• Nie Znaleziono Wyników

1. Wstęp.

Przez odległość dwóch punktów A i B rozu­

miemy w miernictwie odległość rzutów tych punktów na płaszczyźnie poziomej. W terenie spadzistym nie ustalamy zatem pochyłej odle­

głości AB = So, lecz poziomą odległość AB‘ = s (rys. 1). Przy pomiarach mniej dokładnych uzyskujemy poziomą długość s metodą schod- kowania, natomiast w razie wymaganej więk­

szej dokładności pomiaru, np. przy poligonizacji lub pomiarze mimośrodów, ten sposób zawodzi.

Oprócz znacznych błędów odpionowania końca taśmy dochodzą tu bowiem błędy spowodowane zwisaniem oraz niedostatecznym spoziomowa­

niem taśmy, które to błędy, w przeciwieństwie

do pierwszych, działają z jednakowym znakiem.

Z tej przyczyny, w terenie nierównym, pomia­

ry taśmą ustępują pod względem dokładności

pomiarom mniej ekonomicznym, wykonanym łatami.

W handlu znajdują się wprawdzie pochylniki

(eklimetry) przystosowane specjalnie do pomia­

rów taśmą, jednakie kąt pochylenia terenu a (rys. 1), potrzebny do zredukowania długości na poziom, ustalamy przy pomocy tych przyrzą­

dów z niewystarczającą dokładnością.'Na pod­

stawie doświadczeń stwierdziłem, że popełniany błąd przekracza 1°. Ażeby wykazać, że redukcja długości przy pomocy pochylnika zawodzi przy dokładniejszych pomiarach, weźmy pod uwagę zależność:

jak poprzednio s D za bezbłędne i wyznaczymy średni błąd m h Na podstawie wzoru (5) otrzy­

mamy:

ms — ± —- rnh = rt m h ' sin a . . . (6). h

lub

ms

So

±

mh

s0 sin a.

s = s0 COS a (rys. 1.) . . . (1) i wyznaczmy średni błąd m s przyjmując war­

tość So za bezbłędną, a błąd m a - -±. 1°. Po upo-.

rządkowaniu otrzymamy:

--- - = i --- s i n « = t 0,017 sin a, (2)

So P

z czego widać, że pomimo jednakowej dokładno­

ści pomiaru kąta a , błąd stosunkowy m, ; s„

rośnie ze wzrostem kąta pochylenia terenu.

Stosunki te obrazuje poniższa tabelka, obliczo­

na dla m a— ± 1°.

Dla s „ = 20 m (długość najczęściej spotyka­

nej taśmy stalowej) i z uwagi na wzór (2) ma­

my zależność:

± 0,017 sin a = + 0,05 sin a mu , skąd

= ± . Z l5~ = — 34 cm... (8) Powyższe dowodzi, że chcąc dorównać pod względem dokładności pochylnikowi, wystarczy ustalać różnice poziomów h z niewielką dokład­

nością, bo tylko ± 34 cm na 20 m.

a =

ms i 1 1 1 1

3300 1640 1100 820 660

Gdyby nawet przyjąć m i = ± 0,5°, co w prak­

tyce nie jest osiągalne, to i tak wyniki pozosta­

ną niedostateczne, gdyż dla a = 5° błąd sto­

sunkowy, spowodowany samą tylko niedokład­

nością pomiaru kąta pochylenia terenu, wy­

niósłby już — i- = 1:1320, t. zn. na długości

S o

taśmy 20 m niedokładność redukcji wahałaby się około ± 1,5 cm. To też gdy chodzi o do­

kładniejsze pomiary, pozostaje jedynie ustale­

nie różnicy poziomu B ‘ B — h (rys. 1) na pod­

stawie niwelacji, jak to ma miejsce przy pomia­

rze bazy.

Wówczas

s = s\ - h ? ... (3) łub po rozwinięciu w szereg Taylora:

ń2 h4 ń6 ...

s = So--- --- ---. • (4) 2s0 8 ss o 1 6s50

Dla spadków h : s„ < 1 :9, tzn. gdy na dłu­

gości 20 m teren spada mniej niż 1,8 m, co od­

powiada kątowi a == 5°, można pominąć dalsze wyrazy wzoru (4) i stosować wzór przybliżony:

s = so--- = S„ — As (rys. 1). . . (5)¡i’.

