Методы и средства измерений горизонтальных смещений инженерных сооружений. Размещение КИА, точность, цикличность измерений, створные методы, методы угловых и линейных измерений.

Горизонтальные смещения испытывают прежде всего плотины, гидротехнические сооружения и другие инженерные сооружения, расположенные на склонах, либо оползневых участках. Горизонтальные смещения определяются геодезическими и негеодезическими методами. К числу геодезических относятся:

1. Методы расстояний (в местах распространения оползней);

2. Створный метод;

3. Геодезические прямые и обратные задачи;

4. Полигонометрические ходы и триангуляции.

Общим моментом для всех методов является расположение всех исходных пунктов вне зоны деформации.

Метода расстояний: вне зоны деформации устанавливают геодезическую сеть. Над оползнем выбирается наблюдаемая точка и закрепляется. ΔS=S₁-S₀. Измеряют расстояние между стабильными пунктами и определяемыми точками.

Метод створов: оползень передвигается. Точка берется на теле оползня. В начале выполняется способ малых углов.

ΔS=S_a*sinβ_a(*)-S_a*sinβ_a(1)=S_a(sinβ₀-sinβ₁)=S_a(β₀/ρ-β_i/ρ)=S_a/ρ(β₀-β₁).

ΔS- горизонтальное смещение. При приближении точки к створу используют определение нестворности жезла. На гидротехнических сооружениях для наблюдения плотин по гребню плотин располагаются наблюдаемые точки. Поскольку величина смещения горизонтального гребня измеряется сантиметрами или десятками сантиметров, то может быть использовано несколько створов. Каждый створ закрепляется постоянными геодезическими центрами, положение которых включают в сеть гидротехнических, триангуляционные пункты которых находятся от плотины 1,5-2 км.

Относительно створов определяется горизонтальное смещение марок. Горизонтальное смещение нестворности определяется способом малых углов или подвижной марки.

Для прямолинейных плотин ограничиваются одним створом, относительно каждого определяется горизонтальное смещение марок. Эти горизонтальные смещения получаем ΔS₀=L₀-L_i; L₀- нестворность марки в начальный момент; L_i- нестворность марки в i момент.

Геодезическая засечка. Если имеем инженерное сооружение, которое испытывает горизонтальное смещение, то будем определять нестворность марок и горизонтальные смещения. Угловые и линейные измерения, имеется геодезическая сеть, объект который испытывает горизонтальное смещение. Если на исходных геодезических пунктах измеряются углы, то имеем прямую угловую засечку. Если измеряется по наблюдаемой точке, то имеем обратную угловую засечку; если измеряются расстояния, то имеем линейную засечку.

Измерения любого вида засечки может получить X₀ и Y₀ нулевой цикл и X_i и Y_i – текущий цикл. Имея эти координаты получаем горизонтальные смещения по оси XY, по оси Х обозначим ΔX=X₀-X_i; по оси Y – ΔY=Y₀-Y_i. ΔX и YΔ – горизонтальные смещения точки спроектированной на оси координат. ΔS=√Δx²+Δy² и направление перемещения α=аrctg Δy/Δx.

Цикличность измерений зависит от типа сооружений и от его состояния. Либо сооружение находится в стадии строительства или эксплуатации, а также от скорости горизонтальных смещений. Чем больше скорость, тем чаще наблюдения. В момент заполнения водохранилища примерно 1 раз в месяц, в более отдаленные сроки – 2 раза в год. 1 раз при минимуме уровня воды, и 2 раза при максимальном. Размещение КИА смещения зависят от конкретного сооружения, предусматриваются технологии, проектировщиками совместно с геодезистами.

Спутниковые и радионавигационные системы GPS и ГЛОНАСС. Принципы функционирования. Значения спутниковых технологий в геодезии.

Орбитальные группировки GPS и ГЛОНАСС состоит из 24 спутников. Спутники в GPS расположены в 6, а ГЛОНАСС в 3 плоскостях развёрнутых соответственно через 60⁰ и 120⁰ по долготе восходящего узла. Если все спутники системы перевести в одну плоскость, то они расположатся равномерно через 15⁰ и образуют «хоровод» вокруг Земли.

	GPS	ГЛОНАСС
Наклон орбиты i	55^0	54.8^0
Период обращения Т	11ч57мин	11ч16мин
Высота КА(космич.ап-т)	20150км	19100км

Каждый КА проходит по орбите около 167000 км. Период обращения Т для ГЛОНАСС несколько больше отличается от 12 часов чем период GPS.Это сделано сознательно. Такая орбита эффективна с точки зрения поддерживания орбитальной группировки: намного реже приходится корректировать положение КА. При этом зоны радиовидимости для пользователей повторяются через 17 витков, примерно через 8 суток. Спутники GPS проходят над контрольными пунктами дважды в сутки. Собранная информация об орбитах обрабатывается и прогнозируются координаты спутников. Эти и др. данные с наземных станций загружаются на борт каждого КА. GPS управляет главная станция на базе ВВС. Каждый спутник имеет несколько атомных эталонов частоты и времени, и аппаратуру для приёма и передачи радиосигналов, бортовую компьютерную аппаратуру. Размеры спутников с учетом панелей солнечных батарей > 5м. Вес спутника =1тонне. Расчетное время существования на орбите 7-8 лет. КА сохраняет стабильным заданное положение на орбите, принимает и сохраняет инф-ию с наземных станций, передаёт в аппаратуру пользователей измерительные радиосигналы, данные о точном времени, свои координаты и др. сведения. ГЛОНАСС: масса апп-та примерно 15 тонн, его длина примерно 8м, срок активного существования КА 3-5 лет. Запуск спутника идёт с космодрома Байконур. Подсистема наземного контроля и управления включает центральное управление системой под Москвой, центральный синхронизатор с высокоточным водородным стандартом частоты и времени для синхронизации системы, сеть по территории РФ контроль станций осуществляет сеансы транспортных и временных измерений, собирают телеметрическую инф-ию о состоянии бортовых систем, обеспечивают закладку на спутники 1 или 2 рода в сутки высокоточных эфемерид и временных поправок; система контроля фаз, для синхронизации фаз сигналов, изучаемых всеми спутниками; квантово-оптические станции для переодич. юстировки радиотех-х каналов измерения дальностей. Подсистема наземного контроля и управления осуществляет сбор, наполнение и обработку траекторной и телеметрической инф-ии обо всех спутниках системы формирования и выдачу на каждый спутник

 

Билет №10

Выбор технологических осей, их закрепление, маркирование конструкции при установке технологического оборудования в проектное положение. Геодезические способы, приборы, и оборудование для плановой установки и выверки конструкции.

Для монтажных работ целесообразно выбирать оси так, чтобы они располагались строго параллельно осям фундамента, совпадали с некоторыми важными в технологическом отношении линиями или плоскостями оборудования, так как в этом случае будет удобно установить это оборудование в проектное положение. Например при монтаже направляющих путей удобно принять ось или вертикальную грань первой из меток направляющих. Технологические оси выбирают после тщательного изучения чертежей фундаментов, общих компановочных чертежей оборудования и отдельных узлов; учитывают возможность использования этих сетей для периодической выверки агрегатов в процессе эксплуатации, при этом между закрепленными точками этих осей после установки оборудования должна быть видимость и она должна быть удобной для измерительных работ.

Закрепление осей происходит знаками, которые должны быть практически незыблемыми, долговечными и должны служить не только в процессе монтажных работ но и для выверок в период эксплуатации. Место знаков должно быть удобным для выполнения высокоточных измерений, конструкция знака должна позволять быстро центрировать приборы.

Маркирование каждую металлическую или железобетонную колонну нумеруют в соответствии с названием осей и в ее основании и вершине наносят тонкой вертикальной чертой по оси симметрии продольные и поперечные осевые метки. В нижней части колонны, немного выше башмака дополнительно нанося горизонтальную черту. Определив из нивелирования абсолютную высоту горизонтальной черты установленной колонны, по измеренным расстояниям можно вычислить высоту верхних узлов, не поднимаясь с нивелиром на колонну.

Струнный способ – простой способ определения нестворности. В створную плоскость вводится струна диаметром 0,3-0,8мм. Струна перекидывается через блоки и натягивается с помощью грузов, после чего она точно центрируется над точками А и В и над ней ставим отвес, делаем 90° и измеряем L_i. Для определения нестворности точки i отвес перемещается по струне и нестворность L_i измеряем непосредственно линейкой.

Струнно-оптический способ – струна центрируется над исходными пунктами с помощью специальных приборов вертикального проектирования их же использую в последующих измерениях. Прибор устроен так чтобы визирный луч выходящий из прибора являлся касательной передней стеклянной подставки. Прибор горизонтируется с помощью двух уровней перпендикулярных друг другу, затем перемещается по монтажной плоскости перпендикулярно створу до тех пор пока струна не окажется в биссекторе сетки нитей. По передней сетке подставки проводится черта, затем прибор разворачивается на

180° и проектирование струны повторяется.

Оптический способ – со створом совмещается коллимационная плоскость оптических приборов. Преимущества оптических способов является обеспеченность приборами, простота измерений. Нестворность с помощью подвижной марки, то есть непосредственно и косвенно по способу малых углов. Углы измеряются с помощью оптического микрометра теодолитов (до 10΄), а также окулярными микрометрами зрительной трубы (менее 1΄).

Коллиматорный – используют коллиматор формирующий бесконечно – удаленную точку и зрительной трубы с окулярным микрометром. Перед измерением створ разбивают на равные отрезки длиной b. Концы отрезков маркируют на первом конце створа устанавливают зрительную трубу на другой неподвижный коллиматор, вместо неподвижного коллиматора может быть использована визирная марка. Для определения нестворности от 1 до n используется неподвижный коллиматор. Измерения начинаются либо с первого отрезка либо с последнего. Подвижный коллиматор устанавливают так чтобы его опоры находились в замаркированный точках.

Вращением окулярного микрометра совмещается изображение сеток зрительной трубы и коллиматора подвижного. Нестворность=l₂₍₁₎ = n₁*k.

Общая нестворность=L₃=l₃₍₂₎+l₂₍₁₎=k(n₁+n₂).

Дифракционный – нестворность точек может быть определена, как с помощью подвижной марки, так и с помощью экрана, если последний расположить на подвижном основании. АВ-створная плоскость, ГС-для которой определяются нестворность. В точке А установлена одноцелевая марка, в точке С – спектральная. Если точка С имеет нестворность, о центральная полоса в области экрана окажется в точке В¹, то есть сместится относительно створа на величину б. Перемещением центральной марки центральная полоса вводится в биссектор экрана и по измеренному устройству спектральной марки определяется нестворность L_c=МО-ОЛ=Оn-Mo где МО-место нуля;л,п – левое и правое, МО-осчет по измерительному устройству марки при условии, что ось симметрии целей совпадают с осью втулки. Ол и Оп –отсчеты по измерительному устройству при положении винта слева или справа по отношению к створу. НЕстворность может быть определена с помощью экрана. В этом случае он должен иметь подвижное основание и измерительное устройство. В интерференционной картине отыскивается центральная полоса и перемещение экрана она вводится в биссектор. Б может быть определена по аналогичным формулам (как Lc).

BB¹/(S₁+S₂)=Lc/S₁;

Lc=S₁/(S₁+S₂)*BB¹=S₁/(S₁+S₂)*б.

Кеплеровы элементы орбиты - это совокупность параметров, характеризующих положение орбиты в пространстве, её размер и форму, а также положение спутника в определенный момент времени.

Элементы орбиты.

