Измерение расстояний.

Геодезические приборы для измерения длин линий.

Измерение расстояния между двумя точками земной поверхности, являются одним из наиболее массовым видов измерений сопровождающих геодезические работы различного назначения. При этом, как правило, стремятся обеспечить прямую видимость между концами измеряемой линии (взаимную видимость между точками «с земли на землю»).

Конечной целью линейных измерений, является определение не длины линии на местности в общем случае наклонной, а длины её горизонтального проложения S, для чего помимо длины линии D на местности измеряют ее угол наклона v и вводят поправку за наклон линии:

отсюда следует, что

, или

.

Окончательно имеем

.

  

Если измерение длины линии ведётся по частям, измеряют угол наклона каждого из отрезков. В последующем, по результатам соответствующих измерений вычисляют горизонтальные проложения линии.

Измерить углы наклона можно геодезическим прибором, который называется «эклиметр» или теодолитом.

Самым простым, но в то же время до сих пор широко используемым на производстве, прибором для линейных измерений, является штриховая лента длиной 20 м. На обоих концах ленты имеется соответственно нулевой и конечные штрихи, которые совпадают с осью специального выреза на ленте, предназначенного для закрепления ленты на земной поверхности специальными шпильками, вставляемыми в процессе измерений в этот вырез. Рабочий комплект ленты включает в себя 10 или 11 шпилек. Указание. До начала измерений должно быть выполнено компарирование ленты, определение рабочей длины ленты.

Процесс измерения линии заключается в последовательном укладывании ленты в створе линии между ее концами.

Длину измеренной линии определяют по формуле

D=nL₀ +r +nDL,

где L₀ -номинальная (паспортная) длини ленты;

r - домер;

n- количество полных уложений ленты,

DL - поправка в длину ленту «за компарирование».

Для контроля линию измеряют в двух направлениях («прямо» и «обратно»). Допустимые расхождения (в метрах) между двумя измерениями не должны превышать 1: 1000-1: 2000 часть измеренного расстояния.

Если расхождение между двумя повторными измерениями допустимо, то за окончательное значение длины линии принимают среднее арифметическое из двух измерений.

При производстве линейных измерений также используют 50-100 метровые металлические компарированные рулетки.

Для измерения линий длиной до 150-200 м с небольшой точностью (1/300 -1/400 часть длины измеряемой линии) можно применить так называемый «нитяной дальномер».

Принцип измерений расстояний с помощью нитяного дальномера состоит в следующем.

Если перед наблюдателем находящемся в точке О на расстоянии f от точки О поместить некоторый отрезок длиной p и через концы этого отрезка из точки О провести воображаемый «визирный луч», то на расстоянии D от точки О расстояние между визирными лучами будет равно

l = D p / f.

Откуда,

D = (f/p)l.

Пусть, значение коэффициента

К= f/p

остаётся неизменным. Тогда расстояние D прямо пропорционально значению отрезка l. Другими словами, чем больше l, тем больше D. Тем самым, при известном и постоянном значении коэффициента К (коэффициента дальномера), для того чтобы измерить определить расстояние D, достаточно измерить длину отрезка l.

Рассмотренный принцип измерения расстояния нитяным дальномером реализуется в геодезических приборах, имеющих зрительную трубу.

К -коэффициент дальномера;

l - дальномерный отсчет;

При разработке нитяного дальномера стремятся сделать так, чтобы К=100, следовательно, формула для измерения расстояний нитяным дальномером преобразуется к виду

D= 100 l.

К тому же, если дальномерный отсчет выразить в сантиметрах, то измеренное расстояние получим в метрах.

Практически, при измерениях расстояний нитяным дальномером на одном конце измеряемой линии устанавливают геодезический прибор в зрительную трубу которого встроен нитяной дальномер, а на другом конце линии - рейку с делениями. Наведя зрительную трубу на рейку определяют (в сантиметрах) значение дальномерного отсчета (расстояния на рейке между проекциями дальномерных нитей) и умножив это расстояние на коэффициент дальномера (как правило-100) вычисляют длину измеряемой линии (в метрах).

Помимо рассмотренных приборов (лента, рулетка, нитяной дальномер) в измерения расстояний широко, а в настоящее время светодальномеры.

Достоинства измерений светодальномерами по сравнению с традиционными средствами измерений:

1) большой диапазон измереяемых расстояний (от нескольких метров до десятков километров);

2) высокая точность измерений (от нескольких мм до 1-5 сантиметров;

3) малогабаритность и простота применения.

Из сказанного не следует, что традиционные средства измерений отходят в небытие. Более того, во многих случаях, измерение длины линии лентой или рулеткой технологически более удобно, чем светодальномером. При сравнении традиционных средств линейных измерений со светодальномером надо также учитывать и экономические факторы.

На одном конце линии устанавливают светодальномер, на другом - отражатель. Принцип измерения расстояния с помощью светодальномера основан на измерении времени распространения электромагнитного сигнала излучаемого светодальномером вдоль измеряемой линии до отражателя и обратно.

При этом собственно измерение производится автоматически.

Светодальномер включает в себя: генератор электромагнитных излучений передающее устройство, приемное устройство, оптическую систему, измеритель малых временных интервалов, вычислительный блок и табло для индикации на нём результата измерения.

Основное уравнение фазовой дальнометрии имеет вид

D= ct=c(t₂ -t₁)

где с -скорость света;

t -промежуток времени затраченный электромагнитной волной на её распространение до и от отражателя;

t₁ , t₂ -моменты времени посылки и приёма сигнала;