17. Понятие и светодальномерах.

Измерения линий на местности могут выполняться непосредственно с помощью специальных приборов дальномеров и косвенно (измеряют вспомогательные углы и базисы и вычисляют расстояние по формулам)

Измерить расстояния можно такими приборами как:

• Рулетка, мерная лента (непосредственно)

• Нитяной, электронный дальномер (косвенно)

Рулетки: длина 1,2,5,10,20,30,50,100м. На полотно рулетки нанося штрихи – деления через 1мм по всей длине рулетки или только на первом дециметре. Чтобы измерить расстояние.. Если вторая не попала..

Землемерная лента (ЛЗ) – стальная полоса длиной 20,24,30,50м. На концах ленты нанесено по одному штриху между которыми считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы, в которые вставляются шпильки. На концах ленты – ручки. На каждой плоскости ленты нанесены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Подписи на одной плоскости ленты возрастают, а на другой – убывают. Метры на ленте отмечены медными пластинами. Полуметровые – заклепками. Дециметровые – отверстиями. В комплект входит набор шпилек – металлических стержней с заостренными концами и кольцами – ручками

Землемерная Шкаловая Лента (ЗЛШ) - такая же, как ЛЗ, но у ЗЛШ есть на концах шкала с миллиметровыми делениями длиной 10см. В комплект входит набор шпилек – металлических стержней с заостренными концами и кольцами – ручками.

Для некоторых точных измерений применяют Инварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения, повышенной твердостью и упругостью. На концах проволоки закреплены специальные шкалы – линейки с наименьшими делениями 1мм. На остальной часть маркировки нет, поэтому проволоками измеряют расстояния, равные длине между штрихами (24м).

Также применяют приборы для непосредственного измерения линии: катетометры – приборы для измерения небольших (до 1м) вертикальных линий с очень большой точностью.

До начала работы мерные приборы компарируют (сравнивают с эталонами). Эталоны – отрезки линий, длины которых известны с высокой точностью.

Измерение линий состоит в том, что мерный прибор (ленту, рулетку) последовательно откладывают несколько раз между измеряемыми точками. При подготовке створа линии ее концы фиксируют кольями, расчищают полосы шириной 1,5 – 2м от растительности, забивают колья в местах перегибов местности. До измерения линию обозначают на местности (через 100м) вешками – деревянными или металлическими кругляками с красно-белой окраской.

Вешение на глаз выполняется приемами «от себя» и «на себя»

«от себя»:

Один мерщик стоит на исходной точке, а на конечной точке второй мерщик и устанавливает веху такой высоты, чтобы она была видна из исходной точки. Второй мерщик по створу на расстоянии не более 100м от начала устанавливает веху, перемещая ее перпендикулярно створу до совпадения с вехой конца. И тд

«на себя»

Ленту разматывают с кольца. Передний мерщик МП с 10 шпильками и передним кольцом ленты протягивает ленту и по указаниям МЗ укладывает ее в створ измеряемой линии. МЗ совмещает начальный штрих ленты с началом линии, вставляя в вырез ленты шпильку. МП встряхивает ленту, натягивает ее и вставляет шпильку. МЗ вынимает заднюю шпильку, МП вынимает из шпильки ленту и оба переносят ее вперед вдоль линии. Дойдя до передней шпильки, МЗ закрепляет на ней ленту и ориентирует МП по передней вехе. И тд. Полное уложение ленты – пролет. Для контроля измеряют вторично, при этом мерщики меняются.

За конечный результат принимают среднее арифметическое при методе прямо и обратно. Измерения верны, если расхождение результатов не больше:

1:3000 от измеренной длины – при благоприятных условиях (твердое покрытие)

1:2000 – при средних условиях (твердая поверхность грунта)

1:1000 – неблагоприятные условия (болотистая местность)

16..Дальномер – геодезический прибор, с помощью которых измеряют расстояние между двумя точками косвенным способом. На расстоянии до 200 м по нитяному дальномеру «на глаз» можно отсчитать до 0,5 сантиметрового деления, что соответствует погрешности при определении расстояния 50 см; Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью до 1:300 от длины. Принцип действия дальномера с постоянным базисом рассмотрим на конкретном примере определения расстояния от точки А до точки В (рис. 6.9). В точке А устанавливают теодолит. В точке В располагают отрезок (базис), длина которого l_б точно известна. Тогда, измерив угол а, можно по известной из тригонометрии формуле D = l_б tg а вычислить расстояние между точками А и В.

