DD140498A1 - Messanordnung zur trigonometrischen hoehenuebertragung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung kann bei der Anlage, Verdichtung'und Kontrolle staatlicher geodätischer Höhennetze angewendet werden. Das Ziel der Erfindung ist eine Genauigkeitssteigerung und Beschleunigung bei der trigonometrischen Höhenübertragung. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein elektronisches Tachymeter und ein Theodolit gleicher Meßgenauigkeit mit aufsetzbaren Zielvorrichtungen, mit markierten Kippachsen und mit einer Vorrichtung zur optischen und/oder akustischen Signalerzeugung für die simultane Beobachtung sowie zur automatischen Übertragung der Meßwerte an eine elektronische Recheneinrichtung ausgerüstet sind und erhöht, und zwar getrennt von einer Beobachtungsplattform, aufgestellt werden, Mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung, die Meßfahrzeuge vorsieht, können motorisierte trigonometrische Höhenübertragungen vorgenommen werden.

Description

Diplo-Ing. Wolfgang Meyl Dresden,den 13,11.1978

Titel der Erfindung

Meßanordnung zur trigonometrischen Höhenübertragung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung· zur trigonometrischen Höhenübertragung j die in der Geodäsie bei der Schaffung, Verdichtung und Kontrolle von Hb'hezmetzen angewendet werden kann«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß sich in der bodennahen Luftschicht der vertikale Temperaturgradient und damit auch der Refraktionskoeffizient ständig ände'rt« Neben dem Tagesgang sind kurzzeitige Änderungen bekannt, die die Tagesamplitude übertreffen können=. Bei terrestrischer Beobachtung bewirken Luftturbulerizen mitunter starkes Flimmern und Schweben des Zielpunktes im Meßfern-rohrc Bei trigonometrischen Höhenmessungen am Erdboden kann kein passender Refraktionskoeffizient angegeben werden«, Außer- Beschränkung auf günstige Messungszeit, kann der Refraktionseinfluß weitgehend durch Mitteln der aus Hin- und Rückmessung erhaltenen Höhenunterschiede eliminiert werden* Hin-r und Rückmes-" " sung sollen gleichzeitig oder bei Beschränkung auf Entfernungen von 2 km inner-halb von 1,5· Stunden ausgeführt werden. Nach dem bekannten Verfahren der trigonometrischen Höhenübertragung mit Hin- und Rückmessuüg werden Stative über zwei Punkte aufgestellt, deren Entfernung zu messen oder bekannt ist, und dann mit Theodolit zunächst der eine Zenitwinkel von einem der Punkte nach einer Zieltafel auf dem anderen und anschließend

in umgekehrter Anordnung gemessen. Eine streng simultane Beobachtung erfolgt bei diesem Meßverfahren nicht, so daß Fehler, die durch Turbulenzerscheinungen und das gefährliche Schweben des Zielstrahles verursacht werden₅ nicht eliminiert werden können. Das Wirken solcher Fehlereinflüsse ist in.der Meßpraxis auch' daran zu erkennen, daß der Höhenindexfehler, eingentlich eine Konstante, unterschiedliche Werte annimmt» Neben zufälligen Sinstell- und Ablesefehlern ist als Ursache für diese Erscheinung ,die Veränderung der Lage des Zielstrahles in dem Zeitintervall zwischen Messung in erster und zweiter Fernrah.rl8.ge zu vermuten_e

