Содержание к диссертации
Введение 4
1 Современное состояние вопроса выполнения высокоточного
нивелирования 7
Принципиальная схема создания высотной нивелирной в России (СССР) 7
Анализ способов выполнения высокоточного геометрического нивелирования с визуальным отсчитыванием 11
Анализ способов высокоточного нивелирования при определении осадок и деформаций 16
Геометрическое нивелирование короткими лучами 16
Гидростатическое нивелирование 19
Гидродинамическое нивелирование 20
Анализ основных источников ошибок высокоточного геометрического нивелирования 22
Постановка задач исследований 43
2 Технологические особенности выполнения высокоточного
нивелирования с визуальным отсчитыванием 45
Анализ существующих программ наблюдений на станции при выполнении нивелирования I и II классов 45
Влияние перемещений штатива на точность измерения
превышения на станции 48 ,
Влияние изменения угла і на точность измерения превышения на Станции 61
Влияние рефракции на точность измерения превышения на станции.. 72
3 Разработка программ наблюдений на станции при выполнении
высокоточного нивелирования цифровыми нивелирами 82
3.1 Особенности конструкции и выполнения нивелирования
цифровыми нивелирами 82
Требование к выполнению высокоточного нивелирования цифровыми нивелирами 85
Разработка программ наблюдений на станции при выполнении нивелирования I класса с применением цифровых нивелиров 90
Методика исследования перемещения штатива и системы «костыль-рейка» 95
Влияние оседания штатива и изменения угла і на результаты нивелирования I класса цифровыми нивелирами по программе С 99
Влияние оседания штатива и изменения угла і на результаты нивелирования I класса цифровыми нивелирами по программе D 105
Программы наблюдений на станции при выполнении нивелирования II класса с применением цифровых нивелиров ПО
Влияние оседания штатива на результаты нивелирования 110
Влияние изменения угла і на результаты нивелирования 113
3.7.3 Влияние рефракции на нивелирование цифровыми
нивелирами 116
3.8 Исследование программы наблюдений на станции без получения
контрольных превышений 122
4 Разработка методики применения цифровых нивелиров для определения
осадок и деформаций инженерных сооружений и оборудования 126
4.1 Разработка программ наблюдений на станции при определении
осадок и деформаций 126
Исследование влияния электромагнитных полей на геодезические приборы 137
Разработка автоматизированной системы «цифровой нивелир -гидросистема» для определения осадок и деформаций 143
Исследование программ на продолжительность наблюдений на станции 155
4.5 Рекомендации кинструкции по нивелированию 161
Заключение 166
Список использованных источников 168
Приложение А Исследование точности определения осадок
контролируемыми головками 178
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Государственная нивелирная сеть I и II классов является главной высотной основой страны. Она также предназначена для распространения единой системы высот на территории всей страны и является высотной основой всех топографических съемок и инженерно-геодезических работ, выполняемых для удовлетворения потребностей экономики, науки и обороны страны. Технология высокоточного нивелирования получила свое развитие в XVIII веке. В то время были разработаны следующие способы взятия отсчета по рейке:
способ нивелирования при перемещении пузырька уровня;
способ «трех нитей»;
способ наведения на штрих деления рейки.
В середине XX века был разработан способ «совмещения», который применяется до настоящего времени. С использованием данного способа нивелирования практически полностью во всех странах мира была развита высотная сеть. Данный способ нивелирования применялся также для определения осадок и деформаций инженерных сооружений и оборудования.
Большой вклад в развитие высокоточного нивелирования внесли отечественные и зарубежные ученые, такие как Иордан В., Куккомяки Ф., Павлов Н.А., Энтин И.И., Синягина В.И., Патова З.Ф., Пискунов М.Е., Карлсон А.А., Конопальцев И.М, Певнев А.К., Мещерский И.Н., Колмогоров В.Г., Жуков Б.Н., Павлив П.В., Иванов В.Г. и др.
Государственные нивелирные сети I и II классов создаются по специально разработанной технологии, которая включает в себя соответствующие схемы и программы работы на станции, способы нивелирования, предусматривает применение определенных приборов и устанавливает определенную точность выполнения работ. Нивелирование I класса выполняется с наивысшей точностью, которую можно получить, применяя современные приборы и методику наблюдений, позволяющие наиболее полно исключать систематические ошибки нивелирования. Все работы по созданию государственной нивелирной сети ведутся согласно действующей инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов, в которой изложены требования к выполнению данного вида работ.
