Измерение расстояния - одна из самых основных задач в геодезии. Есть разные расстояния, а также большое количество приборов, созданных для проведения этих работ. Итак, рассмотрим данный вопрос более детально.

Прямой метод измерения расстояний

Если требуется определить расстояние к объекту по прямой линии и местность является доступной для исследования, используется такой простейший прибор для измерения расстояния, как стальная рулетка.

Ее длина - от десяти и до двадцати метров. Еще может применяться шнур или провод, с белыми обозначениями через два и красными через десять метров. При необходимости измерять криволинейные объекты применяется старый и всем хорошо известный двухметровый деревянный циркуль (сажень) или, как еще его называют, «Ковылек». Иногда возникает необходимость произвести предварительные замеры приблизительной точности. Делают это, измеряя расстояние шагами (из расчета два шага равно росту измеряющего минус 10 или 20 см).

Измерение расстояний на местности дистанционно

В случае нахождения объекта измерения в зоне прямой видимости, но при наличии неодолимой преграды, делающей невозможным прямой доступ к объекту, (например озера, речки, болота, ущелья и пр), применяется измерение расстояния дистанционно визуальным методом, а точнее методами, так как существует их несколько разновидностей:

1. Высокоточные измерения.
2. Низкоточные или приблизительные измерения.

К первым относятся измерения при помощи специальных приборов, таких, как оптические дальномеры, электромагнитные или радиодальномеры, световые или лазерные дальномеры, ультразвуковые дальномеры. Ко второму виду измерений относится такой способ, как геометрический глазомерный. Тут и определение расстояния по угловой величине предметов, и построение равных прямоугольных треугольников, и метод прямой засечки многими другими геометрическими способами. Рассмотрим некоторые из способов высокоточных и приблизительных измерений.

Оптический измеритель расстояния

Такие замеры расстояний с точностью до миллиметра в обычной практике необходимы нечасто. Ведь ни туристы, ни военные разведчики не будут носить с собой габаритные и тяжелые предметы. В основном их используют при проведении профессиональных геодезических и строительных работ. Часто используют при этом такой прибор для измерения расстояния, как оптический дальномер. Он может быть как с постоянным, так и с переменным параллактическим углом и представлять собой насадку к обычному теодолиту.

Измерения производятся по вертикальным и горизонтальным измерительным рейкам, имеющим специальный установочный уровень. такого дальномера достаточно высока, и погрешность может достигать значения 1:2000. Дальность же измерения небольшая и составляет всего лишь от 20 и до 200-300 метров.

Электромагнитный и лазерный дальномеры

Электромагнитный измеритель расстояния относится к так называемым приборам импульсного типа, точность их измерения считается средней и может иметь погрешность от 1,2 и до 2 метров. Но зато эти приборы имеют большое преимущество перед своими оптическими собратьями, так как оптимально подходят для определения расстояния между движущимися объектами. Единицы измерения расстояния у них могут исчисляться как метрами, так и километрами, поэтому их часто применяют при проведении аэрофотосъемки.

Что же касается лазерного дальномера, он предназначен для измерения не очень больших расстояний, обладает высокой точностью и очень компактен. Особенно это относится к современным портативным Эти устройства измеряют расстояние до объектов на расстоянии от 20-30 метров и до 200 метров, с погрешностью не более 2-2,5 мм на всей длине.

Ультразвуковой дальномер

Это один из самых простых и удобных приборов. Он легок и прост в эксплуатации и относится к устройствам, которые могут измерять площадь и угловые координаты отдельно заданной точки на местности. Тем не менее кроме очевидных плюсов есть у него и минусы. Во-первых, из-за небольшой дальности замера единицы измерения расстояния у этого прибора могут исчисляться только в сантиметрах и метрах - от 0,3 и до 20 метров. Также точность замера может незначительно изменятся, так как скорость прохождения звука напрямую зависит от плотности среды, а она, как известно, не может быть постоянной. Тем не менее это устройство отлично подходит для быстрых небольших замеров, не требующих высокой точности.

