Контрольная работа по «Инженерной геодезии»

Современные оптические нивелиры оснащены автоматическим компенсатором  — устройством автоматической установки  зрительной оси прибора в горизонтальное (рабочее) положение. В нивелирах с компенсатором цилиндрический уровень, параллельный оси зрительной трубы, может отсутствовать. В большинстве нивелиров также имеется круглый уровень для грубого горизонтирования инструмента.

Все оптические нивелиры имеют также нитяной дальномер для определения расстояний по рейке. Это связано с необходимостью контролировать равенство плеч при нивелировании способом «из середины».

По точности нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные оптические нивелиры снабжены микрометренной пластиной или съёмной насадкой для взятия отсчётов по штриховой инварной рейке. Для технического нивелирования, а также нивелирования III и IV классов точности обычно применяются шашечные рейки.

Помимо оптических, в последние годы получили распространение цифровые нивелиры. Они используются со специальной штрихкодовой рейкой, что позволяет автоматизировать взятие отсчёта. Цифровые нивелиры обычно оснащены запоминающим устройством, позволяющим сохранять результаты наблюдений.

Существуют  также "лазерные нивелиры" — электронно-механические приборы, в которых используется принцип вращения лазерного луча или оптическая система, позволяющая  развернуть луч в линию. В настоящее  время существует терминологическая  путаница понятий лазерный нивелир, лазерный уровень или построитель плоскостей. Сам по себе такой прибор не является измерительным, т.е. нивелиром. Однако при наличии измерительной нивелирной рейки и достаточной стабильности указания уровня (в соответствии требованиями точности измерения для оптических нивелиров по ГОСТ 10528-90), эти приборы можно считать нивелирами. Если же требования по точности измерения, которые можно выполнить по проецируемой линии, не соответствуют требованиям ГОСТ 10528-90, подобные приборы следует считать лазерными уровнями (большинство бытовых приборов), что соответствует функциям строительных уровней согласно ГОСТ 9416-83 по проверке горизонтальных и вертикальных плоскостей, но не измерению разности высот! Основное достоинство лазерного уровня — простота в работе, не требующая специальных навыков по настройке прибора, и возможность проведения работ только одним человеком. Такие уровни применяются в строительстве. Многие модели лазерных уровней имеют также возможность построения наклонных плоскостей и отвесных линий.

Во время  геометрического нивелирования  превышение между точками получают как разность отсчётов по рейкам при  горизонтальном положении визирной оси нивелира. Этот метод является наиболее простым и точным, но позволяет  с одной постановки прибора получить превышение не более длины рейки, поэтому при больших превышениях в горной местности его эффективность падает.

При тригонометрическом нивелировании превышение между  точками определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками (горизонтальным проложениям). Тригонометрическое нивелирование позволяет с одной станции определить практически любое превышение между точками, имеющими взаимную видимость, но его точность ограничена из-за недостаточно точного учёта влияния на величины вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно в горной местности.

Гидростатическое  нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах  на одном уровне. Этот метод имеет  высокую точность, позволяет определять разность высот между точками при отсутствии взаимной видимости, но измеряемая разность высот ограничена длиной наибольшей из трубок, соединённых шлангами.

Необходимая точность нивелирования может быть достигнута только в том случае, если обеспечено верное взаиморасположение основных осей нивелира. Для контроля предъявляемых к прибору требований в начале и периодически в ходе работ выполняют поверки нивелира. Основными поверками являются следующие.

Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения прибора.

Подъемными  винтами нивелира приводят пузырек  круглого уровня в нульпункт. Поворачивают нивелир на 180° вокруг оси его  вращения. Если после поворота пузырек  остался в нульпункте, проверяемое  условие выполнено – ось круглого уровня ee параллельна оси вращения прибора.

Если пузырек  ушел из нульпункта, исправительными  винтами изменяют наклон уровня так, чтобы пузырек сместился в  сторону нульпункта на половину отклонения. Для поворота исправительных винтов пользуются шпилькой.

