План лекции
Физико-оптические мерные приборы.
Нитяный оптический дальномер.
Определение горизонтальных проложений линий, измеренных нитя- ным дальномером.
Определение коэффициента дальномера К.
Принцип измерения расстояний электромагнитными дальномерами.
Способы съемки ситуации.
Физико-оптические мерные приборы
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 ко- нечными точками измеряемой линии (электромагнитные дальномеры).
Достоинством физико-оптических дальномеров является быстрота измерений, высокая точность и возможность измерения больших рас- стояний без подготовки трассы: нужна лишь оптическая видимость между конечными точками линии.
Идея оптических дальномеров основана на решении параллактического треугольника (рис. 55), 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 (B · или β) принимают постоянной, а другую измеряют. В зависимости от этого различают оптические дальномеры с постоянной ба- зой и переменным углом или с постоянным углом и переменной базой.
Нитяный оптический дальномер
Наиболее распространенным является нитяный дальномер с посто- янным параллактическим углом. Он весьма прост по устройству и имеет- ся в зрительных трубах всех геодезических приборов. Сетка нитей таких труб, кроме основных вертикальной и горизонтальной нитей, имеет до- полнительные штрихи (нити), называемые дальномерными. С их помо- щью по дальномерной рейке определяют расстояние D между точками местности (рис. 56)
D = D ' + f + d,
где D ' – расстояние от переднего фокуса объектива до рейки, f – фокус- ное расстояние объектива, d – расстояние от оси вращения теодолита до объектива.
Рассмотрим подобные треугольники АВ F и а 1b 1F (рис. 56)
a 1 b 1 =
AB
ab = f,
AB D ¢
где ab = P – расстояние между дальномерными нитями, АВ = n – число сантиметровых делений между дальномерными нитями на рейке. Тогда
D ¢ =
f n ® D = D ¢ + f P
+ d =
f n + f P
+ d.
Отношение
Рис. 56. Схема определения расстояний нитяным дальномером
f P называется коэффициентом дальномера и обознача-
ется К, а сумма (f
+ d) – 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 = 200 мм P берут рав- ным 2 мм, тогда К = 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 К = 100 и n = 124,3 см, D = 100·124,3 см = 124,3 м.
Определение горизонтальных проложений линий измеренных дальномером
При выводе формулы D = K ·n предполагалось, что визирная ось гори- зонтальна, 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 неко- торый угол наклона n (рис. 57), и вследствие этого вертикально располо- женная рейка не будет перпендикулярна визирной оси.
 |
Рис. 57. Схема определения горизонтального проложения линии нитяным дальномером
Если рейку наклонить на угол n так, чтобы она была установлена пер- пендикулярно визирной оси, то наклонное расстояние будет равно
D = K · n ¢,
где n ¢ = a ¢ b ¢ = ab · cos n = n · cos n.
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·cos 2 v.
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 нити.
В связи с этим точность измерения расстояний нитяным дальномером невысокая и характеризуется относительной ошибкой 1/300.
Определение коэффициента дальномера K
Коэффициент дальномера К определяют путем измерения дальноме- ром отложенных на местности расстояний в 50, 100 и 200 м (рис. 58).
 |
Рис. 58. Схема определения коэффициента дальномера К
По формулам
K = D 1,
|
|
K = D 2 ,
|
K = D 3
|
вычисляют три значения ко-
эффициента дальномера и по ним рассчитывают среднее арифметиче- ское К ср.
Принцип измерения расстояний электромагнитными дальномерами
Развитие электроники и радиотехники позволило создать новые при- боры для линейных измерений – электромагнитные дальномеры (свето- и радиодальномеры).
Принцип работы этих приборов основан на определении промежутка времени t, необходимого для прохождения электромагнитных волн (свето- вых и радиоволн) в прямом и обратном направлении от точки А, в которой центрирован прибор, до точки В, где установлен отражатель (рис. 59).
Зная скорость распространения электромагнитных колебаний, можно записать D = 0,5 · v ·t.
Из-за большой скорости света (в атмосфере v ≈ 299710 км/час) изме- рение времени t необходимо выполнять с очень высокой точностью. Так, для измерения расстояния с точностью 1 см, время надо измерить с ошибкой не более 10-10 сек.
Измерения выполняют фазовым или импульсным методом.
В светодальномерах лазерный источник излучения периодически по- сылает световой импульс. Одновременно запускается счетчик временных импульсов. Счетчик останавливается, когда светодальномер получает
световой импульс, возвращенный призменным отражателем. Для повы- шения точности измерения выполняют многократно. Измеренное рас- стояние высвечивается на цифровом табло.
Рис. 59. Схема определения расстояния светодальномером
Способы съемки ситуации
Съемка ситуации – геодезические измерения на местности для после- дующего нанесения на план ситуации (контуров и предметов местности).
Выбор способа съемки зависит от характера и вида снимаемого объ- екта, рельефа местности и масштаба, в котором должен быть составлен план.
Съемку ситуации производят следующими способами: перпендикуля- ров; полярным; угловых засечек; линейных засечек; створов (рис. 60).
Способ перпендикуляров (способ прямоугольных координат) – при- меняется обычно при съемке вытянутых в длину контуров, расположен- ных вдоль и вблизи линий теодолитного хода, проложенных по границе снимаемого участка. Из характерной точки К (рис. 60, а) опускают на ли- нию хода А – В перпендикуляр, длину которого S 2 измеряют рулеткой. Расстояние S 1 от начала линии хода до основания перпендикуляра от- считывают по ленте.
Полярный способ (способ полярных координат) – состоит в том, что одну из станций теодолитного хода (рис. 60, б) принимают за полюс, на- пример, 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 ме- стности определяют относительно пунктов съемочного обоснования пу- тем измерения углов β1 и β2 (рис. 60, в) – угловая засечка, или расстояний S 1 и S 2 (рис. 60, г) – линейная засечка.
Рис. 60. Способы съемки ситуации: а – перпендикуляров; б – полярный;
в – угловых засечек; г – линейных засечек; д – створов
Угловую засечку применяют для съемки удаленных или труднодос- тупных объектов.
Линейную засечку – для съемки объектов, расположенных вблизи пунктов съемочного обоснования. При этом необходимо чтобы угол g, ко- торый получают между направлениями при засечке был не менее 30° и не более 150°.
Способом створов (промеров) определяют плановое положение то- чек лентой или рулеткой (рис. 60, д). Способ створов применяется при съемке точек, расположенных в створе опорных линий, либо в створе ли- ний, опирающихся на стороны теодолитного хода. Способ применяется при видимости крайних точек линии.
Результат съемки контуров заносят в абрис. Абрис – это схематиче- ский чертеж, который составляется четко и аккуратно.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Каков принцип измерения расстояний нитяным дальномером?
2. К какому типу относится нитяный дальномер?
3. По какой формуле определяют расстояние, измеренное нитяным дальномером?
4. С какой точностью можно измерить расстояние нитяным дальноме- ром?
5. Как определяют поправку за наклон линии, измеренной нитяным дальномером?
6. Какой физический принцип используют для измерения расстояний свето- и радиодальномерами?
7. Что называется съемкой местности?
8. Какие существуют основные способы съемки ситуации?
Лекция 6
