для чего необходимо переставлять лимб между приемами

Способы угловых измерений

Результаты угловых измерений в ГГС должны быть равноточными, т.е. на всех пунктах иметь один и тот же вес, и получены с наивысшей точностью при наименьших затратах труда и времени. Для этого высокоточные измерения каждого направления и угла выполняют по строго одинаковой наиболее совершенной методике в периоды наивыгоднейшего времени наблюдений, когда влияние внешней среды минимально. Необходимо, чтобы каждое направление измерялось на разных диаметрах лимба, равномерно распределенных по кольцу делений; в приеме должно быть обеспечено единообразие операций при измерении каждого направления и симметрия во времени относительно среднего для приема времени наблюдений; целесообразно все направления и углы на пункте измерять симметрично относительно момента изотермии воздуха.

Перед выполнением наблюдений на пункте производят осмотр геодезического знака, откапывают центр до марки с меткой, на площадку наблюдателя поднимают теодолит и другое снаряжение, крышу сигнала накрывают брезентом. В результате осмотра наблюдатель должен убедиться в прочности и устойчивости столика сигнала и в том, что внутренняя пирамида не соприкасается с полом площадки для наблюдателя и с лестницей. Обнаруженные недостатки необходимо устранить.

Перед наблюдением с помощью теодолита согласно схеме геодезической сети отыскивают все подлежащие наблюдению пункты и после наведения на них делают с точностью до 1’ отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам. Кроме того, при наведении на пункты положение алидады фиксируют на нижней части прибора с помощью штрихов против индекса на алидаде. Теодолит устанавливают на штатив или столик сигнала не менее чем за 40 минут до начала наблюдений. К измерению горизонтальных направлений приступают при хорошей видимости, когда изображения визирных целей спокойны или слегка колеблются (в пределах 2”).

Измерение отдельного угла.Незакрепленную алидаду отводят влево на 30 – 40 0 и обратным вращением наводят на визирную цель первого направления так, чтобы она оказалась справа от биссектора, алидаду закрепляют. Наводящим винтом алидады, только ввинчиванием, биссектор наводят на визирную цель и берут отсчет по оптическому микрометру (если имеется окулярный микрометр, то трижды наводят его биссектор на визирную цель и берут отсчеты). Открепляют алидаду и наводят на 2-е направление так же, как и на 1-е. На этом заканчивается полуприем.

В этом способе при неподвижном лимбе алидаду вращают по ходу часовой стрелки и биссектор сетки нитей трубы последовательно наводят на первый, второй,…, последний и снова на первый (замыкание горизонта) наблюдаемые пункты, каждый раз отсчитывая по горизонтальному кругу. В этом состоит первый полуприем. Затем трубу переводят через зенит и, вращая алидаду против часовой стрелки, наводят биссектор на те же пункты, но в обратной последовательности: на первый, последний, …, второй, первый; заканчивают второй полуприем и первый прием., состоящий из первого и второго полуприемов.

Между приемами лимб переставляется на угол

,

где m – число приемов, i – цена деления лимба.

Наведение биссектора на на визирную цель выполняют только ввинчиванием наводящего винта алидады. Перед каждым полуприемом алидаду вращают по ее движению в данном полуприеме.

В результаты измеренных направлений вводят поправки за рен, наклон вертикальной оси теодолита (при углах наклона визирного луча в 1 0 и более) и поправки за кручение знака – по отсчетам по окулярному микрометру поверительной трубы.

Контроль угловых измерений: по расхождениям значений первого направления в начале и конце полуприема (незамыкание горизонта), по колебанию двойной коллимационной ошибке, определяемой для каждого направления, и по расхождению приведенных к нулю значений одноименных направлений, полученных в разных приемах. В триангуляции 2 – 4 классов незамыкание горизонта и колебание направлений в приемах не должны превышать 5, 6 и 8” для Т05, Т1; ОТ-02 и Т2; колебание 2С – 6,8 и 12” для этих же теодолитов соответственно.

В пунктах 2 класса направления измеряют 12-15 круговыми приемами, на пунктах 3 класса – 9, на пунктах 4 класса – 6, а в сетях полигонометрии 2, 3, 4 классов – 18, 12, 9 приемами.

Уравнивание на станции сводится к вычислению среднего значения по каждому направлению из m приемов. При этом предварительно все измеренные направления приводят к начальному, придав ему значение 0 0 00’00,00”. Вес уравненного направления равен p = m – числу приемов измерений. Для оценки точности направления обычно применяют приближенную формулу Петерса

,

где μ – с.к.о. направления, полученного из одного приема (с.к.о. единицы веса); ∑‌‌[v] – сумма абсолютных величин уклонений измеренных направлений от их средних значений, вычисленных по всем направлениям; n, m – число направлений и приемов соответственно. Значения k при m = 6, 9, 12, 15 равны 0,23; 0,15; 0,11; 0,08. С.к.о. уравненного направления (среднего из m приемов) вычисляют по формуле

.

Достоинстваспособа круговых приемов: простота программы измерений на станции; значительное ослабление систематических ошибок делений лимба; высокая эффективность при хорошей видимости по всем направлениям.

Недостатки:сравнительно большая продолжительность приема, особенно при большом числе направлений; повышенные требования к качеству геодезических сигналов; необходимость примерно одинаковой видимости по всем направлениям; разбивка направлений на группы при их большом числе на пункте; более высокая точность начального направления.

Способ измерения углов во всех направлениях – способ Шрейбера.Этот метод предложен Гауссом. Методика разработана Шрейбером, применившим его в 1870-х годах в прусской триангуляции. В России начал применяться с 1910 г., используется и в настоящее время. Суть способа: на пункте с n направлениями измеряют все углы, образующиеся при сочетании из n по 2, т.е.

.

При уравнивании на станции для каждого угла вычисляют его среднее значение из всех приемов (при допустимых расхождениях между приемами). Используя эти средние, находят уравненные на станции углы как среднее весовое значение. Учитывая, что сумма весов измеренного и вычисленных значений данного угла , находим

где n – число направлений на пункте. Углы, полученные в результате уравнивания на станции, по направлениям – равноточны.

Применяя формулу веса функции, для угла [1.2] находим

.

При измерении углов способом во всех комбинациях выполняют следующий контроль: 1) расхождение углов из двух полуприемов – 6” для теодолита с окулярным микрометром и 8” – без; 2) расхождение углов из разных приемов 4 и 5” для сетей 1 и 2 классов соответственно; 3) колебание среднего значения угла, полученного по результатам непосредственных измерений и найденного из вычислений, не должно превышать 3 “ при n до 5 и 4” – более 5. Если законченные приемы не удовлетворяют этим допускам, то их переделывают на тех же установках круга. Если второй контроль не выполняется, то перенаблюдают углы, имеющие максимальное и минимальное значение, при тех же установках круга. Все наблюдения выполняют заново, если число повторных приемов более 30% от числа приемов, предусмотренных программой. Наблюдения повторяют и при несоблюдении третьего контроля.

С.к.о. единицы веса и уравненного угла определяют по формулам

.

Достоинстваспособа: уравненные результаты являются рядом равноточных направлений; углы можно измерять в любой последовательности, выбирая наиболее благоприятные условия видимости и обеспечивая в итоге высокую точность; малая продолжительность одного приема (2-4 минуты измерения угла) обеспечивает меньшую зависимость точности результата от кручения сигнала; большое число перестановок горизонтального круга ослабляет влияние ошибок диаметров лимба.

Недостатки:быстрое уменьшение числа m приемов измеренного угла с ростом числа n направлений на пунктах (малое число приемов непосредственного измерения углов снижает точность их средних и уравненных значений); быстрый рост объема работ при n > 5.

Способ неполных приемовпредложен в 1954 г. Ю.А. Аладжаловым. Все направления разбивают на группы по три направления (без замыкания горизонта) так, чтобы определяемые по ним углы соответствовали бы углам, измеренным во всех комбинациях, но требовали бы меньшего объема работ и позволили увеличить число приемов непосредственных измерений каждой группы направлений. Следовательно, в этом способе заложено стремление избавиться от недостатков методов Струве и Шрейбера при наблюдении на пунктах с большим количеством направлений.

Практически не всегда путем подбора можно разбить направления на группы из трех направлений. В этом случае кроме групп из трех направлений измеряют отдельные углы, дополняющие программу. Программа измерений приведена в Инструкции. Способ неполных приемов применяется в триангуляции 2 класса на пунктах с 7 – 9 направлениями.

