DE3114760A1 - Pendulum quadrant slope profile meter - Google Patents

Pendulum quadrant slope profile meter

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DE3114760A1
DE3114760A1 DE19813114760 DE3114760A DE3114760A1 DE 3114760 A1 DE3114760 A1 DE 3114760A1 DE 19813114760 DE19813114760 DE 19813114760 DE 3114760 A DE3114760 A DE 3114760A DE 3114760 A1 DE3114760 A1 DE 3114760A1
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Frank Prof. Dr. 5100 Aachen Ahnert
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/12Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using a single pendulum plumb lines G01C15/10

Abstract

The device is used for rapid and yet accurate surveying of slope inclinations (angles of slope) and slope profiles (profiles of slope) of up to 45 DEG . It consists of two equally long limbs, which are firmly joined to one another at a right angle and are used to measure profile length by picking off the profile distance with a constant step length in the manner of dividers. The measuring scale for determining the slope inclination is mounted in such a way that it forms the hypotenuse of a right-angled isosceles triangle whose perpendicular sides are the limb segments located over the fastening points of the measurement scale (cf. Fig. 1). The pendulum, which is suspended at the apex of the right angle, directly indicates the associated slope inclination on the measuring scale in the case of each length measurement step. For a step length of 2 m and a measuring scale length of 1 m, the device determines the slope inclination to an accuracy of approximately 0.1%, i.e. to approximately two to three minutes of arc in angular measure. Fields of application: any investigation and work which includes recording of the inclination angle of surfaces, or the recording of slope profiles (profiles of slope) - eg. in roadbuilding, in geology, geomorphology, soil science, geoecology, agricultural science and landscape gardening. The device is also suitable in many cases instead of a water level. <IMAGE>

Description

Titel: Pendelquadrant-HangprofilmesserTitle: Pendulum Quadrant Slope Profile Knife

Anwendungs geb i e t Die Erfindung betrifft einen Pendelquadrant-Hangprofilmesser zur raschen und genauen Vermessung von Hangneigungen (Böschungswinkeln) und Hangprofilen (Böschungsprofilen).Field of application The invention relates to a pendulum quadrant slope profile knife for quick and precise measurement of slopes (slope angles) and slope profiles (Slope profiles).

Zweck Böschungswinkel- bzw. Hangneigungsmessungen und Böschungsprofil- bzw. Hangprofilaufnahmen sind Bestandteil von Bestimmungen der Böschungs- bzw.Purpose of slope angle or slope measurements and slope profile or slope profile recordings are part of the provisions of the slope or

Hangstabilität (z.B. für Stabilisierungsmaßnahmen) sowie von geoökologischen, hydrologischen, pedologischen, agrarwissenschaftlichen, geographischen und geologischen Untersuchungen an Böschungen bzw.Slope stability (e.g. for stabilization measures) as well as geo-ecological, hydrological, pedological, agronomic, geographical and geological Investigations on embankments or

an Hängen. Für ihre Durchführung ist bei möglichst niedrigem Sach-, Zeit- und Personalaufwand eine dem jeweiligen Vorhaben entsprechende hohe Genauigkeit notwendig.on slopes. For their implementation with the lowest possible material, Time and personnel expenditure a high level of accuracy corresponding to the respective project necessary.

