Данная статья посвящена приборам, которыми производят измерение такого параметра, как высота. Однако прежде чем приступать к описанию самого инструмента, давайте разберемся, что представляет собой этот самый показатель.

Понятие высоты

Упомянутый параметр является относительной величиной, то есть данное значение всегда определяется относительно чего-либо. Чаще всего его измеряют относительно уровня моря, это значит, что линия морской поверхности принята за точку отсчета.

Такая система напоминает определение градуса воды по Цельсию, когда точкой отсчета принята температура перехода воды из жидкого состояния в твердое, и наоборот. Так же и с измерением высоты, положительным считается значение выше уровня моря, а отрицательным - ниже. В особых случаях точкой отсчета может выбираться любая другая поверхность. Например, высоту дома никто не будет измерять относительно уровня моря, здесь началом отсчета выступает на которой построено здание. По такому же принципу измеряют все частные случаи: высоту дерева, строения и т. д. А вот высоту горы или любой точки а также объекта, летящего в атмосфере (самолет, вертолет и т. п.) измеряют относительно уровня моря. Читатель может задать вопрос: «А какой принято использовать прибор для измерения относительной высоты?» Ответ на этот вопрос вы найдете, если прочитаете статью до конца.

Прибор для измерения относительной высоты: история развития и основные виды

С древности люди использовали для строительства и определения рельефа такой инструмент, как уровень. Это устройство стало основой и для современного измерительного механизма. К древнему уровню была приделана трубка, так и получился самый элементарный прибор для измерения относительной высоты, который назвали нивелиром, что означает «выравнивать». Элементарный нивелир представляет собой горизонтальную рейку и вертикальную планку, к которой присоединен отвес. Однако с развитием науки совершенствуются и инструменты. Прибор для измерения высоты не стал исключением. Так, современные нивелиры можно разделить на три основные группы. Первая - наиболее распространенная, к ней относятся приборы, в основу которых заложена высококачественная оптика. Вторая группа - это лазерные устройства. Эти приборы характеризуются И третья - самая «молодая» - это цифровые нивелиры.

Оптические измерительные инструменты

Такое устройство представляет собой цилиндрический уровень (либо компенсатор) и оптическую систему, которая помещена в металлический корпус (трубу). Уровень необходим для выставления визирной оси в горизонтальное положение.

Для проведения измерений нивелир устанавливается на треногу с опорной площадкой. Цилиндрический уровень представляет собой ампулу с жидкостью (эфир, спирт). Часть пространства, заполненную спиртовыми парами, называют пузырьком уровня. На верхней поверхности ампулы нанесена шкала с шагом в два миллиметра, средняя ее точка называется нуль-линией.

Лазерный нивелир

В данных устройствах в дополнение к оптическим системам пришли лазерные светодиоды, но, по сути, названное устройство мало чем отличается от оптического. Главной его особенностью является очень тонкий, идеально ровный луч, проецируемый на измеряемую поверхность. Это значительно упрощает процесс определения высоты.

Цифровой прибор для измерения относительной высоты

Данный инструмент существенно отличается от своих предшественников. Он не только изменил свой внешний облик и внутреннее устройство, но и значительно расширил свои возможности. Цифровой нивелир - это измерительный прибор, который способен не только проводить измерение, но и проецировать лучи, плоскости на любую поверхность. Этот инструмент просто незаменим при проведении строительных и ремонтных работ. Упомянутое устройство характеризуется высокой и простотой в применении, таким инструментом сможет пользоваться даже новичок.

Принцип работы цифрового нивелира

Основой рассматриваемого устройства являются электромагнитная система маятников и светодиодная (лазерная) оптическая система, которая предназначена для проецирования лазерных лучей в виде точек или линий. Один такой прибор может проецировать сразу несколько плоскостей, что очень удобно при строительстве. Для обеспечения точности измерений в используется металлический маятник, который выравнивает всю электронную и оптическую часть прибора относительно уровня земли. Даже если устройство стоит неточно или его сдвинули в процессе работы, маятник выставит схему параллельно земле, и проецируемая поверхность останется точной. Рассмотрим, как это происходит. Под маятником располагается несколько электрических или природных магнитов. Благодаря созданному магнитному полю предотвращается раскачивание маятника при изменении положения нивелира. При установке устройства данный элемент свободно раскачивается. Однако при прохождении через в материале (металле) наводится электрическое поле, трансформируемое в тепловую энергию, которая и тормозит всю систему.

Оптическая система прибора строится на светодиодах, создающих горизонтальные, вертикальные и диагональные лучи. Проходя через систему линз, они преобразуются в линии, которые и проецируются на измеряемых поверхностях.

Достоинства и недостатки цифровых нивелиров

Главным преимуществом такого прибора является простота и наглядность, а также возможность проводить работы с базовой плоскостью в нескольких точках одновременно. Также следует упомянуть и возможность построения горизонтальных и вертикальных плоскостей, причем сразу в разных направлениях.

Недостатком рассматриваемого устройства является его высокая стоимость. Изо всех них только устройства третьего класса соизмеримы по цене с оптическими нивелирами. Их можно использовать только при проведении ремонтных работ внутри помещения, где высокая точность большой роли не играет. Например, для разметки полов, стен, потолков. А для проведения геодезических измерений и для разметки грандиозных строящихся объектов требуются приборы первого или второго класса точности. Однако дальность применения таких инструментов все равно ограничена 600 метрами. При необходимости проводить измерения на большие расстояния следует использовать оптические нивелиры.

Классификация цифровых нивелиров

1. Точечный прибор для измерения высоты. Он напоминает лазерную указку, то есть, проецирует на измеряемую поверхность одну или несколько точек.

2. Статичный, или позиционный цифровой нивелир. Это устройство имеет два источника, проецирующих лазерные лучи на перпендикулярно размещенные призмы, которые преобразуют их в две видимые плоскости. В результате получаются две пересекающиеся крестом плоскости. В случае использования сложных оптических систем, содержащих более трех полупроводниковых диодов, появляется возможность проводить проецирование большого количества плоскостей, что весьма удобно при работе с многомерными объектами. Кроме того, чем больше плоскостей, тем больше мастеров могут заниматься ремонтными или строительными работами. Позиционные нивелиры также снабжаются функцией «лазерного отвеса». Это дополнительные диоды, благодаря которым можно направлять луч одновременно на пол и на потолок.

3. Ротационный цифровой нивелир. В таком устройстве лазер прикреплен к валу электродвигателя, то есть он может вращаться на 360 градусов. Кроме того, в таких приборах (вместо призмы) используется фокусирующая линза. В результате, вместо плоскости человек видит небольшую точку, однако при включении по всей рабочей области или площади комнаты проецируется непрерывная линия.

Высотомер (в первой половине XX в. - альтиметр , от лат. altus - "высоко", в современном английском языке также altimeter) - прибор, указывающий высоту полета. В настоящее время чаще используется определение высотомер . В авиации используются на барометрический и радиотехнический (иначе радиовысотомер ) способы определения высоты.

В современных радиовысотомерах используются частотный (радиовысотомеры малых высот) и импульсный (радиовысотомеры больших высот) методы измерения высоты. Они показывают истинную высоту полета, что является их преимуществом перед барометрическими высотомерами, так как барометрическая высота, как правило, отличается от истинной.

Барометрический высотомер представляет собой обыкновенный барометр, у которого вместо шкалы давлений поставлена шкала высот. Такой высотомер определяет высоту полета самолета косвенным путем, измеряя атмосферное давление, которое изменяется с высотой по определенному закону. Барометрический способ измерения высоты связан с рядом ошибок, которые, если их не учитывать, приводят к значительным погрешностям в определении высоты. Несмотря на это барометрические высотомеры ввиду простоты и удобства пользования широко применяются в авиации. Барометрические высотомеры имеют инструментальные, аэродинамические и методические ошибки.

• Инструментальные ошибки высотомера возникают вследствие несовершенства изготовления прибора и неточности его регулировки. Причинами инструментальных ошибок являются несовершенство изготовления механизмов высотомера, неточность и непостоянство регулировок, износ деталей, изменение упругих свойств анероидной коробки, люфты и т. д. Каждый высотомер имеет свои инструментальные ошибки. Они определяются путем проверки высотомера на контрольной установке, заносятся в специальную таблицу и учитываются в полете.
• Аэродинамические ошибки возникают в результате неточного измерения высотомером атмосферного давления на высоте полета вследствие искажения воздушного потока, обтекающего самолет, особенно при полете на больших скоростях. Величина этих ошибок зависит от скорости и высоты полета, типа приемника, воспринимающего атмосферное давление, и места его расположения. Например, на высоте 5000 м ошибка в измерении давления в 1 мм рт. ст. дает ошибку в высоте, равную 20 м, а на высоте 11 000 м такая же ошибка в измерении давления вызывает ошибку в измерении высоты около 40 м. Аэродинамические ошибки определяются при летных испытаниях самолетов и заносятся в таблицу поправок. Для упрощения учета инструментальных и аэродинамических поправок составляется таблица показаний высотомера с учетом суммарных поправок, которая помещается в кабине самолета.
• Методические ошибки возникают вследствие несовпадения фактического состояния атмосферы с расчетными данными, положенными в основу для расчета шкалы высотомера. Шкала высотомера рассчитана для условий стандартной атмосферы (МСА) на уровне моря: давление воздуха P0 = 760 мм рт. ст., температура t0 = + 15° С, температурный вертикальный градиент trp = 6,5° на 1000 м высоты. Использование стандартной атмосферы предполагает, что заданной высоте соответствует вполне определенное давление. Но так как в каждом полете действительные условия атмосферы не совпадают с расчетными, то высотомер показывает высоту с ошибками. Барометрическому высотомеру присущи также ошибки вследствие того, что он не учитывает изменения топографического рельефа местности, над которой пролетает самолет. Методические ошибки барометрического высотомера делятся на три группы:
  • Ошибки от изменения атмосферного давления у земли. В полете барометрический высотомер измеряет высоту относительно того уровня, давление которого установлено на шкале давлений высотомера. Он не учитывает изменения давления по маршруту. Обычно атмосферное давление в различных точках земной поверхности в один и тот же момент неодинаково. Перед вылетом стрелки высотомера устанавливают на нуль, при этом шкала давлении высотомера установится на давление аэродрома вылета. Если пилот по маршруту над равнинной местностью будет выдерживать заданную приборную высоту, то истинная высота будет изменяться в зависимости от распределения атмосферного давления у земли. При падении атмосферного давления по маршруту истинная высота будет уменьшаться, при повышении давления увеличиваться. Изменение истинной высоты происходит вследствие изменения давления у земли над пролетаемой местностью относительно давления, установленного на высотомере. Изменение атмосферного давления с высотой характеризуют барометрической ступенью- высотой, соответствующей изменению давления на 1 мм рт. ст. Барометрическая ступень на различных высотах различна. С увеличением высоты барометрическая ступень увеличивается. В практике барометрическую ступень для малых высот берут равной 11м. Следовательно, каждому миллиметру изменения давления у земли соответствует 11,1 м высоты.
  • Ошибки от изменения температуры воздуха. Возникает из-за отклонения температуры у земли от значения температуры стандартной атмосферы. При уменьшении температуры у земли менее 15°С высотомер будет показывать заниженное значение высоты и наоборот. Температурная ошибка может достигать величины, равной 8-12% от измеряемой высоты. Температурную ошибку учитывают на

