авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |

«Д. М. К У Д Р И Ц К И Й Д опущ ено Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды в качестве учебника д л я учащ ...»

-- [ Страница 3 ] --

На дне коробки или на специальном кольце-лимбе, помещае­ мом на уровне стрелки, а иногда и на приклеиваемой к ней ка­ тушке (буссоль БШ) нанесены деления, кратные 10°, или более мелкие — от 0 до 360°, дополняемые в некоторых компасах деле­ ниями угломера.

В экспедиционных условиях очень удобен к о м п а с А д р и а ­ н о в а (рас. 2.50), у которого северный конец стрелки, указатели визирной линии и наименования стран света покрыты светящимся составом. Для визирования применяются приспособления в виде д и о п т р о в — глазного и предметного.

При измерениях азимутов нужно освободить магнитную стрелку и, придав компасу горизонтальное положение, поворачивать его до совпадения” северного конца стрелки с нулевым делением лимба.

После этого вращением крышки визирную линию нужно навести на предмет и по указателю у предметного диоптра сделать отсчет по лимбу. На рис. 2.50 азимут направления на отдельное дерево равен 330°.

Компас входит в комплект некоторых геодезических приборов* а также используется при съемках малой точности как самостоя­ тельный прибор под названием б у с с о л и.

2.15.2. Склонение магнитной стрелки компаса Магнитные полюсы Земли не совпадают с истинными, поэтому направления магнитного и истинного меридианов совпадают лишь в тех случаях, когда наблюдатель с компасом находится на мери­ диане, проходящем через истинный полюс, во всех же остальных случаях приходится считаться со склонением магнитной стрелки.

С к л о н е н и е м м а г н и т н о й с т р е л к и называется горизон­ тальный угол, образованный магнитной осью свободно подвешен­ ной стрелки компаса и направлением полуденной линии, прохо­ дящей через данную точку, т. е. угол между плоскостями магнит­ ного и истинного меридианов, обозначаемый буквой б.

Различают в о с т о ч н о е (положительное) и з а п а д н о е (от­ рицательное) склонение (рис. 2.51). На территории СССР склоне­ ние изменяется от + 2 5 ° (у берегов Карского моря) до — 13° (в Якутии).

Связь между магнитным и истинным азимутом выражается Аи = А±Ь.

формулой (2.58) Склонение магнитной стрелки зависит от географического по­ ложения точки, в которой производятся наблюдения;

оно не остается постоянным в этой точке и во времени. Различаются су­ точные, годовые и вековые изменения склонения.

В.течение суток северный конец стрелки дважды (в 8 и в 23 ч) занимает крайнее восточное положение и дважды же (в 14 и в Зч) крайнее западное положение. В средних широтах нашей страны суточная вариация магнитной стрелки составляет ± 1 5 '.

Годовое изменение склонения магнитной стрелки в Ленинграде + 8', а в Москве + 5,8'. Полная амплитуда колебания магнитной стрелки относительно среднего ее положения составляет ± 22,5е " в течение 500 лет.

Кроме этих закономерных изменений, склонение магнитной стрелки подвержено случайным возмущениям, которые обуслов­ лены грозами и землетрясениями;

они наблюдаются и в периоды большой интенсивности солнечных пятен, при интенсивных поляр­ ных сияниях;

сказывается также и влияние постоянного электриче­ ского тока, передаваемого по проводам, и близость железных пред­ метов. Применение компаса невозможно в районах так называемых магнитных аномалий, например Курской аномалии, связан­ ной с крупнейшим месторождением железной руды.

Непосредственное определение направления истинного мериди­ ана с одновременным определением истинного азимута некоторой линии выполняется астрономическим путем. Зная истинный ази­ 6) С С Р и с. 2.5 1. С к лон ен ие м а г ­ н итной стрелк и.

— восточное, — западное.

а мут некоторой линии местности, нужно измерить ее магнитный азимут и склонение магнитной стрелки получить как разность ази­ мутов А —Ам.

С точностью ± 1 5 ' направление полуденной линии можно опре­ делить по г н о м о н у, укрепленному на специально подготовлен­ ном планшете (рис. 2.52).

В день наблюдений, осуществляемых при безоблачном небе, планшет нужно надежно закрепить на открытой площадке в гори­ зонтальном положении и в центр окружностей воткнуть гномон стальную шпильку длиной 10— 15 см, диаметром 2—3 мм, вверху заостренную.

В течение всего дня, примерно с 8 до 18 ч, нужно отмечать на планшете точки встречи тени верхушки гномона со всеми окружностями, получая таким образом изображение видимого пути Солнца за период наблюдений. Соединив относящиеся к од­ ной и той же окружности точки, получим ряд практически парал­ лельных хорд. Разделим каждую из хорд пополам и через получен­ ные точки с учетом их разброса проведем прямую, которая пред­ ставит направление полуденной линии на планшете.

Для определения склонения магнитной стрелки компаса нуле­ вой диаметр его кольца нужно наложить на проведенное на бумаге направление полуденной линии, отсчитать по северному концу стрелки склонение б и установить его знак.

В целях уточнения определяемого склонения рекомендуется пользоваться ориентир-буссолью (рис. 2.53).

Иногда бывает, что начатые при безоблачной погоде наблюде­ ния с наступлением облачности не удается закончить. В этих слу­ чаях опять-таки при безоблачном небе направление полуденной линии следует определить по Полярной звезде.

Для наблюдений выбирается укрытая от ветра площадка, с которой хорошо видна север­ ная сторона неба. На этой площадке уста­ навливается столб, к которому на достаточно большой высоте прибивается перекладина, Р и с. 2.5 2, О п р е д е л ен и е н ап р ав л ен и я Р и с. 2.5 3. О р и ­ п о л у д ен н о й линии п о гн ом он у. ен т и р -б у ссо л ь.

а к ней подвешивается утяжеленный отвес на длинной белой бе­ чеве. Наблюдатель становится в нескольких шагах от отвеса и улавливает тот момент, когда нить, закрыв Полярную звезду, раз­ делит пополам расстояние между двумя крайними звездами (ri и |) в хвосте созвездия Большой Медведицы (см. рис. 2.49).

В этот момент перед наблюдателем устанавливается веха так, чтобы она закрыла собой нить отвеса. Линия, проходящая через веху и отвес, укажет направление истинного меридиана на мест­ ности. Магнитный азимут этой линии, измеренный буссолью, вы­ ражает б — склонение магнитной стрелки в данном месте.

Если склонения магнитной стрелки непосредственно определить невозможно, его находят по карте изогон (линий равных магнит­ ных склонений), выпускаемой Институтом земного магнетизма.

Значение склонения, относящееся ко времени производства съемки и его годовое изменение, указываются на топографических картах под южной рамкой слева.

Подписанная под картой величина б должна получить по­ правку Дбп, учитывающую годовое изменение склонения магнит­ ной стрелки за п лет, прошедших со времени производства съемки:

биспр == бподп “Ь Дб«.

2.15.3. Связь дирекционного угла с магнитным азимутом Связь определяемого по карте дирекционного угла некоторой линии с ее магнитным азимутом представлена на рис. 2.54, на ко Р и с. 2.54. З а в и си м о ст ь м е ж д у магнитны м а зи м у т о м и д и рекционны м угл ом.

тором показаны все углы ориентирования для некоторой линии ММ\. В общем виде она выражается формулой а = Лм ± б ± у. (2.59) Величина ± 6 ± у выражает суммарную поправку Я (рис. 2.54), учитываемую приориентировании картыпо компасуили буссоли:

а = Ам-\-П. (2.60) 2.16. Пользование картой при движении по закрытой и бедной ориентирами местности Для ориентирования карты при движении на местности при­ дется пользоваться компасом. В связи с этим нужно узнать значе­ ние суммарной поправки Я (рис. 2.55) и после измерения на карте дирекдионного угла маршрута вычислить значение магнитного азимута маршрута по формуле (1.11), т. е.

Лм= а — Я = а — (6 — y ). (2.61) В закрытой местности маршрут, как правило, не бывает пря­ молинейным, поэтому нужно наметить на карте углы поворота, сообразуясь с местными условиями, определить азимуты и длины для всех отрезков пути и, кроме того, подготовиться к измерению расстояний на местности шагами.

37Q0 37Q Р и с. 2.5 5. О р и ен ти р ов ан и е л и ст а топ о гр а ф и ч еск о й карты по к о м п а су.

Начало и конец пути следует приурочивать к таким точкам, ко­ торые можно надежно опознать на местности. Если это почему нибудь невозможно, то следование по маршруту придется начинать с привязки карты к местности, т. е. с определения на местности начала пути, отмеченного на карте.

Решается эта задача способом А. П. Болотова (1803— 1853 гг.).

На импровизированном планшете в виде фанерной дощечки или картонной папки наколем кнопками лист прозрачной бумаги (пер­ гаментная бумага или восковка) и в середине его наметим произ­ вольно точку стояния.

Для, решения задачи нужны чертежный карандаш и линейка треугольного сечения — визирная линейка. С их помощью на укрепленном горизонтально планшете проведем направления на три местных предмета, обозначенных на карте (рис. 2.56). Снимем теперь восковку с импровизированного планшета и наложим ее на карту, добиваясь, чтобы прочерченные на восковке направления прошли через изображения соответствующих местных предметов на карте. Добившись совмещения направлений, переколем точку их пересечения на карту, она и будет точкой нашего местонахож­ дения.

Определив по карте магнитный азимут первого отрезка марш­ рута, станем в исходную точку, отпустим арретир магнитной стрелки компаса и будем поворачивать его до тех пор, пока нуле­ вое деление кольца не окажется под северным концом стрелки.

При наличии у компаса диоптров для задания направления линия визирования устанавливается на отсчет, равный магнитному ази Р и с. 2.5 6. О р и ен т и р ов ан и е л и ста карты с о п р ед е л ен и ем точки стоя н и я по Б олотову.

муту направления. При отсутствии диоптров их заменяет визирная линейка.

Задавшись таким направлением, следует постараться найти какой-нибудь местный предмет (камень, приметный куст, причуд­ ливая ветка на дереве), могущий служить ориентиром при движе­ нии. Дойдя до угла поворота, следует проверить ориентировку из­ мерением обратного азимута, а затем наметить новый ориентир и следовать дальше по маршруту.

