§19. ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА МЕСТНОСТИ
Линейные измерения (измерения расстояний) являются необходимым элементом любого вида съемки. При непосредственных измерениях известный эталон — мера длины — укладывается по заданной линии. Такой мерой служат рулетки, стальные ленты, стальные или инварные проволоки. В топографо-геодезических работах распространены линейные измерения с помощью дальномеров, когда расстояния определяют путем измерения других величин, находящихся в зависимости от расстояния.
Применение того или иного способа линейных измерений обусловлено заданной точностью и видом съемки и наличием соответствующих инструментов.
Рис. 56. Зависимость длины горизонтальной проекции наклонной линии от крутизны ската
При измерении линий, расположенных на наклонной поверхности, следует учитывать, что ее горизонтальная проекция, изображаемая на карте, всегда короче измеренной величины. Как видно на рисунке 56, горизонтальная проекция линии местности D = Scosα, где S — измеренная длина, α — угол наклона; отсюда поправка за наклон ΔS = S — D или ΔS = S — S cosα=S(l — cos α), откуда
ΔS= 2sin2α/2
Поправка за наклон зависит от измеренного расстояния и угла наклона. Данные таблицы 6 показывают, что, например, при расстоянии 100 м и угле наклона 3° поправка равна 0,14 м, а при расстоянии, равном 300 м, и угле наклона в 5° поправка составит уже 1,1 м; ее следует учитывать при съемке в масштабе 1:10 000 и крупнее.
| Таблица 6. Поправки за наклон линий (м) | ||||||||||
| α | Измеренные расстояния (м) | |||||||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| 1° | 0,00 | 0,00 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,02 |
| 2° | 0,01 | 0,01 | 0,02 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,06 |
| 3° | 0,01 | 0,03 | 0,04 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,08 | 0,11 | 0,12 | 0,14 |
| 4° | 0,02 | 0,05 | 0,07 | 0,10 | 0,12 | 0,15 | 0,17 | 0,20 | 0,22 | 0,24 |
| 5° | 0,04 | 0,08 | 0,11 | 0,15 | 0,19 | 0,28 | 0,27 | 0,30 | 0,34 | 0,38 |
| 6° | 0,06 | 0,11 | 0,16 | 0,22 | 0,28 | 0,33 | 0,38 | 0,44 | 0,49 | 0,55 |
При непосредственных измерениях небольших расстояний пользуются тесьмяными или стальными рулетками. Прибором непосредственных линейных измерений средней точности служат также мерные ленты длиной 20 м. Это тонкие стальные ленты шириной 15—20 мм с делениями через 1 м; 0,5 м; 0,1 м. Началом счета служит штрих в прорези — крючке ленты (рис. 57). Для фиксирования концов ленты при укладке ее на грунт и счета количества укладок ленты в комплекс входят также 6 или 11 шпилек. Для контроля линии измеряют дважды, в прямом и обратном направлениях. Относительная погрешность измерения расстояний лентой около 1:2000 от длины линии. Точность измерения длин лентой зависит от правильности длины ленты, аккуратности лиц, ведущих измерения, а также от характера местности.
Рис. 57. Стальная мерная лента
Между концами линии лента должна укладываться по кратчайшему направлению, строго по прямой. Поэтому при расстояниях более 100 м концы измеряемой линии обозначаются на местности деревянными жердями — вешками, окрашенными в две краски, длиной 2 м. Затем между ними устанавливают промежуточные вешки так, чтобы они все находились в одной вертикальной плоскости — в створе. Вешение проводят обычно на глаз от задней вешки вперед к наблюдателю, стоящему в первой точке (рис. 58).
Рис. 58. Последовательность установки вешек при провешивании линий: А — на ровном участке, Б — через балку
Дальномеры, применяемые в геодезических и топографических работах, подразделяются по принципу действия на электромагнитные (электронные) и оптические. Для линейных измерений в геодезических сетях применяют основанные на физическом принципе свето- и радиодальномеры, обеспечивающие высокую точность. С их помощью расстояние до объектов определяется по времени прохождения электромагнитных волн вдоль измеряемой линии. В начальной точке линии устанавливают приемопередатчик волн (дальномер), в конечной точке — отражатель. Волны, посланные дальномером, отражаются в конечной точке и возвращаются в начальную точку, пройдя измеряемое расстояние дважды. На выходе приемника индикатор указывает промежуток времени прохождения волн в оба конца t. Если обозначить скорость распространения волн через c, то расстояние S от прибора до отражателя будет S = 1/2·tc.
Скорость распространения волн с точно известна и изменяется лишь в зависимости от метеорологических условий в момент наблюдения.
В геодезических дальномерах время прохождения волн t определяют путем измерения разности фаз двух электромагнитных колебаний. Полное расстояние от дальномера до отражателя составляют целое число волн (с известной длиной), уложившееся в измеряемом расстоянии, и дробная часть периода колебания, определяемая по разности фаз волны, посланной передатчиком, и волны отраженной, пришедшей к приемнику дальномера (рис. 59). Точность линейных измерений электромагнитными приборами очень высока.
Рис. 59. Принципиальная схема фазового дальномера (А). Поступление колебаний на фазометр (Б): сплошные линии — колебания, излучаемые передатчиком; пунктирные — колебания, прошедшие путь дважды — от передатчика к отражателю и от него — к приемнику. Разность фаз обоих колебаний измеряется фазометром. Расстояние D определяется целым числом волн и частью волны, измеренной фазометром
