Рулетки . Рулетки изготавливают из инвара, стали (нержавеющей) или с полиамидным покрытием, ткани - тесьмяные и фибергласса с капроновым кордом. В настоящее время все более широкое распространение находят лазерные рулетки с дальностью измерений до 100м и более. Стальные рулетки для предохранения от коррозии и истирания изготавливают с полиамидным покрытием. Рулетки выпускают длиной 1,2,5,10, 20,30,50 и 100м. Ширина полотна 10-12мм, толщина – 0,15 – 0,30мм на полотне стальной рулетки наносят штрихи (деления) через 1мм или только на первом дециметре, тогда остальную часть полотна размечают через 1см. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления, а у дециметровых делений добавляют букву м - метры. Стальные рулетки выпускают с полотном, намотанным на крестовину (РК) или вилку (РВ) и в закрытом корпусе или футляре. Металлические рулетки 1м и2м делают изогнутыми по ширине – желобковыми (РЖ). Длинномерные рулетки (50м и100м) применяют в комплекте с динамометрами, обычно пружинными, обеспечивающими стандартное натяжение рулетки 100н или 10кг. Тесьмяные (или тесемочные) рулетки изготавливают из плотной ткани с металлическими, обычно медными, прожилками, пропитанной специальным составом и покрытой краской. Полотно тесьмяной рулетки разделено штрихами через 1см, подписаны дециметровые штрихи и выделены метровые. Их хранят свернутыми в пластмассовом корпусе. Ими пользуются для измерений не требующих высокой точности.

Землемерные ленты . Они представляют собой стальную полосу шириной 10-20мм, толщиной 0,4-0,5мм и длиной 20,24,и 50м. Их выпускают двух типов – штриховые (ЛЗ) и шкаловые (ЛЗШ).

Штриховая лента ЛЗ имеет на концах наклепанные латунные наконечники со скошенными вырезами, закругленными в конце. Ширина вырезов 5-6мм, соответствует диаметру шпильки (шпилька – металлический стержень из проволоки длиной 40-50см с заостренным концом и кольцом-ручкой на другом конце). Против центров закруглений вырезов перпендикулярно к продольной оси ленты нанесены штрихи, расстояние между ними соответствует номинальной длине ленты в метрах, подписанной на ней. Оканчивается лента ручками для переноса и натяжения ее при измерениях.

Рис.6.1. Штриховая мерная лента

Лента разделена на дециметровые отрезки пробитыми круглыми отверстиями по оси ленты. Полуметровые деления отмечены заклепками, а метровые – металлическими пластинками с цифрами метров. Оцифровка метров выполнена с двух сторон ленты: на одной стороне метры возрастают в прямом направлении от 1 до конца, а на другой в обратном направлении от 1 в конце до начала. Сумма чисел равна номинальной длине ленты. Отсчет по штриховой ленте берется визуально, с оценкой на глаз 0,1 доли наименьшего деления – дециметра, то есть до 1см. В нерабочем положении лента хранится намотанной на специальное кольцо. В комплект ленты ЛЗ входят 6 или11 шпилек. Они служат для фиксации уложенной на земле ленты. Их вставляют в вырезы уложенной на земле и натянутой ленты и втыкают в грунт. Расстояния такой лентой измеряют последовательной укладкой ее в створе линии на земле и фиксацией начального и конечного штрихов ленты шпильками, втыкаемыми в землю через вырезы на концах ее.

Процесс измерения . Измерение длины линии выполняют два человека – мерщики. Ленту разматывают с кольца так, чтобы оцифровка возрастала по ходу измерения. Используют 6 или 11 шпилек в зависимости от длины измеряемой линии, из них одна у заднего мерщика, остальные у переднего. Задний мерщик совмещает с началом линии нулевой штрих ленты и фиксирует ее, втыкая шпильку через вырез в землю. Передний мерщик растягивает ленту и по указанию заднего мерщика укладывает ее в створе измеряемой линии, затем встряхивает ленту, натягивает ее с усилием 5кг, вставляет шпильку в вырез на конце ее и втыкает в землю. Так фиксируется первое уложение ленты. Одно уложение ленты называется пролет. После этого передний мерщик снимает ленту со шпильки, оставляя ее в земле, а задний вытаскивает шпильку и оба переносят ленту в подвешенном положении вперед вдоль створа линии. Дойдя до передней шпильки задний мерщик вставляет вырез ленты на шпильку, затем ориентирует (направляет) переднего мерщика в створ. Передний мерщик, как и в первом пролете, фиксирует ленту воткнутой шпилькой. Затем работа продолжается в том же порядке, пока передний мерщик не выставит все 5 или10 шпилек, задействованных в измерении. У заднего мерщика окажется 5 или10 шпилек, а у переднего одна воткнутая в землю на конце ленты. Убедившись в наличии комплекта шпилек, задний мерщик передает переднему все собранные шпильки и записывает в журнал измерений одну передачу шпилек. При этом одна шпилька всегда должна оставаться воткнутой в землю, иначе процесс измерения прервется и измерения придется начинать заново. Измеренный отрезок будет равен 5 или 10 пролетам, что при использовании 20м ленты составит 100м или 200м. В конце линии, как правило, получается неполный пролет – остаток . Для его измерения ленту протягивают вперед от последней шпильки в полном пролете до конечной точки линии и отсчитывают по ленте целые метры и дециметры, а сантиметры оценивают на глаз. Результат записывают в журнал. Число шпилек у заднего мерщика соответствует числу уложений ленты от начала 100м или 200м отрезка линии. Вычисляют измеренную длину линии по формуле:

D’ = l o * (n – 1)*N + l o * n’ + r , где l o - номинальная длина ленты; n – число шпилек, участвующих в измерении (6 или 11) ; N - число передач шпилек; n’ –число шпилек у заднего мерщика после последней передачи их; r – остаток. Если используется 20м лента и 6 шпилек, то D’= 20 (n – 1) +20 n’+ r .

Для контроля и повышения точности линию измеряют второй раз, в обратном направлении. При этом мерщики меняются местами, а за начало принимают конечную точку линии.За окончательное значение принимают среднее арифметическое из прямого и обратного результатов измерений. D’cp = (D’пр + D’обр) /2. Вычисляют также относительную погрешность измерения как отношение разности прямого и обратного значения к их сумме: 1/N = (Dпр’ – Dобр’)/ (Dпр’ + Dобр’). Она должна быть меньше допустимой 1:2000. Если это требование не выполнено, то измерения повторяют.

Чтобы избежать грубых ошибок (просчетов) при измерениях необходимо принимать следующие меры: 1) подсчитывать сумму шпилек в руках у заднего и переднего мерщиков; 2) следить, чтобы при измерении остатка лента не была перекручена; 3) следить, чтобы при измерении остатка отсчет производился от заднего конца ленты.

Измерения считаются выполненными правильно, если вычисленная относительная погрешность не превышает допуск: 1/3000 при измерениях по твердому покрытию; 1/2000 при на ровной поверхности грунт; 1/1000 при неблагоприятных условиях измерений – болотистая, кочковатая, заросшая местность, либо измерения по снегу, пашне и т.п. Иногда допускается погрешность 1/800. В большинстве случаев допускают расхождение двух измерений из расчета 2см на каждое уложение 20м ленты. Ленты ЛЗ позволяют измерять длины линий с относительной ошибкой 1:2000 – 1:3000.

