Файл: Учебное пособие для вузов Б. Ф. Азаров, ив. Карелина, он. Романенко, ли. Хлебородова под ред. Б. Ф. Азарова е изд, перераб и доп.pdf

1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

176 первую точку и выполняют измерения. На дисплее высвечиваются результаты измерения. Далее наводят зрительную трубу на вторую точку и вновь выполняют измерения. На дисплее высвечиваются результаты измерения. После нажатия функциональной клавиши СЧЕТ на дисплее высветится значение искомого расстояния (горизонтального про- ложения D0). В. Задача задания условной системы прямоугольных координат пом пунктам (определение координат точек относительно базовой линии. Прибор устанавливают в произвольной точке и выбрав вменю прибора соответствующую задаче функцию, выполняют наблюдения двух пунктов (точек) Аи В, расположенных на одной прямой, совпадающей с направлением оси координат (рисунок 8.18). При этом точка А будет служить началом отсчета координат и высот в задаваемой системе. Предварительно должна быть измерена высота прибора в точке стояния и зафиксирована на вехе с отражателем. После выполнения наблюдений на точках Аи В веха-отражатель может быть установлена в любой точке, для которой нужно определить положение в заданной системе координат. Рисунок 8.18 – Схема задания системы координат по двум пунктам А – точка, задающая начало координат В – точка, задающая направление координатной оси N (оси X в геодезической системе координат и оси Y – в декартовой
P – точка, положение которой определяется в установленной системе координат Г. Задача определения площади участка. Задача может быть решена по результатам измерений или по координатам точек из файла координат. Для вычисления площади земельного участка произвольной формы определяют координаты точек углов поворота последовательно по периметру от первой выбранной точки до последней, выполняя наблюдения почасовой стрелке, либо выбирают координаты точек углов поворота из файла (рисунок 8.19). При этом число точек, для которых выполнены измерения или определены координаты, должно быть не менее трех. Предельное значение точек для определения площади зависит от модели тахеометра. Рисунок 8.19 – Схема определения площади участка
8.3. Цифровые нивелиры Цифровые нивелиры – это многофункциональные электронно- оптические геодезические приборы, совмещающие оптический нивелир, светодальномер диффузного типа и микропроцессор со встроенным программным обеспечением. В настоящее время наибольшая степень автоматизации геометрического нивелирования достигается при использовании цифровых нивелиров, которые выпускаются только зарубежными фирмами. Это приборы с фотопремным устройством пассивного типа. В качестве приемного устройства в них использована ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью, устанавливаемая в плоскости изображений, создаваемых зрительной трубой цифрового нивелира. Она является особого рода фотоприемным устройством [3]. ПЗС-матрица воспринимает идущие от объекта частицы – фотоны, преобразует их в электрические заряды и накапливает. Считывая эти заряды, можно затем с помощью компьютера восстановить изображение объекта, которое с помощью оптики проецируется на светочувствительную поверхность матрицы.

