СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА УСТОЙЧИВОСТЬЮ РЕПЕРОВ Российский патент 2002 года по МПК G01C5/00 

Изобретение относится к геодезии и может быть использовано при наблюдениях за стабильностью высотного положения реперов, предназначенных для вынесения в натуру проектных отметок точек, наблюдений за осадкой сооружений и в других случаях инженерно-геодезической практики.

Прототипом является авторское свидетельство G 01 С 5/00 SU 1800263 А1 (Ю. Г. Соколов, Кубанский сельскохозяйственный институт). Суть изобретения в том, что при измерении превышения используется рейка, выполненная с зеркальными вертикальными поверхностями, и нивелир с вертикальной шкалой, прикрепленной к объективу, причем после снятия каждого из отсчетов a₁ и a₂ снимаются дополнительные отсчеты 1₁ и 1₂ по изображениям вертикальной шкалы, сформированным зеркальной поверхностью соответствующей рейки. Преимущество нашего метода заключается в том, что, исключая влияние факторов внешней среды и погрешностей наблюдений, влияющих на стабильность положения репера, повышается качество геодезических измерений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества геодезических измерений путем исключения из них факторов внешней среды и погрешностей наблюдений, влияющих на стабильность положения репера.

На фиг.1 приведена схема проведения наблюдений; на фиг.2 - 5 - ход изменения превышений вспомогательных реперов над основным репером.

Сущность способа заключается в том, что устойчивость положения основного репера (ОР) определяется по результатам наблюдений куста из трех вспомогательных реперов (ВР), одинаковых по конструкции и условиям заложения. Устойчивость положения репера определяется сравнением превышений ВР над ОР.

Пусть h_о,i и h_k,i - измеренные превышения ВР над ОР в начальном и k-м циклах наблюдений (i=1, 2, 3 - номера реперов). Образуем разности

Если ход изменения превышений каждого ВР над ОР повторяет друг друга от цикла к циклу (фиг.2 - 5), то это свидетельствует о том, что их положение устойчиво, следовательно, в пределах точности измерений должно соблюдаться равенство Δ_k,1≈Δ_k,2≈Δ_k,3, а средняя величина превышений

относительно начального цикла наблюдений, взятая с обратным знаком, означает изменение на эту величину отметки основного репера в k-м цикле наблюдений

В качестве ВР можно использовать металлические реперы - стержни длиной 1,8 м, заложенные ниже глубины промерзания грунта и сверху прикрытые крышкой.

ВР должны располагаться так, чтобы их превышения над ОР можно было измерять с одной станции при равенстве плеч, а визирный луч должен проходить над поверхностью земли не ниже 0,3 м.

Расчет точности выполнен исходя из основной формулы геометрического нивелирования h=а-b, согласно которой при условии m_a=m_b=m_взгл.

При наблюдениях по двум сторонам рейки и при двух горизонтах

Для разности h_k-h_o = Δ получим

а средняя ее величина составит

Предельная величина при р=0,997 будет равна

Погрешность m_взгл слагается из следующих основных погрешностей:
1) m_у - в отсчете из-за погрешности установки оси уровня в горизонтальное положение m_y = 1,5•τ″•d•10^-4;
2) m_окр - округления отсчета по рейке

3) m_i - в отсчете из-за несоблюдения главного условия нивелира

4) m_ш - нанесения делений на рейку (для РН3 m_ш=0,50 мм).

Принимая в этих формулах для Н3 τ = 15″, V=30^x и t=10 мм (цена деления рейки), при длине визирного луча d=20 м и Δd≈0 получим
m_у=0,04 мм; m_окр=0,37 мм; m_ш=0,50 мм.

Суммарная средняя квадратическая погрешность m_взгл будет равна

Следовательно

Для опытной проверки предлагаемого способа были организованы наблюдения на окраине города Йошкар-Олы (ул. 3. Космодемьянской, 49) за полигонометрическим пунктом ПЗ-2101, он же высотный репер - сферическая головка металлического стержня в обсадной трубе, снабженной откидной крышкой (фиг.1).

По радиусу 20 м были заложены, ниже глубины промерзания грунта, три металлические репера стержня (ВР) длиной 1,8 м: ВР1 и ВР3 по кромке леса в 2-4 м от проезжей городской дороги; ВР2 - по кромке просеки. Конструкция ВР приведена в [1].

Для наблюдения использованы нивелир Н3 и 1,5-метровая рейка РН3, снабженная жестким отвесом. Наблюдения выполнялись с постоянной станции по двум сторонам рейки при двух горизонтах инструмента. Результаты наблюдений сведены в таблицу и показаны на фиг.2 - 5.

Полученные результаты подтверждают устойчивость положения вспомогательных реперов, поскольку во всех случаях |Δ_max-Δ_min|<3•m_Δ = 1,9мм.
Основной репер испытывает вертикальные перемещения, носящие сезонный характер и могущие превышать точность геодезических наблюдений, поскольку в ряде случаев
Литература
1. Шадрин А. Г. К вопросу об элементах деформации сооружений и методах геодезических наблюдений за ними. - Геодезия и аэрофотосъемка, 1990.

2. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве/Под ред. В.Д. Большакова. - М.: Недра, 1976.

Использование: при наблюдениях за стабильностью высотного положения реперов, предназначенных для вынесения в натуру проектных отметок точек, наблюдений за осадкой сооружений и в других случаях инженерно-геодезической практики. Сущность способа заключается в том, что устойчивость положения основного репера оценивается по результатам наблюдений куста из трех вспомогательных реперов (ВР), одинаковых по конструкции и условиям заложения, расположенных так, чтобы превышения их над основным репером (ОР) измерялись с одной станции при равенстве плеч и расстоянием от поверхности земли до визирного луча не менее 0,3 м, при этом устойчивость ОР оценивается путем сравнения превышений вспомогательных реперов над основным репером и, если превышение каждого ВР на ОР повторяет друг друга от цикла к циклу, то это показывает устойчивость вспомогательных реперов, при этом основной репер испытывает вертикальные перемещения на величину, равную среднему превышению в данном цикле, взятому с обратным знаком. Технический результат: повышение качества геодезических измерений путем исключения из них факторов внешней среды и погрешностей наблюдений, влияющих на стабильность положения репера. 1 табл., 5 ил.

Способ контроля за устойчивостью реперов, включающий определение превышений, при котором нивелиром снимают отсчеты а₁ и а₂ по задней и передней рейкам, отличающийся тем, что устойчивость положения основного репера оценивается по результатам наблюдений куста из трех вспомогательных реперов - (ВР), одинаковых по конструкции и условиям заложения, расположенных так, чтобы превышения их над основным репером (ОР) измерялись с одной станции при равенстве плеч и расстоянием от поверхности земли до визирного луча не менее 0,3 м, при этом устойчивость основного репера (ОР) оценивается путем сравнения превышений вспомогательных реперов над основным репером, и если превышение каждого ВР над ОР повторяет друг друга от цикла к циклу, то это показывает устойчивость вспомогательных реперов, при этом основной репер испытывает вертикальные перемещения на величину, равную среднему превышению в данном цикле, взятому с обратным знаком.