Шкаловая мерная лента ЛЗШ предназначена для измерения линий с более высокой точностью, чем штриховая. Она не разделена на метры и дециметры, а имеет только на концах 10-сантиметровые шкалы с миллиметровыми делениями. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми штрихами шкал. Измерение расстояний такой лентой производится путем отсчетов по задней З и передней П шкалам одновременно двумя мерщиками по команде: «отсчет». Остатки, превышающие 10см, измеряют стальной или инварной рулеткой. Для измерения ленту подвешивают на специальных блочных штативах с деревянными головками в створе измеряемой линии. Ленту натягивают через блоки динамометром или гирями. Перед взятием отсчетов в головки штативов втыкают тонкие иглы и измеряют температуру воздуха термометром-пращом для последующего введения поправки за температуру, принимая температуру ленты равной температуре окружающего воздуха. Длину измеренной линии D’ вычисляют по формуле: D’ = l * n + S(П – З) + r, где l – уравнение ленты; n – число уложений ленты; П и З - отсчеты по передней и задней шкалам; r – остаток. Шкаловая мерная лента обеспечивает точность измерения линий 1:5000.

Рис.6.2. Шкаловая мерная лента

Рулетками линии измеряют аналогично измерению штриховой лентой, но концы уложенной рулетки фиксируют более точно, иглами или остро заточенным карандашом.

Измеренную длину линии приводят к горизонту. Для этого в среднее значение измеренной линии вводят поправки за компарирование, за температуру и за наклон линии. Фактическая длина мерного прибора (ленты или рулетки) всегда отличается от номинальной, указанной на нем. Это обусловлено погрешностью нанесения штрихов, ограничивающих их длину; измерения производятся при температуре и натяжении мерного прибора отличающихся от тех, которые были при градуировке. Кроме того, от постоянного натяжения при измерениях мерные ленты, рулетки и проволоки с течением времени удлиняются. Поэтому при измерениях с относительной погрешностью 1: 1500 и выше необходимо учитывать разность между номинальной и фактической длиной мерного прибора, которую определяют компарированием. Компарированием называется сравнение рабочего мерного прибора с другим прибором – эталоном, длина которого известна с более высокой точностью. Наиболее просто компарирование производится, если рабочая и эталонная меры одинаковой номинальной длины. В этом случае оба мерных прибора укладывают на плоской поверхности (на полу) параллельно так, чтобы начальные штрихи располагались на одной линии. Натягивают приборы с одинаковой силой и металлической линейкой с миллиметровыми делениями измеряют расстояние между конечными штрихами, которое и будет поправкой за компарирование рабочего прибора. Поправка за компарирование мерного прибора равна разности длин рабочей и эталонной меры: Dlк =lр – lэ. Этот способ приближенный. Более точно фактическую длину мерного прибора определяют на специальных устройствах – компараторах , стационарных или полевых. Полевой компаратор представляет собой закрепленный на ровной местности базис длиной 120м разделенный через 20м и измеренный с высокой точностью. Компарирование производится путем измерения длины компаратора рабочим мерным прибором и сравнением результата D’с длиной компаратора D. Разность между ними, деленная на число уложений n мерного прибора, дает поправку за компарирование Dlк =(D’-D) / n = D’/n – D/n = lр – lэ при нормальной температуре t o (в РФ t o = +20 о С). Обычно длину мерного прибора выражают уравнением l = l o + Dlк +Dl t , где Dl t – поправка за температуру, которая вычисляется по формуле Dl t = a* l o (t - t o) , где a- коэффициент линейного расширения материала мерного прибора (для стали a = 0,000012); t - температура прибора при компарировании, t o - нормальная температура равная +20 о С.

В наше время лазерный дальномер («лазерная рулетка») - незаменимый инструмент строителей и отделочников. Основное назначение этого прибора, хотя далеко не единственная способность, - измерение расстояний. Дальномеры применяют как для замеров внутри помещений, так и для работ на открытых объектах. Сегодня речь пойдет о дальномерах компании BOSCH .

Это компактный оптико-электронный прибор для измерения расстояний. Современные модели этих приборов имеют расширенный спектр функций: позволяют вычислять площади, объемы помещений, проводить замеры недоступных объектов (по теореме Пифагора), передавать информацию на ПК и др. При этом большинство дальномеров имеют противоударный, пыле- и влагозащищенный корпус, а потому, подходят для работы в любых условиях.

Принцип действия.

Внешне работа с дальномером выглядит так: человек ставит прибор на ровную поверхность и включает. Прибор настраивается и генерирует лазерный луч красного цвета, направленный в нужную точку. Точка отображается на приемном устройстве. Расстояние от объекта до прибора сразу отображается на дисплее дальномера.

Принцип работы лазерного дальномера следующий: прибор посылает импульсы, которые отражаются от цели. Затем встроенный микропроцессор вычисляет расстояние на основании времени, которое прошло с момента отправки импульса до момента приема его отражения.

Преимущества перед обычной рулеткой:

• измерения может легко проводить один человек;
• лазерным дальномером можно измерить и те объекты, которые невозможно измерить обычной рулеткой из-за наличия препятствий;
• лазерный дальномер измеряет быстрее и с большей точностью;
• поскольку лазерный луч видимый, ориентируясь на эту линию, гораздо удобнее проводить работы: устанавливать окна, подоконники, выравнивать полы, развешивать картины и т. д.;
• лазерный дальномер может определять не только расстояния, но и другие величины (площадь, объем и т. д.).

Принципы выбора.

Выбирая дальномер, в первую очередь определите спектр задач, для которых он вам может понадобиться. Переплачивать за наличие у прибора максимального количества функций совсем не обязательно. Вот основные пункты, согласно которым рекомендуется выбирать этот прибор.

1. Класс (бытовой или профессиональный).

Для несложных отделочных работ в квартире вполне достаточно прибора бытового класса. Если же вы работаете в жестких условиях эксплуатации, со сложными объектами, стоит подумать о приборе профессионального класса. Разумеется, стоимость профессионального дальномера выше, чем бытового. Хотя и бытовые дальномеры могут быть достаточно функциональны и надежны.

2. Дальность измерений.

Самая большая дальность измерений современных моделей дальномеров может составлять до 200 м. Если вы планируете пользоваться прибором только в квартире, или на небольшой стройплощадке (например, при строительстве загородного дома), достаточно приобрести прибор с максимальной дальностью измерения 30–50 м. Если же существует необходимость в измерении больших расстояний и вы приобретаете прибор с максимальной дальностью более 50 м, обратите внимание, есть ли у выбранной модели возможность установки на штатив. При замере больших дистанций штатив вам будет просто необходим.

3. Точность измерений.

Большинство лазерных дальномеров могут обеспечить точность измерений ±1,5–2 мм: этого вполне достаточно для решения широкого круга задач как в бытовом, так и в профессиональном строительстве.

4. Производитель.

Самые лучшие лазерные дальномеры производят компании BOSCH, Stabila, Trimble, Leica и др. Приборы европейских марок, как правило, дороже дальномеров китайских производителей, но китайские менее надежны.

5. Гарантия и сервис.