Следуя по ломаному маршруту, необходимо использовать каж­ дую возможность проверки своего маршрута по местным предме­ там, опознанным на карте. Надо иметь в виду, что ошибка в ори­ ентировании ±0,5° вызывает смещение в сторону на ± 1 0 м на 1 км пути, поэтому по мере уточнения ориентирования приходится вносить исправления в маршрут. В процессе следования может оказаться, что запроектированный маршрут осуществить невоз­ можно. В этом случае после уточнения местоположения на карте на ней проектируется новый маршрут, обеспечивающий достиже­ ние конечного пункта с наименьшими усилиями.

В современной геодезии принят на 'вооружение радиокомпас, представляющий собой малогабаритный приемник, собранный на транзисторах, с ферритовой антенной. Он настраивается на мест­ ную радиовещательную станцию, работающую в длинноволновом или средневолновом диапазонах. Радиокомпас укрепляется на го­ ловном уборе и может поворачиваться вокруг вертикальной оси.

Для следования по маршруту из конечной его точки должны по­ даваться сигналы радиопередатчиком.

Радиокомпас отличается высокой точностью — при расстоянии до маяка порядка 10 км отклонения от курса составляют ± 5 0 м на 1 км хода.

ГЛАВА К раткие сведен и я о теории п огреш ностей геодези ч еск и х и зм ер ен и й 3.1. Сущность и классификация измерений Измерения некоторой величины представляет собой осущест­ вляемый по определенным правилам процесс сравнения данной величины с однородной ей величиной, принятой за единицу измере­ ния. Результатом измерения является некоторое число, указываю­ щее, сколько единиц и долей единицы содержится в измеряемой величине. Результату измерений приписывается наименование еди­ ницы измерений, при этом слово «результат» часто опускается и измерения рассматриваются как таковые.

Принято различать н е п о с р е д с т в е н н ы е, прямые, и к о с ­ в е н н ы е измерения.

В первом случае изучаемый объект непосредственно сравни­ вается с единицей измерений. Во втором случае искомое значение получается путем вычислений по измеренным значениям других величин, т. е. косвенным путем. Примером таких вычислений яв­ ляется, например, вычисление площади треугольника по измерен­ ным его элементам и пр.

Результаты измерений подразделяются на необходимые и избы­ точные (дополнительные, контрольные).

Если одна и та же величина измерена п раз, то необходимым, в сущности говоря, является только один результат, одно измере­ ние, остальные же п— 1, выполненные с целью контроля, являются избыточными. Они отнюдь не являются излишними, свидетельст­ вующими о неуверенности наблюдателя в своих действиях, как это могло бы показаться на первый взгляд. Избыточные измерения вы­ полняются для контроля качества выполненных измерений и оценки надежности полученных результатов.

7 З ак аз № 119 Теорией и практикой геодезических измерений установлены и все время совершенствуются нормы в отношении количества из­ быточных измерений, обеспечивающих заданную точность резуль­ татов, они представлены в действующих инструкциях по производ­ ству геодезических работ.

Любое геодезическое измерение представляет собой сложный комплекс, в котором участвуют и взаимодействуют такие факторы, как предмет измерения, исполнитель, применяемые приборы и ме­ тод измерений, а также условия, в которых последние выпол­ няются.

Измерения подразделяются на равноточные и неравноточные.

Р а в н о т о ч н ы м и называются измерения, выполненные при­ борами одинаковой точности (желательно одним и тем же прибо­ ром), одним и тем ж е исполнителем, по одной и той же методике и при одинаковых внешних условиях. Измерения, выполненные разными исполнителями, имеющими одинаковую квалификацию, при соблюдении всех прочих условий, строго говоря, не могут счи­ таться равноточными, хотя могут быть приближены к ним, если удастся исключить влияние так называемых личных погрешностей, рассматриваемых в дальнейшем.

Н е р а в н о т о ч н ы м и называются измерения, выполненные разными приборами или одним и тем же прибором, но по разной методике, в различных условиях, различными исполнителями.

3.2. Классификация погрешностей Опыт показывает, что при большом числе измерений одной и той же величины результаты измерений отличаются и друг от друга и от точного (истинного) значения измеряемой величины.

Обозначив через I результат измерения известной величины X, значение абсолютной погрешности А получим по формуле А= 1 -Х, (3.1) которая читается так: погрешность результата измерения некото­ рой величины равна разности между тем, что получено, и тем, что должно быть получено.

Погрешности геодезических измерений по своему характеру и свойствам подразделяются на грубые, систематические и слу­ чайные.

Г р у б ы е п о г р е ш н о с т и чаще всего являются вследствие не­ внимательности исполнителя;

они проявляются в виде просчетов, например, количества отложений мерного прибора при измерениях длины линии, при отсчетах по шкалам отсчетных устройств при­ боров и пр. Как правило, грубые погрешности исключаются при повторных измерениях.

Во избежание повторений грубых погрешностей, особенно при работе с неосвоенными приборами или по новой методике, конт­ рольные измерения должны выполняться другим, более опытным специалистом, а в некоторых случаях и по другой методике.

С и с т е м а т и ч е с к и е п о г р е ш н о с т и входят в получаемые результаты измерений по определенному закону или правилу. Они подразделяются на постоянные, сохраняющие в процессе измере­ ний не только значение, но и знак, и переменные, изменяющиеся в процессе измерений по некоторому закону.

Различаются следующие разновидности систематических по­ грешностей: личные, приборные, «теоретические» и обусловленные влиянием внешней среды.

Л и ч н ы е п о г р е ш н о с т и зависят от своеобразия органов чувств исполнителей. Так, одни наблюдатели при отсчетах по шка­ лам с помощью индекса проявляют склонность к завышению отсчетов, другие же — к их занижению, то ж е случается при глазо­ мерной оценке длин линий и в натуре и на карте и т. д. Выяв­ ляются личные ошибки при массовых измерениях известной -вели­ чины и при дальнейших опытах могут быть исключены из получае­ мых результатов.

П р и б о р н ы е п о г р е ш н о с т и входят в результат измерений, выполненных неверным прибором, будучи в некоторых случаях различными и по значению и по знаку.

Если мера, используемая для измерений длин линий, изготов­ лена с некоторой погрешностью, то результаты измерений будут содержать погрешность, которая пропорциональна количеству от­ ложений меры в длине. При этом окажется, что если мера короче нормальной, то результат измерений будет преувеличенным, и на­ оборот, если мера длиннее нормальной — преуменьшенным.

« Т е о р е т и ч е с к и е » п о г р е ш н о с т и возникают в тех слу­ чаях, когда сознательно или бессознательно нарушаются требова­ ния теории, когда признаются возможными округления результа­ тов измерений и не соблюдаются при этом нормы допустимых округлений.

П о г р е ш н о с т и за счет в л и я н и я в н е ш н е й с ре ды.

Если длина меры, предназначенной для измерения расстояний, определена при температуре t0, а измерения выполняются при температуре t, то здесь мы встречаемся с систематической погреш­ ностью, которая пропорциональна разности t—t0. В данном случае обнаруживаемая погрешность оказывается сложной;

к системати­ ческой погрешности здесь присоединяются случайные погрешности, рассматриваемые в дальнейшем.

Влияние систематических погрешностей должно быть исклю­ чено из результатов измерений. Если погрешность выявлена и определена по значению и по знаку, то в результат измерений вво­ дится исключающая погрешность поправка. В тех случаях, когда такой прием устранения влияния систематической погрешности оказывается затруднительным, нужно самые измерения вести та­ ким образом, чтобы в процессе их систематические погрешности исключались. Так, например, выполняемые попарно измерения производятся так, чтобы в результаты с четными и нечетными но­ мерами систематическая погрешность входила с противополож­ ным знаком.

7* С таким расчетом построена методика стандартных геодези­ ческих измерений, излагаемая в инструкциях. Ее следует распро­ странить и на нестандартные измерения, выполняемые в процессе стационарных и экспедиционных гидрологических исследований.

Важно запомнить и везде применять главное правило производ­ ства геодезических измерений: все геодезические измерения дол­ жны контролироваться.

3.3. Случайные погрешности и их свойства Случайные погрешности при данных условиях измерений ока­ зываются разными и по значению и по знаку. Они обязательно воз­ никают, хотя и условия и правила измерений, казалось бы, тща­ тельно соблюдаются. Необходимо усвоить, что случайные погреш­ ности сопровождают все без исключения измерения, и в этом смысле они неизбежны, и что случайная погрешность измерения должна рассматриваться как событие, которое нельзя предвидеть.

Случайные погрешности подчинены определенным закономер­ ностям, проявляющимся при большом числе измерений одной и той же величины. Эти закономерности называются с т а т и с т и ч е ­ с к и м и. Они изучаются теорией вероятностей и математической статистикой, на выводах которых базируется теория погреш­ ностей геодезических измерений, изучающая свойства случайных погрешностей.

Совокупность случайных погрешностей, выявленных в опреде­ ленных условиях измерений, в математической статистике назы­ вается их р а с п р е д е л е н и е м. Они характеризуются следую­ щими свойствами:

1) значения случайных погрешностей при данных условиях из­ мерений не могут превосходить некоторого предела;

2) вероятность появления в ряду равноточных измерений, оди­ наковых по абсолютному значению, но противоположных по знаку, случайных погрешностей одинакова;

3) малые по абсолютному значению случайные погрешности в равноточных измерениях встречаются чаще, нежели большие;

4) с увеличением количества равноточных измерений среднее арифметическое из случайных погрешностей стремится к нулю.

3.4. Принцип арифметической середины Положим, что выполнено п равноточных измерений 1 /2, \, /3,..., 1 величины X, истинное значение которой известно, и что п влияние грубых и систематических погрешностей устранено.

Тогда случайные погрешности А представляются следующим ря­ дом:

Ai = h — Д2 = /2 — X',... An = ln X- (3-2) Сложив уравнения (3.2) и разделив их сумму на п, в соответ­ ствии с четвертым свойством случайных погрешностей получим Н т - ^ - = 0, (3.3) fl-ъ о П -о где[А] = A i+ Д2 +... + А „ в обозначениях Гаусса.Отсюда следует вывод, что еслиимеется ряд результатов равноточных измерений одной и той же величины, то среднее арифметическое из результа­ тов измерений L= *1+ /2+ n '-- + /д (3.4) можно рассматривать как вероятнейшее значение измеряемой ве­ личины, однако лишь при неограниченном числе измерений.

