Бұрыш өлшейтін құралдардың дәлдік класстары және қателіктерін анықтау

Қазақстан Республикасының Білім  және Ғылым министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

География және табиғатты пайдалану  факультеті

Картография және геоморфология кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бұрыш өлшейтін құралдардың дәлдік класстары және қателіктерін анықтау

 

 

 

 

 

 

 

 

Тексерген: Бастаубаева Д. Ж.

Орындаған: Темірханова А. М.

ГК-104, 3 курс

 

 

 

 

 

 

Алматы 2013

Мазмұны

І. Кіріспе	3
ІІ. Негізгі бөлім	5
Теодолит	6
Тахеометр	8
ІІІ. Қорытынды  IV. Пайдаланылған әдебиеттер	10 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І. Кіріспе

Геодезиялық өлшеу деп өлшенетін шаманы бастапқы бірлік ретінде кабылданатын басқа бір шамамен салыстыру процесін айтады. Геодезиялық өлшеулерді негізінен үш түрге бөлуге болады:

• Сызықтық - жер бетіндегі нүктелердің арақашықтықтарын анықтау;
• Бұрыштық - горизонталь және вертикаль бұрыштардың мәндерін анықтау;
• Биіктік (нивелирлеу) - жекелеген нүктелер арасындағы биіктік айырымдарын аныктау.

Сызықтық және биіктік өлшеулерде (арақашықтық, биіктік, биік айырым) ұзындық өлшеу бірлігіне метр алынады. Метрдің ұзындығына шамамен Париж арқылы өтетін меридиан ұзындығының 1:40000000 бөлігі алынған. Осының негізінде платина-иридий қорытпасынан метрдің эталоны жасалынды, ол «архив метрі» деп аталды. Кейінгі кездегі жүргізілген дәлдігі жоғары өлшеулер негізінде «архивтік метрдің» ұзындығы бастапқы анықталғаннан 0,21 мм-ге қысқа екендігі анықгалды. Сөйтіп, 1899 жылы 90% платина мен 100% иридий қорытпасынан метрдің халықаралық жаңа 31 эталоны жасалынды. Ресей оның 11 және 28 көмірлі екеуіне ие болды. №28 метрлік эталон Лениградтағы Д.И.Менделеев атындағы ғылыми-зерттеу институтында сақтаулы.

Ұзындық өлшеу жұмыстары дәлдігінің артуы мен метрлік эталон жаңғыртудың  қажеттігіне байланысты, метрдің  жарық толқынының ұзындығына негізделген табиғи эталонына көшу мақсаты көзделді. Өлшеуіштер мен таразылар жөніндегі XI - Бас конференция 1960 метрдің халықаралык бірліктер жүйесінің негізіне «метр-криптон-86 атомының, вакуумдегі шығару ұзындығына тең ұзындық» деген жаңа анықтама қабылдады. Сөйтіп, 68 жылдың 12 қаңтарында Кеңестер үкіметінің стандарты бойынша мемлекеттік тұрақты шама жаңа метрлік эталон болып бекітілді.

Ал қашықтық өлшеуіш сымдар мен рулеткалардың ұзындықтарының дәлдігін анықтап тұру үшін, ұзындығы мемлекеттік эталонмен салыстырылған үш метрлік арнайы белгілер дайындалған. Еліміздің көптеген қалаларында орнатылған осындай компараторлардың бірі-№541 Мәскеудің геодезия, аэрофототүсірістер және картография инженерлік институтындағы белгілі компаратор. Бір метрде 100 см немесе 1000 мм бар. Бұрыштарды өлшеудің бірлігіне градус алынған, ол тік бұрыштың 1/90 бөлігіне тең. Толық шеңбер 360°-тан тұрады, бір градуста-60 ^/ минут, бір минутта - 60 ^//секунд бар. Бұрыштардың мәндерін радиандық өлшеммен көрсетуге болады. Радиан-радиусқа тең шеңбер доғасына тірелген центрлік бұрыш. Ұзындығы 2πR доға 2π радианнан тұрады. Демек, радианның градустық, минуттық, секундтық мәндері р=57,3°; р=3438/; р=206265" тен. Аудандар өлшемінің бірлігі шаршы метр: 10000 м2=1 гектар; 1000000 м2=100га= 1 км². Уақыт, салмақ және температура өлшем бірліктеріне секунд, халықаралык килограмм және Цельсия шкаласы бойынша градус алынған.

