Использование геодезических приборовдля съемки и составления планов (теодолит).
Порядок проведения теодолитной съёмки
Устройство теодолита и тахеометра
Современный рынок теодолитов..
1.5.1. Теодолитная съемка, как и съёмки других видов, является полевой работой, при выполнении которой сначала создают съемочную сеть, а затем производят съемку ситуации. Основной прибор, с помощью которого выполняют этот вид съемки,- теодолит. Предназначен для измерения горизонтальных углов и углов наклона.
Съемочной геодезической сетью при теодолитной съемке может быть сеть треугольников (рис. (а)), сеть теодолитных полигонов (рис. (б)), составляющих группу смежных многоугольников, или теодолитных ходов (рис. (в)), представляющих систему ломаных линий, привязанную к геодезическим пунктам. При съемке небольших участков съемочная сеть может представлять один полигон или ход. Ход, продолженный внутри полигона для съемки ситуации, называют диагональным (рис. (б)).
Перед производством измерений все вершины (поворотные точки) полигонов и ходов закрепляют на местности кольями, столбами и пр. После этого измеряют длинны сторон (линий) полигонов и ходов, горизонтальные углы между ними, углы наклона линий для последующего вычисления их горизонтальных проложений.
Рисунок (а)
Рисунок (б)
Рисунок (в)
Рисунок 2 - Съемочные геодезические сети треугольников (а), полигонов (б) и ходов (в), привязанных к геодезическим пунктам
Таким образом, процесс теодолитной съемки состоит в проложении теодолитных ходов (полигонов) и съемки ситуации.
Измерение горизонтального угла теодолитом полным приемом и способом «от нуля».
Теодолитный полигон, то есть замкнутый теодолитный ход, по границе участка обычно прокладывают в направлении по ходу часовой стрелки, при этом измеряют внутренние углы – правые.
Двукратное измерение угла при двух положениях вертикального круга называют измерением угла полным приемом.
Для измерения угла теодолит центрируют над вершиной измеряемого угла (1) при помощи отвеса, нить которого должна совпадать с вертикальной осью теодолита.
При измерении правого угла, например на точке, сначала визируют по правой стороне угла. Если точка отмечена столбом или колом, то визируют наверх столба (кола) так, чтобы вертикальная нить сетки рассекала изображение столба пополам, а пересечение нитей совпадало с верхом столба. Если столб скрыт травой или каким-либо возвышением над земной поверхностью, то сзади столба ( кола) в створе линии устанавливают веху и визируют на ее нижнюю часть, так как она может быть поставлена неотвесно. Устанавливают веху в створе с точностью центрирования теодолита.
Точного наведения пересечения сетки нитей на точку наблюдаемого предмета достигают ввинчиванием наводящих устройств (винтов) алидады и зрительной трубы.
После наведения на точку предмета делают отсчет по лимбу горизонтального круга и записывают его в журнал измерений.
Открепив алидаду, визируют по левой стороне угла. Также делают отсчет и записывают его в графу 3. Разность отсчетов по правой и левой сторонам угла записывают в графу 4. Это результат измерения угла одним полуприемом.
Далее, переводя трубу через зенит, измеряют этот же угол при другом положении вертикального круга, т.е. при втором полуприеме, чтобы исключить остаточные погрешности (после юстировки теодолита), обусловленные неперпендикулярностью визирной и горизонтальной, горизонтальной и вертикальной осей теодолита. Если перед вторым полуприемом измерения угла перевести трубу через зенит и алидаду повернуть на 180 градусов, то после наведения трубы на точки 1 и 3 отсчеты градусов и минут будут повторяться, а, следовательно, будут повторяться и грубые ошибки отсчетов, вследствие чего контроль измерения угла вторым полуприемом не будет обеспечен. Поэтому у оптических теодолитов ( с односторонним отсчитыванием) перед вторым полупиемом круг с лимбом поворачивают на 2-3 градуса и несколько минут ( чтобы не допустить грубых ошибок при отсчетах по лимбу и исключить влияние эксцентриситета), закрепляют его, после чего измеряют угол в том же порядке, что и при первом полуприеме. Поворотом круга с лимбом также ослабляет влияние погрешностей нанесения делений на лимбе, так как при втором полуприеме отсчеты будут приходиться на другие места лимба.