Бреусова Дарья

Объектом исследования является высота различных высотных зданий и предметов. Предметом исследования – способы измерения высоты. Цель: определить высоту дерева, дома, фонарного столба и других высоких предметов.

Задачи: 1. рассмотреть разные способы измерения высоты;

2. найти наиболее простой способ измерения высоты;

3. сопоставить точность разных методов.

Гипотеза: Высоту можно измерить множеством доступных нам способами.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Тезисы выступления.

Здравствуйте! Меня зовут Бреусова Даша. Я ученица 5 класса Подовинновской средней школы. Руководитель проекта Глазырина С.Н.. Наш проект называется: «Измерение высоты предметов различными способами» .

Однажды, когда я смотрела мультфильм Рапунцель, меня поразил тот способ, которым злая матушка Готель поднималась на высокую башню. А затем и Фин Райдер поднимался на эту башню, но уже совсем другим способом. И я решила, что это могут быть способами вычисления высоты этой башни. В случае с Готель высоту башни можно измерить, зная длину волос Рапунцель и прибавить ещё высоту внутреннего помещения. А Райдер взбирался на башню при помощи стрел. Думаю, что можно сосчитать сколько раз он втыкал стрелу в стену башни и умножить на расстояние между стрелами.

И я подумала, существуют ли ещё какие ни будь способы измерения высоты. Я поставила перед собой задачу: не поднимаясь на высокий предмет, определить его высоту.

Варианты решения задачи:

1. Веревку я не могу использовать, так как нельзя подниматься на его верхушку.
2. Линейки для измерения такой высоты у меня тоже нет.
3. Использовать авиатехнику (самолет или вертолет) нет возможности.
4. Если с друзьями, встать друг на друга, замерить высоту - опасно для жизни.

Поэтому я решила поэкспериментировать и попробовать измерить высоту различных высоких предметов доступными мне способами. Объектом исследования является высота различных высотных зданий и предметов. Предметом исследования – способы измерения высоты. Цель: определить высоту дерева, дома, фонарного столба и других высоких предметов.

Задачи: 1. рассмотреть разные способы измерения высоты;

1. найти наиболее простой способ измерения высоты;
2. сопоставить точность разных методов.

Гипотеза: Высоту можно измерить множеством доступных нам способами.

Для начала я измерила свой рост: он оказался 137 см,

Длину шага вычислила при помощи среднего арифметического 61,3 см (измерила длину 10 шагов и разделила на 10)

Высоту до уровня глаз 130 см

Самый легкий и самый древний способ – который греческий мудрец Фалес за шесть веков до нашей эры определил в Египте высоту пирамиды. Он воспользовался ее тенью. Жрецы и Фараон, собравшиеся у подножья высочайшей пирамиды, озадаченно смотрели на северного пришельца, отгадывающего по тени высоту огромного сооружения. Фалес выбрал день, и час когда его тень ровнялась его росту, тогда и высота пирамиды должна соответствовать ее высоте.

Таким образом, можно измерить и высоту дерева.

Но этот способ не всегда можно применить. Чтоб не дожидаться когда ваша тень станет равна вашему росту можно поступить проще.