Сложив почленно равенства (3.2), будем иметь [A] = [ Z ] - n Z, откуда [А ] [/] у или [А] L-X, т. е. мы приходим к тождеству, которым подтверждается сделан­ ный вывод..

Ввиду того что истинное, значение измеряемой величины прак­ тически никогда не бывает известным, введено понятие о в е р о я т нейших погрешностях.

Составим ряд отклонений v результатов измерений 1и 4. • • •, In от вероятнейшего значения измеряемой величины L:

Щ= 1 — L;

v2= l2— L\... vn= l„ — L.

\ (3.5) Сложив почленно эти равенства, найдем [у] = [/] — nL, откуда -J L _ Z = -M _, т. е. Z - Z = - ^ i - = 0.

п п ’ п Отсюда заключаем, что, хотя число п в геодезических измере­ ниях не может быть неограниченно большим, все же всегда будет справедливо утверждение, что М = 0, (3.6) т. е. сумма вероятнейших случайных погрешностей в данном ряду результатов равноточных измерений равна нулю.

При этих условиях среднее арифметическое из результатов равноточные измерений некоторой величины может рассматри­ ваться как вероятнейшее значение эт величины.

ой 3.5. Оценка точности результатов непосредственных измерений Если принять в качестве критерия для суждения о точности сред­ нее арифметическое из представленных в каждом ряду чисел, то получим соответственно — Vs и + 1, что явно противоречит здра­ вому смыслу, так как в верхнем ряду имеются очень большие, соб­ ственно говоря, грубые погрешности, которые, имея противополож­ ные знаки, компенсировались при вычислении среднего арифмети­ ческого значения погрешности.

По предложению К. Гаусса представленные в приведенных ря­ дах погрешности возводятся в квадрат и для оценки равноточных измерений принимается средняя квадратическая погрешность, вы­ числяемая по формуле (3.7) В этом случае получается, что m i = ± 2 6, а т2= ±9, что более правильно характеризует качество результатов рассмотренных измерений.

Однако истинные погрешности результатов бывают известны очень редко, поэтому в практике геодезических измерений приме­ няется такая формула средней квадратической погрешности одного результата, выведенная по вероятнейшим погрешностям (формула Бесселя):

(3.8) где п— 1 — число избыточных измерений.

Средняя квадратическая погрешность М арифметической сере­ дины из результатов равноточных измерений выражается формулой (3.9) Для оценки надежности значения средней квадратической по­ грешности т, полученного по формуле (3.8), применяется формула которая показывает, что при п = 4 надежность получаемой сред­ ней квадратической погрешности т невелика (тт= 0,4 0 т ).

С увеличением числа измерений надежность результата, есте­ ственно, возрастает. Так, при п = 8 тт= 0,30т и т. д. Отсюда сле­ дует, что измерения, выполненные при п ^ 8, должны.быть приз­ наны малонадежными.

З а д а ч а 3.1. Н ай ти в ер оя т н ей ш ее зн ач ен и е р езу л ь т а т а пяти равн оточн ы х и зм ер ен и й линий, п р ед ста в л ен н ы х в т а б л. 3.1, и с р ед н и е к в ад р ат и ч еск и е п о ­ т тт М.

, гр еш н о сти и Т абл и ц а 3. V № 1м ° • 1 + 0,3 0,0 2 2 6, 0, 2 0, + 2 2 6, 0, 0, 3 2 2 6,4 0,2 0,0 4 2 2 6, 0, 0, 5 2 2 6, [» ]= 0 [г/2] = 0,1 2 2 6, 6. = ± 0 20 м ;

»= ± y -^ L -= ± д /-^ 0, Ь 0,0 6 м ;

утг V 2 (л — 1).я т, ± _0J20_==±009 м.

7= М= ±— Vи V 3.6. Предельная и относительная погрешности Исследованиями по теории вероятностей установлено, что слу­ чайная погрешность измерений лишь в трех случаях из 1000 пре­ вышает утроенную среднюю квадратическую погрешность. Отсюда сделан вывод, что утроенное значение средней квадратической по­ грешности с доверительной вероятностью р = 0,997 может рассмат­ риваться как предельное значение допускаемых при геодезических измерениях погрешностей, т. е.

АП = 3 т.

ред (3.11) В практике современных геодезических измерений в связи с по­ явлением более совершенных приборов и улучшением технологии их изготовления, а главным образом в связи с повышением требо­ ваний к точности геодезических измерений и с учетом их ограни­ ченности, для ответственных измерений принято такое выражение предельной погрешности:

АпРед = 2 т. (3.12) Средняя квадратическая погрешность характеризует точность из­ мерений при заданных доверительных интервалах — их надежность и используется для сравнения результатов выполненных измерений между собой и с требованиями соответствующих инструкций.

Р езу л ь т а т и зм ер ен и й, зап и сан н ы й в ф ор м е L = 2 2 6,3 ± 0,2 7 м, с л е д у е т чи ­ тать таки м о б р а зо м : и ст и н н ое зн а ч ен и е величины L н а х о д и т с я в п р ед е л а х 226,03 226, с д о в ер и т ел ь н о й в ер о я т н ост ь ю в эт о м сл уч ае р = 0,9 5 4 5.

Если средняя квадратическая погрешность измерения угла равна ± 0,5 ', то результаты измерений с погрешностью ± 1,5 ' дол­ жны быть забракованы при Апре д = 2 т, но могут быть приняты.

при норме Дцред=3т Здесь мы встречаемся с обоснованием возможности изменения класса выполняемых измерений.

При измерениях дл^н и площадей качество результата лучше характеризуется о т н о с и т е л ь н о й п о г р е ш н о с т ь ю, представ­ ляющей отношение абсолютной погрешности ДL к результату из­ мерений, L, т. е.

A L _ _ A L :M 1 / 0, оч L ~~ L :AL L :A.L N ' П ри д в о й н о м и зм ер ен и и линии получены с л ед у ю щ и е р е з у л ь т а т ы / ^ 1 2 3,6 4 м и /2= 123,6 8 м. В ер о я т н ей ш ее зн ач ен и е и зм ер ен н ой линии / = 1 2 3,6 6 м;

о т н о с и ­ т ел ь н а я п огр еш н ость р ав н а 0,0 4 /1 2 3,6 6 = 1 /3 0 9 1.

При оценке точности измерения площадей на картах и на планах относительную погрешность выражают и в процентах.

3.7. Оценка точности вычисленных величин Приведем некоторые формулы для вычислений средних квад­ ратических погрешностей вычисленных величин, выведенные в спе­ циальных курсах, и проиллюстрируем примерами их применения.

1. Средняя квадратическая погрешность суммы или разности измеренных независимых величин для и = х ± у ±..,±z тп — 'sj ttlrx“Ь triy 4~ ••• “Ь fflz- (3.14) Если тх— ту=... тг, то ти= т-у/п. (3.15) Задача 3.2. В тр еугол ьн и к е и зм ер ен ы углы с п огр еш н ост я м и т а ± 3" и /Ир ± 4 ". Н ай ти ср ед н ю ю к в ад р ат и ч еск ую п огр еш н ость tn^ тр ет ь его у г л а, вычис­ л ен н о г о п о д в у м дан н ы м. Т ак как у = 1 8 0 — а — (5, т о Щу = ± д / “Ь = З2 + 4 2 = ± У § 5 = ± 5,х.

Задача 3.3. О п р едел и ть ср ед н ю ю к в а д р а т и ч е с к у ю ' п огр еш н ость сум м ы изм ер ен н ы х р а в н оточ н о в н утр ен н и х у гл ов д ев я т и угол ь н и к а, есл и ср ед н я я к в а д ­ ратическая п о гр еш н ость и зм ер ен и я о д н о г о у г л а ± 0,5 ':

« и = т л /п = ± 0, 5 ' л/9 = + 1,5 '.

2. Средняя квадратическая погрешность произведения двух не­ зависимых величин а и b тп = ± д / а2 + Ь2т т\ %. (3.16) З а д а ч а 3.4. Н ай ти ср ед н ю ю к в ад р ат и ч еск ую п огр еш н ость п л о щ а д и п р я ­ м о угол ь н и к а с о сн ов ан и ем а = 2 5 ± 0, 0 2 м и в ы сотой 6 = 2 0 ± 0, 0 3 м:

т и = ± - \ / 2 5 2 • 0,0 3 2 + 2 0 2 - 0,0 2 2 = ± 0, 8 5 м2.

3. Средняя квадратическая погрешность произведения измерен­ ной величины на некоторый постоянный коэффициент:

для и = kx mu— kmx. (3.17) З а д а ч а 3.5. Определить среднюю квадратическую погрешность вычислен­ ной длины окружности, радиус которой измерен с точностью ±0,01 м:

та = k m x ти = ± 2 я • 0, 0 1 = 6, 2 8 • 0,01 = ± 0, 0 6 м.

3.8. Оценка точности результатов неравноточных измерений Если конечный результат получается из результатов неравно­ точных измерений, то формула (3.4) для определения вероятней­ шего значения измеряемой величины не может быть применена, потому что степень доверия к каждому отдельному результату неодинакова. Здесь должно быть введено понятие о в е с е резуль­ тата измерения, характеризующего степень доверия к нему.

Весом результата измерения принято считать величину, об­ ратно пропорциональную квадрату средней квадратической по­ грешности этого результата, а именно р ~ 4 г- ' л з где k — произвольное число, удобное при вычислениях.

Так, если средние квадратические погрешности результатов измерений 1\, /2 и 4 равны соответственно 2, 3 и 6, то весами их будут величины k k k P i — — P2 — -Q- я Рз "36~* Д ля того чтобы освободиться от дробных чисел, можно принять ft= 3 6 и по­ лучить p i= 9, Р 2=4 и р з= 1.

За окончательный результат принимается L im ±hP2 + hPz_ (319) Р 1 + Р 2 + РЗ U ' или в обозначениях Гаусса Т_ [Р1] ь о — ------ {р\ Величина L0 называется о б щ е й а р и ф м е т и ч е с к о й с е р е ­ д и н о й, в отличие от простой арифметической середины, являю­ щейся, как указывалось, вероятнейшим значением измеряемой ве­ личины при равноточных измерениях.

Средняя квадратическая погрешность общей арифметической середины выражается формулой ( 3 '2 0 ) м ‘= ± 7 Ш г где ^ — средняя квадратическая погрешность результата измере­ ния с весом, равным единице, она определяется по формуле H = ± V “j i T ’ (3.21) в которой v — отклонения отдельных результатов измерений от L 0.

З а д а ч а 3.6. В табл. 3.2 представлены результаты трех измерений неко­ торой линии L и их веса. Требуется найти общую арифметическую середину и среднюю квадратическую погрешность общей арифметической середины.

Таблица 3. № м 1 V м м V pv серии Р 1 124,745 3 9 + 2 124,754 4 -6 3 124,740 64 + Z0= 124,748 2 2= ИР= pv ч = д / g ^ T j- = ± 10,7 мм, М = - ^ = ^ = ± 3, 6 мм, д пр= З М = 3 • 3, 6 = 1 0, Z.0= 124,748 db 0, Р езул ьтат м.

3.9. Общие указания относительно документации геодезических измерений и обработки их результатов В многолетней практике различных геодезических измерений выработаны и стали стандартными формы записей результатов из­ мерений в специальных журналах. Форма и качество записей в этих журналах в настоящее' время приобрели особое значение в связи с применением больших и малых электронных вычисли­ тельных машин.

Записи в журналах измерений должны быть четкими, аккурат­ ными и безусловно правильными, их следует вести хорошо отточен­ ным карандашом средней твердости (TM, НВ) длиной не менее 10 см, вычислительным или стандартным (ГОСТ 2.304—68) шриф­ том. Применение резинки, исправление цифр и всякого рода под­ чистки категорически запрещаются. Неправильная запись в жур­ нале зачеркивается одной чертой и над ней помещается правиль­ ная запись с соответствующей оговоркой, в том числе и указанием страницы журнала, на которой выполнены повторные измерения.

Страницы журналов нумеруются до начала измерений и коли­ чество их в журнале удостоверяется подписью ответственного лица.

Испорченные страницы в журнале уничтожать нельзя.

Записи в полевых журналах сопровождаются указаниями о наи­ меновании и точности прибора, датой, сведениями об условиях из­ мерений, а также различными схемами и примечаниями. Обяза­ тельно указывается фамилия исполнителя.

В каждом записанном в журнале числе должна получить ха­ рактеристику точность произведенных измерений. Так, например, если угол измерен с точностью до 1', то следует писать 4°00', а не 4°;

если линия измерена с точностью до 0,01 м, то следует писать 138,70 м, а не 138,7 м и т. д. Следует помнить, что в записях ми­ нут и секунд всегда должно быть два знака.

Следует принять как правило, что при геодезических измере­ ниях и вычислениях знак « + » пишется.

При округлении чисел последнюю цифру 5 округлять до бли­ жайшего четного числа. Например, вместо 31,725 записывается 31,72 и вместо 0,375—0,38.

При действиях с числами различаются: десятичные знаки, зна­ чащие цифры и верные цифры.

Десятичные знаки — все цифры после запятой. Значащие цифры — все цифры, кроме нулей слева и тех нулей справа, ко­ торые заменяют отброшенные или неизвестные цифры. Например, в числе 27,143 имеем три десятичных знака и пять значащих цифр, а у числа 0,008 — три десятичных знака и одну значащую цифру.

Верные цифры — цифры, заслуживающие доверия. Так, напри­ мер, если в журнале записан результат измерения линии 234,73 м, хотя известно, что измерение произведено с точностью до 1 м, то верными признаются лишь первые три цифры результата.

При действиях с приближенными числами приняты следующие правила:

1) сумма или разность приближенных чисел имеет столько вер­ ных десятичных знаков, сколько их содержится в числе с наимень­ шим количеством десятичных знаков;

2) произведение или частное имеет столько первых значащих цифр, сколько имеет их число с наименьшим количеством знача­ щих цифр.

3.10. Способы и средства геодезических вычислений Геодезические вычисления, связанные с обработкой результатов измерений, по месту своего выполнения бывают п о л е в ы м и и к а м е р а л ь н ы м и. Этим в известной степени определяются и спо­ собы вычислений и используемые средства.

В настоящее время, несмотря на наличие разнообразных средств, облегчающих и ускоряющих вычисления, роль и значение попутных с измерениями вычислений с карандашом и без него, вычислений «в уме», отнюдь не утрачены, особенно в полевых усло­ виях. В камеральных же, причем не в экспедиционных, а в стацио­ нарных условиях, когда становится возможным применение всевоз­ можной вычислительной техники, роль последней, естественно, ста­ новится определяющей. Следует, однако, иметь в виду, что для успешного использования этой техники необходимо наличие целого ряда условий, обеспечивающих самую возможность ее применения (квалифицированное обслуживание, наличие запасных частей пи­ тание и пр.). В условиях небольшого подразделения или отряда, в работах которого геодезические измерения носят вспомогатель­ ный характер, трудно рассчитывать, что все эти условия будут обеспечены, поэтому начинающему' геодезисту следует обстоя­ тельно изучить все известные способы и средства геодезических вычислений с тем, чтобы в конкретных условиях осуществлять обработку материалов своих измерений имеющимися в наличии средствами и с надлежащей точностью.

С п о с о б ы в ы ч и с л е н и й. При геодезических вычислениях применяются логарифмический и нелогарифмический способы вы­ числений.

При логарифмическом способе вычислений используются такие таблицы логарифмов, в которых число знаков мантиссы соответ­ ствует количеству цифр в логарифмируемых числах и точности измерений. Так, если длины сторон в съемочных сетях, измеряемых с точностью до 0,01 мм, короче 1 км и если углы измеряются с точ­ ностью до 0,1', то следует пользоваться пятизначными таблицами логарифмов.

Для вычислений нелогарифмическим способом применяются таблицы натуральных значений тригонометрических функций и различные средства вычислений. При геодезических вычислениях следует пользоваться такими таблицами, в которых значения всех функций даются с практически одинаковой точностью (а не с оди­ наковым числом десятичных знаков!).

Нелогарифмическим, по существу своему, является и бестаб личный способ вычислений, применяемый при решении задач, в ко­ торых участвуют углы, выраженные в радианной мере. Следует, впрочем, сказать, что в этом случае также может использоваться логарифмический способ.

При вычислительной обработке результатов применяются раз­ личные в большинстве своем стандартные формулы с упорядочен­ ной последовательностью вычислений и их контролем.

Вычисления существенно облегчаются и легче контролируются, если записи при вычислениях сделаны аккуратно, со строгим соб­ людением разрядов: цифры, относящиеся к одному и тому же раз­ ряду, должны находиться одна под другой. Заполненный формуляр представляет собой произведение, свидетельствующее, кроме всего прочего, также и о культуре вычислителя. По этому поводу вы­ дающийся русский геодезист В. В. Витковский (1856— 1924 гг.) писал: «...чьи вычисления представляют изящно расположенные столбцы красивых цифр, тот почти всегда вычисляет правильно и верно;

наоборот, чьи вычисления разбросаны в беспорядке, а са­ мые цифры поражают своей уродливостью, тот почти всегда пу­ тается и вычисляет с ошибками» («Практическая геодезия. СПБ, 1911, с. 482).

Для контроля выполненных вычислений избираются различные способы: другой способ вычислений, «вторая рука», независимо действующая, или повторные вычисления по истечении некоторого времени. Проверенные и исправленные (с внесением соответствую­ щих оговорок) вычисления подписываются исполнителем и конт­ ролирующим лицом.

С р е д с т в а в ы ч и с л е н и й избираются, сообразуясь с точ­ ностью исходных материалов, целями вычислений и реальными возможностями. Средствами вычислений являются: номограммы, таблицы, счетные приборы и машины.

Номограммы, построенные по некоторой формуле, используются преимущественно при массовом применении данной, формулы.

К числу номограмм относятся, например, график поправок за на­ клон линий, графики заложений и уклонов и пр. К номограммам могут быть отнесены и графические пособия, как, например, набор образцов извилистости рек и горизонталей на картах, хотя номо­ граммами как таковыми они не являются.

Т а б л и ц ы по своему назначению делятся на общие, или мате­ матические, и специальные.

К числу общих относятся: таблицы логарифмов чисел и тригоно­ метрических-величин, таблицы натуральных значений этих величин, таблицы квадратов чисел и пр. Специальными являются таб­ лицы поправок за наклон линий, таблицы для вычисления прира­ щений прямоугольных координат, для тригонометрического и баро­ метрического нивелирования, для разбивки круговых кривых, таб­ лицы длин дуг меридианов и параллелей и пр.

Правила пользования таблицами с примерами их применения обычно содержатся в предисловиях к ним. Здесь отметим лишь, что для вычисления lg sin и tg tg малых углов (до 2°30') и lg co s и tg ctg для углов, близких к 90°, в нижней, части пятизначных и других, более точных таблиц логарифмов чисел содержатся доба­ вочные таблицы (Деламбра) для вычислений по формулам:

lgsin a" = lga" - f S, lg tg a " = lga" + Т, \gcosa" = S — Т, l g a " = I g s m a " - S = l g t g a " - Т, (3.22) где S и Т — величины, выбираемые по приближенным значениям угла а".

П р и б о р ы. К числу приборов, применяемых для геодезических вычислений, относятся прежде всего общеизвестные канцелярские счеты, а также различные их разновидности, в том числе и меха­ низированные и электронные счеты. Могут применяться логариф­ мические линейки, особенно специализированные, в тех случаях когда можно удовлетвориться результатами с тремя, иногда че­ тырьмя знаками.

К числу геодезических приборов относятся курвиметры д л я.

измерения длин на картах и планиметры для измерения площа­ дей, хотя некоторые их разновидности правильнее считать счет­ ными машинами.

Счетные машины подразделяются на механические, электро­ механические и электронные.