Stand der Technik mit Fundstellen Zur lokalen Böschungswinkelmessung werden gewöhnlich Latten in Gefällsrichtung auf den Boden gelegt und ihre Oberflächenneigung mittels Klinometer (wie z.B. die in manchen Geologenkompassen eingebauten) bestimmt. Ein anderes Gerät ist das sogenannte "slope pantometer", eine Art hangparallel verstelSbarer ParaMelogramm-Rahmen, dessen innere Winkel durch ihre Abweichung von 900 die Neigung anzeigen (siehe A.F.Pitty, A simple device for the field measurement of hillslopes. Journal of Geology,v.76,1968, S. 717-720). Ein Pendel-Hangwinkelmeßgestell (kein Pendelquadrant) mit variabler Spreizweice ist 1980 von einem japanischen Geomorphologen verwendet worden (T. Arii in Chiri, v. 5,1980, S. 51-62 - japanisch ohne Zusammenfassung in einer anderen Sprache). Es sei hiermit darauf hingewiesen, daß der Pendelquadrant-Hangprofilmesser nicht durch dieses japanische Gerät angeregt wurde, sondern unabhängig davon bereits 1979 entworfen, Anfang 1980 gebaut und im Frühjahr 1980 mit Studenten im Gelände getestet wurde.State of the art with sources for local slope angle measurement slats are usually placed on the ground in the direction of the slope and their surface inclination determined by means of clinometers (such as those built into some geological compasses). Another device is the so-called "slope pantometer", a kind of device that can be adjusted parallel to the slope ParaMelogram frame, the inner angle of which by its deviation from 900 the inclination (see A.F. Pitty, A simple device for the field measurement of hillslopes. journal of Geology, v.76, 1968, pp. 717-720). A pendulum slope angle measuring frame (no pendulum quadrant) with variable spreading wheat is 1980 by a Japanese geomorphologist (T. Arii in Chiri, v. 5,1980, pp. 51-62 - Japanese without abstract in another language). It should be noted that the pendulum quadrant slope profile knife was not stimulated by this Japanese device, but already independently of it Designed in 1979, built in early 1980 and in the spring of 1980 with students in the field has been tested.

Über längere Strecken wird die Hangneigung mittels Visier-Neigungsmessungen verschiedener Bauarten bestimmt (siehe H. Leser, Feld- und Labormethoden der Geomorphologie. Walter de Gruyter, Berlin 1977, S. 77-83). In Kombination mit Bandmaß-Längenmessungen dienebdiese auch zur Aufnahme von Hangprofilen. Für die genaue Vermessung von Hangprofilen werden optische Nivellierinstrumente oder Theodoliten verwendet.The slope inclination is measured over longer distances by means of visor inclination measurements of various types (see H. Reader, Field and Laboratory Methods of Geomorphology. Walter de Gruyter, Berlin 1977, pp. 77-83). In combination with tape measure length measurements These are also used to accommodate slope profiles. For the exact measurement of slope profiles optical levels or theodolites are used.

Kritik des Standes der Technik: Die Messungen mit Latte und Klinometer sowie die Messungen mit Visier-Neigungsmessern haben einen geringen Genauigkeitsgrad (in günstigen Fällen bis etwa 0,50). Das "slop pantometer ist nicht wesentlich genauer, und das Meßgestell von Arii erfordert umständliche Berechnungen. Nivellierinstrumente und Theodoliten erlauben zwar genauere Messungen, sind aber relativ teuer und zeitaufwendig und müssen in der Regel mindestens von zwei Personer bedient werden.Criticism of the state of the art: The measurements with staff and clinometer as well as the measurements with visor inclinometers have a low degree of accuracy (in favorable cases up to about 0.50). The "slop pantometer is not much more accurate, and the Arii measuring stand requires cumbersome calculations. Leveling instruments and theodolites allow more precise measurements, but are relatively expensive and time-consuming and usually have to be operated by at least two people.

Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung der Hangneigung und die Aufnahme des Hangprofils durch eine Einzelperson gleichzeitig zu ermöglichen, mit einem auch in unwegsamem Gelände leicht transportierbaren Gerät und mit einer Genauigkeit, die der optischer Nivellierinstrumente nahekommt.The object of the invention is to determine the Slope inclination and the recording of the slope profile by a single person at the same time with a device that is easy to transport even on rough terrain and with an accuracy close to that of optical levels.

