Устранение погрешностей, снижающ.точность измерения горизонт.углов теодолитом
На точность измерения горизонтальных углов влияют следующие основные погрешности:
1. центрирования (установка оси вращения теодолита над вершиной измеряемого угла, максимальное значение которой равняетсяΔс. p/d),
2. редуцирования (внецентренное положение визирной цели, вычисляемой по формуле аналогичной погрешности центрирования),
3. визирования (зависит от увеличения зрительной трубы и составляет величину 60"/v),
4. отсчетов на лимбе, принимаемой равной половине точности отсчетного устройства, т.е. mo= t/2.
При соблюдении методики угловых измерений техническими теодолитами влияние погрешностей за центрирование и редуцирование можно свести к пренебрегаемо малым величинам. Тогда, главное влияние на точность измерения оказывают погрешности отсчетов по лимбу. Учитывая это, определим среднюю квадратичную погрешность измерения угла. При измерении угла после наведения на точки делаются отсчеты по лимбу со средней квадратичной погрешностью mo = t/2. Эту погрешность можно принять за погрешность направления измеряемого угла, т.к. другие виды погрешности не оказывают существенного влияния.
Погрешность угла как разности двух направлений
mβ' = mo√2 = (t/2) . √2.
Средняя квадратическая погрешность угла, измеренного дважды при КЛ и КП,
mβ = (t/2) . √2 / √2 = t/2.
Средняя квадратичная погрешность разности двух значений угла в полуприемах:
md = mβ' √2 =(t/2) . √2 . √2 = t,
а предельная погрешность с вероятностью 95% принимается равной удвоенной, т.е.
md(пред) = 2md = ±2t.
Таким образом, разность между значениями угла в полуприемах не должна превышать двойной точности отсчетного устройства.
26. Измерение углов наклона теодолитами Т30, 2Т30П – определение места нуля вертикального круга, вычисление углов наклона.
Измерение вертикальных углов начинают после приведения теодолита в рабочее положение. В теодолитах Т30-4Т30П используется цилиндрический уровень на алидаде горизонтального круга. В теодолитах, оснащенных цилиндрическим уровнем при алидаде вертикального круга, проверяют установку этого уровня.
Место нуля вертикального круга (МО) - это величина отсчета по вертикальному кругу теодолита при горизонтальном положении осей: визирной оси зрительной трубы и оси цилиндрического уровня на алидаде вертикального круга. В теодолитах Т30-4Т30П величина МО представляет угол между направлением радиуса отсчетного индекса И и диаметром 119 лимба 90°-270°, установленным вертикально по цилиндрическому
уровню.
В зависимости от рабочего положения теодолита КП (см. рис) или KJI (см. рис. 4.17, б) угол наклона вычисляется
по формулам
v= 180°-П + М0; (4.7)
v = Л - МО. (4.8)
Приравняв выражения (4.7) и (4.8), найдем МО = (Л + П - 180°) / 2. (4.9) В хорошо отъюстированном теодолите МО близко или равно нулю. Если МО = 0° 00', то в положении теодолита КЛ отсчет Л по вертикальному кругу равен углу наклона v.
Формулы (4.7)-(4.9) применительно к различным теодолитам записываются в несколько ином виде в зависимости от типа оцифровки градусных делений вертикального круга. Для теодолитов ТЗО и 4 Т 3 0 И с круговой оцифровкой 0° - 359° используются следующие формулы:
МО = (Л + П+ 180°)/2; (4.10)
v = Л - МО; (4.11)
v = M O -n -1 8 0 °; (4.12)
v = (Л - П - 180°) / 2. (4.13)
При измерении вертикальных углов колебания величины МО не должны превышать 2t - двойной точности отсчетного устройства (Г в теодолитах Т30-4Т30П). Из полученных величин МО используется среднее.
В теодолитах Т30-4Т30П после определения величин МО и v вновь визируют на точку М при КЛ и, удерживая пузырек уровня в нуль-пункте, зрительную трубу ставят на отсчет по вертикальному кругу Л = v. Затем вертикальными юстировочными винтами сетки ее среднюю горизонтальную нить совмещают с изображением точки М, после чего определяют полученную величину МО.
27. Схемы формулы и точность геодезических методов нивелирования. Понятие о спутниковом нивелировании, его точности
Тригонометрическое нивелирование между двумя пунктами А и В включает измерение расстояния и угла наклона между ними (рис. 6.13) с последующим вычислением превышения h по тригонометрическим формулам. Над пунктом А ставят электронный тахометр или теодолит, на пункт В – рейку или веху. На рейке или вехе отмечают точку визирования W и измеряют высоту визирования (высоту вехи) и – превышение WB. Над пунктом А измеряют высоту прибора / (превышение JA). Прибором измеряют угол наклона v линии JW. Наклонное
расстояние JW = D определяют, например, светодальномером или оптическим дальномером.
