Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 3

Какими инструментами пользуются для измерения

Нивелиры

Какими инструментами пользуются для измерения расстояний на местности и по плоским поверхностям? Это нивелиры. Широко применяются для отделочных работ – укладке плитки и твердых настенных и напольных материалов, для снятия данных о зданиях и уровнях земли. С помощью прибора можно сделать точную разметку, сформулировать правильное направление стен и др. Стандартные устройства снабжены окуляром и шкалой, в конструкции новых применяются лазерные лучи. Нивелиры возможно использовать только совместно со штативами для повышения точности показаний и избегания тряски прибора при работе.

Стандартный нивелир

Рекомендации

  • Покупайте инструменты для измерений в проверенных строительных магазинах. На рынке часто можно встретить подделки, которые после нескольких использований придут в неисправное состояние.
  • Если вы не планируете использовать прибор в будущем, можно сэкономить и взять технику в аренду на необходимый период.
  • Делайте поверку приборов перед ответственными замерами. Даже самая дорогая техника может выйти из строя. Обычная проверка может оказать хорошую службу для вас.
  • Не оставляйте приборы на аккумуляторах включенными. После глубокой разрядки элемент питания может потерять часть емкости.
  • Не рекомендовано применять устройства на аккумуляторах в сильные морозы на улице, низкие температуры отрицательно сказываются на работе любых устройств.

Smart Measure Pro

Smart Measure или, проще говоря, дальнометр, измеряет расстояние до какого-либо объекта с помощью камеры смартфона. Отлично решение, если вам нужно, например, заранее прикинуть расстановку мебели или расположение клумб на участке. Если верить разработчикам, приложение использует основные законы тригонометрии. Программа легка в использовании, поддерживает 12 языков (в том числе и русский), имеет встроенную справку и функцию калибровки.

Для того чтобы измерить расстояние до объекта или его высоту, необходимо просто «нацелиться» на него камерой и нажать кнопку снимка. Для точного замера наводите камеру на основание измеряемого предмета.

Работа датчика, в зависимости от версии операционной системы Android, может отличаться, поэтому не исключено, что для получения точного результата вам может понадобиться ручная калибровка.

У приложения существует две версии — обычная, бесплатная, и Pro-версия. Платная версия стоит чуть дороже ста рублей и имеет несколько отличий:

  • Измерение ширины и площади объекта.
  • Быстрый затвор.
  • Портретный режим.
  • Приближение камеры.
  • Виртуальный горизонт.
  • Отсутствие рекламы.

Инструменты левел-дизайнера

Бумага

Большинство уровней начинаются с прототипа, нарисованного на бумаге, а многие локации так и не переживают этот этап. Такие наброски встречаются в артбуках, дневниках разработчиках и блогах, посвящённых разработке видеоигр.Это разветвлённая цепочка блоков, стрелочек и бесконечных уточнений, которая призвана отобразить не карту планируемого уровня, а скорее схему взаимодействий игрока с ним.

Метрики

Следующим инструментом пользуются не все, но именно он отличает опытного левел-дизайнера. Вместе с геймдизайнерами создатель локаций формирует метрики — правила, шаблоны, своеобразные линейки, которые позволяют проектировать уровень не «на глаз», а по заранее определённым параметрам.

Метрики — это всегда фиксированные величины. Они определяют всё, что угодно: например, ширину оврага, преодолеваемую прыжком, высоту укрытий, дальность полёта пули из конкретного оружия. Габариты элементов окружения тоже сверяют с метриками, — иначе собачья конура на уровне нечаянно может оказаться размером с дом.

Блокауты

Определив метрики, левел-дизайнер собирает блокауты — трёхмерные макеты уровня. Их всего два типа.

Designer block out или grey box — это макет используют для проверки геймплея. В нём есть только то, что непосредственно влияет на игровой процесс. Серые кубы, сферы, цилиндры и плоскости схематично отображают будущую локацию, хотя и создаются с учётом всех пропорций и масштабов

Неважно, насколько красиво нарисована яма с кольями — главное, чтобы игрок точно мог через неё перепрыгнуть.

В грейбоксе тестируют механики — например, можно ли здесь забраться, спрятаться. Изучают как ощущается геймплей и сложность. Если что-то не работает, проблемный элемент выкидывают или переделывают.

Пережив все правки по механикам, прототип обрастает деталями и превращается в Art block out, он же — White box. В нём художники прорабатывают визуальную часть уровня: накладывают на серый эскиз цвет и полноценные модели вместо фигур.

Координатный способ

Данный вид сводится к нахождению местоположения измеряемых точек, а именно их координат. Одними из таких способов считаются:

  • тахеометрическая съемка;
  • спутниковый метод определения координат.

