IV. Pomiary geodezyjne.
IV.1. Rodzaje pomiarów geodezyjnych
Wyróżnia się następujące podstawowe rodzaje pomiarów geodezyjnych:
IV.2. Pomiar kątów.
Teodolit - podstawowy obecnie przyrząd służący do pomiaru kątów poziomych (i zwykle również pionowych). Zasadnicze części teodolitu:
Teodolit – układ osi
1) spodarka, umożliwiająca poziomowanie i centrowanie teodolitu nad (lub pod) punktem (zwykle przy pomocy śrub ustawczych) oraz połączenie go ze statywem;
2) limbus (koło poziome), pozwalające na odczytywanie wartości pomierzonych kątów poziomych;
3) alidada, na której umieszczona jest luneta, libela (lub libele) do poziomowania instrumentu, koło pionowe (limbus) do pomiaru kątów pionowych, urządzenia odczytowe; alidada jest połączona z limbusem przy pomocy sprzęgu: przy limbusie sprzęgniętym z alidadą odczyt pozostaje niezmienny podczas ruchu alidady, przy zwolnionym sprzęgu - limbus zachowuje położenie niezmienne, alidada porusza się po nim, a odczyt zmienia się w zależności od przesunięcia alidady względem limbusa.
Rodzaje teodolitów:
a) teodolity o małej dokładności: dokładność odczytu kąta 1’ lub 30” (2c lub 1c): Wild T0 i T05, Zeiss Theo 120 i Theo 080;
b) teodolity o średniej dokładności: dokładność odczytu 6” (20cc) - używany do poligonizacji technicznej: Wild T1 i T16, Zeiss Theo 020 i Theo 020B, PZO T6 i T30.
c) teodolity o wyższej dokładności: dokładność odczytu 1” (2cc): Wild T2, Zeiss Theo 010A i Theo 015B; stosowane przy triangulacji lokalnej, pomiarze deformacji, poligonizacji precyzyjnej.
d) teodolity precyzyjne: dokładność odczytu 0.2” (0.5cc): Wild T3 i T4; używane do pomiaru sieci triangulacji państwowej.
e) teodolity elektroniczne: obecnie wypierające wszystkie pozostałe. Stosuje się w nich do pomiaru kątów (kierunków) systemy kodowe i inkrementalne, a także zasadę pomiaru dynamicznego. W systemie kodowym zamiast limbusa znajduje się tarcza kodowa; zakodowana wartość kierunku jest przetwarzana na postać cyfrową i zapisywana na rejestratorze (RecModul). Przy systemie inkrementalnym analogowe wielkości ruchu przetwarza się w sygnały cyfrowe. Zasada dynamicznego pomiaru kierunku wykorzystuje ruch obrotowy limbusa (który nie jest nieruchomy, jak w teodolitach tradycyjnych), a odczyt kierunku jest wykonywany wielokrotnie i automatycznie uśredniany. Ważniejsze konstrukcje: Wild T2000 wraz z dalmierzami DI 4, DI 5, DI 20; Wild T2002 z nasadką dalmierczą DI 2002; THEOMAT T 3000, Wild TM 3000, 3000D i 3000L,
Warunki dobroci teodolitu (najważniejsze): (rys. )
à oś libeli alidadowej ln prostopadła do osi obrotu instrumentu i - błąd libeli
à oś celowa c prostopadła do osi obrotu lunety p - błąd kolimacji
à oś obrotu lunety p prostopadła do osi obrotu instrumentu i - błąd inklinacji
à przy pionowej osi instrumentu kreski celownicze są poziome i pionowe - błąd kresek
à przy pionowej osi instrumentu i poziomej osi celowej odczyty koła
pionowego wynoszą 90o i 270o (100g i 300g) - błąd indeksu
Metody pomiaru kąta:
¨ Metoda pomiaru pojedynczego kąta (kątowa):
- centrowanie i poziomowanie instrumentu; - wycelowanie na punkt lewy; - wykonanie odczytu (w instrumentach elektronicznych: rejestracja kierunku); - wycelowanie na punkt prawy (przy zwolnionym sprzęgu limbusa z alidadą); - wykonanie (lub rejestracja) odczytu; - przerzucenie lunety o 180o („przez zenit”); - powtórzenie pomiaru w odwrotnym kierunku (najpierw na punkt prawy, potem na lewy); - zakończenie serii; - ewentualne powtórzenie całej serii.
¨ Metoda kierunkowa:
- centrowanie i poziomowanie instrumentu; - wybór kierunku początkowego; - wycelowanie na punkt początkowy; - odczyt lub rejestracja wartości kierunku; - kolejne celowania i odczyty na następne punkty; - ponowne wycelowanie i odczyt na punkcie początkowym; -przerzut lunety przez zenit; - celowanie i odczyty wszystkich punktów od punktu początkowego w przeciwnym kierunku; - celowanie i odczyt na punkt początkowy; - zakończenie serii; - ewentualne powtórzenie serii.
