Способ высокоточного геометрического нивелирования

Изобретение относится к области геодезии, в частности к высокоточному геометрическому нивелированию. Техническим результатом является повышение точности геометрического нивелирования. Способ заключается в использовании измерительной системы «цифровой нивелир + две штрихкодовые рейки». Цифровой нивелир имеет функцию "invers". Длины между пятками на каждой рейке известны из калибровки реек в нормальных условиях. При измерениях берут отсчеты по задней и передней рейкам. Рейки переворачивают и измерения повторяют. Отсчитывая, включив на нивелире функцию «INVERS», от верхних пяток, вычисляют длины каждой рейки как суммы отсчетов, полученных из двух положений рейки, и сравнивают их с длинами, полученными при калибровке. Разности длин, полученных при калибровке и в реальных условиях, являются поправками за отклонение температуры, учитывая которые, вычисляют превышения, полученные при двух положениях реек. Равенство нулю вычисленных превышений служит контролем точности измерений.

 

Изобретение относится к области геодезии, в частности к геометрическому нивелированию I и II классов.

Известен способ геометрического нивелирования с использованием штриховых инварных реек, предполагающий при работе на станции отсчитывание по двум парам реек, на каждой из которых имеются две, смещенные относительно друг друга, шкалы и вычисление по разностям отсчетов превышений между пунктами с контролем смещения по шкалам реек и разностям их нулей (расстояний до пятки рейки) [Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов ГКИНП (ГНТА) - 03-010-02. - М.:ЦНИИГАиК, 2003. - 134 с.].

Недостатком известных способов геометрического нивелирования и используемых при этом нивелирных реек является невозможность учета систематического температурного влияния на погрешность измерений, так как при измерениях определяется только температура воздуха, не учитываются изменения размеров шкалы и корпуса рейки, снижающие точность измерений. Недостатком известных способов геометрического нивелирования с использованием цифровых нивелиров является недостаток полевых контролей, то есть геометрических условий, позволяющих контролировать появления грубых ошибок.

Наиболее близким по технической сущности являются способ высокоточного геометрического нивелирования и нивелирная рейка для его осуществления, содержащая две пятки реек [А.с. СССР №983459, МКл. G01С 15/06,1982 г. «Способ высокоточного геометрического нивелирования и нивелирная рейка для его осуществления» (прототип)].

Недостатком известных способов геометрического нивелирования и используемых при этом нивелирных реек является невозможность учета систематического температурного влияния на погрешность измерений, так как при измерениях определяется только температура воздуха, не учитываются изменения размеров шкалы и корпуса рейки, снижающие точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений при высокоточном геометрическом нивелировании.

Указанная цель достигается тем, что в измерительной системе «цифровой нивелир + две штрих-кодовые рейки», имеющей на каждой рейке по две пятки, расположенные на противоположных концах рейки, при калибровке нивелирных реек совместно с цифровым нивелиром, имеющим функцию "invers", определяют размеры между пятками реек (длины реек), при нивелировании каждую рейку устанавливают поочередно пятками на свой репер, при вычислениях определяют длины реек в полевых условиях и сравниваются с длинами, полученными при их калибровке. Полученные разности длин учитывают в виде поправок за отклонение температуры при вычислении превышений на станции, при этом равенство нулю полученных превышений при двух положениях реек служит контролем точности измерений на станции.

Способ реализуется следующим образом:

- поверяют стандартный цифровой нивелир, обладающий функцией «INVERS»;

- калибруют каждую штрихкодовую рейку, имеющую по две пятки, определяя калиброванное расстояние между пятками, при этом вторая пятка, укрепленная в верхней части рейки, также как стандартная пятка, связана с инварной шкалой, при этом длину рейки Lk(калиброванная), то есть расстояние от стандартной (нижней) пятки, с отнесенным нулевым отсчетом, и дополнительной пяткой, расположенной в верхней части штрихкодовой рейки, к которой отнесен максимальный отсчет, должно быть точно определено в процессе калибровки.

Нивелир по стандартной методике устанавливают в середине секции между двумя парами реперных точек, горизонтируют, а на реперные точки секции устанавливают штрихкодовые рейки и берут отсчеты:

- «а» по задней рейке;

- «б» по передней рейке,

вычисляют значение превышения по формуле h=a-б.

Переворачивают обе штрихкодовые рейки на 180° и устанавливают их на те же реперные точки.

Включают функцию «INVERS», позволяющую отсчитывать от стандартной пятки, но не снизу вверх от репера, а наоборот, сверху вниз от верхней точки рейки, и берут отсчеты по каждой паре штрихкодовых реек:

- «а*» по задним рейкам;

- «б*» по передним рейкам.

В результате получают отсчет по задним и передним рейкам:

Lзад.=а+а*;

L_пер.=б+б*.

Таким образом в полевых условиях определяют длины реек Lизм. (измеренная) при фактической интегральной температуре инвара.

При этом разность ΔLt=Lизм-Lk - есть не что иное, как изменение длины каждой рейки под действием температуры.

Поправки в отсчеты за температуру будут равны:

- Δ а=(Δ Lt зад./Lk)×а;

- Δ б=(Δ Lt зад./Lk)×б;

- Δ а*=(Δ Lt зад./Lk)×а*;

- Δ б*=(Δ Lt зад./Lk)×б*.

Величина превышения h*=a*-б* есть, не что иное, как значение превышения h=a-б, но с обратным знаком, при этом, следовательно, h*+h должно стремиться к 0, что и является дополнительным условием для контроля точности измерений.

Способ высокоточного геометрического нивелирования, заключающийся в определении превышений по отсчетам по двум парам реек от реперных точек, отличающийся тем, что калибруют каждую штрихкодовую рейку, имеющую по две пятки, определяя калиброванное расстояние между пятками, при этом вторая пятка, укрепленная в верхней части рейки, также как стандартная пятка, связана с инварной шкалой, и определяют длины между пятками на каждой рейке в нормальных условиях, при нивелировании используют измерительную систему «цифровой нивелир с функцией «INVERS» + две пары штрихкодовых реек», при измерениях берут отсчеты по задней и передней парам реек от реперных точек, затем рейки переворачивают и измерения повторяют, а отсчеты берут от верхних пяток реек, включив в нивелире функцию «INVERS», вычисляют длины каждой рейки как суммы отсчетов, полученных из двух положений реек, и сравнивают их с длинами, полученными при калибровке, разности длин, полученных при калибровке и в реальных условиях, являются поправками за отклонение температуры, учитывая которые, вычисляют превышения, полученные при двух положениях реек, равенство нулю вычисленных превышений служит контролем точности измерений.