Источники ошибок измерения превышений и способы их ослабления

Добавил:

Upload

Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Предмет:

Файл:

geodezia_otvety_21-30.doc

Скачиваний:

79

Добавлен:

03.03.2015

Размер:

254.98 Кб

Скачать

  1. Точность геометрического нивелирования. Источники ошибок измерения превышений и способы из ослабления.

Ошибка установки
визирной линии трубы в горизонтальное
положение по уровню; при t = 25″ она
достигает 3″ — 4″. Для расстояния
100 м это приводит к ошибке отсчета по
рейке 2 мм.

Ошибка отсчета
из-за ограниченной разрешающей
способности трубы нивелира; при
увеличении V = 25x эта ошибка достигает
1.2 мм на 100 м расстояния.

Нарушение главного
условия нивелира; при нивелировании
строго из середины эта ошибка исключается.

Наклон рейки. Для
уменьшения влияния наклона рейки ее
рекомендуется слегка покачивать
вперед-назад около вертикального
положения; при отсчетах меньше 1000 мм
рейку качать нельзя. При покачивании
рейки отсчеты по ней изменяются;
наименьший отсчет является правильным.

Ошибка
нанесения делений на рейке. Общая
ошибка отсчета по шашечной рейке
нивелиром Н-3 оценивается в 4 мм на 100 м
расстояния.

Б28

  1. Установка теодолита в рабочее положение.

Приведение
теодолита в рабочее положение
предусматривает:

  1. центрирование
    — установка центра горизонтального
    круга над вершиной измеряемого угла.
    Выполняется с помощью нитяного отвеса
    или оптического центрира, перемещением
    ножек штатива и с последующим
    передвижением прибора на головке
    штатива. Погрешность центрирования
    зависит от требуемой точности выполняемых
    работ и не должна превышать 3 мм при
    измерении горизонтальных углов для
    решения большинства инженерных задач;

  2. горизонтирование
    — приведение плоскости лимба
    горизонтального круга в горизонтальное
    положение, т.е. установка вертикальной
    оси вращения теодолита (ОО1) в отвесное
    положение. Для этого устанавливают
    цилиндрический уровень параллельно
    двум подъемным винтам и вращая их
    одновременно в противоположные стороны
    выводят пузырек уровня на середину
    ампулы. Затем поворачивают цилиндрический
    уровень на 90? по направлению третьего
    подъемного винта и, вращая его, опять
    выводят пузырек в нульпункт. Эти
    действия повторяют до тех пор пока
    пузырек не будет отклоняться от центра
    ампулы более чем на одно деление. При
    измерении вертикальных углов отклонение
    пузырька от середины не должно
    превышать полделения;

  3. подготовку
    зрительной трубы для наблюдений по
    глазу – вращением окуляра (от -5 до +5
    диоптрий) до получения четкого
    изображения сетки нитей на светлом
    фоне — и по предмету — вращением кремальеры
    до четкого изображения визирной цели.
    Если изображение предмета не совпадает
    с плоскостью сетки нитей, то при
    перемещении глаза относительно окуляра
    точка пересечения нитей будет
    проецироваться на различные точки
    наблюдаемого предмета. Возникает
    параллакс, который устраняется
    небольшим поворотом кремальеры.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник

1. Источники ошибок нивелирования и меры борьбы по ослаблению их влияния

2.

Теоретически и экспериментально установлено,
что решающую роль играют систематические ошибки:
приборные, личные, вызванные внешними условиями.
Среди случайных ошибок наиболее опасны
ошибки дециметровых делений реек и конвекционного
тока воздуха.
Систематические ошибки
• Приборные ошибки.
1.Ошибки, вызванные несоблюдением главного
условия
S
i
η
i
S
i
i S
При ΔS = 0 и η = 0

3.

2. Ошибки, вызванные неправильным ходом фокусирующей
линзы
искаж. оптическая ось
оптическая ось
Мера борьбы – не менять фокусировки,
т.е. соблюдать равенство плеч.
3. Влияние остаточного наклона оси вращения
прибора (ошибка за недокомпенсацию).
Мера борьбы – тщательно юстировать
установочный уровень и следить за его поведением.

4.