Обработка результатов измерений на станции заключается в определении средних значений направлений из m приемов в каждой группе и средних значений отдельных углов. По этим средним значениям вычисляют все углы – по три угла из каждой группы из трех направлений. Окончательно уравненные углы вычисляют по формулам способа Шрейбера. С.к.о. уравненных направлений определяют по формуле

,

где v – разности между измеренными и уравненными значениями углов; n – число направлений на пункте; r – число отдельно измеренных углов в программе. Вес уравненных направлений

,

где m – число приемов измерений направлений и отдельных углов; n, k – число направлений на пункте и в группе соответственно (k = 3, для углов k = 2).

Достоинства способа: результаты уравнивания на станции равноточны; объем работы на пункте на 20 – 25% меньше, чем в способе Шрейбера; число приемов непосредственных измерений групп при n = 7 – 9 больше, чем в способе Шрейбера, что позволяет более полно ослаблять ошибки измерений; дает возможность измерять направления, на которые в данный момент имеется хорошая видимость; короткая продолжительность приема (2 – 4 минуты), что позволяет уменьшить зависимость точности измерений от качества сигнала.

Недостатки:отсутствуют правила образования групп из трех направлений; при n = 8 нужно измерять большое число отдельных углов, что приводит к неклторому нарушению равноточности уравненных направлений; программа не предусматривает ослабление односторонне действующих ошибок измерений.

Видоизмененный способ измерения углов в комбинацияхпредложен А.Ф.Томилиным. Используется в триангуляции 2 класса на пунктах с 6 – 9 направлениями. В этом способе на станции с n направлениями независимо измеряют 2n углов:

Каждый угол измеряют 5 или 6 приемами. В этом способе измеряют не все углы, образующие сочетания направлений из n по 2, поэтому результат уравнивания на станции не является рядом равноточных направлений, и формулы для вычислений поправок в измеренные углы являются довольно сложными.

Достоинстваспособа: при n =7 – 9 число приемов непосредственных измерений углов больше и их точность выше, чем в способе Шрейбера; требует меньшего объема измерений, чем способ во всех комбинациях.

Недостатки:сложные формулы для вычисления поправок в измеренные углы.

Источник

Измерение горизонтальных углов. Горизонтальные углы измеряются способом измерения отдельного угла и способом круговых приемов

Горизонтальные углы измеряются способом измерения отдельного угла и способом круговых приемов.

Способ измерения отдельного угла применяется в случае, когда на точке имеются два направления (рисунок 40). В зависимости от требуемой точности измерения выполняются:

— одним приемом с перестановкой лимба между полуприемами;

Рисунок 40 – Измерение отдельного угла

Порядок измерения угла одним приемом с перестановкой лимба следующий:

— при круге «лево» трубу теодолита наводят на точку А так, чтобы изображение вертикального штриха марки (предмета) находилось в биссекторе сетки нитей зрительной трубы;

— устанавливают горизонтальный круг на отсчет, близкий к 0 о ;

— проверяют наведение трубы на точку А, дважды совмещают противоположные штрихи горизонтального круга и снимают отсчеты по оптическому микрометру;

— вращая алидаду по ходу часовой стрелки, трубу наводят на точку С и снимают отсчеты.

Указанные действия составляют полуприём, затем:

— горизонтальный круг переставляют на произвольный угол, трубу переводят через зенит, наводят на точку С и снимают отсчеты;

— вращая алидаду против хода часовой стрелки, трубу теодолита наводят на точку А и снимают отсчеты.

Указанные действия составляют второй полуприем.

Названия одних и тех же пунктов, встречающихся в различных полевых материалах, должны быть одинаковые. Точно так же должно быть полное соответствие одних и тех же числовых данных, записанных в различных журналах.

Полевые журналы должны быть аккуратно оформлены. Название наблюдаемого пункта записывают на каждой странице журнала. Названия наблюдаемых направлений пишут в каждом приеме. Погоду и видимость указывают на каждом пункте в начале и конце наблюдений, а также при существенных их изменениях, а число, месяц и время – в начале и конце наблюдений на каждом пункте.

На титульном листе журнала записывают год производства работ, номер журнала, номер теодолита, фамилию наблюдателя и условное наименование организации. Страницы полевого журнала нумеруют чернилами, а число страниц в нем заверяют подписью соответствующего начальника.

Пример записи и обработки результатов измерений отдельного угла одним приемом приведен в таблице 11.

