3.3.3.3. Измерение расстояний светодальномерами

Светодальномер – это геодезический измерительный прибор, с помощью которого можно с высокой точностью измерять расстояния на местности. Он представляет собой электронный прибор, в котором формируется узко направленный пучок света с частотой от 3000 до 36000 МГц; этот пучок света модулируется по амплитуде низкочастотными электромагнитными колебаниями с частотой от 7,5 до 75 МГц (длина волны от 40 м до 4 м). Пучок света направляется на отражатель, и затем отражённый сигнал принимается. Измерению подлежит разность фаз низкочастотных колебаний, по которой и определяется расстояние от прибора до отражателя.

Формулы для вычисления расстояния имеют вид

;

здесь: - часть разности фаз, кратная 2, - это целое число N, - часть разности фаз в пределах одного периода, соответствующая величине - домеру фазового цикла; полная разность фаз будет ; - скорость распространения электромагнитных волн в атмосфере; f – частота колебаний. Поскольку длина волны , то . Величина играет роль длины мерного прибора; величина N показывает, сколько раз эта длина укладывается в измеряемом расстоянии; величина показывает, какая доля длины мерного прибора равна остатку.

Значение N получают при измерении расстояния на нескольких частотах; этот процесс называется разрешением неоднозначности (кнопка “грубо” на панели прибора). Значение измеряется с помощью фазоизмерительного устройства с точностью от до , что соответствует ошибке в измеряемом расстоянии около 1 см.

Согласно ГОСТ 19223-90 “Светодальномеры геодезические. Общие технические условия” в нашей стране выпускаются светодальномеры четырёх типов (групп):

СГ - для государственных геодезических сетей;

СП – для прикладной геодезии и маркшейдерии;

СТ – для сетей сгущения и топографических съёмок;

СТД – для топографических съёмок (диффузное отражение).

Средняя квадратическая ошибка расстояния, измеренного светодальномером, выражается формулой

,

где - константа в миллиметрах; - константа в единицах шестого знака; - расстояние в миллиметрах.

Для каждой группы светодальномеров коэффициенты a и b имеют свои значения:

СГ – (0,1 км  D  30 км) ; ; ;

СП – (0,001 км  D  5 км) ; ; ;

СТ – (0,002 км  D  15 км) ; ; ;

СТД – (0,002 км  D  500 м) .

Устройство конкретного светодальномера, порядок его поверок и исследований, правила подготовки к работе, методика измерения расстояний, обработка измерений, - всё это подробно описывается в документации, прилагаемой к каждому экземпляру светодальномера. Здесь следует подчеркнуть лишь то, что при измерении расстояний светодальномером обязательно выполняют определение метеоданных: температуры воздуха, давления и влажности. По этим величинам вычисляются поправки в расстояние за уклонение фактических метеоданных от некоторых стандартных значений, для которых подсчитаны постоянные прибора.

Приведём, например, некоторые характеристики светодальномера 2СТ10:

Диапазон измеряемых расстояний от 2 м до 10000 м;

Формула СКО измерения расстояний (то есть, и );

Диапазон температур от -30⁰С до +40⁰С;

Потребляемая мощность 15 вт;

Масса: светодальномера 5,5 кг;

всего комплекта 85 кг.

На панель управления светодальномера 2СТ10 вынесены цифровое табло для вывода измеренного расстояния в миллиметрах и некоторые кнопки и переключатели: для установки контрольного отсчёта, для регулировки подсветки сетки нитей, для регулировки уровня сигнала, для переключения режимов работы, для переключения операций “наведение - счёт”, для учёта давления p и температуры t.

3.3.4. Предварительная обработка полигонометрии

3.3.4.1. Влияние внецентренности теодолита на измеряемое направление

После окончания полевых измерений и перед сдачей материалов в камеральный цех для строгого уравнивания результатов измерений выполняют предварительную обработку полигонометрических ходов или систем ходов. Этап предварительной обработки включает следующие процессы:

• проверка полевых журналов и центрировочных листов;

• составление рабочей схемы хода или системы ходов;

• вычисление поправок в измеренные углы за влияние центрировки теодолита и редукции визирной цели на всех пунктах;

• вычисление горизонтальных проложений измеренных расстояний, то есть, вычисление поправки за наклон линии (за превышение между концами линии); этот процесс называют также приведением расстояний к горизонту;

• вычисление поправок в горизонтальные проложения за влияние центрировки светодальномера и редукцию отражателя; если измерения расстояний выполнялись мерными приборами, то этот процесс не выполняется;

• вычисление поправок в горизонтальные проложения за высоту над уровнем моря и за переход к плоскости проекции Гаусса;

• вычисление рабочих координат пунктов.

Пусть на рис.53 ось вращения алидады пересекает горизонтальную плоскость в точке B₁, а точка B - проекция вершины измеряемого угла на ту же плоскость. Расстояние между точками B₁ и B обозначим через l, расстояние между пунктами B и A – через S.

^A’

Рисунок 53 – Схема внецентренности теодолита Рисунок 54 – Схема редукции визирной цели

Если бы теодолит стоял в точке B, то при наведении трубы на точку A отсчет по лимбу был бы равен b. Перенесем теодолит в точку B₁, сохранив ориентировку лимба; при этом отсчет по лимбу при наведении трубы на точку A изменится и станет равным b₁; различие этих отсчётов называется ошибкой из-за центрировки теодолита и обозначается буквой c.

Из треугольника BB₁A имеем

,

откуда

,

или по малости угла   .

 Величина l называется линейным элементом центрировки, а угол  - угловым элементом центрировки; угол  строится при проекции оси вращения теодолита и отсчитывается от линейного элемента по ходу часовой стрелки до направления на наблюдаемый пункт A.

Правильный отсчет по лимбу будет

.