¨ Metoda repetycyjna
- centrowanie i poziomowanie instrumentu; - wycelowanie na punkt lewy; - dokładny odczyt na punkt lewy; - wycelowanie na punkt prawy przy zwolnionym sprzęgu alidady z limbusem; - wykonanie przybliżonego odczytu; - sprzęgnięcie alidady z limbusem (odczyt pozostaje niezmienny); - wycelowanie na punkt lewy (bez odczytu); - zwolnienie sprzęgu alidady z limbusem; - wycelowanie na punkt prawy; - dokładny odczyt.
IV.3. Pomiar odległości.
Metody pomiaru: - bezpośrednie (przy pomocy przymiarów)
- pośrednie, w tym: - za pomocą konstrukcji geometrycznych,
- paralaktyczne,
- za pomocą dalmierzy optycznych,
- za pomocą dalmierzy elektromagnetycznych.
Metody bezpośrednie
Przymiary:
- taśma stalowa 20 m, stosowana w pomiarach o średniej dokładności, z podziałem decymetrowym i możliwością szacowania odczytu do 1 cm,
- taśma stalowa 50 m, stosowana w pomiarach kopalnianych, z podziałem decymetrowym i przykładkami milimetrowymi, pozwalającymi na odczyt do 1 mm,
- ruletka stalowa 25 ÷ 30 m, z podziałem centymetrowym,
- druty stalowe lub inwarowe (ze stopu o bardzo małym współczynniku rozszerzalności cieplnej) o długościach 24m, 8 m i 4m, z końcówkami (10-centymetrowymi) o podziale milimetrowym; odczyt do 1 mm.
Pomiar przy pomocy przymiarów polega na kolejnym odkładaniu przymiaru na całą długość wzdłuż mierzonej odległości (w zasadzie - w położeniu poziomym), liczeniu liczby odłożeń i odczytaniu na przymiarze wielkości odcinka ostatniego. W przypadku pomiaru odległości nachylonej mierzy się albo kąt nachylenia, albo różnice wysokości między końcami odcinka, względnie przeprowadza się pomiar metodą schodkową. Mierzy się również temperaturę powietrza podczas pomiaru, przy dokładniejszych obserwacjach - także naciąg przymiaru (przy pomocy dynamometru lub przez obciążenie przymiaru znanym ciężarem). Do rezultatu wprowadza się następujące poprawki:
- poprawka ze względu na temperaturę:
lt = l.a.(t - to)
gdzie: l - zmierzona długość,
a - współczynnik rozszerzalności liniowej dla materiału przymiaru,
t - temperatura pomiaru,
to - temperatura komparacji (porównania przymiaru ze wzorcem, zwykle 20oC)
- poprawka ze względu na redukcję na poziom:
lr = h2/2l
gdzie: h - różnica wysokości między końcami odcinka
lub:
lr = l (1 - cos j)
gdzie: j - kąt nachylenia odcinka
- poprawka ze względu na komparację, podawana w metryce przymiaru.
Metody pośrednie
Pomiar za pomocą konstrukcji geometrycznych (wcięcie wstecz, zagadnienie Hansena) Pomiar paralaktyczny: pomiar kąta (e) lub bazy (b) odciętej przez ramiona stałego kąta:
L = 1/2 b ctg e/2
Przypadki: a) pomiar wielkości kąta e przy stałej bazie b;
b) odczytanie odcinka b na łacie przy stałym kącie e.
Dalmierze optyczne: przeważnie wykorzystują zasadę pomiaru paralaktycznego (dalmierz w teodolicie, w tachimetrze) z różnymi modyfikacjami, zwiększającymi dokładność pomiaru. Bardziej znane konstrukcje: Redta, Dahlta, BRT.
Dalmierze elektromagnetyczne: wypierają obecnie zarówno przymiary, jak i dalmierze optyczne. Zasada działania: bezpośredni lub pośredni pomiar czasu przelotu fali elektromagnetycznej od punktu A do B i z powrotem.
L = 1/2 v.t + k
gdzie: v - prędkość fali elektromagnetycznej w powietrzu,
t - czas przelotu fali,
k - stała dalmierza.
Dalmierze elektromagnetyczne dzielą się ze względu na formę przesyłanych sygnałów na:
Pomiar fazowy - zasada
Ze względu na zakres stosowanego widma sygnałów dzieli się dalmierze na:
Pomiar: dwie stacje (główna - emitująca i pomocnicza - odzewowa) umieszcza się na końcach odcinka. Mierzy się pośrednio czas przebiegu fali między stacjami, stosując metodę impulsową, fazową lub ich kombinację.
Zasięg: do 120 km.
Dokładność: błąd stały (około 1 ...
aneciakurczaczek