Инструкция по нивелированию переиздавалась 3 раза: в 1974, в 1991 и 2004 годах. На основании данной инструкции контроль качества нивелирования выполняется по шести известным разностям d, а контроль взятия отсчетов на станции производится путем сравнения превышений, вычисленных по основной и дополнительной шкалам.
Развитие геодезического приборостроение привело к появлению новых приборов, предназначенных для выполнения нивелирования (в том числе и высокоточного), - цифровых нивелиров. В настоящее время цифровые нивелиры находят всё возрастающее применение в геодезическом производстве. Это привело к кардинальному изменению технологии нивелирования, так как данный вид приборов обладает рядом уникальных
технических характеристик. В связи с этим применение цифровых нивелиров для нивелирования I и II классов требует проведения целого ряда исследований, включающих в себя разработку программ наблюдений на станции и исследования основных источников ошибок, присущих цифровому нивелированию. Это свидетельствует об актуальности диссертационной работы.
Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка и усовершенствование методики выполнения высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров.
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1) выполнен анализ существующих программ наблюдения при
выполнении высокоточного нивелирования I и II классов;
2) разработаны и исследованы программы наблюдений на станции при
нивелировании I, II классов с применением цифровых нивелиров;
3) проведена апробация предложенных методик для высокоточного
нивелирования с применением цифровых нивелиров;
4) разработана автоматизированная система «цифровой нивелир-
гидросистема» для определения осадок и деформаций инженерных сооружений
и оборудования
Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
разработана методика нивелирования I, II классов с применением цифровых нивелиров;
разработана автоматизированная система определения осадок и деформаций с применением цифровых нивелиров.
Теоретическая значимость. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при дальнейшем усовершенствовании технологии и разработке новых методик высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров, а также при разработке новой инструкции по нивелированию.
Практическая значимость. Результаты экспериментальных работ, выполненных с помощью предлагаемых методик нивелирования, показывают возможность использования разработанной методики для выполнения высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров, с условием значительного ослабления влияния оседания штатива и получения контрольных разностей d.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является высокоточное нивелирование, предметом - методика высокоточного нивелирования I, II классов с применением цифровых нивелиров.
На защиту выносятся следующие основные положения:
методика выполнения высокоточного нивелирования с применением новых средств - цифровых нивелиров;
программы наблюдений на станции при нивелировании I и II классов;
- автоматизированная система определения осадок и деформаций с
применением цифровых нивелиров.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались: на LIII международной научно-технической конференции «Современные проблемы геодезии и оптики», посвященной 70-летию СГГА (г. Новосибирск, 11-21 марта 2003 г.);
LIV научно-технической конференции преподавателей СГГА «Современные проблемы геодезии и оптики» (г. Новосибирск, 19-23 апреля 2004 г.);
II Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2006» (г. Новосибирск, 24-28 апреля 2006 г.);
III Международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2007» (г. Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.);
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ (из них 9 - в соавторстве, 4 - в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ).
Реализация результатов работы. Разработанные программы наблюдений с участием автора применялись при определении осадок и деформаций гидротехнических сооружений Новосибирской ГЭС. Автором были даны методические рекомендации по выполнению высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров специалистам СГГА, проводившим работы на Западно-Суторминском и Спорышевском геодинамических полигонах. Также, высокоточный цифровой нивелир применялся при определении величины деформаций опытных образцов металлических конструкций в Новосибирском центре стандартизации метрологии и сертификации. Методика нивелирования с применением цифровых нивелиров внедрена в учебный процесс СГГА для студентов 2-4 курсов.
Объем и структура работы. Основной текст диссертации изложен на 187 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков и 24 таблицы, состоит из введения, четырех разделов, заключения и 1 приложения; список использованных источников содержит 112 наименований, в том числе 15 - на иностранных языках.
Похожие диссертации на Разработка и совершенствование методики высокоточного нивелирования с применением цифровых нивелиров
