Глава 10

МЕТОДИКА ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

10.1. Угловые измерения

Геодезические измерения требуют метрологического обеспе­ чения, направленного на достижение единства геодезических из­ мерений, при котором результаты измерений выражены в узако­ ненных единицах.

С этой целью специалистами Государственной метрологиче­ ской службы «РОСТЕСТ» выполняются периодические поверки геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, металлических рулеток, электронных тахеометров и др.) для определения погреш­ ностей прибора и его пригодности к применению с выдачей свиде­ тельства о проверке.

В процессе полевых измерений исполнителем выполняется ра­ бочая поверка геодезических приборов с учетом геометрических и оптико-механических условий, которым должны удовлетворять геодезические приборы.

При производстве кадастровых съемок, выносе проекта в нату­ ру (разбивочные работы) и обмерах объектов недвижимости и др. измеряют горизонтальные и вертикальные углы. Горизонтальный угол лежит в горизонтальной плоскости, а его вершиной является центр горизонтального круга, при этом лучами угла служат горизон­ тальные проекции направлений на наблюдаемые точки (рис. 10.1).

Вертикальный угол v (угол накло­ на) — это угол между горизонтальной плоскостью и направлением на наблю­ даемую точку (рис. 10.2). Если наблюда­ емая точка расположена выше центра вертикального круга, измерениям угла придается знак плюс, если ниже — ми­ нус.

Этот угол образован проекцией направлений АВ и ВС на гори­ зонтальную плоскость Р, т. е. является мерой двугранного угла, составленного вертикаль­ ными плоскостями А! и С. Над вершиной измеряемого угла ус­ танавливается горизонтальный градуированный круг. Если деления на круге написаны по часовой стрелке, то определяе­ мый горизонтальный угол р ра­ вен разности отсчетов с и а по кругу: Р = с - а.

Угол vA, образованный линией местности ВА с ее горизонталь­ ной проекцией ВА0, является вертикальным углом или углом накло­ на. Углы наклона вверх от горизонта считаются положительными, вниз от горизонта — отрицательными.

На рис. 10.3 угол наклона vA линии ВА — положительный, угол vc линии ВС — отрицательный.

Приведенная схема измере­ ния углов реализована в угломер­ ном приборе — теодолите.

Измерение вертикальных и горизонтальных углов выполня­ ется при составлении обмерного чертежа объекта недвижимости при определении горизонтальных и вертикальных размеров дета­ лей фасадов и внутренних поме­ щений, их деформации, а также недоступного расстояния до объ­ екта, и определении координат точек сооружения, имеющих ци­ линдрическую или коническую форму.

И 10.2. Классификация теодолитов_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Д л я выполнения кадастровых съемок применяются оптичес­ кие и электронные тахометры и теодолиты, позволяющие измерять горизонтальные и вертикальные углы со средней квадратической погрешностью 30".

Теодолит, его устройство, оооерки

При выполнении кадастровых съемок широкое применение находит оптический теодолит 4Т30П.

Теодолит 4Т30П предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов и расстояний нитяным дальномером, нивели­ рования с помощью уровня при трубе, определения магнитных азимутов по буссоли, а также при создании плановых и высотных съемочных сетей, при выполнении обмеров недвижимости и топог­

Основные особенности теодолита 4Т30П (рис. 10.4):

—отсчет снимается с одной стороны лимба с помощью шкалового микроскопа; малые масса и размеры;

—возможность центрирования теодолита над точкой с помощью оптического центрира на подставке;

—возможность выполнять нивелирование с помощью уровня при трубе;

—зрительная труба обоими концами переводится через зенит, а ее фокусирование на цель осуществляется вращением крема­ льеры 1 Вращением диоптрийного кольца 11 окуляр устанавливают с

учетом резкой видимости изображения сетки нитей.

Два горизонтальных коротких штриха сетки нитей выше и ниже перекрестия относятся к нитяному дальномеру.

Корпус зрительной трубы представляет единое целое с гори­ зонтальной осью, установленной в лагерах колонки 6.