Любая серьезная фирма предоставляет на свой прибор гарантию и дает возможность сервисного обслуживания. Обычно гарантия составляет от 1 до 2 лет на бытовые дальномеры и от 2 до 3 лет на профессиональные. Покупая дальномер определенной фирмы, узнайте, имеется ли в вашем городе сервисный центр этого производителя.

6. Эргономика, дизайн.

Выбирая лазерную рулетку, подержите ее в руках. Дальномер должен удобно лежать в руке, не выскальзывать и быть не слишком тяжелым. Чем меньше прибор по размеру, тем он удобнее: можно легко положить «рулетку» в карман. Чтобы дальномер не выскальзывал из рук при работе, некоторые производители снабжают его корпус резиновыми насадками.

7. Функциональная насыщенность.

Наличие в дальномере каждой из функций увеличивает его цену. Убедитесь, что вы не переплачиваете за те функции, которые вам не понадобятся.

• Встроенный Bluetooth. Система беспроводного обмена данных позволяет мгновенно переносить данные измерений в компьютер, ноутбук или КПК.
• Встроенная откидная скоба. Позволяет производить измерения от внутреннего угла.
• Вычисление площади и объема. Очень удобная и полезная функция. Может понадобиться даже при косметическом ремонте.
• Встроенная память. Используется для хранения постоянных величин, участвующих в вычислениях и замерах.
• Встроенный оптический визир. Помогает визуализировать лазерную точку при наведении на цель. Функция удобна, если измерения проводятся при ярком солнечном свете, снижающем видимость точки. Хотя, если встроенного визира у прибора нет, можно будет купить оптический визир (отражающую пластину) отдельно.

Дальномер Bosch PLR 30 (бытовой).

Прибор внешне напоминает мобильный телефон и легко помещается в кармане. Благодаря простому и понятному управлению работа с PLR-30 не требует дополнительной подготовки. В PLR 30 есть различные встроенные практичные функции, такие как вычисление площади и объема, непрямое измерение длины, функция «минимум/максимум», функции сложения и вычитания, а также функция памяти. Результаты отображаются на большом жидкокристаллическом дисплее.

Благодаря рукоятке со специальными накладками, препятствующими скольжению, инструмент удобно и надежно лежит в руке. PLR 30 оснащен лазером с дальностью светового луча 650 нМ и соответствует второму классу лазеров (это означает его безопасность). А еще данную модель дальномера можно устанавливать на фотоштатив, что очень удобно.

Bosch DLE 50 - профессиональный прибор с широким спектром функций и высокой точностью измерений. При этом его габариты примерно те же, что у обычного мобильного телефона (100 х 58 х 32), а его масса всего 160 г. Являясь самым маленьким из всех дальномеров, Bosch DLE 50 измеряет с абсолютной точностью и находит себе множество способов применения. Прибор измеряет расстояния в диапазоне от 0,05 до 30 м с погрешностью не более ±1,5 мм (предельное расстояние - 50 м). Стандартное время измерений в зависимости от дальности и условий освещения составляет 0,5–4 с. Выполнив действие, прибор подает акустический сигнал.

Фиксируемый упорный штифт, с помощью которого можно производить замеры из узких и труднодоступных мест, - еще одна отличительная особенность DLE 50.

Также есть режим сканирования, функция минимум-максимум, функция сложения, вычитания и запоминания. Корпус с резиновыми накладками снабжен упорным штифтом для измерения из труднодоступных мест, есть резьба под штатив ¼, резиновые накладки на корпусе. Прибор идеален для отделочников, строителей, архитекторов и экспертов.

Bosch DLE 150 Connect. Еще более удобен прибор Bosch DLE 150 Connect. Он может выполнять измерения до 150 м с точностью до 2 мм. Дальномер имеет подсвечиваемый дисплей с четкой, понятной индикацией, множество полезных функций и интуитивно понятное управление. Интерфейс Bluetooth позволяет DLE 150 Connect осуществлять беспроводную передачу результатов измерений на КПК или ноутбук. При этом прибор исключает возможность ошибки или потери данных измерений при их передаче. Максимальный радиус передачи данных - 10 м.

Лазерный дальномер BOSCH DLE 150 Professional. Простота и точность измерений расстояния, площади и объема, а также ряд других величин, вычисляемых с помощью теоремы Пифагора, делают BOSCH DLE 150 идеальным инструментом для отделочников, строителей, архитекторов и экспертов. DLE 150 имеет множество функций, таких как измерение длины, режим сканирования, функция сложения и вычитания. Модель снабжена универсальным наконечником для измерений от угла, плоскости или кромки. Еще одно удобное и полезное свойство - функция непрерывного измерения, позволяющая отображать высоты или расстояния до стены во время работы с инструментом. Функция «Непрерывное измерение» позволяет перемещать прибор по отношению к цели, причем результат будет обновляться каждые 0,5 с.

Полезные советы.

Несмотря на безопасность инфракрасных лазеров включенный дальномер категорически запрещается направлять на людей - это может привести к травмам сетчатки глаза, особенно на близком расстоянии. Чтобы избежать попадания лазерного луча в глаза, при работе можно использовать специальные защитные очки.

При ярком солнечном свете лазерную точку на расстоянии больше 10 м может быть не видно. Свет солнца затрудняет визуализацию лазерной точки при наведении на цель. Помощь в обнаружении светового пятна от лазера могут оказать специальные очки с красным светофильтром. Однако, такие очки актуальны лишь при измерениях на малых дистанциях. На больших расстояниях рекомендуется пользоваться отражающей пластиной.

Если дальномер планируется использовать вне помещения и этот прибор не содержит встроенного визира, желательно приобрести оптический визир (отражающую пластину) отдельно. Она поможет визуализировать лазерную точку.

Когда дальномер недостаточно жестко установлен на поверхности или измерения проводятся «с руки», точность измерений снижается. Для хорошей фиксации прибора рекомендуется использовать штатив. Эта рекомендация особенно актуальна при измерении больших расстояний.

Ответы

Измерение линий на местности - один из самых распространен­ных видов геодезических измерений. Без измерения линий не об­ходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизон­тальной, наклонной и вертикальной плоскости. Их производят не­посредственно - металлическими, деревянными метрами, рулетка­ми, землемерными лентами и специальными проволоками, а также косвенно - электронными, нитяными и другими дальномерами.

Метры, из-за простоты их конструкции, описывать нет необ­ходимости, однако следует подчеркнуть, что при использовании складных метров необходимо прежде всего проверить наличие всех звеньев.

Рулетки (рис. 1) выпускают стальные и тесемочные длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10...12мм, толщиной 0,15...0,30 мм. На полотне рулетки наносят штрихи - деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В последнем случае всё остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления. Чтобы измерить расстояние между двумя точками штрих с подписью 0 (ноль) прикладывают к одной точке и смотрят, какой штрих совпадает со второй точкой. Если вторая точка не совмещается со штрихом на рулетке, а попадает между ними, то расстояние между штрихами визуально делят на 10 частей и на глаз оценивают отстояние ее от ближайшего штриха. У рулеток с сантиметровыми делениями (рис. 1, б ) отсчет берут до 0,1 деления, или до 1мм, у рулеток с миллиметровыми делениями (рис. 1, а) - до 0,1 мм. Цифры у метровых делений даны с размерностью метров - буквой м . Стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанным на крестовину (вилку) (рис. 1, г ), либо в футляре (рис. 1,). Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине - желобковыми (рис. 1, д).

