Геодезія 2

значно перевищус здатність людського ока. Сьогодні найбільш відомі є пікселі з областю значень почорніння від 0 до 255. Таким чином, такі пікселі дають інформацію про 256 різних станів зображень. На чориобілих зображеннях - це значення сірого тону (переважно чорний колір має код 0. а білий 255). Розмір пікселя - 7,5 рм 2.

Відрізок на рейці, який попадає на поле детекторів незначний - близько 15 см вверх і вниз від середньої горизонтальної нитки сітки зорової труби. Детектори подають спочатку аналогові (неперервні) сигнали, які зчитуються і потім перетворюються в цифрові за допомогою комп'ютера. У цьому контексті вживають термін "комп'ютерне бачення" (англ. СотриіегУІ5Іоп) "розпізнавання образу", "розпізнавання знімка". Дійсно, око людини не здатне розрізняти 255 ступенів сірої шкали. Таким чином, певна частина нівелірної рейки розглядається комп'ютером, а не оком спостерігача. Суттєвих конструктивних змін також зазнали рейки. Традиційні рейки замінюються кодовими рейками: з чорними та білими смугами. Фірмами створений цілий ряд кодових рейок. Так кодові рейки фірми Ьеіса-\Уі1сІ ^ 2000, \Уі1сЗ ^ 3000 мають довжину 4050 мм. На одній стороні рейки нанесені поділки у вигляді чорних та білих смужок, що створюють двійковий код; ширина (основної) смужки 2 мм. На другій стороні рейки нанесені поділки, які служать для візуального відліку. Фірма §оккіа для електронного нівеліра ЗБЬ 30 створила рейки зі спеціальним кодом (КАВкод), який також є двійковим. Використовують також фібергласові рейки довжиною 5 м. Цей скловолокнистий матеріал (фіберглас) використаний для виготовлення рейок завдяки його перевагам порівняно з іншими матеріалами у вазі та міцності, а також можливості застосування найточніших технологій нанесення штрихів.

Образ кодової рейки, що розглядається камерою (приладом зарядного зв'язку) автоматично перетворюється (завдяки "комп'ютерному баченню") на цифровий відлік, який відображається на дисплеї.

Зазвичай у цифрових нівелірів є три режими вимірювання: §іп§1еРіпе (точний одноразовий), Кереаі-Ріпе (точний багаторазовий) і Тгаскіп^ (режим слідкування). У точному одноразовому режимі вимірювання виконуються кожні три секунди, а в режимі слідкування - кожну секунду. У багаторазовому режимі на дисплеї відображається середнє значення відліку.

Зауважимо, що під час промислових вібрацій або турбулентності атмосфери, коли поділки рейки коливаються, похибки відліку збільшуються. Ці похибки також можна відображати на дисплеї.

Якщо похибки перевищують діапазон найменших поділок рейки, нівелір може зупинити процес електронного нівелювання. Перевищення відображається на дисплеї (наприклад, цифровим нівеліром ИА-ЗООЗ) до десятих частин міліметра. Віддалі - до 1 см.

20

Найбільш відомими фірмами, що виготовляють електронні нівеліри,

Г = 32*, вага 2,6 кг);

•2еІ55 (Німеччина, сьогодні ТгітЬІе, США) - нівеліри Оі№ 10, Н , 11Т, 12, 12Т, 20, 21,22.

Нівеліри фірми Ьеіса серії Зргіпіег випускаються в трьох модифікаціях (100, 100М, 200, 200М). Моделі "М" мають внутрішню пам'ять на

Ручка для перенесення приладу

Клавіатура

Дисплей

Фокусувальний гвинт

Окуляр та діоптрійне кільце Кнопка вимірювання

Безкінечний навідний гвинт

Кнопка вмикання приладу

Фірма 2еІ85 випускає електронні нівеліри ОіІМі. Нівелір ОіИі 10 має: Г = 32х, точність 0,3/1,5 мм на км ходу - електронний та оптичний режими. Загальний вигляд електронного нівеліра третього покоління Оі>і» 22 показаний на рис. 1.2.10.

11

похибка віддалі тв - 0,05 м, а кути - з точністю 0,1°. Точність роботи компенсатора 0,2".

