Проверка перпендикулярности горизонтальной и вертикальной осей

Рисунок 4.3 Принцип измерения горизонтального угла

Если в т. b’ поместить горизонтально расположенный градуированный круг (от 0° до 360° по ходу часовой стрелки), центр которого лежит на ребре Bb, то на нем можно отметить дугу а’c’, которая заключена между плоскостями двугранного угла. Эта дуга будет равна углу β.

Следовательно, для измерения горизонтальных углов на местности угломерный прибор должен иметь следующие принципиальные элементы:

лимб – градуированный горизонтальный круг, ось которого совпадает с отвесной линией ZZ, служащей осью прибора;

коллимационную плоскость – подвижную вертикальную плоскость, проходящую через отвесную линию ZZ и вращающуюся вокруг нее.

Последовательно совмещая с помощью визирного приспособления коллимационную плоскость со сторонами двугранного угла, путем взятия отсчетов по лимбу можно определить горизонтальный угол β. Он определяется разностью отсчетов между задней a' и передней c’ точками (1)

Изложенный геометрический принцип измерения горизонтального угла осуществлен в угломерном приборе – теодолите.

Вертикальные углы направлений на точку визирования лежат в вертикальной плоскости.

Вертикальные углы, отсчитываемые от отвесной линии ZZ до направлений на точки А и С, называются зенитными расстояниями z1 и z2 (рисунок 4.3)

При отсчете вертикальных углов от горизонтальных проекций линий до их направлений на местности получают углы наклона v1 и v2.

В зависимости от конструкции приборов, условий измерений и предъявляемых к ним требований применяются следующие способы измерения горизонтальных углов:

1) Способ приемов (или способ отдельного угла) — для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т. д.

При закрепленном лимбе вращением алидады визируют на заднюю точку А (рисунок 4.2). Сначала по оптическому визиру зрительную трубу наводят от руки, пока визирная цель не попадет в поле зрения. Затем закрепляют зажимные винты алидады и зрительной трубы и, отфокусировав зрительную трубу по предмету, выполняют точное визирование с помощью наводящих винтов трубы и алидады горизонтального круга. Осветив зеркалом поле зрения отсчетного микроскопа, берут отсчет а по горизонтальному кругу и записывают его в журнал измерений (таблица 4.1). Порядок записи отсчетов в журнале и обработки результатов измерений показан номерами в круглых скобках. Открепив алидаду, визируют на переднюю точку С и по аналогии с предыдущим берут отсчет b. Тогда значение правого по ходу угла β измеренного при первом положении вертикального круга (например, при КЛ), определится как разность отсчетов на заднюю и переднюю точки:

β_КЛ = a - b

Указанные действия составляют один полуприем.

Проводят трубу через зенит и повторяют измерения при втором положении вертикального круга (при КП), т. е. выполняют второй полуприем. Вычисляют значение угла β_КП.

В случае, если отсчет на заднюю точку меньше отсчета на переднюю точку (см. таблицу 4.1, первый полуприём), то при вычислении угла к нему прибавляют 360°.

Таблица 4.1 - Пример заполнения полевого журнала при измерении горизонтальных углов способом приемов

Два полуприёма составляют полный прием. Расхождение результатов измерений по первому и второму полу приёмам не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита. Если расхождение допустимо, то за окончательный результат принимают среднее значение угла определится по формуле:

Значения измеренных углов по каждому полуприему и среднее значение угла вычисляют на станции, пока не снят теодолит.

Способ круговых приемов — для измерения углов из одной точки между тремя и более направлениями в сетях триангуляции и полигонометрии второго и более низких классов (разрядов).

Устанавливают теодолит над точкой С (рисунок 4.3) и, вращая алидаду по ходу часовой стрелки, последовательно визируют на наблюдаемые точки 1, 2, 3 и повторно на точку 1. При наведении на каждую точку берут отсчеты по лимбу. Такое измерение составляет первый полуприем. Повторное наведение на начальную точку 1 (замыкание горизонта) выполняется, чтобы убедиться в неподвижности лимба. Величина незамыкания горизонта не должна превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита. Затем трубу переводят через зенит и при прежнем положении лимба, вращая алидаду против хода часовой стрелки, визируют на точки 1, 3, 2, 1 и берут отсчеты по лимбу, т. е. выполняют второй полуприем. Два полуприема составляют полный круговой прием.

Рисунок 4.3 – Способ круговых приемов

Способ повторений — для измерения углов, когда необходимо повысить точность окончательного результата измерения путем ослабления влияния погрешности отсчитывания; используется при работе с техническими повторительными теодолитами. В связи с распространением в геодезической практике оптических теодолитов с высокой точностью отсчитывания по угломерным кругам способ повторений в значительной мере утратил свое значение.

Измерение расстояний

Нитяные дальномеры используют в большинстве современных оптических приборов, имеющих сетку нитей. Нитяной дальномер состоит из двух дальномерных штрихов (нитей) сетки нитей (aa, bb) и вертикальной рейки с сантиметровыми делениями, устанавливаемой в точке местности, до которой измеряют расстояние. Перекрестье нитей m служит точкой визирования (Рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 Схема измерения расстояний нитяным дальномером при горизонтальном положении оси визирования

При изучении принципов измерения расстояний нитяным дальномером целесообразно рассмотреть два случая, когда: визирная ось горизонтальна и перпендикулярна вертикальной оси рейки (см. рисунок 4.4); визирная ось наклонна и не перпендикулярна вертикальной оси рейки. Очевидно, что первый случай является частным, а второй – общим.

Из рисунка 4.4 следует, что р — это расстояние между верхним и нижним штрихами нитяного дальномера, f – фокусное расстояние объектива, F — передний фокус объектива, ММ – ось вращения прибора, от которой измеряют горизонтальное расстояние d до вертикальной рейки R. При горизонтальном положении визирной оси лучи от дальномерных штрихов определяют соответствующие отсчеты по рейке а и b.

Из подобия треугольников ABF и abF следует, что:

или ,

где – коэффициент нитяного дальномера, принимаемый обычно C =100 или C =200.

Таким образом искомое расстояние d от оси прибора до рейки составляет

где c=f+d – постоянная дальномера.

У современных приборов, имеющих внутреннюю фокусировку трубы, постоянная нитяного дальномера с пренебрежительно мала, поэтому для случая горизонтального положения визирной оси можно окончательно записать:

d=Cn

На рисунке 4.5 точка А будет расположена на отметке 600 мм, а точка B – на 767 мм. При таком расположении дальномерных нитей расстояние до точки будет равно: