Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Практикум по геодезии

..pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
25.81 Mб
Скачать

II. Литература:

Чеботарев А . С С елихапович

В. Г,,

Соко­

лов М. II. Геодезия. Ч. И. М., Геодезиздат, 1002, § 20—24.

Инструкция по

вычислению нивелировок.

М., «Недра»,

1971.

.Подобия'

и принадлежности: логарифмическая

ливенка,

III .

счеты, линейка или угольник, полевые журналы, ведомости для вычислении.

IV. Последовательность выполнения задания:

1)уравнивание одиночного нивелирного хода;

2)уравнивание сети с одной узловой точкой;

3)уравнивание сети способом эквивалентной замены;

4)уравнивание сети способом последовательных приближений;

5)уравнивание сети способом полигонов В. В. Попова непо­ средственно па чертеже сети.

При проложенпи нивелирных ходов п сетей III класса произ­ водится измерение пе только необходимых для вычисления отме­ ток превышений, по и некоторое число избыточных превышений.

Избыточные измерения производятся для проведения кон­ троля в работе, повышения точности окончательных результатов, оценки точности как полевых измерений, так и полученных ре­ зультатов.

Наличие избыточных измерений приводит к необходимости производить уравнивание измеренных величии, целью которого является устранение невязок, возникающих в данном ряде изме­ рений, путем вычисления и введения поправок в измеренные величины.

В одиночном нивелирном ходе вследствие неизбежных ошибок, сопровождающих измерение превышении, сумма превышений по ходу не будет равна разпостн высот исходных точек. Полученная невязка распределяется с обратным знаком пропорционально обратным весам превышений по секциям, т. с. вычисляются по­ прании в измеренные превышения. По полученным уравненным превышениям вычисляют наиболее надежные высоты промежу­ точных реперов.

Оценка точности полевых измерении и одиночном ходе произ­ водится по разностям двойных измерений.

Наиболее наделено значение высоты а системе ннлелпрны.х ходов — нивелирной сети — с одпой узловой точкой определяется по принципу общей арифметической середины с учетом весов изме­ ренных превышений. По разпостн между уравненным значением высоты узловой точки н высотой тон же точки, полученной но любому из нивелирных ходов, определяют величины поправок в измеренные превытеппя этих ходов. Поправки в превышения каждого хода вычисляются так же, как в одиночном ходе.

Ннвелпрпыс сети со многими узловыми течками уравниваются по правилам метода наименьших квадратов параметрическим пли коррелатным способами. Этп способы изучаются студелтамл з соответствующих разделах курса теории математической обра-

G1

J T K I I

юодезпческих измерений п подробио излагаются в учеб-

нлко

[5].

Для иипелприых сетей с небольшим числом узловых точек

кроме

указанных еще ирпменяются следующие способы уравни­

вания:

 

осыоваыиый на весовом среднем «способ эквивалентной замены»;

основанный па параметрическом способе — «способ после­ довательных приближений» н «способ узлов» (разработанный проф. 13. В. Поповым);

основанный на коррелатном способе — «способ полигонов»

(разработанный нроф. В. В. Поповым).

МЗО

м PenJ j.Q у

& у

<7н у

 

3! Q

у ,°°

т; ев:

*3.441

+6,11$

л5,355

*0.907

-3.308

-6./63

В5'М

* Ю, 950

-10966

-3.433

-6.400

-5.369

- 0.69В

*3.196

*6.173

 

Рис. 24. Схема одиночного нивелирного хода

 

Из перечисленных в курсе геодезии изучаются способы экви­ валентной замены, последовательных приближении, полигонов В. В. Попова (способ распределения невязок в полигонах непо­ средственно на чертеже сети).

Для оценки точности полевых измерений в нивелирных сетях используются поправки ходов.

Рассмотрим способы уравнивания одиночного хода п нивелир­ ных сетей с одпон и более узловыми точками на коикретпых при­ мерах, по ходу решения которых приведем необходимые формулы н пояснения. •

1. Уравнивание одиночного нивелирного хода. П р и м е р 1. Произвести уравнивание одиночного хода нивелирования III класса, проложенного между марками II класса. Исходные дан­ ные ц нзмерениые волнчпиы приведены па схематическом чертежо

хода

(рис. 24).

В табл. 15 приводится решение примера и последовательность

его выполнения.'

а)

О ц е н к а к а ч е с т в а п ы в е л п р о в а н п я . Оцеика

производится по разностям измеренных превышений в прямом

п

обратном ходах. Выполняется она так же, как это указано

в

задании Н.З (см. табл. 14).

 

В графы 1—5 (табл. 15) выписывают со схемы хода исходные

Данные п измеренные величины. В графе 7 вычисляют по формуле (11.8) разиостп превышений по прямому и обратиому ходам. Раз­ ности d контролируют суммированием величин, записанных в гра­ фах 4, 5 н 7,

2 ^пр + 2 ^обр = X

02

IS

тО

е

м

2 о»

к

с.с»

О (S

л с

2 2

 

1

2

100

1

11

2

12

3

13

4

14

5

15

6

16

7

30

2

Т а б л и ц а 15

Ведомость уравнивания превышений п вычисления высот репсрол холл ттвелпровапня 111 класса

К й

 

 

Ъ*

О

 

3 +

 

2

г

р? в

&г?

*

« 3

Си -с

я

д

 

Прспмшсния

3 , о

fc* м

ое А

£3. -i О е ■=

5

Среднее Л;. М

л

Расхождении

1

Sпредель­нолопу-стнммс,мм

= i

т

 

Si

 

s

7

8

3,1

—8,163

+8,173

—8,168

+10

±18

7,8

-3.20S

+3,196

—3,202 -

—12

±28

4,7

+0,907

—0,898

+0,902

+ 9

±22

6,1

+5,355

—5,369

+5,362

—14

±25

6,0

+6,415

-6,400

+6,408

Н-15

±24

5,2

+3,441

-3,433

-3,437

+ 8

±23

8,4

+10,950

—10,968

+10,959

—1S

±29

41.3

+15,097

—15,699

E/i =

___ О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= +15,698

 

 

 

 

//к — //,. =

+15,748

 

 

 

 

/л =

—Q.Q50 м

 

 

 

 

Л

j. ,

_

 

 

«1

 

di

а

§5

16

 

и

в £ :

-i

 

Ч

а Е ац

 

с

В О SJ.

 

 

о £

£ а §1.

 

 

М р*

 

 

0

10

и

12

 

100

32,3

+ 4

—8,164

144

18,5

+ 10

—3,192

81

17,2

+ 6

+0,908

196

32,2

+ 7

+5,369

225

37,5

+ 7

+6,415

64

12,3

+ 6

+3,443

324

38,6

+ 10

+ 10,969

1134

188,5

+50

+ 15,748

г

О

1

 

£ Е<51 Я

о 3 С

 

*«•

н

E £tc

 

J ^ a e s

Л

£

к н feS

 

5 ё о о э

о

я S о<

 

= с.= л о й

ё

О S-

& 5 л 5 -

«Кс

о

в в (S О ь- Я

3

с:^

AS ^ О

л

а.в So® *

UX3S

2

UStlSBS

13

14

15

 

16

185,314

 

 

 

 

177,150

0,35

4.4

 

1,2

173,958

0,12

7,5

 

2,0

174,866

0.10

8,2

 

2,2

180,235

0,10

8,2

 

2,2

186,650

0,11

7,8

 

2,1

190,093

0,15

6,7

 

1,8

201,062

 

 

 

 

пред/л113 —10

± 0,0Г>4 м.

 

 

2.6

Контроль:

w,tM=JL " j / j f ^ e 2.G мм; п»км —

= 2.6 мм;

 

*

ТГ=7= 0.60 ми.

 

 

 

г i4

Вмчпслял П. I f . Казарин

Получеиные разиостп сравнивают с предельными зиачецнямп, иайдешшмп по формуле (11.5) и делают заключение о соответствии полевых измерений данному классу нивелирования.

б)

У р а в н и в а н и е п р е в ы ш е н и й и в ы ч и с л е ­

н и е

о т м о т о к п р о м е ж у т о ч н ы х р е п е р о в . В гра­

фе б вычисляют средине из абсолютных значений прямого п об­ ратного нревышеппй. У полученных величин проставляют зиак, соответствующий прямому превышению. Вычисление средних

превышений

контролируют выражением

 

2 1^*пР И*2 1^,обр I

 

2

2 1 4 1 -

Невязкп

нивелирного хода

вычисляют по формуле (II.6);

ее сравнивают с предельным значением, полученным по (II.7). Поправки в измеренные превышения по каждой секции на­

ходят по

формуле

 

 

 

 

■V —

- r L ‘-

(Н-9)

В графе 12 вычисляют исправленные превышепия с контролем

по формуле

 

 

 

 

 

2 ( Л Ср + *) = Я к - / / 1Г

(И .Ю )

Затем вычисляют высоты промежуточных реперов

 

 

 

П t+l —H l +

+ uh{t

(IM1)

где Н{ — высота

предыдущей точки (марки или репера);

Н м — высота

последующей

точки.

 

Вычисленные высоты точек записывают в графу 13.

 

в)

О ц е н к а т о ч н о с т и п о л е в ы х и з м е р е п п й.

Оценку производят по разностям двойных измерений d {.

Средшою

квадратическую погрешность среднего превышения по ходу дли­ ной 1 км вычисляют дважды, соответственно по основной п кон­ трольной формулам

(11. 12)

««=4-/тгг (П13)

где п — число разпостей.

В формуле (11.12) вес измеренного превышения определяется

как pht

—.1!Llt

а в

формуле (11.13) обратный вес — как 11рн, =

= Ll.

 

 

 

 

Величины

drt

п d J 1 L t вычисляют в графах 9 п 10, причем d ,

берут в

мм,

а ^

в

км.

64

Для суждепня о надежности проведепном оценки точности вычисляют среднюю квадратическую погрешность самой погреш­ ности

 

 

">КИ

 

(11.14)

 

 

тт,

*

 

 

км УЪг

 

г)

U ц с и к а т о ч н о с т и

уарв н о п н ы х з н а ч е -

н п и.

Состоит в вычислении средних квадратпческнх погрешио-

стой промежуточных

реперов в ходе,

 

 

которые находят по формуле

 

 

 

М П{=

(И*15)

 

 

V1я,

Вэтой формуле Р Н[— вес отметки

репера, средняя квадратическая погрешность которой вычисляется. Для вычисления Р П( служит формула

Р -

1 |

1

[LIi

 

Я|

№1}

M in

Ш/+1 ‘

Рпс. 25. Схема сота с одной

 

 

 

(11.16)

узловой точкой

Здесь

[L]1 — длнпа

всего хода;

 

[Ь][ — длина хода от начальной марки до репера с номе­ ром i ;

[£1"+1 — длина хода от коночной марки до репера i. Например, для репера 12 вес будет равен

Р я , i

1

_

41.3

0,12.

30.4

*" 10.9• 30.4 =

Веса отметок записывают в графу 14, а средппе квадратпческпо погрешности в графу 15. В графе 16 вычисляют средние квадрати­ ческие погрешности самих погрешностей реперов

 

 

 

т,Пу км

 

т* п , =

(11.17)

 

 

2.

Уравнивание сетп

с одной узловой точкой. П р и м е р 2.

Произвести уравнивание сети нивелирования III класса с одной

узловой. точкой (рпс. 25).

Все исходные дапные п измеренные

величины (средние превышения и длины ходов) приведены па. схе­ матическом чертеже сети.

Решение примера и последовательность его выполнения при­ водятся в табл. 16 п 17.

а) О ц е п к а к а ч е с т в а н и в е л и р о в а н и я п п р о ­ в е р к а с о о т в е т с т в и я е г о д а н н о м у к л а с с у . Оценка качества производится сравнением вычисленных невязок

-V

,Ns К6402

65

Т аблица 16

Ведомость сравпеппя вычислсшшх повязок по полпгопоы с их допустимыми значениями

О

Порядок обхода

С

полигона

Ё

 

g

 

С

 

2

 

IОт М25 до М38 II О т Ы38 до М85 III О т MS5 до М73

с

 

р

 

 

 

«

а

о

 

«

я

 

 

Ё

 

 

►Э

W

5

g

 

 

«

 

В

 

 

<0

а

и

К

О .

 

3

к

а

§

В -с

 

о

а

О .

s W

 

л

ь.

В Р

и

S

 

а ■

 

 

с

0

 

 

§

Ь

 

6 *

 

 

 

с О

 

ctf

В

5 я

 

ё е

я

а

 

 

s 2

ft

X

rt

 

« £

ё §

п

и

 

а е

1

а

с

g <

2 а

 

2

R

а

*S

 

>•

о

ьГ

а

R а

м »

 

о с

Д

Ctx

В с

О с

1, 2

— 0,301

— 0,321

+ 2 0

38,7

±61

-20

2, 3

— 6,263

— 6,231

-3 2

49,6

±70

+32

3, 4

“1-6,056

-f-6,043

+13

49,2

±70

-13

Вычисляла В. А . Беляша

по полпгопам с их допустимыми значениями. Вычисления распо­ лагают в таблице (см. табл. 16).

Для данпой сети можно выбрать три разомкнутых полигона. Полигоны обозначают римскими цифрами, а направление обхода указывают стрелками. Невязку /л каждого полигона вычисляют

по формуле (11.6), в которой 2 ^ — сумма превышений по ходам, образующим полигон.

Предельную невязку полигона нивелирования III класса вычисляют по формуле (II.7), в которой L — длина полпгопа, равная сумме длин ходов, составляющих полигон.

Как следует из табл. 16, невязки по всем полпгопам мепьто предельпых, следовательно, точность полевых измерений соот­ ветствует требованиям, предъявляемым к нивелированию III класса, и можно переходить к уравниванию сети.

б)

В ы ч и с л е н и е н а и б о л е е н а д е ж н о г о з н а ­

ч е н и я в ы с о т ы

у з л о в о г о

р е п е р а и у р а в н и ­

в а н и е

п р е в ы ш

е н и й . Высоту

узлового репера вычисляют

как среднее весовое пз отметок, вычисленных по ходам от исход­

ных марок и

реперов по

формуле

 

 

 

 

 

 

JJ_ Н\Р\ + Я 2Р2 +

• -

.+

£Гпрл

(11.18)

 

 

Pl +

P« +

- • . + Рл

 

 

 

 

 

где Н[, #£,

. .

Н'п —>высоты

узловой

точкп, вычпелепные по

 

 

ходам

1, 2, . . .

п;

 

Pit Р и

• • •» Рп г - веса

измеренных

превышений

по ходам

 

 

1,

2,

. . ., п

(или

вычисленных по ним

 

 

от

твердых

точек отметок).

 

Вычисления производят в ведомости уравнивания (см. табл. 17).

В графы 1,

2, 3, 4, 5 и 6

выписывают

со

схемы сети

исходные

66

ер еп тр

зу ол ов ог

,N

1

1 0

Т а б л п ц а 17

Ведомость уравпипашгл превышепгш и пычислопнп пысот путстов сети пппслпроваппл III класса

S

а

а

Я

И

a

в

S

К

ё

*

г

25

38

85

73

м а р о к

о д о в

е т к и м

т м ,-.

l х

О Н

M

3

t ,

1 6 5 . 1 1 6

1

1 6 4 . 7 9 5

2

1 5 8 . 5 6 4

3

1 6 4 . 6 0 7

4

ijT

а

о

5

и

ГЗ

э

я

В я

ыя

5

2 2 . 5

1 6 . 2

3 3 . 4

1 5 . 8

 

 

р е ­

 

во

 

у з л о в о г о

, м

Э

 

и

\

a

 

т к

н

п < -

тОм е

епр а

3

я

 

 

а

.•

 

 

С

7

- 1 , 2 3 1

1 6 3 , 8 8 5

— 0 . 9 3 0

1 6 3 . 8 6 5

+ 5 . 3 3 3

1 6 3 , 8 9 7

- 0 . 7 2 3

1 6 3 , 8 8 4

Я 0 =

1 6 3 , 8 6 5

1 5 , 3

//=■- 1 6 3 , 8 8 0 э

 

 

*rt| -•

 

 

N М

 

Я

II

 

а

 

л

о

 

•«*

0>

 

ц>

W

 

9

9

+

2 0

1 ,1 1

 

0

1 . 5 4

+

3 2

0 . 7 5

+

1 9

1 , 5 8

 

 

4 . 9 8

 

g

 

 

 

Р

 

 

 

Я

 

 

 

ч*

 

 

 

Р

 

 

 

СЗ

 

 

 

1-

D

в

« Г

о

*«•

»«4

еГ*

К

е .

а

1 0

и

1 2

13

+ 2 2 . 2

— 4 . 7

- 5 . 2

2 4 . 4

0

+ 1 5 . 3

+ 2 3 . 6

3 6 1 . 0

+ 2 3 . ! )

— 1 6 . 7

- 1 2 , 5

2 0 8 . 8

+ 3 0 . 0

— 3 . 7

— 5 . 8

2 1 . 5

+ 7 6 . 1

 

+ 0 . 1

6 1 5 . 7

•*“ ” У т = т “ 14,3

мм;

 

 

т „

 

 

 

м ~ /

Ш14.3 л

 

14.3

■ЪЛ мм;

т

ткы~т7Ш—2>9 мм'|

 

/ 2 5

 

/4.98'

 

 

Отпет: //10=ЮЗ,880 м ±6,4 мм (±2,0 мм).

о»

1 4 . 3

: 5,8 мм;

2 ( 4 - 1 )

5 . 8 = 2,0 мм.

Вычисляла В. Л. Белякова

дпнпыс п пзмерсппыо вслпчппы, обращая впиманпо па зпак превыптспия. Направление превышения указано стрелкой.

Высоту узлового репера по каждому ходу Н\ вычисляют как алгебраическую сумму ш.гсоты исходной марки и измеренного превышения. Записывают получепцые впачеыпя в графу 7.

В графе 9 по одной па формул

С

Л = 1Г*

С

(11.19)

 

P t~ Ni .

 

вычисляют вес измеренного превышения по ходу (плп вычислен­ ной по нему от твердой точки отметки).

Здесь Lt — длпна

хода, км;

N t — чпсло

стапцпй в ходе;

С— постояпиое число, выбираемое с расчетом, чтобы зна­ чения весов выражались числами, близкими к еди­

нице (для удобства вычнслелпй).

Велпчплу С можно

определить приближенно как

 

С =

2

(II.20>

 

 

 

где Ь„Лп п LJMX — длина

мпиимального п макспмальиого

ходов

в сети.

 

 

Следует иметь в виду, что, устанавливая чпсло С, одновре­ менно выбирают число измерений, вес которых при оцепке точ­ ности полевых измерений принимают за единицу.

В даппом прнмсро за едиппцу удобно взять вес превышения

в ходе длпиой 25 км,

так как

С =

15.8+33.4 = 24С ^ 25>

Отметку репера 10 получают по формуле (11.18), которую преобразуют к удобному для вычислении виду;

я = я „ + - ! а I ,

(11.21)

где 7/0 прпблпжеппое ’значение е ы с о т ы ;

в, = Щ II0 — разность между высотой точки, полученной по каждому ходу п вычислеппой приближение;

[р! — сумма весов пзмерепкых превышении по ходам.

За прпблпжеппое значеппе Я 0 удобно принять наименьшую высоту; для данного примера опа равна 163,865 м. Наиболее на­ дежное значение высоты вычисляют с округлеппем до 0,0001 м.

Разности

записывают в

графу

8, а произведения е,р, в

графу 10.

 

репера,

вычисленное по формуле

Значеппе высоты узлового

(11.21), является окончательным п наиболее падежным.