Измерить тень дерева и вашу собственную. Во сколько раз тень дерева больше вашей тени, значит во столько же раз дерево выше вашего роста. Я попробовала использовать этот метод. И вот что у меня получилось:

1. Измерение высоты столба по его тени

Длина моей тени 9 шагов, значит 5,5 м

Длина тени столба равна 57 шагов, значит 35 м.

Мой рост- 137 см = 1,37 м

Тогда высота столба:

35*1,37:5,5 = 8,72 м.

1. Измерение высоты столба при помощи равнобедренного треугольника.

Я отошла на расстояние, чтобы продолжение стороны треугольника проходило через верхушку столба. Расстояние получилось равно 12 шагов, значит 736см.

Высота столба равна 736см плюс 130см (уровень глаза над землей), равно 866см = 8.66м.

1. Измерение высоты столба при помощи шеста.

Мы взяли шест, равный моему росту, и установили его перпендикулярно на таком расстоянии от столба, что бы лёжа было видно верхнюю точку столба. Измерили расстояние от головы до основания столба. Оно оказалось равным 8,7 метрам, значит и высота столба тоже равна 8,7 метрам.

1. Измерение высоты столба при помощи высотомера

Для этого я изготовила простой прибор, который называется высотомер. (он представляет собой прямоугольник на одной стороне которого нанесла шкалу с ценой деления 1 см. к противоположной вершине закрепила верёвочку с грузом)

Для измерения высоты столба я измерила:

Расстояние от меня до столба – 11 шагов - 670см

Ширину дощечки – 203см

Показания прибора – 26 см

Уровень глаз над землей – 130см

Высота столба без уровня глаз над землёй =670*26:23= 757см
Высота столба 757см + 130см = 887см = 8.87м

1. Измерение высоты столба при помощи зеркала.

Расстояние от меня до зеркала – 3,5 шага, что составляет 215см;

Расстояние от зеркала до столба –22 шага, значит 1349 см;

Мой рост- 137 см

Тогда высота столба: 137*1349: 215= 859,6 см = 8,6 м

1. Измерение высоты столба при помощи воздушного шарика.

К шару, наполненному гелием, привязала тонкую леску и дала ему возможность подняться до измеряемой высоты. Потом леску смотала и измерила её длину. Это и есть высота столба, равная 8, 85 м.

Конечно, можно запустить рядом с предметом воздушный шарик и засечь время его подъема до уровня верхней точки. Нужно только независимо и достаточно точно измерить скорость подъема такого шарика и быть уверенным, что во время полета его не сдует в сторону какой-нибудь шальной порыв ветра.

Бесспорно, вычислить высоту можно было бы с помощью длинной верёвки , скинув её с максимальной точки предмета, но это нам недоступно.

Это только некоторые способы измерения высоты предмета.

Перебрав идеи решений, я придумала свой способ измерения высоты предмета.

1. Выбирается мерка (человек).
2. Эта «мерка» встает вплотную к измеряемому предмету.
3. Второй участник фотографирует, встав максимально далеко.
4. Выбрав наиболее удачные фотографии, измеряют при помощи обыкновенной линейки высоту «мерки» и здания (на фотографии).
5. Находим отношение здания в мерках.
6. Узнаем точный рост «мерки».
7. И это отношение умножаем на рост «мерки».
8. Тем самым находим приблизительно высоту предмета, не поднимаясь на него.

Поэтому получила правило, что для того, чтобы решить нашу проблему п ри помощи фотографии , на которой изображён измеряемый предмет и мерка, надо найти отношение реальной длины мерки к длине мерки с фотографии, затем полученный результат умножить на длину измеряемого предмета с фотографии.

1. Измерение высоты столба при помощи фотографии.

На фотографии:

Я – 1,2 см

Высота столба на фото – 7,6 см.

Мой рост- 137 см

Тогда высота столба: 137*7,6:1,2 = 8,68 м

Сравнив результаты моих измерений со средним арифметическим, я поняла, что измерения неточные, но возможно это зависит от погодных условий, так как измерения проводятся на ровной поверхности, но на улице много сугробов и поэтому ровной поверхности достичь не удалось. Для меня наиболее простым и приемлемым оказался способ измерения высоты предмета с помощью шеста, так как занимает мало времени и минимум приспособлений для решения проблемы. Измерение высоты предмета с помощью тени не всегда выполнимо, так как необходима солнечная погода. Измерение высоты здания с помощью фотографии решает нашу проблему, но требует специальные технические средства: цифровой фотоаппарат, компьютер, принтер. Из всех опробованных методов, наш оказался на третьем месте по точности. Наиболее точным оказался способ измерения высоты здания с помощью тени.

И сделала диаграмму.

На практике я применила свой способ нахождения высоты при помощи фотографии для нахождения высоты близ стоящего дерева, здания начальной школы, дома культуры, снежной горки, трубы кочегарки и двухэтажного жилого дома.

