) треугольника, имеющего одну короткую сторону (рис. 62, а). Острый угол в такого треугольника называется параллактическим, а противолежащая сторона — базой.

Расстояние D определяется решением параллактического тре­угольника по формуле

Определение горизонтальных проекций наклонных расстояний при измерении длин дальномером.

На практике при определении расстояний с помощью нитяного дальномера по вертикальной рейке визирование обычно производится наклонным лучом.

где ∆Ln = Lsin²v—поправка за наклон в измеренное дальноме­ром наклонное расстояние.

Приведение к горизонту длины наклонной линии, измеренной лентой

На местности лентой измеряют длину D линии АВ (рис. 121), расположенной под углом v к горизонту. Однако для изображения ее на планах и картах необходимо знать горизонтальное проложение АВ1 = s линии местности АВ. Из прямоугольного треугольника АВ₁В и согласно формуле