INGE – Návod na cvičení Realizováno za podpory grantu RPMT 2014
Fakulta stavební ČVUT v Praze Katedra speciální geodézie 2014 1
Obsah 1 LITERATURA, ZÁSADY PŘESNÉHO MĚŘENÍ ................................................ 3 2 ZÁKLADY ROZBORŮ PŘESNOSTI ................................................................ 4 3 ZADÁNÍ A VÝKLAD K 1. ÚLOZE: PARALAKTICKÉ VYTYČENÍ DÉLKY............... 5 3.1 SLOVNÍ ZADÁNÍ ÚLOHY .................................................................................... 5 3.2 ROZBORY PŘESNOSTI ...................................................................................... 5 3.3 POKYNY PRO ZPRACOVÁNÍ ............................................................................... 6 3.4 MĚŘENÍ 1. ÚLOHY: PARALAKTICKÉ VYTYČENÍ DÉLKY ............................................... 7 4 ZADÁNÍ A VÝKLAD KE 2. ÚLOZE: POLÁRNÍ VYTYČENÍ BODU....................... 8 4.1 SLOVNÍ ZADÁNÍ ÚLOHY .................................................................................... 8 4.2 ROZBORY PŘESNOSTI ...................................................................................... 8 4.3 VYSVĚTLIVKY K ČÍSLOVÁNÍ ................................................................................ 9 4.4 POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ .............................................................................. 9 4.5 MĚŘENÍ 2. ÚLOHY: POLÁRNÍ VYTYČENÍ BODU..................................................... 10
2
1 Literatura, zásady přesného měření • studijní a informační zdroje, především: 1. Novák, Z. – Procházka, J. Inženýrská geodézie 10 [skriptum ČVUT] 2. , M. – Procházka, J. Inženýrská geodézie 10, 20 : Návody ke cvičením [skriptum ČVUT] 3. Doplňkový e-kurs IG [online] https://ocw.cvut.cz/moodle – obsahuje doplňující informace a odvození k úlohám, zkušební testy (přihlašovací údaje z Usermap (jako proKOS), klíč k prvnímu zápisu „inge“). 4. IngGeo – portál inženýrské geodézie [online] http://inggeo.fsv.cvut.cz • Zásady přesného měření (nejen) s teodolitem Zeiss Theo 010B − kontrola a postavení stativu (dotažení hrotu, nohou, hlavy, přibližná centrace, propružení nohou aj.) − temperace a „rozcvičení“ přístroje (ustanovky, ostření aj.) − postup centrace a horizontace, pokud možno bez posunů a opětovného zašlapávání stativu s přístrojem (vteřinovým) − kontroly a opravy chyb centrovače a libely (dvojnásobná chyba při otočení o 200 gon, polovina oprava) − kontrola všech záměr (proostření kvůli vyhledání překážek) − způsob nastavování čtení Hz směru (nastavení mikrometru a poté pohyb pastorkem) − metodika měření osnovy v řadách a skupinách (pro 2 směry a více) − možnosti dvojího cílení a koincidence (rozcílit, zrušit koincidenci, docílit, koincidovat) − paralaktické měření délek (Zeiss BaLa) způsob měření PLJ (LL–PPPP–LL), posun mikrometru i limbu mezi PLJ, stačí 1. poloha
3
2 Základy rozborů přesnosti • • •
rozdíly zaměřování/vytyčování, převod přesného vytyčení na zaměřování + posuny možnosti kontroly vytyčení (nezávislé geometrické prvky, opakování různými/stejnými metodami) přesnosti přístrojů (teodolity:
=
+
(popr.