К группе механических машин относятся арифмометры рычаж­ ные типа «Феликс» и клавишные, например машина ВК-1;

к числу электромеханических машин — полуавтоматическая машина ВМП-2 и автоматическая ВММ-2 и др. Электронные машины, или ЭВМ, находят в геодезических вычислениях очень широкое применение, особенно в стационарных условиях. Они применяются как в ручном режиме для однократных вычислений по какой-либо формуле, так и в автоматическом режиме по специальным про­ граммам при многократных вычислениях по одной и той же фор­ муле и особенно при сложных вычислениях. Для различных вычис­ лений в прикладной геодезии с успехом используются микрокаль­ куляторы «Электроника»: от простых, заменяющих арифмометр, до достаточно сложных, с программным управлением.

Наличие самого совершенного микрокалькулятора отнюдь не исключает необходимости иметь под руками соответствующие таб­ лицы и другие средства вычислений, о чем говорилось выше, а кроме того, рекомендуется руководствоваться общим правилом:

при вычислениях следует пользоваться такими средствами, кото­ рые позволяют получать надежные результаты требуемой точности, уверенно и в кратчайший срок.

ГЛАВА Основные части геодезических приборов 4.1. Уровни и компенсаторы При установке геодезических приборов в рабочее положение определенные их части должны занять вертикальное или горизон­ тальное положение. Это положение может быть достигнуто при по­ мощи жидкостных уровней. Уровень состоит из стеклянной ампулы, наполненной легкоподвижной жидкостью, заключенной в метал­ лическую оправу с котировочными винтами для выравнивания на приборе.

По форме различаются более точные ц и л и н д р и ч е с к и е (рис. 4.1) и менее точные к р у г л ы е установочные уровни (рис. 4.2).

Внутренняя поверхность ампулы цилиндрического уровня от­ шлифована по дуге круга большого радиуса. При изготовлении уровня его ампулу заполняют сернистым эфиром, помещают в наг­ ретую песочную ванну и в тот момент, когда доведенный до ки­ пения эфир начинает выливаться из ампулы, ее запаивают. При охлаждении ампулы в ней образуется п у з ы р е к у р о в н я — про­ странство, заполненное парами эфира.

Пузырек уровня всегда занимает наивысшее положение в ам­ пуле, фиксируемое по ее шкале делениями, нанесенными на внеш­ ней стороне ампулы через 2 мм. Средний пункт шкалы ампулы называется нуль-пунктом уровня.

В связи с тем что положение центра пузырька по шкале точ­ нее оценивается по его концам, на большинстве уровней в средней части ампулы шкала прерывается: она дается неградуированной.

I Рис. 4.1. Цилиндрический уровень. Рис. 4.2. Круглый уровень.

Цилиндрические уровни у большинства геодезических приборов односторонние. В некоторых современных приборах применяются двусторонние (реверсивные) уровни.

Нормальная длина пузырька уровня равна примерно 0,3 длины шкалы при Т= + 2 0 °С.

Для регулирования длины пузырька при изменении темпера­ туры внешней среды в ампулах некоторых уровней имеются запас Рис.. 4.3. Ось цилиндриче­ ского уровня, т — цена деления уровня.

ные камеры (рис. 4.3). Такие уровни называются к а м е р н ы м и.

В ампулах современных цилиндрических уровней вместо запасных камер применяется стеклянная палочка, уменьшающая объем жид­ кости, воспринимая вместе с тем ее температуру, и поэтому при изменении последней длина пузырька изменяется незначительно.

Такие уровни называются к о м п е н с и р о в а н н ы м и.

Касательная UU к дуге продольного сечения ампулы АОВ в ее нуль-пункте (рис. 4.3) называется о с ь ю ц и л и н д р и ч е с к о г о уровня. Если центр пузырька находится в нуль-пункте, то ось уровня занимает горизонтальное положение. Смещение пузырька из нуль пункта свидетельствует о наклоне оси уровня и той части прибора, на которой он установлен, на некоторый угол, выражаемый в д е­ лениях шкалы ампулы.

Угол наклона оси уровня, соответствующий смещению пузырька на одно деление шкалы ампулы, называется ц е н о й д е л е н и я у р о в н я, обозначаемого т. Она определяет чувствительность и точ­ ность уровней: чем меньше т, тем чувствительнее и точнее уро­ вень. Точность его установки по шкале ампулы ±0,1т.

Цена деления цилиндрических уровней, применяемых в геоде­ зических приборах, находится в пределах 1,5—вО".

Над средней частью ампулы цилиндрического уровня некото­ рых геодезических приборов установлена призменная система (рис. 4.4), позволяющая видеть раздвоенное вдоль продольного се­ чения и совмещенное изображение половинок противоположных концов пузырька. Совпадение этих концов с большой точностью (примерно в 4 раза точнее, чем в обычном уровне) фиксирует го­ ризонтальное положение оси уровня. Такие уровни называются контактными.' Ампула круглого уровня, внутренняя поверхность которой яв­ ляется частью сферической поверхности небольшого радиуса, за­ полнена эфиром или спиртом. На наружной части ампулы награ­ вированы одна или несколько концентрических окружностей, центр которых является нуль-пунктом круглого уровня.

Цена деления круглых уровней от 5 до 15', они применяются в качестве установочных в различных геодезических приборах.

Ампула круглого уровня заключена в металлическую оправу, имеющую котировочные (они же закрепительные) винты.

В современных геодезических приборах находят широкое при­ менение оптико-механические устройства — к о м п е н с а т о р ы углов наклона, которые автоматически приводят определенные элементы приборов в рабочее положение.

4.2. Лупы и зрительные трубы Лупа представляет собой помещенную в оправу короткофо­ кусную линзу, которая служит для рассматривания мелких пред­ метов. Ход лучей в лупе представлен на рис. 4.5, из которого сле­ дует, что АВ, получаемое увеличенным изображение предмета ab, является м н и м ы м его изображением.

Основным показателем качества линзы является ее у в е л и ч е ­ н и е — отношение угла зрения а, под которым рассматривается изучаемый объект в лупу, к углу р, под которым он виден невоору­ женным глазом на расстоянии наилучшего зрения ( ~ 2 5 0 мм):

Увеличение лупы — ее кратность — выражается знаком X В поле зрения измерительных луп помещаются миллиметровые шкалы.

З р и т е л ь н ы е т р у б ы геодезических приборов бывают астро­ номическими, дающими обратное изображение наблюдаемых пред­ метов, и земными, дающими прямые их изображения. В зритель­ ных трубах старых приборов применялась внешняя фокусировка, в трубах современных приборов предпочитается внутренняя.

На рис. 4.6 показана конструкция астрономической трубы с внешней фокусировкой. Эта труба состоит из трех основных частей:

объективного колена с объективом, окулярного колена и окуляр­ ной трубочки с окуляром. Окулярное колено, несущее зубчатую передачу в виде гребенки, перемещается внутри объективного ко­ лена посредством кремальеры. Перемещением окулярной трубочки в окулярном колене добиваются отчетливого изображения сетки нитей, укрепленной в диафрагме винтами, являющимися юстиро Рис. 4.5. Ход лучей в про стой лупе.

вочными. В трубках современных геодезических приборов окуляр­ ная трубочка в окулярном колене перемещается с помощью скры­ той винтовой нарезки. Иногда на оправу окуляра надевается бленда с диоптрийной шкалой, облегчающая установку окуляра в заранее выбранное по глазу положение.

8 Закал № 119 В трубах с внешней фокусировкой (рис, 4.7) рассматриваемый предмет АВ с помощью объектива получает обратное уменьшен­ ное действительное изображение ab там, где размещается в трубе сетка нитей. Это изображение рассматривается через окуляр, иг­ рающий роль лупы, создающей, как указывалось выше, увеличен­ ное, мнимое изображение предмета а'Ь'.

Рис. 4.6. Труба с внешней фокусировкой.

1 — объектив, 2 — объективное колено, 3 — окулярное колено, 4 — диаф рагма с сеткой нитей, 5 — окулярная трубочка, 6 — глазная линза окуляра, 7 — ко ти ­ ровочный винт диаф рагмы, 8 — кремальера, Р —-зубч атая передача.

Трубы с внешней фокусировкой имеют существенные недо­ статки: доступность для пыли, сравнительно большую длину, уве­ личивающую габариты и массу прибора, а также несовершенное кремальерное устройство, износ которого с течением времени ведет к децентрации оптической системы. Эти недостатки устранены в трубах с внутренней фокусировкой.

М Рис. 4.7. Ход лучей в зрительной трубе с внешней фокусировкой.

Труба с внутренней фокусировкой (рис. 4.8), имеющая прак­ тически постоянную длину, состоит из объективного колена с объ­ ективом 1 и диафрагмой с сеткой нитей 4 и 5. В объективном колене удерживается скрытой винтовой нарезкой окулярная тру­ бочка 6 и фокусирующая линза 2, расстояние которой от объек­ тива е устанавливается кремальерным устройством 3 различной конструкции. Ход лучей в трубе с внутренней фокусировкой пред­ ставлен на рис. 4.9.

Фокусирующая линза составляет с объективом трубы систему, называемую т е л е о б ъ е к т и в о м, фокусное расстояние которого вычисляется по формуле hh (4.2) h + f2- e ’ где fi и fz — фокусные расстояния объектива и фокусирующей линзы;

е— расстояние между ними.

Рис. 4.8. Труба с внутренней фокусировкой.

1 — объектив, 2 — фокусирующ ая линза, 3 — кремальера, 4 — котировочный винт диаф рагм ы с сеткой нитей, 5 — сетка ни­ тей, 6 — окулярная трубочка.

Если положить, что /1 = 130 мм, /Ь = —60 мм и е — 100 мм, то окажется, что fT 0 = 260 мм.

.

Трубы с внутренней фокусировкой также не лишены недостат­ ков, к ним относятся: усложнение конструкции, фокусное расстоя Рис. 4.9. Ход лучей в зрительной трубе с внутренней фоку­ сировкой.


ние f r. о является переменной величиной, поскольку расстояние е изменяется при фокусировке и тем самым вводится некоторая неопределенность в строгие соотношения между элементами гео­ метрической оптики,- представленными в трубах с внешней фокуси­ ровкой. Телеобъектив можно рассматривать как эквивалентную со­ бирательную линзу с фокусным расстоянием fT p f0в.