Геометрические глазомерные способы измерения расстояний

Выше шла речь о профессиональных способах замера расстояний. А что делать, когда под рукой отсутствует специальный измеритель расстояния? Тут на помощь приходит геометрия. Например, если необходимо измерить ширину водной преграды, то можно построить на ее берегу два равносторонних прямоугольных треугольника, как это изображено на схеме.

В данном случае ширина реки AF будет равна DE-BF Углы можно выверить с помощью компаса, квадратного листочка бумаги и даже с помощью одинаковых скрещенных веточек. Здесь проблем возникнуть не должно.

Еще можно измерить расстояние до цели через преграду, использовав также геометрический метод прямой засечки, построив прямоугольный треугольник с вершиной на цели и разделив его на два разносторонних. Есть способ определения ширины преграды с помощью простой травинки или нитки, или способ с помощью выставленного большого пальца…

Стоит рассмотреть этот способ подробнее, так как он является самым простым. На противоположной стороне преграды выбирается приметный предмет (обязательно нужно знать приблизительную его высоту), один глаз закрывается и на выбранный предмет наводится поднятый большой палец вытянутой руки. Потом, не убирая палец, закрывают открытый глаз и открывают закрытый. Палец получается по отношению к выбранному предмету сдвинут в сторону. Исходя из предполагаемой высоты предмета, приблизительно представляется на сколько метров визуально переместился палец. Это расстояние умножается на десять и в результате получается приблизительная ширина преграды. В данном случае сам человек выступает как стереофотограмметрический измеритель расстояния.

Геометрических способов измерения расстояния немало. Что бы о каждом рассказать подробно, понадобится немало времени. Но все они приблизительны и годятся только для условий, когда точное измерение с помощью приборов является невозможным.

Раздел 2. Геодезические измерения и съемки

Измерение линий. Дальномеры. Нивелирование. Угловые измерения. Приборы для измерения превышений и углов.. Оптико-электронные приборы. Лазерные измерения. Спутниковые измерения. Математическая обработка результатов геодезических измерений. Геодезические съемки и средства их выполнения. Основы топографии.

Геодезические измерения

Измерение длин и расстояний. Дальномеры

Измерение – это процесс определения количественных значений с помощью технических устройств. Измерения могут быть как непосредственными, так и косвенными, как статическими, так и динамическими, как равноточными, так и неравноточными.

Расстоянием называется пространство, разделяющее два пункта. Длиной называется расстояние между двумя наиболее удаленными точками объекта. Следовательно, для каждой линии (отрезка) можно однозначно определить расстояние, выражающее его длину, в то время как для объекта определяются несколько расстояний (длин) – например длина, ширина и высота.

В инженерных сетях для измерения расстояний и длин используются оптические и электронные дальномеры, стальные ленты, а также стальные, пластиково-кордовые и лазерные рулетки.

При прямых измерениях искомое значение величины находят путем непосредственного измерения этой величины. При косвенных измерениях искомое значение величины определяют на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Рулетка представляет собой стальную или металлопластиковую гибкую ленту, льняную тесьму, разделенные на сантиметровые и миллиметровые деления. Рулетки имеют длину 10 – 200 м и наматываются на ось, находящуюся внутри кожаного или металлического футляра при помощи небольшой рукоятки. Метровые и дециметровые деления имеют цифровые обозначения.

Стальная 20-метровая мерная лента имеет ширину от 10 до 15 мм, а толщину – от 0,2 до 0,4мм. По всей длине ленты пробиты небольшие отверстия через каждые 10 см; каждое пятое отверстие закреплено металлической пластиной диаметром 5 мм. В конце каждого метра с обеих сторон ленты приклепаны пластинки, на которых выдавлены порядковые номера метров, отсчитываемых от обоих концов ленты.

Дальномерами называются приборы, при помощи которых определяются расстояния без непосредственного измерения их стальной лентой, рулеткой или другими мерными приборами.