178 Впервые такие устройства с зарядовой связью CCD (о Device) были разработаны еще в конце х годов в телефонной корпорации Bell. Это устройство состоит из маленьких прямоугольных кремниевых детекторов света – пикселей, имеющих двумерную структуру. Каждый пиксель является копилкой для электронов, возникающих в нем под действием фотонов, пришедших от источника света. Вовремя экспозиции, продолжительность которой регулируется механическим затвором, каждый пиксель постепенно заполняется электронами пропорционально количеству попавшего на него света. Фактически ПЗС-матрица – фотоэлектрическое устройство, преобразующее фотоны в электроны. В настоящее время выпускаются матрицы с размерами пикселей от 7 до 52 микрон (10
-6
м. С помощью
ПЗС-матрицы распознается кодовая маска на нивелирной рейке, изображение которой получают с помощью объектива зрительной трубы прибора в плоскости сетки нитей ив плоскости чувствительной поверхности ПЗС-матрицы. В отличие от традиционных оптических нивелиров, при работе с цифровым нивелиром отсчет по рейке производится автоматически. Одновременно определяется расстояние до рейки (диффузным свето- дальномером, встроенным в нивелир, который при определении расстояния не требует использования призмы-отражателя). Результаты измерений выводятся на экран дисплея или заносятся в память прибора. Поточности измерения цифровые нивелиры можно разделить на две группы высокоточные, с СКП определения превышения на 1 км двойного хода от 0,3 до 1 мм и точные, с СКП от 1,3 до 2,5 мм. Практически все высокоточные цифровые нивелиры имеют возможность записи результатов измерений в память прибора и встроенные программы производства и обработки (уравнивания) геометрического нивелирования в зависимости от требуемой точности определения превышений. Такие нивелиры имеют панель управления с большим количеством клавиши расширенным набором программ и режимов измерений. Нивелиры, относящиеся ко второй группе, имеют более простой интерфейс и меньший набор встроенных функций. В частности, выпускаются электронные нивелиры специально для упрощения выполнения нивелирных работ на стройплощадке (например, серия нивелиров фирмы Leica: Sprinter 50; 100; 150). Основное назначение цифровых нивелиров – выполнение высокоточного и точного геометрического нивелирования. Кроме того, есть группа нивелиров, для которых предусмотрена возможность выполнения тахеометрической съемки и измерения горизонтальных направлений с точностью до 5". Например, для нивелира DiNi Т предусмотрена возможность измерения расстояний в х режимах в режиме та- хеометра ив электронном режиме с относительной ошибкой
1/2000÷1/1000. Режимы отличаются предельным расстоянием, на котором может быть получена указанная точность измерений в первом случае – на максимально возможном для прибора (дом, во втором
– дом. С помощью цифрового нивелира можно автоматически осуществлять отсчеты по нивелирной рейке, определять расстояния до рейки и вычислять превышения между нивелируемыми точками. Внутренняя память рассчитана на хранение измерений от нескольких сотен (до
500) до нескольких тысяч (2000÷10000) точек. Данные измерений при проложении нивелирных ходов могут быть обработаны с помощью встроенного программного обеспечения. Использование цифровых нивелиров обеспечивает возможность увеличить производительность на
50% по сравнению с традиционными оптико-механическими приборами. Все цифровые нивелиры имеют компенсаторы. При работе с высокоточными приборами для нивелирования обычно используются ин- варные рейки (см. Раздел 8.5), для менее точных приборов - фибер- глассовые, имеющие несколько больший коэффициент температурного расширения, что и снижает точность измерений по ним. На эти рейки наносится кодовая маска, по которой автоматически считываются отсчеты в процессе нивелирования. Все фирмы выпускают специальные штрих-кодовые рейки к цифровым нивелирам, которые не могут быть использованы для визуального отсчета. Дополнительно на обратной стороне таких реек может быть нанесена метрическая шкала с сантиметровыми делениями как у шашечных реек. Кроме того, приборы снабжены безотражательным дальномером, с помощью которого в процессе измерений одновременно со снятием отсчета автоматически определяется расстояние до рейки. Диапазон измеряемых расстояний у нивелиров разных фирм-производителей лежит в диапазоне от 1,5÷2 дом с точностью от 1 до 5 см, или с относительной ошибкой
1/5000÷1/2000. Большинство цифровых нивелиров снабжены лимбом горизонтального круга сценой деления 1°, что соответствует точности измерения горизонтальных направлений с ошибкой 0,1° или 6′.
8.3.1. Поверки и юстировки цифровых нивелиров Перед выполнением измерений с помощью цифрового нивелира следует выполнить следующие поверки

