Разработка программ наблюдений тахеометром на нивелирной станции способом из середины Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528.4

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ НАБЛЮДЕНИЙ ТАХЕОМЕТРОМ НА НИВЕЛИРНОЙ СТАНЦИИ СПОСОБОМ ИЗ СЕРЕДИНЫ

Георгий Афанасьевич Уставич

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. +7 (383) 361-00-92, e-mail: ustaych@mail.ru

Маржан Есенбековна Рахымбердина

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. 87773906720, e-mail: marzhanrakh@mail. ru

В статье приведены программы наблюдений тахеометром на нивелирной станции способом из середины с учетом влияния оседания системы «штатив-тахеометр» на величину измеренного превышения при выполнении наблюдений при одном и двух горизонтах прибора.

Ключевые слова: тригонометрическое нивелирование, тахеометр, превышение.

DEVELOPMENT OF OBSERVATION PROGRAMS BY THE TOTAL STATION ON THE METHOD OF THE MIDDLE ON LEVELING STATION

Georgy A. Ustavich

Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10, Plakhotnogo Ul, Doctor of Department of «Engineering geodesy and information systems», tel.: +7 (383) 361 -00-92, e-mail: ustaych@mail.ru

Marzhan E. Rakhimberdina

Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo st., post-graduate student, Engineering Geodesy and Information Systems department, tel. 87773906720, e-mail: marzhanrakh@mail. ru

The article is showed observation programs by the total station on method of the middle on leveling station and taking into account influence of subsidence of systems of the "tripod-total station" on the value of the measured height in carrying out observations at one and two horizons instrument.

Key words: trigonometric leveling, total station, excess.

Известно [8], что при выполнении высокоточного нивелирования I, II классов основными источниками ошибок измерения превышения на станции являются перемещение костылей и штатива и изменение угла i в процессе выполнения нивелирования. Применительно к выполнению тригонометрического нивелирования в условиях влияния вибрации аналогом данных источников ошибок является перемещение системы «штатив -тахеометр», а также изменение место нуля (МО) вертикального круга.

С учетом сказанного, нами разработаны программы наблюдения на станции, которые позволяют учитывать влияние на измеряемое превышение возможного перемещения системы «штатив - тахеометр», а также

минимизировать это влияние на измеренное превышение с сохранением максимальной производительности нивелирных работ. Перемещение штатива (его оседание) на промплощадке возникает вследствие влияния следующих факторов:

- вибрации на систему «штатив - тахеометр» при установке ее на гладкий пол;

- оседания при установке системы на асфальтовое покрытие в летнее время;

- оседания при установке системы на насыпной грунт, который при строительстве сооружения на 60 - 70 % покрывает промплощадку.

При выполнении нивелирования при одном горизонте тахеометра наблюдения на станции могут производиться по следующим трем программам:

а) первая программа: наблюдение по программе ЗКЛ, ПКЛ, ПКП, ЗКП.

б) вторая программа: наблюдение по программе ЗКЛ, ПКЛ, ЗКП, ПКП.

в) третья программа: наблюдения по программе ЗКЛ, ЗКП, ПКЛ, ПКП.

Производство наблюдение по первой программе. Предположим, что при

выполнении работ на станции система «штатив - тахеометр» под влиянием вибрации оседает равномерно. Для удобства рассмотрения предположим также, что превышение между осадочными марками А и В (рис. 1, а) равно нулю и визирный луч тахеометра во время визирования на заднюю рейку при круге лево (КЛ) располагается горизонтально, т. е. М0=0. Тогда при реализации первой программы на станции отсчет по заднему отражателю будет равен А.

а) б)

Рис. 1. Влияние оседания системы «штатив - тахеометр» на измеряемое превышение при симметричном наведении на отражатель: а) при 1-ом горизонте, б) при 2-ом горизонте

Если бы не было оседания системы «штатив - тахеометр», то по переднему отражателю (марке) отсчет был бы равен В и превышение было бы равно нулю

Нкл=З - П — А - В.

(1)

Так как система «штатив - тахеометр» перемещается вниз, то при визировании на передний отражатель, на точку В, при КЛ она опустится в точку Оі. В этом случае для выполнения визирования зрительную трубу тахеометра необходимо будет наклонить вверх, вследствие чего появится угол наклона а1 и, следовательно, произойдет условное поднятие марки В на величину АН1. Тогда величина превышения между марками А и В будет равна

Таким образом, при определении превышения между двумя марками одним полуприемом измеренное превышение будет отягощено величиной оседания системы «штатив - тахеометр». Следовательно, выполнять высокоточное нивелирование в условиях влияния вибрации одним полуприемом нельзя.

При измерении превышения вторым полуприемом зрительная труба при круге право (КП) может наводиться или на марку В или на марку А. Рассмотрим сначала вариант, когда труба наводится на марку В. За время наведения на марку В система «штатив - тахеометр» из точки О1 опустится в точку О2. Тем самым снова появится угол наклона а2 и снова произойдет условное поднятие марки В на величину ЛН2, т. е. КП= В+ (АН1 + АН1). При выполнении второго полуприема за время визирования при КП на марку В также произойдет дальнейшее опускание системы «штатив - тахеометр», она переместится в точку О3 и также появится угол наклона а3 и произойдет суммарное условное поднятие марки В на величину АН3= АН1 + АН1 + АН1. Принимая, что величины АН 1 опускания системы «штатив - тахеометр» между наведениями при КЛ и при КП равны между собой можем записать

Тогда величина измеренного превышения полным приемом с учетом формул (2) и (3) будет равна

Таким образом, при определении превышения между двумя марками одним приемом измеренное превышение не будет отягощено величиной оседания системы «штатив - тахеометр» при ее равномерном опускании. Следовательно, данная программа является симметричной относительно времени наблюдений на отражатели.