Из треугольника JWE вычисляют неполное превышение EW = К. Вертикальный отрезок WB' = h + v = h’ + i, отсюда искомое полное превышение
h = h' + i- v.
При расстояниях D > 200 м в определяемом превышении h учитывают поправку / на кривизну Земли и рефракцию, которую вычисляют по формуле (6 .8 ). Следовательно,
h = h’ + i - v + f (6 .1 2 )
Геометрическое нивелирование выполняется по схеме (рис. 6.1, а) с помощью геодезического прибора (нивелира J)
с горизонтальным лучом визирования и нивелирных реек 1 и 2 (прямолинейных мер длины со специальными линейными шкалами), которые ставят вертикально на нивелируемые точки Л и В.
Нивелирование от середины
Физические методы нивелированияоснованы на использовании определенных физических явлений – это нивелирование гидростатическое, барометрическое и радиолокационное.
Гидростатический нивелир действует по принципу сообщающихся сосудов и состоит из двух или нескольких измерительных сосудов в виде стеклянных трубок, соединенных шлангами или металлическими трубками.
Стеклянные трубки снабжены подставками и шкалами миллиметровых делений. Система заполнена жидкостью, например дистиллированной водой, которая устанавливается на одной уровенной поверхности. Разность
высот стеклянных трубок определяется разностью отсчетов уровня жидкости по шкалам. Точность такой системы ограничена до 3–5 мм на расстояниях до 50 м местными отклонениями атмосферного давления и неравенст-
вом температуры жидкости. В гидростатическом нивелире, оснащенном вторым шлангом, который соединяет стеклянные трубки по верху и изолирует систему от воздействий неоднородностей атмосферного давления, для
отсчета уровня жидкости применен электроконтактный микрометр и превышение измеряется с точностью до 0,03 – 0,1 мм.
При барометрическом нивелировании барометром измеряют атмосферное давление в нескольких токах и по разности давлений вычисляют превышения. Наиболее точные барометрические нивелиры характеризуют-
ся погрешностью 0,3 – 0,5 м.
Радиолокационное нивелирование производят с самолета при постоянной высоте полета. Измеряют вертикальные расстояния до земной поверхности, а по их разностям – превышения с точностью до 1 м.
Сканерное нивелирование – это составляющая сканерной съемки местности с опорной точки на земле или например с самолета. Сканирование местности включает излучение сканером направленных электромагнитных
сигналов и прием отраженных сигналов с обработкой их в вычислительном модуле, в результате которой получают цифровую модель местности, ее картографическое отображение, а также высоты и превышения. Точность
184 метода зависит от масштаба съемки и достигает от дециметров до нескольких миллиметров..
Спутниковое нивелирование заключается в определении высоты точек, над которыми устанавливают наземные GPS-; 166 приемники (см. п. 1.7). По разности высот вычисляют превышения между точками. Погрешность определения высот в 2 раза больше погрешности позиционирования в плане. Например, при позиционировании по методу базовой станции минимальные погрешности определения высот (отметок) точек относительно высоты базового пункта близки к тц - (6 - 1 0 ) мм на расстояниях до 1 км.
28. Геометрическое нивелирование, схемы, вычисление превышений, горизонта прибора, отметок точек.
Геометрическое нивелирование выполняется по схеме (рис. 6.1, а) с помощью геодезического прибора (нивелира J)
с горизонтальным лучом визирования и нивелирных реек 1 и 2 (прямолинейных мер длины со специальными линейными шкалами), которые ставят вертикально на нивелируемые точки Л и В. При нивелировании способом из середины нивелир устанавливают на равных расстояниях от точек А и В (см. рис. 6.1, а), на которые ставят нивелирные рейки. Визируют зрительной трубой на шкалу рейки 1 и берут отсчет а, равный высоте визирного луча над точкой А, а по шкале рейки 2 - отсчет Ь, равный высоте визирного луча над точкой В.
При нивелировании вперед (см. рис. 6.1, б) нивелир устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы прилегал к
рейке 1, поставленной вертикально на точку А. Отсчет по шкале рейки относительно центра окуляра называется высотой прибора над точкой А. Затем визируют на рейку 2, поставленную отвесно на точку В, берут отсчет Ъ и вычисляют превышение
h = i — b.