а – большая полуось е – экцентрисетет i – наклонения орбиты Ω – долгота восходящего угла

ω – долгота перецентра (аргумент) М_о(t_π) – средняя аномалия (момент прохождения перецентра)

v- истинная аномалия γ- точка весеннего равноденствия m- спутник u – аргумент широты

типы орбит Форма: - круговая (е=0)

- эллипс (0<е<1)

По наклону:

если i=0, орбита экваториальная

i=90^о, полярная орбита(в районе плоскости полюсов) i<90^о, движение спутника прямое i>90^о,движение спутника обратное

Период обращения Т:- рядовая (Т- любое)

- геостационарная (Т=24^h) - кратная

Элементы Кеплера можно разделить на 3 группы:

1.Характкризует ориентировку орбиты в пространствен и ориентировку линии апсид: Ω, ω, i

2.Характеризует размер и форму орбиты а,е.

3.Характеризует динамику спутника на орбите, М_о(t_π)

n= - средняя скорость спутника n=

 

Билет №11

Струнный способ – простой способ определения нестворности. В створную плоскость вводится струна диаметром 0,3-0,8мм. Струна перекидывается через блоки и натягивается с помощью грузов, после чего она точно центрируется над точками А и В и над ней ставим отвес, делаем 90° и измеряем L_i. Для определения нестворности точки i отвес перемещается по струне и нестворность L_i измеряем непосредственно линейкой.

Струнно-оптический способ – струна центрируется над исходными пунктами с помощью специальных приборов вертикального проектирования их же использую в последующих измерениях. Прибор устроен так чтобы визирный луч выходящий из прибора являлся касательной передней стеклянной подставки. Прибор горизонтируется с помощью двух уровней перпендикулярных друг другу, затем перемещается по монтажной плоскости перпендикулярно створу до тех пор пока струна не окажется в биссекторе сетки нитей. По передней сетке подставки проводится черта, затем прибор разворачивается на

180° и проектирование струны повторяется.

Оптический способ – со створом совмещается коллимационная плоскость оптических приборов. Преимущества оптических способов является обеспеченность приборами, простота измерений. Нестворность с помощью подвижной марки, то есть непосредственно и косвенно по способу малых углов. Углы измеряются с помощью оптического микрометра теодолитов (до 10΄), а также окулярными микрометрами зрительной трубы (менее 1΄).

Коллиматорный – используют коллиматор формирующий бесконечно – удаленную точку и зрительной трубы с окулярным микрометром. Перед измерением створ разбивают на равные отрезки длиной b. Концы отрезков маркируют на первом конце створа устанавливают зрительную трубу на другой неподвижный коллиматор, вместо неподвижного коллиматора может быть использована визирная марка. Для определения нестворности от 1 до n используется неподвижный коллиматор. Измерения начинаются либо с первого отрезка либо с последнего. Подвижный коллиматор устанавливают так чтобы его опоры находились в замаркированный точках.

Вращением окулярного микрометра совмещается изображение сеток зрительной трубы и коллиматора подвижного. Нестворность=l₂₍₁₎ = n₁*k.

Общая нестворность=L₃=l₃₍₂₎+l₂₍₁₎=k(n₁+n₂).

Дифракционный – нестворность точек может быть определена, как с помощью подвижной марки, так и с помощью экрана, если последний расположить на подвижном основании. АВ-створная плоскость, ГС-для которой определяются нестворность. В точке А установлена одноцелевая марка, в точке С – спектральная. Если точка С имеет нестворность, о центральная полоса в области экрана окажется в точке В¹, то есть сместится относительно створа на величину б. Перемещением центральной марки центральная полоса вводится в биссектор экрана и по измеренному устройству спектральной марки определяется нестворность L_c=МО-ОЛ=Оn-Mo где МО-место нуля;л,п – левое и правое, МО-осчет по измерительному устройству марки при условии, что ось симметрии целей совпадают с осью втулки. Ол и Оп –отсчеты по измерительному устройству при положении винта слева или справа по отношению к створу. НЕстворность может быть определена с помощью экрана. В этом случае он должен иметь подвижное основание и измерительное устройство. В интерференционной картине отыскивается центральная полоса и перемещение экрана она вводится в биссектор. Б может быть определена по аналогичным формулам (как Lc).

BB¹/(S₁+S₂)=Lc/S₁;

Lc=S₁/(S₁+S₂)*BB¹=S₁/(S₁+S₂)*б.