8.1. Метрологічні основи геодезичних вимірювань

Метрологія - наука про вимірювання, про методи й засоби забезпе­чення їх єдності та способи досягнення необхідної точності.

В метрології розглядають: одиниці фізичних величин та їх системи; загальну теорію вимірювань; методи й засоби вимірювань; способи визна­чення точності вимірювань; способи визначення забезпечення вимірювань й одноманітності засобів вимірювань; еталони й зразкові засоби вимірю­вань; методи передачі розмірів від еталонів або зразкових вимірювань ро­бочим засобам.

Фізична величина - властивість, що спільна в якісному відношенні ба­гатьом фізичним об’єктам /явищам й процесам/, але за своїм кількісним зміс­том індивідуальна для кожного з них, оскільки дана властивість може бути для одного об’єкта в певне число разів більша чи менша, ніж для іншого.

Геодезичні вимірювання - це процес знаходження виконавцем або реєструвальним обладнанням значення фізичної величини об’ єкта за допомо­гою технічних засобів з урахуванням впливу навколишнього середовища.

При вирішенні топографо-геодезичних задач, що пов’язані із знахо­дженням розмірів деяких об’єктів /елементів/ і визначенням їх положення в просторі, використовують переважно дві фізичні величини: довжину й кут.

В залежності від вимірюваної фізичної величини розрізняють види топографо-геодезичних вимірювань: ЛІНІЙНІ, кутові й висотні.

Довжина - властивість відрізка прямої, ламаної або кривої лінії. При цьому за довжину ламаної приймають суму довжин відрізків окремих її ланцюгів, а за довжину кривої - межу, до якої наближається вписана в цю криву ламана лінія при необмеженому збільшенні числа її ланцюгів, коли довжина найбільшого ланцюга наближається до нуля. Під довжиною при топографо - геодезичних вимірюваннях розуміють горизонтальну або по­хилу довжину прямої, а також висоту або перевищення однієї точки над іншою.

Кут - це властивість, що характеризує поворот від початкового до кінцевого положення рухомого променя, який виходить з точки, що зветь­ся вершиною.

Розміром фізичної величини називають кількісний вміст в даному об’ єкті властивості, що відповідає поняттю фізичної величини.

Засобом для отримання кількісного вмісту властивості в даній фізи­чній величині є фізична величина того ж виду, в якій кількісний вміст вла­стивості прийнято за одиницю. Одиниця вимірювання - фізична величи­на, розміру якої присвоєне числове значення, що рівне одиниці.

За основну одиницю довжини прийнято метр /м/. З кінця 18 сторіч­чя за метр було прийнято відстань, що дорівнювала одній десятимільйон- ній чверті Паризького меридіана. З цією метою було виготовлено еталон­ний метр, що був міжнародним прототипом метра, який представляв пла­тинову лінійку, довжина якої була один метр. В 1960 році було прийнято, що метр рівний 1650763,73 довжині хвилі випромінювання атомами крип­тона-86 в вакуумі, що відповідає переходу між рівнями 2р₁₀ й 5ё₅.Довжину лінії на місцевості виміряють в метрах /м/ й кілометрах /км/, а на креслен­нях - в сантиметрах /см/ й міліметрах /мм/.

За основну одиницю плоского кута прийнято радіан - кут між двома радіусами кола, що опирається на дугу, довжина якої рівна радіусу. В градус­ній кутовій мірі за один радіус прийнято 1/360 довжини кола, тобто 1/90 пря­мого кута. Один градус ділиться на 60 мінут, а одна мінута на 60 секунд.

Співвідн ош ення між радіанною та градусною си стемою:

Вимірювання виконують при наявності відповідних умов: об’єкта вимірювань - фізичної величини, значення якої визначають; суб’єкта вимірювань - спостерігача, тобто особи, що виконує вимірювання; технічних засобів, якими виконують вимірювання; методів вимірювання - сукупності правил і прийомів використання засобів вимірювань для отри­мання значення фізичної величини, що вимірюється; зовнішнього середо­вища - середовища, в якому виконують вимірювання.

Технічні засоби вимірювань: міра, вимірювальний прилад, вимірю­вальний перетворювач, вимірювальна установка й вимірювальна система. Ці засоби вимірювань мають нормативні метрологічні характеристики. Міра /лінійка, стрічка, рулетка та ін./ призначена для відтворення фізичної вели­чини заданого розміру. Вимірювальні прилади /термометр, барометр, пла­німетр, бусоль, теодоліт, тахеометр, нівелір та ін./ призначені для відтво­рення сигналу вимірюваної інформації в формі, яку може безпосередньо сприймати виконавець. Вимірювальний перетворювач /світловіддалемір, ла­зерні віддалеміри/ відтворює сигнал вимірюваної інформації в формі, зруч­ній для передавання, подальшого перетворення, обробки та зберігання, але яка не піддається безпосередньому сприйманню виконавцем. Вимірювальна установка /стереокомпаратор та ін./ складається із сукупності функціональ­но об’єднаних засобів вимірювань і допоміжних пристроїв, з’єднаних між собою каналами зв’язку, призначених для відтворення сигналів вимірюваної інформації в формі, зручній для автоматичної обробки, передавання і вико­ристання в автоматичних системах керування.

Залежно від способу одержання шуканої величини і засобів, що вико­ристовуються, вимірювання поділяються на безпосередні та посередні.