Розділ 7. Загальна характеристика геодезичних приладів, як засобів вимірювання

Лекція 8(2 год)

План заняття

7.1 Стандартизація і класифікація геодезичних приладів. Основні параметри і вимоги, яким повинні відповідати геодезичні прилади

7.2 Конструкція кутомірних приладів, відлікові пристрої, перевірки і дослідження оптичних теодолітів

7.1 Стандартизація і класифікація геодезичних приладів. Основні параметри і вимоги, яким повинні відповідати геодезичні прилади

Розробка перших стандартів на основні геодезичні прилади в СРСР відноситься до 1963г. Нині в Україні робиться їх переробка відповідно до нових вимог, які визначає подальший розвитком геодезичного приладобудування. Група стандартів на «Геодезичні прилади і інструменти» має шифр П42.

Загальні технічні умови на геодезичні прилади визначені ГОСТ 23543-88, згідно з яким вони підрозділяються на наступні види:

• по функціональному призначенню - теодоліти, нівеліри,

далекоміри, тахеометри, допоміжні прилади і приналежності до них (таблиця. 1);

• по точністі - високоточну, точну і технічну;

• по фізичній природі носіїв інформації - механічні, оптико –

механічні, електронні і оптико-електронні;

• за умовами експлуатації - лабораторні і польові.

ГОСТ допускає класифікацію окремих видів геодезичних приладів за типами відлікових пристроїв, осьових систем, зорових труб і іншим ознакам, що визначають конструктивні особливості приладів.

Даний стандарт не поширюється на астрономічні і аерологічні теодоліти, маркшейдерські прилади, і прилади,що використовуються в космічній геодезії. Точність теодоліта характеризується середньою квадратичною помилкою виміру кута одним прийомом в лабораторних умовах: для високоточних - менше 1,5″, для точних - від 1,5″ до 10″ і технічних - більше 10″.

Точність нівелірів характеризується величиною середньої квадратичної помилки виміру перевищення на 1 км подвійного ходу: високоточні - не більше 1,0 мм, точні - 3,0 мм і технічні - більше 3,0 мм.

Види і умовні позначення приладів по ГОСТ 23543-88 Таблиця 1

Вид приладу	Умовне позначення	Вид приладу	Умовне позначення
Бусоль	Б	Рулетка	Р
Базисний прилад	БП	Светодальномер	С
Висотомір геодези- чний	В	.	.
Гиротеодоліт	ГТ	Теодоліт з електронним- цифровим відліковим пристроєм	ТЭ
Далекомір геометри-чний	Д	Тахеометр номограм- ний	Тан
Шукач геодезичний	І*	Тахеометр електронний
Кипрегель	К	.	.
Стрічка мірна	Л	Транспортир геодези- чний	ТГ
Лінійка масштабна	ЛМ	Центрир оптичний	ЦО*
Лінійка топографична	ЛТ	Центрир механічний	Ц
Нівелір	Н	Еккер	Э*
Планіметр	П	Прилад вертикального	.
Рейка нівелірна	РН	проектування	ПВП
Рейка топографічна	РТ	Штатив розсувний	ШР*

*Пристрої (прилади), що не є засобами вимірів. Точність приладів для виміру довжин ліній характеризується величиною відносної помилки виміру : високоточні - не більше 2*10-6, точні - 1*10-4 і технічні - більше 1*10-4. Вказана точність вимірів має бути гарантована при відповідних значеннях температури і вологості повітря, приведених в таблиці. 2.

Таблиця 2 Діапазони температури і вологості повітря, при яких гарантується

якісна робота геодезичних інструментів

Вид приладу	Температура повітря, °З		Відносна вологість при 20°З
	верхня	нижня
Високоточні оптико-механічні:
теодоліти	+50	–30	95
нівеліри	+50	–35	95
Високоточні оптико-електронні прилади	+40	–10	95
Точні і технічні, оптико-механічні і механічні прилади	+50	–40	98
Точні і технічні з цифровим пристроєм	+50	–20	95

На вимогу замовника і залежно від призначення приладу та умов його експлуатації ГОСТ допускає розширення діапазону кліматичних умов, а також введення додаткових вимог по інших, необхідним для замовника, чинникам зовнішнього середовища. ГОСТ встановлює також правила приймання серійних геодезичних приладів.

Що випускаються серійно геодезичні прилади повинні забезпечувати високу надійність і необхідну точність в процесі виконання вимірів за відповідних кліматичних умов (див. таблицю. 2). Вони повинні зберігати свої основні технічні параметри з вірогідністю 0,95 впродовж обумовленого ГОСТом тимчасового інтервалу. Конструктивні рішення приладів повинні забезпечувати зручну перевірку, юстирування, атестацію і ремонт, а також можливість контролю їх основних параметрів у будь-який час в лабораторних і польових умовах.