2s„

W celu zbadania, z jaką dokładnością powin­

na być ustalona różnica poziomów h, ażeby do­

kładność redukcji była ta sama jak przy pomo­

cy pochylnika (dla mo = - t l ° ) , przyjmiemy

2. W yniki badań.

Ten fakt naprowadził mnie na opracowanie i wypróbowanie nowego sposobu redukowania długości, zmierzonej taśmą stalową w teren.e nierównym. Inż. St. Kluźniak podaje na str. 492 .swej Geodezji niższej sposób przeprowadzenia prymitywnej niwelacji przy pomocy pionu i pryzmatu. W celu zbadania dokładności takiej niwelacji obrałem w terenie falistym 25 punk­

tów, które utrwaliłem palikami. Długości po­

szczególnych odcinków s przyjąłem umyślnie różne (od 15 — 45 m ), a połączenia punktów zamykały obwód, obejmujący obszar około 10 ha.

Każdy odcinek zaniwelowałem badaną metodą dwukrotnie w przeciwnych kierunkach i na pod­

stawie różnic par spostrzeżeń wyznaczyłem średni błąd jednostkowy spadu na 20 m:

= f-^ r\ rf\ = ± 3,8

cm-Z warunku zamknięcia obwodu wypadł nieco mniejszy średni błąd:

. A A = + 3,4 cm.

Dla uzyskania ściślejszej wartości błędu mh?1 zaniwelowałem wszystkie paliki dodatkowo ni- welatorem. W porównaniu z dokładnością niwe­

lacji przy pomocy pionu i pryzmatu, dokładność pomiaru niwelatorem jest tak wysoka, że wyni­

ki tej niwelacji można uważać za bezbłędne.

Utworzyłem więc różnice E między wartościa­

mi obydwóch niwelacji i otrzymałem średni błąd:

A

A

i*

Tę wartość przyjmuję za prawdopodobną.

Dla zobrazowania dokładności redukcji za pośrednictwem spadów, ustalonych przy pomo­

cy pionu i pryzmatu, weźmy pod uwagę wzór (6) i ustalmy niepewność redukcji dla różnego po­

chylenia terenu. Te zależności charakteryzują najlepiej średnie błędy stosunkowe:

m m h

—— = H--- !ł- sin a = + 0,0028 sin a ,

s0 ~ 20

które podaję w poniższej tabelce.

a = 5U 60 10°

ms 1 1 I 1 1 1 1

s„ 20400 10200 6800 5100 4100 3420 2060 Widzimy zatem, że nawet przy pochyleniu terenu a = 10°, tzn. gdy na długości 20 m spad wy­

nosi 3,40 m, błąd redukcji waha się około 1 cm.

Takiej dokładności nie osiągniemy w żadnym razie przy pomocy pochylnika (dla a = 5° błąd redukcji wynosi tu mm, wobec 3 cm przy po- chylniku). Dokładniejszych wyników nie otrzy­

mamy również przy pomocy łat,'pomimo znacz­

nie większego nakładu pracy.

3. Opis i zastosowanie metody.

Mniej więcej w W długości przekątni zwyk­

łego pryzmatu wypiłowałem w krawędzi, nie- przyległej do rączki, małe wgłębienie. Koniec nitki pionu przyciskałem palcami do rączki, a dalszą część nitki ułożyłem na przekątni pryz­

matu i potem w nacięciu. Pion zwisał swobod­

nie na nitce. W chwili niwelowania rączka oraz przekątnia pryzmatu musi być utrzymywana w pozycji poziomej. Wówczas obraz nitki pionu (i pion) jest widoczny tuż przy prostokątnej krawędzi pryzmatu (rys. 2). Kierunek ten wy­

znacza, poziom.

Na rys. 3 jest przedstawiona taśma stalowa z dwoma kosturami, ułożona pochyło na tere­

nie. Jeżeli kostury są jednakowej wysokości, to utrzymując pryzmat na poziomie górnego koń­

ca kostura, ustawionego na niższym punkcie te­

renu, linia obrazu nitki przetnie kostur drugi w odstępie h, równym różnicy poziomów oby­

dwóch końców taśmy (rys. 3). Miejsce przecię­

cia markuje pomocnik ręką, przesuwając ją po kosturze według otrzymanych znaków tak dłu­

go, aż obraz pionu wskaże na środek ręki. Od­

stęp h może być zmierzony domiarówką. Dla usprawnienia czynności jest jednak lepiej pona- cinać na obydwóch kosturach kreski co 10 cm,

R9s. 2.

licząc od góry ku dołowi. Wówczas pomocnik może odczytywać wielkość h bezpośrednio po­

między środkowym i serdecznym palcem. Cen­

tymetry otrzymuje przez szacowanie. Na pod­

stawie wielkości h ustalamy dla każdego uło- żen'a taśmy poprawkę długości, korzystając z ułożonej tabelki, którą podaję dla S» = 20 m (wartości h i poprawki A s są podane w cm).

Powyższą metodą redukcji długości na po­

ziom zajmowałem się już przed wybuchem woj'- ny. Praktycznie zastosowałem ją jednak

dopie-Rys. 3.

ro w roku 1942 przy większej poligonizacji (120 boków),_ założonej w związku z nowym pomia­

rem węzła kolejowego Ostrów Wlkp. Osiągnię­

te wyniki były bardzo dobre, pomimo wielkich trudności terenowych (prace przy przebudowie węzła kolejowego były jeszcze w toku), a do­

świadczenie wykazało, że pomiar boków odbywa się omawianym sposobem znacznie szybciej niż metodą schodkowania. Poza tym jest tu pewna dogodność, bo nie ma różnicy przy pomiarze pod lub z górki, co w praktyce nie jest obojętne.

Tak samo nie można nie doceniać faktu, że

po-h = 20 28 35 40 49 !

57 63

1

77

I 89 i 100

j

109 118

1 ''

127 134 141

A s = 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0.8 | 1,0 i

1,5 2,0 i 2.5 ' 1

3,0 i 3,5 :

1

1

4,0 4,5 5,0

24 P R Z E G L Ą D G E O D E Z Y J N Y Nr 1 miar nowym sposobem jest więcej zmechanizo­

wany i przede wszystkim znacznie mniej mę­

czący, tak dla pomocników, jak i mierzącego.

Ujemną cechą nowej metody jest duża zależność dokładności od siły wiatru. Lecz i tu góruje ona nad metodą schodkowania, gdyż dokładne od- pionowanie końca taśmy nie jest możliwe pod­

czas wiatru. Dokładniejsze pomiary nie powin­

ny być zresztą w takich warunkach wykony­

wane.

Jeżeli przy pomiarze zdarzyło się, że wskutek nierówności terenu taśma zwisała, lub środek został wypchnięty ku górze, to ustalałem wiel­

kość strzałki y (rys. 4) i uwzględniałem dodat­

kową poprawkę:

i s . . . (10)

3 sa

którą odczytywałem z ułożonej specjalnie tabel­

ki (y i s , w c m ):

y = 9 13 15 18 22 25 28 34 40

ASl = 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 Może zdarzyć się wyjątkowo, że spad terenu na długości taśmy jest większy niż wysokość kostura. Wówczas trzeci pomocnik ustawia w połowie taśmy tyczkę, na której markuje w opisany sposób miejsce poziomu. Drugą ręką zaznacza przecięcie z linią łączącą końce kostu­

rów. Odległość tych dwóch punktów wynosi y2t.

Przy stosowaniu omawianej metody pomiaro­

wej jest dobrze używać kostury wysokości 1,5 m, bowiem spady terenu większe niż 7,5%

należą w naszych warunkach do wyjątków.

Dla uzyskania kontroli, należy ustalać po­

prawki redukcyjne niezależnie przy pomiarze

tam i z powrotem. W tym celu zapisujemy w szkicu polowym poprawki dla każdej taśmy, a po zmierzeniu całej długości tworzymy sumę tych poprawek, którą po zaokrągleniu na pełne

Rjjs. 4.

cm odejmujemy od końcowego odczytu. Sumy poprawek z obydwóch pomiarów powinny być mniej więcej równe (błędy redukcji, spowodo­

wane niedokładnym wyznaczeniem poziomu, posiadają charakter przypadkowy, co jest rów­

nież dodatnią cechą nowej metody).

4. Uwagi końcowe

Nowy sposób redukcji na poziom, opisany po­

wyżej, posiada znaczenie przede wszystkim przy ustalaniu samej odległości dwóch punktów, jak to ma miejsce przy pomiarze boków poligono­

wych lub długości mimośrodów. Góruje on nad metodą schodkowania tym, że nie występują tu błędy o charakterze stałym, spowodowane zwi­

saniem i niedostatecznym spoziomowaniem taś­

my, które to błędy oddziaływują bardzo szkodli­

wie na wynik końcowy. Przy pomiarze szczegó­

łów, o ile nie żądamy zbyt wygórowanej dokład­

ności, może być wygodniejsza metoda schodko­

wania, jednak i wtedy dla spoziomowania taś­

my można posługiwać się pionem i pryzmatem, przez co zmniejszymy przynajmniej błędy po­

ziomowania. Do wyznaczenia poziomu może być użyty również pentagon lub podwójny pryzmat, trzeba tylko wyszukać odpowiednie miejsce na krawędzi oprawki dla wypiłowania wgłębienia.

M I S C E L L A N E A

Inż. TYMOW SKI JANUSZ

Powiązane dokumenty