Прежде чем выйти в поле и начать измерение мерной лентой или рулеткой, они должны быть проверены. Проверка мерной ленты производится путем сравнения ее длины с эталоном на особых приборах, называемых компараторами, а сам процесс сравнения носит название компарирование.

Измерение расстояний рулеткой заключается в следующем (рис.20).

Рис. 20. Измерение линий рулеткой

Один съемщик держит начало рулетки около нулевого значения на первом центре (у прибора), а второй натягивает полотно рулетки ко второму центру (сигналу) с определенным усилием (обычно 5, 10 или 20 кг). Величина силы натяжения необходима для определения поправки за провес (l ). Очевидно, что при разном натяжении, стрела провеса будет различной. Отсчеты по рулетке берутся обоими съемщиками с точностью до миллиметра. Измеренной длиной в этом случае будет разность отсчетов. Для контроля все длины измеряются дважды – в прямом и обратном направлениях. Если расхождение не превышает допустимого значения, за результат принимается средняя величина, в которую вводятся поправки за провес, компарирование, температуру.

При измерении линий, длина которых превышает длину мерного инструмента линию провешивают, то есть устанавливают вешки с отметкой створа линии. Измеряются расстояния между вешками. Длина линии определяется как сумма расстояний между вешками.

При измерении длин сторон теодолитного хода стальной лентой, ее укладывают непосредственно на земле, а концы отмечают шпильками, установленными строго в створе линии. Шпильки изготавливаются из стальной проволоки длиной 40 см, диаметром 3 - 4 мм. Расстояние определяется количеством уложенных лент и домером от последней ленты до точки.

Оптические дальномеры существуют двух типов: с постоянным и переменным параллактическими углами.

Геодезические приборы технической точности (Т30, Т60, Н-3) снабжены нитяными (оптическими) дальномерами с постоянным параллактическим углом.

Устройство нитяного дальномера состоит в том, что в трубе геодезического инструмента, кроме средней горизонтальной нити, натягиваются на диафрагме или нарезаются на стекле две дополнительных горизонтальных нити, отстоящих на одинаковых расстояниях от средней горизонтальной нити сетки (рис.21). Необходимой принадлежностью дальномера является рейка с нанесенными на ней делениями одинаковой величины.

Теория дальномера с постоянным углом состоит в следующем.

На рис.21 визирная ось трубы ОС направлена на рейку MN , которую она встречает в точке С под прямым углом. Параллельные лучи аа 1 и bb 1 , идущие в трубе от крайних нитей сетки а и b , после преломления в объективе, проходят через главный фокус объектива, образуя при пересечении постоянный угол a. Рейку МN эти лучи встречают в точках А и В.

Дальномер – это устройство, которое предназначено для определения точного расстояния от наблюдателя до конкретного объекта. Прибор просто необходим в инженерной геодезии, строительстве линий передач и путей сообщения, сельском хозяйстве, туризме, навигации, военном деле…

Классификация приборов для определения дальности

Когда и где появились первые измерители дальности? Впервые в продаже это приспособление вышло в 1992 году на Западе, но его стоимость доходила до нескольких тысяч долларов. И только спустя четыре года эти устройства стали доступны более широкому кругу пользователей. Затем уже многие фирмы стали работать в данном направлении. А сегодня разновидностей этого инструмента довольно много, самые точные используют принцип лазера в работе, известной моделью считается дальномер лейка (Leica), в ассортименте имеются и другие приборы похожего назначения, например, на лазерах.

В чем же заключается принцип действия? Модели активного типа измеряют расстояние при помощи времени, затраченного посланным сигналом на прохождение пути до объекта и обратно . Скорость, с которой данный сигнал распространяется, предварительно, естественно, известна (звуковая и световая скорость). Определение расстояния с помощью пассивных вариантов прибора основано на вычислении высоты равнобедренного треугольника. Активные делят на три типа: звуковые, световые, лазерные. А пассивные на два: оптические и нитяные.