Таблица 11 – Запись и обработка измерений отдельного угла одним приёмом

Пункт: № 3, штатив Дата: 27.07.70 г. Время: 9 ч 40 мин	Погода: ясно Приём I Видимость: хорошая, изображение отчетливое
Название направления	Круг	Отсчет по штрихам лимба	Отсчет по микрометру			Значение направления
α1	α2
Л	0 о 00′	30″	32″	31″	212 о 51’18»
№ 2, шт.	51’13»
П	96 34
Л	212 51
№ 4, шт.	51’13»
П	309 25

Порядок измерений отдельного угла несколькими приемами остаётся тот же. Особенность заключается только в том, что между полуприемами лимб не переставляется и второй полуприём при круге «право» выполняется на той же установке горизонтального круга. При переходе от одного приема к другому горизонтальный круг переставляется на угол

(22)

где m – число приемов,

Пример.При измерении угла четырьмя приемами установки лимба будут:

I прием – 0°00′, III прием– 90°30′,

II прием – 45°15′, IV прием – 135°45′.

Пример записи и обработки результатов измерения отдельного угла несколькими приемами дан в таблице 12.

Таблица 12 – Запись и обработка измерений отдельного угла несколькими приёмами

Пункт: 0119 Дата: 27.07.70 г. Время: 9 ч 40 мин	Погода: ясно, ветер Приемы I, II Видимость: хорошая, изображение отчетливое
Название направления	Круг	Отсчет по штрихам лимба	Отсчет по микрометру			Значение направления
α1	α2
ОРП-1 ОРП-2	Л П Л П	0 о 00′	40»	41»	40»	00’40» 17 03	0 о 00’00» 24 16 23
180 00
24 17
204 17
ОРП-1 ОРП-2	Л П Л П	90 30	30 13 46 39	0 00 00 24 16 26
270 30
114 46
294 46

Среднее значение из двух приёмов: ОРП-1 0 о 00’00»

Способ круговых приемов применяется, когда на пункте имеется несколько направлений (три и более). Сущность его состоит в последовательном наведении трубы теодолита (рисунок 41) на наблюдаемые пункты от начального до последнего с повторным наведением трубы на начальный пункт (замыкание горизонта). За начальное направление принимается хорошо видимый и наиболее удаленный пункт.

Порядок измерения углов способом круговых приемов следующий:

— при круге «лево» трубу теодолита наводят на пункт, который принят за начальный (№ 127);

— горизонтальный круг устанавливают на отсчет, близкий к 0°;

— проверяют наведение трубы на начальный пункт, дважды совмещают противоположные штрихи горизонтального круга и снимают отсчеты по оптическому микрометру;

Рисунок 41 – Измерение углов способом круговых приёмов

— вращая алидаду по ходу часовой стрелки, трубу теодолита наводят последовательно на все наблюдаемые пункты (ОРП-1,2,3) и снимают отсчеты; полуприем заканчивается повторным наведением трубы теодолита на начальный пункт (№ 127);

— трубу переводят через зенит, наводят на начальный пункт и снимают отсчеты;

— вращая алидаду против хода часовой стрелки, трубу теодолита наводят поочередно на все пункты, но в обратном порядке и снимают отсчеты;

— второй полуприем также заканчивается повторным наведением на начальный пункт.

При переходе от одного приема к другому горизонтальный круг переставляется на угол σ по формуле (22).

Прием записи и обработки результатов измерения углов способом круговых приёмов приведен в таблице 13.

Результаты наблюдений контролируются:

— по разности отсчетов при двойном совмещении противоположных штрихов горизонтального круга;

— по не замыканию горизонта;

— по расхождению значений направлений из отдельных приемов.

Если измерения не удовлетворяют установленным допускам, они повторяются на тех же установках лимба. Первоначальные значения переделанных приемов в обработку не включают.

Таблица 13 – Запись и обработка измерений углов способом круговых приёмов

Если отдельные направления в приеме не удовлетворяют допуску на колебание направлений в приемах, такие направления разрешается перенаблюдать совместно с начальным. Наблюдения на пункте повторяют, заново, если более 30 % приемов или направлений подлежат переделке. Перед повторением наблюдений на пункте проверяются установка теодолита и штатива (крепление внутренней пирамиды и инструментального столика сигнала), условия прохождения визирных лучей и выбираются более благоприятные условия видимости визирных целей.

По окончании наблюдений на пункте в журнале составляется сводка результатов измерений горизонтальных направлений и вычисляются средние значения измеренных направлений и их средние квадратичные ошибки.