Виды: оптические и электронные. Оптические делятся на с постоянным углом (нитяной), с постоянным базисом. Электронные - светодальномеры.

Нитяной дальномер

В поле зрения трубы прибора видны 3 горизонтальные нити. Две из них, расположенные симметрично относительно третьей – Дальномерные нити. Дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой. Расстояние определяется так: берут отсчеты по верхней и нижней нити, вычитают из верхней нижнюю и умножают на 100

Дальномер с постоянным базисом.

В точку А устанавливают теодолит, в точке В – отрезок (Базис) с известной длиной l_o. Измерив угол α, получаем расстояние: D=l_o*tgα

17..Светодальномер – геодезический прибор, позволяющий с высокой точностью (до нескольких миллиметров) измерять расстояния в десятки (иногда в сотни) километров.

1. Принцип импульсный

Устанавливают прибор в одной точке, наводят на другую точку. Прибор посылает импульс. Фиксируется время. Расстояние считается по формуле:

S=v(света)*t/2

Скорость света в вакууме V₀ считается известной V₀ = 299 792 458 м/сек, а для получения скорости света в атмосфере V нужно еще знать показатель преломления воздуха n: V = V₀/n .

2. Фазовый принцип:

Устанавливают прибор в одной точке, в другой – отражатель. Прибор посылает волны, они отражаются от отражателя и возвращаются в прибор. Расстояние считаем по формуле:

S = λ*n/2, где n – количество волн

В фазовых светодальномерах используют модулированный свет; частота модуляции бывает от 7 мгц до 75 мгц (что соответствует длине волны от 4 до 40 метров); это так называемая измерительная или масштабная частота; несущие волны располагаются в субмиллиметровом диапазоне.

Для измерений на строительных площадках, в помещениях используют лазерные рулетки. Они не требуют отражателя.

Если в силу местных условий измерить линию мерным прибором невозможно, то используют косвенный метод. Нужно найти расстояние D=AB через препятствие. Для этого на местности измеряем базисы b₁=AD, b₂=AC, углы α₁, β₁,α₂, β₂. По теореме синусов определяем расстояние.

Согласно ГОСТу 19223-90 светодальномеры в нашей стране выпускаются четырех типов Г – для государственных геодезических сетей; П – для прикладной геодезии и маркшейдерии; Т – для сетей сгущения и топографических съемок; СТД – для топографических съемок (диффузное отражение).

Лазерная рулетка.

Лазерная рулетка – очень полезный предмет, с ее помощью в строительстве определяют ширину и высоту объекта, максимальные расстояния между плоскостями или вычисление среднего их значения, определения площади кругов или треугольников, стен, а также угол наклона крыш или потолка. 

Как работает лазерная рулетка

Суть работы прибора заключается в формировании лазерного луча, который отражается от поверхности, расстояние до которой мы измеряем, электроника же переводит данные в привычные для нас миллиметры и т.п.

Что же касается точности проводимых измерительных работ, то основная масса лазерных рулеток позволяет производить измерения с точность до 1,5-2 мм, что возможности обычных рулеток.

Светодальномер — геодезический прибор, позволяющий с высокой точностью (до нескольких миллиметров) измерять расстояния в десятки (иногда в сотни) километров.

(так, например, светодальномером измерено расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров)

Понятие о светодальномерах

Измерение расстояний с помощью светодальномера основано на измерении промежутка времени t, в течение которого свет дважды проходит расстояние D, в прямом и обратном направлении (рис.)

Обозначив через V скорость света в атмосфере, напишем формулу для расстояния: D = V * t/2. Скорость света в вакууме V0 считается известной V0 = 299 792 458 м/сек, а для получения скорости света в атмосфере V нужно еще знать показатель преломления воздуха n: V = V0/n . Светодальномеры бывают импульсные и фазовые. В импульсных светодальномерах промежуток времени t измеряется непосредственно,а в фазовых – через разность фаз. В фазовых светодальномерах используют модулированный свет; частота модуляции бывает от 7 мгц до 75 мгц (что соответствует длине волны от 4 до 40 метров); это так называемая измерительная или масштабная частота; несущие волны располагаются в субмиллиметровом диапазоне. Приведем рабочие формулы для вычисления расстояний, измеренных фазовым светодальномером:

или D = (N + ΔN) * λ/2 где: f – масштабная частота, l – длина волны, соответствующая масштабной частоте, N – число, показывающее сколько раз половина длины волны укладывается в измеряемом расстоянии; оно определяется при “грубом” измерении расстояния на нескольких масштабных частотах, ΔN – домер фазового цикла; именно он и подлежит точному измерению. На практике для вычисления горизонтального проложения линии, измеренной светодальномером, используют формулу: Sизм = Dст. + ΔD t + ΔDP + ΔDe + C – ΔDH Dст.- длина линии, соответствующая некоторому стандартному значению скорости света Vст. при значениях температуры t0 и давления P0; обычно принимают: t0 = + 12oC, P0 = 984 ГПА

ΔDt, ΔDP, ΔDe – поправки за отклонение фактических значений метеоэлементов от их стандартных значений. ΔDt = kt * Dст./100, ΔD P = kP * Dст./100, ΔDe = ke * Dст./100 Коэффициенты kt (температурный), kP (давления) и ke (влажности воздуха) выбирают из заранее составленной таблицы, C- постоянная поправка светодальномера, определяемая по специальной методике, ΔDH – поправка за наклон линии: Согласно ГОСТу 19223-90 светодальномеры в нашей стране выпускаются четырех типов (групп): Г – для государственных геодезических сетей; П – для прикладной геодезии и маркшейдерии; Т – для сетей сгущения и топографических съемок; СТД – для топографических съемок (диффузное отражение). Средняя квадратическая ошибка расстояния, измеренного светодальномером, вычисляется по формуле: mD = a + b * D * 10-6. Для каждой группы светдальномеров значения коэффициентов a и b имеют значения: СГ (0.1 км < D < 30 км) a = 1мм; 2 мм; b = 1; 2; СП (0.001 км < D < 5 км) a = 0.1мм; 0.5 мм; 1мм; 2 мм; СТ (0.002 км < D < 15 км) a = 5 мм; 10мм; b = 3; 5; СТД (0.002 км < D < 500 м) a = 20 мм.

18. Понятие о современных спутниковых навигационных приборах, электронных тахеометрах, сканирующих системах. Спутниковая система навигации — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

В настоящее время наибольшее применение получили космические навигационные системы GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ). Готовится к развертыванию и европейская космическая навигационная система GALLILEO. Системы ГЛОНАСС и GPS обеспечивают бесплатную глобальную всепогодную круглосуточную навигацию. В каждую систему входит орбитальная группировка (созвездие) навигационных спутников с высотой орбиты около 20 тыс. км. В отличие от системы GPS, имеющей орбитальную группировку из 24 спутников, в составе отечественной системы ГЛОНАСС только 14 рабочих спутников. Это ограничивает возможности российской системы. 

Основные элементы спутниковой системы навигации:

• Орбитальная группировка, состоящая из нескольких (от 2 до 30) спутников, излучающих специальные радиосигналы;

• Наземная система управления и контроля (наземный сегмент), включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации оборбитах;

• Аппаратура потребителя спутниковых навигационных систем («спутниковые навигаторы»), используемое для определения координат;

• Опционально: наземная система радиомаяков, позволяющая значительно повысить точность определения координат.

• Опционально: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Тахеометр (от др.-греч. «быстрый») — геодезический инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Относится к классу не повторительных теодолитов, используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек, в основном косвенными методами измерений: прямые и обратные засечки, тригонометрическим нивелированием и т. д. Технические или строительные тахеометры — электронные тахеометры для строительства с дальномером для проведения традиционной съемки, дисплеем, и отсутствием алидады.

Наземный лазерный сканер (НЛС) — это съёмочная система, измеряющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности объекта и регистрирующая соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трёхмерного изображения (скана) в виде облака точек.

Основными характеристиками современных наземных лазерных сканеров являются:

1. точность измерения расстояния, горизонтального и вертикального углов;

2. максимальное разрешениесканирования;

3. скорость сканирования;

4. дальность действия лазерного сканера;

5. расходимость лазерного луча;

6. поле зрения сканера;

7. используемые средства получения информации о реальном цвете;

8. класс безопасностииспользуемого лазера;

9. портативность и особенности интерфейса.