Тахеометрическая съемка выполняется на основе использования тригонометрического способа измерений. При его выполнении производят геометрические определения следующих величин:

  • высоты инструмента на станции стояния;
  • высоты визирования на пункте наблюдения;
  • горизонтального угла от начального направления до искомого;
  • вертикального угла между направлениями, в которых измеряют наклонные расстояния;
  • наклонные расстояния между пунктами стояния инструмента и наблюдения.

Вычисления искомых координат, в том числе и абсолютных значений высотных отметок, определяются по известным формулам.

Спутниковый метод определения координат основан на приеме от спутников радиосигналов, в которых закодированы данные по местоположению спутников и времени передачи сигналов. На наземных геодезических пунктах с помощью специальных устройств GPS-приёмников эти сигналы (время приема сигнала и координаты спутников) записываются в файлы. И таким образом продолжаются наблюдения какое-то определенное время.  Для нахождения координат неизвестных пунктов на земной поверхности исходными данными служат:

  • координаты базы, полученные в период спутниковых наблюдений на наземной станции;
  • и координаты собственно спутников, определенные в строго фиксированный момент времени с помощью полученных многократных сигналов GPS-приемниками на этих наземных станциях.

Электронные тахеометры, свето-дальномеры и лазерные рулетки

В основе измерения расстояний профессиональными лазерными рулетками, свето-дальномерами, которые применяются и в современных конструкциях электронных тахеометров, заложены три принципа:

  • импульсный;
  • фазовый;
  • комбинированный (импульсно-фазовый).

Импульсный метод состоит в определении измеряемой длины через нахождение времени прохождения сигналов инфракрасного лазерного излучения от источника импульса до объекта и обратно. В фазовом методе длины сторон измеряются через определение разности фаз переданного и получаемого сигналов. Оба этих принципа дают достаточно высокую точность на разных расстояниях от приборов.

В современных тахеометрах используется также комбинированный метод, заключающийся в фазовом способе определения временного промежутка при импульсном излучении сигнала. Нахождения расстояний с их помощью может осуществляться в трех режимах:

  • безотражательном;
  • на светоотражательную пленку;
  • на стандартные призмы.

Для безотражательного способа нахождения длин (горизонтальных проложений) и с применением светоотражательных пленок для расстояний от 0,3 м до 500 м электронные тахеометры дают паспортную точность ± 2-3 мм. При наведении на отражательные конструкции призм на расстояния до пяти километров точность определения увеличивается дополнительно до 2ppm на каждый дополнительный километр измерений.

Лазерные рулетки с такой высокой точностью позволяют очень разнообразно использовать их в строительных и отделочных работах, с учетом наличия в них дополнительных опций по определению площадей, объемов и других.

Описание

Принцип действия приборов основан на применении методов оптической цифровой микроскопии и алгоритмов распознавания образов.

Функционально приборы состоят из оптической системы, подвижной в вертикальном направлении, с объективом, имеющим переключаемое увеличение и модулем верхней подсветки; блока обработки результатов измерений, выполненным в виде промышленного компьютера.

Программное обеспечение, установленное на компьютере, производит обработку результатов измерений и вывод их на экран в цифровой и графической формах с формированием отчетов и технической документации для систем автоматизированного управления производством.

Приборы выпускаются в трех модификациях, отличающихся конструкцией, диапазоном и погрешностью измерений. У модификаций XK22 и XK23 оптическая система жестко закреплена на столе, входящем в комплект поставки прибора.

Внешний вид приборов приведен на рисунках 1-2.

Высотные методы

Определение превышений одних точек поверхности над другими с применением специально для этого предусмотренных приборов по разработанной системе и считается высотными способами измерений. К ним можно отнести следующие виды;

  • геометрическое нивелирование с применением измерений «из середины» и «вперед»;
  • тригонометрическое нивелирование;
  • гидростатическое.

Суть геометрического нивелирования состоит в определении превышений между необходимыми точками по разности отсчетов на рейках, взятых с помощью визирования на них горизонтального луча нивелира. Различают нивелирование «из середины», когда инструмент выставляется в рабочее положение приблизительно посередине между рейками. И другой вариант — нивелировка «вперед». При этой методике превышение определяется по разности между высотой инструмента (нивелира) и отсчетом по рейке. При этом все визирования в нем выполняют на рейку находящуюся всегда впереди. Отсюда и название «вперед». При схеме «из середины» визирования на рейки осуществляются сначала назад, а затем по ходу движения нивелирования вперед.