Пример вычисления средних значений измеренных направлений на пункте и оценки точности полученных результатов измерений приведен в таблице 14.

Средняя квадратичная ошибка направления из одного приема

(23)

Таблица 14 – Вычисление средних значений измеренных направлений

Средняя квадратичная ошибка среднего значения направления из 6 приемов

(24)

где n – число направлений;

Для 6 приемов К = 0,23; для 9 приемов К = 0,15.

Контрольные вопросы и упражнения:

1. Перечислить способы измерения горизонтальных углов и рассказать об их сущности?

2. Рассказать о порядке измерения отдельного угла несколькими приемами?

3. Рассказать о порядке измерения углов способом круговых приемов?

4. Рассчитать установки горизонтального круга для измерения углов 4, 6 и 9 приемами.

5. Вычислить средние значения и оценить точность измерения направлений. Начальное направление: № 139 0 о 00’00».

Источник

Измерение горизонтальных углов.

Работу начинают с установки теодолита над центром знака (например, колышка), закрепляющим вершину угла, и визирных целей (вех, специальных марок на штативах) на концах сторон угла.

Установка теодолита в рабочее положение состоит из центрирования прибора, горизонтирования его и фокусирования зрительной трубы.

Центрирование выполняют с помощью отвеса. Устанавливают штатив над колышком так, чтобы плоскость его головки была горизонтальна, а высота соответствовала росту наблюдателя. Закрепляют теодолит на штативе, подвешивают отвес на крючке станового винта и, ослабив его, перемещают теодолит по головке штатива до совмещения острия отвеса с центром колышка. Точность центрирования нитяным отвесом 3 – 5 мм.

Пользуясь оптическим центриром, теодолита (если такой у теодолита имеется), сначала надо выполнить горизонтирование, а затем центрирование. Точность центрирования оптическим центриром 1 – 2 мм.

Горизонтирование теодолита выполняют в следующем порядке. Поворачивая алидаду, устанавливают ее уровень по направлению двух подъемных винтов, и, вращая их в разные стороны, приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 90º и третьим подъёмным винтом снова приводят пузырёк в нуль-пункт.

Фокусирование зрительной трубы выполняют “по глазу” и “по предмету”. Фокусируя “по глазу”, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются четкого изображения сетки нитей. Фокусируя “по предмету”, вращая рукоятку кремальеры, добиваются четкого изображения наблюдаемого предмета. Фокусирование должно быть выполнено так, чтобы при покачивании головы наблюдателя изображение не перемещалось относительно штрихов сетки нитей.

Измерение угла способом приемов. Прием состоит из двух полуприемов. Первый полуприем выполняют при положении вертикального круга слева от зрительной трубы. Закрепив лимб и открепив алидаду, наводят зрительную трубу на правую визирную цель. После того как наблюдаемый знак попал в поле зрения трубы, зажимают закрепительные винты алидады и зрительной трубы и, действуя наводящими винтами алидады и трубы, наводят центр сетки нитей на изображение знака и берут отсчёт по горизонтальному кругу. Затем, открепив трубу и алидаду, наводят трубу на левую визирную цель и берут второй отсчёт. Разность первого и второго отсчётов даёт величину измеряемого угла. Если первый отсчёт оказался меньше второго, то к нему прибавляют 360º.

Второй полуприем выполняют при положении вертикального круга справа, для чего переводят трубу через зенит. Чтобы отсчёты отличались от взятых в первом полуприеме, смещают лимб на несколько градусов. Затем измерения выполняют в той же последовательности, как в первом полуприеме.

Если результаты измерения угла в полуприёмах различаются не более двойной точности прибора (то есть 1¢ для теодолита Т30), вычисляют среднее, которое и принимают за окончательный результат.

Понятие об измерении способом круговых приемов нескольких углов, имеющих общую вершину. Одно из направлений принимают за начальное. Поочередно, по ходу часовой стрелки, при круге слева наводят трубу на все визирные цели и берут отсчеты. Последнее наведение вновь делают на начальное направление. Затем, переведя трубу через зенит, вновь наблюдают все направления, но в обратном порядке – против часовой стрелки. Из отсчетов при круге слева и круге справа находят средние и вычитают из них среднее значение начального направления. Получают список направлений – углов, отсчитываемых от начального направления.

Источник