Розглянемо детальніше основні вимоги стандартів на теодоліти і нівеліри.

Загальні технічні умови на теодоліти регламентуються ГОСТом 10529-86 і позначаются:високоточні (Т1), точні (Т2 і Т5), технічні (Т15, Т30 і Т 60).

У таблиці. 3 приведені основні технічні параметри теодолітів, а в таблиці. 4 вказуються основні сфери їх застосування.

Залежно від застосування і конструктивних особливостей теодолітів вони випускаються в наступних виконаннях:

• з рівнем при вертикальному крузі;

• з компенсатором кута нахилу (вводиться буква К);

• з окуляром (А) автоколімації;

• маркшейдерські (М);

• електронні (Є).

Якщо теодоліт забезпечений зоровою трубою прямого зображення, то до його позначення додається буква П, якщо ж марка теодоліта має у своїй конструкції поєднання декількох виконань, то в позначення його повинні вводиться усі їх ознаки. І, нарешті, якщо змінюється модифікація теодоліта, то перед його умовним позначенням вказується порядковий номер моделі.

Приклади:

теодоліт з компенсатором при вертикальному крузі і з середньою квадратичною помилкою виміру кута 5,0″ - Т5К;

теодоліт третьої модифікації з компенсатором при вертикальному крузі, з середньою квадратичною помилкою виміру кута 5,0″ і зоровою трубою з прямим зображенням - 3Т5КП;

теодоліт третьої модифікації, з середньою квадратичною помилкою виміру кута 2,0″, з компенсатором при вертикальному крузі, автоколімація - 3Т2КА;

теодоліт третьої модифікації, з середньою квадратичною помилкою вимірів кута 5,0″, електронний - 3Т5Э.

Таблиця 3 Основні параметри теодолітів згідно ГОСТ 10529-86 горизонтальних вертикальних:

Параметр	Значення для теодоліта типу
	Т1	Т2	Т5	Т15	Т30	Т60
1. Допустима середня квадратична помилка виміру кута одним прийомом :
горизонтального кута	1″	2″	5″	15″	30″	60″
вертикального кута	1,2″	2,5″	8″	25″	45″	90″
2. Діапазон виміру кутів :	360°
для маркшейдерських теодолітів	від - 90 до + 90°
для інших теодолітів	від - 55 до + 60°
3. Збільшення зорової труби не менше	40х	30х	30х	25х	20х	15х
4. Діаметр вхідної зіниці, мм не менше	50	35	35	35	25	25
5. Найменша відстань візування м *)	1,0	1,0	1,0	0,8	0,5	0,5
6. Номінальна ціна циліндричного рівня при алидаде горизонтального круга, "/ 2 мм	10	15	20	30	45	60
7. Маса, кг:
теодоліта	11	4,7	4,3	3,5	2,5	2,0
футляра	5	4	4	3	1,5	1,5
*) Забезпечується застосуванням насадки

Примітки:

1. Для теодолітів з окуляром автоколімації допускається перевищення значень параметрів 1 не більше ніж на 50%.

2. Для маркшейдерських теодолітів допускається значення параметрів 2.2, за замовленням споживача, встановлювати від - 55° до + 60°С.

3. Значення параметрів 3 і 4 не повинні відрізнятися від величин, вказаних в таблиці. більш ніж на 5%.

Таблица 4

Основні сфери застосування теодолітів
Групи і виконання теодолітів	Сфери застосування
Високоточні.	Вимір кутів в державних геодезичних мережах. Прикладна геодезія.
Високоточні і точні авто-колімаційні.	Контрольно-вимірювальні прилади. Прикладна геодезія.
Точні і технічні.	Вимір кутів в геодезичних ятерах згущування і знімальних ятерах. Теодоліти і виконавчі зйомки. Інженерно - геодезичні дослідження. Прикладна геодезія.
Точні і технічні марк-шейдерські.	Маркшейдерські роботи на поверхні і в підземних гірських виробках.

Залежно від типу теодоліта їх зорові труби мають різний вигляд сіток ниток, див. мал. 1. а) б) в) г)

Мал. 1. Види сіток ниток :

а) для высокоточных теодолитов; б) для точных и технических теодолитов;

в) для теодолитов с автоколлимационным окуляром; г) для маркшейдерских теодолитов

Високоточні і точні теодоліти мають двосторонню систему відліку (відлік робиться з використанням діаметрально протиставлених штрихів), а теодоліти Т5, Т15, Т30 і Т60 - односторонню систему. Для зручності виміру вертикальних кутів при вертикальному крузі є компенсатори (у старих модифікаціях застосовується циліндричний рівень), технічні характеристики яких дані в таблиці. 5.