180 1) Поверку круглого (установочного) уровня.
2) Поверку сетки нитей.
3) Поверку главного условия нивелира. Первые две поверки выполняются таким же образом, как и для оптических нивелиров. Особенности юстировки положения оси круглого уровня и сетки нитей связаны с конструктивными особенностями расположения юстировочных винтов соответствующих частей прибора того или иного производителя. Как правило, исправительные винты круглого уровня расположены либо под оправой уровня или сверху нее. В последнем случае они могут находиться подзащитной крышкой. У большинства приборов для вращения этих винтов в комплекте входит специальный ключ-шестигранник. Для юстировки положения сетки нитей необходимо снять защитную крышку с окуляра зрительной трубы прибора, чтобы открыть доступ к исправительным винтам сетки нитей. Все выпускаемые цифровые нивелиры являются нивелирами с компенсатором. Диапазон их работы лежит в пределах 10÷15′. Компенсатор обеспечивает горизонтальность визирного луча как для электронных, таки для визуальных наблюдений. Точность приведения линии визирования в горизонтальное положение составляет 0,5" для точных и 0,2" для высокоточных цифровых нивелиров. Поправка за непараллельность оси визирования прибора и горизонтальной линии вводится в электронные отсчеты по рейке автоматически. В большинстве Руководств пользователя цифровых нивелиров рекомендуется несколько способов поверки главного условия нивелира
[11]:
1) Метод Форстнера. Рейки устанавливают в точках Аи В на расстоянии 45 м друг от друга (рисунок 8.20). Делят это расстояние натри равных интервала пом исх стоянок прибора выполняют определение превышений, выбрав вменю прибора соответствующую процедуру. Рисунок 8.20 – Поверка главного условия нивелира методом Форстнера

181 2) Метод Нобауера. Разбивают линию длиной в 45 ми делят ее натри отрезка пом. Рейки устанавливают внутри створа, нивелир – на станциях снаружи створа (рисунок 8.21). С каждой стоянки прибора выполняют измерения на рейки, предварительно выбрав вменю соответствующую методу процедуру. Рисунок 8.21 – Поверка главного условия нивелира методом Нобауера
3) Метод Куккамяки. На расстоянии 20 м друг от друга закрепляют две точки и устанавливают на них рейки (рисунок 8.22). Дважды определяют превышение между рейками, сначала установив нивелир посередине между ними, а затем – на продолжении створа на расстоянии 20 мот закрепленного створа. Перед измерениями вменю прибора должна быть выбрана одноименная функция. Рисунок 8.22 – Поверка главного условия нивелира методом Куккамяки

182 4) Японский метод. Практически идентичен предыдущему стой разницей, что створ между рейками закрепляют на расстоянии 30 м, а вторую станцию намечают на расстоянии 3 м на продолжении или внутри створа. Перед выполнением поверки прибор должен быть адаптирован к условиям окружающей среды и защищен от попадания прямых солнечных лучей. Для этого его выдерживают в течение T минут Тмин (пр окр, где пр – температура прибора до измерений окр – температура окружающей среды. Наиболее удобным является способ сочетания нивелирования из середины с нивелированием вперед, аналогичный для оптических нивелиров (так называемый японский метод. Особенностью выполнения данной поверки для цифровых нивелиров являются, во-первых, повышенные требования к фиксации точек, между которыми в процессе поверки определяется превышение (это связано стем, что Руководства пользователя рекомендуют выполнять эту поверку на расстоянии между рейками в 30 м. Во-вторых, для выполнения поверки необходимо выбрать вменю специальную программу, либо, как это имеет место для более простых моделей (например, таких, как нивелир Leica
Sprinter 50), просто нажать клавишу Измерение и удерживать ее не менее 3 секунд. После этого выполняются измерения по известной схеме поверки способом сочетания нивелирования из середины с нивелированием вперед (см. Раздел 2.5.3). В результате будет определена величина непараллельности в угловых секундах ив миллиметрах. Ее можно сохранить в памяти прибора, если она не превышает допуска
10÷20", что соответствует 1,5÷3 мм для расстояния в 30 м. Для высокоточных нивелиров поверку рекомендуется выполнять 3-5 приемами, те. величину непараллельности следует определить многократно. Для этого в отдельных типах цифровых нивелиров предусмотрен режим многократных измерений (в основном, в высокоточных приборах. После завершения поверки следует вернуть прибор в обычный режим и выполнить сначала электронное измерение, зафиксировав отсчет по штрих-кодовой рейке, а затем – визуальное, по метрической шкале на обратной стороне рейки. Условие поверки считается выполненным удовлетворительно, если разность отсчетов составит ±2 мм. В противном случае выполняется юстировка путем смещения сетки нитей в вертикальной плоскости с помощью ее исправительных винтов.