Рис. 1. Стальные рулетки:

а, 6 - виды делении, в - карманная, автоматически сматывающаяся г - на вилке, д - в футляре; 1 - футляр, 2 - полотно, 3 - Г-образные окончания для фиксации, 4,5 - ручки, 6 - кольцо, 7 - желобковый вид сечения.

Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения - динамомет­рами. Как правило, пружинными динамометрами обеспечивают натяжение рулеткам до 100 Н (стандартное натяжение, равное уси­лию 10 кг). Тесемочные рулетки состоят из плотного полотна с металлическими, обычно медными, прожилками. Полотно тесе­мочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. Тесемочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Тесемочные рулетки свертывают в пластмас­совый корпус.

Землемерная лента ЛЗ (рис. 2) представляет собой стальную полосу длиной 20, 24, 30 и 50 м, шириной 1...15 мм и толщиной 0,5 мм . На концах ленты нанесено по одному штриху 7, между которы­ми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы 2, в кото­рые вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Для исключения просчетов при измерении

Рис. 2. Землемерная лента:

а - при измерении, б - на станке; 1 - штрих, 2 - вырез, 3 - заклепка, 4 - пластина, 5 - отверстие, 6 - линия, до которой выполнено измерение, 7 - ручка

линий короче номинальной длины ленты, подписи метровых делений на одной плоскости возрастают от одного конца ленты, а на другой плоскости от противоположного конца. Метры на ленте отмечены медными пластинами 4, полуметровые деления - за­клепками 3, дециметровые - отверстиями 5. Более мелких делений не делают. Длину отсчитывают с точностью до сотых долей метра делением дециметровых частей между отверстиями “на глаз”. На приведенном рисунке отсчет от начального штриха до вертикальной полосы равен 13 м и 14 см.

Землемерная шкаловая лента ЗЛШ (рис. 3) отличается от опи­санной выше наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является рас­стояние между нулевыми штрихами шкал.

Рис. 3. Землемерная шкаловая лента

В комплекты ЛЗ и ЗЛШ входят наборы (от 6 до 11 штук шпилек) - металлических стержней с заостренными концами и кольцами-ручками (рис. 4). Для переноски шпильки надевают на проволочное кольцо.

Для транспортировки и хранения ленты наматывают на метал­лическое кольцо - станок.

Рис. 4. Набор шпилек

Для некоторых видов точных измерений применяют специаль­ныеинварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения в зависимости от температуры, повышенной твердостью и упругостью. На концах проволоки закреплены специ­альные шкалы-линейки с наименьшими делениями 1 мм. На оста­льной части проволоки маркировки длины нет. Поэтому проволо­ками измеряют расстояния, равные длине между штрихами (24 м). Расстояния, не кратные 24 м, измеряют инварными рулетками.

В практике применяют ряд других приборов и инструментов для непосредственного измерения линий. К ним относят длинномеры (измерения аналогичны измерениям проволоками); нутромеры - концевые меры со сферическими окончаниями для измерения и кон­троля расстояний контактным способом; катетометры - специаль­ные приборы для измерения небольших (до 1 м) вертикальных отрезков с очень большой точностью (0,006...0,050 мм ); измеритель­ные микроскопы , а также шаблоны и другие приспособления, часть из которых будет рассмотрена при изучении геодезического обес­печения строительно-монтажных работ.

Компарирование. До начала работы мерные приборы сравнива­ют с эталонами - компарируют. За эталоны принимают отрезки линий на местности или в лаборатории, длины которых известны с высокой точностью. Длина l -мерного прибора ленты или рулетки выражается уравнением, которое в об­щем виде можно записать так:

l=l о +Δl k +Δl t

где l о - номинальная длина ленты при нормальной температуре (+20 °С),

Δl k - поправка компарирования, Δl t - поправка из-за темпера­туры.

Уравнение мерного прибора может иметь, например, такой вид

L 30 =30+3,8 при t= +20°С,

что означает: мерный прибор длиной 30 м при температуре +20 °С имеет поправку к конечному штриху +3,8 мм.

Чтобы вычислить номинальную длину мерного прибора для каждого температурного режима эксплуатации поступают таким образом. Сначала определяют величину поправки из-за температу­ры. Известно, что коэффициент линейного расширения стали при изменении температуры на 1° равен α = 12,5 · 10 -6 .

Пусть требуется узнать полную поправку при температуре эксп­луатации - 6 °С. Тогда для мерного прибора 30 м длины поправка будет Δl t ,= α(t - t o)·30м =12,5·10 -6 ·(-6°-20°)·30 м = -9,8 мм , а общая длина ленты будет l 30 =30 +3,8 - 9,8 =29,994 .

В производственных условиях мерные приборы чаще всего эта­лонируют на полевых компараторах. Эти компараторы представля­ют собой выровненные участки местности преимущественно с твер­дым покрытием. Концы компаратора закрепляют знаками со специ­альными метками, расстояние между которыми известно с большой точностью.

Компарирование длинномерных рулеток и лент в полевых усло­виях производят на компараторах, длина которых, как правило, близка к l = 120 м . Такую длину выбирают для того, чтобы уложить мерный прибор на компараторе несколько раз. Уложение мерных приборов ведут в прямом и обратном направлениях. Подсчитыва­ют число целых и дробных уложений рулетки или ленты и определя­ют поправку за компарирование. Ее вычисляют по формуле

где п - число уложений мерного прибора, l Σ - измеренная длина компаратора.

Рассмотрим процесс эталонирования, если длина мерного при­бора, например рулетки, примерно равна длине компаратора. Ру­летку разматывают и укладывают вдоль компаратора. С помощью динамометра рулетке придают натяжение 100 Н и наблюдатели подводят штрихи рулетки к меткам знаков. Руководитель работы измеряет температуру воздуха, и по его команде наблюдатели берут одновременно отсчеты по шкале рулетки: у переднего конца (П) и заднего (3). Руководитель эталонирования записывает резуль­таты в специальный журнал (табл. 1). Таких отсчетов делают несколько, сдвигая между каждой парой отсчетов рулетку по створу измерений на 2 - 3 см.

Разности пар отсчетов не должны различаться более чем на 2 мм . Если разность больше, делают повторные измерения. Тем­пературу воздуха измеряют с точностью до 1 °С.

Таблица 1

Дата ________

Наблюдатели: ________ Начало измерений _____

Руководитель: ________ Конец измерений ______

Поправка в длину рулетки за температуру, при которой произ­водится эталонирование, Δl t = 12,5·10 -6 ·(10 o -20 o)·30м = -3,8 мм . Следовательно, длина отрезка эталонируемой рулетки l =29953,2 - 3,8 мм =29949,8 мм.

Длина компаратора в рассматриваемом примере B 0 =29954 мм. Тогда поправка в длину рулетки при t= +20 °С и натяжении 100 Н Δl t =l – B 0 =29948,8 мм -29954 мм= = -5,2 мм.

Для предварительного компарирования или при желании знать фактическую длину вновь вводимого в эксплуатацию мерного при­бора со сравнительно небольшой точностью поступают так. Нор­мальный мерный прибор (нормальным считается прибор, прошед­ший компарирование) и испытываемый укладывают на одну и ту же плоскость. Совмещают начальные штрихи, обе рулетки натягивают с одинаковой силой и миллиметровой линейкой измеряют расстоя­ния между конечными штрихами. Измеренную величину считают поправкой вводимого в эксплуатацию мерного прибора по отноше­нию к нормальному.

