Таблиця 6
| Клас(розряд) полігонометрії | Кут нахилу візирного променя | |||||
| 4 клас1 розряд2 розряд | 45° | 300 | 20° | 10° | 5° | 3° |
| 0,6 1,0 2,0 | 1,01,7 3,5 | 1,6 2,8 5,5 | 3,4 5,7 11,3 | 6,8 11,4 22,8 | 17,2 28,6 57,3 | |
Аналіз даних цієї таблиці свідчить, що вже при різниці кутів нахилу, більшій за 5°, нахил осі обертання труби не фіксується рівнем (у 2Т2 =15") при відхиленні бульбашки рівня на одну поділку. При використанні інших теодолітів (наприклад, Theo 01ОА , де =20") проблема ще більше ускладнюється. Все це вимагає від виконавця перед початком і під час робіт старанно приводити основну вісь теодоліта до лінії виска, брата відліки по краях бульбашки рівня і вводити поправки у виміри. В цих випадках доцільно використовувати накладні рівні.
4. Помилка власне вимірювання кута є випадковою. При вимірюванні кутів способом кругових прийомів вона розраховується за формулою
(27)
де n - кількість прийомів,
- помилка візування,
m0 - помилка відліку.
Помилка візування () залежить від гостроти зору спостерігача, збільшення
труби, вигляду сітки ниток, форми, розміру і освітлення візирних марок, стану атмосфери тощо. Для попередніх розрахунків можна прийняти = 2" (оптичні теодоліти).
В оптичних теодолітах за помилку відліку (m0) переважно вважають помилку суміщання зображень штрихів лімба. Спеціальними дослідженнями встановлено,що при штучному освітленні лімбаm0 ≈ 0,”34,а при природному m0 ≈1”. Занесприятливих умовm0 ≈2", На підставі цих даних можна підрахувати необхідну кількість прийомів,
(28)
Для полігонометрії 4 класу отримаємо n=5; 1 розряду - 3; 2 розряду - 2, що досить добре узгоджується з вимогами інструкції.
5. Помилка за вплив довкілля при кутових вимірюваннях є явною систематичною помилкою. Довкілля впливає як на положення самого теодоліта, так і на якість візування трубою, Так, під час вимірювання кутів, можливе осідання ніжок штатива, боковий тиск вітру спричиняє зміщення приладу з центру знака, а боковий поривчастий вітер викликає його тремтіння, боковий нагрів штатива веде до різного видовження ближніх і дальніх ніжок штатива, нерівномірна освітленість марок або інших візирних пристосувань призводить до значних помилок візування (помилок фаз). Забрудненість повітря на будівельному майданчику або вулиці погіршує видимість, а це призводить до продовження часу вимірювань а, отже, і їх точності.
Під впливом конвекційних потоків (термічна турбулентність) у приземному шарі повітря виникають коливання зображень візирних пристосувань, що ускладнює візування.
Найбільші викривлення у результати кутових вимірювань вносить бокова рефракція, що виникає внаслідок значних бокових різниць температури біля стін будинків і споруд, башт, труб, працюючого технологічного обладнання. На рис.3.6
показане температурне поле на освітленій сонцем вулиці міста.
З рис. 3.6 випливає, що на віддалі 1,5-2 м від стінки інтенсивності віддачі тепла значно зменшується. Залежність бокової рефракції від метеорологічних елементів визначається формулою
Рис.3.6
(29)
де В - тиск атмосфери, мм;
Т- температура повітря, 0К;
S - довжина лінії візування, м; dT/dx - боковий градієнт температури на 1 м.
Враховуючи, що бокова рефракція явно систематичного характеру, прирівняємо формули
(30)
З цієї залежності визначаємо dT/dx.
Приймемо для розрахунків В-750 мм, Т=300°К, 8=500м (4 кл).
Після обчислень отримаємо:
4 клас- dT/dx « 0,01 °/м;
З наведених даних видно, що на міській вулиці із суцільною забудовою знайти періоди дня з такими малими градієнтами температури дуже важко, а отже, потрібні інші методи послаблення впливу бокової рефракції, тобто:
І.Ходи полігонометрії проектувати при можливості вздовж тіньового боку вулиці.
2. Уникати розміщення на шляху візирного променя об'єктів з сильним тепловим випромінюванням.
3. Віддаляти сторони полігонометричного ходу від освітлених сонцем будинків не менше як на 1,5-2 м.
4. Кутові вимірювання виконувати у ранкові та вечірні години спокійних зображень, коли значно вирівнюється температура як по вертикалі, так і по горизонталі. Максимально використовувати дні з похмурою погодою, весняні та осінні періоди. Полудень повинен бути виключеним зі спостережень кутів.
5. При встановленні штативів з-під ніжок необхідно прибрати дерн, а на асфальті в літні сонячні дні робити невеликі заглиблення. Ніжки штатива і теодоліт необхідно захищати від прямих сонячних променів.
6. Постійно слідкувати за станом центрування теодоліта і візирних марок.
7.Припиняти кутові вимірювання, якщо вітер викликає тремтіння приладу.
8. На слабших ґрунтах під ніжки штатива необхідно забивати кілки.
9. Помилки вихідних даних не впливають на точність кутових вимірювань, але впливають на кутову нев'язку в ході. З метою їх послаблення необхідна якнайчастіша прив'язка ходу до пунктів вищого класу або застосування гіроскопічного орієнтування.
3.8.2 Основні принципи розрахунку точності лінійних вимірювань
Розрахунок точності лінійних вимірювань, врахування ступеня впливу випадкових і систематичних помилок залежить від виду полігонометрії, точніше від способу вимірювання ліній. Так, якщо для вимірювання ліній будуть застосовуватись мірні дроти, рулетки, мірні стрічки, то випадкові помилки нагромаджуються
пропорційно до , а систематичні - пропорційно до n. При вимірюванні ліній світловіддалемірами впливом систематичних помилок можна знехтувати. Таким чином, маємо:
(31)
(32)
Як випливає з формул і з наведеного вище, найважливішим є врахування співвідношення між випадковими та систематичними впливами. Це особливо стосується випадків використання мірних дротів, стрічок і рулеток. Співвідношення між цими впливами залежить не тільки від самих названих приладів, але і від методу вимірювань, зовнішніх умов, навичок виконавців тощо. Під час лінійних вимірювань необхідно так організувати роботу, щоб коефіцієнт систематичного впливу Я складав не більше ніж 3-4% від .
Виходячи з принципу однакових впливів помилок кутових і лінійних вимірювань, для витягнутого ходу запишемо:
(33)
3.9. Класифікація теодолітів
Прообразом кутомірних приладів була астролябія, винайдена ще до нашої ери. її винахід приписується Гіппарху (180-125 pp. до н.е.). У першому столітті Птолемей (90-160 pp.) запропонував пристрій для вимірювання вертикальних кутів, що отримав назву "лінійки Птолемея".
Слово "теодоліт" вперше застосовано Леонардом Діггсом (1510-1552 р.) під час опису однієї з конструкцій кутомірного приладу. Перший теодоліт, що має риси сучасного теодоліта, був побудований у 1730 р. англійським механіком Джоном Сіссоном. В сучасних теодолітах широко застосовується компенсатор вертикального круга, індекс якого встановлюється автоматично, вперше введений фірмою Асканія в 1957 р. На основі детального аналізу роботи спостерігача вдосконалена схема розміщення установочних пристроїв теодоліта.
Удосконалена конструкція закріпних та навідних пристроїв значно полегшує роботу спостерігача. Розроблені зорові труби з прямим зображенням. У 80-х роках з'явились перші електронні теодоліти.
Класифікація теодолітів проводиться за такими основними ознаками:
- за призначенням і сферою застосування;
- за будовою;
- за точністю.
За призначенням і сферою застосування розрізняють астрономічні, геодезичні, маркшейдерські, авто колімаційні та спеціальні теодоліти.
За конструкцією теодоліти діляться на прості і повторні, механічні, оптичні та електронні.
Простим називають теодоліт, лімб якого має тільки закріпний гвинт або пристрій для повороту і закріплення його у різних положеннях. Перестановка лімба у нове положення дозволяє виміряти один і той самий кут на різних частинах лімба, що забезпечує надійний контроль і виключення деяких похибок вимірювань.
Повторним називається теодоліт, у якого лімб і алідада мають незалежне обертання, при цьому лімб і алідада мають закріпні і навідні гвинти. Теодоліт дозволяє декількома послідовними обертаннями лімба і алідади відкласти на лімбі величину вимірюваного кута, що підвищує точність кутових вимірювань. Повторні теодоліти мають спеціальну повторну систему вертикальних осей лімба і алідади.
Механічні теодоліти мають металеві відлікові круги, оптичні - скляні лімби. В електронних теодолітах застосовуються, так звані, кодові диски як відлікові пристрої.
За точністю теодоліти діляться на:
- високоточні теодоліти - для вимірювання горизонтальних кутів з середньою квадратичною похибкою від 0.5" до 1.0". До цієї групи відносяться теодоліти серії ТІ, призначені для вимірювання горизонтальних кутів і зенітних віддалей в тріангуляції і полігонометрії 2 класу, а також при виконанні вимірювань в інженерній геодезії;
- точні теодоліти - для вимірювання горизонтальних кутів з середньою квадратичною похибкою від 2" до 10"; до цієї групи теодолітів відносяться теодоліти серії Т2 (ЗТ2) і Т5 (ЗТ5КП); теодоліти серії Т2 призначені для вимірювання кутів і зенітних віддалей в тріангуляції і полігонометрії З і 4 класів, а також для виконання кутових вимірювань в інженерній геодезії; теодоліт серії Т5 використовується при створенні геодезичних мереж 1 і 2 розрядів, при виконанні інженерно - геодезичних вишукувань;
- технічні теодоліти - для вимірювання горизонтальних кутів з середньою квадратичною похибкою більше 10", в цю групу входять теодоліти серії Т15, ТЗО, Т60, які призначені для кутових вимірювань при створенні зйомочних мереж, під час топографічних зйомок місцевості, при виконанні вишукувань і маркшейдерських робіт.