Високоточні і точні теодоліти в алидадній частині мають оптичні центрири; центрування теодолітів типу Т30 і Т60 здійснюється за допомогою виска або шляхом наведення зорової труби через порожнисту вертикальну вісь. При цьому на вертикальному крузі має бути встановлений відлік 90°00′.

Таблица 5

Технічні характеристики компенсаторів кута нахилу
Характеристика компенсатора	Значення для теодоліта типу
	Т1	Т2	Т5	Т15	Т30	Т60
Діапазон компенсації не менше	± 2′	±3′	± 4′	± 5′	± 5′	± 5′
Систематична, що допускається помилка компенсації на 1′ на- клона осі теодоліта	±0,4″	± 0,8″	± 2″	± 8″	± 8″	± 8″

По аналогії з теодолітами згідно ГОСТ 10528-90 випускаються три типи нівелірів :

• високоточні Н05 застосовуються для нівелювання I і II класів;

• точні Н3 - для нівелювання III і IV класів;

• технічні Н10 - для технічного нівелювання.

До 1979г. вітчизняна промисловість випускала нівеліри Н1, Н2, технічні параметри яких аналогічні Н05.

Високоточні і точні нівеліри випускаються з циліндричним рівнем або компенсатором, а технічні - з компенсатором.

Таблиця 6 Перелік функцій, що виконуються нівелірами (ГОСТ 10528-90)

№ п.п.	Найменування функцій	застосування функцій для груп нівелірів
		високоточні	точні	технічні
1	Вимір перевищень	+	+	+
2	Вимір відстаней нитковим далекоміром	+	+	+
3	Вимір горизонтальних кутів*	–	–	+
4	Вимір перевищень з використанням окулярного кільця	+	+	–
5	Вимір перевищень з підвищеною точністю за допомогою насадного мікрометра*	–	+	–
6	Проектування вертикальної лінії (створу) за допомогою призми 90°*	–	+	–

* За замовленням споживача

Точні і технічні нівеліри випускаються з горизонтальним лімбом і без нього. Точний нівелір з компенсатором і горизонтальним кругом матиме позначення Н3КЛ.

Перелік виконуваних нівелірами функцій, а також їх основні технічні параметри дані відповідно в таблиці. 6, 7, а рейок - в таблиці. 8. Нівелірні рейки до точних і технічних нівелірів виготовляються з прямим зображенням оцифрування шкали.

Для високоточного нівелювання I і II класів використовуються дерев'яні рейки з натягнутою між її кінцями інварною стрічкою з штрихами через 5 мм, а для III і IV класів і технічного нівелювання - дерев'яні з сантиметровими поділками. Згідно ГОСТ 10528-90 для високоточних нівелірів рейки виготовляються інварними і цілісними. Температурний коефіцієнт лінійного розширення інварної смужки має бути не більше 2,5 мкм/м °С.

Умовне позначення нівелірної рейки складається з буквеного позначення РН, групи (класу) нівеліра, номінальної довжини рейки, її конструкції і виду оцифрування.

Приклад: Нівелірна рейка для технічного нівелювання, складна з прямим зображенням оцифрованої шкали; РН10-4000СП.

Таблиця 7

Державний стандарт на нівеліри згідно ГОСТ 10528-90
Найменування параметра	Група нівелірів
	Н05	Н3	Н10
Допустима середня квадратична помилка вимірювання перевищення на 1 км подвійного ходу, мм:
для нівелірів з компенсатором	0,3	2,0	5,0
для нівелірів з рівнем	0,5	3,0	–
Збільшення зорової труби, крат, не менше	40	30	20
Діаметр вхідної зіниці зорової труби, мм, не менше	48	37	24
Найменша відстань візування, м без насадки	4,0	1,5	1,0
Найменша відстань візування, м з насадкою на об'єктив	1,0	0,8	0,5
Найменування параметра	Н05К	Н3К	Н10К
Діапазон роботи компенсатора, не менше	±8′	±15′	±30′
Систематична помилка роботи компенсатора на 1′ нахилу осі нівеліра, не більше	±0,05″	±0,3″	±0,5″
Час загасання коливань компенсатора, з, не більше	2,0	2,0	2,0

Таблица 8

Державний стандарт на рейки згідно ГОСТ 10528-90
Найменування параметра	Рейки
	високоточ- ні РН05	точні РН3	техничні РН10
Номінальна довжина шкали рейки, мм	3000	3000	4000
	2000	1500	–
	1700	1000	–
Довжина ділення шкали, мм	5	10	10
Допустиме відхилення:
довжини ділення шкали, мм	±0,50	±0,20	±0,20
метрового інтервалу, мм 3000	±0,10	±0,50	±1,00