Принцип работы теодолита: что измеряет и как правильно пользоваться

Что такое геодезия

Геодезия — наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и другими прикладными задачами. По всем этим направлениям созданы специальные геодезические разделы, но наиболее ощутимым и важным для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Именно этот участок занимается съемкой местности для строительства зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности ведения горных работ или тоннелей. Задачи, которые решает эта отрасль, носят чисто прикладной характер, тесно связанный со строительством или картографией.

Что такое теодолит?

Теодолит – прибор, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов. Он также применим для определения расстояний с помощью накального дальномера и магнитных азимутов с помощью компаса. Применяется в геодезических работах, строительстве, топографических изысканиях и т.д.

Теодолиты бывают двух типов: оптические и электронные. Самые современные электронные модели могут точно определить углы, высоту здания, разделить прямоугольник или проверить разбивку осей здания. Теодолит прост в эксплуатации, мал по весу и доступен по цене. В этой статье мы расскажем, как работать с теодолитом, чтобы получить максимально точный результат.

История приборов

Первые теодолиты в центре угломерного круга на острие стрелки имели линейку, которая могла свободно вращаться на этой точке (подобно стрелке компаса). На линейке делались вырезы, на которые натягивались нити, служащие эталонными указателями. Центр угломерной окружности располагался на вершине измеряемого угла, где и фиксировался.

Поворачивая линейку, ее совмещали с первой стороной угла и брали N1 по шкале окружности. Затем правило совмещали со второй стороной угла и брали N2. Разница между N2 и N1 равнялась величине угла. Подвижная линейка называлась алидадой, а гониометрический круг — лимбом. Совмещение правила алидады с угловыми бортами производилось с помощью примитивных прицелов.

Современные теодолиты существенно отличаются от своих предшественников.

• Совмещение алидады со сторонами угла осуществляется с помощью подзорной трубы, которая может вращаться по высоте и азимуту.
• Считывающее устройство используется для чтения на лимбовой шкале.
• Конструкция покрыта прочным металлическим кожухом.
• Другой.

Система осей обеспечивает плавное вращение алидады и лимба, а повороты регулируются прижимными и остроконечными винтами.

Юстировка теодолита производится с помощью специального штатива. Центр лимба с отвесом, проходящим через вершину измеряемого угла, делают с помощью оптического отвеса или отвеса.

Коллимационная плоскость образуется осью наблюдения окуляра при вращении зрительной трубы вокруг собственной оси. Стороны угла проецируются на лимб с помощью движущейся вертикальной плоскости, называемой плоскостью коллимации. Эта плоскость образована осью наблюдения телескопа, когда телескоп вращается вокруг своей оси.

Ось визирования каймы (волосяная линия) представляет собой воображаемую линию, проходящую через центр проволочной решетки и оптический центр линзы кайминга.

Устройство и принцип работы теодолита

Основой теодолита является зрительная труба, вращающаяся в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Труба соединена с микроскопом, с помощью которого можно получить значения углов, отмеченных на лимбе, а при использовании специальной дальномерной штанги также можно определить расстояние между точки как при → работе с уровнем (как работать с уровнем описано в ссылке).

Принцип теодолитной съемки заключается в получении неизвестных значений координат и высот искомой точки на основе точек с известными значениями.

Перед стрельбой теодолит необходимо привести в рабочее положение. Инструмент устанавливается на штатив над точкой с известными координатами и приводится в горизонтальное положение с помощью специальных винтов, расположенных в держателе (1). В окуляре (2) мы видим центр перекрестия, на котором ставим прибор, а уровни (3) помогают нам контролировать горизонтальное положение прибора. Работая прижимными винтами штатива и опоры, добиваемся такого положения, когда инструмент устанавливается горизонтально на исходную точку. Для новичков эта процедура представляет некоторые трудности, а специалисты центрируют теодолит менее чем за минуту. В высокоточных инструментах система центрирования оптическая, в остальных используется отвес на резьбе.

Далее прицелом (8) грубо наводим на цель, а винтами (4,7) аккуратно подводим сетку проводов к центру снимаемого объекта, контролируя процесс с помощью зрительной трубы (9). Поскольку прибор оптический, снимать показания в темноте невозможно. Для работы нам необходимо настроить зеркало (10) таким образом, чтобы в систему попадало как можно больше света. После наведения на цель делаем отсчет с помощью окуляра микроскопа (11).

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита

Горизонтальный круг есть одновременно и некая условная плоскость, и геометрическое понятие, и специфическая деталь конструкции прибора, служащая опорой для опоры телескопа.

Горизонтальный круг используется для определения углов между различными объектами, расположенными вокруг прибора.

Наводя телескоп на определенные точки, прибор вращается вокруг вертикальной оси. Угол поворота устанавливается по шкале, расположенной на горизонтальной окружности.

В этом заключается принцип работы теодолита: разница между начальным отсчетом и значением, полученным после поворота трубки, направленной в другую точку, составляет угловое расстояние между ними, которое может служить основой для многих расчетов.

Из чего состоит горизонтальный круг теодолита

В состав горизонтального круга входят две основные шкалы прибора: экстремальная и алидада. Они предназначены для измерения горизонтальных углов. Одна шкала остается неподвижной, а другая вращается вместе с трубой наблюдения, показывая величину отклонения от своего исходного положения.

