ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В СЕТЯХ СГУЩЕНИЯ Лекция 22

Лекция 22
ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В СЕТЯХ СГУЩЕНИЯ
Измерения длин в сетях сгущения 1 и 2 разрядов могут выполняться неп осредственным либо косвенным способами. Непосредственный способ основан на
измерении расстояний механическими линейными приборами, к которым относятся
шкаловые мерные ленты, рулетки, проволоки и длиномеры типа АД-1.
При косвенном способе длины сторон определяют как функции измеренных
величин; к ним относятся измерения, выполняемые дальномерами двойного изобр ажения, параллактическим методом, а также свето- и радиодальномерами.
В настоящее время измерения длин линий в сетях сгущения 1 и 2 разрядов
выполняют, как правило, с помощью топографических светодальномеров. Лишь в
случае отсутствия светодальномеров соответствующей точности либо для измерени я
коротких линий (менее 150 м) используют другие мерные приборы (инв арные проволоки, длиномер АД-1, оптические дальномеры) либо параллактический метод.
1. Основные узлы и блоки импульсно–фазового светодальномера
Светодальномер, как уже отмечалось ранее, состоит из приемопередатчика и пассивного отражателя, устанавливаемых на конечных точках измеряемой линии.
o Приемопередатчик
o Источники оптического излучения
o генератор масштабной частоты.
o Модулятор излучения
o передающей оптической системой
o отражатель.
o приемной оптической системой
o приемно-фазометрическая часть
Развитие светодальномерной техники в ближайшем будущем будет идти путем увеличения
точности, надежности, быстродействия и дальности измерений; повышения уровня автоматизации
процесса измерений; миниатюризации оптических систем и приборов в целом, уменьшения потребления энергии; обеспечения возможности работы в режиме диффузного отражения (без отражателя). Последний принцип реализован в дальномерных блоках зарубежных тахеометров
SET 130 R (Sokkia), NPL – 352/332 (Nikon), Trimble 3600 DR и др.
2. Классификация светодальномеров. Точность измерений
В зависимости от точности и назначения в нашей стране выпускают светодальномеры
трех типов. В первую и вторую группу входят светодальномеры, обозначенные буквами «Г» и
«П», применяемые соответственно при линейных измерениях в государственных геодезических
сетях и в прикладной геодезии. В третью группу с обозначением «Т» входят светодальномеры,
применяемые при создании сетей сгущения, для выполнения топографических съемок, а также в
землеустроительных работах.
Условное обозначение светодальномера состоит из порядкового номера модернизации,
начальной буквы наименования прибора (С), группы (С, П, Т) и значения верхнего предела измерений, в км. В условное обозначение светодальномеров маркшейдерского исполнения включают букву «М», a изготавливаемых в виде насадок на теодолиты – букву «Н».
Примеры условных обозначений светодальномеров в соответствии с ГОСТ:
СГ 20 – светодальномер группы Г с верхним пределом измерений 20 км;
372
СП 3М – светодальномер группы П с верхним пределом измерения 3 км маркшейдерского
исполнения;
СТ 5 – светодальномер группы Т с верхним пределом измерений 5 км;
2СТ 10 – модернизированный светодальномер группы Т с верхним пределом измерения
10 км.
Значение средней квадратической погрешности измерения расстояний светодальномерами
определяется выражением
mD  a  b  Dкм , мм
(233)
где a и b – коэффициенты; D – измеряемое расстояние, км.
Значения коэффициентов a и b , а также пределы измерений для светодальномеров определенной группы должны соответствовать величинам, приведенным в табл. 23.
Таблица 23. Точность светодальномеров и пределы измерений
Группа
светодальномеров
Г
П
Т
Значения коэффициентов
Пределы измерений, км
a
b
нижний
верхний
5; 10
0,3; 0,5; 1; 2
5; 10
1; 2
0,5; 1; 2; 3
2; 3; 5
0,5
0,002
0,002
15 – 20
0,1 – 3
1 – 15
На практике точность измерений расстояний светодальномерами определяет также совокупность сложных физических явлений: отражение электромагнитных волн от подстилающей поверхности, дифракция света, фазовые задержки в блоках светодальномера и т.п.
3. Топографические светодальномеры СТ5, 2СТ10 и 4СТ3
Светодальномер СТ5 «Блеск» предназначен для линейных измерений в триангуляции и полигонометрии IV класса, 1 и 2 разрядов для производства топографических съемок,
а также для решения инженерно-геодезических задач на местности. Устройство СТ5 показано на рис. 84.
Светодальномер 2СТ10 «Блеск–2» (рис. 85, а) является дальнейшей модификацией
светодальномера СТ5. В нем, так же как и в СТ5, использован импульсно-фазовый метод измерения расстояний с гетеродинным преобразованием временного интервала. Измерение
f м  14 985,5 кГц ;
производится
на
трех
частотах
следования
импульсов:
1
f м  149,855 кГц ; f м  1,4 9855 кГц . При этом первая из них используется для измерения в
2
3
пределах цикла 10 м (точное измерение), вторая и третья – для разрешения неоднозначности
в пределах 1 и 10 км соответственно.
Дальность действия 2СТ10 достигает 10 км при использовании отражателя из 18
призм; точность измерений увеличена почти вдвое и определяется уравнением
mD  (5  3 Dкм ),
мм .
В остальном конструкции светодальномеров 2СТ10 и СТ5 имеют много общего.
2СТ10 также оборудован микроЭВМ, которая управляет работой схемы светодальномера, производит контроль функционирования, учитывает поправки за температуру и давление, обрабатывает получаемую информацию и выдает результат на цифровое табло.
4. Методика измерений расстояний топографическими светодальномерами
373
Общие указания по эксплуатации. Светодальномер является сложным электроннооптическим прибором, требующим бережного обращения, защиты от атмосферных осадков и
перегрева на солнце.
Перед непосредственным использованием прибора производят комплекс текущих поверок и юстировок (цилиндрического уровня, сетки нитей зрительной трубы и оптического
центрира) и выполняют проверку функционирования электронных узлов светодальномера.
1. контроль напряжения источника питания светодальномера.
2. Проверка индикаторов цифрового табло
3. Проверка схемы измерения температуры кварцевого генератора
4.
Проверка схемы установки контрольного отсчета
5.Порядок измерения длин линий.
1. В комплект светодальномера входят несколько отражателей с различным числом
призм. С учетом длины измеряемой линии и атмосферных условий стремятся использовать
отражатели с наименьшим числом призм, что повышает точность измерений.
2. Измеряют высоту светодальномера и отражателя с точностью до см.
3. Наведение светодальномера на отражатель обычно выполняют в два приема: сначала с помощью зрительной трубы, используя рукоятки и винты закрепительных и наводящих
устройств, затем окончательно – по максимуму отраженного сигнала.
Наводят светодальномер по максимуму сигнала, одновременно устанавливая ручкой
СИГНАЛ уровень сигнала в середине рабочей зоны.
4. Установив переключатель II в положение СЧЕТ, оценивают свечение индикаторов
табло; при необходимости ручкой СИГНАЛ подстраивают уровень сигнала и в режиме
«ТОЧНО» после звукового сигнала берут три отсчета расстояния (I прием). Светодальномером СТ5 длину линии обычно измеряют тремя приемами; при этом прием включает в себя
одно наведение на отражатель и взятие 2 – 3 отсчетов по цифровому табло.
5. Измеряют температуру и давление атмосферы как у светодальномера, так и у отражателя и вычисляют их средние значения. При коротких (до 1 км) расстояниях и малых перепадах высот метеоданных определяют на одном из пунктов.
Обработка результатов измерений. В среднее измеренное значение длины линии
(см. табл. 24) вводят поправки за метеоусловия и приборные поправки. Наклонную длину
линии рассчитывают по формуле
D  DТ  Dt , p , f  Dц ,
(234)
После получения наклонной дальности вычисляют горизонтальное проложение измеренной линии. При этом возможны два случая:
1. Если известны отметки конечных точек измеряемой линии, то вычисляют превышение между горизонтами светодальномера и отражателя как
h  ( H св  i )  ( H отр  V ) .
2
Поправка за наклон линии Dн  h 2D .
Тогда горизонтальное проложение линии d  D  Dн .
2. Если после определения наклонной дальности измеряют угол наклона  линии визирования, то горизонтальное проложение может быть найдено по одной из формул:
d  D  cos или d  D  Dн ,
где
Dн  2D  sin2 
2
.
374
375
Рис.86. Номограмма и графики определения коэффициентов
kП, kf и поправки за циклическую погрешность