9. Свойства горизонталей

Из понятия о горизонталях вытекают следующие их свойства:

1. Все точки, лежащие на одной и той же горизонтали, имеют на местности одинаковую высоту.

2. Все горизонтали, замыкающиеся в пределах плана или карты, обозначают или холм или котловину; они опознаются по бергштрихам или по надписям.

3. Так как всю физическую поверхность Земли можно рассматривать - как возвышение над уровнем моря, то все горизонтали должны быть непрерывными как в пределах плана или карты, так и за их пределами. Горизонталь, не замкнувшаяся в пределах плана, обрывается у его рамки.

4. Горизонтали не могут пересекаться на плане. Редкое исключение из этого правила будет лишь в том случае, когда горизонталями изображается нависший утес.

5. Так как горизонтали находятся по высоте на одинаковом расстоянии одна от другой, то расстояния между ними в плане характеризуют крутизну ската. На склонах, имеющих равномерный скат, промежутки между горизонталями одинаковы. На крутых скатах промежутки между горизонталями меньше, чем на пологих.

6. Самое короткое расстояние между горизонталями - перпендикулярная к ним линия - соответствует направлению наибольшей крутизны.

7. Водораздельные линии и оси лощин пересекаются горизонталями под прямыми углами.

8.Горизонтали, изображающие наклонную плоскость, имеют вид параллельных прямых.

А) Определение абсолютных высот и относительных превышений точек

Абсолютную высоту Н точки земной поверхности по карте определяют по горизонталям и отметкам. Если точка расположена на горизонтали, то ее высота равна отметке горизонтали. Если точка расположена между горизонталями, то ее высота равна отметке нижней горизонтали плюс превышение точки (определяется интерполированием) над этой горизонталью.  Относительное превышение двух точек равно разности абсолютных высот этих точек.

Б) Определение направления ската

Направление понижения ската определяется по следующим признакам:

• по водоемам (рекам, озерам) - понижение ската в сторону водоема;

• по указателям направления ската - штрих направлен в сторону понижения;

• по положению подписей горизонталей - цифры подписываются основанием в сторону понижения;

• по отметкам точек - понижение в сторону меньшей отметки.

В) Определение крутизны ската

Основная формула определения крутизны ската: tg a = h : d

где а - крутизна ската; h - высота ската (относительное превышение верхнего и нижнего перегибов ската); d - заложение ската (расстояние в плане между верхним и нижним перегибами ската).

Теодолит

18. По точности данный геодезический инструмент может быть техническим (СКО превышает 20 секунд), точным (СКО от 2 до 15 секунд) и высокоточным (СКО – до 1 секунды).

По конструкционному исполнению различают простые и повторительные приборы. У простых теодолитов алидада жестко скреплена с вертикальной цилиндрической осью, у повторительных – алидада и лимб имеют как совместное, так и раздельное вращение (это позволяет измерять угол способом повторений, который, собственно говоря, и дал имя конструкции).

Простые (не повторительные) теодолиты, в свою очередь, в свою очередь делятся ещё на несколько видов. Прибор, объединённый с видео- или фотокамерой называется фото- или кинотеодолит. При проведении топографических, маркшейдерских, геодезических и других изысканий используют гиротеоделит, с помощью которого можно определить пеленг (азимут) ориентируемого направления.

Самой современной разновидностью является электронный теодолит, оснащённый устройством, выполняющим вычисления координат точек на местности и запоминающий эти значения. В случае использования данного прибора возможность ошибки полностью исключена, а работа возможна даже в тёмное время суток.

Теодолит как прибор для измерения углов должен удовлетворять некоторым геометрическим условиям, вытекающим из общего принципа измерения горизонтального угла.

Рассмотрим эти условия:

Рис.4.5

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.

2. Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально).

3. Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.

4. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.

5. Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости.

19. Приведение теодолита в рабочее положение предусматривает:

1) центрирование - установка центра горизонтального круга над  вершиной измеряемого угла.  Выполняется с помощью нитяного отвеса или оптического центрира,  перемещением ножек штатива и с последующим передвижением прибора на головке штатива. Погрешность центрирования зависит от требуемой точности выполняемых работ и не должна превышать 3 мм при измерении горизонтальных углов для решения большинства инженерных задач;

2) горизонтирование - приведение  плоскости  лимба  горизонтального круга в горизонтальное положение, т.е. установка вертикальной оси вращения теодолита (ОО1) в отвесное положение.  Для  этого  устанавливают цилиндрический  уровень  параллельно двум подъемным винтам и вращая их одновременно в противоположные стороны выводят пузырек уровня на середину ампулы.  Затем поворачивают цилиндрический уровень на 90?  по направлению третьего подъемного винта и,  вращая его, опять выводят пузырек в нульпункт. Эти действия повторяют до тех пор пока пузырек не будет отклоняться от центра ампулы более чем на одно деление.  При измерении вертикальных  углов  отклонение  пузырька  от середины не должно превышать полделения;

3) подготовку  зрительной трубы для наблюдений по глазу – вращением окуляра (от -5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения  сетки нитей на светлом фоне - и по предмету - вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели. Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей,  то при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Возникает параллакс,  который устраняется небольшим поворотом кремальеры.

