3. Инструменты.
Одна из причин, от которых зависит точность топосъемки это используемые инструменты. Вот примерно следующий список приборов:
Рулетка (в последнее время и лазерный дальномер)
Компас
Эклиметр (измеряет углы относительно вертикали либо горизонтали)
Теодолит (комбинация предыдущих двух приборов хорошего качества)
Отвесы, уровни, лазер (для задания опорных направлений для измерения другими приборами)
Транспортир (из него можно сделать эклиметр)
Гидронивелир (измеряет разность высот)
Глубиномер (для подводных спелеологов)
Этими приборами можно измерять только в двух системах координат: цилиндрической (азимут, разность высот, расстояние) и сферической (азимут, вертикальный угол, расстояние).
Самый совершенный прибор из вышеприведенного списка — это теодолит. Однако теодолитом работать в пещерах неудобно, и цена у них, как правило, такая, заставляет искать более простые средства. С них и начнем.
Итак, предположим у нас есть:
Рулетка
Компас
Эклиметр (заводского изготовления или самодельный)
Пикетажка - блокнот для записи результатов
Карандаш
Пикеты
Общее правило съемки показаний измерительных приборов — не надо ничего довычислять в уме, просто записывайте то, что показывают приборы с необходимыми комментариями. Например, если в этом месте удобнее измерить азимут в обратном направлении — записывайте его со словом «обратный». Если у рулетки оторвался конец — запишите это в пикетажке, и далее пишите длины без поправок. После нескольких часов топосъемки в пещере у вас могут быть не те мозги, чтобы просто сложить два числа правильно. Потом, в спокойной обстановке при обработке топосъемки у вас будет больше шансов на успех в этом деле.
3.1. Рулетки и дальномеры
Требования к рулеткам.
1. В высокоточной геодезии запрещены все неметаллические рулетки. Только металл, причем особых сортов. Например, инварные проволоки. Их длина практически не меняется от температуры. В нашем случае, наоборот, запрещены все металлические рулетки, поскольку мы работаем с магнитными приборами, а геодезисты с оптическими. Не рекомендуются рулетки на тканевой основе - они могут садиться после стирки. Лучше всего пластик.
2. Материал не должен ни садиться, ни растягиваться после мытья рулетки. Как только рулетка куплена, ее надо проверить надежной металлической линейкой. В квартире на полу надо сделать метки с расстоянием между ними 5 м. и после каждой сушки проверять длину.
3. Длина рулетки лучше всего 15 или 20 м. Пять метров мало, десять достаточно, но иногда неудобно. Большие длины редко используются, нежелательны по причине больших погрешностей угловых измерений, а также из-за провисания ленты, которое на этих длинах трудно выбирать. К тому же длинные рулетки крупногабаритны и плохо лезут в транспортный мешок.
4. Необходимо правильно понять, где нулевая отметка на рулетке. Не там, где кончается пластик, а там, где кончается кольцо. Забыв про это, вы будете при каждом измерении добавлять ошибку в 2 см.
|
|
Правильная спелеорулетка |
Неправильная спелеорулетка |
Как пользоваться рулеткой? Держать без провиса, но и не натягивая с усилием. Если пол совершенно ровный, то можно класть рулетку на пол, прикладывая прямо к бумажкам. Но такой вариант редок. Обычно пол неровный. Тогда оба съемщика садятся на корточки и прижимают концы рулетки к ноге (для жесткости) и при этом проектируют отсчет рулетки на лежащую внизу бумажку или камешек. По точности этот вариант лучше предыдущего. Дело в том, что опуская конец слишком низко, вы рискуете ввиду плохого освещения снимать неправильные показания по компасу. А ошибка в 1o это при съемке десятиметровками сразу ошибка в 17 см. Небольшое отклонение рулетки от горизонтальности в 2-3 градуса практически не влияет на точность измерения длины. Если наклон больше, вносятся поправки. Если рельеф совсем тяжелый, особенно в условиях природных пещер, то приходится работать стоя, прижимая концы рулетки к поясу. В случае если рост разный, надо встать рядом и выяснить, кому на каком уровне прикладывать к себе рулетку. При варианте работы стоя точность резко снижается. Вообще, основное правило тригонометрического нивелирования - равенство высот над полом двух концов рулетки. Очень хорошо показали себя рейки длиной около метра. Две рейки строго одинаковой высоты ставят на два пикета, а рулетку прижимают к их концам. Резко уменьшается погрешность установки на пикет и существенно уменьшается погрешность, связанная с неравенством высот над полом.
Измерять рулеткой точнее 1 см (т.е. с погрешностью 0.5см) смысла не имеет, т.к. установить конец рулетки на пикет или даже определить точку этого пикета с погрешностью 1см – не проблема даже на глаз, а вот лучшей – это нужно напрячься, и поверьте мне – после измерения 10-го пролета напрягаться вам не будет хотеться нисколько. Человеческий фактор однако…
Если в экспедиции используются несколько топонаборов, то полезно сравнить показания рулеток для чего растянуть их параллельно – результаты вас могут удивить. После того как удивление пройдет нужно произвольно выбрать «правильную» рулетку, а для остальных вычислить поправочные коэффициенты.
В последнее время стали доступны по цене лазерные дальномеры (т.н. «лазерные рулетки») с диапазоном измерения от нескольких десятков см до примерно 50м с миллиметровой точностью. Специальных отражателей не требуется, хотя с ними (любая светлая поверхность) дальномер должен работать стабильнее. Они однозначно лучше классических рулеток, т.к. малогабаритны, бывают в защищенном исполнении, точнее обычных, измерять ими быстрее и удобнее, можно измерять расстояние до потолка и прочих труднодоступных мест. В пещере они должны работать даже лучше чем на поверхности, т.к. в пещере темно и посторонний свет не создает мешающего фона. Минусы – необходимость батареек, опасность сломать в пещере и цена.
|
Лазерная рулетка фирмы Leica. |
Прибор должен не бояться грязи и сырости. Это во-первых. Во-вторых, сам прибор снимает с большой точностью, но ведь его еще надо установить на пикет, а это всегда точность плюс-минус два-три см. Когда вам надо измерить пролет в 100м. применение прибора оправдано, но у вас будут расстояния в 3-5-10м. А такие расстояния мы и рулеткой померим с точностью в 3 см. Уже появились дальномеры, к которым не нужен отражатель, они способны измерять расстояния до недоступных предметов (стенки колодца, когда топосъемщик висит на веревке). Нет сомнения, что скоро появятся водонепроницаемые аналоги таких дальномеров. Какие перспективы тут открываются? Общая нить топосъемки будет мериться приблизительно с той же точностью, что и рулеткой. Для ее улучшения нужны более точные угломерные приборы. Зато улучшится качество обрисовки стенок. Увеличится скорость съемки.
Что касается лазеров, то можно совместить лазерную указку и компас для лучшего измерения горизонтальных углов. Неплохая идея для тех случаев, когда надо измерять азимуты на сильно наклонных участках. В этом случае луч лазера направляется на пикет, не прикладываясь к рулетке. Конструкция состоит из собственно компаса, коробочки, куда он жестко вставляется и вертикального лимба с указкой. Лимб прикреплен к боковой плоскости коробочки перпендикулярно плоскости компаса и вращается вместе с указкой вокруг оси. Здесь надо следить, чтобы:
а) плоскость лимба была строго перпендикулярна лимбу компаса,
б) чтобы ось указки в горизонтальном положении была строго параллельна оси 0-180 лимба компаса.
В итоге ошибка при измерении на наклонных (!) участках будет не меньше, чем при прикладывании компаса к рулетке. При этом рулетка все равно не исчезает, она нужна для измерения длин.
Приобретая лазерную рулетку стоит обратить внимание на то, чтобы минимальное измеримое расстояние от задней кромки прибора составляло хотя бы сантиметров 30, иначе при съеме узких ходов могут быть проблемы.