6.3. Понятие о светодальномерах

Во всех светодальномерах принята одна и та же принципиальная блок-схема. Дальномер состоит из двух основных частей: приемо-передатчик, устанавливаемый в начальной точке А и отражатель, устанавливаемый в конечной точке B (рис.6.6).

П ередатчик излучает электромагнитные волны, которые после отражения в точке В поступают в приемник, измеряющий время τ двойного пробега электромагнитной волной расстояния АВ. Расстояние D вычисляется по формуле

(50)

где v - скорость света в воздухе в момент измерения.

В современных светодальномерах измеряется не время τ , а раз­ность фаз между опорной волной, поступающей в приемник непосредс­твенно из передатчика, и отраженной волной. Это позволяет увели­чить точность измерений на 2-3 порядка. Средняя квадратическая погрешность в определении расстояний светодальномерами равна 2-5 мм, а относительная порядка 1: 500000 . Достоинствами светодальномеров является их надежность, высокая точность и возможность измерения расстояний в широком диапазоне - от нескольких метров до десятков километров в любое время суток. К определённым недостаткам можно отнести то, что скорость электромагнитных волн v зависит от пара­метров атмосферы, которые необходимо достаточно точно знать на всем протяжении вдоль измеряемой линии.

7. Измерение превышений

При решении многочисленных задач в инженерной практике необ­ходимо знать высоты (отметки) точек. С этой целью производят ниве­лирование, т.е. определяют превышения точек местности и по извест­ной отметке одной из них вычисляют отметки остальных точек.

Существуют следующие способы нивелирования:

- геометрическое нивелирование, в котором для измерения пре­вышения используется горизонтальный визирный луч, задаваемый при­бором нивелиром;

- тригонометрическое нивелирование, в котором используется наклонный визирный луч, задаваемый теодолитом;

- гидростатическое нивелирование, основанное на законе сооб­щающихся сосудов.

Другие известные способы нивелирования имеют в строительной практике весьма ограниченное применение.

7.1. Сущность и методы геометрического нивелирования

П усть на местности заданы точки А и В, превышение между кото­рыми h необходимо определить (рис.7.1). Установим в точках А и В вертикально рейки, представляющие собой деревянные бруски с нанесенными на них сантиметровыми делениями. Пусть в нашем распоряжении имеется горизонтальный визирный луч, который отсечет на рейках отрезки а и b, называемые отсчетами по рейкам. Тогда очевидно, что искомое превышение h будет равно разности отсчетов по рейкам, т.е.

h = a – b . (51)

Если известна высота H_A точки А , то высота точки B будет равна

H_B = H_A + h (52)

Превышение h , найденное по формуле (51), называется превышением точки B над точкой А. Можно говорить о превышении h' точки А над точкой B , тогда

h' = b - a . (53)

Очевидно, что h' = -h. Для превышения h , найденного по формуле (51), точка А называется задней, а точка B - передней. Для превышения h' - наоборот. Ясно, что превышение может быть положительным и отрица­тельным.

Горизонтальный визирный луч задается прибором, носящим назва­ние нивелир. Точка стояния нивелира называется станцией. В зависи­мости от места расположения станции различают два метода нивелиро­вания: метод "из средины" и метод "вперед".

М етод нивелирования "из средины" заключается в том, что ниве­лир устанавливают на равном расстоянии от реек (рис.7.1), а превышение h и высоту Н_А вычисляют по формулам (51), (52). При методе нивелирования "вперед" нивелир устанавливают над одной из точек (рис.7.2), рулеткой или рейкой изме­ряют высоту i от точки до визирного луча и определяют отсчет по рейке на другой точке. Искомое превышение h вычисляют по формуле

h = i – b . (54)

По точности этот метод уступает методу нивелирования "из средины", поэтому имеет ограниченное применение.

Подставим формулу (51) в (52)

H_B = H_A + a – b . (55)

Величина H_A + a есть высота визирного луча над уровнем моря и называется горизонтом инструмента ГИ . С учетом этого формула (55) примет вид

Н_В = ГИ – b (56)

Её выгодно применять, когда необходимо определить высоты несколь­ких близколежащих друг от друга точек B₁ , B₂ , … ,B_n (рис.7.3). Ни­велирование выполняют с одной станции. Рейку

последовательно устанавливают в точках A , B₁ , B₂ , … ,B_n и берут отсчеты a , b₁ , b₂ , … , b_n . Вычисляют ГИ

ГИ = Н_А + а , (57)

а затем высоты

(58)