Losung Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der Pendelquadrant-Hangprofilmesser zwei in einem rechten Winkel miteinander verbundene gleichlange gerade Schenkel besitzt, die der Profillängenmessung durch stechzirkelartiges (End-über-End) Abgreifen der Hangprofilstrecke mit einheitlicher Schrittlänge dienen (vgl. Fig. 2). Die Meßskala zur Bestimmung der Hangneigung ist so angebracht, daß sie die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks bildet, dessen Katheden die über den Befestigungsstellen der Meßskala befindlichen Schenkelabschnitte sind (vgl.Solution This object is achieved according to the invention in that the Pendulum quadrant slope profile knife two connected at a right angle has straight legs of the same length, which the profile length measurement by means of a caliper-like (End-over-end) serve to tap the slope profile section with a uniform step length (see Fig. 2). The measuring scale for determining the slope inclination is attached so that it forms the hypotenuse of an isosceles right triangle whose Katheden the leg sections located above the attachment points of the measuring scale are (cf.

Fig. 1). Das im Scheitel des rechten Winkels aufgehängte Pendel zeigt an der Meßskala die Hangneigung an.Fig. 1). The pendulum suspended at the vertex of the right angle shows the slope inclination on the measuring scale.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung Die Meßskala wird mindestens so hoch über den Schenkelfüßen angebracht, daß das Pendel längs ihrer gesamten Erstreckung sie nahezu berührend schwingen kann. Der Nullpunkt der Meßskala liegt in der Mitte. Vom Nullpunkt zu beiden Schenkeln hin ist die Meßskala linear entsprechend dem Tangens des Neigungswinkels oder entsprechend der Hangneigung in Prozent (=Tangens x 100) unterteilt.Further embodiment of the invention The measuring scale is at least as follows mounted high above the thighs, that the pendulum along its entire extension it can vibrate almost touching. The zero point of the measuring scale is in the middle. From the zero point to both legs, the measuring scale is linear according to the tangent of Angle of inclination or according to the inclination in percent (= tangent x 100).

Zweckmäßigerweise ist parallel zu dieser Tangens-bzw, Prozentunterteilung auch eine (nichtlineare) Unterteilung in Grad (00 bis 450) oder in Neugrad (Og bis 5Qg) auf der Meßskala angebracht. Als Pendel genügt ein Faden mit einem Gewicht am unteren Ende; es kann aber auch aus einem starren, nur um eine horizontale Achse am Aufhängepunkt drehbaren, längs der Meßskala gleitenden Pendelarm bestehen.Expediently, it is parallel to this tangent or percentage subdivision also a (non-linear) subdivision in degrees (00 to 450) or in grads (Og to 5Qg) on the measuring scale. A thread with a weight is sufficient as a pendulum at the bottom; But it can also consist of a rigid one, just around a horizontal axis exist at the suspension point rotatable pendulum arm sliding along the measuring scale.

Erzielbare Vorteile Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind die folgenden: a) Nur eine Person wird zur Hangprofilaufnahme mit fortlaufender Neigungsmessung benötigt.Achievable Advantages The advantages achieved with the invention are the following: a) Only one person will take the slope profile with continuous Inclination measurement required.

b) Da die Schrittlänge der Profillängenmessung konstant gleich dem Abstand der Schenkelfüße bleibt, braucht die aufnehmende Person nur die Abfolge der Neigungswerte zu notieren; deren Anzahl multipliziert mit der Schrittlänge des Pendelquadrant-Hangprofilmessers ergibt automatisch die Gesamtlänge des Profils längs der Oberfläche, und die Position jedes Neigungswerts (pro Längenschritt eine Neigungsmessung) in der Datenabfolge ergibt automatisch seine Lage innerhalb des Hangprofils.b) Since the step length of the profile length measurement is constant equal to the If the distance between the thighs remains, the receiving person only needs the sequence note the slope values; their number multiplied by the stride length of the Pendulum quadrant slope profile knife automatically gives the total length of the profile along the surface, and the position of each slope value (one per length increment Inclination measurement) in the data sequence automatically results in its position within the Slope profile.

c) Der Pendelquadrant-Hangprofilmesser ist einfach konstruiert und deshalb mit geringen Herstellungskosten verbunden.c) The pendulum quadrant slope profile knife is simply constructed and therefore associated with low manufacturing costs.

