Учебное пособие 800498

горизонтального круга 4, расположенного под металлическим кожухом теодолита, алидада 5, на двух подставках 6 крепится зрительная труба 7, цилиндрический уровень 8, вертикальный круг 9, микроскоп для взятия отсчетов 10. Все вращающиеся части теодолита снабжены закрепительными и микрометренными винтами для фиксирования их в неподвижном положении и для плавного и точного наведения на цель. Резкое изображение цели достигается с помощью винта кремальеры 11.

В комплект к теодолиту входят буссоль (служит для определения магнитных азимутов), штатив с отвесом (для установки теодолита над вершиной угла).

В современных геодезических инструментах применяются зрительные трубы с внутренней фокусировкой (рис. 2.3).

Зрительные трубы теодолитов изготавливаются с прямым и обратным (перевернутым) изображением. Для установки теодолита в рабочее положение применяются цилиндрические уровни (рис. 2.4), представляющие собой стеклянную трубку, верхняя внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге определенного радиуса. Радиус в зависимости от назначения уровня бывает от 3,5 до 200 м.

Рис. 2.3. Зрительная труба теодолита:

1 – объектив; 2 – окуляр; 3 – фокусирующая линза; 4 – сетка нитей; 5 – кремальера

Стеклянная трубка заполняется нагретым до + 60° С спиртом или эфиром и запаивается. После охлаждения жидкость сжимается и в трубке образуется пространство, заполненное парами спирта – пузырек уровня.

Рис. 2.4. Цилиндрический уровень

31

Точка 0 в средней части ампулы называется нуль-пунктом уровня. Прямая VV1, касательная к внутренней поверхности уровня в его нуль-

пункте, называется осью уровня.

Ценой деления уровня τ (рис. 2.5) называется угол, на который наклонится ось уровня, если пузырек сместится на одно деление, т. е. τ = R1 ρ.

Рис. 2.5. Цена деления уровня

В качестве отсчетных приспособлений в теодолитах используются штриховые или шкаловые микроскопы (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Отсчетные приспособления теодолита: а) штриховой микроскоп; б) шкаловый микроскоп

2.2.2. Типы теодолитов

По точности измерения угла теодолиты делятся:

1) на высокоточные теодолиты Т05, Т1, предназначенные для измерения углов с высокой точностью (0»5 – I») при строительстве уникальных сооружений, создания государственных геодезических сетей, решения ряда научных задач;

32

2)точные теодолиты Т2, Т5 и их модификации 2Т5К; 2Т2 и др., предназначенные для измерения углов в теодолитных ходах с точностью от 2»

до 10»;

3)технические теодолиты Т15; ТЗО и др., предназначенные для угловых измерений при выполнении инженерно-геодезических работ, изысканий, для переноса проекта на местность. Точность измерения углов 15» – 30».

Специальные теодолиты, предназначенные для топографических съемок, называются теодолитами-тахеометрами. В настоящее время широкое применение нашли электронные тахеометры различных марок (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Электронные тахеометры: а) 30R/30R3; б) 130 R

Это высокоточные приборы, имеющие электронное отсчетное устройство, самостоятельно снимающее отсчет.

Они разработаны для решения широкого круга задач в строительстве, землеустройстве, топографии и при проведении изысканий. Эти приборы могут работать в различных режимах измерения: с отражателем и без отражателя. Наличие точного безотражательного дальномерного канала позволяет избегать лишних установок марок в труднодоступных местах.

Высокоточные модели электронных тахеометров с успехом используются при наблюдении за деформациями, построении высокоточных сетей и монтаже технологического оборудования.

Ряд роботизированных электронных тахеометров имеет совершенную систему поиска и слежения за целью, полностью беспроводное дистанционное управление с помощью Blutoots, что гарантирует устойчивую связь между оператором и прибором. Один геодезист может дистанционно управлять тахеометром на расстоянии до 300 метров, выполняя, например, топографическую съемку или разбивочные работы, для которых требуются минимум два человека.

Как правило, современные электронные тахеометры имеют большой набор программных возможностей таких, как определение и вынос в натуру координат, линий и дуг, уравнивание теодолитного хода, определение высоты и расстояния до недоступного объекта, определение угла методом повторений, вычисление площадей, проекции точки на линию и др.

33

Клавиатура приборов позволяет в полевых условиях быстро вводить для обработки всю необходимую информацию о нескольких тысячах точек.

Лазерные теодолиты (рис. 2.8). Эффективно используются в условиях слабой освещенности для точного задания направлений и створов (прямых линий), при прокладке туннелей, шахт.

Буквами в названии теодолитов обозначают следующие понятия:

О – оптический; К – с компенсатором (уровень заменен подвешенной линзой); М – малогабаритный; Л – лазерный.

Цифрами обозначается средняя квадратическая ошибка измерения угла одним приемом.

2.2.3. Поверки теодолитов

Поверки – это комплекс действий, направленных на выявление и устранение возможных несоответствий прибора техническим условиям, которые определяются взаимным расположением его осей (рис. 2.9).

1-я поверка

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга LL должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита UU.

Для выявления отклонений цилиндрический уровень устанавливают параллельно двум подъемным винтам теодолита, а пузырек уровня приводят на середину. Повернув алидаду на 90о, вновь выводят пузырек уровня на середину третьим подъемным винтом. При повороте уровня на 180о от первоначального направления пузырек уровня должен остаться на середине (условие выполнено). Если пузырек сместился от середины уровня, то его на половину

34

отклонения возвращают подъемными винтами, вторую половину – исправительными винтами уровня. Юстировку (исправление) продолжают до полной остановки пузырька при вращении теодолита.

2-я поверка

Визирная ось трубы ZZ должна быть перпендикулярна оси ее вращения KK (поверка коллимационной ошибки).

Установив теодолит в рабочее положение, трубу наводят на удаленную цель при положении вертикальное круга справа от наблюдателя (КП) и снимают отсчет по горизонтальному кругу. Переведя трубу через зенит, вновь наводят ее на ту же цель при вертикальном круге слева от наблюдателя (КЛ) и снова снимают отсчет. Очевидно, что разность отсчетов КЛ – КП должна быть равна 1800, а отклонение визирной оси от перпендикуляра к оси вращения трубы (коллимационную ошибку) Ск получим из формулы

используют для установки алидады горизонтального круга наводящим (микрометренным) винтом по отсчету КЛ. Смещение перекрестия сетки нитей с цели устраняется исправительными винтами, расположенными возле окуляра трубы под металлической крышкой (рис. 2.10).

Рис 2.10. Исправительные винты сетки нитей теодолита

Вначале ослабляют вертикальные винты, затем боковой винт, в сторону которого необходимо переместить сетку нитей, а затем вторым боковым винтом наводят вертикальную нить на цель.

35

3-я поверка

Ось вращения трубы КК должна быть перпендикулярна вертикальной оси прибора U-U.

Теодолит приводят в рабочее положение и наводят трубу при КП на высоко расположенную точку. Затем трубу опускают, проецируя положение точки на уровень земли. Полученную проекцию маркируют. Повторив действия при КЛ, получаем проекцию второй точки. При совпадении проекций условие выполнено. В противном случае ось вращения трубы не перпендикулярна к основной оси инструмента. В современных конструкциях теодолитов нет исправительных винтов, исключающих это несоответствие. Юстировка прибора может быть осуществлена только в заводских условиях.

4-я поверка

Одна из нитей сетки трубы должна быть горизонтальной, другая – вертикальной.

Привести теодолит в рабочее положение и навести его трубу на хорошо видимую цель. Вращая микрометренным винтом горизонтальный лимб, необходимо следить за тем, чтобы изображение цели все время находилось на горизонтальной нити сетки. Поверку можно выполнять наведением вертикальной нити на отвес, расположенный не ближе 5 – 10 м от теодолита.

При смещении цели с нити сетку юстируют разворотом окуляра кольца трубы с помощью исправительных винтов сетки нитей (рис. 2.10).

2.2.4. Измерение горизонтальных углов

Для измерения горизонтального угла теодолит устанавливают над вершиной угла (центрируют) с помощью нитяного или оптического отвеса и приводят его в рабочее положение (выводят пузырек уровня на середину), а в двух других точках угла устанавливают вешки.

Трубу теодолита наводят на цель с помощью оптического визира и, добившись резкого изображения цели и сетки нитей, уточняют наведение микрометренными винтами.

Далее горизонтальный угол может быть измерен одним из следующих способов.

1.Способ приемов. Трубу теодолита наводят на первую точку (обычно это правая точка) и снимают отсчет по горизонтальному кругу. Затем, открепив алидаду горизонтального круга, наводят трубу на другую точку и вновь снимают отсчет. Величина угла будет равна отсчету на правую точку минус отечет на левую точку (рис. 2.11).

