Разработка и исследование современных технологий геодезических обмерных работ при воссоздании (стр. 3 из 4)

4. Экспериментальное исследование влияния на точность измерения безотражательным тахеометром угла падения лазерного пучка и отражающих свойств поверхности

В данной главе приведена разработанная диссертантом программа исследования влияния на точность измерения безотражательным тахеометром угла падения лазерного пучка и отражающих свойств поверхности, описана оснастка, разработанная для исследования, приведены результаты и анализ исследований.

Развитие полупроводниковой технологии, разработка полупроводниковых лазеров, светодиодов и приемников излучения привели к созданию легких и портативных светодальномеров.

В строительной геодезии из-за возможности видимого точечного наведения широко используются лазерные безотражательные рулетки и электронные тахеометры, где осветителями являются полупроводниковые лазеры или светодиоды. Точность светодальномеров, работающих на оптические отражатели, характеризуется формулой

, (4.1)

где а – постоянная составляющая, равная сумме погрешностей, не зависящих от величины измеряемого расстояния;

b – коэффициент, учитывающий влияние погрешностей, зависящих от величины измеряемого расстояния;

D – измеряемое расстояние , мм.

В руководствах по эксплуатации безотражательных электронных тахеометров их точность также описывают с помощью формулы (4.1).

Современное строительство характеризуется следующими особенностями:

- большим количеством разнообразных строительных и отделочных материалов, имеющих различные отражающие способности;

- необходимостью проводить геодезические измерения при больших углах падения лазерного пучка на отражающую поверхность.

Эти свойства сказываются на точности измерений расстояний безотражательными электронными тахеометрами.

Экспериментальные исследования в этом направлении были проведены автором по специально разработанной программе. В исследованиях использовался электронный безотражательный тахеометр SET 1030R3 (ср. кв. погр. измерения расстояния в безотражательном режиме по тех. паспорту – 3 мм) с универсальной подставкой для закрепления образцов отделочных материалов и двенадцать наиболее часто используемых в настоящее время образцов типовых строительных и отделочных материалов.

При проведении исследований электронный тахеометр SET 1030R3 устанавливался в т. А, универсальная подставка с закрепленным «образцом» строительного материала в т. В. Плоскость «образца» ориентировалась перпендикулярно линии АВ. Тахеометром трижды измерялось горизонтальное проложение АВ. «Образец» с помощью микрометренного винта поворачивался против часовой стрелки вокруг точки Вна угол

и измерения расстояния повторялись. Значения угла последовательно увеличивались на 5º. Для каждого значения выполнялись аналогичные линейные измерения. Прямой ход заканчивался при . Далее выполнялся обратный ход с теми же установками лимба.

Данные измерения были выполнены с каждым из двенадцати «образцов» на линиях длиной 9,8 и 16,9 м и шестью образцами на линии 63,6 м. В процессе измерений поддерживались постоянная температура и освещение. Используя разности двойных измерений, определялись средние квадратические погрешности измерений (mD). Сопоставляя эти данные с допустимой средней квадратической погрешностью измерения расстояния данным тахеометром в безотражательном режиме (mдоп =3 мм), получен вывод, что для большей части исследуемых строительных и отделочных материалов (под данное условие не попадает только «оцинкованное железо») выполняется условие mD ≤ mдоп.

Полученные в ходе исследований данные по каждому расстоянию и виду отражающей поверхности сведены в таблицы, по ним построены графики зависимости точности измерения безотражательного светодальномера от угла падения лазерного пучка. На графиках рисунка 4.1 в качестве отражающих поверхностей – дерево и белый пластик.

Для проведения анализа исследуемой зависимости составлена таблица, показывающая для каждого исследуемого материала максимальную величину угла падения (в градусах), после которого точность измерения линии безотражательным светодальномером не соответствует заявленной в техпаспорте точности, то есть mD ≥ mдоп. Фрагмент расчёта приведен в таблице 1.

Таблица 1- Величина угла падения после которого mD ≥ mдоп

Материал отражателя	Величина угла падения после которого mD ≥ mдоп..
	D = 9.8 м	D = 16,9м	D = 63,6 м
Ржавая сталь	55°	50°	70°
Дюраль	20°	50°	45°
Черный гранит	35°	55°	45°
Коричневый гранит	45°	45°	55°

Анализ проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы:

Погрешность измерения расстояний безотражательным тахеометром возрастает при увеличении угла падения лазерного луча на отражающую поверхность.

Величина погрешности зависит не только от величины угла падения луча на отражающую поверхность, но и от отражающих свойств материала поверхности.

При малых углах падения (от 0 до 30 градусов) погрешность, вызванная различием отражающими свойства большинства современных строительных и отделочных материалов, не превышает заявленной точности измерения безотражательным тахеометра.

На основе полученных результатов исследований для повышения точности и качества безотражательных линейных измерений тахеометром можно рекомендовать:

При выполнении исполнительной съемки объекта, где используется «новый» отделочный материал, рекомендуется предварительно провести исследования на «полевом стенде» для выявления зависимости точности измерения длины лини от угла падения и отражающих свойств данного отделочного материала. Данные исследования позволят построить график зависимости и определить «допустимые» углы, при которых обеспечивается нужная точность.

При наблюдениях плоских, прямолинейных объектов данный график позволяет вычислить поправку в измеренную линию, тем самым расширяется диапазон съемки и повышается ее точность.

При определении погрешности измерения линии безотражательным лазерным светодальномером в строительстве при углах падения больше 30 градусов использовать следующую формулу:

, (4.2)

где к – переменная величина, зависящая от угла падения лазерного луча и от материала отражающей поверхности;

а – постоянная составляющая, равная сумме погрешностей, не зависящих от величины измеряемого расстояния;

b – коэффициент, учитывающий влияние погрешностей, зависящих от величины измеряемого расстояния;

D – измеряемое расстояние , мм.

5. Результаты внедрения разработанных технологий при обмерных работах на Храме Христа Спасителя и на стройках г. Москвы

В главе подробно описаны следующие технологии проведения обмерных работах в Храме Христа Спасителя:

- вертикальных промеров электронной рулеткой с точек, фиксированных в плановом положении;

- обмеров с использованием теодолита, электронной рулетки и лазерного указателя цели;

- обмеров с использованием прямой угловой засечки и лазерного указателя цели.

Технология вертикальных промеров электронной рулеткой разработана для выполнения обмерных работ свода главного подкупольного плафона.

Технология обмеров с использованием теодолита, электронной рулетки и лазерного указателя цели более универсальна и разработана для выполнения обмерных работ любых сферических поверхностей как с использованием лазерной рулетки, установленной на теодолите, так и безотражательного электронного тахеометра.

Технология обмеров с использованием прямой угловой засечки и лазерного указателя цели разработана для выполнения обмерных работ подкупольного плафона церковного купола прямой угловой засечкой с использованием двух теодолитов и лазерного указателя цели.

Разработанные технологии проведения обмеров и формулы вычисления площадей церковных сводов по результатам исполнительных геодезических съемок были применены при проведении работ по определению площадей под роспись восстанавливаемого Храма Христа Спасителя в г. Москве. По разработанным технологиям были проведены обмеры интерьеров приделов, галереи хоров, нижних коридоров и центральной части Храма. За указанный период были определены координаты более 4000 съемочных точек и выполнено около 1000 контрольных линейных промеров. По полученным данным с помощью программы AutoCAD построено 370 компьютерных разверток и вычислены их площади. Полученные развертки передавались художникам для макетирования и живописных проработок, что позволило начать воссоздание живописи и орнамента до построения лесов внутри храма и выполнить роспись Храма всего за восемь месяцев.

В результате выполнения большого объема инструментальных обмеров и компьютерных разверток определены площади интерьеров Храма Христа Спасителя под роспись. Общая площадь внутренних помещений, подлежащих росписи (без ниш) составляет 18 540,6 м². Предельная относительная расчетная ошибка определения площадей интерьеров Храма составила от 0,02 до 0,2%.