183
8.3.2. Цифровой нивелир Leica Sprinter 50 Наиболее простым в эксплуатации и сравнительно недорогим является цифровой нивелир Leica Sprinter 50, разработанный специально для решения геодезических задач на строительной площадке. Его технические характеристики и особенности конструкции приведены в таблице 8.7 и на рисунке 8.23. Таблица 8.7 – Технические характеристики цифрового нивелира Leica
Sprinter 50 Измерение превышений
СКП на 1 км двойного хода
- электронные измерения по штрих-кодовой рейке 2 мм
- визуальные измерения по шашечной рейке
2,5 мм Точность измерения расстояний мм для D ≤ 10 м
D/1000 для D > 10 м Диапазон D, м
2-100 Минимальное расстояние визирования, м
0,5 Время отдельного электронного измерения, сек.
≤ 3 при нормальном освещении Цена деления круглого уровня
10′ Диапазон работы компенсатора Зрительная труба Прямого изображения, увеличение Диаметр объектива 36 мм Поле зрения 2°; Коэффициент нитяного дальномера К Горизонтальный круг Пластиковый, 2 шкалы Верхняя 360°
– цена деления 1°; Нижняя 400g – цена деления 1,1 гон Функции Взятие отсчета по рейке Измерение расстояния Источник питания Внутренняя батарея АА Х V
ЖК-дисплей Монохромный, 128

104 пикселя Рабочие температуры от -10°C до +50°C Пыле, влагозащита Размеры (Д

Ш

В, мм)
219

196

178

184 Рисунок 8.23 – Основные части прибора
1 – наводящий винт трубы
2 – батарейный отсек
3 – круглый уровень
4 – визир на ручке
5 – кремальера
6 – ручка для переноски прибора
7 – окуляр зрительной трубы
8 – ЖК-дисплей;
9 – подставка нивелира
10 – подъемный винт подставки
Назначение функциональных клавиш прибора показано на рисунке. Рисунок 8.24 – Функциональные клавиши прибора Клавиша b используется также для перехода в режим юстировки
Ниже описан порядок работы с прибором. Все цифровые нивелиры могут осуществлять измерения в двух режимах визуальном и электронном. В первом случае с прибором работают также как с оптическим нивелиром приводя его в рабочее положение по круглому уровню, выполняют визирование на рейку и по средней горизонтальной нити берут отсчет по рейке. Кроме того можно, воспользовавшись нитяным дальномером, определить расстояние до рейки по ее метрической шкале с относительной ошибкой 1/100-1/200. Для работы с прибором в электронном режиме после приведения нивелира в рабочее положение необходимо включить прибор, нажав клавишу а (рисунок 8.24). Установив на точку специальную рейку со

185 штрих-кодом, наводят зрительную трубу на ее шкалу и нажимают клавишу (рисунок 8.24), активизируя режим Измерение. В результате на табло отобразится отсчет по рейке и расстояние до нее (рисунок
8.25). Ожидание выполнения измерения
Режим измерение Результат измерения
- отсчет по рейке,
- расстояние до рейки Рисунок 8.25 – Вид ЖК-дисплея прибора дои после измерений в электронном режиме Поверки и юстировки цифрового нивелира
1. Поверка и юстировка круглого уровня. Порядок выполнения поверки и юстировки круглого уровня такой же как и для оптических нивелиров (см. Раздели рисунок
8.26). Отличительной особенностью является использование для юстировки специального ключа-шестигранника, с помощью которого вращают исправительные винты уровня, расположенные под его оправой. Рисунок 8.26 – Поверка и юстировка круглого уровня нивелира Leica Sprinter 50: действия 1-2: определение отклонения пузырька от нуль-пункта; действие 3: оценка величины смещения действие 4: юстировка

186
2. Поверка и юстировка главного условия нивелира. Как уже упоминалось выше, наиболее распространенным способом выполнения поверки главного условия для цифровых нивелиров является японский метод (рисунок 8.27), более известный как метод сочетания нивелирования из середины с нивелированием вперед. Для нивелира Leica Sprinter 50 рекомендуется проведение этой поверки на расстоянии между рейками около 30 м [10]. Опишем порядок действий при выполнении поверки и юстировки главного условия данного нивелира. Позиция Позиция Рисунок 8.27 – Схема выполнения поверки главного условия нивелира Leica Sprinter 50 После приведения нивелира в рабочее положение включают прибор и активируют программу юстировка, нажимая и удерживая клавишу «

1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19