ез

Поправки в прсвышеппя отдельных ходов вычисляют как рпзностн между наиболее падежным значением высоты узлового репера п его значениями, получеппымп по этим ходам

 

1 > ,= //-Я ;.

(11.22)

Например, поправка

в превышение по первому ходу

v t =

= 163,8803 — 163,885 =

—0,0047 м = —4,7 мм. Записывают по­

правки в графу 11.

Вычисление поправок контролируют, используя соотношение

[pv]=0j

(11.23)

пли при наличии погрешностей округлепий

 

|М |« Р 1 р ) ,

(11.24)

где Р — предельная погрешность округления велпчпиы среднего весового значения высоты п поправок.

Подставляя в формулу (II.24) значение р = 0,05 мм (для дапного примера), получпм перавепство 0,1 <3 0,25.

Контроль вычислеппя поправок можно провести также их суммированием по ранее памечеппым полигонам. По каждому

полигону

должно выполняться

равенство

 

 

2

у =

~ / а-

(И-25)

Вычисленные значения

записывают в последнюю

графу

«табл. 16.

 

 

или. (11.24), а также по (11.25)

Контроль по формуле (11.23)

является заключительным при уравнивании сети.

 

Уравненные значения превышений по отдельным ходам вычис­

ляют по

формуле

 

 

 

 

=ЛЦЭЫ^-}-D/.

(11.26)

Дальнейшее распределение поправок в превышения по сек­ циям в каждом ходе производят так же, как в одппочпом ппвелпр-

пом ходе.

В данном примере этп вычисления не приводятся.

в)

О ц е н к а т о ч н о с т и п о л е в ы х и з м е р е н и й .

Оценка точности состоит в вычислении средних квадратических

погрешностей превышения, вес которого принят за

единицу [i,

и прсвышеппя по ходу в 1

км, тни

 

 

 

 

(11-27)

 

 

™км = -р=г.

(II.28)

Здесь п — число

всех ходов;

 

А; — число

узловых

точек;

 

09

С — постоянное, принятое в формуло (11.19) для вычисле­ ния веса.

Величины pt v\ вычисляют и записывают в графе 13. В вашем примере С = 25, следовательно, полученная величнпа р = = 14,3 мм представляет собой среднюю квадратическую погреш­ ность превышения хода, длиной в 25 км.

Обычно велпчнпу и вычисляют по формуло (11.27) па основа­ нии ограниченного числа измерений, поэтому для определения надежности р вычисляют среднюю квадратическую погрешность

-2,075

самой

погрешности

по фор-

муле

 

 

 

 

У Ц ^= Т) *

 

г)

О ц е н к а

т о ч н о с т и

 

у р а в н е н н ы х

з н а ч е н и й .

 

Качество уравненных значений

 

определяется средней квадратиче­

 

ской погрешностью,

вычисляемой

 

для узлового репера по формуле

Рис, 26. Схема сотп с тремя уз­ ловыми сочкамп

М _

- _ JL _.

V M

V pu, ’

 

<И.ЗО)

где

(Pi = ^Н/ = Pi + Рг + • ■• "г Рм (11.31)

п средней квадратической погрешностью самой погрешности

 

%

(11.32)

 

п ы ~ г у т г , -

 

 

3.

Уравнивание сети способом эквивалентной замены. П р и ­

м е р

3. Произвести уравнивание нивелирной сетп, опирающейся

ва марки, способом эквивалентной замены и оценить точность полевых измерений п высот узловых реперов. Исходные данные п измеренные величины приведены на схематическом чертеже

сети (рис. 26).

 

Решение примера приводится

в табл. 1S—20 в производится

в следующем порядке.

н и в е л и р о в а н и я . Оцепка

а) О ц е н к а к а ч е с т в а

производится тем же способом, который рассмотрен в примере 2. Для уравнивания сеть, изображенную па рис. 26, разбивают ва четыре полигона: три замкнутых и один разомкнутый; поли­ гоны обозначают римскими цифрами, а направление обхода ах указывают стрелками. Все вычисления располагают в табл. 18.

70