Разомнем извилины?

Уважаемые форумчане!
Предлагаю новую тему, где можно поделиться опытом решения практических геодезических задач не стандартными (не по учебникам) методами. Наверняка, многие сталкивались с проблемами, которые удавалось решить своим оригинальным способом. Ответ к задаче сразу не выкладывать, а предоставить возможность другим посетителям форума пошевелить извилинами и дать свои версии решения. Будет полезно и тем, кому еще предстоит встретиться с этими проблемами. Не придется "изобретать велосипед".

Для затравки есть хорошо забытая "Задача о трех нивелирах". Когда-то давно она была опубликована в "Геодезии и Картографии". С разрешения автора, Брехмана Д.И., излагаю задачу своими словами.

Даны любые (кроме цифровых) три нивелира. Нет ни реек, ни каких-либо шкал, площадка для поверки ограничена несколькими квадратными метрами.
Требуется выполнить поверку и юстировку угла i.

Решение данной задачи открывает широкие возможности для целого ряда поверок приборов (нивелиров, теодолитов, тахеометров).

 

Штативы есть, но можно и на устойчивом столе. Шпильки потребуются, если потребуется юстировка. Вехи, бумага и ручка не нужны.
Движение мысли в правильном направлении, но пока не совсем то. Не исключено, что есть несколько правильных решений.

 

Важно знать размеры площадки, чтобы понимать как далеко можно разместить нивелиры друг от друга для такого способа.
Тоже обдумывал этот вариант (правда, хотел ставить нивелиры равноудаленными друг от друга, т. е. в виде равностороннего треугольника), но если вы ошибетесь хотя бы на полмилиметра при использовании в качестве ориентира рядом стоящий нивелир (допустим расстояние между ними 3м), то на 70м вы получите уже 12мм, при допуске 4мм.

 

Чем ближе, тем лучше.

 

Что-то подобное?

Но зачем 3-й нужен?

 

Вот бы было у меня сейчас под рукой 3 нивелира можно было-бы поэкспериментировать... А так в голову лезет один бред... ставим один нивелир и один напротив, юстируем, и выводим так чтобы они видели друг другу горизонтальную нить, и их совмещаем, (хотя как это реализовать вопрос) через эталонный нивелир сначала смотрим проверяемому нивелиру в трубу, а затем проверяемый нивелир поворачиваем на 180 и смотрим в окуляр на ту-же нить, возможно можно будет увидеть расхождение... но нивелиров то три штуки... может быть поставить их в одну линию и поглядеть насквозь... поставив проверяемый нивелир посередке?... или в конце линии? Пока мысли все, буду думать еще...

 

Наверное надо ставить треугольником =)

 

В случае с двумя нивелирами подразумевается, что один из них поверен. Здесь же все три не поверены.
Соответственно необходимо их расставить по углам треугольника и поочередно для каждого из трех нивелиров выполнить наблюдения на пару остальных (как с коллиматором), что дает "замкнутый полигон". Выполняем юстировку до тех пор, пока не приведем в согласование все три нивелира.

 

сперва из середины, ставим два в один уровень, потом идем к первому и юстируем средний нивелир
весь фокус в том что надо наводиться сеткой нитей на сетку нитей другого

 

Становится очень "горячо".
Так коллективным разумом можно прийти к решению задачи.

 

Поток версий иссяк, можно давать ответ на задачу.