а- нивелирование с середины, б-нивелировние вперед, в-нивелирный ход
Превышение
точки В над точкой А - это расстояние А между уровенными поверхностями, проходящими через точки АнВ, превышение равно разности отсчетов по рейкам, т.е. h = a-b . (6.1) При нивелировании вперед (см. рис. 6.1, б) нивелир устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы прилегал к рейке 1, поставленной вертикально на точку А. Отсчет по шкале рейки относительно центра окуляра называется высотой прибора над точкой А. Затем визируют на рейку 2, поставленную отвесно на точку В, берут отсчет Ъ и вычисляют
превышение
h = i — b. (6.2)
Примечание. Высоту прибора, у которого зрительная труба обладает перископичностью (т.е. визирный луч в окуляре и объективеи не находятся на одной высоте), определяют относительно объектива так: нивелир ставят в 2-4 м от рейки 1, на нее наводят зрительную трубу и отсчитывают высоту прибора.
Высота визирной оси нивелира над исходной уровенной поверхностью называется горизонтом прибора(ПТ) или горизонтом нивелира. Согласно рис. 6.1, а ГП можно вычислить относительно точек А и В и определить его среднее значение:
ГП' =НА + а = НА + 3; ГП" = Нв + Ъ = Нв + П; (6 .6 )
ГП = (ГП' + ГП") / 2. (6 .6 , а)
Относительно среднего значения горизонта прибора данной станции вычисляют отметку каждой точки N, на которую ставили рейку и по горизонтальному лучу брали по ней отсчет /. Hj = ГП - rij. (6.7)
Например, на рис. 6.1, НА =ГП - а , НВ = ГП-в -- или согласно рис. 6 .1, в на станции Ст. 1 отметка промежуточной точки Е равна НЕ=ГП1-nЕ, где пЕ - отсчет по рейке на точке Е
.Вычисление отметок. Если известна высота На (отметка)
точки А над исходной уровенной поверхностью (см. рис. 6.1,
а), то высота (отметка) точки В
HB = HA + h.
29.Классификация оптико-механических нивелиров по точности. Понятие о кодовых нивелирах
Механическиенивелиры по точности подразделяют на три класса:
• высокоточные Н-05, Н-1, Н-2 - для нивелирования I и II классов;
• точные Н-3 - для нивелирования III и IV классов;
• технические Н-10 - для нивелирования технического, топографических съемок и многих видов инженерных работ.
Кодовые (цифровые) нивелиры (рис. 6.15, б) обеспечивают максимальную автоматизацию нивелирных работ. На нивелирныерейки нанесены штрих-кодовые шкалы. При наведении трубы на рейку положение линии визирования относительно штрихов кодовой шкалы обрабатывается в приемном электронно-вычислительном модуле с высокой точностью (до 0,1-0,01 мм). В блок памяти кодового нивелира вводят информацию об отметках начального и конечного пунктов нивелирного хода, на каждой станции вводят ее номер, обозначения ее точек и другие данные. Зрительную трубу последовательно наводят на заднюю и переднюю рейки, нажимают клавишу ≪Отсчет≫. автоматические отсчеты производятся по двум сторонам реек, их значения записываются в оперативную память
и в карту памяти. К современным высокоточным нивелирам относятся цифровые нивелиры DiNil2, DiNil2T фирмы Trimble, нивелиры DNA03 фирмы LEICA, предназначенные для нивелирования I и II класса (погрешность превышения на 1 км двойного хода +0,3 мм), а погрешность нивелирования на станции близка к Ѓ}(0,3-0,05) мм. Приборы оснащены маятниковым компенсатором, электронным устройством для считывания данных по
рейке в цифровой форме, при этом исключаются личные ошибки наблюдателя. Набор встроенных программ включает: определение расстояний до реек; вычисление превышений и отметок;
высотную привязку нивелирного хода к реперам; обработку нивелирного хода с набором промежуточных пикетных
точек и вычислением их высот и др. Результаты текущих измерений (отсчет по рейке, горизонтальное расстояние до нее, превышение, горизонт прибора, отметка точки) отображаются на дисплее блока и одновременно записываются в карту памяти. Нивелир можно использовать в режиме оптических измерений с метрическими рейками (при этом погрешность суммарного превышения составляет 2 мм на 1 км двойного хода). Цифровой нивелир DNA10 предназначен для инженерно- технических работ с высокой точностью (погрешность измерения
превышения 1-1,5 мм на 1 км двойного хода). Прибор обладает описанными выше функциональными возможностями.