Определение поправки в длину испытываемой рулетки произ­водят после приведения длины нормальной и испытываемой рулет­ки к одной и той же температуре.

На строительно-монтажной площадке часто приходится откла­дывать меньшую длину, чем длина рулетки. В этом случае проверя­ют длины метровых, дециметровых делений и более мелких. Ком­парирование мелких делений выполняют контрольной (например Женевской) линейкой, где минимальные отрезки нанесены через 0,2 мм. Показания считывают через увеличительные стеклаили микро­скопы.

К механическим приборам для непосредственного измерения расстояний отно-

сят стальные землемерные ленты и рулетки.

Землемерные ленты изготавливают из стальной полосы шириной 15–20 мм,

толщиной 0,4–0,5 мм. Их обозначают ЛЗ-20, ЛЗ-24, ЛЗ-50 в соответствии с длиной

20, 24 или 50 м между концевыми штрихами ленты при натяжении 98 Н. Концы

ленты (рис. 11.1) снабжены ручками, напротив концевых штрихов в ленте сделаны

вырезы для закрепления ленты шпильками в натянутом состоянии на поверхности

земли. Метровые деления ленты закреплены оцифрованными пластинками, полу-

метры обозначены заклепками, дециметровые деления отмечены круглыми отвер-

стиями. Точность отсчета t ≈ 1 см.

В нерабочем состоянии лента должна быть намотана на каркас в виде кольца. В

комплекте с лентой типа ЛЗ применяется набор из 6 или 11 металлических шпилек.

Рулетки изготавливают многие зарубежные фирмы под различными наимено-

ваниями. В России выпускаются рулетки 2-го класса точности ОПК2-20 АНТ/1,

ОПК2-30 АНТ/1, ОПК2-50 АНТ/1. Их изготавливают из стальной ленты шириной 1

см, длиной соответственно 20, 30 и 50 м. Ленту покрывают защитной пленкой, на

нее наносят линейную шкалу с ценой деления 1 мм. Точность отсчета по такой

шкале t ≈ 0,2–0,5 мм.

Рулетка 3-го класса точности ОПК3-20 АНТ/10 длиной 20 м характеризуется

шкалой с ценой деления 10 мм (точность отсчета по шкале t ≈ 2–5 мм). В рулетках

ОПК2 и ОПК3 ленты намотаны на каркас. В комплект рулеток шпильки не по-

ставляются.

Примечание. В шифрах рулеток буквами и цифрами обозначены: О – откры-

тый корпус (вилка или крестовина); З – закрытый корпус; П – плоская лента (сече-

ние не в форме желоба); К – кольцо вытяжное; 2 или 3 – класс точности; А – удале-

ние шкалы от начала ленты; Н или У – нержавеющая или углеродистая сталь; Т –

штрихи шкалы нанесены травлением; /1 или /10 – в знаменателе дроби цена деле-

ния шкалы 1 или 10 мм.

Рис. 11.1. Лента землемерная ЛЗ-20:

а – метровые и дециметровые деления; б – на каркасе; в – шпильки

Рабочее натяжение всех лент ЛЗ и рулеток – 98 Н.

Поскольку землемерные ленты и рулетки принципиально не различаются, в

дальнейшем будем использовать их обобщающее наименование – мерные ленты.

Компарирование мерных лент – это сравнение рабочей длины ленты с длиной

рабочего эталона. Ленты, находящиеся в эксплуатации, ежегодно аттестуют (вы-

полняют их компарирование с выдачей документа на допуск к использованию) в

лаборатории метрологического надзора. Фактическая длины рабочей ленты выра-

жается уравнением, например l р = 20,000 + 0,005 м, или

l р = l 0 + ∆ l к,

где l 0 – номинальное значение длины; ∆ l к – поправка за компарирование, ука-

занная для температуры компарирования t к (обычно t к = 18 − 20°С).

В процессе эксплуатации мерных лент производят их рабочее компарирование

в метрологической лаборатории предприятия. Применяют также сравнение длины

l р рабочей ленты с длиной l а однотипной аттестованной ленты, хранящейся в каче-

стве рабочего эталона (рис. 11.2).

При рабочей проверке аттестованную и проверяемую ленты помещают на

ровной горизонтальной поверхности рядом, растягивают силой 98 Н (можно при-

менить пружинные динамометры для натяжения силой 10 кгс ± 0,3 кгс), совмеща-

ют нулевые штрихи лент, проверяют величины несовпадения шкал через каждые 1

– 3 м и находят разницу ∆lар длин лент рабочей и аттестованной ∆ l ар = l

(см. рис. 11.2).

Для аттестованной ленты 2 известна метрологически выявленная поправка ∆ l э

= l 0 – l а, где l 0 – номинальное значение длины; l а – фактическая длина аттестован-

ной ленты. Тогда поправка в длину рабочей ленты (приближенная поправка на

компарирование) ∆ l" к = ∆ l кр + ∆ l э.

Если численное значение ∆ l" к отличается от

метрологически выявленной поправки ∆ l к больше чем на 1 / 10 000 от длины l, то

рабочую ленту направляют на поверку метрологической службой.

∆ l э

∆ l ар

∆ l к

Рис. 11.2. Сравнение рабочей ленты

с рабочей поверенной лентой:

1, 2 – ленты рабочая и контрольная

Измерение лентой длины линий на земной поверхности. Полосу местности

между конечными точками А и В измеряемой линии расчищают от высокой травы,

кустов и предметов, препятствующих выравниванию ленты при измерениях. Для

устранения чрезмерных боковых отклонений ленты от направления АВ (рис. 11.3,

а) вехами обозначают створ – вертикальную плоскость, проходящую через две

точки на местности, в данном примере через точки А и В. Кроме основных вех А и

В в створе выставляют дополнительные вехи через 50 – 150 м соответственно ус-

ловиям их видимости. Вешение протяженных линий производят различными спо-

Для установки промежуточных вех способом ”на себя“ наблюдатель распола-

гается в 2–3 м позади вехи В (см. рис. 11.3, а), по его сигналам помощник в створе

А-В выставляет вехи 1, 2, 3. Первой укрепляют дальнюю веху. При отсутствии за

возвышенностью прямой видимости между вехами Е и К (рис.11.3,б) промежуточ-

ную веху 1 ставят на глаз вблизи створа в точке 1". Затем по указанию наблюдате-

ля в точке 1" помощник выставляет веху 2 в точке 2" створа 1"–К . После этого веху

1 выставляют в точке 1" створа 2"–Е и аналогичными действиями быстро прихо-

дят к обозначению створа Е–К.

В случае вешения через овраг или балку (рис. 11.3, в) в створе М–N ставят вехи

1 и 5, в створе N–1 – веху 2, в створе М–5 – вехи 3 и 4.

При прямой видимости в створе более точное вешение достигается с помощью

зрительной трубы теодолита, установленного над одной из точек створа. Сначала

устанавливают дальнюю веху, затем ставят промежуточные вехи, приближаясь к

теодолиту.