Внимание! Принцип работы вертикального круга практически ничем не отличается от горизонтального, он имеет такое же устройство и выполняет аналогичные функции. Отличие только в расположении в вертикальной плоскости.

Что такое лимб и алидада

Член — основная шкала прибора, расположенная по горизонтальной окружности. Имеет разбивку на 360° (иногда шкала делится на градусы или желобки, то есть на 400 частей). Конечность условно неподвижна — при измерениях фиксируется винтом. При необходимости конечность отделяют и помещают в удобное для измерений положение, например, с нулевым значением в определенной точке, относительно которой будут производиться измерения.

Алидада в теодолите играет роль скользящей шкалы, показывающей угол отклонения от исходного значения. Показания определяют с помощью следа, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях нониусом наносится штриховой сектор). Любое вращение телескопа вызовет вращение алидады, которая будет отображать угол отклонения.

Принцип действия

Принцип работы теодолита механического типа основан на наблюдении пользователем через окуляр зрительной трубы изображения контрольных точек сооружения.

После наведения перекрестия на нужную точку наблюдения на окуляре микроскопа шкалой или штриховой отметкой фиксируют значения горизонтального и вертикального углов: угол направления и угол наклона.

Последовательно наводя на разные точки инженерно-строительного сооружения, специалист измеряет углы, занося эти показатели в полевой протокол (при использовании прибора оптического типа).

Замеры углов, сделанные геодезистом, также помогут убедиться в правильности проекта.

Использование электронных устройств при работе делает ненужной визуальную точку фиксации углов: цифровые датчики вертикальных и горизонтальных окружностей автоматически передают отснятые данные в привычном цифровом представлении на жидкокристаллический дисплей прибора и сохраняют эти показания во внутренней памяти.

Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ

Теодолит — ответственный измерительный прибор, от точности и качества работы зависит результат строительства, прокладки дорог или тоннелей и т д. Поэтому все технические параметры теодолитов четко определены и регламентированы ГОСТ 10529-96.

В частности, устройства делятся на группы:

1. Высокая точность.
2. Точный.
3. Технический.

Буквы в обозначении устройства означают:

1. Т — теодолит.
2. М — маркшейдер.
3. К — оборудован компенсатором положения самолета.
4. P — прямой взгляд (изображение не перевернутое).
5. А — автоколлимация.
6. Е — электронный.

Цифры в обозначении указывают на среднюю ошибку. На новых образцах первая цифра – это номер модификации. Каждая группа имеет свой перечень моделей, технические характеристики которых соответствуют определенным требованиям.

Виды

Сегодня измерительная промышленность поставляет на рынок множество моделей теодолитов.

Классификация проводится в соответствии с ГОСТ 10529-96 на основании ряда критериев и позволяет правильно выбрать прибор для решения задачи, поставленной перед исследователем-астрономом, маркшейдером, геодезистом или инженером-геодезистом.

Классификация по точности

По величине среднеквадратической погрешности угловых измерений приборы делятся на:

1. Высокая точность (Т1): погрешность до 2-1,5 угловых секунд.;
2. Точные (Т2, Т5) — с погрешностью до 10 угловых секунд.;
3. Технические (Т15, Т30, Т60) — со значением ошибки от 10 угловых секунд до 40-60 угловых секунд.

Ссылка! При работах на стройках, кадастровых замерах или прокладке дорожной инфраструктуры в основном используются теодолиты второго типа – они наиболее популярны и распространены в свободной продаже.

По области применения

В зависимости от области, в которой используется устройство, оно может относиться к:

1. Для маркшейдерского дела — теодолиты средней точности (до 15 угловых секунд), с расширенным диапазоном вертикальных углов, конструктивные особенности которых, такие как встроенная подсветка отчетных приборов, дополнительный горизонтальный опорный компенсатор и корпус амортизатора, защищает от взрывов, позволяет использовать его как на земле, так и под землей, в горнодобывающей промышленности;
2. Геодезические: точные теодолиты, используемые для большинства угловых измерений строительства, местности, дизайна и других технологий.
3. Астрономическая — одна из первых в истории, она служила мореплавателям, астрономам и картографам для расчета местоположения кораблей по отношению к земле, составления карт и изучения положения небесных тел.

Другими областями, в которых активно используются теодолиты, являются картография, навигация, прокладка труб и кабелей и др

Выпускаются также различные гибридные варианты (фототеодолиты, гиротеодолиты, тахеометры и др.), совмещающие в себе функции различных приборов не только для измерения углов, но и, например, для измерения расстояния до контрольных точек объекта.

По конструкции отсчетного устройства

Конструктивные особенности устройства позволяют разделить его на:

1. Простая (или традиционная), в которой горизонтальный круг фиксируется алидадой и может вращаться только вместе с ней;
2. Повторные – в них конечность может свободно вращаться и фиксируется только после установки алидады;
3. При наличии уровня на вертикальной окружности прибор точнее за счет цилиндрической шкалы, установленной на алидаде вертикальной окружности, необходимой для установки нуля. При отсутствии оптического горизонтального компенсатора он заменяется;
4. С установкой компенсатора угла. Компенсатор представляет собой механическую или гидромеханическую маятниковую конструкцию (состоит из призмы и зеркал), которая размещается в трубе прицела между двумя линзами так, что при любом наклоне прицел остается горизонтальным. Благодаря наличию «мягкого» уплотнения затвора компенсирующий механизм позволяет до определенного предела избежать больших неточностей измерения, связанных с невозможностью проверки уровня.

В отличие от традиционных моделей, теодолиты с компенсацией наклона не требуют особенно точной настройки и используются в ограниченном пространстве с неровными или зыбкими поверхностями для менее точных измерений.

По физической природе носителя информации

По этому параметру теодолиты могут быть:

1. Механические — это были первые модели и прототипы, у которых лимб изготавливался из металла, а измерения производились «на глаз», с использованием дополнительных механических реперных приспособлений — лупы с штриховой шкалой или нониуса;
2. оптические — «классические» теодолиты, у которых шкала нанесена на кольцо оконечности стекла, отсчет ведется микрометром или микроскопом с указателем или шкалой;
3. Электронные – набирают популярность и более точны, но менее капризны, чем традиционные модели. Эти модели не требуют «точной» настройки наблюдателем. Он, как оператор, видит цель измерения, устанавливает и оценивает точность. В этом случае расчет углов осуществляется микропроцессором (МПК) и отображается на встроенном или стационарном экране.

Ссылка! В электронных моделях лимб делится не на градусы, а на дорожки, которые содержат зоны 0 и 1, закодированные в системе, что позволяет MPC считывать сигнал и преобразовывать его в изображение, подобно компакт-диску.

Точность измерения определяется качеством материала конечности и количеством нанесенных дорожек кодовой маски.

Особенности оптических и электронных теодолитов

Устройства немного разные. Основное отличие электронного теодолита от оптического – наличие микропроцессора, электронного блока и экрана для вывода информации. Особенности и преимущества оптического теодолита.

• Они работают в любых погодных условиях и при любой температуре (крайний север, тропики).
• Расчеты производятся вручную.
• Применяются в подземных сооружениях с жесткими внешними факторами.
• Вы можете работать в поле без источника питания.

Особенности и преимущества электронного теодолита.

• Расчет происходит автоматически, и результат отображается на экране.
• Большинство моделей работают в диапазоне от -20 до +50 C.
• Ошибки расчетов сведены к минимуму.
• Вы можете сохранить данные в памяти для последующего использования.
• Удобно работать в темноте.

Что такое неповторительные теодолиты?

Неповторяющиеся теодолиты имеют фиксированный наконечник, который вращается только при ослаблении стопорного винта для регулировки или нулевой точки.

Эта система старше, но все еще широко используется.

Жестко прикрепленная конечность снижает возможность ошибок, но лишает конструкцию некоторых особенностей, присущих повторяющимся образцам.

Фототеодолит

Особый тип теодолита, предназначенный для точной съемки объектов с привязкой к системе координат, угловой привязке или другим параметрам

. Он может быть выполнен в виде камеры, объектив которой выполняет параллельно функцию теодолитной зрительной трубы, или отдельной камеры и зрительной трубы.

Наиболее распространенной моделью фототеодолита является комплект Фототео 19/1318, позволяющий получать качественные снимки для точных измерений грунта в исследовательских или прикладных целях.

Гиротеодолит

Гиротеодолит предназначен для работы в шахтных или полевых условиях без привязки к системе триангуляции.

Конструктивно представляет собой сочетание высокоточного гирокомпаса с оптическим теодолитом. Прибор имеет возможность точного определения истинного азимута (погрешность не более 6-60″), работает при любой погоде и погодных условиях.

С практической точки зрения это совершенно обычный теодолит, как им пользоваться, или как его настроить; особой разницы с оптическими моделями нет. Гирокомпас, по сути, является дополнительным устройством, позволяющим привязывать оси к системе координат.

Наиболее распространены модели гиротеодолитов 01-Б1, МВТ-2, МТ-1 и другие.

Электронный

Электронный теодолит (современное название — тахеометр) — наиболее совершенная конструкция, используемая в настоящее время. Прибор имеет встроенный процессор, выполняющий необходимые расчеты на основе полученных показаний, что практически полностью исключает возможность возникновения ошибок.

Кроме того, все данные измеренных точек остаются в памяти прибора, что значительно упрощает работу и избавляет от необходимости переустанавливать и наводить прибор. Возможность использования ночью и при любых погодных условиях делает электронный теодолит самым точным и качественным прибором.

К наиболее распространенным моделям электронных теодолитов относятся РГК Т-05, РГК Т-20, ВЕГА ТЭО-5Б и другие.

Взятие отсчётов теодолитом

Обратный отсчет — это число, состоящее из градусов, минут и секунд (не всегда секунд). Глядя в микроскоп, мы увидим верхнюю и нижнюю шкалы, отмеченные соответственно для снятия отсчетов по вертикальной и горизонтальной окружности.