Порядок действий.
1. Обязательное условие – отфокусировать окуляры всех нивелиров по глазу на сетку нитей, а трубу на бесконечность (звезды, луну, линию горизонта). В этом случае все лучи, проходящие через центр сетки нитей и объектив, будут параллельными между собой и параллельны оптической оси (центр сетки нитей – центр объектива). Принцип коллиматора. Далее фокусировку трубы не нарушать в течение всей поверки и юстировки.
2. Установить нивелиры в плане треугольником и примерно на одной высоте рядом друг с другом. Расстояние может быть минимальным, но чтобы позволяло вращать приборы вокруг вертикальной оси. При фокусировке на бесконечность (параллельный пучок лучей), смещение оптических осей по высоте не будет влиять на точность определения угла i.
3. Привести все нивелиры в рабочее положение. Первый и второй нивелиры направить друг на друга. Если было отфокусировано на бесконечность, то изображения сеток нитей и того и другого нивелиров будут резкими.
4. Если нивелиры исправны, а угол i=0, то изображения горизонтальных нитей совпадут по высоте. Если нет, то один нивелир оставляем как есть (уровень в нульпункте), а сетку второго нивелира при помощи элевационного винта наводим на сетку первого и исправляем уровень в нульпункт. Тем самым получаем два нивелира с одинаковыми по величине углами i, но различными по знаку (плюс и минус).
5. Разворачиваем нивелиры 1 и 2 на третий нивелир. Наводим по высоте сетку нивелира 3 на среднее положение по нивелирам 1 и 2, и исправляем уровень. Если все было выполнено тщательно, то угол i у третьего нивелира теперь должен быть =0.
6. Исправляем 1 и 2 нивелиры по сетке нивелира 3.
7. Для контроля повторяем операции, начиная с пункта 1.

У нивелиров с компенсаторами, вместо уровня, юстировка выполняется перемещением сетки нитей.

А сейчас я выскажу мысль, которая на первый взгляд может показаться крамольной: "Классический метод поверки, когда сначала превышение между рейками определяется из середины, а затем нивелир переставляется рядом с одной из них…, не в полной мере обеспечивает выполнение главного условия нивелира – параллельность оптической оси трубы и оси цилиндрического уровня".

Если это так, то почему? Или есть возражения?

 

Погрешность за перефокусировку. То есть фокусирующая линза в трубе ходит не по прямой и миз за этого меняется отчет по рейке. При поверках нивелиров для 1 и 2 классов производится поверка.

 

И это тоже.

 

Определение превышения из середины практически исключает влияние кривизны Земли и рефракции. Но когда на одну рейку смотрят в упор, а до другой метров 75, то ошибка за кривизну и рефракцию присутствует в измерениях и, соответственно, в определении главного условия нивелира. Это методическая ошибка, хоть и небольшая.

После задачи о трех нивелирах, пожалуй, не будет вопросов и проблем с поверками коллимационной ошибки и места нуля (зенита) вертикального круга у теодолитов и тахеометров. Один из приборов (нивелир, теодолит) используется как коллиматор, другой поверяется. Также теодолитом можно измерить величину угла i у нивелира. И многое другое. Преимущество такой методики – возможность работать в помещении, в комфорте и не требуется помощников.
(Добавление)
Следующая задача сейчас уже не очень актуальна, но для разминки годится.
Даны два теодолита (или теодолит и нивелир), два штатива, два квадратный метра площади, бумага, карандаш, калькулятор с тригонометрическими функциями (или даже без оных).

Требуется определить коэффициент нитяного дальномера теодолита.

 

В отсчет по рейке. У меня говорилось:

В понятии "кривизна Земли" речь не о буграх и оврагах, а о кривизне уровенной поверхности. Попытался на рисунке это изобразить.
При нивелировании из середины влияние кривизны и рефракции практически компенсируется (B=C).
При нивелировании вперед, от A к B или от A к C, компенсации не происходит. A не равно B и не равно C. При исправлении угла i, сетку наводят на вычисленный отсчет по рейке, но при этом не учитывается, что A не равно B или C.

Обычно в расчетах принимается среднее значение коэффициента рефракции 0,13-0,14. Тогда поправка за кривизну и рефракцию на плечо 75 м будет около 0,4 мм. Но рефракция очень зависит от состояния погоды, характера подстилающей поверхности и высоты прохождения луча над поверхностью. В моей практике бывало и 1-2 см на 100 метров.

А как всетаки с определением коэффициента нитяного дальномера?

 

Вернемся к задаче определения коэффициента нитяного дальномера. Еще не все перешли на электронные тахеометры.
Или я слишком высоко поднял планку, что никто не пытается ее преодолеть?

Даны два теодолита (или теодолит и нивелир), два штатива, два квадратный метра площади, бумага, карандаш, калькулятор с тригонометрическими функциями (или даже без оных).

Требуется определить коэффициент нитяного дальномера теодолита.
Есть два варианта решения.