.

8* В последнее время стали выпускать геодезические приборы с трубами, дающими прямые изображения наблюдаемых предме­ тов. Это достигается введением в оптические системы труб окуля­ ров различной конструкции.

Зрительная труба геодезических приборов для точного наведе­ ния ( в и з и р о в а н и я ) на наблюдаемый предмет имеет сетку ни­ тей (рис. 4.10).

Основными нитями сетки являются взаимно перпендикулярные штрихи-нити, располагающиеся вдоль диаметров поля зрения трубы. Точка их пересечения k — центр сетки, так называемый крест сетки нитей, при наблюдениях совмещается с избранной точ­ кой изображения предмета.

Рис. 4.10. Основные и дальномерные нити (штрихи) сетки нитей.

Линия, соединяющая точку пересечения основных штрихов сетки нитей с оптическим центром объектива трубы, называется в и з и р н о й о с ь ю трубы.

Строго симметрично по отношению к основным на сетке рас­ полагаются д а л ь н о м е р н ы е нит и, или штрихи, используемые при определении расстояний по геодезическим рейкам.

При наблюдениях очень мелких и тонких предметов исполь­ зуется биссектор сетки нитей, заменяющий половину основной вер­ тикальной нити.

Награвированная на стеклянной пластинке и укрепленная на металлической диафрагме сетка нитей может перемещаться в пло­ скости, перпендикулярной к геометрической оси трубы, и повора­ чиваться на небольшой угол. Изменение положения визирной оси в трубе, когда в этом возникает необходимость, осуществляется с помощью котировочных винтов, которыми диафрагма сетки кре­ пится к корпусу трубы.

4.2.1. Исследование оптических качеств зрительной трубы В процессе исследований оптических качеств зрительной трубы средствами, доступными в полевых условиях, должны быть уста­ новлены такие характеристики зрительной трубы прибора: увели­ чение, поле зрения, четкость и яркость получаемых изображений.

В и д и м о е у в е л и ч е н и е Г трубы определяется отношением угла а, под которым рассматривается изображение предмета в трубе, к углу р, под которым этот предмет виден невооружен­ ным глазом. На этом определении основан полевой способ опреде­ ления увеличения трубы, предложенный Галилеем. На расстоянии 5 _ 6 м от прибора ставят вертикально геодезическую рейку (рис. 4.11). Глядя на рейку, допустим, левым глазом через трубу, а правым — непосредственно на рейку, по истечении нескольких минут наблюдатель устанавливает, что «левое» изображение, од­ ного деления наложилось на п делений «правого». Это число п Рис. 4.11. Определение увеличения зрительной трубы по рейке.

и выражает увеличение трубы. На рис. 4.11 Г = 24 X. Увеличение труб геодезических приборов от 10 до 60 X.

Для приближенного определения увеличения трубы можно вос­ пользоваться следующей эмпирической формулой:

Г = 0,8Ы, (4.3) где d — диаметр линзы объектива (без оправы), мм.

Рис. 4.12. Определение поля зрения трубы по рейке.

С увеличением трубы связана р а з р е ш а ю щ а я с п о с о б ­ н о с т ь трубы, принимаемая равной 60"/Г, где 60" — разрешаю­ щая способность нормального человеческого глаза.

Разрешающая способность зрительной трубы определяет точ­ ность визирования, осуществляемого данной трубой.

П о л е з.р е н и я т р у б ы, которым является пространство, ви­ димое в трубу при неподвижном ее положении, ограничено диаф­ рагмой сетки нитей диаметром pq и характеризуется углом е (рис. 4.12). Этот угол для труб угломерных приборов определяют как разность отсчетов по горизонтальному или вертикальному кругу при последовательном наведении противоположных концов основной нити на одну и ту же точку.

Для труб геодезических приборов угол е можно определять,. „ по формуле ^ 2000' е— р • Если принять обычное для большинства современных геодези­ ческих приборов увеличение Г = 25 X, то е = Г20'.

Ч е т к о с т ь и з о б р а ж е н и я проверяется путем рассматрива­ ния в трубу правильных геометрических фигур. Изображения этих фигур должны сохранять подобие, не получая при этом окрашива­ ния по краям;

допускается лишь легкий голубоватый оттенок.

Нарушение подобия фигур объясняется наличием сферической а б е р р а ц и и, т. е. явления, при котором преломившиеся в линзе световые лучи, особенно краевые, пересекаясь, образуют не точку, а некоторую поверхность, поэтому контуры фигур искажаются, ста­ новятся неясными. Для погашения влияния краевых лучей в зри­ тельных трубах устанавливаются диафрагмы, задерживающие эти лучи.

Окрашивание контуров изображений как явление разложения •белого цвета на составные части называется х р о м а т и ч е с к о й а б е р р а ц и е й. Для устранения аберраций в зрительных трубах геодезических приборов применяются сложные объективы и оку­ ляры с использованием линз с различными характеристиками со­ става и кривизны.

Я р к о с т ь т р у б ы характеризуется отношением яркостей изо­ бражений, получаемых невооруженным глазом Е\ и с помощью зрительной трубы Е 0:

]= (4.5 ) Установлено, что относительная яркость прямо пропорцио­ нальна квадрату диаметра объектива трубы и обратно пропорцио­ нальна квадратам ее увеличения и диаметра зрачка глаза. По­ этому в условиях плохой видимости следует пользоваться трубами с объективами большого диаметра и малым увеличением.

В целях повышения яркости изображений на поверхности линз зрительных труб наносится тонкая просветляющая пленка с не­ большим коэффициентом преломления. Она существенно снижает интенсивность светового потока, отражаемого поверхностями линз.

Просветленные объективы требуют особенно бережного обраще­ ния;

при переноске прибора на объектив его трубы нужно надевать крышку.

Существенное уменьшение и даже полное исключение влияния подсветок, возникающих при работе в яркую солнечную погоду, достигается при надевании на объектив солнечной бленды — ме­ таллической или картонной трубки, обрезающей лучи, создающие подсветку. Она применяется также для предохранения объектива от попадания капель дождя.

4.2.2. У ст а н о в к а зр и т ел ь н о й тр убы д л я н а б л ю д е н и й При наблюдениях плоскость изображения предметов в трубе должна совпадать с плоскостью сетки нитей.

Установка трубы для наблюдений состоит из таких последо­ вательно выполняемых действий: 1) установка трубы по глазу, 2) установка трубы по предмету, 3) обнаружение и устранение па­ раллакса сетки нитей.

У с т а н о в к а т р у б ы п о г л а з у заключается в получении предельно четкого изображения сетки нитей. Для этого следует на­ вести трубу на белую стену или на небо и вращением окулярной трубочки добиться требуемого результата.

Установка трубы по предмету, ее фокусировка, означает полу­ чение четкого и ясного изображения предмета, выполняется с по­ мощью кремальерного устройства трубы.

Обнаружение и устранение параллакса сетки н и т е й. Сущность параллакса заключается в смещении изобра­ жения наблюдаемой точки предмета относительно креста сетки нитей при перемещении глаза наблюдателя относительно глазной линзы окуляра. В этом случае наблюдателю представляется, что при перемещении глаза крест сетки нитей покрывает не одну и ту же, а разные точки предмета, описывая некоторую окружность.

Устранение параллакса сетки нитей достигается дополнитель­ ным движением кремальерного устройства, может быть даж е с ущербом для четкости изображения.

4.3. Угломерные круги и отсчетные приспособления при них Угломерные круги с отсчетными приспособлениями имеются у всех геодезических приборов, предназначенных для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Угломерный круг, пред­ назначенный для измерения горизонтальных углов, являющийся, по существу, круговым транспортиром, представляет собой метал­ лический или стеклянный диск с нанесенными на его кайме деле­ ниями. Такой круг называется л и м б о м (отлатинскоголимбус— кайма).

Оцифровка делений на лимбе дается через 1 или 10°, средин­ ное деление, соответствующее 0,5 или 5°, обычно отмечается удли­ нённым штрихом.

Центральный угол, соответствующий дуге, заключенной между двумя соседними штрихами шкалы, называется ц е н о й д е л е н и я лимба.

' Угломерный круг, предназначенный для измерения вертикаль­ ных углов, принято называть вертикальным кругом. У некоторых приборов он имеет отличную от лимба оцифровку, не сплош­ ную от 0 до 359°, а секторную, например от 0 до 75° и от до - 7 5 °.

Для производства отсчетов по угломерным кругам геодезиче­ ских приборов, рассматриваемых в настоящем курсе, применяются индексы, штриховые и шкаловые микроскопы и верньеры.

И н д е к с, или указатель, применяемый при глазомерной оценке долей деления шкалы угломерного круга, наносится на алидаду — подвижный диаметр угломерного круга или на. стеклянную пла­ стинку, помещаемую в фокальной плоскости лупы или микроскопа.

Рис. 4.13. Поле зрения штри­ ховых микроскопов (теодо­ лит Т-30).

Такой микроскоп называется ш т р и х о в ы м, или м и к р о с к о ­ по м-оценщиком.

У некоторых приборов в поле зрения микроскопа под изобра­ жением штриха появляются совмещенные изображения шкал гори­ зонтального и вертикального кругов. Отсчеты на рис. 4.13 Г = = 70°04' и В = 358°48'.

' Рис. 4.14. Поле зрения шкаловых микроскопов.

а) Г=174°55', В=2”06,5' (теодолит Т-15), б) Г=125°05,5', В=—0°26' (теодолит TT-5).

Ш к а л о в ы й м и к р о с к о п в фокальной плоскости имеет стеклянную пластинку с нанесенной на ней шкалой, длина которой соответствует расстоянию между соседними штрихами основной шкалы (лимба). Цена деления такой шкалы определяется по фор­ муле v= (4.6) где I — цена деления основной шкалы;

п — число' делений шкалы микроскопа.


Глазомерно оценивается одна десятая деления шкалы микро­ скопа, т. е. 0,1у (рис. 4.14).

При оцифровке вертикального круга по секторам (теодолит 2Т-30), его шкала имеет два ряда цифр. По нижнему ряду отсчет берется со знаком минус в том случае, если оказавшийся в пре­ делах шкалы штрих лимба имеет такой же знак.

•ти делений Верньер т~тт Т"1 I Лимб 50 -(п-1) делений Рис. 4.15. Прямой верньер.

В е р н ь е р представляет собой шкалу, цена деления которой v отличается от цены деления лимба I на некоторую величину t, называемую точностью верньера (рис. 4.15). Если t = l — v, то верньер называется прямым, в противном случае — обратным.

В геодезических приборах применяются прямые верньеры, у кото­ равенство: v n = l(n — 1) рых соблюдается следующее или (I—v)n=l.

Таким образом, для выражения точности прямого верньера по­ лучается формула, аналогичная формуле (4.6):, t = -i (4.7) Рис. 4.16. Отсчет по верньеру.

Е=1Г38'30" (теодолит ТТ-50).

Точность верньера равна отношению цены деления лимба к числу делений верньера.

Если цена деления лимба I — 20', а число делений верньера и = 40, то точность такого верньера t = 2 0 :4 0 = 0,5' или 30" (рис. 4.16).

Штрихи верньера оцифровываются в том же направлении, что и штрихи лимба, с учетом удобства пользования верньером. Его начальный (нулевой) штрих называется у к а з а т е л е м в е р н ь ­ ера.

На рис. 4.15 10 делениям верньера соответствует девять деле­ ний лимба, при этом совпадение нулевого и десятого штрихов с со­ ответствующими делениями лимба оценивается по соседним штри­ хам: совпадающие штрихи для них являются осями симметрии.

Для такой оценки к оцифрованной шкале верньера у нулевого и последнего штриха добавляются один-два штриха, которые при подсчете числа делений верньера не учитываются.

Нетрудно представить себе по рис. 4.15, что при перемещении указателя верньера на дугу t в сторону возрастания делений лимба осью симметрии окажется второе деление верньера, затем третье я т. д. Следовательно, если при перемещении указателя верньера 2Я°55' Рис. 4.17. Верньер простей­ ших угломерных приборов.

в пределах деления лимба штрих верньера, обозначенный, допу­ стим, буквой k, совпадает с некоторым единственным в пределах деления I штрихом шкалы лимба, то это значит, что указатель верньера прошел путь kt. Отсюда следует, что по верньеру метал­ лического круга (рис 4.16) отсчет = 1 1 °3 8 '3 0 " ' (теодолит ТТ-50).

На верньерах простейших геодезических приборов указателем верньера является средний штрих его шкалы (рис. 4.17), а отсчеты выполняются как по обычному верньеру.

Иногда бывает, особенно у старых приборов, что совпадают со штрихами лимба не один, а два рядом стоящих штриха верньера, например 15'00" и 15'30". В этом случае принимается 15' 15".

Следует различать понятия «точность верньера» и «точность от считывания по верньеру» — последняя принимается равной поло­ вине точности верньера t.

4.4. Штативы и подставки для геодезических приборов С введением в действие ГОСТ 11897—78 предусматривается изготовление штативов двух типов: штатив ШН — нераздвижной с тремя цельными ножками (рис. 4.18 а) и штатив Ш Р —раздвиж­ ной с тремя составными ножками (рис. 4.18б). Штативы для гео­ дезических приборов изготовляются из выдержанной древесины твердых пород.

Головки штативов металлические, они, как и все прочие ме­ таллические части штатива, изготовляются из антимагнитных материалов. В центре головки штатива имеется отверстие для ста­ нового винта, которым подставка прибора прикрепляется к го­ ловке. Размеры и форма станового винта позволяют пользоваться и оптическим центриром и нитяным отвесом.

Рис. 4.18. Штативы основных геодезических приборов.

а — тип Ш Н, б — тип Ш Р.

Для приборов, рассматриваемых в настоящем курсе, ГОСТ рекомендует штативы типа ШР с длиной ножек 1,6 м и диамет­ ром головок 160 и 120 мм (ШР-160 и Ш Р-120).

При работе на мерзлых грунтах и на снегу на ножки штати­ вов во избежание их просадок следует укреплять деревянные удлинители или пластмассовые насадки-футлярчики на метал­ лические наконечники.

Для геодезических приборов малой точности применяются штативы облегченной конструкции (рис. 4.19);

иногда такие приборы надеваются на палки, втыкаемые в землю.

Подставка, в том числе и отделяемая от прибора, по ГОСТ 12640—71, представляет собой треножник (рис. 4.20) с тремя подъемными винтами закрытого типа с устройствами для регу­ лирования их хода. Конструкцией подставки обеспечивается воз­ можность применения оптического центрира и нитяного отвеса при установке прибора над точкой.

Шаг резьбы подъемных винтов по ГОСТ установлен 0,75 мм для всех подставок, а ход подъемных винтов обеспечивает из­ менение высоты прибора не менее чем на 10 мм.

Концы подъемных винтов подстав­ ки опираются на пластинку-трегер с соответствующими углублениями. На нижних концах винтов имеются спе­ циальные проточки, в которые вхо­ дят прорези, имеющиеся на концах треугольной прижимной пластинки.

В центре последней находится втулка с винтовой нарезкой для укрепления станового винта.

Отвесы для центрирования прибо­ ров, изготовляемые из металла, в большинстве своем имеют форму цилиндра, нижней части которого придана коническая форма. Отвес подвешивается к крючку станового винта непосредственно или с помощью '.Рис. 4.19. Штатив для геодезических приборов малой точности.

металлического прутика-удлинителя,, на прочном достаточно длин­ ном шнуре. Для регулировки высоты острия отвеса над точкой и прекращения его колебаний на ветру применяются разные спо­ собы. Наиболее распространенным и удобным является двойной отвес (рис. 4.21). Применяются также металлические полоски с отверстиями, в которых шнур удерживается трением. Для при­ боров повышенной точности применяются утяжеленные отвесы конической формы и оптические центриры (ГОСТ 2250—77), вве­ денные в конструкции самих приборов или в их подставки, если таковые отделяются от приборов.

4.5. Уход за геодезическими приборами Надлежащая и стабильная точность геодезических измерений существенным образом зависит от технического состояния приме­ няемых для измерений приборов и грамотной их эксплуатации, последняя начинается с получения приборов со склада, в кото­ ром в свою очередь должны быть обеспечены надлежащие ус­ ловия их хранения— сухие и достаточно теплые (15— 18 °С) поме­ щения при нормальной влажности.

Сразу же после получения прибора со склада геодезист дол­ жен внимательно осмотреть его, начиная с упаковки. Следует отыскать на самом при-боре и на упаковочном ящике или фут­ ляре контрольные метки, при совмещении которых возможна упаковка прибора. Если контрольные метки отсутствуют, то их следует сделать, зафиксировав положение основных частей при­ бора в упаковочном ящике и в дальнейшем придерживаться меток.

Вынутый из упаковки прибор категорически запрещается ста­ вить на землю;

сначала должен быть установлен штатив. При установке, прибора на штатив следует, придерживая прибор од­ ной рукой, прикрепить его к головке штатива становым винтом.

Если подставка прибора отделяется от него, то в первую очередь устанавливается и закрепляется подставка. Лишь после этого прибор вынимается из ящика или футляра, последний при выни­ мании прибора и при его укладке должен стоять вертикально.

Штатив прибора устанавливается по росту наблюдателя, наконечники ножек при расстоянии между ними 0,8— 1,2 м должны вдавливаться в грунт плавно, без сотрясений прибора, до отказа. После этого проверяется наличие, смазка и затяжка всех неподвижных и подвижных винтов, обеспечивающих устой­ чивость и неподвижность штатива, а затем самого прибора с од­ новременной поверкой плавности вращения и перемещения всех подвижных его частей. Затем поверяются отсчетные приспособ­ ления и зрительная труба.

При попытках устранения замеченных неисправностей нельзя применять чрезмерных усилий, ограничиваясь при этом устране­ нием тех неисправностей, которые не требуют обращения к опыт­ ному специалисту.

После предварительного осмотра приборы подвергаются де­ тальным исследованиям и поверкам, на основании которых де­ лается заключение о пригодности каждого данного прибора к работе.

После предварительного осмотра, а в дальнейшем ежедневно после окончания полевых работ прибор укладывается в ящик или футляр. При этом закрепительные винты должны быть отпущены и вновь закреплены после закрепления упаковочных винтов, крючков и защелок, наличие и исправность которых также дол­ жны проверяться. Одновременно проверяется наличие и исправ­ ность принадлежностей для юстировки прибора.

Упаковочный ящик или футляр не должен иметь повреждений, которые могут затруднить или.сделать ненадежной упаковку при­ бора. Если последний уложен правильно, то упаковка не должна вызывать затруднений.

В полевых условиях приборы перед упаковкой протираются сухой, чистой, мягкой тряпочкой. Оказавшиеся под дождем при­ боры предварительно просушиваются в теплой комнате (без их обогрева!), оптические детали протирать нельзя, пыль с их по­ верхности удаляется мягкой кисточкой.

Для предохранения приборов от прямой солнечной радиации и дождя применяются топографические зонты. При переноске при­ бора на небольшие расстояния его следует прикрывать чехлом, при этом ножки штатива складываются и держатся вертикально, у плеча. При переноске прибора на большие расстояния и в слож­ ных для передвижения условиях он должен быть упакован с при­ нятием необходимых мер предосторожности.

Технический персонал и рабочие, привлекаемые для обслужи­ вания приборов в полевых условиях, должны получить инструктаж по правилам обращения с поручаемыми для работы и транспорти­ рования приборами и оборудованием.

ГЛАВА Измерение углов 5.1. Понятие о горизонтальном угле.

Конструкция угломерного прибора Некоторый угол АСВ в пересеченной местности в большин­ стве случаев находится в наклонной плоскости Р\ (рис. 5.1). Для определения горизонтальной проекции этого угла в плоскости Р проведем через его стороны ВС и СА вертикальные плоскости и получим двугранный угол, мерой которого, как известно, явля­ ется линейный угол f$;

этот угол может быть построен в любой точке ребра двугранного угла, если оно занимает отвесное поло­ жение. Для его измерения должна быть применена такая кон­ струкция угломерного прибора, которая позволила бы непосред­ ственно на местности измерять линейные углы.

Прибор, предназначенный для измерения только горизонталь­ ных углов, должен состоять из следующих основных частей:

угломерный круг — лимб на подставке, алидада — линейка или круг с отсчетными приспособлениями (с диоптрами или зритель­ ной трубой) и штатив. Кроме того, требуется по крайней мере один уровень, а также отвес для установки прибора при изме­ рениях.

Все перечисленные части в различном оформлении участвуют в конструкциях всех без исключения угломерных приборов, от са­ мых простых до самых сложных, в которых имеется еще вертикаль­ ный круг.

Рис. 5.1. Измерение гори- Рис. 5.2. Расположение зонтального угла. осей в теодолите (Т-30).

Элементами конструкции основного и наиболее совершенного угломерного прибора — т е о д о л и т а (рис. 5.2) являются оси и плоскости, занимающие в приборе строго определенное положе­ ние, подчиненное прежде всего геометрическим условиям кон­ струкции. Таковыми являются:

оси UU цилиндрического уровня, 1) перпендикулярность укрепленного на алидадном круге, вертикальной оси прибора ZZ UU±ZZ. (5.1) Соблюдение этого условия гарантирует отвесное положение вертикальной оси прибора, являющейся ребром измеряемого двугранного угла;

2) перпендикулярность визирной оси зрительной трубы WW горизонтальной оси прибора НН WW ± НН. (5.2) При соблюдении этого условия визирная ось трубы, враща­ емой вокруг горизонтальной оси НН, описывает плоскость, назы­ ваемую к о л л и м а ц и о н н о й. Она является одной из граней измеряемого угла;

перпендикулярность горизонтальной оси НН вертикальной 3) оси вращения прибора ZZ НН _L ZZ. (5.3) Если это условие соблюдено, то ребро измеряемого двугран­ ного угла совместится с вертикальной осью вращения прибора, установленного над вершиной этого угла.

К перечисленным условиям присоединяются технологические и оптико-механические условия, обеспечивающие выполнение геометрических условий и самую возможность использования прибора по прямому его назначению. К этим условиям относятся:

— перпендикулярность плоскостей, проходящих через внут­ ренние края угломерных кругов к осям их вращения;

— правильность делений на угломерных кругах;

— равномерность хода подъемных и наводящих винтов без качки и заеданий;

— устойчивость штатива и подставки при вращении лимба и алидады;

— отсутствие эксцентриситета алидады (совпадение оси али­ дады с осью лим ба);

— неизменность положения визирной оси при наблюдении различно удаленных предметов;

— правильность нарезки штрихов у сетки нитей.

Соблюдение этих условий и стабильность их у геодезических приборов гарантируется заводом-изготовителем, они могут быть нарушены лишь вследствие естественного износа или за счет ме­ ханических повреждений прибора при недостаточно аккуратной и грамотной его эксплуатации.

Соблюдение условий, которым должен удовлетворять прибор, проверяется исследованием его, выполняемым производителем работ при получении прибора со склада и после ремонта.

Некоторые из перечисленных условий нарушаются при его переносках и перевозках. Для обнаружения • таких нарушений производитель работ выполняет п о в е р к и п р и б о р а и, поль­ зуясь приданными к нему котировочными. принадлежностями, устраняет обнаруженные нарушения, причем лишь такие, кото­ рые могут быть устранены без вмешательства квалифицирован­ ного мастера в полевых условиях, почему и поверки эти часто называют п о л е в ы м и.

Поверки угломерных, как, впрочем, и всех геодезических приборов, производятся в строгой последовательности: действия, выполняемые при каждой последующей поверке, не должны на­ рушать положения осей и плоскостей прибора, достигнутого дей­ ствиями предыдущей поверки. Некоторые из поверок стандартны, но наряду с ними имеются и специфические, присущие конструк­ циям отдельных приборов;

они излагаются в заводских опи­ саниях.

5.2. Теодолит и его устройство Т е о д о л и т — это универсальный угломерный прибор, пред­ назначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов, углов ориентирования, расстояний, а также и для опреде­ ления превышений точек местности (в некоторых модификациях теодолита для этого имеются'специальные приспособления).

Наименование прибора составное;

можно полагать, что оно сконструиро­ вано из трех греческих слов: теа — взгляд, одос — путь и литое — камень. По­ следний, вероятно, введен в наименование в связи с тем, что в старину угло­ мерный прибор устанавливался не на штатив, а на камень. Известно и другое толкование наименования, а именно: теаотаи — смотрю, долихос— длинный, а в целом — это французская конструкция из двух греческих слов.

По точности измерений горизонтальных углов в соответствии с ГОСТ 10529—70 различаются: высокоточные ( ± 0,5 — 1,0"), точные (2,0—5,0") и технические ( ± 1 5 —30") теодолиты.

По конструкции теодолиты подразделяются на простые и пов­ торительные. Если лимб наглухо скреплен с подставкой, то та­ кой теодолит называется п р о с т ы м. Если же, находясь на под­ ставке, лимб может вращаться вокруг своей оси, то такой теодо­ лит называется п о в т о р и т е л ь н ы м. Теодолиты могут иметь металлические или стеклянные угломерные круги. Теодолиты со стеклянными кругами называются о п т и ч е с к и м и. Выпуска­ емые в настоящее время технические теодолиты являются повто­ рительными оптическими теодолитами.

В соответствии с ГОСТ 10529—79 к изготовлению допущены технические теодолиты Т-15 и Т-30, а также для учебных целей теодолит Т-60. Цифрами обозначены средние квадратические погрешности измерений горизонтальных углов одним приемом.

Действительные значения погрешностей могут быть увеличены не более чем на 30 %.

Кроме указанных основных типов теодолитов, ГОСТ разре­ шает выпуск их модификаций с соответствующими шифрами.

Так, например, если у теодолита Т-15 вместо уровня при верти­ кальном круге применен компенсатор, то такой теодолит полу­ чает шифр Т-15К.

Т е о д о л и т Т-30 (рис. 5.3) является улучшенной моделью ранее выпускавшегося малогабаритного оптического теодолита ТОМ. Как и всякий повторительный теодолит, он управляется тремя парами винтов, из которых в каждой паре один является закрепительным, а другой — наводящим, обеспечивающим мед­ ленное перемещение соответствующей части прибора в относи­ тельно небольших пределах. Такие пары винтов имеются у лимба (1 и 16), у алидады (2 и 3) и у трубы (5 и 8).

Оси у алидады и у станового винта полые, и это дает возмож­ ность центрировать прибор над точкой не только нитяным отве­ сом, но и с помощью зрительной трубы, устанавливаемой от­ весно;

при этом на окуляр надевается призматическая насадка.

9 Заказ № 119 П о д ст а в к а у т ео д о л и т а 15 н есъ ем н а я, и м еет три подъ ем ны х в и н т а 17, и с п о м о щ ь ю н а х о д я щ е й с я в и х п р ор езя х приж им ной п л а ст и н к и 18 о н а с к р е п л я ет с я с о с н о в а н и ем 19 д н а ф у т л я р а. Э т о о сн о в а н и е к р еп и тся на го л о в к е ш тати в а Ш Р -1 4 0 стан ов ы м ви н том с крю чком д л я ни тяного отвеса.

Н а к о р п у с е а л и д а д ы у с т а н о в л е н ц и л и н д р и ч е с к и й у р о в е н ь 4, ось к отор ого р а сп о л о ж ен а п ар ал л ел ь н о к ол л и м ац и он н ой п л оск о­ сти, ц ен а д ел ен и я ур ов н я 45".

Рис. 5.3. Теодолит Т-30.

з а к р е п и т е л ь н ы й в и н т л и м б а, 2 —»

1— з а к р е п и т е л ь н ы й в и н т а л и д а д ы, 3 —* наводящ ий винт алидады, 4 — ци­ л инд рический уровень, 5 — наводя­ щ ий винт труб ы, 6 — кре м ал ьер а, 7 — о б ъ е ктив трубы, 8 — закрепи­ тельны й ви н т труб ы, 9 — ве рти кал ь­ н ы й к р у г, 10 — ви зи р ы, И — о ку л я р о тс ч е т н о го м и к р о с к о п а, 1 2 — о к у л я р трубы, 13 — ко л о н ки трубы, 14 — котировочны е винты уровня, 15 — по д ста вка, 16 — н а в о д я щ и й винт лим ба, 17 — по д ъ ем ны й винт, 18 — п р и ж и м н а я п л а с ти н ка, 19 — о снов а­ н и е п р и б о р а (д н о ф у т л я р а ).

Н а к ор п усе ал и дады ук р еп л ен ы колонки трубы ;

и х вы сота обесп еч и в ает в о зм о ж н о сть п ов ор ота тр убы ч ер ез зен и т обои м и концам и.

В о з л е о к у л я р а т р у б ы 12, и м е ю щ е г о д и о п т р и й н о е к о л ь ц о, р а с ­ п ол ож ен окуляр ш тр и хового м и кроскоп а И, которы й вращ ается вм есте с трубой.

В п о л е зр ен и я м и к р о с к о п а (с м. р и с. 4.1 3 ) п о л у ч а ю т с я и зо­ бр аж ен и я дел ен и й гор и зон тал ь н ого и вертик ального кругов.

к р у г, п о м е щ е н н ы й в к о ж у х 9, н а г л у х о с к р е п л е н В ертик альны й с трубой. Т еодолит Т -3 0 им еет одн остор он н ю ю отсч етн ую си ­ стем у. Д ел ен и я на обои х кругах теодол и та н ан есен ы ч ер ез 10' и* в о т л и ч и е о т т е о д о л и т а ТО М, оциф рованы против х о д а ч асо­ вой стр ел к и.

О тсч еты дел аю тся по ш триху — н еп одви ж н ом у и н дек су с гла­ з о м е р н о й о ц е н к о й 0,1 д е л е н и я, т. е. Г.

Г о р и зон тал ь н ом у п о л о ж ен и ю в и зи р н ой оси тр убы соответ­ ств у ет отсч ет 0 — 180° н а в ер ти к ал ьн ом к р уге. О со б ен н о ст ь ю т е о ­ д о л и т а Т -3 0 я в л я е т ся о т су т с т в и е у р о в н я у в ер т и к а л ь н о г о к р у га.

Рис. 5.4. Теодолит Т-15.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.