Есть масштабный микроскоп и оценивающий микроскоп (линейный микроскоп). Оценочный микроскоп сразу отображает нужный угол по горизонтальной и вертикальной осям в градусах и минутах, хотя точность несколько меньше, чем у масштабного микроскопа, так как минимальное деление составляет 10 минут, и его необходимо определять невооруженным глазом с точность до одной минуты.

Оценочный микроскоп (слева) и микроскоп с теодолитной шкалой

Есть 2 шкалы, которые меняют положение относительно друг друга: шкала лимба и шкала алидады. На масштабном микроскопе шкала алидады отмечена цифрами от 1 до 6 и 60 делениями, соответствующими 60 минутам. Шкала алидады подвижна.

На масштабном микроскопе значением в градусах будет число, выпавшее на шкале алидады для горизонтального или, соответственно, вертикального угла. Значение в минутах будет числом, обозначенным значением градусов лимбовой шкалы по шкале алидады. Например, на изображении ниже мы увидим значения горизонтального и вертикального углов соответственно 181 градус 43 минуты и 121 градус 2 минуты

Точность снятия отсчётов

Со временем подшипники устройства могут изнашиваться, что негативно сказывается на получаемых значениях. Для этого отсчет снимают несколько раз, при разных значениях (конечного) круга микроскопа.

Для устранения коллимационных ошибок зрительную трубу перемещают в зенит, поворачивают теодолит на 180 градусов и снова снимают показания. Из нескольких значений получается среднее арифметическое, которое и будет правильным значением измеренного угла. Если показания отличаются значительно (более минуты), процедуру следует повторить.

Помимо метода перевода через зенит, существует метод полуприемов, когда лимб смещается на целое значение угла в градусах и отсчет снимается вторично. Для перестановки конечности имеются винты (5, 6). Например, значение горизонтального угла составляет 358 градусов 45 минут. После снятия показания винт (6) перемещает начальную точку лимба на целое значение угловых градусов (для удобства), фиксируя ее винтом (5). Например, переместив конечность на 90°, мы должны получить значение угла по горизонтальной окружности 358°45′ + 90° = 88°45′.

Пошаговая инструкция как пользоваться теодолитом

• 1 шаг При работе с геодезическим оборудованием следует иметь в виду, что для получения точных результатов измерений необходимы регулярные проверки и настройки теодолита. Кроме того, требуется периодический контроль геометрических параметров, так как результаты работы геодезиста или строителя иногда не терпят ошибок даже в несколько угловых секунд.
• 2 шага Когда оборудование проверено, можно приступать к работе с теодолитом. Предварительно необходимо зафиксировать прибор на точке с известными координатами, используя штатив и отвес или отвес. Взяв его за ориентир, используйте уровни и направляющие винты для центрирования устройства. В результате должно получиться абсолютно горизонтальное положение прибора, а также расположение теодолита строго над точкой.
• 3 шага. С помощью перекрестия необходимо сначала навести на цель и с помощью винтов более точно навести паутину нитей на цель. Это определяет центр измеряемого объекта. Эти действия выполняются с помощью подзорной трубы, но при недостаточном освещении можно использовать и специальное зеркало с подсветкой. После этой процедуры снимают показания вертикального и горизонтального углов с помощью теодолитного микроскопа.
• 4 шага. Для получения высокой достоверности результатов измерений рекомендуется несколько раз повторять теодолитные измерения (методы). По результатам многократных измерений определяют средние значения вертикального и горизонтального углов.

Требования перед работой

Перед измерением углов теодолит проверяют. Необходимо проверять специальную марку или клеймо, а также периодически — геометрические параметры, так как погрешность в пару градусов со временем может привести к катастрофе!

• Важна абсолютная вертикальность оси алидады и ее перпендикулярность цилиндрическому уровню.
• Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к ней, без выполнения этого условия коллимации невозможна четкая система отсчета.
• Оси трубы и алидады должны быть перпендикулярны.
• Проверяем, как расположена измерительная сетка в вертикальной коллимационной плоскости.

Подготовка, установка теодолита и измерение углов

При строительстве очень важно правильно заложить фундамент. От этого будет зависеть дальнейшее строительство здания. На начальном этапе измерения проводятся с помощью различных профессиональных приборов: нивелиров, дальномеров, тахеометров. Теодолит заменяет их все. С его помощью можно измерять углы и расстояния (если встроен дальномер) между стенами, перегородками, элементами конструкций.

Совет эксперта. На глинистых и болотистых грунтах рекомендуется установка железобетонных свай. Они также используются в строительстве домов в непосредственной близости от других зданий. Стеки должны быть вертикальными. При отклонении более 1,5 — 2° необходимо принять компенсационные меры. Если сваи наклонены, вся конструкция со временем может перекоситься и разрушиться.

Перед выездом на место необходимо проверить исправность всех элементов теодолита: зрительной трубы (если она хорошо закреплена и вращается), винтов, блока управления, уровнемеров, целостности оптических линз и поверхностей, т.к а также наличие всех частей комплекта (кисти, отвес, дождевик, трегер, штатив и др).

Подготовка – это первый и самый важный шаг в измерении. Все последующее будет зависеть от него. При неправильной установке теодолита результаты работы не будут успешными.

