CC BY
147
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ КВАДРАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ НА 1 КМ ХОДА НА ПОЛЕВОМ КОМПАРАТОРЕ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Кайсар Билялович Хасенов
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, 070000, улица Серикбаева 19, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Геодезия, землеустройство и кадастр», тел. 8(7232)540-776, e-mail: hasenovkb@gmail.com
Маржан Есенбековна Рахымбердина
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, 070000, улица Серикбаева 19, зам. заведующего кафедрой «Геодезия, землеустройство и кадастр», старший преподаватель, тел. 8(7232)540-776, e-mail: marzhanrakh@mail.ru
В статье рассмотрена методика определения средней квадратической погрешности измерения превышения на 1 км нивелирного хода на полевом компараторе для метрологической аттестации нивелиров.
Ключевые слова: нивелир, средняя квадратическая погрешность, полевой компаратор.
PROCEDURE FOR DETERMINATION MEAN SQUARE ERROR OF MEASUREMENT ELEVATION ON 1 KM LINE IN FIELD COMPARATOR IN SPACE-LIMITED ENVIRONMENS
Kaisar B. Khasenov
D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 070000, 19 Serikbaev st., PhD, associate professor, Head of Department of “Geodesy, Land Management and Cadastre”, tel. 8 (7232) 540-776, e-mail: hasenovkb@gmail.com
Marzhan E. Rakhimberdina
D. Serikbaev East Kazakhstan State Technical University, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, 070000, 19 Serikbaev st., Senior lecturer of Department of “Geodesy, Land Management and Cadastre”, tel. 8 (7232) 540-776, e-mail: marzhanrakh@mail.ru
In the present paper procedure for determination mean square error of measurement elevation on 1 km of leveling line in field comparator for metrological certification of levels, is considered.
Key words: level, mean square error, field comparator.
Известно, что одной из основных метрологических характеристик нивелира является средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км нивелирного (двойного) хода [1, 2]. В настоящее время существуют различные методы определения СКП измерения превышения на 1 км хода [2].
Сибирской государственной геодезической академией была разработана и предложена методика кругового полевого компаратора для аттестации
геодезических приборов. Суть методики (рис. 1) заключается в том, что все наблюдения выполняются с одной точки, установленной в центре бетонной площадки с углублениями под ножки штатива, вокруг которой по окружности в 10 направлениях на расстояниях 10 м, 25 м, 50 м и 100 м закреплены пилоны (со шляпкой наверху), на которые устанавливают нивелирные рейки. Измерения производят по замкнутому кругу [3].
Рис. 1. Схема эталонного высотного полигона
В Восточно-Казахстанском государственном техническом университете им. Д. Серикбаева разработана усовершенствованная методика полевого компаратора для определения средней квадратической погрешности измерения превышения на 1 км нивелирного хода. Суть методики заключается в том, что все измерения производятся с одной станции (рис. 2).
1 - закрепленные точки, 2 - бетонная площадка Рис. 2. Схема полевого компаратора в стесненных условиях
В узком секторе (не более 2 м) на расстояниях 25 м, 50 м, 100 м закреплены точки, на которых устанавливают нивелирные рейки. В зависимости от длины нивелирных плеч количество закрепляемых точек может быть различное. Так при длине плеч соответствующей 50 м для нивелирования хода длиной 1 км необходимо установить 10 точек, расстояние между которыми равно 10-15 см. Количество закрепляемых точек может быть уменьшено. При длине плеч 50 м и закрепленных 5 точках ход длиною 1 км будет набираться при 2-х полных замкнутых ходах, при длине плеч 25 м и закрепленных 5 точках - при 4-х полных замкнутых ходах. Для исключения личных субъективных ошибок наблюдателя точки устанавливают на разных высотах (в пределах нескольких сантиметров).
Измерения на полевом компараторе выполняются по следующей программе (рис. 3):
1. Устанавливают нивелир на точку стояния (в 25, 50, 100 м от закрепленных точек) и приводят прибор в рабочее положение.
2. Устанавливают рейку на первую закрепленную точку и берут отсчет по черной (ач1) и красной стороне рейки (акр1), при этом пузырек цилиндрического уровня должен находится в нуль-пункте.
3. Переходят на вторую точку и берут аналогично отсчеты по черной (Ьч1) и красной стороне рейки (Ькр1).
4. Аналогично выполняют измерения на точках 3, 4, 5.
5. Для замыкания хода берут отсчеты на пятую (заднюю) и первую (переднюю) точки.