Производство наблюдение по второй программе. При реализации данной программы зрительная труба при КЛ (рис. 2, а) наводится на задний отражатель и отсчет по нему будет А. После этого также при КЛ зрительная труба наводится на передний отражатель. Так как система «штатив - тахеометр» перемещается вниз, то при визировании на передний отражатель, на точку В, при КЛ она опустится в точку О1. В этом случае для выполнения визирования зрительную трубу тахеометра необходимо будет наклонить вверх, вследствие чего появится угол наклона а1 и, следовательно, произойдет условное поднятие марки В на величину

Нкл — Зкл - Пкл — А - В — А - (В + АН1) — АН1.

(2)

Нкп — Зкл - Пкп — А - В — (А + АН3) - (В + АН2) — АН1.

(3)

(4)

АН]. Тогда величина превышения между марками А и В будет вычисляться по формуле (2).

Таким образом, при определении превышения между двумя марками одним полуприемом измеренное превышение будет отягощено величиной оседания системы «штатив - тахеометр».

г)

Рис. 2. Влияние оседания системы «штатив - тахеометр» на измеряемое превышение: а) по второй программе при 1-ом горизонте; б) по второй программе при 2-ом горизонте; в) по третьей программе при 1-ом горизонте;

г) по третьей программе при 2-ом горизонте

При измерении превышения вторым полуприемом измеренное превышение будет равно

к

КП

Зкп - Пкп — А - В- (А+Ак2) - (В + Акз) —Ак}.

(5)

Тогда величина измеренного превышения полным приемом с учетом формул (2) и (5) будет равна

АН]. (6)

к = к

кизм кср

Таким образом, при определении превышения между двумя марками по второй программе одним приемом измеренное превышение будет отягощено величиной оседания системы «штатив - тахеометр» на величину минус АН].

Производство наблюдение по третьей программе. При реализации данной программы зрительная труба при КЛ (рис. 2, в) наводится на задний отражатель и отсчет по нему будет А. Затем на этот задний отражатель производится наведение и при КП. После этого сразу при КЛ и КП производится наведение на передний отражатель.

Из рис. 2, в следует, что среднее значение превышения, измеренного полным приемом будет равно

Низм Нср 2АН]. (7)

Таким образом, при определении превышения между двумя марками по третьей программе одним приемом измеренное превышение будет отягощено величиной оседания системы «штатив - тахеометр» на величину минус 2АН].

Из анализа трех программ наблюдений одним приемом следует, что практически полностью компенсация величины оседания системы «штатив -тахеометр» происходит при применении первой программы.

Для повышения точности и надежности измерений превышения на станции необходимо увеличивать число приемов. Применительно к ослаблению влияния оседания системы «штатив - тахеометр» на станции необходимо изменить программу наблюдений с таким расчетом, чтобы она стала симметричной.

Первая программа при двух горизонтах. При её реализации наблюдение на станции можно производить следующим образом (рис. 1, а, б):

1-й горизонт Зкл, Пкл, Пкп, Зкп; 2-й горизонт Зкл, Пкл, Пкп, Зкп или

1-й горизонт Зкл, Пкл, Пкп, Зкп; 2-й горизонт Пкл, Зкл, Зкп, Пп.

В обоих случаях согласно формуле (4) влияния оседания системы «штатив

- тахеометр» на станции компенсируются практически полностью.

Вторая программа при двух горизонтах. При её реализации наблюдение на нивелирной станции можно производить следующим образом (рис. 2, а, б):

1-й горизонт Зкл, Пкл, Зкп, Пкп; 2-й горизонт Пкл, Зкл, Пкп, Зкп.

Третья программа при двух горизонтах. При её реализации наблюдение на станции можно производить следующим образом (рис. 2, в, г):

1-й горизонт Зкл, Зкп, Пкл, Пкп; 2-й горизонт Пкл, Пкп, Зкл ,Зкп.

Анализ программ наблюдений показал, что измерение превышения на станции двумя приемами с изменением порядка визирования на отражатели делают программы симметричными, а полученные результаты - практически свободными от влияния оседания системы «штатив - тахеометр». Однако наиболее удачной программой наблюдения является первая программа, так как компенсация оседания системы «штатив - тахеометр» происходит и при одном и при двух горизонтах данной системы.

1. СО 153-34.21.322-2003 «Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадкой фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций».

2. МДС 13-22.2009 «Методика геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных зданий и сооружений».

3. Хаметов Т.И. Геодезическое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации зданий, сооружений: Учеб. Пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 200с.

4. Беспалов Ю.И., Мирошниченко С.Г. Исследование точности измерения превышений электронными тахеометрами // Геодезия и картография. - 2009. - №3. - С. 12-13.

5. Беспалов Ю.И., Дьяконов Ю.П., Терещенко Т.Ю. Наблюдение за осадками зданий и сооружений способом тригонометрического нивелирования // Геодезия и картография. -2010. - №8. - С. 8-10.

6. Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. - М.: Недра, 1980. - 248 с.

7. Пискунов М.Е., Нгуен Ван Дау. Метод высокоточного тригонометрического нивелирования короткими (до100м) лучами // Изв. Вузов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка. -1971. - № 6. - 37-48;

8. Ашраф А. Бешр, Рябова Н.М., Сальников В. Г., Теплых А. Н., Рахымбердина М.Р. Исследование влияния вибрации на точность измерений цифровыми нивелирами и электронными тахеометрами // Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - №3. - С. 123-126/

© Г.А. Уставич, М.Е. Рахымбердина, 2013