Тригонометрическое нивелирование выполняется при значительных перепадах высот на наклонных склонах местности (наклонных горных выработках), где не эффективно использовать геометрическое нивелирование. При выполнении измерений по такой технологии используется возможность визирования наклонным лучом на точки наблюдений. Превышения между ними определяется путем вычислений из соответствующих тригонометрических формул. Откуда и пришло название к этому способу нивелирования.

Гидростатический способ нивелирования заключается в способности жидкости, при нахождении в разных местах, устанавливаться на одном уровне. При снятии ряда отдельных промеров на сообщающихся сосудах и определяется превышение между ними.

Световые в сравнении с ультразвуковыми

Ультразвуковые дальномеры работают на том же принципе, что и импульсные электромагнитные. Только блок приёма-передачи у них содержит не лазер и фотоприемник, а громкоговоритель и микрофон. И излучает он не световой поток, а звуковую волну. Электронно-цифровой модуль измеряет время, прошедшее от отправки ультразвукового импульса до возвращённого эха, и вычисляет расстояние до помехи на пути сигнала.

Основное преимущество таких приборов — они относительно просты и недороги. Кроме того, в отличие от лазерных, акустические измерители способны определять расстояние до прозрачных и пушистых предметов и лучше приспособлены для работы в сложной атмосфере. К недостаткам ультразвуковых устройств можно отнести:

  • небольшой диапазон замеряемых расстояний (до 20 м);
  • невысокая точность в сравнении с лазерными;
  • требовательны к тщательности измерений (случайные предметы в зоне работы и способны оказать влияние на результат);
  • качественный замер возможен только в пустых помещениях или открытом пространстве;

13.3. ПОДГОТОВКА ЛИНИИ К ИЗМЕРЕНИЮ

Перед измерением линию закрепляют, провешивают и расчищают. Закрепление состоит в установке на концах линии временных или постоянных знаков (см. рис. 13.6) и вех. Длинную прямую обозначают промежуточными вехами. Обозначение линии на местности рядом отвесно поставленных вешек, находящихся в одной вертикальной плоскости называют вешение линии. Оно необходимо для того, чтобы в процессе измерения можно было укладывать ленту с возможно малыми отклонениями от створа – вертикальной плоскости, проходящей через концы линии.
Используют вехи фабричного производства или изготовленные из подручных материалов; длина их 1,5 – 2,5 м, толщина 4 – 6 см.

Рис. 13.16. Вешение линий:
а – способ вешения на себя; б – подготовка данных для провешивания линии в лесу;в – обход дерева; г, д – вешение через возвышенность (вид сбоку и сверху);
А, В – концы линий; С, D, E, F – вспомогательные точки; β – вспомогательный угол;
1, 2, 3, Г, 1″, 2», 2″ – вехи; l –  смещение створа при обходе дерева

Вешение линии ведется обычно способом «на себя», по теодолиту или биноклю (рис. 13.16, а). Первую веху ставят по кресту нитей возможно дальше от инструмента. Последующие вехи устанавливают между задней вехой и инструментом, постепенно приближаясь к инструменту. Вехи ставятся на расстоянии около 50 м одна от другой.
Если необходимо проложить прямую между точками А и В взаимная видимость между которыми закрыта лесом (рис. 13.16, б), в стороне от линии выбирают точку С, из которой видны точки А и В. На направлении АС перед лесным участком ставят веху D и измеряют землемерной лентой расстояния AD, DC и ВС, а буссолью – угол β в точке С. Такой же угол откладывают в точке D и на его стороне ставят веху F. Затем вычисляют отрезок DE = BC×AD/AC и откладывают его на направлении DF. Точка Е находится в створе линии АВ и служит ориентиром при ее вешении.
Провешивая прямую в лесу, крупномерные деревья на линии не срубают, а обходят вехами (рис. 13.16, в). Для этого примерно в 10 м от дерева на прокладываемой линии ставят три вехи, затем их переставляют строго по перпендикулярам к линии вправо или влево на определенное расстояние, например 0,5 м, измеряемое рулеткой. Создается новый створ, параллельный заданной линии. Его продолжают и за деревом, также выставляя три вехи. Последние тем же способом смещают на направление прокладываемой линии и продолжают ее вешение.
В случае, когда видимость между концами линии АВ (13.16, г) закрыта возвышенностью, створ создают следующим образом. В произвольных точках на противоположных склонах возвышенности вблизи ее вершины ставят вехи 1′ и 2′ (рис. 13.16, д). Визируя из точки 2′ на веху А, переносят на линию визирования в точку 1» веху из точки 1′. Затем, визируя по линии 1″-В, выставляют на нее веху 2″, снятую с точки 2′. Эти действия повторяют и заканчивают тогда, когда вехи 1 и 2 окажутся точно на линии АВ.Расчищая линию, с нее убирают валежник, вырубают кустарник, скашивают высокую траву.