1. Высота дерева при помощи фотографии.
2. На фотографии:

Я – 1 см; Дерево – 10 см. Мой рост- 137 см;

Тогда высота дерева: 137*10:1=1370 см = 13,7 м

1. Высота здания начальной школы при помощи фотографии.

На фотографии:

Я – 2,3 см; Начальная школа – 10 см. Мой рост- 137 см

Тогда высота горки: 137*10:2,3=595,7 см =6 м

1. Высота здания Дома культуры при помощи фотографии.

На фотографии:

Я – 1,1 см; Дом культуры – 7см. Мой рост- 137 см

Тогда высота ДК: 137*7:1,1=871,8 см =8,7 м

1. Высота снежной горки при помощи фотографии.

На фотографии:

Я – 5 см; Горка – 9 см. Мой рост- 137 см

Тогда высота горки: 137*9:5=246,6 см=2,5 м

1. Высота трубы кочегарки при помощи фотографии.

Сделали несколько снимков: Я - мерка около здания

Мой рост 1метр 37см.

Измерили высоту трубы на фотографии 19,7см, и высоту мерки – 0,9 см.

137*19,76:0,9=2998,8=30 м

1. Высота двухэтажного жилого дома при помощи фотографии.

На фотографии: Я – 1,7 см; Дом – 7,5 см. Мой рост- 137 см

Тогда высота дома:137*7,5:1,7=604,4 см=6 м

Заключение.

Я исследовала различные способы измерения на местности и применила их на практике. Также изготовила приборы для этих измерений. Таким образом, поставленные задачи выполнены, и цель работы достигнута. А наша гипотеза – подтвердилась, что в ысоту можно измерить множеством доступных нам способов.

Спасибо за внимание!

Измерение высоты мерной вилкой. Высоту дерева можно определить мерной вилкой. Для этого ее надо соответствующим образом наладить.

1. В неподвижной ножке на расстоянии 5... 8 см от ее конца просверлить небольшое отверстие.

2. На подвижной ножке точно против отверстия отметить черту и принять ее за нулевое деление. Вправо и влево от нуля нанести косые сантиметровые деления, причем влево от нуля черточки наносят с наклоном влево, а с правой стороны- вправо.

3. Снабдить мерную вилку нитью с отвесом.

Измеряют высоту следующим образом. Мерщик отмеряет от дерева расстояние, примерно равное высоте дерева, и выбирает такое место, чтобы хорошо видна была вершина и основание дерева, например на расстоянии 24 м. Подвижную ножку отодвигает на число сантиметров, равное чис„ у метров от дерева до наблюдателя (в нашем примере 24 см) и закрепляет в этом положении стопором. По внутренней грани неподвижной ножки

визирует на вершину дерева. При этом нить с отвесом займет вертикальное положение и пересечет некоторое число делений на подвижной ножке, которое соответствует высоте дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины (2.3).

В равнинной местности, чтобы пол,чить всю высоту дерева, необходимо к полученному отсчету прибавить рост мерщика. В горной местности, если основание ствола расположено ниже наблюдателя, сначала визируют на вершину дерева и делают отсчет, затем визируют на основание. Сумма отсчетов на вершину и на основание ствола и будет высота всего ствола. Если, наоборот, основание ствола расположено выше наблюдателя, то высота ство а будет равна разности отсчетов на вершину и на основание. Погрешность измерений высоты дерева мерной вилкой составляет ±5 ... 8 %

Маятниковый высотомер . Маятниковый высотомер, предложенный таксатором Н. И Макаровым, представляет собой плоскую стальную пластину размером 8X10 см в виде сектора. С лицевой стороны сектора закреплен маятник и нанесены две шкалы высот: верхняя для измерения высоты при базисе 10 м и нижняя для измерения высоты при базисе 20 м. На шкалах деления нанесены по обе стороны от нулевого деления. К секторной пластине высотомера припаяна визирная трубка, глазной

диоптр, который расширен в виде воронки (2.4). На оборот ной стороне сектора по оси маятника имеется фиксатор в виде кнопки. При нажатии пачьием на кнопку маятник приходит в движение и принимает отвесное положение; при снятии пальца с кнопки пружина прижимает маятник к пластине и он оста- нав тивается.

Для измерения высоты дерева маятниковым высотомером поступают следующим образом:

1. Отмеряют от дерева базис 10 м или 20 м в горизонтальном проложении, причем если высота дерева до 15 м отмеряют 10 м, если более 15 м отмеряют 20 м.

2. Берут высотомер в правую руку так, чтобы большой палец был прижат к выемке под шкалой, а указательный - к визирной трубке.

3. Через глазной диоптр визирной трубки визируют на вершину дерева и одновременно указательным пальцем левой руки нажимают на кнопку.