Дальномеры активного типа – изучаем работу инструментов

Звуковые модели измеряют расстояние до предметов, которые отражают звуковые волны. Работают по принципу эхолокатора, то есть сначала происходит излучение короткого звукового импульса, который имеет очень высокую частоту. Затем включается микрофон, и происходит отсчет времени, за которое звуковой импульс вернется обратно, отразившись от какого-либо объекта. Когда вернувшийся сигнал достигнет датчика, будет известен результат. Световые типы приспособления для измерения расстояния используют модуляции света по яркости с постоянной или же переменной частотой.

Расстояние высчитывается за счет разности фаз между отраженным и посланным светом. Для этого требуется наличие сложных электронных и электрических устройств в приборе. Именно с помощью световых моделей было установлено точное расстояние от Земли до Луны. Лазерные инструменты включают в себя главные элементы устройства – отражатель и излучатель. При помощи специальных функциональных клавиш можно задать точку отсчета и пользоваться всеми программными возможностями прибора. Также некоторые модели оснащены дополнительными функциями – отражательная панель для проверки, измерение температуры воздуха, выбор системы измерений, настройка автоматического отключения, индикатор батареи.

В процессе работы с лазерным приспособлением не требуется помощь второго человека, как, например, в случае с . Для того чтобы вычислить расстояние до определенного объекта, необходимо навести на него лазерный луч. Устройство измеряет время, за которое луч проходит от него до объекта, а после его отражения возвращается обратно. В результате производятся подсчеты, и данные выводятся на экран. Измерять можно как горизонтальные, так и вертикальные плоскости. С помощью лазерного дальномера можно также измерить объем помещения и его общую площадь.

Кроме того, такое устройство дает уникальную возможность измерить лишь определенный фрагмент стены, а не всю ее полностью. Можно также определить ширину и высоту объекта.

Огромным плюсом является то, что лазерный прибор может вычислить среднее значение нескольких измерений, а точность при этом будет на очень высоком уровне. Также имеется возможность узнать площадь и круглых предметов, а не только прямоугольных или квадратных. Если помещение имеет наклонный потолок, то инструмент определит не только площадь, но и угол наклона, и длину ската. Все измерения можно проводить на расстоянии до 200 метров. В случае, если прибор необходим вам для измерения исключительно только помещений, достаточно будет приобрести устройство, дальность измерений которого не превышает 50 метров. Если вы собираетесь работать с большими расстояниями, то необходимо также воспользоваться штативом и отражающей пластиной, это позволит получить более точные результаты. Но не все модели могут крепиться на штатив, это нужно уточнять у продавца.

Основные характеристики лазерных инструментов зависят не только от конструкции, например, диапазон измерения зависит от мощности источника излучения и от внешних условий работы, например, на дальность влиять будет освещение. Стоит отдельно отметить, что она снижается, если измерения проводятся под открытым небом. У бытовых моделей наблюдаются небольшие погрешности, и эти погрешности возрастают при измерениях на больших расстояниях. Но даже такие варианты лазерных устройств сравнительно дорогие.

Меряем дальность пассивными методами

Оптический дальномер может быть двух типов – стереоскопический и монокулярный. Несмотря на то, что они отличаются по конструкции деталей, основная схема у них одинаковая, кроме того, принципы работы идентичны. По двум известным углам треугольника, а также одной известной стороне определяется его неизвестная сторона. Два телескопа строят изображение объекта. Кажется, что объект наблюдается в разных направлениях. Кроме того, такие приборы могут быть как с полным наложением полей, так и с половинным – верхняя половина изображения от одного телескопа объединяется с нижней половиной другого.

Монокулярные модели являются разновидностью оптических, работают также по принципу совмещения изображений, очень часто встраиваются в фототехнику для получения более резкого изображения . Преимущества монокулярных дальномеров в том, что нет необходимости в точной горизонтальной наводке, а изображение при измерении смещается как в правом, так и в левом поле. К недостаткам монокулярных приборов относится высокая утомляемость оператора, так как работа производится одним глазом, также с ними практически невозможна работа с движущимися объектами, а объекту нужно иметь четкую образующую, которая расположена на девяносто градусов к линии раздела поля, иначе точность измерения значительно снизится.