На строительной площадке нужно найти ровную поверхность, в которую плотно вставляем штатив. Расстояние от объекта измерения не должно превышать минимальное расстояние наблюдения, указанное в паспорте прибора. Обычно этот показатель составляет 1-2 метра. Отрегулируйте высоту ножек в соответствии со своим ростом. Помните, что штатив должен стоять строго вертикально.

Для ремонта теодолита необходимо установить трегер (подставку), а затем и сам прибор. Используйте уровень, чтобы убедиться, что все настройки выровнены. Пузырь должен быть в середине колбы. Поправку также можно проверить с помощью входящего в комплект отвеса и видоискателя на верхней части зрительной трубы. Перекрестие в линзе сетки должно точно указывать на объект.

На следующем этапе производится юстировка и фиксация телескопа. Чтобы изображение предмета в окуляре было четким, осторожно вращайте колесико на тубусе. Если техника оснащена не только вертикальным, но и перевернутым изображением, поверните зрительную трубу на 180 градусов и посмотрите, соответствует ли прицел объекту. Необходимо четко различать 60 делений шкалы (каждое обычно соответствует 1 угловой минуте). Буквы H и V рядом со шкалами соответствуют горизонтальным и вертикальным кругам, которые также необходимо настроить. Стабильное положение всех элементов обеспечивается поворотными винтами. Перед измерением также нужно помнить о блокировке компенсатора, что делается с помощью специальной кнопки или винта.

Измерение угла оптическим теодолитом при установке основания производится следующим образом. В местах, где предполагается возведение стен, должен быть временный каркас из досок. С помощью оптического теодолита наводим окуляр на определенную точку на одной из височных стенок, и принимаем ее за ноль. Затем направляем линзу в точку на стене, которая составляет по отношению к ней угол. Из координат вправо вычтите данные влево. Если значения для правильного направления меньше, нужно добавить к ним 360 градусов. Мы также измеряем каждый угол здания. Горизонтальные углы должны быть правильными. По аналогичной системе измеряется вертикальный угол, просто из координат нижнего направления вычитаем координаты верхнего направления.

При использовании цифрового прибора измерения становятся намного проще и быстрее. Рассмотрим этот процесс на примере теодолита CST/berger DGT10 модели F0340543N0. Ставим цель — эта точка будет считаться нулевой, для этого нажимаем кнопку «ОСЕТ». Далее «переносим» телескоп на другой объект и закрепляем его. На экране появятся числа, которые будут координатами этого горизонтального угла. Вызываем показания нажатием кнопки «HOLD». Для измерения вертикального угла наводим зрительную трубу на нужную точку и фиксируем положение винтами с обеих сторон. После этого можно провести измерение по технологии, описанной выше.

Центрирование

Подразумевает установку штативного устройства над центральной зоной точки измерения. При геодезических работах для центровки используется отвес или оптический отвес. Точность выполняемой работы и точность центровки взаимосвязаны. Центральная точка геодезической точки определяется невооруженным глазом. На этот центральный сектор помещается устройство.

Нижняя часть анкерного болта снабжена крюком, на который необходимо навесить отвес. Наблюдая за кончиком груза отвеса и перемещая ножки треноги, зафиксируйте прибор с точностью до 3-5 см так, чтобы расстояние между кончиком груза и центром не превышало 3-5 см.

Последним шагом должно быть ослабление крепежного винта штатива. При перемещении трегера пальцами правой руки кончик отвеса должен находиться прямо над центром. После этого можно затянуть фиксирующий винт.

Горизонтирование

Конечная цель этого шага — получить горизонтальный круг теодолита в горизонтальной плоскости. Ось вращения должна занять вертикальное положение. Теодолит следует повернуть так, чтобы цилиндрический уровень на поворотном столе располагался вдоль двух опорных винтов.

Ослабляя или затягивая установочные винты, пузырек уровня достигает нулевой точки. Пузырь может быть слева от середины или справа. Это определяет, в каком направлении вы должны поворачивать вертикальные винты.

Затем теодолит поворачивается на 90 градусов. Прикрепите третий домкратный винт. Пузырь ведет к нулевой точке.

Контроль уровня осуществляется вращением устройства в несколько различных положений. Нивелирование считается успешным, если в любом произвольном положении пузырек уровня отклоняется от центра не более чем на одну отметку.

Рассмотренная схема применима, если алидада горизонтального круга снабжена цилиндрическим уровнем. Некоторые теодолиты с вращающимися линейками имеют круглый уровень. В этом случае устройство фиксируется в произвольном положении. По очереди поворачивают три домкратных винта, доводя мембранную капсулу до нуля. Осуществлять контроль качества выполненной нивелировки.

Последовательно центрируя и нивелируя теодолит, можно обнаружить, что ось вращения прибора заняла вертикальное положение и проходит через центр геодезической точки.

Фокусировка

Сетка нитей этого геодезического прибора ориентируется непосредственно перед началом измерительных работ. Вращайте диоптрийное кольцо окуляра на смотровой трубе прибора до появления четкого изображения сетки нитей.

Сфокусируйте шкалу механизма считывания, вращая диоптрийное кольцо микроскопа до тех пор, пока не будет наблюдаться четкая градация шкалы. При фокусировке и последующих измерениях пытаются добиться достаточной освещенности шкалы с помощью осветительного зеркала.