Genaueste Höhenmessungen in staatlichen Netzen können nach dem in der Deutschen Demokratischen Republik entwickelten Verfahren ' ) des Motorisierten Nivellements durchgeführt werden» Die horizontalen Zielungen werden aus Genauigkeitsgründen bei diesem Verfahren nicht über 40 m ausgedehnt, d_eh_e, um den Höhenunterschied zweier etwa 2 km entfernter Festpunkte zu bestimmen, sind rund 25 Instrumenten- und Lattenaufstellungen notwendig» Die Geländebedingungen gestatten bei technischen Nivellements im allgemeinen keine wesentlich größeren horizontalen Zielungen als etwa, 100 m. Bei der trigonometrischen Höhenmessung hingegen können die Zielweiten wesentlich größer- gewählt werden* Dieser Vorteil wird gegenwärtig bei der Schaffung und Verdichtung von Festpunktnetzen wenig genutzt, weil eine geeignete Messungsanordnung fehlt, mit der die notwendige Höhengenauigkeit erreicht werden könnte«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für die trigonometrischen Höhenübertragungen gegenüber bekannten Verfahren eine Genauigkeitssteigerung und eine Beschleunigung des Messungsablaufes zu erreichen«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die trigonometrische Höhenübertragung, eine Meßanordnung anzugeben* die eine Genauigkeitssteigerung und Beschleunigung des Meßvorganges ge-.. genüber den bisher bekannten Meßanordnungen erlaubt*

"Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus_? daß streng simultane Zenitv/inkelmessungen in einer Be.abaohtungshöhe von drei bis vier Metern über der Erdoberfläche Refraktionsstörungen weit weniger unterliegen als terrestrische Beobachtungen mit Stativaufstellung auf dem Erdboden« Sie geht weiter von der Erkenntnis aus, daß ein motorisiertes Verfahren der trigonometrischen Höhenübertragung wesentlich zur Steigerung der Arbeitsjiroduktivität bei der Schaffung und Verdichtung von Höhennetzen beitragen könnte.» Die Erfindung geht auch noch von der Erkenntnis aus, daß ein erhöhter Beobächtungsstand™ punkt für ein elektronisches Tachymeter besonders geeignet ist j bei Geländeaufnahmen und bei Absteckungsarbeiten die Reichweite besser auszunutzen als das bei Statrvbeobaohtungen am Erdboden der Fall ist»

Streng simultane Zenitv/inkelmessungen zwecks trigonometrischer Höhenübertragung können durch folgende erfindungsgemäße Meßanordnung erreicht werden. Auf einem Meßfahrzeug befindet sich ein elektronisches Tachymeter mit einer Zielvorrichtung in Kippachsenhöhe und einer als Aufsatz„ Auf der Gegen— station befindet sich ebenfalls auf einem Meßfahrseug ein Theodolit, vorzugsweise gleicher Meßgenauigkeit, der ebenfalls in Kippachsenhöhe eine und als Aufsatz eine zweite Zielvorrichtung trägt, die aber zusätzlich als Reflektor aufgebaut ist. Die horizontale Zielmarke der Zielvorrichtung des Aufsatzes hat von der Kippachse des Tachometers bzw_e Theodolits jeweils denselben Abstand« Um mehr als zwei unabhängige Messungen zu ermöglichen, können die Aufsätze mit mehreren horizontalen Zielmarken versehen werden* Ein optisches und/oder akustisches Signal, welches über einen Übertragungskanal gleichzeitig am Tachymeter und Theodolit erhalten wird, legt genau den Zeitpunkt der gegenseitigen Anzielung feste Damit die Beobachtungen von einem erhöhten Standpunkt möglich sind, werden das Meßfahrzeug und ein Gerüst eingesetzt« Das Tachymeter kann ζ ,B₉ auf das Gerüst gestellt werden, welches sich über dem Meßfahrzeug befindet» Dann trägt das Dach des · Meßfahrzeugea ein Schutzgeländer, an.dem eine Beobachtarplatt-forrn in einer solchen Höhe befestigt ist, daß es keine Berührung mit dem Instrumentengerüst bekommt« Die Beobaohterplattforrn ist also in diesem Fall fest mit dem Meßfahr&eug verhun

.den. Das Instrumentengerüst läßt sich während der Messung vom . Meßfahrzeug trennen und steht dann als selbständige Einheit auf dem Erdboden, Eine zweite Variante der Realisierung der erfindungsgemäßen Meßanordnung besteht darin, daß das Meßfahrzeug mittels hydraulisch betriebener Stützfüße stabil auf der Erdoberfläche und das Stativ mit Instrument (Tachymeter oder Theodolit) unmittelbar auf das Fahrzeugdach aufgestellt wird. Ein Gerüst, entsprechend Fig* 1, wird ebenfalls so angeordnet, daß es vom Meßfahrzeug getrennt werden kann; aber . jetzt dient das Gerüst n.icht als Instrumentengerüst, sondern nimmt die Beobachterplattform auf« Es erfolgt also wieder eine Trennung zwischen Instrumenten- und BeobachterStandpunkt, Die Anordnung hat den Nachteil, daß das Instrumentenfahrzeug während der Beobachtung absolut ruhig stehen möchte und des- ) wegen nicht gleichzeitig als Auswertestation genutzt werdem kann. Sie hat den Yorteil, daß eine große Masse mit ihrer Trägheit dem Instrument eine verhältnismäßig ruhige Aufstellung ermöglicht« Für eine Tachymeteraufnahme mit sofortiger Auswertung im Meßfahrzeug dürfte die zuerst beschriebene Anordnung mit Instrumentengerüst günstiger sein als bei Instrunientenauistellung auf dem Dach des Meßfahrzeuges, es sei denn, die hydraulisch betriebenen Stützfüße geben dem Fahrzeug eine so sichere Aufstellung, daß auch auf das Gerüst verzichtet werden kann, d.h., daß der Beobachter sich ebenfalls auf dem Dach bewegen darf, ohne dadurch die sichere Aufstellung des Instrumentes zu beeinflussen«

) " Zur motorisierten trigonometrischen Höhenübertragung dient ein zweites Meßfahrzeug mit der beschriebenen-Vorrichtung; allerdings ist auf diesem Fahrzeug nur ein Theodolit (kein elektronisches Tachymeter) mit einem Aufsatz als Zielvorrich-. tung mit Reflektor notwendig« Die motorisierte trigonometrische Höhenübertragung mit der erfindungsgemäßen Meßanordnung kann wie nachfolgend beschrieben durchgeführt werden» Das Meßfahrzeug mit dem Tachymeter wird in der Nähe.eines höhenmäßig bekannten Punktes, meßbereit aufgestellt, d.tu u*a«, daß das Instrumentengerüst vom Meßfahrzeug getrennt wird»

Schrägentfernung und Zenitwinkel werden mit dem-Tachymeter aus Nahdistanz nach dem Höhenpunkt gemessen,, Aus der Höhe des Höhenpunktes und diesen Meßwerten kann die Kippachsenhöhe des Tachymeters berechnet werden* Das Meßfahrzeug mit dem Theodolit wird z_eB. etwa 300 rn entfernt vorn Meßfahrzeug mit-Tachymeter meßbereit aufgestellt» Es erfolgt simultan die Zenitwinke !messung, und zwar zuerst .zu den Zle.lmarken in Kippachsenhöhe und anschließend zu den Zielmarken der Aufsätze. Vom Tachymeter zum Reflektor auf dem Theodolit erfolgt die Entfernungsmessung β Alle Zenitwinkel und die Entfernung werden automatisch der Recheneinrichtung zugeführt, in der z.B. über eine v-ermitteinde Ausgleichung die Werte der drei Unbekannten (der Refraktionskoeffizient an jedem Standpunkt und der'Höhenunterschied) berechnet werden können» Während das Meßfahrzeug mit Theodolit meßbereit auf seinem Standort bleibt, setzt das Meßfahrzeug mit Tachymeter um und stellt sich a.B» wieder rund 300 m entfernt meßbereit auf usw.; so erfolgt fortlaufende Höhenübertragung bis zum Endpunkt j zu dem mit dem Tachymeter aus Nahdistanz die Entfernung und der Zenitwinkel gemessen werden.. Wenn mehrere Meßfahrzeuge mit Theodolit eingesetzt v/erden, ist die Bearbeitung eines Flächennetzes möglich« Die Meßwerte können mittels einer Anordnung nach Patentanmeldung WP G 01 C/ 205 575 vom Tachymeter und vom TheodolitStandpunkt sofort an , eine elektronische Recheneinrichtung übertragen werden* Damit ist eine Sofortkontrolle der Zenitwinkel und die anschließende Höhenberechnung möglich«, Die Genauigkeit der Entfernungsmessung mit elektronischen Tachynietern ist so groß, daß ihr Einfluß auf die Höhenübertragung praktisch vernachlässigt werden kann» Maßgebend für die Genauigkeit der trigonometrischen Höhenübertragung ist die Genauigkeit der Zenitwinkelbestimmung» Wird, der mittlere Fehler eines Zenitwinkels m^ = + 0,3 mgοh_ eingehalten, und werden die Entfernungen nicht über 300 m gewählt, dann könnte als innere Genauigkeit theoretisch etwa + 2 mm auf i km bei Messung im Hingang erreicht werden. Eine Genauigkeitssteigerung wäre durch Einhalten kürzerer Entfernungen und Hin- und Rückmessung denkbar

