Второй способ измерения длин линий заключается в использовании физико-оптических приборов. Длину линии определяют как функцию угла, под которым виден базис (оптические дальномеры), или как функцию времени и скорости распространения электромагнитных волн между конечными точками измеряемой линии (электромагнитные дальномеры).
Достоинством физико-оптических дальномеров является быстрота измерений, высокая точность и возможность измерения больших расстояний без подготовки трассы: нужна лишь оптическая видимость между конечными точками линии.
Идея оптических дальномеров основана на решении параллактического треугольника, в котором по малому (параллактическому) углу β и противоположному ему катету (базе) B определяют расстояние D по формуле
D = B ∙ ctg β
Рис. 55. Параллактический треугольник
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.
Наиболее распространенным является нитяный дальномер с постоянным параллактическим углом. Он весьма прост по устройству и имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. Сетка нитей таких труб кроме основных вертикальной и горизонтальной нитей имеет дополнительные штрихи (нити), называемые дальномерными. С их помощью по дальномерной рейке определяют расстояние D между точками местности (рис. 56)
Рис. 56. Схема определения расстояний оптическим нитяным дальномером
D = D' + f + δ
где D' – расстояние от переднего фокуса объектива до рейки, f – фокусное расстояние объектива, δ - расстояние от оси вращения теодолита до объектива.
Рассмотрим подобные треугольники АВF и а1b1F (рис. 56)
ав /АВ = f /D'
где аb = P – расстояние между дальномерными нитями, АВ = n – число сантиметровых делений между дальномерными нитями на рейке. Тогда
D' = f /P ∙ n
D = D' + f + δ = f /P ∙ n + f + δ
Отношение f /P называется коэффициентом дальномера и обозначается K, а сумма (f +δ) – постоянная дальномера и обозначается С.
Тогда
D = K ∙ n + С.
Дальномерные нити наносят так, чтобы при сантиметровых делениях коэффициент дальномера К = 100. Обычно при f объектива равном 200 мм P берут равным 2 мм, тогда K = 100.
В современных теодолитах постоянная дальномера С близка к нулю, поэтому число метров в измеряемом расстоянии равно числу метров в дальномерном отсчете
D = K ∙ n = 100 ∙ n.
При K = 100 и n = 124,3 см, D = 100 ∙ 124,3 см = 124,3 м.
При выводе формулы D = K ∙ n предполагалось, что визирная ось горизонтальна, а дальномерная рейка установлена перпендикулярно ей. В этом случае мы получим горизонтальное проложение линии S = D = K ∙ n.
Однако на практике в большинстве случаев визирная ось имеет некоторый угол наклона v (рис. 57), и вследствие этого вертикально расположенная рейка не будет перпендикулярна визирной оси.
Если рейку наклонить на угол v так, чтобы она была установлена перпендикулярно визирной оси, то наклонное расстояние будет равно
Рис. 57. Схема определения горизонтального проложения линии нитяным дальномером.
D = K ∙ n ,
где n'= a'b' = ab ∙ cos ν = n ∙ cos ν.
Тогда
D = K ∙ n ∙ cos v .
Отсюда получаем следующую формулу для расчета горизонтального проложения линии при её измерении нитяным дальномером
S = D ∙ cos v = K ∙ n ∙ cos2 v .
Точность измерения расстояний нитяным дальномером невысокая и характеризуется относительной ошибкой 1/300. На точность определения расстояний нитяным дальномером влияют следующие факторы:
1) толщина дальномерных нитей;
2) рефракция воздуха;
3) промежуток времени между взятием отсчетов по верхней и нижней нитям.
6.4. Определение коэффициента дальномера
Коэффициент дальномера K определяют путем измерения дальномером отложенных на местности расстояний в 50, 100 и 200 м (рис. 58)
Рис. 58. Схема определения коэффициента дальномера
По формулам
вычисляют три значения коэффициента дальномера и по ним рассчитывают среднее арифметическое Kср .
Развитие электроники и радиотехники позволило создать новые приборы для линейных измерений – электромагнитные дальномеры (свето- и радиодальномеры).
