Характеристика государственного нивелирования

Пункты нивелирования всех классов закрепляются на местности особыми знаками — реперами и марками, которые закладывают­ся через каждые 3—5 км в грунт или в стены каменных зданий (рис. 55). На линиях I—III классов через 50—80 км устанавливают­ся фундаментальные реперы, а пункты I класса закрепляются еще и особо надежными вековыми реперами.

Рис. 54. Геодезический сигнал и простая пирамида Рис. 55. Стенные реперы

Геодезические сети сгущен и я служат основой для созд^ттия-съемочного обоснования топографических съемок. Плано­вые сети сгущения создаются Tej«H ж£ методащ, дто и государствен­ная сеть, однако длины сторон и точность.их измерения при этих работах значительно меньше. Высотную сеть сгущения образуют пункты технического нивелирования, в котором допустима невяз­ка в сумме превышений, равная 50 мм-УХ км, где L — длина хода.

^.С_ъ_ем о ч н ые се т и являются непосредственным хе.одезиче-.cjfflM..o6_ocHQBaHHeM топографических съемок. Они создаются различ­ными способами в зависимости от метода и масштаба съемки, харак­тера местности и других условий. Как правило, для точек съемочно­го обоснования определяются как плановые, так и высотные коорди­наты. Пункты съемочной сети закрепляются на местности дереаян-нь1мл..ж*дьями. Съемочная сеть должна быть привязана к..пу.нктам государственной геодезической сети,.

§ 19. ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ

Линейные измерения (измерения расстояний) являются необходи­мым элементом любого вида съемки. При непосредственных измере­ниях известный эталон — мера длины — укладывается по заданной линии. Такой мерой служат рулетки, стальные ленты, стальные или инварные проволоки. В топографо-геодезических работах рас­пространены линейные измерения с помощью дальномеров, когда расстояния определяют путем измерения других величин, находя­щихся в зависимости от расстояния.

Применение того или иного способа линейных измерений обус­ловлено заданной точностью и видом съемки и наличием соответ­ствующих инструментов.

При измерении линий, расположенных на наклонной поверхнос-

к

К г.

I

ти, следует учитывать, что ее горизонтальная проекция, изоб­ражаемая на карте, всегда короче измеренной величины. Как видно на рисунке 56, горизонтальная проекция линии местности D = Scos a, где 5 — измеренная длина, а — угол наклона'; отсюда поправка за наклон A_S = S — D или A_S = S —S cosa = S(l — cos a), откуда

^Л 2

Поправка за наклон зависит от измеренного расстояния и угла наклона. Данные таблицы 6 показывают, что, например, при рас­стоянии 100 м и угле наклона 3° поправка равна 0,14 м, а при расстоянии, равном 300 м, и угле наклона в 5° поправка составит уже 1,1 м; ее следует учитывать при съемке в масштабе 1:10000 и крупнее.

Таблица 6

Поправки за наклон линий (м)

При непосредственных измерениях небольших расстояний пользуются тесьмяными или стальными рулетками. При­бором непосредственных линейных измерений средней точности слу­жат также мерные ленты длиной 20 м. Это тонкие стальные ленты шириной 15—20 мм с делениями через 1 м; 0,5 м; 0,1 м. Началом счета служит штрих в прорези — крючке ленты (рис. 57). Для фиксирования концов ленты при укладке ее на грунт и счета количества укладок ленты в комплекс входят также 6 или 11 шпилек. Для контроля линии измеряют дважды, в прямом и обрат­ном направлениях. Относительная погрешность измерения расстоя­ний лентой около 1:2000 от длины линии. Точность измерения длин лентой зависит от правильности длины ленты, аккуратности лиц, ведущих измерения, а также от характера местности.

Между концами линии лента должна укладываться по кратчай­шему направлению, строго по прямой. Поэтому при расстояниях более 100 м концы измеряемой линии обозначаются на местности деревянными жердями — вешками, окрашенными в две краски, дли­ной 2 м. Затем между ними устанавливают промежуточные вешки так, чтобы они все находились в одной вертикальной плоскости —

О способах измерения углов наклона а сказано в § 25.

Рис. 56. Зависимость длины гори Рис. 57. Стальная мерная лента зонтальной проекции наклонной линии от крутизны ската

Рис. 58. Последовательность установки вешек при провешивании линий: А — на ровном участке, Б — через балку

в створе. Вешение проводят обычно на глаз от задней вешки впе­ред к наблюдателю, стоящему в первой точке (рис. 58).

Дальномеры, применяемые в геодезических и топографиче­ских работах, подразделяются по принципу действия на здектромаг-нишые-(электронные) и оптические. Для линейных измерений в гео­дезических сетях применяют основанные на физическом принципе свето- и радиодальномеры, обеспечивающие высокую точность. С их помощью расстояние до объектов определяется по времени про­хождения электромагнитных волн вдоль измеряемой линии. В началь­ной точке линии устанавливают приемопередатчик волн (дально­мер), в конечной точке — отражатель. Волны, посланные дальноме-

ром, отражаются в конечной точке и возвращаются в начальную точку, пройдя измеряемое расстояние дважды. На выходе приемни­ка индикатор указывает промежуток времени прохождения волн в оба конца t. Если обозначить скорость распространения волн через

с, то расстояние S от прибора до отражателя будет S=-—tc.

Скорость распространения волн с точно известна и изменяется лишь в зависимости от метеорологических условий в момент на­блюдения.

В геодезических дальномерах время прохождения волн t оп­ределяют путем измерения разности фаз двух электромагнитных колебаний. Полное расстояние от дальномера до отражателя сос­тавляют целое число волн (с известной длиной), уложившееся в измеряемом расстоянии, и дробная часть периода колебания, оп­ределяемая по разности фаз волны, посланной передатчиком, и волны отраженной, пришедшей к приемнику дальномера (рис. 59). Точность линейных измерений электромагнитными приборами очень высока.