), přesnosti dle ISO
17123: , , ppm, . . . ) • obecné základy rozborů přesnosti: − před měřením (ČSN 730420, stavební tolerance , mezní odchylka = /5, volba koeficientu spolehlivosti , směrodatná odchylka = / , přesnost ovlivní vliv realizace , výpočet počtu opakování = / ,) − při měření (mezní rozdíl ∆ , mezní opravy = 0 · , , testování souboru měření, doměření a teprve následně vylučování jednoho měření) − po měření (mezní rozdíl, výběrová směrodatná odchylka = mezní směrodatná odchylka s# =
přesnosti očekávané a požadované.
4
$ · &1
+
(,
!
!
3 Zadání a výklad k 1. úloze: Paralaktické vytyčení délky • úlohu měří čety 2–3 lidí, počítá a odevzdává každý sám (TZ s výpočty, RP, měřením, závěry) • stabilizace bodů – deska a čtvrtka, přibližné vytyčení pásmem, detaily o opakování PLJ vyplynou z RP
3.1 Slovní zadání úlohy Ze zadaného stanoviska vytyčte v určeném směru vodorovnou délku podle zadání. Mezní vytyčovací odchylka délky je δTMd = 3 mm. Pro vytyčení použijte teodolit Zeiss Theo 010A (nebo 010B) a paralaktickou základnovou lať Zeiss BaLa umístěnou na konci vytyčované délky. Základní směrodatná odchylka jedné poloviční laboratorní jednotky je σδ0 = 0, 4 mgon.
3.2 Rozbory přesnosti
• = 3 mm, při ) = 95% = 2, potom = / = 1,5 mm, = 0, 4 mgon • kontrola druhým vyt. (možnost zahrnutí do výsledku), proto pro jedno vyt. 0= $*
· √2 = 2,12 ...
.
• zpřísnění o vliv realizace (tzn. požad. přesnost zaměření): 1,87.. • Paralaktika a její přesnost (RP před měřením): 1. zákl. vztah:
=
3 · cot 7 8 + 9: 2 2 <= ? B ! ! 2. skut. (náhodné) odchylky: ;* = · cot > @ – · E F · ;? = ?
3. úprava: pro malé úhly platí: člen upravit:
. = HI
?
CD
> @ E
. Dále platí: R9H = ?
$*
*
B
−
0
, pak lze druhý
l 1 1 l δ 1 l 2d 1 d ・ · ε = · cot 7 8 · ε = · 7 8 · ε = · εU U U U U 2 2 2 2 2 l 2 l sin > @ 2
4. potom: ;* = B · ;B − *
5. přechod na sm. Och.: 3
*E B
*
· ;?
=
*E BE
·
B
+
*Y BE
ZE
· [FE
(délky latě) se obv. neuvažuje, potom výsledný vztah je: * · 3 · \ ? =
* =
− potřebný počet měřených PLJ je tak (číselně viz výsledky pro uč.,
• RP při měření − mezní rozdíl ∆
=
pro dvojici měření, 5
?
?
=
· B·[F a pro Z
→ 3):
:
− v našem případě mezní opravy pro paralak. úhel : = 0 · , = 0, 4 mgon ·1, 74 = 0, 69 mgon pro 3 PLJ, = 0, 4 mgon ·1, 94 = 0, 78 mgon pro 4 PLJ, = 0, 4 mgon ·2, 08 = 0, 83 mgon pro 5 PLJ − nezapomínat na opravy z kalibrace BaLa latí a z teploty: 3 = 3 · ]1 + · H – H ^ − a na podélnou excentricitu 9_ (pokud _ je kladné → 9_ je záporné a naopak) • RP po měření − mezní rozdíl ∆ pro dvojici vytyčení nebo test výběrové sm. odch. pro více opak. vytyčení − pro požadovanou i očekávanou přesnost − požadovaný mezní rozd.: ∆$* = a · √2 · − očekávaný mezní rozdíl: 9R_c → 9R_c
=
.9R_c
ZFd √
=
=
·
,e
.g9 = 0, 23.g9
√f Z?jklm B·[
= 2 · √2 · 2, 12 .. = 6 .. .9R_c → 9R_c
$*
− po započtení vlivu realizace nakonec:
∆ 9R_c = a · 2 · *no :p + 0 (číselně viz výsledky pro uč.) − RP po měr. pro trojici a více vytyčení – výber. sm. odch.: = q
−1
− porovnání s mezní hodnotou pro požadovanou přesnost: $ =
− a pro očekávanou přesnost: $o :p =
$*
· r1 + q
*no :p
+
2 s = 4, 24 .. − 1
0 · r1
+q
2 s −1
3.3 Pokyny pro zpracování 1. Úkol řešte převedením vytyčení na zaměření, realizací a testováním posunů. Vliv realizace uvažujte hodnotou σr = 1 mm. Kontrolu vytyčení proveďte opakovaným vytyčením stejným postupem. 2. Dle číselného zadání přehledně zpracujte potřebné rozbory přesnosti (před měřením, příprava pro rozbory při a po měření). 3. Proveďte vytyčení v terénu. 6
4. Započítávejte opravy z kalibrace a z teplotní roztažnosti základnové latě. Pro možnost přehledných rozborů přesnosti při měření zapisujte všechny měřené a počítané veličiny do vhodného zápisníku či tabulky. 5. Vypracujte technickou zprávu, která bude obsahovat: • • • • •
zadání včetně číselných hodnot, rozbory přesnosti (před, při a po měření), číselné výsledky dosažené při měření, adjustovaný originál zápisníku, destičku či čtvrtku s realizací vytyčení (pouze u vedoucího čety), závěr se zhodnocením průběhu a výsledků práce.
3.4 Měření 1. Úlohy: Paralaktické vytyčení délky Každá četa potřebuje zejména: • teodolit Zeiss Theo 010 A nebo B, 2 stativy Zeiss • BaLa lať a kalibrační hodnoty • trojnožku a pokud možno centrovač Zeiss • desku, kolíky pro stabilizaci • vypočtené hodnoty pro vyt., RP, univerzál. zápisníky • dle podmínek deštník Pro celý kruh pak společně několik kladiv a pásem (pro přibl. vyt.), měr. jehly, hřebíky, teploměr.
7
4 Zadání a výklad ke 2. úloze: Polární vytyčení bodu • úlohu měří čety 3–4 lidí, počítá a odevzdává každý sám (TZ s výpočty, RP, měřením, závěry) • stabilizace bodu – deska a čtvrtka, přibl. vyt. na hranol v ruce
4.1 Slovní zadání úlohy Z bodu primárního vytyčovacího systému 50B s orientací na bod 4511 až 4513 vytyčte polárními souřadnicemi podrobný bod č. ABC s mezní vytyčovací odchylkou δTMxy = 4 mm. Pro vytyčení použijte totální stanici Topcon GPT-7501. Základní směrodatná odchylka směru měřeného v obou polohách dalekohledu (dle ČSN ISO 17123) je σφ = 0, 3 mgon a nominální směrodatná odchylka elektronicky měřené délky je σd = 2 mm + 2 ppm. Místní měřítko zkreslení délek (S-JTSK) má hodnotu 0,9999046, průměrná nadmořská výška staveniště je 221 m (Bpv). Před vlastním vytyčením v terénu proveďte úhlovým měřením ověření stability sousedních bodů primárního vytyčovacího systému.
4.2 Rozbory přesnosti • Model chybové kružnice (základní): − = 4 mm, při ) = 95% = 2, 5 (pro 2-rozměrné veličiny), potom = / = 1,6 mm u= − kontrola druhým vyt., pro jedno vyt. *
− zpřísnění o vliv realizace:
=
v
=
*n =
$* ·
vn =
√2 = 2,26 ...
− porovnání s přesností metody (podélný směr): délky
E Zwd E Zxwy
=
(pozor na skupiny a polohy)
− porovnání s přesností metody (příčný směr): *
ZE
= ZE{d
−
0
= 2, 03 ..