Коллиматорные визиры 4, 16 предназначены для грубой навод­ ки на цель. При пользовании визиром глаз должен находиться на расстоянии 25 —30 см от него. Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводя­ щим винтом 14 после закрепления алидады винтом 9, а в вертикаль­ ной плоскости — наводящим винтом 15 после закрепления вин-

284 том 2.

Рис. 10.4. Теодолит 4Т30П:

1 — к рем альера; 2 — ви н т т р уб ы закреп и т ельн ы й ; 3 — окуляр м икроскопа; 4, 16 — ви зи р ; 5 — зер к а л о п о дсвет к и ; 6 — колонка; 7 — п о д ст а вк а с закреп и т ельн ы м винт ом ; 8 — р укоя т ка п е р е в о д а лим ба; 9 — ви н т

али дады закреп и т ельн ы й ; 10 — ви н т ю ст и ровочн ы й ; 11 — кольцо окуляра ди оп т ри й н ое; 12 — колпачок; 13 — у р о в е н ь при ал и даде; 14 — ви н т али дады наводящ и й ; 15 — ви н т т р уб ы н аводя щ и й

Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 1°. Го­ ризонтальный круг имеет круговую оцифровку от 0° до 359°, а вер­ тикальный — секторную от 0° до 75° и от -0° до -75°. Изображения штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле зрения микроско­ па, окуляр 3 которого устанавливают до появления четкого изобра­ жения шкал вращением диоптрийного кольца. Отсчет по кругам производят по соответствующим шкалам микроскопа. Поворотом и наклоном зеркала 5достигают оптимального освещения поля зре­ ния. Перестановку участков горизонтального круга между приема­ ми проводят рукояткой 8 после нажатия на нее вдоль оси вращения.

Уровень, входящий в комплект, устанавливают на зрительную трубу теодолита вместо коллиматорного визира 4 для установки ви­ зирной оси зрительной трубы горизонтально при выполнении ни­ велирования.

Окулярные насадки теодолита применяются для удобства на­ блюдения предметов, расположенных под углами более 45° к гори­ зонту. Надеваются насадки на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа.

Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 80°. Призма заключена в оправу, сво­ бодно вращающуюся в обойме.

Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофиль­ тром для визирования на Солнце.

Поверка уровня при алидаде горизонтального круга

Перпендикулярность оси уровня вертикальной оси теодолита можно проверить следующим образом: поверните алидаду так, что­ бы ось уровня расположилась параллельно двум винтам подставки; вращением этих винтов в противоположных направлениях выведи­ те пузырек уровня на середину, поверните алидаду на 90° и третьим подъемным винтом установите пузырек уровня посередине. Затем поверните алидаду на 180° и оцените смещение пузырька от средне­ го положения. Если отклонение больше одного деления, выполняет­ ся юстировка преподавателем.

Определение коллимационной погрешности

Коллимационную погрешность (неперпендикулярность визир­ ной оси зрительной трубы горизонтальной оси) можно определить следующим образом:

—наведите зрительную трубу при положении теодолита КА «крут слева» на визирную цель, удаленную не менее чем на 50 м, направление на которую горизонтально (отклонение не более 2°), и снимите показание КА{горизонтального лимба; —повторите наведение при положении теодолита КП «круг спра­

ва» и снимите показание КП^ —затяните закрепительный винт алидады, освободите закрепи­

тельный винт подставки, поверните теодолит на 180° и закре­ пите его в подставке;

—наведите зрительную трубу на ту же цель при двух положениях теодолита;

—снимите показания КА, и КП2; —вычислите коллимационную погрешность с по формуле:

с = 0,25[(КЛ1- КП{ ± 180°) + (КЛ2 - КП2 ± 180°)];

—повторите определение с и вычислите ее среднее арифмети­ ческое значение.

Определение места нуля

Значение места нуля вертикального круга определите визирова­ нием на удаленную цель при двух положениях теодолита и снимите, соответственно, показания КА и КП по вертикальному кругу. Перед наведением проверьте правильность установки теодолита по уровню при алидаде, при необходимости выставите его подъемными винтами.

Место нуля (МО) вычислите по формуле:

МО = 0,5 (КЛ + КП).

Повторите определение МО и вычислите его среднее арифме­ тическое значение.

286 Если это значение более Г, исправьте его и повторите поверку.