В светодальномерах используют инфракрасные излучения в узком спектральном диапазоне, что позволяет сконцентрировать излучение в узком пучке и увеличить дальность действия свето-дальномера. Приемопередатчик светодальномера включает блоки источников света и преобразователей светового потока и оптические линзово-зеркальные комплексы для излучения, отражения и приема светового потока. Отражатель устанавливается в конце измеряемой линии. Светодальномеры могут использоваться в любое время суток и года при наличии оптической видимости между пунктами.

Б Фазометр -

Рис. 59. Принципиальная схема фазового дальномера (А). Поступление колеба­ний на фазометр (Б): сплошные линии — колебания, излучаемые передатчиком; пунктирные — колебания, прошедшие путь дважды — от передатчика к отража­телю и от него — к приемнику. Разность фаз обоих колебаний измеряется фазометром. Расстояние D определяется целым числом волн и частью волны, измеренной фазо­метром

Рис. 60. Принцип определения Рис. 61. Измерение расстояния S дальномерной расстояний дальномерами насадкой геометрического типа S = = Si-f-c, где с — расстояние от вершины параллактическо­го угла р до оси вращения инструмента ZZ

Радиодальномеры, в которых измеряется время прохождения радиоволн вдоль измеряемой линии, имеют две взаимозаменяемые радиостанции. Каждая из них может быть как ведущей, так и ведо­мой, что позволяет измерять расстояния в прямом и обратном направлении. Радиодальномером можно производить измерения в любое время суток и года, даже при отсутствии оптической види­мости (туман, дымка, дождь). Эти приборы работают на расстоя­нии 200 м — 30 км, обеспечивают высокую точность измерений. Так, например, один из дальномеров на 1 км дает погрешность 1 см.

Измерение расстояний оптическими дальномерами основано на определении высоты S, равнобедренного треугольника ABC, на­пример, по известной стороне АВ, равной / и противолежащему острому углу р (рис. 60). Одна из величин, / или р, обычно является постоянной, а другая переменной (измеряемой). Поэтому различают дальномеры с постоянным параллактическим (измеряющим) углом и дальномеры с постоянным базисом.

В дальномерах с постоянным базисом измеряемая линия S\ является высотой в треугольнике ABC (см. рис. 60), базис / — осно­ванием, а угол р должен быть измерен. Тогда Si = —-ctg^-.

Эти приборы представляют собой дальномерную насадку на трубу теодолита (см. § 21) в сочетании с дальномерной рейкой (верти­кальной или горизонтальной). Они применяются при прокладке съемочных сетей, съемке застроенных территорий с относительной погрешностью 1:5000— 1:1000, с их помощью измеряют расстояния от 20 до 500—700 м. Эти устройства относятся к дальномерам двойного изображения, так как в них через одну оптическую систе-

««■■■■■ш

му создается два изображения наблюдаемого предмета. Оба изобра­жения видны в поле зрения трубы смещенными друг относительно друга на величину, соответствующую параллактическому углу.

Для измерения расстояния S на одном конце линии устанавливают тео­долит с дальномерной насадкой, а на другом — дальномерную рейку (рис. 61). Измеряемое расстояние будет определено: S = Si+c, где S_t — расстояние от верши­ны параллактического угла до плоскости марок рейки, с — величина постоянная.

is После ряда преобразований получим S = — -\-c, где К— коэффициент дально­мера, постоянный для данного прибора и рейки. Параллактический угол измеряют по шкале, и он в этой формуле выражен не в градусах, а в делениях угломерной шкалы. В расстояние S, вычисленное по формуле, вводят поправки за наклон измеряемой линии к горизонту и за изменение длины рей­ки и дальномерной шкалы вследствие влияния температуры.

Дальномеры с постоянным параллактическим углом и перемен­ным базисом рассматриваются в § 21.

При съемках пониженной точности используют упрощен­ные способы измерения расстояний. Так измерение небольших объектов и коротких линий производят «полевым циркулем» (рис. 62), составленным из двух жердей, скрепленных под углом так, что между их концами сохраняется постоянное расстояние 1 или 2 м. В маршрутных съемках расстояния по ходу часто определяют шагами.

К группе косвенных измерений расстояний малой точности от­носятся определение расстояний на глаз, по времени нахождения в пути, по слышимости звука, по угловой величине известных пред­метов.

При глазомерном способе сравнивают определяемое расстояние с известным отрезком на местности. Применение этого способа более целесообразно при расстояниях до 1000 м, так как ошибки измере­ний при больших расстояниях достигают 50%. На результаты гла­зомерных определений заметно влияют условия наблюдения и харак­тер объектов. Например, светлоокрашенные или ярко освещенные предметы кажутся ближе темных или находящихся в тени, в тумане, в пыли; при пасмурной погоде предметы видятся дальше; на пере­сеченной местности, через балки, овраги расстояния скрадываются; при наблюдении вверх или лежа предметы кажутся ближе, чем при рассмотрении стоя или сверху вниз.

Для определения расстояний используют также степень различи­мости объектов местности на разных расстояниях (табл. 7).

Расстояние слышимости звуков также используется для опреде­ления расстояний до источника звука. Так, например, шум работы автомобильных моторов на шоссе слышен с расстояния 2 км, удары топора — за 300 м, человеческая речь — за 200 м.

До любого видимого предмета, являющегося источником одиноч­ных звуков (удары топором, вспышки выстрелов и т. п.), можно определить расстояние S_M по формуле S_M = ^-330, где / — время в секундах от момента удара (вспышки) до момента восприятия звука, 330—скорость распространения звука (м/с).

Таблица 7