Принцип работы этих приборов основан на определении промежутка времени t, необходимого для прохождения электромагнитных волн (световых и радиоволн) в прямом и обратном направлении от точки А, в которой центрирован прибор, до точки В, где установлен отражатель.
Рис. 59. Схема определения расстояния светодальномером.
Зная скорость распространения электромагнитных колебаний, можно записать
D = 0,5·v·t.
Из-за большой скорости света ( в атмосфере v ≈ 299710 км/с) измерение времени t необходимо выполнять с очень высокой точностью. Так, для измерения расстояния с точностью 1 см, время надо измерить с ошибкой не более 10-10сек.
Измерения выполняют фазовым или импульсным методом.
В фазовом методе расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча. В импульсном - по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно. Точность измерения зависит от технических возможностей дальномера, а также от многих внешних параметров: температуры воздуха, давления, влажности и т. п. Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы дальномера: отражательный или безотражательный. Дальность измерений при безотражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверхности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в несколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений: для режима с отражателем (призмой) – до пяти километров (при нескольких призмах еще дальше); для безотражательного режима – до одного километра.
В светодальномерах лазерный источник излучения периодически посылает световой импульс. Одновременно запускается счетчик временных импульсов. Счетчик останавливается, когда светодальномер получает отраженный световой импульс, возвращенный призменным отражателем или поверхностью. Для повышения точности измерения выполняют многократно. Измеренное расстояние высвечивается на цифровом табло.
Съемка ситуации – геодезические измерения на местности для последующего нанесения на план ситуации (контуров и предметов местности).
Выбор способа съемки зависит от характера и вида снимаемого объекта, рельефа местности и масштаба, в котором должен быть составлен план .
Съемку ситуации производят следующими способами: перпендикуляров; полярным; угловых засечек; линейных засечек; створов (рис. 60).
Способы съемки ситуации:
1) способ перпендикуляров;
2) полярный способ;
3) способ угловых засечек;
4) способ линейных засечек;
5) способ створов.
Рис. 60. Способы съемки ситуации:
а – перпендикуляров, б – полярный, в – угловых засечек, г – линейных засечек, д – створов.
Способ перпендикуляров (способ прямоугольных координат) – применяется обычно при съемке вытянутых в длину контуров, расположенных вдоль и вблизи линий теодолитного хода, проложенных по границе снимаемого участка. Из характерной точки К (рис. 60, а) опускают на линию хода А – В перпендикуляр, длину которого S2 измеряют рулеткой. Расстояние S1 от начала линии хода до основания перпендикуляра отсчитывают по ленте.
Полярный способ (способ полярных координат) – состоит в том, что одну из станций теодолитного хода (рис.60, б) принимают за полюс, например, станцию А, а положение точки К определяют расстоянием S от полюса до данной точки и полярным углом β между направлением на точку и линией А – В. Полярный угол измеряют теодолитом, а расстояние дальномером. Для упрощения получения углов, теодолит ориентируют по стороне хода.
При способе засечек (биполярных координат) положение точек местности определяют относительно пунктов съемочного обоснования путем измерения угловβ1 и β2 (рис.60, в) – угловая засечка, или расстояний S1 и S2 (рис.60, г) – линейная засечка.
Угловую засечку применяют для съемки удаленных или труднодоступных объектов.
Линейную засечку – для съемки объектов, расположенных вблизи пунктов съемочного обоснования. При этом необходимо чтобы угол γ, который получают между направлениями при засечке был не менее 30° и не более 150°.
Способ створов (промеров). Этим способом определяют плановое положение точек лентой или рулеткой.(рис. 60, д). Способ створов применяется при съемке точек, расположенных в створе опорных линий, либо в створе линий, опирающихся на стороны теодолитного хода. Способ применяется при видимости крайних точек линии. Результат съемки контуров заносят в абрис. Абрис называют схематический чертеж, который составляется четко и аккуратно.
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Что бы оставить комментарий войдите
Комментарии (0)