Определение наклона горизонтальной оси

Перпендикулярность горизонтальной и вертикальной осей можно проверить следующим образом:

—установите теодолит на штативе по уровню на расстоянии 2 —3 м от стены;

—выберите и отметьте на стене точку (или укрепите марку) под углом а = 25 —35° к горизонту;

—наведите на выбранную точку зрительную трубу; —наклоните зрительную трубу на угол а ± 1° и отметьте на стене

точку (укрепите вторую марку) так, чтобы изображение точки точно совпало с серединой биссектора сетки нитей;

—поверните алидаду на 180° и снова наведите зрительную трубу на верхнюю точку;

—наклоните зрительную трубу вниз и определите смещение от­ меченной точки относительно середины биссектора сетки ни­ тей в долях ширины биссектора;

—повторите поверку и определите среднее арифметическое зна­ чение смещения нижней точки из двух определений. Разность между значениями смещений не должна превышать

0,5 ширины биссектора.

Поверка параллельности оси уровня визирной оси зрительной трубы (угол /)

Параллельность проверяют методом нивелирования, при этом необходимо:

—установить нивелирную рейку на расстоянии 80 —120 м от тео­ долита;

—привести наводящим винтом зрительной трубы пузырек уров­ ня в среднее положение;

—измерить высоту I1оси вращения зрительной трубы; —снять показание КП1по рейке; —поменять местами теодолит и рейку;

—установить пузырек уровня в среднее положение, измерить высоту /2 оси вращения зрительной трубы и снять показание КП2 по рейке;

—вычислить угол z по формуле:

где d — расстояние до рейки; р" = 206 265".

При значении угла z более 30" произведите его исправление и повторите поверку (инструкция к прибору).

Подготовка теодолита к работе

Установку и центрирование теодолита необходимо произво­ дить следующим образом:

—установите штатив над точкой так, чтобы плоскость его голов­ ки расположилась горизонтально, а высота соответствовала росту наблюдателя;

—закрепите теодолит на штативе и подъемными винтами под­ ставки установите уровень в среднее положение (рис. 10.5, а, б);

—проверьте правильность юстировки уровня и устойчивость штатива и подставки;

—с помощью центрира на подставке или отвеса произведите цен­ трирование теодолита над точкой.

Порядок работы

Снятие показаний с лимбов

В верхней части поля зрения отсчетного микроскопа (рис. 10.5) видны штрихи лимба вертикального круга В; в нижней части, обо­ значенной буквой Г, штрихи лимба горизонтального круга.

Отсчет проводят по шкалам с округлением до 30", при этом ин­ дексом для отсчитывания служит штрих лимба. Если шкала для вер­ тикального круга имеет два ряда цифр, то по нижнему ряду цифр со знаками «-» берут отсчет в том случае, если в пределах шкалы нахо­ дится штрих лимба с тем же знаком, и записывают показание так­ же со знаком «-».

б)

Рис. 10.5.

Го р и зо н т и р о ва н и е т еодоли т а:

а— п р ед в а р и т ел ь н о е го р и зо н т и р о ва н и е

нож ками ш т ат ива; б — го р и зо н т и р о ва н и е п одъем н ы м и

ви н т ам и п одст авки ; в — п ол е зр ен и я м и кроскоп а т ео до л и т а 4Т 30П :

п о к а за н и е ли м ба го р и зо н т а л ьн о го к р у га 125°05,5'; п о к а за н и е ли м ба вер т и к а л ьн о го к р у га м и н ус 0°2&

Наименьшая погрешность измерения горизонтальных углов и расстояний обеспечивается при выполнении измерений полными приемами (при положениях теодолита «круг слева» и «круг спра­ ва»). Количество приемов зависит от требуемой точности результа­ та измерения и влияния внешних условий. Не рекомендуется вы-

поднять измерение горизонтальных углов полуприемами (при од­ ном положении теодолита), т. к. результаты измерений будут искажены влиянием эксцентриситета алидады горизонтального круга, а при измерении угла между целями, расположенными под разными углами относительно горизонта, результаты будут также искажены влиянием коллимационной погрешности и наклона го­ ризонтальной оси. При измерении полными приемами перечис­ ленные инструментальные погрешности исключаются.