d) Der Pendelquadrant-Hangprofilmesser ist in der Längenmessung genauer als ein auf unregelmäßigen Wald-, Feld- oder Wiesenboden gelegtes Bandmaß und in der Neigungsmessung genauer als die im Handel erhältlichen Neigungsmesser. In der Kombination von Längen- und Neigungsmessungen ist seine Genauigkeit der von Nivellierinstrumenten oder Theodoliten durchaus ebenbürtig; gegenüber diesen hat er außer seinen geringeren Kosten und seiner leichteren Bedienbarkeit auch den Vorteil kürzerer Schrittlänge und damit höheren Auflösungsvermögens.d) The pendulum quadrant slope profile meter is more accurate in length measurement as a tape measure placed on irregular forest, field or meadow floor and in inclination measurement more precisely than the inclinometers available on the market. In the combination of length and inclination measurements is its accuracy on a par with that of leveling instruments or theodolites; towards these In addition to its lower cost and ease of use, it also has the Advantage of shorter stride length and thus higher resolution.

Wegen seiner hohen Meßgenauigkeit kann der Pendelquadrant-Hangprofilmesser auch anstelle von Wasserwaagen zur Prüfung waagerechter Flächen oder Linien Verwendung finden.Because of its high measuring accuracy, the pendulum quadrant slope profile meter can also be used instead of spirit levels to check horizontal surfaces or lines Find.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1: Die Kennzeichen der Konstruktion des Pendelquadrant-Hangprofilmessers.Description of an exemplary embodiment An exemplary embodiment of The invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. 1 shows the characteristics of the construction of the pendulum quadrant slope profile knife.

Fig. 2: Die Wirkungsweise des Pendelquadrant-Hangprofilmessers.Fig. 2: How the pendulum quadrant slope profile knife works.

Zu Fig. 1: Der Pendelquadrant-Hangprofilmesser ist in diesem Fall mit einer Schrittlänge von 2m konstruiert, d.h. die beiden Schenkel sind je 1,414 m lang, gemessen vom Aufhängepunkt des Pendels bis zum unteren Ende des Schenkels ("Schenkelfuß"). Der Aufhängepunkt des Pendels befindet sich daher 1 m über der Verbindungslinie der beiden Schenkelfüße. Die gerade Meßskala ist genau in halber Höhe der Schenkel angebracht und ist daher 1 m lang. ibr Mittelpunkt (der Nullpunkt) liegt dementsprecllend 50 cm unter dem Aufhängepunkt des Pendels. Die Meßskala zeigt vom Nullpunkt nach beiden Seiten Neigungen von 0 bis 100 Prozent (= 45 Grad) an. Teilstrichabstände von 1 mm entsprechen Ablesungsintervallen von 0,2 Prozent Neigung; durch Schätzung der Pusitio- des Pendels zwischen den Teilstrichen ist ohne Weiteres (also ohne Hinzufügen eines Nonius) eine Ablesegenauigkeit von 0,1 Prozent möglich - im Winkelmaß sind dies bei Hangneigungen von 100 Ablesegenauigkeiten von etwa 3' 20", bei Hangneigungen von 400 Äblesegenauigkeiten von etwa 2' 01".To Fig. 1: The pendulum quadrant slope profile knife is in this case Constructed with a stride length of 2m, i.e. the two legs are each 1.414 m long, measured from the point of suspension of the pendulum to the lower end of the leg ("Thigh foot"). The suspension point of the pendulum is therefore 1 m above the Line connecting the two thigh feet. The straight measuring scale is exactly halfway Height of the legs attached and is therefore 1 m long. ibr center (the zero point) is accordingly 50 cm below the suspension point of the pendulum. The measuring scale shows from the zero point to both sides inclines from 0 to 100 percent (= 45 degrees). Graduation intervals of 1 mm correspond to reading intervals of 0.2 percent inclination; by Estimation of the pusitio of the pendulum between the tick marks is without further ado (i.e. without adding a vernier) a reading accuracy of 0.1 percent possible - this is an angle of 100 reading accuracies on slopes of about 3'20 ", with slopes of 400 reading accuracies of about 2'01".