Когда маятник остановится, а вершина дерева будет в центре кружка, осторожно снимают палец левой руки с кнопки и производят отсчет по соответствующей шкале: при базисе в 10 м пэ 10-метровой шкале, а при базисе 20 м по 20-метровой (2.5) Этот отсчет и есть высота дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины. Для получения всей высоты необходимо прибавить к ней высоту до уровня глаз наблюдателя.

Если основание дерева находится ниже глаза наблюдателя, то высота дерева равна сумме отсчетов на вершину и основание дерева. Если основание дерева находится выше наблюдателя, то высота дерева равна разности отсчетов на вершину и на основание.

Маятниковый высотомер зарекомендовал себя,^ак прибор, удобный в работе, имеющий простую конструкцию. Погрешность измерения высоты дерева =п5 %, Для получения более точных результатов необходимо вычислить среднеарифметическое значение из двух-трех измерений.

Высотомер-угломер лесной ВУЛ-1. Высотомер-угломер предназначен для измерения высоты растущих деревьев, измерения расстояния (базиса) и определения угла наклона на местности. Он состоит из корпуса, внутри которого на оси подвешен барабан с балансиром, обеспечивающим постоянное положение шкал по отношению к горизонту (2.6К

На барабан нанесены шкалы дл» измерения высоты деревьев с базисного расстояния 15 и 20 м. На каждой шкале нанесены деления в метрах (с правой стороны) для измерения высоты и деления в градусах (с левой стороны) для измерения угла наклона. Базисное расстояние определяют дальномером с использованием специальной ленты из резинотканевой клеенки.

На крышке корпуса имеется шкала для определения базисного расстояния в метрах с учетом вертикального угла (шкала поправок) и тормозное устройство.

Порядок работы при определении высоты дерева на ровной местности:

выбрать место, с которого хорошо видны его основание и вершина;

закрепить базисную ленту на стволе дерева так, чтобы ее первый штрих находился на уровне глаза;

визируя на базисную лент, через дальномер, добиться, чтобы первый штрих ленты совместился со штрихом 15 м или 20 м; одно деление ленты соответствует 1 м расстояния до дерева;

визировать через окуляр высотомера на вершин\ дерева и одновременно нажать на кнопку тормозного устройства;

когда барабан остановится и визирная линия высотомера совпадет с вершиной дерева, снять палец с кнопки и произвести отсчет, КОТОРЫЙ соответствует высоте дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины дерева.

Для получения всей высоты дерева необходимо к полученному отсчету прибавить расстояние до уровня глаза наблюдателя.

При определении высоты дерева на наклонной местности необходимо:

закрепить базисную ленту на стволе дерева; с помощью дальномера определить расстояние до дерева (15 или 20 м);

определить угол наклона в градусах, для чего необходимо визировать на верхний штрих ленты;

определить точное расстояние, с которого будет производиться измерение высоты дерева по шкале, находящейся на корпусе высотомера с учетом вертикального угла;

визировать с этого расстояния на вершину дерева и производить отсчет, затем визировать на основание дерева.

Высотомер-крономер ВК-1 . Высотомер предназначен для измерения высоты дерева, расстояний, угла наклона на местности и радиуса крон растущих деревьев. Он смонтирован в металлическом корпусе и состоит из цвух блоков и логарифмического калькулятора. В одном блоке в герметически закрытой камере установлен подвешенный на оси диск, на котором нанесены шкалы: угломерная и высотомерная. В камере вмонтированы отражательная призма с отсчетным индексом и лупа, являющиеся частью визирной системы. Во втором блоке установлена пенто- призма, с помощью которой высотомер-крономер переключается на вертикальное визирование (2.7).

Ниже визирной системы установлен дальномер, состоящий из биопризмы, объектива и окуляра. Грани биопризмы смещают наблюдаемое изображение шкалы (базисной ленты) во взаимно противоположных направлениях (вверх и вниз), образуя сдвоенное изображение.

Логарифмический калькулятор состоит из двух шкал: подвижной и неподвижной. На подвижной шкале дополнительно нанесена шкала поправок на уклон местности, оцифрованная в градусах. На поверхности корпуса находится маховичок, служащий для переключения призмы при измерении высоты или кроны дерева. При измерении высоты точка на головке маховичка должна находиться против буквы Н на корпусе, при измерении кроны - против буквы R.

Измерение высоты дерева высотомером-крономером выполняют следующим образом:

1. Выбирают место, с которого хорошо видны основание и вершина дерева.

2. Подвешивают базисную ленту на стволе дерева так, чтобы ее середина находилась на высоте глаза наблюдателя.

3. Визируя через дальномер на базисную ленту, производят отсчет расстояния по величине взаимного смещения ее изображения.

4. Визируя на середину базисной ленты, определяют уклон

5. После этого, визируя на вершину и на основание дерева, по высотомерной шкале производят отсчеты.

6. На неподвижной шкале калькулятора отыскивают деление, соответствующее базису, и с ним совмещают начало подвижной шкалы (цифра 10) или при наличии уклона - его значение (оцифровка в градусах).