18. В чем сущность способа нивелирования из середины и вперед?

При геометрическом нивелировании применяют инструменты-нивелиры. Их конструкция обеспечивает горизонтальность визирного луча, а в сочетании  с двумя нивелирными рейками  — получение разности высот двух смежных точек. В зависимости от взаимного расположения инструмента и реек нивелирование может быть- выполнено по способу «вперед» и по способу «из середины».

Способ нивелирования  вперед заключается в следующем. Нивелир устанавливают над точкой А и определяют рулеткой его высоту. Над точкой В, расположенной вблизи точки А впереди по ходу нивелирования, устанавливают вертикально рейку и делают по ней отсчет Ь. Разность i—b = h даст превышение между точками А и В. Следовательно, при нивелировании вперед превышение равно высоте инструмента минус отсчет по рейке.

Если абсолютная отметка точки А известна и  равна НА, то

можно определить абсолютную отметку и точки В: нв = ги—ъ.   (ее

Формула читается так: отметка передней точки равна  горизонту инструмента минус отсчет по рейке на этой точке.

Следует заметить, что на практике этот способ нивелирования  применяется редко ввиду его  малой точности и сложности, связанной  с измерением высоты инструмента, что  вносит дополнительную ошибку в результат  измерений. Поэтому применяют более точный способ из середины, сущность которого заключается в следующем.

Таким образом, при нивелировании из середины превышение между двумя смежными точками  равняется отсчету по зад ней  рейке минус отсчёт по передней рейке. Превышение h может быть как положительной, так и отрицательной величиной Например, при направлении хода от точки В к точке А вели чина h будет отрицательной.

Если нивелирование  из середины производится только с  одной установки инструмента, то такое нивелирование называется простым. Однако в практике приходится прибегать к установке нивелира в нескольких местах, с которых определяют превышения между смежными точками, и, суммируя их, получают превышение между конечными точками А и В. Такой способ называется сложным нивелированием. Места установки нивелира при сложном нивелировании называются станциями (или штативами).

Количество  станций между начальной и  конечной точкой зависит от рельефа  местности. На крутых склонах расстояния от нивелира до реек выбирают так, чтобы  луч зрения, проходящий через трубу нивелира, не был бы выше рейки и не встречал на своем пути земную поверхность («не бил» в землю). Станции инструмента необязательно выбирать в створе реек. Нивелир можно устанавливать в стороне от нивелируемой линии, но с условием, чтобы расстояния от инструмента до реек по возможности были равными.

Так как превышение между двумя смежными точками  определяется по правилу «отсчет  по задней рейке минус отсчет по передней рейке», то, сложив все отсчеты  по задним рейкам (по ходу нивелирования) и все отсчеты по передним рейкам £п и затем, вычитая из первой суммы вторую, получим искомое превышение Н.

19. Как контролируют правильность отсчетов по рейке? Какие допускаются расхождения?

Рейки, применяемые  при производстве технического нивелирования, изготавливаются по ГОСТ 11158-65 с шашечными делениями по 10 мм. Для изготовления реек применяются деревянные бруски, предварительно пропитанные олифой и окрашенные; концы брусков укрепляются металлическими оковками. Деления на рейках могут быть нанесены на одной стороне (односторонние рейки) или на двух (двусторонние), причем на двусторонних рейках деления наносятся краской разного цвета: на основной стороне - черной, на дополнительной - красной.

Рейка РНЗ - нивелирная рейка цельная двусторонняя; предназначена для нивелирования III и IV классов. Длина рейки 3 м.

Рейка РН4 - складная трех- или четырехметровая с делениями  на одной стороне (или двусторонняя), предназначенная для нивелирования IV класса и технического (для подземного нивелирования длина рейки 2,1 м).

Рейка РНТ - для  технического нивелирования складная двусторонняя длиной 4 м.

Применяются рейки  и другой конструкции. Так, широко распространены раздвижные односторонние четырехметровые  рейки отечественного производства, а также двусторонние рейки Венгерского завода MOM с полусантиметровыми делениями.

Рейки, применяемые  при производстве технического нивелирования, подвергаются следующим исследованиям.

Определение цены делений рейки.

Исследованию  подвергаются метровые и дециметровые интервалы реек.

Для исследования рейку укладывают в горизонтальное положение без прогиба и на ее поверхность кладут контрольную  линейку пли натягивают компарированную  рулетку с миллиметровыми делениями.

Для фиксирования начала шкалы к пятке рейки  плотно прижимают лезвие бритвы и делают отсчеты по линейке (рулетке) в начале шкапы и на границах всех исследуемых интервалов. Затем сдвигают линейку (рулетку) на 1 - 2 мм, производят все отсчеты повторно и вычисляют разности отсчетов. Колебания одноименных разностей отсчетов должны быть не более ±0,2 мм.

Отклонения  измеренных величии метровых интервалов рейки (деления 0 - 10, 10-20, 20 - 30, 30 - 39) от их номинального значения должны быть не более ±3 мм, а дециметровых - не более  ±1 мм.

Определение разности положения нулей черной и красной сторон реек производится сравнением отсчетов по красной и черной сторонам. Для этого рейку устанавливают на расстоянии 20 м от нивелира. При положении пузырька цилиндрического уровня строго на середине делают не менее пяти пар отсчетов по черной и красной сторонам при разных высотах инструмента и вычисляют среднюю разность положения нулей.

Что понимают под  погрешностью измерений?

Сравнение какой-либо величины с другой однородной величиной, принятой за единицу, называют измерением, а полученное при этом числовое значение - результатом измерения.

Различают измерения  прямые (непосредственные) и косвенные. Основное уравнение прямого измерения

A. = N • К

где X - результат  измерения; К - значение величины, принятой за единицу измерения (сравнение); N - отвлеченное число, показывающее во сколько раз X больше N.

Косвенные измерения - такие измерения, которые получают по формулам, связывающим значения измеренных физических величин со значениями других физических величин, полученных из прямых измерений и являющихся аргументами этих формул.

Уравнение косвенного измерения

λ= f (λ1,λ2,λ3,…λn)

Процесс измерений  протекает во времени и определенных условиях, в нём участвуют объект измерения, измерительный прибор, наблюдатель  и среда, в которой выполняют измерения. В связи с этим на результаты измерений влияют качество измерительных приборов, квалификация наблюдателя, состояние измеряемого объекта и изменения среды во времени. При многократном измерении одной и той же величины из- за влияния перечисленных факторов результаты измерений могут отличаться друг от друга и не совпадать со значением измеряемой величины. Разность между результатом измерения и действительным значением измеряемой величины называется погрешностью измерения.

20. Что такое грубые, систематические и случайные погрешности измерений? Перечислите основные свойства случайных погрешностей.

Разность между  результатом измерения и действительным значением измеряемой величины называется погрешностью измерения.

По характеру  и свойствам погрешности подразделяют на: грубые; систематические; случайные.

Грубые погрешности  или просчеты легко обнаружить при  повторных измерениях или при  внимательном отношении к измерениям.

Систематические - те, которые действуют по определенным законам и сохраняют один и  тот же знак. Систематические ошибки можно учесть в результатах измерений, если найти функциональную зависимость и с её помощью исключить ошибку или уменьшить её до малой величины.

Случайные - результат  действия нескольких причин. Величина случайной погрешности зависит  от того, кто измеряет, каким методом и в каких условиях.

Случайными  эти погрешности называются потому, что каждый из факторов действует  случайно. Их нельзя устранить, но уменьшить  влияние можно увеличением числа  измерений

Под случайной  погрешностью понимают разность

Δi= X-li, где Δi - истинная случайная ошибка; X - истинная величина; (li - измеренная величина.

Случайные погрешности  имеют следующие свойства:

Чем меньше по абсолютной величине случайная погрешность, тем  она чаще встречается при измерениях.

Одинаковые по абсолютной величине случайные погрешности одинаково часто встречаются при измерениях.