Zu Fig. 2: Zur Messung wird der Pendelquadrant-Hangprofilmesser so aufgestellt, daß die Verbindungslinie der beiden Schenkelfüße mit der Fall-Linie des Hangs (senkrecht zu den Isohypsen) übereinstimmt und das Pendel längs der Meßskala mit nur sehr leichtem Reibungskontakt zu dieser frei beweglich ist. Die Ruhestellung des Pendels an der Meßskala erlaubt die direkte Ablesung der Hangneigung für den von den Schenkelfüßen begrenzten Profilabschnitt. Diese Neigung wird notiert.Regarding Fig. 2: The pendulum quadrant slope profile meter is used as follows for the measurement set up that the line connecting the two thighs with the fall line of the slope (perpendicular to the isohypses) and the pendulum along the measuring scale is free to move with only very slight frictional contact with it. The rest position of the pendulum on the measuring scale allows the direct reading of the slope for the Profile section limited by the thigh feet. This inclination is noted.

Der Pendelquadrant-Hangprofilmesser wird dann stechzirkelart'g um einen der beiden Schenkelfüße gedreht und die Neigungsmessung für den nächsten Profilabschnitt gleicher Länge vorgenommen.The pendulum quadrant slope profile knife is then turned around like a circle one of the two leg feet rotated and the inclination measurement for the next profile section made of the same length.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (1)

Patentansprüche Oberbegriff W I Pendelquadrant-Hangprofilmesser zur raschen und genauen Vermessung von Hangneigungen (Böschungswinkeln) und Hangprofilen (Böschungsprofilen). Claims preamble W I pendulum quadrant slope profile knife for rapid and precise measurement of slope slopes (slope angles) and slope profiles (Slope profiles). Kennzeichnender Teil Dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelquadrant-Hangprofilmesser zwei in einem rechten Winkel miteinander verbundene gleichlange gerade Schenkel besitzt, die der Profillängenmessung durch stechzirkelartiges (End-über-End) Abgreifen der Hangprofilstrecke mit einheitlicher Schrittlänge dienen (vgl. Fig.2).Characteristic part Characterized in that the pendulum quadrant slope profile knife two straight legs of equal length connected to one another at a right angle which enables the profile length measurement by means of a circle-like (end-over-end) tapping serve the slope profile section with a uniform step length (see Fig. 2). Die Meßskala zur Bestimmung der Hangneigung ist so angebracht, daß sie die Hypotenuse eines gleichschenkligen rechtwinkligen Dreiecks bildet, dessen Katheden die über den Befestigungsstellen der Meßskala befindlichen Schenkelabschnitte sind (vgl. Fig.l). Das im Scheitel des rechten Winkels aufgehängte Pendel zeigt an der Meßskala die Hangneigung an.The measuring scale for determining the slope inclination is attached so that it forms the hypotenuse of an isosceles right triangle whose Katheden the leg sections located above the attachment points of the measuring scale are (see. Fig.l). The pendulum suspended at the vertex of the right angle shows the slope inclination on the measuring scale. Oberbegriff des Unteranspruchs 2. Pendelquadrant-Hangprofilmesser nach Anspruch 1.Preamble of dependent claim 2. Pendulum quadrant slope profile knife according to claim 1. Kennzeichnender Teil des Unteranspruchs Dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunkt der Meßskala in der Mitte liegt und daß die Meßskala vom Nullpunkt zu beiden Schenkeln hin linear entsprechend dem Tangens des Neigungswinkels oder entsprechend der Hangneigung in Prozent (=Tangens x 100) unterteilt ist, zweckmäßigerweise mit paralleler Anbringung einer (nichtlinearen) Winkelmaßeinteilung in Grad oder Neugrad.Characteristic part of the dependent claim characterized in that the zero point of the measuring scale is in the middle and that the measuring scale is from the zero point towards both legs linearly according to the tangent of the angle of inclination or is divided according to the slope in percent (= tangent x 100), expediently with parallel attachment of a (non-linear) angle graduation in degrees or Grad.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4754553A (en) * 1986-04-18 1988-07-05 Ted Simpson One-man field survey instrument

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