Это интересно: виды и критерии выбора шпателей для шпаклевки стен — давайте рассмотрим подробнее

Определение высоты здания, строения теодолитом (+ видео)

Например, рассмотрим формулу определения высоты здания, сооружения, столба и т.п. Снимаем теодолитом и рулеткой показания величин, указанных на рисунке ниже, и записываем их в таблицу (блокнот).

Теодолит размещают на расстоянии не менее высоты здания, если это невозможно — как можно дальше от объекта. Далее по формуле h = h1 + h2 = d (tgv1 + tgv2) вычисляем высоту здания.

Рекомендую: Как убрать «поплавок» из пула

Если линия АВ имеет уклон на местности, необходимо рассчитать горизонтальное расстояние этой линии, ее проекцию на горизонтальную плоскость по формуле d = Scosν, взяв отсчеты, как показано на рисунке ниже.

Размещение горизонтальных линий

Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео)

Для измерения горизонтального угла теодолитом необходимо установить теодолит в один из углов треугольника. Определить правое и левое направление. Где будет располагаться ноль на шкале значения не имеет, мы можем получить значение угла как разницу между показаниями двух точек. Цельтесь в первую точку, считывайте показания. Используя один из вышеперечисленных способов проверить значение, снять второе показание и вычислить среднее значение, если расхождение не более 1 минуты, то измерения проведены правильно. Ведем запись в дневнике (блокноте). Далее указываем на вторую точку, также ведем обратный отсчет. Если значение прямого угла меньше левого угла, к нему необходимо добавить 360 градусов. Разница в показаниях и будет нашим углом.

Полярный способ съемки теодолитом

В строительстве в основном применяют два метода съемки: полярный (рис. 1) и метод створов и перпендикуляров (рис. 2). Другие методы съемки теодолитом: метод угловых засечек, линейных засечек, метод вспомогательных створов и обходной метод.

При полярном методе мы начинаем с двух точек с известными значениями. Эти точки можно взять из существующего проекта, плана, государственной геодезической сети (при наличии СРО) или при разработке плана самостоятельно задать эти точки самостоятельно, начиная с самостоятельно заданного нуля по координатам х, и Z. Полярный метод бывает закрытым и открытым.

Давайте сначала рассмотрим открытый метод, который мы затем перейдем к закрытому. Инструмент устанавливается в исходную точку 2, начальная привязка берется в исходную точку 1 или наоборот. Рулеткой, рулеткой или дальномером измеряют расстояние до точки траверса теодолита 1, ставят отметку (колышек вровень с землей или вертикальная рейка). Левый угол по траектории измеряется до точки теодолитного хода 1. Достигнув точки выстрела 2, последовательно вычисляем значения горизонтальных углов до каждой из точек контура (рис. 1). Поэтому вы также можете измерять расстояния до точек объекта съемки и вертикальные углы от любой точки теодолитного хода по мере необходимости. Более того.

Последний этап — «привязать» ход теодолита к известным точкам и создать → план местности на бумаге (в ссылке указано, как сделать план или карту местности). Так как контрольные точки находятся в одной системе координат, то этот многоугольник можно замкнуть, выполнив ход из контрольной точки 2 в начальную точку 1. Далее необходимо вычислить погрешность замкнутого хода, которая рассчитывается более простым способом, чем открытый.

Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка

В результате нехитрых расчетов получаем расхождение, которое сравниваем с допустимым. Если значение находится в пределах допуска, ошибка распределяется пропорционально сторонам многоугольника.

Для замкнутого теодолитного хода погрешность определяется по формуле:

Где
сумма углов действительна (измерена), а
— сумма углов теоретическая, то есть должна быть по законам геометрии.

Теоретическая сумма углов рассчитывается по формуле:

Где n — количество измеренных углов.

Допустимая погрешность суммы углов замкнутого многоугольного теодолита определяется по формуле:

Если фактическая ошибка больше допустимой, перепроверяем логи, если проблема не в этом, повторно снимаем показания. Если ошибка меньше или равна допустимой, рассчитываем поправку по формуле:

Распределяем значение по всем углам. Если число не целое, в одних углах вносим больше исправлений, чем в других.

Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров

Метод совмещений и перпендикуляров очень подходит для разметочных работ. При этом оставляем на местности прямые углы, последовательно переставляя инструмент на полученные на местности точки. Например, со стороны базы 1-2 получаем управляющий адрес 1. Сеть нитей в данном случае играет роль шнурков. Отмерив необходимое расстояние, подходим к исходной точке, а дальше работаем по схеме.

Теодолит можно использовать для разделения прямоугольного многоугольника или для проверки выравнивания ломаного многоугольника. Теоретическая сумма углов в замкнутом контуре должна быть 360°. Устанавливая инструмент последовательно в каждую из точек объекта, измеряем внутренние углы. Например, расхождение в 1° на 10-метровом отрезке составляет примерно 20 см, поэтому можно оценить допуски исходя из класса конструкции и при необходимости внести коррективы в разбивку по осям.

Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки

С помощью теодолита можно определить и расстояние до точки отсчета, с погрешностью около 10 см. Ставим дальномерную рейку в точку, до которой хотим измерить расстояние. Сетка теодолита имеет 2 дальномерные дорожки, расположенные сверху и снизу. Измерить расстояние несложно. Считаем количество сантиметров от одной горизонтальной дальномерной трассы до другой и полученное значение умножаем на трубный дальномерный коэффициент, который обычно равен 100.

Определение дистанции теодолитом с помощью дальномерной штанги с помощью дальномерной нити

В приведенном выше примере расстояние до рельса будет примерно 19,4 метра.

Правила эксплуатации теодолита

Для проведения высокоточных измерений важно знать все тонкости обращения с геодезическим инструментом. От мастерства геодезиста во многом зависит, насколько цифры, полученные при обмере, будут соответствовать реальному положению вещей, будет ли возводимая конструкция достаточно прочной и долговечной.

Этот геодезический прибор имеет ряд преимуществ:

• 
  С его помощью вы сможете производить максимально точные угловые измерения вне зависимости от экстремальных погодных условий и специфики местности. Работает без помех в диапазоне температур от -25 до 50 градусов.
• На точность полученных данных не влияют нестандартные условия работы, поэтому теодолит можно брать с собой даже в экспедицию.
• Компактный размер позволяет легко транспортировать устройство.
• Элементарная и быстрая калибровка и настройка.

Как проверить теодолит

Для правильной и точной работы устройства требуется качественная настройка его положения и соответствия осей. Для этого проводятся регулярные проверки и регулировки, что позволяет точно установить устройство, обеспечить правильное положение осей и плоскостей.

Контроль осуществляется поэтапно:

1. Установка точек. Положение штатива регулируется таким образом, чтобы отвес точно указывал на отмеченную на местности точку с известными параметрами (точка станции.
2. Регулировка горизонтальной плоскости. Горизонт выравнивается по ватерпасу, затем устройство поворачивается на 180° и снова настраивается. Приемлемым положением считается расхождение положения пузырька не более чем на 1 деление.
3. Регулировка оси прицела. Выбирается удаленная точка и измеряется. Затем трубу поворачивают на 180°, поворачивают прибор и снова проводят измерения (другими словами, точечные параметры измеряются в положениях KP или KL). Затем лимб отделяют и поворачивают на 180°, после чего все операции повторяют. Полученные значения рассчитываются по специальной методике, результат должен соответствовать паспортным значениям. При обнаружении несоответствий корректируется перпендикулярность оси наблюдения или оси вращения трубы.

Все проверки и настройки выполняются перед использованием теодолита. Для настройки оптики прибор отправляется в специализированную мастерскую или на завод.

Уход и хранение

При использовании важно избегать падений, повреждений, ударов оборудования. Механические устройства намного долговечнее, поэтому их можно ремонтировать практически при любых погодных условиях. Это стало возможным благодаря его энергонезависимости. Электронные приборы более «капризны», но диапазон температур, в которых они сохраняют максимальную точность, достаточно широк — от -40 до +50 градусов. Однако стоит постоянно помнить несколько правил пользования теодолитами (особенно цифровыми):

• Устройство не должно подвергаться воздействию прямых солнечных лучей в течение длительного времени. Это может вызвать перегрев и увеличить ошибку. В этом случае рекомендуется использовать зонт.
• Если теодолит еще влажный, его необходимо протереть мягкой тканью и высушить в естественных условиях, но не оставлять вблизи отопительных приборов (батарей, батарей и т.п.).
• Если измерения производились на сильный мороз или при низких температурах, при внесении прибора в теплое помещение следует оставить его на некоторое время закрытым, чтобы поверхность немного прогрелась. Только после этого можно осторожно открыть крышку; это поможет предотвратить появление трещин на оптике из-за перепадов температуры.
• При проведении измерений прибор необходимо переносить и транспортировать в вертикальном положении. При транспортировке обязательно проверяйте сохранность устройства в чехле.
• Если оптические линзы загрязнены, очень осторожно очистите их мягкой тканью. Лучше использовать специальную ткань, так как линзы и их покрытие достаточно легко поцарапать.
• Не рекомендуется ремонтировать устройство самостоятельно, правильнее довериться профессионалам и обратиться в сервисный центр.

После завершения работы с теодолитом его следует поместить в футляр. Корпус должен быть сухим. Прибор всегда нужно держать двумя руками: за трегер и алидаду или за специальную рукоятку. Не держите телескоп, так как это может привести к его повреждению. Хранить устройство рекомендуется в помещении с влажностью не выше 75% и температурой воздуха около 25°С.

В процессе эксплуатации или при длительном хранении положение осей может измениться. В этом случае нужно проверить точность прибора и произвести настройку – выставить все пункты. Эти операции, в том числе поверка (диагностика и подтверждение исправности), могут производиться в Государственной метрологической службе и ее подразделениях.

Сферы применения теодолита

Зачем нужен теодолит в строительстве или научной работе – вопрос очень обширный.

При работе «в поле», когда нет привязки к горизонтальной или вертикальной плоскости, точная разбивка участка невозможна без использования соответствующего оборудования.