Измерением угла полным приемом не исключается погрешность из-за неотвесного положения вертикальной оси теодолита, поэтому на поверку уровня и приведения вертикальной оси в отвесное положение обращает особое внимание.
Измерение углов наклона.
Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона, используемых при вычислении горизонтальных проложений линий и превышений. Он состоит из круга с лимбом, вращающегося вместе со зрительной трубой и алидады с уровнем. Уровень нужен для приведения алидады в такое положение, когда при горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы отсчет по лимбу равен нулю или какому-то близкому к нулю значению, называемому местом нуля (МО). Местом нуля называют отсчет по лимбу вертикального круга при горизонтальном положении визирной оси и горизонтальном положении оси уровня ( при алидаде вертикального круга).
Следует особо заметить, что если при измерении горизонтального круга лимб горизонтального круга неподвижен и вращается алидада, то при измерении угла наклона алидада вертикального круга неподвижна и вращается лимб вместе со зрительной трубой (визирной осью). Принцип измерения угла наклона тот же, что и горизонтального, т.е. значение угла равно разности двух отсчетов, полученных после визирования по двум сторонам угла. Но, так как одной из сторон углов наклона всегда является горизонтальная линия, когда отсчет по лимбу равен месту нуля (МО), то измерение угла наклона сводится лишь к отсчету по лимбу при визировании на наблюдаемую точку, только перед отсчетом пузырек уровня при алидаде вертикального круга приводят на середину установочным винтом.
Таким образом, особенностью измерения углов наклона является необходимость знания места нуля, которое при измерении угла представляет собой второй отсчет по лимбу при горизонтальном положении визирной оси и оси уровня. Место нуля вычисляют, потому что оно является надежным средством контроля измерений углов наклона, так как при измерении нескольких углов наклона на точке стояния прибора место нуля не должно превышать установленного предела (1.5* для технических оптических теодолитов).
1.5.2. Теодолит – геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических съемках, в строительстве и других видах работ. Теодолиты применяют для измерения горизонтальных, вертикальных углов, расстояний нитяным дальномером, магнитных азимутов с использованием буссоли и нивелирования как горизонтальным, так и наклонным лучом.
Современный теодолит (рассмотрен на примере теодолита Т30) представляет собой оптическую трубу, движущуюся по двум перпендикулярным осям, горизонтальной и вертикальной. Если оптическая труба направлена на желаемый объект, угол каждой из этих осей может быть измерен с высокой точностью, обычно по шкале, градуированной в угловых секундах. Для плавного вращения алидады и лимба имеется система осей, а сами вращения регулируются зажимными и наводящими винтами. Для установки теодолита на земле применяется специальный штатив, а совмещение центра лимба с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла, осуществляется с помощью оптического центрира или нитяного отвеса. Стороны измеряемого угла проецируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси. Визирная ось трубы (или визирная линия) – это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.
Теодолит состоит из следующих частей (рис. 3):
1 – лимб – угломерный круг с делениями от 0° до 360°; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис. не показан);
2 – алидада – подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство – зрительную трубу;
3 – зрительная труба, крепится на подставках на алидадной части. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью (алидадой). При общей оси вращения лимба и алидады конструкция теодолита обеспечивает возможность как их совместного вращения, так и вращения
по отдельности.
Рисунок 3. Устройство оптического теодолита
4 – вертикальный круг– служит для измерения вертикальных углов;
5 – подставка с тремя подъемными винтами;
6-11 – зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита (лимба (8,9), алидады(6,7), трубы (10,11). Зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие – микрометренными;
12 – винт перестановки лимба;
13 – уровень при алидаде горизонтального круга;
14 – уровень вертикального круга;
15 – винт фокусировки трубы;
16 – окуляр микроскопа отсчетного устройства.
Для установки теодолита над точкой местности используется штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом, предназначенным для фиксации длины ножек штатива.
В комплект теодолита Т30 также входят окулярные насадки, применяемые для удобства наблюдения предметов, расположенных под углами более 45 к горизонту и центрирования теодолита с помощью зрительной трубы, и ориентир-буссоль. Для определения расстояний по нитяному дальномеру и измерения углов в работе с теодолитом применяются нивелирные рейки. Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний (дальномер) и буссоль, называется теодолитом-тахеометром.