Стереоскопические модели также являются разновидностью оптических, имеют двойную зрительную трубу. В фокальной плоскости находятся метки, и изображение объекта совмещается с изображением этих меток, расстояние полностью пропорционально смещению компенсатора. Основное преимущество стереоскопического инструмента над монокулярным – более точные измерения расстояния. Именно они используются для того, чтобы определить дальность, а также высоту полета и его угловые координаты. Самые мощные стереоскопические приборы способны работать на расстояния до 50 000 метров, что же касается измерения высоты, то здесь цифры немного меньше – до 20 000 метров.

Нитяной вариант измерителей дальности – самый простой вид инструмента подобного назначения, имеющий постоянный параллактический угол, именно поэтому можно сделать такой дальномер своими руками, если вдруг вам понадобилось измерить дальность, а бегать по магазинам нет времени, или жаль денег. Он может определять расстояния до 300 метров. В качестве базы у данного устройства используется нивелирная рейка, имеющая сантиметровое деление, а в поле зрения трубы видны специальные линии. Принцип работы: для точного определения расстояния подсчитывается число делений, которые находятся между линиями, а искомым, в конечном итоге, будет расстояние в метрах. Нитяной прибор имеет очень простую конструкцию и очень простой принцип работы, он также способен вычислить расстояние без особых погрешностей. Но электронный дальномер по своей точности всё-таки выигрывает.

Компания «Тераинвест» предлагает возможность купить строительные лазерные дальномеры - современные измерительные приборы, которые позволяют с высокой точностью определить расстояние между заданными поверхностями. Это даёт возможность легко и быстро выполнять необходимые замеры, получать результат высокой точности, полностью заменяя рулетку как средство измерений. В итоге будут получены данные, погрешность которых измеряется в миллиметрах.

На сегодня дальномер лазерный - наиболее простой в использовании, удобный и точный прибор, который используется для проведения измерений в строительстве. Его использование актуально как для промышленного, так и для бытового применения. Конструктивно он включает в себя передающий и приёмный блок с микропроцессором (последний выполняет функции обработки полученных данных, их отображения, запоминания).

Принцип работы лазерного прибора для измерения расстояния состоит в направлении лазерного луча на заданный оператором предмет, который в свою очередь отразит его и будет улавливаться приёмным блоком. Расстояние будет определено исходя из времени прохождения луча, при этом точность полученных данных будет зависеть от плотности воздуха и скорости звука.

Как выбрать лазерный строительный дальномер

На смену классическому прибору для измерения расстояний - рулетке - пришел строительный лазерный дальномер, позволяющий измерять расстояния до 200 метров включительно с погрешностью до 1 мм.
Данный прибор позволяет измерять расстояния как на открытой местности, так и в закрытых помещениях, в том числе труднопроходимых и труднодоступных, при этом не теряя в точности измерений. Это делает его необходимым элементом любого стоительства или реконструкции помещений и зданий.
Все измерения расстояния строительным лазерным дальномером выполняются очень быстро и без приложения практически каких-либо усилий со стороны пользователя.
Чтобы правильно выбрать дальномер, вам необходимо определиться:

• для каких целей необходимо прибор;
• в каких условиях он будет использоваться чаще всего;
• с функционалом прибора: часть дальномеров оснащены дополнительными функциями;
• со штативом - при некоторых видах работ он может понадобиться.

У нас вы сможете купить лазерный дальномер по выгодным ценам в любое удобное время. Звоните!

ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЙ

4.1. Приборы для измерения расстояний

4.2.Подготовкалиний к измерению

4.3. Порядок измерения линий лентой

4.4. Точность непосредственных измерений

4.5. Обработка результатов измерений линий

4.6. Определение неприступных расстояний

4.7. Нитяной дальномер

4.8. Светодальномеры и радиодальномеры

Измерение расстояний производится при создании опорных сетей, выполнении топографических съемок и инженерных изысканий, на всех этапах строительства, при эксплуатации зданий и сооружений.