Точный выбор направления при прокладке путей, корректировка оси галерей или тоннелей — все эти действия требуют высокой точности измерения и привязки к системе триангуляции; в противном случае неизбежные ошибки приведут к потере направления, нарушениям размеров зданий и сооружений.

Следует учитывать, что тоннели обычно прокладывают с противоположных сторон друг от друга, а при строительстве применяют унифицированные элементы, имеющие определенные размеры и формы. Ошибки в измерениях приведут к полной невозможности получения желаемого результата.

Теодолит играет важную роль и в научной деятельности, в частности в картографии. Точность большинства используемых сегодня карт — заслуга теодолита.

Что такое нивелир

Нивелир — это геодезический оптический прибор, используемый для определения горизонтали или разницы уровней различных точек. По сравнению с функциями, которые есть у теодолита, у уровня другие способности.

Возможность создания строго горизонтальных плоскостей очень важна при строительстве, так как высокие здания или сооружения, опирающиеся на фундамент с нарушениями геометрии, могут просто упасть. Поэтому использование нивелиров не менее распространено, чем использование теодолитов, набор функций которых зачастую избыточен.

Разница между теодолитом и нивелиром

Отличие этих устройств заключается в назначении и выполняемых функциях. Теодолит предназначен для измерения углов.

Нивелир определяет горизонтальные (или вертикальные) линии или плоскости, сравнивает существующие поверхности с условной горизонталью.

В то же время, если сравнивать возможности теодолита и нивелира, то разница в пользу теодолита.

Он способен выполнять функции одного уровня, и на практике это часто случается. При этом уровень имеет только контрольные функции, он не предназначен для сложных измерений. В то же время более простая конструкция устройства означает более высокую надежность и стабильность работы.

В подготовительный период или при выполнении работ, не имеющих первостепенной важности, нивелир показывает себя надежным и точным помощником.

Возможности теодолита или его разновидностей очень важны для практической и научной деятельности. Привязка к местности и координатной сетке – важное условие точной и ответственной работы, когда ошибка может стоить очень дорого.

Основные отличия при использовании оптических измерительных приборов

Элементы управления основного уровня.

Широкое применение лазерной измерительной техники в строительстве не позволяет окончательно победить теодолиты и нивелиры, которые всегда традиционно применялись в геодезических работах. В чем отличие исследуемых устройств?

Как погрешность влияет на точность измерения? Существуют ли особые ограничения, которые нельзя нарушать? Как правильно учитывать высоту рельефа для построения карт местности? На эти вопросы можно ответить, зная отличительные особенности теодолита и нивелира.

Теодолит — прибор, измеряющий как горизонтальные, так и вертикальные углы. Инструмент позволяет с высокой точностью определять значения углов, измеренных между разными точками пространства. Важность привязки зданий к определенным точкам связана с измерением углов между ними в пространстве. С учетом полученных результатов можно отметить очертания зданий, профиль дороги и другие определенные величины, точно измерив результат.

Измерения, производимые оптическим теодолитом, делятся на 3 класса. Сюда входят такие устройства, как:

1. Точные оптические теодолиты, дающие погрешность 2-5 секунд, эти модели наиболее популярны в строительных работах.
2. Точность, которая помогает гарантировать ошибку в пределах 1 секунды.
3. Технические оптические теодолиты с погрешностью до 1 минуты.

Их применяют в области мелиорации, лесного хозяйства и других мест, исследование которых не требует высокоточных измерений. С помощью прецизионных теодолитов можно проследить деформации зданий, происходящие во времени, под влиянием природных условий и собственного веса строительных объектов.

Вернуться к оглавлению

Качественное проведение измерений приборами

Управление теодолитом.

Профессионалы в области строительства предъявляют к строительным проектам высокие требования к качеству, которые со временем постоянно повышаются. Чтобы соблюсти все необходимые требования к строительству здания, строители должны производить множество различных замеров для определения неточностей в процессе работы. Это позволяет двигаться дальше по всему процессу сборки, учитывая все ошибки, которые необходимо своевременно исправить.

Качественное выполнение всех измерений требует применения геодезических приборов, входящих в состав достаточно большой группы средств измерений. Специальный измерительный инструмент предназначен для выполнения конкретных измерений. В то же время существуют мультидисциплинарные измерительные приборы с широким спектром возможностей.

Если сравнивать два прибора для выполнения специальных измерений, то использование теодолита связано с более универсальным выполнением измерений по сравнению с нивелиром, специализация которого более узкая. Несмотря на это, оба типа измерительных приборов имеют широкую область применения.

Теодолит характеризуется двухканальной оптической системой, обеспечивающей механизму максимально независимую и надежную систему, связанную с построением изображения 2-х окружностей, находящихся в плоскости шкалы. Система отсчета теодолита связана с использованием микроскопа, имеющего определенную величину деления. Для разделения кругов теодолита предусмотрены отдельные пробойники.

Вернуться к оглавлению

Преимущества теодолита

Гониометр наподобие теодолита имеет ряд преимуществ:

• Высокая точность измерений.
• Возможность проведения измерений в различных климатических условиях.
• С устройством можно работать на местности с любым рельефом.
• Компактность и мобильность.
• Относительная простота калибровки и настройки.