Оптический дальномер

Применению оптического способа определения расстояний между прибором и точками измерений способствовали конструктивные особенности оптических теодолитов и тахеометров. Известный всем геодезистам и маркшейдерам способ определения расстояния нитяным дальномером с постоянным параллактическим углом основан на тригонометрической зависимости:

(Изображение 1)

где b – измеряемый переменный базис (длина);

 φ — постоянный параллактический угол;

L – измеряемая длина.

(Изображение 2)

Технически механизм этого метода выглядит в снятии отсчетов по дальномерным нитям сетки нитей, наблюдаемым в поле зрения зрительной трубы, с соответствующей шкалы на поверхности нивелирных реек. Относительная ошибка измерений линий таким способом составляет в районе одной четырехсотой (1/400) длины. Его используют при выполнении, как одиночных определений расстояния, так и при популярной тахеометрической съемке.

13.6. ЭКЛИМЕТРЫ

Необходимые для вычисления горизонтальных проложений углы наклона, не превосходящие 10°, измеряют эклиметрами (От греческих слов ekklino – отклоняю и metreo – измеряю), а углы, большие 10° – вертикальным кругом теодолита.Простейший эклиметр (рис. 13.11) состоит из линейки с прикрепленным к ней полукругом. Перпендикулярный верхнему ребру линейки радиус со подписан на полуокружности нулем. В обе стороны от нуля идут градусные деления, подписанные до 90°. К центру с полукруга прикреплен шнур с отвесом g.

Рис. 13.18. Измерение угла наклона эклиметром с отвесом

При горизонтальном положении верхнего ребра аb линейки шнур должен проходить через нулевой штрих полукруга. Эклиметр прикреплен к рейке К с металлическим наконечником.
Для измерения угла наклона, эклиметр устанавливают в точке А (рис. 13.18), а в точке В – веху с отмеченной на ней в точке Т высотой i инструмента. Верхнее ребро аb линейки направляют на точку Т и замечают, возле которого штриха на полуокружности окажется успокоившийся шнур с отвесом. Этот отсчет представляет собой значение угла наклона v, так как отвесная линия cg перпендикулярна AB’ и со перпендикулярна АВ.
Эклиметр с отвесом можно изготовить на куске картона, фанеры и т.п., для чего вычерчивают полуокружность, диаметр которой параллелен ребру этого куска. В центре полуокружности восставляют перпендикуляр к диаметру. Точку пересечения его с полуокружностью подписывают нулем. Пользуясь транспортиром, наносят градусные деления в обе стороны от нуля. К центру полуокружности прикрепляют тонкий шнурок с грузилом.
Более совершенным является эклиметр Брандиса. В круглом металлическом корпусе прибора 1 (рис. 13.19, а) на горизонтальной оси вращается металлический маятниковый диск 8 (рис. 13.18, б), на ободке 7 которого нанесены градусные деления от 0° до ±60°. Деления ниже нуля – со знаком плюс, выше нуля – минус. Маятниковый диск имеет груз 9, под действием которого нулевой диаметр располагается в горизонтальном положении. К корпусу эклиметра прикреплена визирная трубка 3 с глазным диоптром 5 и предметным диоптром с горизонтальной нитью 2. Для приведения эклиметра в рабочее состояние следует нажать на кнопку 4.

Рис. 13.19. Эклиметр

Для измерения угла наклона наблюдатель становится в начальной точке и визирует трубкой эклиметра на метку на вехе, стоящей на последующей точке. Метка отмечает высоту глаза наблюдателя и, следовательно, линия визирования будет параллельна линии местности. Нажав на кнопку 4, наблюдатель через лупу 6 производит отсчет. Эклиметр позволяет измерять углы наклона с точностью до 0,5°.

Рис.  13.20. Эклиметр Брандиса

От исправного эклиметра требуется соблюдение такого условия: нулевой диаметр свободно подвешенного кольца должен занимать горизонтальное положение.
Поверка производится измерением угла наклона одной и той же линии местности в прямом и обратном направлениях. Если эклиметр верен, то оба раза будут получены одинаковые результаты.

Принципы измерения

Существует два типа лазерных дальномеров. Принцип работы первых основан на замере времени, затраченного коротким импульсом света на отражение и возвращение его к прибору. Для работы таких устройств (их называют импульсными) требуются очень точные датчики, излучатели и способы обработки полученной информации. Прежде всего из-за того, что скорость света высока и промежутки времени, за которое он успевает пройти измеряемое расстояние, ничтожно малы. Использование нескольких коротких импульсов уменьшает погрешность замера. К особенностям приборов, работающих на этом принципе, относят:

  • способность измерять большие расстояния до предметов: от километража до космических величин;
  • невысокая точность замеров на малых дистанциях;
  • ограниченное применение в гражданских целях;
  • высокая стоимость.

  • невысокая стоимость и компактность;
  • точность до долей миллиметра;
  • ограниченная дальность измерений (до 250 м).

Металлическая рулетка

Рулетки бывают разными, но все они работают по одному принципу. Они идеально подходят для проведения простых измерений на улицах и в помещении.

Преимущества этого прибора:

  1. Компактность. Тонкий стальной прут удобно намотан и спрятан в корпусе. Прибор можно носить с собой в кармане.
  2. Безопасность и экологичность.
  3. Не требует элементов питания.
  4. Можно использовать в любую погоду на улице.
  5. Срок эксплуатации измеряется десятками лет.
  6. Показывает минимальную погрешность. Собственно, погрешность зависит от пользователя.
  7. Приемлемая цена и доступность. Продается в любом магазине и стоит недорого.

Недостатки

  1. Фиксированная длина. Если объем измерения будет иметь длину больше длины рулетки, то для измерения придется перекладывать сам прибор, чтобы измерить дополнительное расстояние. Это не только неудобно, но и неэффективно, так как появляются погрешности.
  2. Учитывая тот факт, что этот инструмент для измерения длины выполнен из металла, при частом контакте с водой он подвергается коррозии.
  3. В труднодоступных местах его применение невозможно.

Курвиметры для местности

Курвиметр для измерения расстояния на местности также называется дорожное колесо. Он используется для установки разметки на местности и измерения расстояния. Применяя колесо можно получить точные данные, погрешность которых будет намного меньше, чем у рулетки. Прибор позволяет получить длину поверхности с учетом всех углублений и бугорков. Счетчик дорожного курвиметра может устанавливаться внизу возле самого колеса, или вверху на рукояти.

По конструкции счетчика данные устройства разделяют на 2 вида:

  • Механические.
  • Электронные.

Механические

Механический счетчик состоит из круглых цилиндров, по периметру которых нанесены цифры от 0 до 9. Эта конструкция полностью идентична той, что используется в старых автомобилях для отображения пробега авто, или электрических счетчиках для измерения потребления энергии. Сбоку счетчика имеется кнопка для быстрого обновления данных. При нажатии, установленная внутри устройства пружина, возвращает цилиндры в исходное положение, поворачивая их к циферблату стороной с отметками «0».

Расстояние, которое можно измерить механическим счетчиком, обычно составляет 1 км. После того как устройство покажите 999 м, если продолжить движение, счетчик обнулится. Если нужно измерить более длинное расстояние, то после каждого такого обнуления необходимо записывать, что пройден 1 км. После измерения нужно суммировать все отрезки. Для масштабных измерений на большие расстояния производители предлагают большой выбор курвиметров с более емким счетчиком. Счетчик отображает длину в метрах, а не количество оборотов колеса.

В том случае, если необходимо проводить измерение на ровной поверхности, когда можно идти быстро, стоит выбрать курвиметр с колесом большого диаметра. Оно катится гораздо быстрее и от него меньше устает рука. Обычно диаметр такого колеса составляет 31,847 см. Таким образом, длина колеса, как и его оборот, составит ровно 1 м. Если счетчик сломается, то можно просто считать количество оборотов колеса, что будет соответствовать длине расстояния в метрах.

Электронные

Курвиметры с электронным счетчиком и ДК-дисплеем являются более удобными для работы, хотя и менее надежными. Для их питания необходимо две пальчиковые батарейки. Недостатком таких приборов является опасность снижение заряда батареек в полевых условиях. К достоинствам можно отнести наличие собственной памяти, а также возможность переключаться из метрической системы на мили и другие единицы измерения. Такие приборы имеют собственную память. Отдельные модели способны высчитывать площадь участка местности, которая была обведена колесом.

Корпус курвиметра с электрическим или механическим счетчиком может складываться, что позволяет его компактно транспортировать. Высота стойки выставляется под рост оператора. Фактический диаметр колеса может быть разным. Чем оно меньше, тем компактней можно уложить устройство в кейс. При выборе дорожного колеса следует ориентироваться по тому, на какой местности будет осуществляться измерение. Поверхность колеса может быть гладкой, что хорошо для асфальта, или шипованной, что обеспечивает эффективное сцепление на грунтовых дорогах и предотвращает скольжение.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации