Принцип измерения горизонтального и вертикального углов на местности. Основные части теодолита.

Измерение углов выполняется для определения взаимного положения точек в пространстве. Так как точки местности находятся на разных высотах, пространственный угол между направлениями на них измерить практически невозможно, то измеряют горизонтальные и вертикальные углы.

Горизонтальный угол – это проекция пространственного угла на горизонтальную плоскость. Вертикальный угол - это угол в вертикальной плоскости между наклонной и горизонтальной линиями, т.е. это угол наклона линии.

Рассмотрим принцип измерения горизонтального угла. Возьмем на местности три точки А, В и С, расположенные на разных высотах. Необходимо измерить пространственный угол АВС между направлениями ВА и ВС. Для построения горизонтального угла в вершине В проведем через нее отвесную линию ВВ’, горизонтальную плоскость Р и вертикальные плоскости V ₁ и V₂ через направления ВА и ВС. В пересечении вертикальных плоскостей с горизонтальной плоскостью получим отрезки Ва и Вс, которые будут проекциями наклонных сторон угла. Угол на плоскости aВс будет мерой пространственного угла АВС. Обозначим его b. Для измерения горизонтального угла расположим над вершиной В параллельно горизонтальной плоскости градуированный круг с градусными делениями по его краю, центр которого совместим с произвольной точкой b’отвесной линии ВВ’c началом счета в точке О. Вертикальные плоскости пересекут круг по радиусам b’а’ и b’с’. Угол между ними выразит измеряемый горизонтальный угол b. Он равен разности длин дуг градуированного круга от нуля его до соответствующего радиуса. При оцифровке делений круга по часовой стрелке угол b = оа’ - ос’. Числовое значение длины дуги называют отсчетом, обозначают n c индексом точки и выражают в градусах и его долях: b = n_a – n_c. Можно заключить, что горизонтальный угол равен разности отсчетов на правую и левую - стороны угла. (точки). Нулевой штрих лимба может занимать любое положение в пределах от 0 до 360°.В вертикальной плоскости V₁ находится наклонная линия ВС и проекция ее на горизонтальной плоскости Вс. Угол между этими линиями есть угол наклона линии ВС или вертикальный угол, его обозначают буквой n. Для его измерения расположим градуированный круг в вертикальной плоскости в точке b’’. Линии ВС и Вс на градуированном круге оставят следы b”C и b’’c.’’ Если нулевой штрих круга совместить с линией b’’c’’, то отсчет c’’ будет выражать угол наклона лини ВС. Углы наклона точек, расположенных выше горизонтальной плоскости, проходящей через центр круга, принято считать положительными (+), а ниже – отрицательными (-).Этот принцип осуществлен в геодезическом приборе – теодолите. В нем размещены два градуированных круга и вместо двух вертикальных плоскостей используется одна, подвижная, вращающаяся вокруг отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла и центр кольца делений градированного круга

. Горизонтальный круг:

- лимб (диск с угловыми делениями) - эталон для измерения горизонтальных углов, плоскость лимба горизонтальна;

- алидада - считывающее устройство.

Вертикальный круг:

- лимб - эталон для измерения вертикальных углов, плоскость лимба вертикальна;

- алидада - считывающее устройство.

Алидадная часть - корпус теодолита, на котором установлены алидады; вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через центр лимба горизонтального круга.

Отсчетные приспособления - для подсчета количества делений на лимбах при измерениях, т.е. взятия отсчетов; на оптических теодолитах – отсчетный микроскоп, на электронных – жидкокристаллический дисплей.

Цилиндрический уровень - с его помощью контролируют положение плоскостей лимбов и осей теодолита в пространстве.

Зрительная труба - телескоп с увеличением изображения в 15-30 крат; служит для наведения (визирования) на цель; вращается в корпусе прибора вокруг горизонтальной оси.

8.Оси теодолита и их взаимное расположение.поверки и юстировки теодолита

В исправном теодолите взаимное расположение его частей и осей должно отвечать определенным геометрическим условиям, вытекающим из принципа измерения горизонтальных углов. Контроль за выполнением этих условий, осуществляемой перед началом работ, называется поверками теодолита.

1. Ось цилиндрического уровня, расположенного на алидаде горизонтального круга, должна быть перпендикулярна к основной оси вращения теодолита.

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.

3. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к основной оси вращения теодолита.

4. Вертикальный штрих сетки нитей должен находится в коллимационной плоскости зрительной трубы.

5. Визирная ось оптического центрира должна совпадать с основной осью вращения теодолита.

Поверки и юстировки теодолита.
Первая поверка Условие: ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должнабыть перпендикулярна к вертикальной оси прибора.

Порядок производства: цилиндрический уровень устанавливают по направлению двух подъёмных винтов, пузырёк должен быть в нуль-пункте. Далее поворачивают верхнюю часть прибора на 180гр, пузырёк должен оставаться в нуль-пункте. Порядок юстировки: цилиндрический уровень устанавливают параллельно двум подъёмным винтам и вращают их одновременно

Вторая поверка Условие: визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения зрительной трубы.

Порядок производства: вертикальную ось приводят в отвесное положение с помощью выверенного уровня, наводят на какую-либо точку, находящуюся приблизительно на одном уровне с осью вращения зрительной трубы. Берут отсчёт КЛ по лимбу, переводят зрительную трубу через зенит, наводят её на ту же точку и берут отсчёт КП (отсчёты должны отличаться на 180гр). Если с<= 2', условие выполнено. (с=(КЛ-КП+-180)/2) <=== коллимационная погрешность. Порядок юстировки: центр сетки нитей сместится с наблюдаемой точки, действуя юстировочными винтами сетки нитей, передвигают её до совмещения центра с изображением наблюдаемой точки.

Третья поверка Условие: ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к главной оси теодолита.

Порядок производства: теодолит устанавливают в 30-40м от стены и приводят лимб в горизонтальное положение, центр сетки нитей наводят на высокую точку стены (А), при закреплённой алидаде наклоняют зрительную трубу примерно до горизонтального положения её визирной оси и отмечают точку (А1), в которую проецируется центр сетки нитей. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при этом положении трубы снова наводят центр сетки нитей на точку (А), наклоняют трубу примерно до горизонтального положения её визирной оси и отмечают точку (А2). Если А1 и А2 совпали, условие выполнено.
Порядок юстировки: относят в мастерскую.

Четвёртая поверка Условие: одна из осей сетки нитей должна быть горизонтальной, а другая вертикальной.

Порядок производства: центр сетки нитей наводят на точку и медленно поворачивают алидаду вокруг вертикальной оси, наблюдая за положением точки. Если при этом, изображение точки на будет сходить с горизонтального штриха сетки нитей, условие выполнено. Порядок юстировки: снимают предохранительный колпачок сеточной диафрагмы и, ослабив винты, скрепляющие окуляр с корпусом трубы, поворачивают диафрагму на нужный угол. Повторяют поверку.

9.способы измерения горизонтальных углов, контроль и точность изм. горизонтальных углов. Измерение вертикальных углов. Определение места нуля – вертикального круга.

Способ приемов. Над вершиной В измеряемого угла b=АВС центрируют и горизонтируют теодолит, а на точках А и С устанавливают визирные цели. Один и тот же угол измеряется дважды, при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы: при круге слева (КЛ) и при круге справа (КП).(Основным контролем правильности измерений является постоянство коллимационной ошибки теодолита. Если коллимационная ошибка изменяет свою величину более чем на 2', то это указывает или на низкую точность наведения на визирную цель, или на погрешности в снятии отсчета по шкале алидады, или на недостаточно надежное крепление сетки нитей в обойме, или на неустойчивость штатива)

Cпособ круговых приемов. применяется при измерении нескольких горизонтальных углов с общей вершиной М и выполняется двумя полуприемами, при двух положениях вертикального круга КЛ и КП. При визировании на начальную точку 1 отсчет по горизонтальному кругу при КЛ устанавливают чуть больше нуля. Затем наводят трубу последовательно по ходу часовой стрелки на точки 2, 3, 4, 1 и берут отсчеты. Разность начального и конечного отсчетов на точку 1 не должна превышать двойную точность отсчетного устройства. Второй полуприем наблюдений при КП выполняют против хода часовой стрелки при первоначальной установке горизонтального круга в последовательности 1, 4, 3, 2, 1. Убедившись в допустимости начального и конечного отсчетов, вычисляют: значения двойной коллимационной погрешности 2с = КЛ-КП+180°, средние отсчеты по направлениям а= (КЛi+КПi)/2-180°, среднее направление на начальную точку 1 из четырех отсчетов, приведенные направления. Для повышения точности измерений делают несколько круговых приемов, а перед каждым приемом горизонтальный круг переставляют.(Контроль точности измерений осуществляют по постоянству коллимационной погрешности и по уклонениям от средних значений каждого направления.)

Способ повторений. позволяет несколько повысить точность измерений отдельного горизонтального угла за счет уменьшения погрешностей отсчетов на результат измерений. Сущность способа заключается в многократном (n) откладывании на лимбе величины измеряемого угла. Отсчеты берут только в начале (a) и в конце (b) наблюдений, а значение угла b вычисляют по формуле: b = (b-a)/n.

Вертикальным углом называется угол наклона , составленный визирной осью зрительной трубы направленной на определенную точку. С горизонтальной плоскостью измерение вертикальных углов производится с помощью вертикального круга прикрепленного на оси вращения зрительной трубы (горизонтальной оси)Лимб вертикального круга жестко связан со зрительной трубой, при чем нулевой диаметр лимба параллелен визирной оси трубы. При изменении вертикальных углов лимб вращается вместе с трубой относительно неподвижной алидады.При горизонтальное положении трубы отсчет по вертикальному кругу должен быть равен 0, однако бывает, что этот отсчет отличный от поля, он называется местом нуля МО.

Местом нуля (МО) называется отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении трубы. МО определяют так: теодолитом приводят в горизонтальное положение, трубу теодолита центром сетки нитей наводят на точку, удаленную от теодолита на 50м и находящуюся примерно на одном уровне с лучом визирования. Берут отсчет по вертикальному кругу КП. Далее трубу переводят через зенит, вторично наводят ее на ту же точку и берут отсчет на КЛ. Место нуля определяют по формуле МО= КЛ+ КП/2; МО ≤ 1^I

(угол наклона) = КЛ- КП/2КЛ⁰ = +МОЭтот отсчет КЛ⁰ устанавливают наводящим винтом трубы. При этом центр сетки уходит с наблюдаемой точки. Работая вертикальными юстировычными винтами при сетке, центр сетки наводят на точку.Измерение угла наклона. Трубу теодолита наводит на высоту прибора и берем отсчет по вертикальному кругу. Этот отсчет и равен углу наклона, если МО=0, если нет, тогда = КЛ – МО;

=МО- КП

10.Мерные приборы,применяемый в геодезии для непосредственных измеренийдлин линий. Вешение линий. Измерение расстояний мерными приборами. Вычисление длины линии и оценка точности измерения.

Для измерения длин линий посредством откладывания мерного прибора используют стальные мерные ленты, которые обычно изготавливают из ленточной углеродистой стали, металлические и деревянные метры, рулетки, землемерные ленты и специальные проволоки, мерные дорожные колеса, а также электронные и нитяные дальномеры. В геодезической практике чаще всего применяются штриховые и шкаловые ленты.

Вешение линий- установка в створе измеряемой линии дополнительных вех. Прямую линию на местности обычно обозначают двумя вехами, установленными на её концах. Если длина линии превышает 100 м или на каких-то её участках не видны установленные вехи, то с целью удобства и повышения точности измерения её длины используют дополнительные вехи. Их устанавливают в воображаемой отвесной плоскости, проходящей через данную линию. Эту плоскость называют створом линии. Установка вех в створ данной линии называется вешением (рис. 48).

Рис. 48. Вешение линии

Вешение линий может производиться на глаз, с помощью полевого бинокля или зрительной трубы прибора. Вешения обычно ведут «на себя». Наблюдатель становится на провешиваемой линии у вехи А (рис. 48), а рабочий по его указанию ставит веху в точку С так, чтобы она закрывала собой веху В. Таким же образом последовательно устанавливают вехи в точках D и Е. Установка вех в обратном направлении (от себя), является менее точной, так как ранее выставленные вехи закрывают видимость на последующие. Более точно вехи в створ выставляют по теодолиту, установленному в точке А и сориентированному на веху В.

 

 

Измерения производят непосредственно – металлическими, деревянными метрами, рулетками, землемерными лентами и спец проволоками, а также косвенно- электронными, нитяными и другими дальномерами. Рулетки выпускают стальные и тесёмочные длиной 1,2,5,10,20,30,50, и 100 м шириной 10-12 мм, толщиной 0,15…0,30 мм. На полотно рулетки наносят штрихи – деления через 1 мм по всей длине. Тесёмочные рулетки состоят из плотного полотна с метал, обычно медными поджилками. Полотно тесёмочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. тесёмочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Землемерная лента. ЛЗ. Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения- динамометрами. В комплекте ЛЗ и ЗЛШ входят наборы шпиле 6-11 штук. Для переноса шпильки одеваются на проволочное кольцо. Для некоторых видов точных измерений применяют специнварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения. На концах проволоки закреплены спец шкалы линейки с наименьшим делением 1 мм. На остальной части проволоки маркировки нет. Поэтому измеряют расстояния равные длине между штрихами 24 м расстояния не кратные 24 м измеряютинварными рулетками.

Измерения производят непосредственно – металлическими, деревянными метрами, рулетками, землемерными лентами и спец проволоками, а также косвенно- электронными, нитяными и другими дальномерами. Рулетки выпускают стальные и тесёмочные длиной 1,2,5,10,20,30,50, и 100 м шириной 10-12 мм, толщиной 0,15…0,30 мм. На полотно рулетки наносят штрихи – деления через 1 мм по всей длине. Тесёмочные рулетки состоят из плотного полотна с метал, обычно медными поджилками. Полотно тесёмочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. тесёмочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Землемерная лента. ЛЗ. Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения- динамометрами. В комплекте ЛЗ и ЗЛШ входят наборы шпиле 6-11 штук. Для переноса шпильки одеваются на проволочное кольцо. Для некоторых видов точных измерений применяют специнварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения. На концах проволоки закреплены спец шкалы линейки с наименьшим делением 1 мм. На остальной части проволоки маркировки нет. Поэтому измеряют расстояния равные длине между штрихами 24 м расстояния не кратные 24 м измеряютинварными рулетками.                                                                                                                      Вычисление длины линии и оценка точности измерения. ЛЗ– стальная полоса – 20 24 30 и 50 метров шириной 1…15 мм и толщиной 0,5 мм. на концах ленты нанесено по одному штриху 1, между которыми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы, в которых вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 метры на ленте отмечены медными пластинами полуметровые - заклепками. Землемерная шкаловая лента ЗЛШ отличается наличием на её концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллим делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми штрихами шкал.Измерение линий выполняет бригада из двух человек. Ленту разматывают с кольца. Передний мерщик с десятью шпильками и передним концом ленты протягивает ленту по указанию заднего мерщика укладывает её в створ измеряемой линии. ЗМ совмещает начальный штрих заднего конца ленты с началом линий, вставляя в вырез ленты шпильку. ПМ встряхивает ленту, натягивает её и в вырез на переднем конце вставляет шпильку: ЗМ вынимает заднюю шпильку, ПМ снимает со шпильки ленту, и оба переносят её вперед вдоль линии. Дойдя до первой шпильки, ЗМ закрепляет на ней ленту, ориентирует ПМ, выставляя его руку со шпилькой и лентой в створ линии по передней вехе. Затем работа продолжается в том же порядке, что и на первом уложении ленты. Целое уложение ленты называется пролетом. Когда все 11(6) шпилек будут выставлены, у ЗМ оказывается десять или 5 шпилек, передает ПМ все собранные шпильки. Измеренный отрезок будет равен lx10, что при 20 длине = 200 метров. Число таких передач записывают в журнал сюда же записывают результаты измерения неполного пролета: от последней шпильки в полном пролете до конечной точки линий. Для контроля линию измеряют вторично, при этом мерщики меняются местами, а за начала принимают бывшую последнюю точку.

11.Определение расстояний нитяным дальномером Общие сведения об измерении расстояние,светодальномером.Определение недоступного расстояния.

Дальномерами называются геодезические приборы, с помощью которых расстояние между двумя точками измеряют косвенным способом.Простейший оптический дальномер с постоянным углом – нитяной дальномер имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. В поле зрения трубы прибора видны три горизонтальные нити. Две из них расположенные симметрично относительно средней нити, наз дальномерными. Нитяной дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью 1/300 от длины.

По методу определения времени прохождения света по измеряемой линии светодальномеры можно делить на импульсные, фазовые и комбинированные. Вимпульсныхсветодальномерах излучение высокой интенсивности производится в виде кратковременных импульсов, а время прохождения световым импульсом расстояния до отражателя и обратно определяется непосредственно с помощью быстродействующего датчика времени либо с последующим преобразованием временного интервала. Определив время t прохождения импульсом пути «передатчик – отражатель - приемник» и зная скорость распространения электромагнитных волн в воздухе V, можно рассчитать расстояние между точками А и В по формуле: D = D₁ + c =V t/2 + c, где D₁ – расстояние, проходимое световым импульсом от передатчика до отражателя; с – постоянная дальномера, определяемая специальными исследованиями.

Если препятствие (река, обрыв, здание) делает расстояние недоступным для измерения лентой, то его измеряют косвенным методом.Так, для определения недоступного расстояния d измеряют лентой длину базиса b (рис. 8.3, а, б) и углы a и b. Из D ABC находят d = b sin a / sin (a + b),гдеучтено, что sin g = sin (180°-a-b) = sin (a + b).

 

Рис. 8.3. Определение недоступного расстоянияДля контроля расстояние d определяют ещё раз из треугольника ABC ₁ ипри отсутствии недопустимых расхождений вычисляют среднее.