Затем на подвижной шкале находят деление, соответствующее сумме отсчетов по высотомерной шкале, и против него на неподвижной шкале берут значение зысоты дерева. Среднеквад- ратическая погрешность измерения составляет не более, %: высоты деревьев ±3; расстояний ±1; крон деревьев ±4; уклонов местности ±30".

Высотомер Блюме - Лейсса. Он имеет корпус в виде сектора круга (2.8) и диоптры: глазной и предметный, расположенные на концах верхней грани корпуса высотомера. Ниже предметного диоптра находится спускной крючок, который закрепляет в нужном положении маятник высотомера. На оборотной стороне корпуса прикреплена табличка для внесения поправок в зависимости от крутизны склона. Высота деревьев определяется по четырем дугообразным шкалам при различной величине базиса (15, 20, 30, 40 м).

Отличие высотомера Блюме - Лейсса от высотомера Макарова заключается в том, что для измерения расстояния до дерева используется базисная складная лента с делениями 0, 15, 20, 30 и 40, играющая роль дальномерной рейки. Наблюдатель отходит от измеряемого дерева на такое расстояние, чтобы хорошо видно было вершину и основание дерева, и, передвигаясь назад или вперед на несколько шагов, ищет в оптическом измерителе одно из четырех чисел (15, 20, 30 или 40), находящихся на базисной ленте на том же уровне, что и нулевое деление. Если, например, нулевое деление стоит на одном уровне с делением 30, это означает, что от наблюдателя до дерева 30 метров.

После этого необходимо нажать на кнопку, находящуюся на оборотной стороне высотомера, и освободить маятник. Сначала визируют на вершину дерева и, как только маятник, перестанет качаться, нажимают пальцем на спускной крючок, и маятник остановится на том делении шкалы, которое будет соответствовать высоте дерева от уровня глаза.

Определение размеров недоступных объектов проще всего выполнять при помощи специализированного геодезического оборудования. Современные электронные тахеометры с режимом безотражательных измерений, лазерные рулетки и высотомеры существенно упрощают задачу, позволяя измерить высоту дерева или ширину реки.

К сожалению, не каждый может себе позволить иметь в кладовке про запас оборудование стоимостью несколько тысяч долларов, а с подобными задачами иногда приходится сталкиваться на бытовом уровне. Для решения этих задач к нам на помощь приходят знания, почерпнутые из цикла «Прикладная геодезия»: «История отрасли» , «Выбираем электронный тахеометр» , «Самостоятельные измерения при помощи рулетки, колышков и смекалки» , школьный курс геометрии, ну и немного смекалки (куда же без нее).

Определение высоты недоступного объекта

Для определения месторасположения будущего дачного домика или любой другой постройки важно знать высоты близлежащих объектов, например столбов или сухих деревьев. Это исключит возможность разрушения вашей недвижимости от падения объекта в случае стихийного бедствия или по каким-либо другим причинам.

Еще один важный момент до начала строительства — определение высоты провисания проводов ЛЭП, проходящих в районе участка. Строительный кран может задеть электролинию, что приведет к печальным последствиям. Не стоит забывать о напряжении пробоя — существует возможность поражения током даже за несколько метров от провода высокого напряжения в сырую погоду.

Для эксперимента попробуем определить высоту опоры ЛЭП 10 кВ от земли до верхнего изолятора различными методами и запишем полученные значения в таблицу.

Метод статистической оценки

Его еще в народе называют методом «на глаз». Суть его заключается в визуальном сравнении известной высоты и недоступной. Для удобства возле измеряемого объекта вы устанавливаете вертикально палку с известной высотой. «Эталон» для сравнения должен быть максимально высоким. Отойдя на удобное расстояние, оцените высоту, а результат запишите в таблицу. Как вы понимаете, один человек не может точно произвести «измерения», поэтому для получения хорошего результата попросите произвести подобные действия ваших родственников или знакомых. Чем больше человек участвуют в «замерах» — тем точнее результат.

Затем наступает время обработки информации: отбросьте крайние значения (максимальное и минимальное), а из остальных результатов вычислите среднее арифметическое. Полученное значение и будет давать представление о высоте недоступного объекта. Погрешность такого метода зависит от опыта людей и качества их пространственной ориентации.

Оценка по фотографии

Бурное развитие технологий позволило интегрировать фотокамеру практически в любой современный гаджет, так что подбор оборудования для подобного эксперимента не составит особого труда. Суть та же — оценка высоты недоступного объекта, но уже не на глаз, а вычислив пропорцию между фотографическим изображением эталона и его реальной высотой.

Возле измеряемого объекта вы устанавливаете палку с известной высотой (мы использовали геодезическую веху), отходите на расстояние, когда верх объекта помещается в кадр. В идеале высота эталона и уровня съемки должна быть примерно одинакова, а саму камеру следует держать ровно. Если позволяют возможности, используйте фотографический штатив, высоту установки которого следует выполнить по рулетке.