*
= 2 mm + 2 ppm, počet opakování
v
= ·
0
Zzd [
, pocet úhl. skupin
x{y
• Model chybové úsečky (pokud poměr oček. přesností přesahuje 1 : 3): −
$*
=
?x| }~
= 2 mm, při ) = 95%
= 2 (jako pro 1-rozměrné veličiny)
− dále se shodně jako kružnice − příčná složka se teor. rovná 0, prakticky se ale dosadí očekávaná přesnost metody měření (1 sk.)
$v = v
= ·
Zzd [
, dále popř. realizace
• RP Při měření − shodné jako v první úloze, zvlášť pro obě složky měření (úhly, délky) − Vyjde-li 1 opak., nelze při měření kontrolovat nic, než stálost rozdílu poloh (tj. kolimační a popř. index. chyby). • RP po měření
8
− Dle zvoleného chybového modelu (kružnice či úsečka) se provádí pro podélnou a příčnou složku zvlášť, pro požadovanou i očekávanou přesnost. Pro úlohu platí kružnice chyb. − mezní rozdíl ∆ pro dvojici vytyčení nebo test výběrové sm. odch. pro více opak. vytyčení − požadovaný mezní rozd.: ∆ =∆ u= ·√2 · 0 = 6, 4 mm − očekávaný mezní rozdíl: ∆ 9R_c , ∆ u9R_c4 − RP po měr. pro trojici a více vytyčení – výběr. sm. odch.:
=q
−1
− porovnání s mezní hodnotou pro požadovanou přesnost: $ =
$*
· r1 + q
− a pro očekávanou přesnost: $o :p =
*no :p
+
2 s = 4, 52 .. −1
0 · r1
+q
2 s −1
4.3 Vysvětlivky k číslování Čísla bodů primárního vytyčovacího systému jsou 501 až 506, orientačních bodů 4511 až 4513, vytyčované body mají čísla ABC definovaná takto: A číslo kruhu, studijní skupiny (1 – 4), B číslo měřické čety, skupiny v rámci kruhu (1 – 6), C pořadí zadání v rámci čety (1 – 4).
4.4 Pokyny pro vypracování 1. Úkol řešte převedením vytyčení na zaměření a testováním posunů v podélném a příčném směru. Vliv realizace započtěte hodnotou σr = 1 mm. 2. Vypočítejte vytyčovací prvky (délkové i úhlové hodnoty uvádějte kvůli kontrole na 4 desetinná místa). 3. Dle číselného zadání přehledně zpracujte rozbory přesnosti (před měřením vč. stanovení modelu kružnice či úsečky chyb, příprava pro rozbory při a po měření), vyhotovte vytyčovací výkres. 4. Proveďte vytyčení v terénu. Pro možnost přehledných rozborů přesnosti při měření zapisujte všechny měřené a počítané veličiny do vhodného zápisníku či tabulky. 9
Vytyčení provádí 3- až 4-členné měřické čety, úlohu zpracovává a odevzdává každý jednotlivě. 5. Vypracujte technickou zprávu, která bude obsahovat zadání včetně číselných hodnot, rozbory přesnosti a číselné výsledky dosažené při měření. Přiložte adjustovaný originál zápisníků a destičku či čtvrtku s realizací vytyčení (u vedoucího čety, ostatní odkaz či kopii). Průběh a výsledek práce zhodnoťte v závěru.
4.5 Měření 2. Úlohy: Polární vytyčení bodu Každá četa potřebuje zejména: • TS Topcon GPT-7501, 2 stativy (Topcon, Leica apod.) • trojnožka, trn, hranol • pokud možno centrovač (Topcon, Trimble, Sokkisha) • desku, kolíky pro stabilizaci • vypočtené vyt. prvky, RP, univerzál. zápisníky • dle počasí deštník/slunečník Pro celý kruh pak společně několik kladiv, hřebíky, teploměr
10
