10861

81

4.8. Фотографический способ

Наличие цифровых фотоаппаратов, совместимых с персональным компьютером, и программ редактирования фотографических изображений, ArchiCAD 11, 12, 15 и др. позволяет рекомендовать различные варианты фотографического способа геодезического контроля пространственного положения строительных конструкций в сочетании со способом вертикального проектирования.

Так, например, для контроля вертикальности высоких зданий и сооружений башенного типа достаточно сфотографировать это сооружение и вывести его изображение на экран монитора ПК. При этом необходимо решить две задачи. Во-первых, на снимке должна присутствовать вертикальная так называемая референтная линия, от которой будут производиться все необходимые измерения. И, во-вторых, снимок должен быть масштабирован для получения результатов измерений в метрической системе единиц (метры, сантиметры или миллиметры).

4.8.1. Способы формирования и использования

референтных прямых

Референтной прямой принято называть линию, которая с достаточной степенью точности совмещена (или ориентирована с известными параметрами переноса) с осями выверяемого объекта.

Референтная прямая может быть как реальной, так и воображаемой. Например, определение крена дымовой трубы способом направлений предусматривает определение отклонения оси трубы от воображаемой вертикальной линии.

Такой же воображаемой может быть горизонтальная линия при нивелировании, например, подкрановых путей мостового крана с целью проверки их горизонтальности или использование так называемого фотограмметрического створа при проверке прямолинейности этих путей.

Формирование горизонтальных референтных прямых с целью геодезического контроля прямолинейности и соосности строительных конструкций может осуществляться способом струнного створа, оптического створа, лучевого и фотограмметрического створа. Здесь в качестве створной линии используется тонкая стальная проволока (леска, шпагат), визирный луч зрительной трубы теодолита (нивелира, или другого оптического устройства), либо прямая линия задаётся осью ориентированного пучка световых лучей (в частности, осью лазерного пучка).

Что касается вертикальной референтной прямой, то в качестве её может служить нить свободно подвешенного шнурового отвеса, от которой производят все необходимые измерения.

82

Так, например (рис. 65), если рядом с колонной подвесить отвес и сфотографировать колонну вместе с нитью отвеса, то, измерив на снимке расстояния от отвеса до оси колонны вверху и внизу, можно определить её

ния или в непосредственной близости от неё и как можно дальше от объектива фотокамеры.

Ниже приведены две фотографии телебашни и нити отвеса (Рис. 68). Одна фотография выполнена при нормальном расположении сооружения, другая – специально выполнена при наклонном расположении изображения.

Измеренные расстояния от отвеса до оси башни поверху и понизу в обоих случаях оказались попарно равными между собой. Это является одним из достоинств способа формирования с помощью отвеса вертикальной референтной прямой.

В дальнейшем все измерения производят от осей х и у. Измерения заключаются в определении расстояний от условной референтной линии до левого и правого края башни в верхнем уВЛ, уВП , нижнем уНЛ , уНП и любых других уiЛ , уiП промежуточных сечений трубы. Одновременно с этим фиксируют вертикальные расстояния хВ , … , хi , …, хН . Результаты измерения фотографии башни (рис. 70) по 11 её сечениям, расположенным на разной высоте, представлены в табл. 11.

Для каждого сечения были подсчитаны разности (уП - уЛ) и найдены расстояния y0 от условной референтной прямой до оси сооружения по формуле

86

Сравнивая полученные значения у0 между собой судят об отклонениях оси башни от вертикали на разных уровнях. В нашем примере общий крен башни составляет 363,5(сечение 11) – 356,5( сечение 1) = 7 условных единиц, умножив которые на цену одной условной единицы (цену деления), можно выразить его в миллиметрах.

Цену деления l можно определить, поделив известную длину отрезка в мм на её длину в условных единицах. В нашем примере отрезками известной длины были проектные длины сторон Si треугольников разных сечений, поэтому l определялась по формуле

Результаты определения l , представленные в табл. 11, находятся в пределах 77,78 – 80,64 мм, то есть отличаются всего на 2,86 мм. Среднее значение цены деления составило 79,64 мм, поэтому общий крен башни в нашем примере будет равен 7х79,64 = 557,48 мм.

Рассмотренный выше пример предусматривал параллельность референтной линии МВМН левому краю фотографии (оси х). Если на фотографии

88

Геодезические съёмки таких конструкций согласно [3] должны проводиться не реже одного раза в 3 года, а конструкций, в которых обнаружены деформации, трещины или другие повреждения – немедленно.

Исследование пространственного положения строительных конструкций предусматривает, помимо прочего, выполнение различного вида геодезических измерений (рис. 71): определение расстояний между фермами покрытия зданий L1, между колоннами в ряду L2 и пролете L3, между подкрановыми рельсами мостовых кранов L4; определение смещений опорных узлов ферм на оголовках колонн; определение стрелы прогиба конструкций; проверка прямолинейности подкрановых рельсов, вертикальности и соосности колонн; привязка геодезических отметок строительных конструкций к Государственной высотной системе и др.

Применение лазерных рулеток типа Disto (А2, А3, А5, А6, А8), MM

30/100, LEM, DLE, PD 10, PD 20, HD 150, DLE 50 и др. позволяет значитель-

но упростить и ускорить процесс выполнения непосредственных линейных измерений.

Однако здесь основная трудность заключается в доставке рулетки в точки замера, которые, помимо прочего, располагаются на уровне оголовка колонн и подкрановых рельсов. Это требует выхода персонала на крановый путь или его подъёма к оголовку колонн. Для устранения этого недостатка авторами монографии был разработан лазерно-зеркальный способ для производства таких измерений дистанционно.

5.1. Лазерно-зеркальное устройство для дистанционных измерений

Сущность разработанного нами лазерно-зеркального устройства (ЛЗУ) заключается в том, что с помощью удлинительной штанги в точках замера устанавливают плоское зеркало, расположенное под углом 45º к направлению лазерного пучка рулетки, которая также закреплена на штанге на известном расстоянии S от зеркала (рис. 72). В результате измерений на дисплее рулетки высвечивается расстояние, равное сумме двух отрезков – от рулетки до зеркала S и от зеркала до объекта l .

Для реализации лазерно– зеркального способа был изготовлен действующий макет ЛЗУ, в котором в качестве удлинительной штанги использовалась обычная нивелирная рейка, на которой были закреплены круглый уровень, лазерная рулетка НD 150 фирмы Trimble и плоское зеркало от проектора «Полилюкс» с размерами 80х120 мм и толщиной 3 мм.

Рулетка НD 150 (рис. 72) имеет кнопку (3) “ вкл/выкл”, цилиндрический уровень (4), дисплей (5), кнопку управления (6), кнопку подсветки дисплея (7). Рулетка предназначена для измерения расстояний (2) от 0,3 до 30 м без отражателя и до 150 м – с отражателем, определения площадей (10) и объёмов (8), определения высоты сооружений (9) и производства min/max

89

измерений (1). Вес рулетки 430 г (c четырьмя батарейками типа АА), её размеры 170х70х46 мм.

Рис. 72. Лазерная рулетка HD 150 (а) и схема лазерно-зеркального устройства ЛЗУ (б)

Устройство работает следующим образом (рис. 73). С помощью удлинительной штанги устанавливают зеркало на уровне нижнего пояса фермы, оголовка колонны или на подкрановом рельсе. Включают рулетку и направляют отраженный от зеркала лазерный пучок на боковую грань соседней фермы (рис. 73а), на боковую грань колонны (рис. 73б), на отражатель, установленный на противоположном рельсе (рис. 73в) или на отражатель, последовательно устанавливаемый на боковых гранях фермы и колонны (рис. 73г). Вертикальность штанги контролируется по круглому уровню.

Рулетка выдаст на дисплее результат, равный сумме расстояний от неё до зеркала S и от зеркала до отражающей поверхности l , до которой производятся измерения (рис.72). Вычтя из показаний дисплея постоянное слагаемое S′, которое зависит от расстояния S и поправки за положение зеркала относительно точки замера, получим искомый результат L . Если снабдить устройство поворотным зеркалом (или двумя взаимно перпендикулярными зеркалами), то можно производить измерения до левой и правой отражающих поверхностей, располагая устройство между ними.

У ЛЗУ длина штанги и S могут меняться в зависимости от расстояния от наблюдателя до точки замера. Поэтому перед началом работы с ЛЗУ следует определить постоянное слагаемое S'. Для этого на местности необходимо разбить несколько базисов L1, L2, L3,… и измерить их лазерной рулеткой.

90

После чего эти базисы измеряют с помощью ЛЗУ с той же самой рулеткой. Разности полученных с помощью ЛЗУ результатов D1, D2, D3,… и длин базисов L1, L2, L3,… должны быть равны между собой и представлять постоянное слагаемое S' , которое зависит от расстояния S и поправки за положение зеркала относительно точки замера.

ферма

кран

отражатель

колонна

рельсы

Рис. 73. Схемы измерений лазерно-зеркальным устройством

Результаты лабораторных и производственных испытаний подтверждают возможность использования лазерно-зеркального устройства для дистанционных измерений недоступных и труднодоступных расстояний с точностью, заявленной в паспорте рулетки 2-3 мм.