Сбросьте изображение на компьютер и освежите в памяти информацию из статьи нашего цикла , в которой мы давали понятие масштаба. Мы получили изображение, размеры которого пропорциональны размерам в натуре, нам просто осталось вычислить масштаб и пересчитать высоту недоступного объекта. Для этого вы можете распечатать фотографию для измерений линейкой или воспользоваться любой программой для обработки изображения, которая позволяет измерять расстояния на фото в сантиметрах.

Этот метод более прогрессивный, но требует наличия компьютера и фотокамеры, а в полевых условиях это не всегда можно обеспечить.

Шариковая ручка

Приспособление для письма всегда найдется в письменном столе, а нам оно поможет в определении высоты объекта, используя метод перспективы. Вместо ручки можно использовать карандаш, ровную палочку или любой другой похожий предмет. Также нам понадобится ассистент и рулетка.

Отходим на такое расстояние, когда нам будет виден объект измерений целиком. Зажав ручку в кулаке, вытягиваем прямую руку перед собой таким образом, чтобы ее кончик совпадал с вершиной объекта. Вытягиваем большой палец руки в сторону параллельно земле, чтобы в итоге получился прямой угол. Затем поворачиваем кисть с шариковой ручкой на 90 градусов, в итоге большой палец у нас смотрит в землю параллельно измеряемому объекту, а кончик ручки указывает на место, куда необходимо переместиться ассистенту.

Мы спроецировали высоту объекта параллельным переносом на землю. Теперь не составит особого труда измерить полученное расстояние рулеткой от ассистента до столба, оно и будет равно определяемой высоте. Метод хорошо подходит для полевых условий, достаточно точный, однако требует наличие помощника.

Измерение тени

Метод, которым пользовались древние египтяне и греки, легко воспроизводится в современных реалиях и требует минимум трудозатрат. Для определения высоты нам необходимо одновременно измерить длину тени от объекта с известной высотой и длину тени от недоступного объекта.

Замеры следует производить в вечернее или утреннее время, когда длина тени максимальная. Этим вы исключите погрешности, а результат вычисляется составлением простейшей пропорции:

Высота столба = рост человека * длина тени столба / длина тени человека

Зеркальный метод

Угол падения, как известно, равен углу отражения. Этот постулат мы и применим для вычисления недоступной высоты. Кладем зеркало на землю примерно так, как показано на фото, отходим в сторону до того момента, пока в зеркале не отразится верхушка измеряемого объекта.

Измеряем необходимые расстояния от человека до зеркала, от зеркала до столба, и получаем требуемую высоту после вычисления пропорции.

Высота столба = рост человека * расстояние от зеркала до столба / расстояние от человека до зеркала

Воздушный шарик

Замеры по «методу Винни-Пуха» вы можете произвести, чтобы порадовать собственных детей. Несмотря на некую комичность, он тоже имеет право на жизнь, т.к. при благоприятных условиях он дает приемлемые результаты.

Для работы нам понадобится шарик, наполненный инертным газом, веревка и рулетка. Аккуратно отпускаем шарик на ниточке параллельно измеряемому объекту, при достижении им вершины фиксируем высоту нити, спускаем шарик и измеряем необходимое расстояние рулеткой. Для получения более точного значения ваш помощник должен отойти на значительное расстояние для более точной визуализации места, когда высота шарика и объекта сравняется. Данный метод мы приводим в качестве одного из альтернативных, поэтому лабораторные испытания мы проводить по нему не будем.

Рояль в кустах

Мы рассмотрели несколько основных методов измерения высоты недоступного объекта. Хотелось бы выяснить, какой из них наиболее точен. В этом нам поможет «рояль в кустах» — электронный тахеометр со специальным программным обеспечением, которое позволяет получить значение высоты в полевых условиях.

Для удобства все значения мы занесем в таблицу, которая и даст нам необходимую наглядность. Как видно из таблицы, все методы имеют небольшую погрешность, однако этого вполне достаточно для оценки высоты недоступного объекта.

Среднее арифметическое из полученных значений равно 9,47 м, так что для получения оптимального результата методы необходимо комбинировать, а полученные значения усреднять. В случае, если необходима высокая точность, можно приобрести маятниковый высотомер, который используют лесники для таксации зеленых насаждений.

Ну а самый точный результат получится при заказе топографической съемки. В техническом задании стоит отметить особое требование — измерение высот деревьев и других недоступных объектов. Как вы понимаете, это будет влиять на сметную стоимость работ, поэтому следующую статью из нашего цикла мы посвятим сметам. За непонятными терминами могут скрываться ненужные вам процессы работ, и наоборот, какие-то важные моменты по незнанию могут выпасть из поля зрения. Вооружившись этими знаниями, вы сможете общаться со специалистами практически на равных, что позволит в итоге сэкономить средства.

Владимир Стефанский, рмнт.ру