20. Поверка и юстировка цилиндрического уровня теодолита. Поверка сетки нитей.

Поверка уровня. Ось цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.

Перед выполнением поверки выполняют горизонтирование теодолита. Затем устанавливают уровень по направлению двух подъёмных винтов и с их помощью приводят пузырёк в нульпункт. Поворачивают алидаду на 180º. Если пузырёк уровня остался в нульпункте, то требуемое условие выполнено – ось уровня перпендикулярна к оси вращения алидады. Если пузырёк уровня ушел из нульпункта, исправительными винтами уровня изменяют его наклон, перемещая пузырёк в сторону нульпункта на половину отклонения.

Поверку повторяют, добиваясь, чтобы смещение пузырька было меньше одного деления.

Поверка сетки нитей. Вертикальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен к оси вращения зрительной трубы.

Наводят вертикальный штрих сетки нитей на точку и наводящим винтом трубы изменяют ее наклон. Если изображение точки не скользит по штриху, сетку нитей надо повернуть. Для этого поворачивают корпус окуляра, ослабив четыре винта его крепления к зрительной трубе (рис. 7.9).

 

Рис. 7.9. Крепление сетки нитей: 1- крепёжный винт окуляра; 2, 3 - горизонтальные и вертикальные исправительные винты сетки нитей; 4 – сетка нитей.

21. Коллимационная ошибка теодолита. Ее определение и исправление.

Процедура установки оси вращения алидады в вертикальное положение называется горизонтированием теодолита.

Поверка перпендикулярности визирной оси трубы к оси вращения трубы. Эта поверка выполняется с помощью отсчетов по горизонтальному кругу при наблюдении какой-либо визирной цели.

Если условие выполняется, то при вращении трубы вокруг своей оси визирная линия трубы описывает плоскость, совпадающую с коллимационной плоскостью.

Если угол между визирной линией трубы и осью вращения трубы не равен точно 90^o, то при вращении трубы визирная линия будет описывать коническую поверхность с углом при вершине конуса 180o - 2С, где С - угол между фактическим положением визирной линии трубы и ее теоретическим положением; угол С называется коллимационной ошибкой (рис.4.6).

Рис.4.6                                                 Рис.4.7

 

Навести трубу на точку можно при двух положениях вертикального круга: круг слева и круг справа; эти положения называются "круг лево" - КЛ или L и "круг право" - КП или R. Пусть при положении КЛ отсчет по лимбу будет NL. Для наведения трубы на точку при КП нужно перевести трубу через зенит и повернуть алидаду на 180^o. Если С = 0, то алидаду нужно повернуть точно на 180^o, то есть, разность отсчетов при КЛ и КП равна точно 180^o (рис.4.7).

Если С≠ 0, то при том же положении алидады изображение точки будет находиться не в центре сетки нитей и для наведения на точку нужно повернуть алидаду на угол С (рис.4.8). Отсчет по лимбу изменится и, если правильный отсчет был NL, то отсчет, искаженный коллимационной ошибкой, будет N'L = NL + C, а

NL = N'L - C.               (4.2)

Рис.4.8   Рис.4.9

 

Чтобы навести трубу на точку при КП, нужно перевести ее через зенит и повернуть алидаду на угол 180o - 2C (рис.4.9), отсчет по лимбу будет равен:

NR' = NL + C + 180o - 2C = NR - C.                 (4.3)

Таким образом, можно написать:

NL' = NL + C,           NR' = NR - C.

Средний отсчет из отсчетов при КЛ и КП свободен от влияния коллимационной ошибки,

0.5 * (NL' + NR') = 0.5 * (NL + NR),

а значение двойной коллимационной ошибки равно:

2C = NL' - NR' + 180^o.                 (4.4)

В теодолитах с односторонним отсчитыванием по лимбу в каждом отдельном отсчете (и при КЛ и при КП) присутствует еще ошибка эксцентриситета алидады, поэтому значение коллимационной ошибки, подсчитанное по формуле (4.4), будет включать ошибку эксцентриситета. Для таких теодолитов (Т30, Т15, Т5) коллимационную ошибку определяют по более сложной методике, состоящей из следующих действий:

- навести трубу при КЛ на четко видимую точку, расположенную вблизи горизонта, взять отсчет по лимбу NL',

- перевести трубу через зенит, навести ее на ту же точку при КП и взять отсчет по лимбу NR',

- ослабить зажимной винт подставки и повернуть теодолит относительно подставки примерно на 180o,

- навести трубу на точку при КЛ, взять отсчет NL",

- навести трубу на точку при КП, взять отсчет NR",

- вычислить коллимационную ошибку по формуле:

2C = 0.5 * [(NL' + NL") - (NR' + NR") + 360o.                 (4.5)

Исправление коллимационной ошибки, если она больше допустимого значения, производится одинаковым для большинства теодолитов способом:

вычисляют правильный отсчет:

NL = NL' - C, или NR = NR' + C

и устанавливают его на лимбе. При этом изображение точки не будет совпадать с центром сетки нитей на величину С. Боковыми исправительными винтами сетки нитей совмещают центр сетки нитей с изображением точки. После этого повторяют определение 2С.