Важливою технічною новизною елек- ; тронних, цифрових нівелірів є те, що ними можна не тільки визначати перевищення та висоти, але й обчислювати похибки, з якими ці параметри вимірюються.

1.2.6. Перевірки та дослідження нівелірних рейок

2.Визначення середньої довжини одного метра пари рейок (через 10-15 днів під час роботи в гірських умовах та через місяць - у рівнинних).

3.Визначення різниці висот нулів рейок.

4.Визначення збігання площин п'ятки рейки з віссю нульової поділки рейки (на чорних сторонах рейок).

Перевірки 3 та 4 виконують раз в рік перед початком польових робіт.

5.Перевірка встановлення сферичного рівня на рейках (кожний

день).

6.Для дослідження рейок застосовують контрольну лінійку. Контрольна лінійка (рис. 1.2.13), довжиною 1 м, має допоміжну міліметрову

шкалу та головну шкалу з найменшою поділкою 0,2 мм.

І..І1І.І И(,І ІІ1.І ІІІ„ІІІ,ІІІ.І ІІІ.І ІІІ.І ІІІ„ІІІ

а Є Є

Рис. 1.2.ІЗ. Контрольна лінійка.

Умонтований термометр дозволяє визначати зміну довжини лінійки в залежності від температури. На рис. 1.2.14 показано сотий сантиметр лінійки в збільшеному вигляді. Лінійка має дві лупи, які можна пересувати вздовж ребра лінійки. Через ці лупи і розглядають шкалу, коли беруть відліки. Тому ми бачимо поділки лінійки в збільшеному вигляді. На лінійці підписані сантиметрові поділки (0, 1, 2, ..., 99, 100). Кожен сантиметр лінійки поділено на міліметри дев'ятьма штрихами однакової довжини

11

(окрім довшого п'ятого). Кожен міліметр на п'ять частин (по 0,2 мм) поділено чотирма штрихами різної довжини. Під час відлічування найменшу поділку 0,2 мм поділяють на око ще на 10 частин. Це означає, що відлік беруть з точністю 0,02 мм.

Рис. 1.2.14. Збільшене зображення останнього сантиметра контрольної лінійки та приклади відліків.

Для того, щоб безпомилково брати відліки, слід це робити так: спочатку визначити ціле число міліметрів. На рис. 1.2.14, це 993, 995, 998; після цього відрахувати десяті та соті долі поділки (0,33; 0,44; 0,05); оскільки найменша поділка 0,2 мм, то, щоб перейти від поділки до мм, необхідно значення десятих та сотих подвоїти. Одержимо в мм: 0,66; 0,88; 0,10; таким чином, повні відліки в мм будуть: 993,66; 995,88; 998,10. Зауважимо, що відлік обов'язково закінчується парною цифрою (2,4, 6, 8), або нулем. Користуючись контрольною лінійкою, можна визначити, як цього вимагає Інструкція, довжини кожного нанесеного на рейці дециметра та метра з точністю біля 0,01-0,02 мм.

Значення довжини кожного дециметра рейки необхідне для того, щоб впевнитися, чи достатньо точно нанесені поділки на рейці і чи похибки нанесення поділок не перевищують 0,5 мм для рейок, які використовуються для III класу, та 1 мм для рейок, які використовуються для IV класу нівелювання.

Перейдемо до більш детального розгляду окремих досліджень рейок.

1.Дослідження випадкових похибок дециметрових поділок.

Для дерев'яних рейок визначають похибки дециметрових штрихів в інтервалі 1-29 на чорній і 47-76 на червоній сторонах рейок, тобто, нижній та верхній дециметр не досліджують.

На горизонтально розташовану рейку кладуть контрольну лінійку так, щоб нуль лінійки збігався з першим дециметровим штрихом рейки, і роблять відліки лінійки в місцях другого, третього та інших дециметрових штрихів в межах першого метра рейки. Потім лінійку дещо пересувають так, щоб з першим дециметровим штрихом рейки збігався відлік лінійки більший за нуль і всі відліки повторюють. Коливання різниць відліків в межах кожного метра не повинні бути більшими від 0,10 мм. Після цього

20

лінійку встановлюють на другий, а потім на третій метри рейки. Потім обраховують середні відліки одних і тих самих дециметрових штрихів. Нехай, наприклад, середні відліки лінійки по першому, другому та третьому дециметрах відповідно дорівнюють: 0,14 мм; 100,28 мм; 200,36 мм. Тоді фактичні довжини другого та третього дециметрів є: 100,14 мм; 100,08 мм. Похибки цих двох дециметрів є відповідно +0,14 мм; +0,08 мм.

Аналогічно обраховуються похибки всіх 26 дециметрів, що залишилися. Однак, ці похибки включають випадкову та систематичну складові частини. Виключимо систематичну частину. Для цього отримані похибки всіх дециметрів додамо, а отриману суму поділимо на число досліджених дециметрів. Нехай сума 5 = +0,56 мм. Тоді систематична похибка одного дециметра буде: +0,56 мм / 28 = +0,02 мм. Таким чином, тільки випадкові похибки другого та третього дециметрів будуть +0,14 - 0,02 мм = +0,12 мм; 0,08 мм - 0,02 мм = +0,06 мм.

Аналогічно обраховують випадкові похибки інших дециметрів. Повний приклад дослідження однієї сторони рейки поданий в діючій інструкції нівелювання [6].

2. Визначення середньої довжини одного метра пари рейок.

Спочатку покажемо, що у випадках нівелірних ходів з парним числом штативів, половину перевищення в ході вимірюють однією рейкою, а половину - другою.

Нехай маємо хід з чотирьох станцій (рис. 1.2.15). На непарних станціях задньою була перша рейка, на парних - друга. Знайдемо перевищення в ході.

1

Коли досліджують комплект рейок (дві рейки), тоді таблиць, аналогічних таблиці 1.2.5, буде чотири.

Таблиця 1.2.5 Визначення середньої довжини метрового інтервалу дерев'яної рейки

№ 2342 (чорна сторона). Контрольна лінійка № 0721

Середня довжина метрового інтервалу рейки № 2342 чорної сторони дорівнює:

5599,61 /5,6 = 999,93 мм.

Нехай середня довжина одного метра комплекту рейок дорівнює 1000,08 мм, а виміряне перевищення в ході дорівнює +50,146 м. Виникає питання: яким чином ввести у виміряне перевищення поправку за компарування рейок? Для вирішення цього питання необхідно, по-перше, знайти знак поправки (плюс чи мінус), а по-друге, знайти її абсолютне значення.

Для визначення знаку будемо міркувати так: наш метр, яким ми вимірюємо перевищення, є довший за звичайний. Коли ж ми ним вимірюємо перевищення, тоді вважаємо, що він є правильний, тобто, має 1000

11

мм, і виміряне перевищення знайдене саме з такого розрахунку. Насправді,

укожному виміряному метрі перевищення складає не 1000 мм, а 1000,08

мм.Тому фактичне перевищення більше, ніж виміряне.

Висновок: Поправка повинна бути додатною (зі знаком плюс), До того ж висновку можна прийти ще й з таких міркувань: наш метр, оскільки він довший за звичайний, у якомусь великому перевищенні вкладеться менше число разів, ніж звичайний, і тому ми нашим метром отримаємо занижений результат. Щоб цей результат виправити, потрібно поправку додати.

Таким чином, якщо середня довжина одного метра рейок довша за номінал - поправка додатня, коли ж середня довжина метра коротша номіналу - поправка від'ємна.

Вкажемо ще на повну аналогію зі знаками поправок за компарування нівелірних рейок та мірних стрічок. Так це й не дивно, оскільки перевищення є не що інше, як віддаль, але розташована вертикально.

Значно простіше визначити значення (модуль) поправки в перевищення за компарування рейок сїїік. Так, у нашому прикладі, якщо на один

метр перевищення припадає поправка +0,08 мм, тоді на перевищення +50,146 м шукана поправка дорівнюватиме:

іікк = 0,08мм • 50,146 = 4,0мм. Виправлене перевищення знайдемо за формулою:

бритви. Розходження не повинне перевищувати 0,5 мм.

11