Затем, переведя трубу через зенит и развернув лимб примерно на 90о, повторяют те же действия при втором положении вертикального круга.

Среднее значение угла вычисляется по формуле

36

должна превышать двойную точность теодолита, т.е. β1 – β2 ≤ 2t .

Рис. 2.11. Схема измерения угла способом приемов: а) отсчет при КЛ; б) отсчет при КП.

2. Способ круговых приемов (рис. 2.12) применяется при измерении нескольких углов или направлений из одной вершины.

Установив теодолит в вершине угла, трубу последовательно наводят на все точки до ходу часовой стрелки и снимают на них отсчеты. Последнее наведение вновь делают на начальное направление, чтобы убедиться в неподвижности лимба.

Рис. 2.12. Схема измерения угла способом круговых приемов

Углы вычисляются по формулам

4 f с (2.12)

Затем трубу теодолита переводят через зенит и повторяют изменения в обратном порядке при втором положении вертикального круга.

3. Способ повторений (рис. 2.13) применяется для повышения точности измерений.

Наведя трубу теодолита на точку А и сняв отсчет, трубу наводят (не производя отсчета) на точку В, затем при закрепленном лимбе переводят трубу снова на точку А и, открепив алидаду, второй раз визируют на точку В, так продолжается n раз.

Рис. 2.13. Схема измерения угла способом повторений

При последнем наведении на точку В производят отечет вn, , а значение угла βср вычисляют по формуле

При необходимости измерение повторяют при КЛ в обратном порядке.

2.2.5. Измерение вертикальных углов

Вертикальным углом называется угол, образованный линией визирования и горизонтальным направлением визирной оси (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схема измерения вертикального угла

38

Различают положительные и отрицательные вертикальные углы, обозначенные + ν , – ν .

Измерение вертикальных углов производится при помощи вертикального круга теодолита.

Если труба теодолита строго горизонтальна, то теоретически отсчет по вертикальному кругу должен быть 00 00'. Однако на практике этот отсчет часто отличается от 0 на некоторую величину. Это обусловлено наличием в теодолите угла между линией нулевых индексов и горизонтальной линией. Эта линия в теодолитах с компенсатором вертикального круга (2Т5К, Т15К) устанавливается автоматически, а в теодолитах с уровнем при необходимости выполняется юстировка опытным механиком.

Отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось теодолита строго горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится на середине, называется местом нуля и обозначается МО.

Для определения МО теодолита визирную ось трубы наводят на четкую точку и снимают отсчет по вертикальному кругу при КП и КЛ.

Для теодолитов с секторной оцифровкой вертикального круга

где КП и КЛ – отсчеты по вертикальному кругу, для теодолитов с круговой оцифровкой

Для измерения вертикального угла теодолит приводят в рабочее положение, наводят зрительную трубу при КП на наблюдаемую точку и снимают отсчет по вертикальному кругу, затем переводят трубу через зенит и повторяют все действия при КЛ.

Значение угла получают из формул в зависимости от оцифровки теодолита

(рис. 2.15).

Рис. 2.15. Оцифровка вертикального круга теодолита а) круговая: б) секторная

39

В современных теодолитах используется две основные системы оцифровки вертикальных кругов:

а) круговая, при которой деления круга подписаны от 00 до 3600 по ходу часовой стрелки либо против хода часовой стрелки. Угол наклона ν можно определить из отсчетов по вертикальному кругу и значению МО

часовой стрелки значения МО и углов наклона могут быть рассчитаны по формулам

(2.21)

б) секторная, при которой вертикальный круг разбит на четыре сектора, из которых два диаметрально противоположных сектора имеют положительную оцифровку, а два других – отрицательную. Подобная система надписей более удобна, т.к. отсчеты градусов получаются одинаковыми по обеим сторонам вертикального круга, что упрощает вычисления углов наклона. МО и угол наклона можно выполнять по формулам

2.3. Линейные измерения

Расстояние между точками местности можно определить непосредственным измерением с помощью мерных приборов (лент, рулеток, проволок) или с помощью дальномеров, тригонометрическим и параллактическим способами (косвенные измерения).

В зависимости от требуемой точности выполняются точные (1/3000 1/100000) и технические (1/200 – 1/3000) измерения.

40