5.2. Измерение углов и линий на местности
Геодезические измерения подразделяются на угловые и линейные. При проведении угломерных измерений определяют горизонтальные углы и углы наклона.
В основу приборов для измерения углов положены следующие соображения. Пусть требуется измерить горизонтальную проекцию угла АВС (рис. 5.1), стороны АВ и ВС не являются горизонтальными. Проведем через стороны вертикальные плоскости Р1 и Р2, которые при пересечении с горизонтальной плоскостью Q оставляют следы ab и bc, являющиеся горизонтальными проложениями линий АВ и ВС. Угол , заключенный между линиями ab и bc, является горизонтальной проекцией угла АВС и получен путем ортогонального проектирования сторон АВ и ВС на горизонтальную плоскость Q. Горизонтальный угол abc можно измерить при помощи горизонтального круга Q, имеющего градусные деления.
Вместо двух вертикальных плоскостей Р1 и Р2, пересекающихся по отвесной линии, можно взять одну плоскость, вращающуюся вокруг оси VV (отвесная линия). Представим себе, что эта плоскость проходит через сторону АВ. Одновременно она оставляет след, который можно выразить в градусной мере на горизонтальном круге Q. Если эта вертикальная плоскость пройдет так же через сторону угла ВС, то будет получен второй отсчет по градусной шкале круга Q. По разности полученных отсчетов можно определить значение измеряемого горизонтального угла .
Для измерения углов наклона 2 и 1 сторон ВС и ВА по аналогии можно использовать имеющий градусные деления вертикально расположенный круг, центр которого совпадает с вершиной угла АВС.
Схема, объясняющая измерение горизонтальных и вертикальных углов
Рис. 5.1
Приведенные на рис. 5.1 геометрические построения положены в основу конструкции прибора для измерения углов, называемого теодолитом. Таким образом, теодолит должен иметь горизонтальный (угломерный) круг с нанесенными на нем делениями, устройство, позволяющее получать с вертикальной плоскости направление, совпадающее со стороной измеряемого угла (зрительная труба), приспособление, при помощи которого теодолит (его вертикальная ось вращения) устанавливается в вершине измеряемого угла (операция центрирования), устройство для приведения горизонтального круга в горизонтальное положение (операция горизонтирования) и вертикальный угломерный круг для измерения углов наклона.
Принципиальная схема теодолита показана на рис. 5.2, где 4 – угломерный горизонтальный круг (лимб - часть угломерных инструментов; плоское металлическое кольцо, разделенное штрихами на равные доли окружности: градусы, минуты или др.), в полой оси которого размещается ось алидады 8 (в угломерных инструментах - линейка с верньерами или микроскопами на концах, вращающаяся вокруг оси, проходящей через центр угломерного лимба). Ось горизонтального круга крепится к подставке 6 теодолита, причем у некоторых теодолитов ось закрепляется неподвижно, у некоторых может свободно вращаться. Такие теодолиты называют повторительными. Вращающаяся верхняя часть теодолита 3 одновременно является подставкой для горизонтальной оси вращения НН зрительной трубы 10. Горизонтальная ось зрительной трубы наглухо скреплена с вертикальным угломерным кругом 9, имеющим, так же как и горизонтальный круг, равномерную угловую шкалу (лимб). Так как угломерный круг наглухо скреплен со зрительной трубой, он вращается вместе с ней при изменении положения визирной оси в вертикальной плоскости.
Для отсчитывания по лимбу вертикальный круг теодолита снабжен отсчетным устройством и приспособлен для приведения отсчетного индекса, расположенного на алидаде, в горизонтальное положение. Отсчетный индекс может приводиться в горизонтальное положение при помощи уровня или автоматически при помощи компенсатора.
Ось вращения теодолита VV приводится в отвесное положение при помощи подъемных винтов 7 с использованием уровня 2, ось LL которого должна быть в горизонтальном положении, и который крепится или к алидаде горизонтального круга, или к колонке (подставке) зрительной трубы.