Раздел 6. Измерение расстояний. Съёмка ситуации.

План занятий:

6.1. Виды измерения линий;

6.2. Непосредственное измерение лентами и рулетками;

6.3. Вычисление горизонтальной проекции наклонной линии;

6.4. Косвенные измерения расстояний;

6.5. Физико-оптические мерные приборы;

6.6. Нитяной оптический дальномер;

6.7. Лазерный дальномер;

6.8. Способы съёмки ситуации.

Конспект основных тезисов по темам:

Виды измерения линий:

- непосредственные измерения: путём откладывания мерного прибора в створе измеряемой линии;

- косвенные измерения расстояний: путём вычисления неизвестного расстояния через известные длины отрезков и углы между ними;

- измерения оптическими дальномерами;

- измерения лазерными дальномерами;

- измерения расстояний с использованием навигационных спутниковых систем.

Приборы непосредственного измерения линий (расстояний):

Для измерения длины линии посредством откладывания мерного прибора используют стальные ленты, а также стальные или тесьмяные рулетки.

Мерные стальные ленты (штриховые или шкаловые) длиной 20 м. или 24 м., изготавливаются из ленточной стали. В комплект мерной ленты входят специальные шпильки, которыми лента через специальные вырезы и отверстия в натянутом состоянии крепится к земле при измерениях. Измерение расстояний такими лентами производится в створе, размеченном при помощи теодолита («провешивание створа»), по специальной методике. В нерабочем состоянии ленту наматывают на кольцо, также входящее в измерительный комплект.

Стальные и тесьмяные рулетки длиной 5, 10, 20 или 50 м. используют для измерения небольших расстояний. Свёрнутая рулетка помещается в металлический или пластмассовый корпус.

Перед измерениями линий мерные ленты и рулетки должны быть проверены путём сравнения действительной длины мерного прибора с эталоном, длина которого известна. Длина не должна отличаться более чем на ± 2 мм.

Такая проверка называется: Компарирование.

Вычисление горизонтальной проекции наклонной линии местности:

При создании планов местности вычисляют горизонтальную проекцию каждой линии – её горизонтальное проложение S.

Если линия АВ наклонена к горизонту под углом ν, то горизонтальное проложение расчитывают по формуле S = D ∙ cos ν , где D – длина измеренной наклонной линии, ν - угол наклона.

Углы наклона измеряют теодолитом.

Косвенные измерения линий:

При измерении расстояний мерной лентой или рулеткой встречаются случаи, когда местное препятствие (река, овраг, здание, дорога и т.п.) делает непосредственные измерения невозможным. Тогда применяют косвенные методы определения расстояний.

Рассмотрим три случая косвенных измерений линий.

1) Случай взаимной видимости точек.

(что значит – разбить базис?)

2) Случай взаимной невидимости точек.

3) Случай недоступности двух точек.

Если обе точки измеряемого расстояния недоступны, то разбивают базис b и из точек C и D измеряют углы β , γ , δ , τ .

По теореме синусов (теореме Снеллиуса) дважды для контроля находят расстояние АВ:

Из двух полученных значений АВ² вычисляют среднее, затем извлекают из него корень квадратный и получают искомую величину недоступного расстояния АВ.

Измерение расстояний оптическими дальномерами:

Для измерений используется оптический мерный прибор – зрительная труба теодолита или нивелира.

Длина линии определяется как функция угла, под которым виден базисный отрезок известной длины («база»).

Идея оптического дальномера основана на решении так называемого «параллактического треугольника», в котором по малому углу β и противоположному ему катету («базе») В определяют расстояние D по формуле

D = B ∙ ctg β . (показать схему)

Одну из величин (В или β) принимают постоянной, а другую измеряют. В зависимости от этого различают оптические дальномеры с постоянной базой и переменным углом или с постоянным углом и переменной базой.

Нитяной оптический дальномер – устройство, являющееся составной частью зрительной трубы оптического геодезического прибора (теодолита или нивелира). Состоит из сетки нитей, имеющей дополнительные (верхний и нижний) горизонтальные штрихи. Они называются: Дальномерные штрихи.

В данном случае угол оптического дальномера β постоянен и определён параметрами зрительной трубы, а переменной является база В , как расстояние по рейке между проекциями на неё дальномерных штрихов сетки нитей.

Из геометрической формулы зрительной трубы следует, что расстояние от вертикальной оси теодолита или нивелира до нивелирной рейки составляет:

D = K ∙ n ,

где n – разность отсчётов по рейке, совпадающих с верхней и нижней дальномерными нитями сетки нитей, K – коэффициент дальномера; K = 100.

Как определяется расстояние по нитяному оптическому дальномеру: Конструкция зрительной трубы специально выполнена так, чтобы разность отсчётов по рейке в сантиметрах была равна расстоянию до рейки в метрах.

Если визирование на рейку производится наклонным лучом (тригонометрическое нивелирование теодолитом), следует для определения горизонтального проложения к отсчёту по нитяному дальномеру делать поправку на угол наклона визирного луча.

Измерение расстояний лазерным дальномером:

Принцип действия лазерного дальномера (иногда называется: «электронная рулетка») основан на определении промежутка времени t , необходимого для прохождения световых волн в прямом и обратном направлении от точки А, в которой центрирован прибор, до точки В, где установлен отражатель.

Лазерный источник излучения периодически посылает световой импульс. Одновременно запускается счётчик времени. Определив с высокой точностью время прихода отражённого светового импульса от отражателя t , определяем расстояние между прибором и отражателем:

D = 0,5 ∙ v ∙ t ,

Где v = С - скорость света (в атмосфере С = 299710 км/секунду).

Поскольку скорость света очень велика, для измерения расстояния с точностью ± 1 см, время надо измерить с погрешностью не более 10^-10 секунд.

Для повышения точности измерения выполняются многократно.

Измеренное расстояние высвечивается на цифровом табло.

Съёмка ситуации – геодезические измерения на местности для последующего нанесения на план контуров и предметов местности.

Способы съёмки ситуации:

- Способ перпендикуляров (способ прямоугольных координат);

- Полярный способ (способ полярных координат);

- Способ угловых засечек (прямой и боковой);

- Способ линейных засечек;

- Способ створов (промеров).

Далее приведены примеры съемки ситуации различными способами, а также пример результата (абрис) теодолитной съемки.

Вопросы для контроля:

1. Какие приборы применяются для непосредственного измерения расстояний?

2. Как вычисляется горизонтальная проекция линии для составления плана местности?

3. Что называется нитяным оптическим дальномером?

4. Как определяется расстояние по нитяному оптическому дальномеру?

5. Принцип действия лазерного дальномера.

6. Способы съёмки ситуации.