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.Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Meßanordnung zur trigonometrischen Höhen-Übertragung wird nachstehend an Hand von Aüsführungsbeispielen näher erläutert.In den zugehörigen Zeichnungen "zeigen Fig.1: den schematischen Aufbau eines Meßfahrzeuges mit

Beobachterplattform und Instrumentengerüst, Fig.2: das schematische Blockschaltbild zum gleichzeitigen Erzeugen eines optischen Signales in zwei Meßfernrohren.

Eine Möglichkeit der Realisierung der erfindungsgemäßen Meßanordnung wäre, daß als Meßfahrzeug 1 ein kleines Containerfahrzeug benutzt wird, auf dessen Dach.und an dessen Boden außen Klemmvorrichtungen 8 befestigt v/erden, mit denen zwei geeignet gestaltete Trägerelemente 2 arretiert werden können. Im geöffneten Zustand geben die Klemmvorrichtungen 8 die Trägerelemente 2 völlig frei. Die Arretiereinrichtungen 5 ermöglichen einerseits die freie vertikale Bewegung der Stützen 4 und andererseits die feste Verbindung der Trägerelemente 2 mit den Stützen 4, wenn die Aufsatzplatten 6 fest auf dem Erdboden · stehen und nun das Stativgerüst vom Meßfahrzeug 1 getrennt werden soll oder wenn die Stützen 4 .zwecks Fortbewegung des Meßfahrzeuges 1 wieder hochgezogen werden müssen«, Die Aufsatzplatten 6 sind mittels Kugelgelenken 7 mit- den Stützen 4 verbunden. Das Schutzgeländer 9 ist fest auf dem Dach des Meßfahrzeuges angebracht und dient gleichzeitig zur Aufnahme einer Beoba.ch.terplattform 1O₁ die über dem Trägerelement 2 auf dem Dach angeordnet ist. Die Beobachterplattform 10 hat drei Öffnungen,durch die die Beine des Instrumentenstativs geführt werden* Die Zielvorrichtung 11 ist mit einer Halterung versehen, so daß sie als Aufsatz auf dem Tachymeter 3 arretiert werden kann» Die horizontale Zielmarke auf der Zielvorrichtung 11 hat von der Kippachse den festen Abstand a. Die Gegenstation kann prinzipiell gleichartig aufgebaut, werden, nur an Stelle des Tachymeters 3 mit dor Zielvorrichtung 11 wird ein Theodolit, vorzugsweise gleicher Meßgenauigkeit wie die des Taohymeters, mit einem solchen Aufsatz-benutzt, der eine Korabination aus Zielvorrichtung und Reflektor darstellte Die Zielmarke, die