Вертикальные углы v вычисляются по одной из формул:

v = 0,5 (КЛ-КП);

v = К Л - МО;

v = МО - КП,

где КЛ и КП — показания лимба вертикального круга при его по­ ложениях слева и справа от наблюдателя; МО — место нуля верти­ кального крута.

Перед измерением вертикального угла пузырек уровня при алидаде приводят с помощью подъемных винтов на середину.

Измерение расстояний и превышений

Расстояние измеряют нитяным дальномером по нивелирной рейке с сантиметровыми делениями.

Горизонтальное проложение d, выраженное в метрах, вычис­ ляют по формуле:

d = Lcos2v;

где L — количество сантиметровых делений рейки между дальномерными штрихами сетки; v — угол наклона измеренной линии.

Превышение h между пикетными точками можно измерить методом нивелирования горизонтальным лучом по вертикально ус­ тановленной рейке. Для этого необходимо установить уровень из комплекта теодолита на зрительную трубу взамен визира, располо­ женного сверху трубы при положении теодолита «круг слева», и проверить правильность юстировки.

Зрительную трубу теодолита устанавливают горизонтально по уровню на трубе. Если нивелирование проводят из середины по двум рейкам, то превышение между ними вычисляют по формуле:

Л = 3 - П ;

где 3 и П — отсчеты по задней и передней рейкам, соответственно. Если нивелируют с одной рейкой, то превышение между точка­

ми стояния теодолита и рейки вычисляют по формуле:

h = i - П,

где i — высота теодолита — расстояние от точки стояния до гори­ зонтальной оси.

Microsoft Windows и возможность установки различного полевого программного обеспечения.

Приборы, например Trimble 5600, Geodimeter 600 и др., оснаща­ ются мощными безотражательными дальномерами. Сервопривод обеспечивает быстрое, плавное и точное наведение на цель. С по­ мощью этих приборов удобнее выполнять съемку площадных объ­ ектов с большим количеством однотипных измерений, например, при съемке фасадов объектов недвижимости безотражательным методом или при съемке круговыми приемами. При их использова­ нии увеличивается скорость и точность выполняемых работ.

Соответствующие команды на сервопривод подают специаль­ ные электронные следящие устройства. Использование сервопри­ водов позволяет повысить скорость и точность измерений и резко снизить количество грубых промахов, связанных с наведением на визирные цели.

Измеряют расстояния электронным тахеометром с помощью встроенного в него электромагнитного дальномера (светодальномера), принцип действия которого основан, как правило, на фазо­ вом методе измерения расстояний с точностью 1 мм -I-1 мм / км.

щ 10.3. Измерение горизонтальных н вертикальных_ цглов _ _

Измерение горизонтальных углов обычно производят спосо­ бом круговых приемов. Для этого теодолит устанавливается над вершиной утла таким образом, чтобы головка штатива располага­ лась горизонтально, а груз отвеса находился над колышком, обоз­ начающим вершину угла.

Для точного центрирования перемещают теодолит в небольших пределах с помощью головки штатива. Далее подъемными винтами приводят прибор в рабочее положение, располагая уровень гори­ зонтального круга сначала вдоль двух подъемных винтов, а затем повернув алидаду на 90° вдоль третьего винта (рис. 10.5, а, б). Прове­ рив после этого точность центрирования, устанавливают алидаду на отсчет, близкий к нулю, и движением лимба наводят трубу на левую точку 3, закрепляют лимб и вращением его наводящего винта совме­ щают центр сетки нитей с основанием вехи. Записывают отсчет (1) в журнал угловых измерений (табл. 10.1). Открепляют алидаду и, по­ ворачивая ее, наводят на точку 1 сначала грубо, а затем точно с по­ мощью наводящего винта алидады; записывают в журнал отсчет по отсчетному микроскопу (2). На этом заканчивается первый полуприем. При выполнении второго полуприема трубу переводят через зенит, лимб переставляют на 1 —2° и повторяют измерения при кру­ ге право. Значение горизонтального угла в каждом полуприеме по­ лучают как разность отсчетов на точки 1и 3. Если оба значения угла различаются между собой не более чем на двойную точность от-

282 счетного устройства (для теодолита 4Т30П — на Г), за окончатель-