Атмосфера ауасының жер бетіне және ондағы барлық заттарға түсетін қысым атмосфералық қысым деп аталады. Атмосфералық қысым мм-мен көрсетілген сынап бағанасының биіктігімен өлшенеді. Нормальдық атмосфералық қысым деп, деңгейінен есептегенде 45° географиялық ендік бойындағы биіктігі 760 мм-ге ген болғаны. Халықаралық бірліктер жүйесі атмосфералық қысым өлшемінің бірлігі паскаль (Па) деп қабылдады, 1 мм сынап бағанасы =133.322 Па.

Геодезиялык өлшеулер тура және жанама болып келеді. Егер шама аспаптың көмегімен  тікелей анықталса, оны тура өлшеу  деп атайды. Егер шама есептеулер арқылы анықталса, онда ол өлшемдердің шама тәсілі болып есептеледі. Геодезиялык  жұмыстар далалық және өңдеу жұмыстары болып бөлінеді. Далалық жұмыстарда әр түрлі өлшеулер жүргізіледі, ал өндеу жұмыстары: есептеу мен графикалық процестерден тұрады. Далалық өлшеулерге пландар мен карталар жасауда немесе арнайы мақсаттарда барлау траншеялары мен құрылыстарын бөлу, трассалар салуда, жер бетінде жүргізілетін геодезиялық өлшеулер жатады. Өлшеулер кезінде қолданылатын аспаптарға:

• арақашықтықтарды өлшеуге арналған өлшеу ленталары, сымдар, рулеткалар, оптикалық қашыктық өлшеуіштер, жарық сәулелі қашықтық өлшеуіштер, т.б;
• бұрыштарды өлшеуге арналған теодолиттер, буссольдар, гониометрлер және т.б;
• вертикаль биіктіктерді өлшеуге арналған нивелирлер, рейкалар, барометр-анероид, т.б. жатады.

Геодезиялык жұмыстардың нәтижелері арнайы журналдарға жазылады да, дала жағдайында тексеріліп, түсірілетін объектінің схемалық сызбалары жасалынады. Ол сызбаларды сұлба (абрис) деп атайды[5].

 

 

 

 

 

 

ІІ. Негізгі бөлім

Бұрыштық өлшеулер. Горизонталь және вертикаль бұрыштарды өлшеу геодезия мен ең жиі жүргізілетін жұмыстарға жатады. Бұрыштарды өлшейтін негізгі аспапты теодолит деп атайды.

Вертикаль бұрыштарды сызықтардың  горизонталь проекцияларынан жердегі  сызықтардың бағыттарына дейін есептегендегі бұрыштар көлбеу бұрыштары болып табылады. Вертикаль бұрыштарды градустың шкалаларға бөлінген вертикаль дөңгелек арқылы өлшеуге болады. Бір аспаппен горизонталь және вертикаль бұрыштарды өлшеу үшін, онда екі жазықтық бар.

Вертикаль бұрыш  — вертикаль жазықтықта жатқан бұрыш. Геодезия және астрономия практикасында, әдетте, қарапайым бағыт пен горизонталь жазықтық немесе тік сызық арасындағы вертикаль бұрыш өлшенеді. Горизонталь жазықтықпен арасындағы бұрыш еңістік бұрышы, ал қарау бағыты мен тік сызық арасындағы бұрыш зениттік қашықтық деп аталады. Еңістік бұрышты горизонт жазықтығынан жоғары қарай — 0°-тан + 90"-қа дейін төмен карай — 0°-тан — 90"- қа дейін есептейді. Зениттік қашықтық барлық уақытта оң, сондықтан оны зенит бағытынан есептейді. Зенит қашықтығы мен еңістік бұрышының алгебралық қосындысы 90"-қа тең болады.

Вертикаль бұрыштарды өлшеу — вертикаль дөңгелектің көмегімен вертикаль немесе көлбеу бұрыштарды өлшеу әдісі. Вертикаль бұрыштарды өлшеу қолайлы болу үшін вертикаль дөңгелекте дүрбінің көздеу өсі горизонталь бағытта және ондағы деңгей үлбіреуігі нөл пунктте тұрғанда вертикаль дөңгелектен алыңған есеп 0°00'00° болуы керек. Шынына келгенде есеп нөлге тең болмай шығады. Сондықтан вертикаль дөңгелекте нөлдің орны деп аталатын мәндік шама болады. Нөлдің орны вертикаль дөңгелек лимбі бөліктерінің белгіленуіне байланысты әр теодолитте әр түрлі формулалармен анықталады.

Горизонталь бұрыштарды өлшеу — теодолиттің құрылмасына, өлшеудің шарттарына және қойылатын талаптарға байланысты өлшеу. Горизонталь бұрыштарды өлшеудің жеке бұрыш, айналма, қайталаулар әдістері бар.

1. Жеке бұрыш өлшеу әдісі —  теодолиттік жүрістерде жобадан  жергілікті жерге бұрышты көшіруде  және тағы да басқалары жұмыстарда  жеке бұрыштарды өлшеу үшін  қолданылады. 

2. Айналма әдісі - есептеу қателерінің  әсерін азайту мақсатымен өлшеудің ақырғы нәтижесінің дәлдігін арттыру қажет болғанда қолданылады.

3. Қайталаулар әдісі — триангуляцияда  және полигонометрияда бір нүктеден  үш және одан да көп бағыттар  арасындағы бұрыштарды өлшеу  кезінде қолданылады.

Жер бетінің әрқилы физика-географиялық жағдайлары жүргізілетін геодезиялық  өлшеулер дәлдігіне әсерін тигізеді. Сондықтан да қоршаған ортаның зиянды әсерін жою немесе әлсірету өлшеу жұмыстары кезінде пайдаланатын аспаптарды, өлшеу әдістерін және жұмыс жүргізу тәртібін дұрыс таңдауға тікелей байланысты.

Есептеу процесі өлшеу нәтижелерін бір жүйеге келтіріп, математикалық өндеуден және оларды пайдалануға неғұрлым жарамды түрге келтіруден тұрады. Есептеулерді жеңілдетіп, қажет нәтижелерді тез табуға және есептеулердің дұрыстығына көз жеткізу үшін, барлық есептеулер белгілі бір схемалар бойынша жүргізіледі. Геодезиялық өлшеулердің әртүріне лайықты арнайы есептеу схемалары таңдалынып алынады. Есептеу жұмыстарын жеңілдету үшін әртүрлі қосымша құрал-жабдықтар: кестелер, графиктер, электрондық есептеу машиналары, т.б. қолданылады.

Графикалық, процесс өлшеу мен  есептеу нәтижелерін белгілі  шартты белгілерді сақтай отырып, сызба  түріне келтіру. Алынған жазбалар жүргізілген геодезиялық немесе маркшейдерліқ жұмыстардың түпкі өнімі болып саналады. Кейінгі әртүрлі инженерлік жобалау, есептеу және жобадан жергілікті жерге көшіру жұмыстары алынған осы сызбалар негізінде жүргізіледі. Сондықтан, сызбалар мұқият тексеріліп, өте дәл мәліметтер нәтижесінде жасалынуы қажет. Сонымен қатар, графикалық жағынан сапасы өте жоғары болуға тиіс[2].

 

1. Теодолит

Горизонталь және вертикаль  бұрыштарды өлшеудің жоғарыда айтылған ұстанымына орай теодолиттің құрылысы көрсетілген.

 

 

 

 
1-сурет. Теодолиттің  құрылысы [3]

 

Бұрышты өлшеген уақытта  теодолит штативке орнатылады. 1-суретте  геодезиялық және маркшейдерлік  жұмыстарда кеңінен қолданып жүрген 2Т30 теодолитінің сыртқы бейнесі көрсетілген. Мұнда есеп алатын құрылғы микроскоп, вертикаль және горизонталь дөңгелектер, дүрбі, т.б. орналасуы көрсетілген. Дүрбі бақылайтын нүктені жуықтап нысаналау үшін оптикалық визирмен жабдықталған. Дүрбіні фокустау кремальераны айналдыру арқылы жүзеге асады. Есеп алатын микроскопқа жарық түсіру үшін шалқаймалы айна қолданылады.

Қазіргі кезде қолданып жүрген теодолиттер бұрыш өлшеу дәлдігіне, есеп алу құрылғыларының түрлеріне, горизонталь дөңгелектің вертикаль осьтері жүйесінің құрылысына және атқаратын міндеттеріне қарай әр түрлі болып бөлінеді.

Горизонталь бұрыштарды өлшеу  дәлдігіне қарай теодолиттер  үш топқа бөлінеді:

1. Техникалық Т15К, 2Т30, 2Т30М теодолиттік және тахеометриялық жүрістер мен түсірістерде, сондай-ақ жер бетіндегі және жер асты қазбаларындағы маркшейдерлік жұмыстарды атқару кезінде бұрыштарды өлшеуге арналған.
2. 2Т2 дәл теодолиттері 3 және 4 кластық триангуляция мен полигонометрияда бұрыштарды өлшеуге арналған, ал 2Т5К – триангуляциялық тораптар мен 1, 2-разрядты полигонометриялық, сонымен қатар, жер беті маркшейдерлік жұмыстарында бұрыштарды өлшеуге арналған.
3. Жоғарғы дәлдікті электронды теодолиттер және Та2М тахеометрлері полигонометрияда бұрыштарды өлшеуге арналған[1].

 

2. Тахеометр

Топографиялық түсіріс және басқа инженерлік-геодезиялық жұмыс  түрлерін жүргізуде далалық өлшеулерді автоматтандыру үшін жоғары дәлдіктегі электрондық тахеометрлер жасалып  шығарылған. Электрондық тахеометр  құрылысы кодты теодолиттің негізінде  жасалынған. Ол бұрыш өлшеу бөлігінен, сәулелі арақашықтық өлшеуіштен және біріктіріп орналастырылған ЭЕМ-нан  тұрады. Бұрыш өлшеуіш бөлігімен горизонталь және вертикаль бұрыштар өлшеніп, сәулелі арақашықтық өлшеуіш арқылы ұзындық анықталады. Мысал ретінде Ресейде шығарылатын (2-сурет) электрондық Та3М тахеометрін атауға болады:

2-сурет. Та3М  электрондық тахеометр [4]

 

ол арқылы горизонталь  бұрыштарды, зенит аралығын, көлбеу аралықты 10 мм үйлеспеушілікпен анықтауға  болады және горизонталь салындылар, өзара биіктіктер, көздеу биіктіктер, координата өсімшелері немесе көздеу нүктелерінің координатары анықталады. Аспап үш режимде жұмыс істей  алады: жекеленген, жартылай автоматты, автоматты және бақылау режимінде. Геодезиялық есептер атмосфераның рефракциясын, жердің қисықтығын, температураны, қысымды, аспап штативтерінің және шағылыстырушылар биіктіктерінің айырмашылықтарын есепке ала отырып шығарылады.

Бұрыштық өлшемдер градустар  мен гон арқылы өлшенеді. Аспаптың бұрыштық сезгісі кодты жинағыш  типті болып келеді. Тахеометрдің жиынтығында шағылыстырушылар, штативтер, ток көзі, заряд беру, зарядты  жою құрылғылары, аспапты түзету және күту жабдықтары кіреді.

Түнде жұмыс істеу үшін Та3М тахеометрі электр жабдығымен қамтамасыз етілген. Цифрлық таблоға  түсетін оперативтік ақпаратты  тахеометрдің жадысына немесе сыртқы жинағышқа енгізуге болады.

Ресейде шығарылатын 2Та5 тахеометрі Та3М атқаратын жұмыстарды орындайды, бірақ оның техникалық сипаттамалары  өзгеше: горизонталь бұрыш өлшеу қателігі – 5", зенит аралығын өлшеу қателігі - 7", көлбеу аралықты өлшеу қатесі – (5+3 D км) мм.