Программы наблюдения на станции при нивелировании i класса цифровым нивелиром Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.541 Е.Л. Соболева СГГ А, Новосибирск

ПРОГРАММЫ НАБЛЮДЕНИЯ НА СТАНЦИИ ПРИ НИВЕЛИРОВАНИИ I КЛАССА ЦИФРОВЫМ НИВЕЛИРОМ

Государственная нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой страны. Она предназначена для распространения единой системы высот на территории всей страны и является высотной основой всех топографических съемок и инженерно-геодезических работ, выполняемых для удовлетворения потребностей экономики, науки и обороны страны. Государственные нивелирные сети I и II классов создаются по специально разработанной технологии, которая включает в себя определенные схемы и программы работы на станции, способы нивелирования, предусматривает определенные приборы и инструменты и устанавливает определенную точность выполнения работ. Нивелирование I класса выполняется с наивысшей точностью, которую можно получить, применяя современные приборы и методы наблюдений, позволяющие наиболее полно исключать систематические ошибки нивелирования. Все работы по созданию государственной нивелирной сети ведутся согласно действующей инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов, в которой изложены требования к выполнению данного вида работ.

Существующая технология нивелирования предусматривает применение нивелиров с оптическим микрометром и наблюдение ведется по программе, которая в настоящее время применяется при высокоточном нивелировании. Порядок работы на нечетной станции следующий: Зоп Поп Пдп Здп; Зол Пол Пдл Здл; на четной станции - Поп Зоп ЗдпПдп; Пол Зол Здл Пдл (рис. 1).

Нечетная станция Четная станция

Рис. 1. Последовательность взятия отсчетов по рейкам на станции

Но в настоящее время в геодезическом производстве начали применяться цифровые нивелиры. Это обстоятельство ведет к изменению технологии нивелирования, так как данный вид приборов обладает рядом своих особенностей.

С учетом этого возникает необходимость в совершенствовании технологии высокоточного нивелирования.

Основное отличие комплекта цифрового нивелира от комплекта нивелира

с оптическим микрометром состоит в том, что в первом варианте рейки имеют одну шкалу. Это означает, что при нивелировании I класса по правой и левой линиям нивелирования с использованием существующей методики можно измерить только по одному превышению, а при нивелировании II класса вообще одно превышение. Кроме того, для применения той или иной программы наблюдений с применением цифровых нивелиров необходимо выполнить анализ основных источников ошибок измерений. К таким ошибкам относятся ошибки нивелирования, связанные с перемещением штатива и изменением угла i при работе на станции.

Поэтому возникает необходимость в разработке таких программ наблюдений, которые позволят получить контрольные разности d в обычном их виде,

а также будут компенсировать основные ошибки нивелирования, главным образом ошибки, вызванные перемещением штатива и костылей.

В работах [1,2] были рассмотрены вопросы выполнения государственного и инженерно-геодезического нивелирования цифровыми нивелирами. Авторами работы [1] приводятся программы наблюдения для нивелирования I, II классов с использованием цифровых нивелиров.

Рассмотрим наиболее удачные, на наш взгляд, программы С и D для нивелирования I класса, приведенные в работе [1].

Последовательность взятия отсчетов по программе С представлена в табл. 1.

Таблица 1

Программа наблюдений Последовательность наблюдения реек на станции

Станция Прямой ход Обратный ход

Правая линия Левая линия Правая линия Левая линия

С Нечетная Зк, Пк, Пк', Зк' Зк, Пк, Пк', Зк' Пк, Зк, Зк', Пк' Пк, Зк, Зк', Пк'

Четная Пк, Зк, Зк', Пк' Пк, Зк, Зк', Пк' З З Зк, Пк, Пк', Зк'

При использовании данной программы наблюдения на станции

выполняются отдельно для правой и левой линий нивелирования при двух горизонтах прибора, причем изменение горизонта необходимо производить подъемными винтами нивелира для того, чтобы избежать повторного перемещения штатива. Порядок работы на нечетной станции следующий: ЗпПп смена горизонта Пп'Зп'; ЗлПл смена горизонта Пл'Зл' (рис. 2,а); на четной станции - ПпЗп смена горизонта Зп'Пп'; ПлЗл смена горизонта Зл'Пл' (рис. 2,б).

Ниже рассмотрим другую программу наблюдения для высокоточного нивелирования I класса с применением цифровых нивелиров.

Последовательность взятия отсчетов по программе D представлена в табл. 2.

Рис. 2. Порядок отсчитывания по рейкам с применением цифровых нивелиров и программы наблюдений С

Таблица 2

Программа наблюдений Станция Последовательность наблюдения реек на станции

Прямой ход Обратный ход

Правая линия Левая линия Правая линия Левая линия

Б Нечетная (Зк, Пк)1, (Пк, Зк)2, (Пк, Зк)1, (Зк, Пк)2,

(Пк, Зк)4 (Зк, Пк)з (Зк, Пк)4 (Пк, Зк)з

Четная (Пк, Зк)1, (Зк, Пк)2, (Зк, Пк)1, (Пк, Зк)2,

(Зк, Пк)4 (Пк, Зк)з (Пк, Зк)4 (Зк, Пк)з

При использовании программы наблюдения D отсчеты по рейкам в прямом ходе на нечетной станции производятся против хода часовой стрелки (рис. 3,а), затем меняется высота инструмента и отсчеты производятся по ходу часовой стрелки (рис. 3,б).

а)

б)

Рис. 3. Порядок отсчитывания по рейкам на нечетной станции с применением цифровых нивелиров и программы наблюдений D

Используя разработанные нами программы наблюдения, можно получить по правой и по левой линиям по 2 превышения и тем самым получить контроль на станции. К тому же предлагаемые нами программы наблюдения полностью симметричны, поэтому главные ошибки высокоточного нивелирования будут компенсироваться.

Известно, что при выполнении высокоточного нивелирования I, II классов основными источниками ошибок являются перемещение костылей и

штатива. В любых видах грунтов положение штатива будет изменяться по высоте при взятии отсчетов по рейкам и при перемещении наблюдателя вокруг штатива. Ошибка, вызванная перемещением штатива, носит систематический характер на протяжении всего хода. При использовании данных программ наблюдений ошибки, вызванные перемещением штатива, будут компенсироваться как на станции, так и на паре станций [3].

Другим основным источником ошибок высокоточного нивелирования является изменение угла i во время работы на станции. С изменением температуры воздуха угол i нивелира может увеличиваться или уменьшаться, что приводит к погрешностям в отсчетах по рейкам. Разработанные нами программы наблюдений компенсируют также ошибки, вызванные изменением угла i [3].

Таким образом, разработанные нами программы наблюдения отвечают всем требованиям, необходимым для производства высокоточного нивелирования I класса с применением цифровых нивелиров.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Уставич Г.А., Шаульский В.Ф., Винокурова О.И. Разработка и совершенствование технологии государственного нивелирования I, II, III и IV классов // Геодезия и картография. - 2003. - № 7. - С. 10 - 15; - № 8. - С. 5 - 11.

2. Уставич Г.А., Демин С.В., Шалыгина Е.Л., Пошивайло Я.Г. Разработка и совершенствование технологии инженерно-геодезического нивелирования // Геодезия и картография. - 2004. - № 7. - С. 6 - 13.

3. Шалыгина Е.Л. Влияние перемещения штатива и изменения угла 1 на результаты высокоточного нивелирования цифровыми нивелирами // Геодезия и картография. - 2005. - № 5. - С. 15 - 17.

© Е.Л. Соболева, 2006