способ прокладывания тахеометрического хода

Формула изобретения

Способ прокладывания тахеометрического хода, при котором выполняют измерения углов теодолитом по двум вертикально установленным геодезическим рейкам при двух положениях трубы теодолита в одном приеме, а величины расстояний до реек определяют аналитически, отличающийся тем, что рейки содержат первую и четвертую съемные марки, установленные на расстояниях соответственно 900, 1400, 3400 и 390 мм от пятки рейки, и круглый уровень с ценой деления 5 мин, а измерения выполняют поочередным наведением на первую и третью, а затем на вторую и четвертую марки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к косвенным способам геодезических измерений и может применяться в топографе-геодезическом производстве и на инженерно-геодезических изысканиях при создании планово-высотного обоснования топографических съемок и при изысканиях линейных сооружений.

Известно, что точное измерение расстояний и превышений между точками земной поверхности, как правило, производится с помощью разных по назначению геодезических приборов и инструментов: расстояния с помощью светодальномеров типа СТ-5, оптических дальномеров типа ДН-8, радиодальномеров типа РДГВ, внутрибазистых дальномеров типа БРТ-006, а также нитяными дальномерами и стальными рулетками, а превышения нивелирами различных модификаций и теодолитами.

До 90 всех линейных измерений на местности, выполняемых при изысканиях на малых объектах, производится с применением стальных лент и рулеток.

Возникшая необходимость совмещения процессов измерения горизонтальных углов, расстояний и превышений во времени одним набором приборов и инструментов нашла отражение в разработке электронных тахеометров на базе светодальномеров типа Та-5, ЕОТ-2000, Рекота, применяемых в сочетании с точным теодолитом, отражателем и специальной геодезической рейкой.

Электронные тахометры относительно дороги, их комплекты громоздки и тяжеловесны, для обработки результатов измерений требуется автоматизация всего технологического процесса (компьютеры, принтеры, плоттеры и т.д.). Поэтому экономическая эффективность от их применения возможна только при выполнении работ на больших объектах при условии полного обеспечения необходимыми приборами, оборудованием и программными средствами. По указанным причинам эти приборы не нашли широкого применения.

В монографии Бик А. Н. "Курс низшей геодезии", ч. 3, М. 1915, с. 19 - 20, черт. 16 (1) приведен принцип параллактического измерения расстояний с помощью теодолита по постоянному базису, отмеченному на вертикально установленной геодезической рейке. В этом способе расстояние до рейки определяется аналитически с точностью от 1 500 до 1 1000 Д по измеряемым вертикальным углам.

Однако из-за отсутствия на рейке специальных визирных мерок, из-за влияния градиента вертикальной рефракции при наведении на нижнюю цель, а также из-за недостаточной точности измерения вертикальных углов теодолитами старых конструкций эта идея впоследствии была преобразована и расстояния стали измерять с помощью специальных базисных реек, размещаемых не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости.

В монографии проф. Чеботарева А. С. "Геодезия", ч. 1. М. Геодезиздат. 1946, с. 483 488 [2] достаточно подробно описан известный в геодезии способ прокладывания тахеометрического хода с применением теодолита-тахеометра и геодезических реек.

В этом способе реализована идея тригонометрического нивелирования, при котором превышения между точками на местности определяются теодолитом, путем поочередного визирования на две точки каждой из двух реек, при двух положениях вертикального круга.

Точки визирования, выбираемые на шкале рейки, как правило, кратны дециметровым или метровым делениям и находятся на произвольных высотах от пятки рейки. При этом расстояние до реечной точки на местности определяется путем отсчитывания количества делений рейки между дальномерными нитями с относительной погрешностью не менее 1 400 Д, а величины превышений определяются аналитически, как функция от аргументов значений угла наклона и расстояния.

Отсутствие на рейке круглого уровня, специальных визирных марок, недостаточное количество точек визирования (две) и их размещение на невыгодных высотах от пятки рейки, а также бесконтрольность и недостаточная точность измерения расстояний по дальномеру теодолита увеличивают погрешности определяемых превышений, особенно на всхолмленной и пересеченной местности с углами наклона свыше 6^o.

Средние погрешности определяемых превышений в этом способе составляют 3

4 см на каждые 100 м расстояния.

Для устранения отмеченных недостатков и значительного повышения определяемых расстояний и превышений при прокладывании тахеометрического хода предлагается способ измерений, в основу которого положено сочетание метода тригонометрического нивелирования из средины и параллактического способа измерения расстояний по вертикально расположенным ассиметричным базисам.

При этом для уменьшения влияния погрешностей из-за наклона рейки, погрешностей визирования, а также для уменьшения влияния градиента вертикальной рефракции, измерения вертикальных углов выполняются современным точным теодолитом типа 2Т5К, 3Т2КП, имеющим компенсатор, по геодезическим рейкам, содержащим четыре съемные визирные марки, установленные на расстоянии 900, 1400, 3400 и 3900 мм от пятки рейки, а измерения углов выполняются в строго определенной последовательности.

На фиг. 1 показан принцип измерения вертикальных углов, выполняемых на станции тахеометрического хода. Приняты следующие обозначения:

1, 2, 3, 4 соответствующие визирные марки NN 1, 2, 3, 4 каждой из реек;

5 горизонтальная ось вращения трубы теодолита;

6, 7 соответственно передняя и задняя рейки.

Измеряемые вертикальные углы относительно горизонтальной плоскости обозначены стрелками и буквами ₁, ₂, ₃, ₄.

На фиг. 2 показан принцип измерений горизонтальных углов, выполняемых на станции тахеометрического хода. Приняты следующие обозначения:

8 вертикальная ось вращения теодолита;

6, 7 соответственно передняя и задняя рейки.

Измеряемый горизонтальный угол между направлениями на заднюю и переднюю рейки обозначен стрелкой и буквой .

В таблице 1 приведен образец записи результатов измерений вертикальных углов на станции в полевом журнале с вычисленными значениями горизонтальных проложений линий и превышений.

В таблице 2 приведена программа вычисления и уравнивания на станции результатов определяемых горизонтальных проложений линий и превышений для программируемых калькуляторов типа МК-52.

В таблице 3 приведен контрольный пример вычислений горизонтальных проложений линий и превышений по данным измерений из таблицы 1.

Процесс измерения углов на каждой станции состоит из поочередного наведения теодолита на визирные марки 1 и 3, затем на марки 2 и 4 каждой из реек 6 и 7 при двух положениях вертикального круга в одном приеме, с промежуточным взятием отсчетов по горизонтальному кругу теодолита.

Тем самым определяются и фиксируются в полевом журнале (табл. 1) или другим способом соответствующие вертикальные углы a₁, ₃ и ₂, ₄ по каждой рейке и горизонтальный угол между направлениями от вертикальной оси теодолита 8 на оси симметрии реек 6 и 7.

При необходимости дополнительного определения высоты на местности в точке стояния теодолита дополнительно определяется высота инструмента.

Превышения и горизонтальные проложения линий между реечными точками определяются аналитически, например с помощью программируемого микрокалькулятора типа МК-52, МК-61 по предлагаемой автором программе вычислений (табл. 2).

Для получения результатов определяемых расстояний с точностью 1 1000 - 1 1500 Д или 1 2000 Д выполняют соответственно один или два приема измерений. Указанная точность обеспечивается в пределах измеряемых расстояний от 40 до 400 м, при углах наклона линий до 10^o. Расстояния свыше 200 до 400 м измеряются только из средины, путем деления на 2 части. Расчетная точность определения горизонтальных проложений линий и превышений (3 5 сантиметров на 1 км) подтверждена на практике, при выполнении опытных работ в реальных полевых условиях на инженерных изысканиях.

При реализации предлагаемого способа измерений достигаются следующие результаты:

а) тахеометрический ход по достигаемой точности соответствует требованиям СНиI и ГКИНI к точности развития съемочных сетей и поэтому заменяет в одном процессе два отдельных вида работ: теодолитный ход точности 1 2000 и ход технического (геометрического) нивелирования;

б) исключается применение в работе нивелира и мерной ленты;

в) не требуется применения особо точных и дорогих приборов и специальных дальномерных реек, так как в процессе работы используется набор широко распространенных геодезических приборов и инструментов, сравнительно легких и недорогих: теодолит типа 2Т5КI, 3T2KП и модернизированная 4-метровая геодезическая рейка типа РН-4с по ГОСТ 11158-83;

г) математическая обработка результатов измерений включая вычисление уравненных на станции значений горизонтальных проложений линий и превышений, может производиться в полевых условиях, без применения персонального компьютера, на программируемом калькуляторе типа МК-52;

д) обеспечивается надежный контроль требуемой точности в определении расстояний и превышений по внутренней сходимости результатов измерений и на 100% исключаются грубые ошибки;

е) по сравнению с технологией раздельного выполнения теодолитного хода и геометрического нивелирования производительность труда повышается в 2-3 раза при сохранении приемлемой для большинства задач точности.