CC BY
24
УДК 528.541
Е.Л. Соболева, А.Ю. Степанов, А.А. Ильин СГГА, Новосибирск
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЦИФРОВОГО НИВЕЛИРА
В 2006 г. сотрудники СГГА на геодинамическом полигоне проводили нивелирование I, II классов с помощью цифрового нивелира с целью создания высококачественной высотной опорной сети для наблюдения за вертикальными деформациями земной коры на территории Спорышевского месторождения. Работы на объекте предусматривалось выполнить в три этапа наблюдений. Нивелирование на данном объекте производилось высокоточным цифровым нивелиром ЭКЛ-0Э и штрих-кодовыми рейками Ье1ка. Нивелирование I класса выполнялось в прямом и обратном направлениях по двум линиям нивелирования, как того требует инструкция по нивелированию [1]. При этом при нивелировании I класса применялась следующая методика работы на станции: Зл,Зп,Пл,Пп, где Зл, Зп - отсчеты по задним рейкам соответственно по левой и по правой линиям; Пп, Пл -отсчеты по передним рейкам соответственно по правой и по левой линиям.
Расстояния от места установки нивелира до реек измерялись с помощью сенсорного отсчитывания. Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции, согласно инструкции, допускались не более 0,5 м. Накопление этих неравенств по секции должно быть не более 1 м. Результаты наблюдений на станции записывались в журнал. Контроль наблюдений на станции заключался в следующем: сравнивали средние значения превышения заднего правого костыля над задним левым по результатам нивелирования на данной и предыдущей станциях (где эти костыли были передними); расхождения не должны быть более 0,7 мм.
Контроль нивелирования по секции между смежными реперами и по участку между фундаментальными реперами выполнялся согласно пункту 7.22 инструкции по нивелированию I класса.
При нивелировании II класса использовался следующий порядок наблюдения на станции:
- На нечетной станции: 3,3,П,П;
- На четной станции: П,П,З,З,
где З,З - двойные отсчеты по задней рейке; П,П - двойные отсчеты по передней рейке.
Расстояния от места установки нивелира до реек измерялись с помощью сенсорного отсчитывания. Неравенство расстояний от нивелира до реек на станции, согласно инструкции, допускались не более 1 м. Накопление этих неравенств по секции должно быть не более 2 м. Результаты наблюдений на станции записывались в журнал. Контроль наблюдений на станции отсутствовал. Контроль нивелирования по секции между смежными
реперами и по участку между фундаментальными реперами выполнялся согласно пункту 8.19 инструкции по нивелированию II класса.
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы: программа наблюдений, по которой выполнялось нивелирование I класса, не является симметричной и при ее использовании не происходит компенсация основных ошибок нивелирования. Кроме этого, при использовании данной программы наблюдений отсутствует контроль измерений на станции, так как рейка в комплекте цифрового нивелира односторонняя, значит по левой и правой линиям получается по одному превышению. На наш взгляд, данная методика нивелирования нуждается в изменении и дополнении. Методика наблюдений, по которой выполнялось нивелирование II класса, также нуждается в дополнении, так как при использовании этой программы отсутствует контроль измерений на станции.
В процессе выполнения производственных работ были выявлены следующие достоинства и недостатки цифрового нивелира.
Достоинствами цифрового нивелира являются:
1. Быстрота работы на станции;
2. Функции наблюдателя при работе с цифровым нивелиром сводятся к минимуму;
3. В отличие от нивелира с оптическим микрометром, при выполнении нивелирования с применением цифровых нивелиров при взятии отсчетов не содержатся субъективные ошибки наблюдателя, так как нивелир автоматически считывает информацию с рейки без участия наблюдателя, т.е. Ошибки наведения, ошибки взгляда и опытность наблюдателя не влияют на процесс взятия отсчета;
4. Кроме того, при выполнении высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров существует возможность контроля расстояний от прибора до реек, так как цифровой нивелир сенсорным способом определяет расстояния от нивелира до реек при нажатии кнопки взятия отсчетов. При таком способе измерения расстояний результаты получаются гораздо точнее.
Вместе с достоинствами цифровой нивелир обладает также своими недостатками:
1. В инструкции по нивелированию приводятся определенные требования, которым должны соответствовать приборы для нивелирования I и II классов, например увеличение зрительной трубы, согласно инструкции, должно быть не менее 40 крат, но цифровой нивелир имеет увеличение зрительной трубы 22 крат при наведении на максимально близкое расстояние и 24 крат - на бесконечность;
2. В процессе выполнения работ было выявлено, что цифровой нивелир очень чувствителен к различного рода помехам, таким как ветер, сильное или слабое освещение реек, невертикальное положение рейки, влияние вибраций и др.;
3. В комплект цифрового нивелира входит односторонняя штрих-кодовая рейка. 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.
Другой проблемой использования цифровых нивелиров является то, что программное обеспечение цифрового нивелира предусмотрено только для наблюдений по программе ЗЗПП или ЗППЗ. Следовательно, возникла проблема как нам использовать данный нивелир и как быть с контролем на станции?
Все предприятия, выполняющие нивелирование I класса должны пользоваться единым нормативным документом, утвержденным Роскартографией, где сказано, что при нивелирование по правой и по левой линиям нивелирования необходимо получать по два превышения. Однако в новой редакции инструкции только лишь упоминается о возможности применения цифровых нивелиров. Следовательно, старая программа нивелирования для нивелирования с помощью цифровых нивелиров неприменима, а новая в «инструкции по нивелированию» не предложена. В связи с этим существующая технология нивелирования нуждается в усовершенствовании и доработке. Возникает необходимость в разработке таких программ наблюдений, которые позволят получить контрольные разности ё в обычном их виде, а также будут компенсировать основные ошибки нивелирования, главным образом ошибки, вызванные перемещением штатива и костылей.
В работах [2,3] были рассмотрены вопросы выполнения государственного и инженерно-геодезического нивелирования цифровыми нивелирами. Авторами работы [2] приводятся программы наблюдения для нивелирования I, II классов с использованием цифровых нивелиров.
Нами предлагается для нивелирования I класса применять при работе с цифровыми нивелирами наиболее удачные, на наш взгляд, программы наблюдения С и D, приведенные в работе [2].
Последовательность взятия отсчетов по программе С представлена в табл. 1.
Таблица 1
Программа наблюдений Станция Последовательность наблюдения реек на станции
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 ^ пк' пк зк ^ пк' зк пк Зк' 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. 1,а); на четной станции - ПпЗп смена горизонта Зп'Пп'; ПлЗл смена горизонта Зл'Пл' (рис. 1,б).
а)нечетная станция
б)четная станция
Рис. 1. Порядок отсчитывания по рейкам с применением цифровых нивелиров и программы наблюдений С
Последовательность взятия отсчетов по программе Б представлена в табл. 2.
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 Б отсчеты по рейкам в прямом ходе на нечетной станции производятся против хода часовой стрелки (рис. 2,а), затем меняется высота инструмента и отсчеты производятся по ходу часовой стрелки (рис. 2,б).
а) б)
Зл
Зл
Пл Левая
Зп
Зп
Пп Правая
Рис. 2. Порядок отсчитывания по рейкам на нечетной станции с применением цифровых нивелиров и программы наблюдений Э
Используя данные программы наблюдения, можно получить по правой и по левой линиям по два превышения и, тем самым, получить контроль на станции. К тому же предлагаемые нами программы наблюдения полностью симметричны, поэтому главные ошибки высокоточного нивелирования будут компенсироваться.
При нивелировании II класса нами предлагается использовать программу наблюдения С, предназначенную для нивелирования II класса с использованием цифровых нивелиров, которые также приведена в работе [2].
При использовании программы С наблюдения на станции выполняются 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: З,П, смена горизонта П'З'; на четной станции - П,З, смена горизонта З'П', где З и П - отсчеты соответственно по задней и передней рейкам до смены горизонта прибора; З' и П' - отсчеты по задней и передней рейкам после смены горизонта прибора. В обратном ходе измерения выполняются в следующей последовательности: нечетная станция - П,З, смена горизонта З'П'; четная станция - З,П, смена горизонта П'З'.
Рассматриваемая программа наблюдений является симметричной. Это позволяет компенсировать ошибки перемещения штатива и изменение угла 1, влияющие на результаты нивелирования, полученные с использованием программы С для нивелирования II класса.
Таким образом, предлагаемые программы наблюдения отвечают всем требованиям, необходимым для производства высокоточного нивелирования I и II классов с применением цифровых нивелиров.
Кроме того, в процессе выполнения нивелирования возникли трудности с записью результатов нивелирования в журнал. Оказалось, что существующая форма журнала, предназначенная для работы с нивелиром, снабженным оптическим микрометром, не подходит для работы с цифровым нивелиром. Поэтому необходимо разработать другую форму журнала, предназначенную для нивелирования I класса и II класса отдельно для работы с цифровым нивелиром.
В связи с этим нами предлагается разработать формы журналов для нивелирования I и II классов с применением цифрового нивелира.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. - Москва. - ЦНИИГАиК. -2004. - 224 с.
2. 2.Уставич, Г.А., Разработка и совершенствование технологии государственного нивелирования I, II, III и IV классов / Г.А. Уставич, В.Ф. Шаульский, О.И. Винокурова // Геодезия и картография. - 2003. - № 7. - С.10- 5; № 8. - С. 5-11.
3. З.Уставич, Г.А., Разработка и совершенствование технологии инженерно-геодезического нивелирования / Г.А. Уставич, С.В.Демин, Е.Л. Шалыгина, Я.Г. Пошивайло // Геодезия и картография. - 2004. - № 7. - С. 6-13.
© Е.Л.Соболева, А.Ю.Степанов, А.А.Ильин, 2007