Рис. 11.3. Вешение створа:

а – на мало пересеченной местности; б – через возвышенность;

в – через глубокий овраг

Измерения линий лентой ЛЗ-20 выполняют два замерщика. Передний берет 5

или 10 шпилек, задний – одну и этой шпилькой, поставленной вертикально, закре-

пляет задний конец ленты у начальной точки, убедившись, что подписи метровых

делений возрастают в направлении переднего ее конца. Затем задний замерщик

прижимает ногой ленту к земле с упором к шпильке и направляет переднего за-

мерщика в створ, т. е. по направлению на переднюю веху. Передний замерщик на-

тягивает ленту и передний ее конец закрепляет в земле шпилькой, при этом лента

не должна сдвигаться относительно задней шпильки. Затем задний замерщик вы-

нимает свою шпильку, а передний снимает ленту со шпильки, которая остается в

земле и от которой измерение продолжается после продвижения ленты вперед на

ее длину l.

Когда передний замерщик поставит последнюю шпильку, у заднего их будет 5

или 10, это значит, что измерен отрезок, равный 5 l = 100 м или 10 l = 200 м при l

20 м.. Задний замерщик передает переднему 5 или 10 шпилек. Каждая такая пе-

редача отмечается в журнале измерений.

При достижении конечной точки В линии АВ измеряют так называемый остаток

r – расстояние от заднего нулевого штриха ленты до центра знака В. Полевой ре-

зультат измерения вычисляется по формуле

D = n l + r,

где n – число отложений ленты до остатка r.

Расстояние измеряется дважды («прямо» и «обратно»). Допустимое расхожде-

ние ∆D первого и второго результатов D" и D" определяется по их допустимой от-

носительной погрешности, например (∆D /D) доп = 1: 2000, при этом ∆Dдоп = D

Если линия или ее часть расположены на наклонной поверхности, то измеряют

угол наклона ν и длину D ν соответствующего отрезка. Определяют температуру t

ленты во время измерений, если она отличается от температуры компарирования

более чем на 8 – 10°С.

Техника измерения линий с помощью рулеток практически не отличается от

рассмотренной для ленты ЛЗ.

Вычисление горизонтального проложения d измеренного отрезка D произво-

дится с учетом поправок на компарирование ленты, на приведение наклонных уча-

стков к горизонту и на температуру.

Поправка на компарирование вычисляется с учетом формулы (11.2), т. е.

∆D к = ∆lк (n + r / l ),

она прибавляется к расстоянию D , если лента длиннее номинального значения l 0 ,

и вычитается, если лента короче. Такая поправка не принимается во внимание, если

ее величина равна или меньше 1: 10 000 длины l, т.е. для ленты длиной l = 20 м

не учитываются поправки ∆lк ≤ 2 мм.

Поправка на наклон отрезка длиной D учитывается в неявном виде при вычис-

лении горизонтального проложения d (рис. 11.4) по формуле

d = D cos ν,

где ν – угол наклона отрезка.

Поправка за наклон ∆Dν – отрицательное число, которое равно разности d – D

– ∆D ν = d – D = D cos ν – D = D (cos ν – 1).

Рис. 11.4. Наклонное положение и провес мерной ленты:

а – наклон и горизонтальное проложение линии; б – провисание;

в – определение стрелы провисания

Если известно превышение h между конечными точками А и В прямого отрезка

(см. рис. 11.4), то поправка на наклон

∆D ν ≈ h 2 / 2 D.

Приближенная формула (11.6) выводится из рис. 5.4: h 2 = D 2 – d 2 = (D + d)

(D – d). При ограниченных значениях h принимаем D + d ≈ 2D, а согласно фор-

муле (5.5) D – d = ∆D ν. С учетом этих преобразований получена формула (11.6).

Поправка ∆D ν учитывается при углах наклона ν ≥ 1,5° или при превышениях h

≥ 2,6 м на 100 м расстояния D.

Температурная поправка в измеренное расстояние

∆D t = α D (t – t к),

где α – коэффициент температурной деформации ленты на 1°С (для стали α =

0,0000125; для нержавеющей стали α = 0,0000205);

t и t к – температура ленты во время измерений и при компарировании соответст-

Поправка на провес мерной ленты. На земной поверхности и между строитель-

ными конструкциями нередко мерной лентой измеряют расстояния «на весу» под

постоянным натяжением динамометром (рис. 11.4, б). Лента получает провисание

или прогиб, стрела прогиба равна f, при этом расстояние lf между точками М и К

отсчитывается по шкале ленты преувеличенным, а поправка на провисание теоре-

тически вычисляется по формуле

Δlп = 8 f 2 / 3l,

но практически поправку ∆lп определяют опытным путем.

Для определения поправки ∆lп колья М и К забивают на одной высоте с кон-

тролем по горизонтальному вирному лучу теодолита или нивелира. Через верх ко-

лышков натягивают мерную ленту с помощью динамометра, с постоянной силой,

которая будет применяться на объекте (в геодезии сила натяжения принята вели-

чиной 98Н или 10 кгс). Рядом с точкой максимального провисания забивают ко-

лышек Е, совмещая его верх с уровнем ленты. Стрелу провеса измеряют с помо-

щью линейки относительно горизонтального луча теодолита. Или колышки ниве-

лируют с помощью нивелира и рейки, берут отсчеты по рейке, соответственно m,

е, к – расстояния от горизонтального визирного луча то точек ленты. Стрелу прове-

са вычисляют по формуле

f = (m + к )/ 2 – е.

Стрелу провеса следует определить для ряда длин провисания рулетки: 10, 15,

20, 25, 30, … м и, пользуясь формулой (11.8), рассчитать для данного типа мерной

ленты таблицу или график поправок –∆lп на провисание участков различной дли-

Горизонтальное проложения вычисляется по формуле

d = D + ∆D к + ∆D ν + ∆D t + ∑∆lп.

Пример. 1. Определить горизонтальное проложение d линии АС при условии,

что рабочая лента характеризуется уравнением l = l 0 + ∆ l к = 20 м + 0,008 м

при t к = + 20°С; результат первого измерения линии АС представлен числом от-

ложений ленты n = 15, остатком r 1 = 15,38 м, тогда D" = 315,38 м, а результат вто-

рого измерения: n = 15, r 2 = 15,48 м, поэтому D " = 315,38 м. На отрезке АВ = 100 м

линии АС угол наклона ν = 4° 30". Температура стальной ленты при измерении t =

–10°С, при компарировании t к = + 20°С.

Р е ш е н и е. 1. Оценка качества полевого измерения линии АС : абсолютное

расхождение результатов ∆D = D" – D " = 0,10 м;

относительная погрешность

расхождения ∆D / D = 0,10 / 315 = 1/ 3150 ≤ 1/ 2000, т.е. расхождение ∆D = 0,10 м

допустимо, а среднее значения расстояния D = (D" + D ") / 2 = 315, 43 м.

2. Поправки: ∆D к = + 0,008 (15 + 0,77) = + 0,126 м;

∆D ν = АВ cos ν – АВ = 100 · 0,996917 – 100 = – 0,308 м;

∆D t = 1,25 · 10–5 · 315 [–10 – (+20)] = – 0,118 м.

3. Результат: dАС = 315, 43 + 0,126 – 0,308 – 0,118 = 315,13 м.

