Инженерно-геодезические работы требуют непрерывного прогресса применяемых на практике методов. В этой статье будет затронуто совершенствование способов измерения прямолинейности и отклонений от нее.
Статьи по теме. Подробнее про весь комплекс геодезических изысканий для строительства зданий, обмеры границ и проектирования - читайте по ссылкам.
В процессе развития науки и техники возрастают требования к методам измерений непрямолинейности и соосности различных объектов в метрологическом и технологическом планах. Реализация этих методов является одной из наиболее сложных задач инженерной геодезии.
Это связано в первую очередь с тем, что средства измерения непрямолинейности, как и многие другие, должны содержать в своем составе рабочие меры (эталоны), по отношению к которым производится сравнение их прямолинейности с измеряемыми объектами различными способами.
Для решения инженерно-геодезических задач эта мера по длине должна соответствовать измеряемым объектам, которые могут иметь длину до 100 м, а погрешность отступления от прямолинейности рабочей меры должна быть при этом существенно ниже общей погрешности средства измерений. Эти обстоятельства в соответствии с современными требованиями существенно усложняют задачу создания новых эффективных методов таких измерений с высокой точностью на больших трассах.
Рассмотрим кратко основные известные методы измерений и наиболее типичные оптические схемы их реализации.
Традиционным методом, используемым до настоящего времени, является механический, в котором в качестве эталонов прямолинейности используются специальные линейки, натянутые струны и другие рабочие меры, позволяющие проводить измерения, в основном, на коротких участках длиной до 10 м, например, при измерениях непрямолинейности направляющих станин станков, подкрановых балок, в строительстве на коротких трассах и при других инженерно-геодезических работах. Отметим, что при использовании струн необходимо проведение специальных расчетов величин их провисания и бокового смещения под влиянием внешних воздействий.
Известен также способ измерения отклонений от прямолинейности на основе микронивелиров, который заключается в том, что на измеряемой поверхности устанавливается микронивелир — рейка длиной 1м с укрепленными и на ней цилиндрическим уровнем, подъемными винтами и индикаторами смещения часового типа, установленными на ее концах вблизи винтов.
Отступление от прямолинейности измеряемых объектов по всей трассе производится путем перестановки микронивелира вдоль нее последовательно шаговым способом, вычислением микропревышений и их суммированием с учетом знаков. Такой способ применим только для измерений вертикальных смещений объектов, например, головок рельсов. К недостаткам этого способа относятся низкая производительность измерений и накопление погрешностей результатов измерений при перестановках микронивелира вдоль трассы.
К другим широко применяемым на практике способам относятся оптические методы, в которых в качестве рабочих мер, называемых в литературных источниках референтными направлениями (РН), используются визирные оси оптических зрительных труб на длинах трасс до 100 м . При этом способе задания РН на измеряемых объектах (рельсы, шоссейные дороги, различное оборудование и др.) устанавливаются подвижные измерительные марки (ИМ), на которых нанесены специальные знаки, например, в виде бисектора или креста, положение которых относительно РН регистрируется различными способами. Основной из них связан с необходимостью перефокусировки зрительных труб на ИМ, перемещаемых по длине измеряемых трасс на небольшие расстояния (10 м), что вызывает излом визирной оси, возникающий вследствие децентрировки фокусирующих компонентов зрительных труб. Этот фактор приводит к нестабильности пространственного положения РН, а следовательно, и к повышению результирующих погрешностей.
Для исключения излома визирной оси зрительной трубы во время измерений известно много способов, позволяющих фокусировать зрительную трубу с помощью специальных фокусирующих компонентов, например путем использования нерасстраиваемых оптических отражателей, что приводит к дополнительным энергетическим потерям и усложнениям средств измерений.
Другим способом исключения этого отрицательного фактора является использование оптических методов измерений, в которых отсутствует перефокусировка.