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die Kippachse des Tachymeter 3 bzw«. Theodolits kennzeichnet, kann an derObjektivfassung des Fernrohres oder an den Fernrohrträgern befestigt werden» Die mit .dem Tachymeter ermittelten Meßwerte sind vorzugsweise durch Direktverbindung automatisch einer elektronischen Recheneinrichtung zuzuführen«» Zweckmäßig sind fceide Meßfahrzeuge mit Sprechfunkgeräten auszurüsten* Der Funkkanal kann dann als Übei'txagungskanal. für die mit dem Theodolit erhaltenen Meßwerte an die elektronische Recheneinrichtung benutzt werden« Die Meßwerte können über eine einfache Tastatur in einer Siebensegmentziff ernanzeige. sichtbar gemacht und mittels einer Vorrichtung nach Patentanmeldung WP G 01 C/ 205 575 an die Recheneinrichtung übertragen werdenj so daß die sofortige Kontrolle und Ausgleichung der Meßwerte sowie die Berechnung der einzelnen Höhenunterschiede möglich sind» Der ¹Jbertragungskanal kann des weiteren genutzt v/erden_s um ein optisches und/oder akustisches Signal zur gleichzeitigen Zielerfassung im Tachymeter und Theodolit zu erzeugen. Gemäß Fig_e-2 kann das optische Signal im Tachymeterfernrohr 15 mittels einer Lumineszenzdiode-14 und .in? Theodolitfernrohr mittels Lumineszenzdiode 19 gegeben werden, wenn dazu ein Schalter 12 und ein Generator 13 an den Mikrophonelngang des Senders 16. und ein Niederfrequenzverstärker 18 an den Kopfhörer ausgang des Empängers 17 angeschlossen v/erden« Das optische Signal kann auch über ein Leuchtzeichen an den Zielvorrichtungen gegeben werden«.

Claims (2)

Er f in dun g san s pr uc h . 1,1» Me ßanOrdnung zur trigonometrischen Höhenübertragung, gekennzeichnet dadurch, daß ein elektronisches Tachymeter (3) mit einer Zielvorrichtung (11) als Aufsatz und Theodolite mit Zielvorrichtungen als Aufsatz, die auch als Reflektor dienen, zu simultanen Zenitwinkelmessungen benutzt werden, wobei die Kippachsenhöhen der Instrumente durch Zielmarken erkennbar sind. 1,2C Meßanordnung nach Punkt 1.1*, gekennzeichnet dadurch, daß optische und/oder akustische Signale mittels Übertragungskanal au dem Zv/eck übermittelt v/erden, daß sie den gemeinsamen Zeitpunkt der Anzielung festlegen« 1.3« Meßanordnung nach Punkt 1.1*, gekennzeichnet, dadurch, daß das Tachymeter (3) sich auf einem Instrumentengerüst befindet, welches auf der Erdoberfläche aufgestellt und während der Beobachtungszeit vom Meßfahrzeug (i) getrennt werden kann, 1„4* Meßanordnung nach Punkt 1.1., gekennzeichnet dadurch, daß ein Schutzgeländer (9) und eine Beobachterplattform (1O) fest mit dem Meßfahrzeug (i) verbunden sind« 1,5«. Meßanordnung nach Punkt 1,1., gekennzeichnet dadurch, daß das Meßfahrzeug (1) als Instrumentenstandpunkt dient und ein vom Meßfahrzeug (1) trennbares Gerüst die Beobachtungsplattform (Ί0) trägt»

1,6, Meßanordnung nach Punkt 1.1*, gekennzeichnet dadurch, . daß die Meßwerte über einen Übertragungskanal an eine elektronische Recheneinrichtung übertragen werden*

Λ »7* Meßanordnung nach Punkt 1.'U₅ gekennzeichnet dadurch, daß hydraulisch betriebene Stützfüße dem Meßfahrzeug stabilen Stand auf der Erdoberfläche geben«

1o8e Meßanordnung nach Punkt ΊαΊ_βί gekennzeichnet dadurch, daß das Meßfahrzeug (i) ein Containerfahrzeug ist.

Hierzu.

2 Blatt Zeichnungen