Внешние факторы ограничения точности измерения линий лентами. При

измерениях лентами на местности возникают систематические и случайные по-

грешности. Систематическая погрешность складывается из ряда односторонне дей-

ствующих факторов: остаточной погрешности компарирования ленты, погрешно-

стей за счет искривлений ленты на вертикальных неровностях земной поверхности

и отклонений ленты от створа, ее неверного натяжения и смещений шпилек, вслед-

ствие пренебрежения поправками за наклон при ν < 1,5°, а также температурными

поправками.

Случайная погрешность обусловлена случайными влияниями неточного учета

поправок на наклон и температуру, колебаниями силы натяжения ленты.

Внешние условия сильно влияют на точность измерений линий лентами. В бла-

гоприятных условиях (ровная поверхность связного грунта) относительная по-

грешность длины линии составляет в среднем 1/ Т = 1 / 3000, в средних условиях

измерений (небольшие неровности, низкая трава) 1/ Т = = 1 / 2000, в неблагопри-

ятных условиях (резко пересеченная или заболоченная местность, кочковатость,

пашня, высокие травы и др.) относительная погрешность 1/ Т = 1 / 1000 (или 0,1 м

на 100 м расстояния).

Оптические дальномеры

Оптические дальномеры служат для определения расстояний величиной до 100-

300 м с относительной погрешностью от 1/200 до 1/3000 в зависимости от конст-

рукции прибора. Принцип измерения расстояний оптическими дальномерами гео-

метрического типа основан на решении сильно вытянутого прямоугольника или

равнобедренного треугольника, называемого параллактическим (рис. 11.5, а), ма-

лая сторона которого b = MN называется базисом дальномера, а противолежащий

малый угол φ – параллактическим. Из прямоугольного треугольника FWM, где WM

= b / 2 находим измеряемое расстояние

D = (1/2) b ctg (φ /2).

Различают оптические дальномеры с постоянным базисом и с постоянным па-

раллактическим углом. В дальномерах с постоянным базисом используется специ-

альная рейка с визирными марками М и N , расстояние между которыми принима-

ется от 1,5 до 3 м и определяется с относительной погрешностью около 1: 50 000

(не грубее 0,03 – 0,05 мм). Рейку устанавливают на штативе горизонтально и пер-

пендикулярно линии FW, параллактический угол φ измеряют высокоточным тео-

долитом с погрешностью m φ ≤ 3". Расстояние D вычисляют по формуле (11.10) с

учетом температурной поправки в длину базиса. Относительная погрешность рас-

стояния длиной 100 – 200 м составляет около 1/1500 – 1/3000.

Рис. 11.5. Оптический дальномер геометрического типа:

а – геометрическая схема; б – поле зрения трубы; в – схема измерений

В дальномерах с постоянным параллактичесим углом (φ = const) измеряют ба-

зис b, при этом в формуле (11.10) произведение (1/2) ctg(φ /2) = К является посто-

янной величиной, которая называется коэффициентом дальномера, поэтому

D = К b.

Нитяной дальномер. Такие дальномеры конструктивно входят в устройство

теодолитов и нивелиров. В зрительной трубе теодолита и нивелира верхний и ниж-

ний горизонтальные штрихи n и m визирной сетки (рис. 11.5, б) образуют нитяной

дальномер с вертикальным постоянным параллактическим углом φ. Вершина F

этого угла (передний фокус оптической системы зрительной трубы – рис. 11.5, в)

расположена либо вне, либо внутри зрительной трубы. Визирные лучи, проходя-

щие через дальномерные нити и передний фокус F, пересекаются с вертикально

расположенной дальномерной шкалой в точках N и M . Наблюдатель через окуляр

трубы отсчитывает по шкале величину базиса b – число делений между нитями n и

m. Измеренное расстояние FW равно D 1 = К b. Полное расстояние JW = D между

вертикальной осью прибора ZZ и плоскостью шкалы вычисляются по формуле ни-

тяного дальномера

D = К b + с,

D = D 1 + с,

где с – постоянное слагаемое дальномера (расстояние между осью вращения ZZ

прибора и передним фокусом F.

В современных зрительных трубах К = 100; с ≈ 0, а соответствующий параллак-

тический угол φ = 34,38"

Дальномерные рейки к нитяному дальномеру могут быть специальными, шкала

которых нанесена с ценой деления 2 или 5 см для измерения расстояний до 200–

300 м. Но при топографических съемках масштаба 1: 1000 и крупнее обычно

используют рейки для технического нивелирования с сантиметровыми шашечными

делениями, при этом максимальное измеряемое расстояние близко к 150 м. На рис.

11.6, а по сантиметровым делениям между нитями t и m отсчитан отрезок шкалы b

17,6 см = 0,176 м. Здесь при К = 100 и с = 0 искомое расстояние D = 17,6 м.

П р и м е ч а н и е. При К = 100 наблюдатель принимает сантиметровые деле-

ния как условно метровые и в метрах отсчитывает по рейке искомое расстояние D,

в нашем примере D = 17,6 м и при с = 0 формула (11.12) принимает вид D = D 1.

Горизонтальное проложение. При измерениях расстояний дальномером зри-

тельной трубы теодолита дальномерную рейку устанавливают вертикально. Визи-

рование на рейку сопровождается наклоном визирной оси зрительной трубы на

угол ν (рис. 11.6, б).

Между проекциями дальномерных нитей на шкалу рейки в точки М и N берет-

ся отсчет базиса b, но его значение получается преувеличенным в сравнении с

величиной b" = М"N ", которая получается при наклоне рейки в положение, перпен-

дикулярное лучу ОW. Треугольник WMM " практически прямоугольный, так как

угол при вершине M " отличается от прямого на φ/2 = 17,2 " = 0,3°, поэтому b" / 2 =

WM " = WM cos ν = (b / 2) cos ν. Отсюда и b" = М " N " = b cosν. Тогда для треуголь-

ника F 1М"N" высота F 1W = К b", а наклонное расстояние D = ОW = К b" + с = К b

cos ν + с. Тогда горизонтальное проложение d = ОВ" = ОW cos ν = (D + с) cos ν ,

d = К b cos2 ν + с cos ν,

а при с = 0

d = К b cos2 ν = D cos2 ν.

Рис. 11.6. Определение расстояния по штриховому дальномеру:

а – отсчет по дальномерным штрихам; б – горизонтальное проложение

Горизонтальное проложение вычисляется также по формуле

d = D – ∆D ν ,

где ∆D ν = 2D sin 2ν – поправка на наклон в расстояние, измеренное нитяным

дальномером.

Для определения в полевых условиях величин d пользуются инженерными

калькуляторами или специальными тахеометрическими таблицами.

Определение постоянных нитяного дальномера. Для каждого теодолита не-

обходимо определить фактические значения поправки с и коэффициента дальноме-

ра К, поскольку его погрешность может достигать 0,5% (т. е. 1/200 от измеряемого

расстояния). Для проверки на ровном горизонтальном участке местности через 30–

35 м забивают колышки, над начальным колышком центрируют теодолит, на ос-

тальных последовательно ставят рейку и по дальномеру отсчитывают значения b 1,

b 2,…,bn , затем рулеткой измеряют расстояние каждого колышка от начального. В

соответствии с формулой (11.11) составляют несколько уравнений:

D 1 = К b 1 + с; D 2 = К b 2 + с; …, D n = К b n + с,

где D 1, D 1, …, D n – расстояния, измеренные рулеткой с точностью 0,01-0,02 м.

Вычитая одно уравнение из другого, находим, например,

D 2 – D 1

D 3 – D 1

D 3 – D 2

b 2 – b 1

b 3 – b 1

b 3 – b 2

и получаем среднее значение коэффициента дальномера

К = (К1 + К 2 + …, К n ) / n.

Подставив значение К в каждое из уравнений (11.16) получаем величины с 1, с 2,

…, с n и среднее с. В современных теодолитах с ≈ 0.

Постоянную дальномеров удобно определять

путем измерения комбинаций

расстояний. Для этого на горизонтальной поверхности в одном створе откладывают

несколько (не менее трех) расстояний: D 1, D 2, D

. Измеряют эти расстояния, а

также расстояния:

D 4 = D 1 + D 2 ; D 5 = D 3 + D 2 ; D 6 = D 1 + D 2 + D 3

В каждом результате измерений будет присутствовать постоянная поправка

дальномера сi , поэтому можно записать: Di = Di / + c , где Di ‒ результат измере-

ний. Тогда можно записать систему уравнений:

D 4 + c = D 1 + D

расстояния вычисляют при помощи инженерного калькулятора или исправляют по-

правками, которые выбирают из специально составленной таблички.

Точность нитяного дальномера. При помощи нитяного дальномера техниче-

ских теодолитов в комплекте с нивелирной рейкой с сантиметровыми делениями

расстояния измеряются с погрешностями, которые зависят от ряда факторов: точ-

ности учета коэффициента дальномера К и постоянной с; вертикальности рейки;

состояния приземного слоя воздуха (величины рефракционных колебаний изобра-

жения). При точном учете величин К и с, старательной работе и благоприятных по-

годных условиях (облачность) на расстояниях D до 50–60 м погрешность ∆D равна

приблизительно 0,05–0,1 м (относительная погрешность расстояния составляет

около ∆D / D = 1/500), на расстояниях от 80 до 120 м ∆D ≈ 0,2 м (или в относи-

тельной мере тоже 1/500), на расстояниях D ≈ 130–150 м ∆D ≈ 0,3–0,5 м (∆D / D ≈

1/400 – 1/300). Однако при менее благоприятных условиях и недостаточной стара-

тельности наведения штрихов дальномера погрешности ∆D значительно возраста-

Рассмотренные погрешности нитяного дальномера учитываются в инструкциях

по наземным крупномасштабным топографическим съемкам: расстояния от теодо-

лита до рейки ограничивают до 80 – 100 м.

Раздел 2. Геодезические измерения и съемки

Измерение линий. Дальномеры. Нивелирование. Угловые измерения. Приборы для измерения превышений и углов.. Оптико-электронные приборы. Лазерные измерения. Спутниковые измерения. Математическая обработка результатов геодезических измерений. Геодезические съемки и средства их выполнения. Основы топографии.

Геодезические измерения

Измерение длин и расстояний. Дальномеры

Измерение – это процесс определения количественных значений с помощью технических устройств. Измерения могут быть как непосредственными, так и косвенными, как статическими, так и динамическими, как равноточными, так и неравноточными.

Расстоянием называется пространство, разделяющее два пункта. Длиной называется расстояние между двумя наиболее удаленными точками объекта. Следовательно, для каждой линии (отрезка) можно однозначно определить расстояние, выражающее его длину, в то время как для объекта определяются несколько расстояний (длин) – например длина, ширина и высота.

В инженерных сетях для измерения расстояний и длин используются оптические и электронные дальномеры, стальные ленты, а также стальные, пластиково-кордовые и лазерные рулетки.

При прямых измерениях искомое значение величины находят путем непосредственного измерения этой величины. При косвенных измерениях искомое значение величины определяют на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Рулетка представляет собой стальную или металлопластиковую гибкую ленту, льняную тесьму, разделенные на сантиметровые и миллиметровые деления. Рулетки имеют длину 10 – 200 м и наматываются на ось, находящуюся внутри кожаного или металлического футляра при помощи небольшой рукоятки. Метровые и дециметровые деления имеют цифровые обозначения.

Стальная 20-метровая мерная лента имеет ширину от 10 до 15 мм, а толщину – от 0,2 до 0,4мм. По всей длине ленты пробиты небольшие отверстия через каждые 10 см; каждое пятое отверстие закреплено металлической пластиной диаметром 5 мм. В конце каждого метра с обеих сторон ленты приклепаны пластинки, на которых выдавлены порядковые номера метров, отсчитываемых от обоих концов ленты.

Дальномерами называются приборы, при помощи которых определяются расстояния без непосредственного измерения их стальной лентой, рулеткой или другими мерными приборами.

Прежде чем выйти в поле и начать измерение мерной лентой или рулеткой, они должны быть проверены. Проверка мерной ленты производится путем сравнения ее длины с эталоном на особых приборах, называемых компараторами, а сам процесс сравнения носит название компарирование.

Измерение расстояний рулеткой заключается в следующем (рис.20).

Рис. 20. Измерение линий рулеткой

Один съемщик держит начало рулетки около нулевого значения на первом центре (у прибора), а второй натягивает полотно рулетки ко второму центру (сигналу) с определенным усилием (обычно 5, 10 или 20 кг). Величина силы натяжения необходима для определения поправки за провес (l ). Очевидно, что при разном натяжении, стрела провеса будет различной. Отсчеты по рулетке берутся обоими съемщиками с точностью до миллиметра. Измеренной длиной в этом случае будет разность отсчетов. Для контроля все длины измеряются дважды – в прямом и обратном направлениях. Если расхождение не превышает допустимого значения, за результат принимается средняя величина, в которую вводятся поправки за провес, компарирование, температуру.

При измерении линий, длина которых превышает длину мерного инструмента линию провешивают, то есть устанавливают вешки с отметкой створа линии. Измеряются расстояния между вешками. Длина линии определяется как сумма расстояний между вешками.

При измерении длин сторон теодолитного хода стальной лентой, ее укладывают непосредственно на земле, а концы отмечают шпильками, установленными строго в створе линии. Шпильки изготавливаются из стальной проволоки длиной 40 см, диаметром 3 - 4 мм. Расстояние определяется количеством уложенных лент и домером от последней ленты до точки.

Оптические дальномеры существуют двух типов: с постоянным и переменным параллактическими углами.

Геодезические приборы технической точности (Т30, Т60, Н-3) снабжены нитяными (оптическими) дальномерами с постоянным параллактическим углом.

Устройство нитяного дальномера состоит в том, что в трубе геодезического инструмента, кроме средней горизонтальной нити, натягиваются на диафрагме или нарезаются на стекле две дополнительных горизонтальных нити, отстоящих на одинаковых расстояниях от средней горизонтальной нити сетки (рис.21). Необходимой принадлежностью дальномера является рейка с нанесенными на ней делениями одинаковой величины.

Теория дальномера с постоянным углом состоит в следующем.

На рис.21 визирная ось трубы ОС направлена на рейку MN , которую она встречает в точке С под прямым углом. Параллельные лучи аа 1 и bb 1 , идущие в трубе от крайних нитей сетки а и b , после преломления в объективе, проходят через главный фокус объектива, образуя при пересечении постоянный угол a. Рейку МN эти лучи встречают в точках А и В.