Приборы для измерения расстояний

Измерения линий подразделяются на непосредственные и косвенные (например, с помощью дальномеров). Непосредственные измерения расстояний состоят в откладывании мерного прибора на измеряемых расстояниях и осуществляются с помощью мерных лент, рулеток, раньше с этой целью использовались также мерные проволоки и длинномеры. Косвенные измерения заключаются в измерении других величин, связанных с измеряемым расстоянием некоторой функциональной зависимостью, и вычислении по ним значения расстояния.

Использовавшиеся ранее мерные инварные проволоки позволяли измерять расстояния с максимальной точностью до 1:1 500 000. Но по причине очень высокой трудоемкости измерения расстояний в настоящее время они не применяются. Мерные ленты являются стальными, имеют длину 20 м или 24 м и могут быть штриховыми и шкаловыми (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Мерная лента и шпильки

На концах лент имеются вырезы для шпилек . Метровые деления на лентах оцифрованы, полуметровые деления отмечены заклепками, а дециметровые – отверстиями, сантиметровые деления при измерении линий оцениваются на глаз. Шкаловые ленты на своих концах имеют шкалы с миллиметровыми делениями.

Рулетки могут иметь различную длину (от 2 до 100 м) и могут быть инварными, стальными или тесмяными, но использование тесмяных рулеток при производстве геодезических измерений не допускается.

Перед измерением линий ленты и рулетки обязательно должны быть прокомпарированы. Компарирование – сравнение длины мерного прибора с эталоном, длина которого известна с высокой точностью. В качестве эталонов используются компараторы или базисы. Компарато р - специальное устройство для сравнения длин мерных приборов. Компараторы могут быть лабораторные (на полу, на бетонных столбах, на полках вдоль стен) и полевые (базисы ). На концах компараторов устраиваются шкалы с миллиметровыми делениями. Компарирование мерных приборов сводится к нескольким измерениям длины компаратора. В результате компарированиядолжно быть получено уравнение мерного прибора (ленты или рулетки), имеющее вид

где - номинальная длина прибора , - поправка мерного прибора , l - фактическая длина прибора. Вычисление поправки прибора за компарирование из нескольких измерений осуществляется по формуле

,

где - фактическое расстояние (длина компаратора), - измеренное значение, n – число уложений мерного прибора по длине компаратора.

При компарировании обязательно осуществляется измерение температуры окружающего воздуха; результаты измерения длины компаратора и значения температуры фиксируются в специальном журнале. При отсутствии лабораторных или полевых компараторов компарирование может осуществляться сравнением с компарированным ранее мерным прибором.

4.2.Подготовкалиний к измерению

Измеряемые линии должны быть определенным образом подготовлены для измерений. Если линия достаточно длинная (200 м и более), то она должна предварительно провешиваться. Провешивание (расстановка вех по измеряемой линии) может осуществляться:

- на себя и от себя ;

- визуально и с применением теодолитов (при длинных линиях).

Могут иметь место особые случаи провешивания – через препятствия в виде повышений и понижений местности, строений и т. п. Пусть требуется выполнить провешивание линии AB (рис. 4.2), когда из точки A не видно точку B , а из точки B не видна точка A .

Рис. 4.2. Провешивание линии

Два мерщика становятся между точками A и B по возможности ближе к створу линии AB так, чтобы первый мерщик, находящийся в точке 1, видел точку A , а второй мерщик, находящийся в точке 2, видел точку B . Затем первый мерщик выставляет второго мерщика в створе линии 1A , пусть это будет точка 2. После этого второй мерщик выставляет первого мерщика в створе линии 2B (точка 3). Затем первый мерщик выставляет второго мерщика в створе линии 3A (точка 4) и так далее, пока оба мерщика не окажутся в створе линии AB . После провешивания осуществляется расчистка линий от кустарников, высокой травы, валунов и т. п.