4. Ошибки в отсчетах по рейкам за счет недостаточной
разрешающей способности визирной трубы
60
m x S
v
При S = 100 м., Vx = 30x , m = 1 мм.
5. Ошибка, вызванная наклоном рейки
b0 b cos
C′
C
h b b0
ε
b
b0
h0 b(1 cos ) 2b sin
2
2
А
В
При b = 1000 мм., ε = 10′, Δh = 0,01 мм

5.

6. Ошибка, вызванная изменением длины
рейки.
а). Под влиянием температуры и влажности.
Если рейка изготовлена с
высококачественной древесины – ошибка
незначительна.
б). Коробление рейки. При стреле прогиба
рейки 10 мм и более ее не следует
использовать.
Поверка: положить рейку на ребро, натянуть
тонкую бечеву от начала до конца рейки,
измерить стрелу прогиба линейкой

6.

• Личные ошибки
1. Ошибки округления отсчета по рейке.
2. Ошибка установки визирной оси в горизонтальное
положение. Для уменьшения этой ошибки следует
применять контактный уровень.
mц = 0,54 мм; mк = 0,32 мм.
• Ошибки, обусловленные влиянием внешних
условий
1. Ошибки рефракционного происхождения в следствие
разности высот визирного луча.
При длинном, затяжном подъеме (спуске) ошибки
рефракционного происхождения будут односторонне
действующими систематического характера. В
обратном направлении нивелирования действия
ошибок будут противоположными. При сильном
нагреве подстилающей поверхности предметы кажутся
висящими в воздухе – явление мираж

7.

2. Ошибки, вызванные вертикальным перемещением
башмаков и костылей. (Оседания под собственным
весом – 0,01 мм за 5 минут).
а). Костыли и башмаки всегда оседают и наиболее
эффективно в первые 10 – 20 секунд. Через 4 – 5
минут положение их стабилизируется.
б). Костыли и башмаки выпираются из грунта когда а
них прекращается нагрузка.
3. Ошибка, вызванная вертикальным перемещением
штатива.
Штатив выпирается из грунта за 5 минут на 0,010 –
0,015 мм. Это явление и вызывает, в основном,
чередование отсчетов по задней и передней
рейкам симметрично относительно среднего
промежутка времени наблюдения на станции.

8.

Случайные ошибки
1. Случайные ошибки дециметровых делений
реек. Исследованиями определяется величина
этой ошибки. Инструкцией допускается величина
не более 0,5 мм для нивелирования Ш класса и не
более I мм для – IV класса.
2. Влияние конвекционных токов воздуха.
Средний вертикальный температурный градиент
3,42° на 100 м высоты наблюдается в дневные
часы летом в приземном слое атмосферы.
Состояние атмосферы в предположении что
плотность растет с высотой, является
неустойчивым. Небольшое возмущение приводит к
тому, что более тяжёлые частицы атмосферы
опускаются, а более легкие поднимаются,
возникает вертикальное хаотичное движение

9.

Установлено, что при длине плеча 75 м и разности
температур 1°С на высотах 0,5 м и 2,5 м,
амплитуда колебаний составляет 0,76 мм. Частота
колебаний утром составляет около I колебания в.
секунду, а к полудню – 8. Это искажает форму
изображений делений, которые вместо
прямоугольных видны расплывчатыми, что создает
трудности при отсчитывании. Для ослабления
влияния этого источника, нивелирования следует
проводить в часы спокойных изображений.

Источник

Беспалый Н.П., Ахонина Л.И.

Геодезия часть 2 Учебное пособие для студентов геодезических специальностей вузов Донецк 1999

Глава 2 Источники ошибок при нивелировании

2.1 Классификация ошибок нивелирования

Процесс определения превышений сопровождается случайными и систематическими ошибками. Случайные ошибки измерений компенсируются, а систематические накапливаются. В связи с этим методика работ по нивелированию должна быть такой, чтобы систематические ошибки в значительной мере исключались в процессе производства работ или же исключались путем введения соответствующих поправок в результаты измерений.

Систематические ошибки обусловлены действием следующих трех групп основных факторов:

— влиянием внешних условий,

— влиянием приборных ошибок,

— влиянием личных ошибок наблюдателя.

Каждая группа факторов состоит из нескольких источников ошибок.

Систематические ошибки, обусловленные влиянием внешних условий, вызываются следующими основными источниками: кривизной Земли, рефракцией, вертикальным перемещением нивелирных реек, вертикальным перемещением штатива (нивелира).

Систематические приборные ошибки вызываются источниками:

— непараллельностью визирной оси и оси цилиндрического уровня (несоблюдение главного условия), или не горизонтальностью визирной оси из-за погрешностей работы компенсатора;

— неправильным ходом фокусирующей линзы,

— недостаточной разрешающей способностью зрительной трубы,

— наклоном нивелирных реек,

— несовпадением нулевых делений реек с их пятками (смещение пяток),

— ошибками делений метровых интервалов реек,

— ошибками из-за изменения длин реек при изменении температуры воздуха и его влажности.

Систематические личные ошибки наблюдателя включают:

— ошибку округления отсчета по рейке при визировании через трубу,

— ошибку в отсчете по рейке из-за неточной установки визирной оси в горизонтальное положение.

Случайные ошибки обусловлены действием следующих факторов:

— ошибками (случайными) нанесения дециметровых делений реек,

— влиянием конвекционных потоков воздуха.

Кроме этого на определяемое превышение оказывают влияние ошибки, вызванные:

— гидротермическим движением земной коры (оседание грунта в весенне — летний период и его поднятие при замерзании в осенне — зимний),

— изменением величины уклонения отвесной линии под действием Луны и Солнца.

В нивелировании III и IV классов влияние последних двух источников не учитывается.

2.2 Систематические ошибки, обусловленные влиянием внешних факторов

2.2.1 Влияние кривизны Земли на определяемое превышение.

Рисунок 2. 1 – Влияние кривизны Земли на определяемые превышения

          При определении превышения h между точками А и В (рис.2.1); как уже отмечалось в 1.4, уровенные поверхности UA, UB ,UN в точках А, В, N можно считать дугами концентрических окружностей.

Уровенной поверхности нивелира соответствуют отсчеты по рейкам аи и bи.Тогда превышение h будет вычислено по формуле (1.2). Горизонтальному лучу визирования соответствуют отсчеты по рейкам а и b. Поправки за кривизну Земли cA ,cB вычисляются как разности соотвествующих отсчетов согласно формулам (1.3), из которых можно записать

 (2.1)

Подставим значения аи и bи из формул (2.1) в формулу (1.2). 

                        (2.2)

Для определения сA из треугольника ОNа запишем

ON=R+H,

где Н – высота визирного луча относительно отсчетной уровенной поверхности UH; R-радиус земного шара.

; аN = da,

где da – расстояние вдоль горизонтального визирного луча от нивелира до рейки.

откуда получаем

ca — величина малая, а  — малая второго порядка, и ею можно пренебречь. Поэтому

H — абсолютная отметка мала по сравнению с радиусом Земли. Ее в знаменателе можно не учитывать, тогда

 (2.3)

Аналогично из треугольника ОNb найдем

 (2.4)

Вычислим величину c c учетом формул (2.3) и (2.4)

 (2.5)

Введем обозначения: da + db =S; и da — db =d.

Тогда формула (2.5) примет вид

 (2.6)

Суммарная поправка по ходу нивелирования (считая da + db постоянным) будет равна

 (2.7)

При установке нивелира посредине между точками А и В величина d равна нулю, следовательно  и как следует из формулы (2.2) , т. е. кривизна Земли не вызывает ошибки в превышении, если выдерживается равенство расстояний от нивелира до реек на станции.

Инструкцией [5] требуется чтобы неравенство плеч на станции при нивелировании III кл. не превышало 2 м, а при нивелировании IV класса — 5 м.

При длине визирного луча 75 м и неравенстве плеч 2 м, как следует из (2.6) ошибка в превышении будет равна

Поскольку ошибка накапливается с увеличением длины хода по формуле (2.7), то рекомендуется чередовать знак d и не допускать накопления неравенств по ходу более 5 м при нивелировании III класса и 10 м — при нивелировании IV класса.

2.2.2 Ошибка в превышении из-за влияния рефракции.

Под влиянием рефракции подразумевается преломление визирного луча (луча света) в земной атмосфере при прохождении его в слоях различной плотности воздуха (армосферы).

Из рисунка 1.7 видно, что влияние рефракции на отсчет по рейке аналогично влиянию кривизны Земли, но рефракционная кривая имеет радиус в 6 — 7 раз больше земного, поэтому

 , , (2.8)

где R1 –радиус рефракционнй кривой.

При вычислении величин rА и rВ вводится понятие «Коэффициент рефракции» как отношение

 (2.9)

Так как преломление луча, строго подходя, будет разное у задней и передней реек, то

, , (2.10)

где R1, R2 радиусы рефракционных кривых у точек A и B соответственно; К1, K2 – коэффициенты рефракции для тех же точек.

Формулы (2.8) с учетом формул (2.10) преобразуются к виду

 , , (2.11)

и

 (2.12)

Допуская что К1 = К2 = К получим по аналогии с формулой (2.6)

 (2.13)

Очевидно если нивелировать из середины, то влияние рефракции исключается, но это справедливо только для равнинных районов.

Для более полного исключения рефракции необходимо еще соблюдать следующее:

— не допускать прохождения визирного луча непосредственно у земной поверхности (инструкцией [5] требуется, чтобы при нивелировании III класса отсчеты по рейке были не менне 0.3 м, а при нивелировании IV класса — 0.2 м),

— в летние ясные, солнечные дни нивелирование начинать спустя 1 — 2 часа после восхода солнца (когда прогреется воздух) и заканчивать за 1 — 2 часа до захода солнца.

ИСТОЧНИКИ ОШИБОК ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

42.1 Источники основных систематических и случайных погрешностей геометрического нивелирования и оценка их числовых значений:

— ошибка m1 взгляда на рейку. Она включает ошибку наведения на штрих рейки и совмещения концов пузырька уровня (для нивелиров с цилиндрическим уровнем) или автоматической установки линии визирования в горизонтальное положение (для нивелиров с компенсатором):

m1 = (0,014 + 0,0014D) мм, (42.1)

где D — длина визирного луча, м;

— ошибка m2 отсчета по барабану оптического микрометра:

(42.2)

где — ошибка определения цены деления барабана, обычно не превышающая 0,001 мм,

n — число делений барабана при отсчете;

— ошибка m3 за негоризонтальность визирного луча и неравенство плеч на станции:

(42.3)

где — допускаемое неравенство плеч на станции,

i — угол между осью горизонтального уровня и визирной осью трубы нивелира, должен быть меньше 10″, ;

— ошибка m4 превышения за изменение фокусировки. При нивелировании из середины фокусировку зрительной трубы не изменяют и, следовательно, m4 = 0;

— ошибка m5 отсчета по рейке, вызванная неточной установкой сетки нитей, m5 = 0,03 мм;

— ошибка m6 взгляда из-за неточного нанесения делений на шкале рейки. Предельная ошибка нанесения делений не должна превышать 0,1 мм;

— ошибка m7 превышения из-за неточного знания длины метра пары реек из компарирования, m7 = 0,015 мм;

— ошибка m8 превышения, вызванная разностью высот нулей реек. Перестановка реек при переходе от прямого хода к обратному или установка рейки во всех циклах на одну и ту же марку позволяют принять m8 = 0;

— ошибка m9 взгляда за наклон рейки из-за неточной установки ее в отвесное положение:

(42.4)

где l — длина нивелирной рейки,

— точность горизонтирования рейки по круглому уровню;

— ошибка m10 взгляда, вызванная неперпендикулярностью оси круглого уровня рейки к ее продольной оси, m10 = 0,015 мм;

— ошибка m11 взгляда, вызванная короблением рейки. При стреле прогиба рейки 5 мм значение m11 = 0,01 мм;

— ошибка m12 превышения, вызванная неучетом разности температур при компарировании и измерениях:

(42.5)

где — коэффициент линейного расширения инварной полосы,

(tи — tэ) — разность температур при измерении и эталонировании,

h — превышение между связующими точками;

— ошибка m13 превышения, вызванная неодинаковой освещенностью передней и задней реек:

(42.6)

где — коэффициент линейного расширения инварной полосы,

a и b — отсчеты по задней и передней рейкам,

tэ, tз и tп — температура эталонирования, а также задней и передней реек при измерениях;

— ошибка m14 от неточности нанесения делений на рейках, m14 = 0,07 мм;

— ошибка m15, возникающая от изменения высоты инструмента во время наблюдения на станции за счет оседания штатива, m15 = 0,02 мм;

— ошибка m16, возникающая вследствие периодического изменения длины реперной трубы от сезонных колебаний температуры, для средней полосы Европейской части России m16 = 0,7 мм, для условий районов вечной мерзлоты в Сибири m16 = 1,1 мм;

— ошибка m17 за кривизну Земли и рефракцию:

(42.7)

где R — радиус Земли, R ~= 6·106 м,

d — расстояние от нивелира до рейки;

— ошибка m18 за температурные воздействия, возникающая вследствие реагирования нивелира на разность температур прибора и окружающей среды, изменения температуры воздуха в процессе наблюдений. Рекомендуется не менее чем за 40 минут до начала наблюдений установить нивелир на знак, чтобы он принял температуру воздуха. Кроме того, современные электронные нивелиры снабжены температурным датчиком, который не имеет внешнего доступа. Температурный градиент визирной оси инструмента определен и записан в память инструмента на заводе-изготовителе. Необходимая поправка для визирной оси из-за тепловых воздействий вносится непосредственно во время измерений. Поправка за температурные воздействия определяется автоматически в инструменте, адаптированном к температуре окружающей среды, и не требует ввода дополнительных поправок за температуру;

— ошибка m19 самоустановки визирного луча в одно и то же положение для нивелиров с компенсатором, для высокоточных нивелиров m19 <= 0,2«;

— ошибка m20 из-за неравенства высот нулей реек и несовпадения нулей основных шкал с плоской пяткой. Влияние этой ошибки полностью исключается, если число станций между опорными знаками четное;

— ошибка m21 из-за отличия натяжения инварной полосы рейки от нормального. Отклонение натяжения от нормального примерно на 1 кг приводит к изменению инварной полосы примерно на 1 мкм. Поэтому регулярно проверяется натяжение инварной полосы, которое должно соответствовать 20 кг;

— ошибка m22 горизонтирования визирного луча:

(42.8)

где — предельный наклон оси нивелира в угловых минутах,

— допуск на систематическую ошибку (чувствительность компенсатора), ,

d — расстояние от нивелира до рейки.

42.2 Наиболее полно точность геометрического нивелирования характеризует ошибка mст превышения на станции, полученная по разностям превышений из прямого и обратного ходов. В эту суммарную ошибку входят почти все элементарные ошибки. Ошибка mст превышения на станции состоит из трех групп элементарных ошибок:

— ошибки взгляда на рейку случайного характера; их суммарное значение, уменьшающееся с увеличением отсчетов по рейке:

(42.9)

— ошибки взгляда на рейку систематического характера; их суммарное значение, не уменьшающееся с увеличением отсчетов по рейке:

(42.10)

— ошибки превышения, которые носят систематический характер на станции в ходе одного направления:

(42.11)

Ошибка mст превышения, измеренного на станции в ходе одного направления (отсчеты по двум шкалам рейки при двух горизонтах инструмента), будет равна:

(42.12)

42.3 Допустимая невязка замкнутого нивелирного хода, прокладываемого для измерения осадок сооружений в зависимости от класса нивелирования, рассчитывается по формуле, мм:

— нивелирование класса I:

(42.13)

— нивелирование класса II:

(42.14)

— нивелирование класса III:

(42.15)

— в зависимости от СКО превышения на станции:

(42.16)

где mпрев — СКО превышения на станции,

n — количество станций в полигоне.

При нивелировании одним горизонтом с отсчитыванием по двум шкалам рейки СКО mпрев вычисляется по формуле:

(42.17)

где mст — СКО превышения на станции.

Предельная погрешность определения осадки деформационной марки, расположенной в середине замкнутого хода, вычисляется по формуле:

(42.18)

где k — коэффициент, принимаемый в соответствии с классом нивелирования равным 0,3; 0,5 и 1,5 соответственно для нивелирных ходов I, II и III классов;

n — количество станций в полигоне.

Приложение 43

(справочное)

Скачать документ целиком в формате PDF

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Исторический аспект врачебной ошибки
  • Итоговое сочинение направление опыт и ошибки темы
  • Источники диагностических ошибок педагога психолога
  • Исузу ошибка р0477
  • Итог роковой ошибки братца аленушки