6. При длине плеча визирования 50 м длина хода 1-го полного замкнутого хода будет равна 500 м, поэтому прокладывают второй замкнутый ход. Измерения выполняют в той же последовательности соответственно пп. 2-5.
7. Все результаты заносятся в полевой журнал измерений.
і
1 - нивелирная рейка,
2- место установки нивелира,
3- расстояние от нивелира до рейки,
4- стороны замкнутого нивелирного хода,
5- отсчеты по рейке ( а - отсчеты по задней рейке, Ь - отсчеты по передней рейке)
Рис. 3. Схема выполняемого нивелирного хода для определения СКП измерения
превышения на 1 км хода
Как известно, при поверке нивелиров длины нивелирных ходов должны быть не менее 10 км для статистической достоверности значений СКП измерения превышения на 1 км хода. Исходя из выше сказанного, перечисленные действия по пп. 2-7 повторяют. Следует отметить, что для уменьшения влияния субъективных ошибок наблюдателя после каждых 5 км изменяют высоту прибора.
Для контроля на каждой закрепленной точке по рейке берут отсчеты по черной и красной сторонам рейки, и рассчитывают разность пяток.
В развернутом виде выше описанная схема будет выглядеть следующим образом (рис. 4).
Ь
2
Рис. 4. Схема нивелирного хода в развернутом виде
По общеизвестным формулам геометрического нивелирования (способ «из середины») рассчитывают превышения по черной и красной сторонам рейки:
Кч = ач - Ьч ,
Ккр = акр - Ькр . (1)
За окончательное превышение К принимают среднее из двух значений превышений, рассчитанных по черной и красной сторонам рейки.
Далее находят сумму превышений в замкнутом ходе, теоретическое значение которого равно нулю:
п
'УНпракт Кг- . (2)
г=1
Для исследования средней квадратической погрешности измерения превышения на 1 км хода выполнены 10 серий наблюдений при различных высотах прибора. Как уже отмечалось, изменение высоты прибора так же обеспечит исключение субъективных ошибок наблюдателя.
На основе разработанной методики были исследованы СКП превышения на 1 км хода для нивелиров типа Н-05, Н-3, Н-3К, Н-10К при длине нивелирных плеч равных 25 м, 50 м, 100 м в полевых условиях.
После каждой серий наблюдений вычислены сумму превышений замкнутого хода, по которым рассчитаны СКП измерения превышения на 1 км нивелирного хода (табл. 1).
Таблица 1. Сводная таблица результатов исследований по определению СКП
измерения превышения на 1 км хода
Типы нивелиров Количество серий наблюдений Длина плеч, м Средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км хода, мм
допустимая* фактическая
Н-05 10 50 0,5 0,26
10 25 0,5 0,30
Н-3 10 100 3 0,95
10 50 3 0,94
10 25 3 0,88
Н-3К 10 100 2 1,60
10 50 2 1,55
10 25 2 1,15
Н-10КЛ 10 100 5 1,74
10 50 5 1,45
Примечание: * - допустимое значение СКП измерения превышения на 1 км (двойного) хода установлены ГОСТ 10528-90 Нивелиры. Общие технические условия.
Анализ существующих методик определения СКП измерения превышения в полевых условиях показывает, что описываемый полевой компаратор для метрологической аттестации геодезических приборов, обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогичными методиками, а именно:
- Компактностью, т.е. возможность размещения компаратора в более стесненных условиях, что обусловлено, прежде всего, плотностью застройки и высокой стоимостью земельных участков на территории населенного пункта;
- Отсутствие влияние от перемещения штатива и костылей;
- Уменьшение затрат времени на переходы с точку на точку наблюдателя и реечника.
Используя данную методику измерений на полевом компараторе, можно также рассчитать СКП измерения превышения на станции при различных длинах нивелирных плеч.
Однако следует отметить, что измерения, выполняемые по предложенной методике, приближены к идеальным условиям измерений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ГОСТ 10528-90 Нивелиры. Общие технические условия. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.rgost.ru
2. Спиридонов А.И. Основы геодезической метрологии: Произв.-практ. изд. - М.: Картгеоцентр - Г еоиздат, 2003
3. Уставич Г.А., Хасенов К.Б., Рахымбердина М.Е. Научно-методические основы разработки полевого компаратора для метрологического обеспечения нивелиров в стесненных условиях// Материалы XI международной научно-практической конференции «Методы дистанционного зондирования и ГИС-технологии для оценки состояния окружающей среды, инвентаризации земель и объектов недвижимости», Португалия, 2007. - С. 31-35
© К.Б. Хасенов, М.Е. Рахымбердина, 2012
