Основные части теодолита
Приспособление позволяет с высокой точностью замерять углы в пространстве и работать в горизонтальной или вертикальной плоскости. Как правило, выбирается относительный метод, когда за основу принимается эталонный объект, а по нему уже отсчитывается искомый угол. Измерение таким способом известно с XIX века, но сегодняшние теодолиты — это усовершенствованные приспособления, которых существует несколько разновидностей.
Шкала. Этот элемент, представленный горизонтально или вертикально расположенным кругом, показывает результат. Находится на подставке, имеющей регулировочные винты для управления главными узлами. Измеритель смотрит в окуляр, управляемый винтами, которые позволяют навести окуляр на объект и закрепить его, когда найдена контрольная точка.
Лимб и алидада. Части горизонтального круга, активно использующиеся при измерении горизонтальных углов.
- Лимб — это стационарное стеклянное кольцо с делениями на 360°.
- Алидада — элемент, вращающийся с примыкающей частью прибора и выставляющий отсчет.
Для фиксации отсчета и дальнейшего проведения измерений относительно него закрепляется специальный винт и отпускается лимб, корпус в этом случае останется неподвижным, двигаться же будут лимб и алидада.
Это и есть главные части теодолита. Но снимать показания помогают и другие устройства, с которыми тоже будет полезно познакомиться. Степень горизонтальности установки теодолита контролируется с помощью цилиндрического уровня, а точку отсчета потерять не дает оптический центрир. Отсчеты снимаются по микроскопу, и это финальная стадия работы замерщика.
Исторический экскурс
Теодолиты использовались в землеустройстве, геодезии с 19 века для измерения пространственных координат. В отличие от более простого оптического уровня, они оснащены двумя взаимно перпендикулярными осями вращения и перпендикулярными линиями визирования.
С этой точки зрения конструкция современных цифровых теодолитов никак не изменилась. Точно так же условие состоит в том, чтобы измеренная точка была видна через теодолитовый телескоп.
Поскольку теодолит определяет 3 пространственные координаты, необходимо, чтобы каждый теодолит был также оснащен дальномером. Оборудованный таким образом теодолит называется тахеометром и позволяет одновременно определять горизонтальное направление, вертикальный угол и расстояние.
Измеренные координаты переводятся в прямоугольные с помощью ручных тригонометрических функций вручную (в прошлом веке) или с помощью программного обеспечения современных приборов.
Виды устройств
Имеются следующие виды устройств:
- Механические. Наиболее простой по конструкции и самый дешевый тип, однако у него и самая низкая точность, поэтому для серьезной работы он не подходит.
- Электронные. Электронный теодолит удобен, потому что оснащен устройством для считывания и обработки результатов, геодезисту остается правильно выставить его, а остальное прибор сделает сам.
- Оптические. Наиболее широкое распространение получил теодолит оптический. Он не производит расчеты, как электронный, но стоимость устройства и качество измерения привлекают.
- Лазерные. Эти теодолиты самые дорогие, но и более совершенные устройства. Позволяют делать измерения с большой точностью и удобны в использовании, но приобретать их имеет смысл лишь для постоянных работ, где высоки требования к результату.
Два принципиально разных вида теодолитов отличаются по подвижности алидады и лимба. В повторительных типах данные элементы могут закреплять поочередно, а показания снимать методом последовательных повторений. Обыкновенные варианты этого не допускают, так как алидада с осью представляют в них единое неподвижное целое, и для каждого измерения требуется отдельная настройка.
Правильная эксплуатация
Не зависимо от того, какой моделью теодолита – электронной или классической, предстоит пользоваться, важно помнить, что это чувствительный прибор высокой точности, требующий аккуратного обращения и корректной эксплуатации.
От пункта к пункту его следует перевозить в специальном, предназначенном для конкретной модели коробе или футляре, стараясь не допускать тряски и падения прибора с высоты.
Механические детали конструкции при вращении на осях или винтах должны свободно двигаться, но не должны быть разболтаны и при необходимости плотно фиксироваться во время эксплуатации устройства.
Рекомендуется также всегда внимательно следить за оптическими компонентами – окуляры и визиры необходимо беречь от пыли и грязи, и не допускать их деформации (сколы, трещины и т.п.)
Отдельное внимание уделяется штативу – при размещении следует убедиться, что тренога расположена устойчиво, а все ножки и площадка крепко зафиксированы.
Во время проведения замеров, работа с прибором должна быть достаточно бережной, после чего перед упаковкой в короб или футляр, его необходимо проверить и прочистить.
Маркировка
Марка теодолита — это совокупность букв и цифр. В каждой есть связка литеры «Т» с какой-либо цифрой. Буква указывает на то, что прибор — теодолит, цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они больше, тем больше и погрешность.
- Цифрой 1 маркируются высокоточные приборы.
- Цифрами 2 и 5 маркируются точные теодолиты.
- Цифрами 15 и 30 маркируются технические приборы.
Стоит цифра точности после литеры «Т», а если перед буквой есть другая цифра, она служит для обозначения поколения прибора или его модификации в категории марки.
Как пользоваться тахеометром
При использовании тахеометров обычно требуются два рабочих: один управляет самой станцией и выполняет измерения, а другой перемещается в положение точки, на которую наведена станция.
Этот рабочий обычно снабжен стержнем-стержнем с отражающей призмой, от которой луч отражается обратно в тахеометр. Такие устройства называются двухместными тахеометрами.
Однако самые современные устройства уже рассчитаны на работу одним работником, так называемые роботизированные тахеометры, обслуживаемые одним человеком.
- В роботизированном режиме они могут измерять расстояния без отражения или самостоятельно нацеливаться на измеряемую точку.
- В настоящее время тахеометры все чаще используются вместе или вообще заменяются точными геодезическими устройствами GPS.
Но есть виды деятельности, в которых невозможно обойтись без теодолита. Например, при измерении и разграничении границ собственности в лесных или густо застроенных областях, точном разграничении периметра кирпичной кладки и перегородок на зданиях или измерения трехмерных координат в интерьерах.
Требования перед работой
Перед измерением углов теодолит проверяется. Нужно проверять специальную отметку или пломбу, а также периодически — геометрические параметры, так как ошибка 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 ей, не выполнив этого коллимационного условия, четкая система отсчета невозможна.
- Оси трубы и алидады должны быть перпендикулярными.
- Проверяем, насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости.
По точности (в зависимости от допустимой погрешности измерения углов):
- Техническийсамый простой тип устройства, погрешность измерения углов ≤ 15-60″, такие приборы используются при инженерных, линейных и геологических изысканиях, в строительстве, в съемочных работах. Простые в использовании и не требуют особых условий хранения.
- Точныймаксимально допустимая погрешность измерений углов такого теодолита составляет ≤ 5″. Применяются для триангуляции и полигонометрии, а также в строительных и геодезических работах, требующих высокой точности.
- Высокоточныйточность измерений таким теодолитом достигает 1″. Обычно используют для выполнения госзаказов по созданию государственных геодезических сетей 1, 2, 3 I и II классов.
Использование теодолита
Приемов профессионального использования приборов много, и им учат на специальных курсах, здесь же приведем основные из них.
- Установка теодолита. Первым шагом станет нахождение точки отсчета. На местности находим ровную поверхность, по которой центрируем прибор на подставке уровнями и зажимными винтами. В итоге положение прибора должно получиться строго горизонтальным.
- Ловим объект. Визиром отыскиваем цель и точнее наводим винтами измерительную сетку, чтобы установить центр объекта. На это смотрим через окуляр, а если света недостаточно, улучшить ситуацию поможет специальное зеркальце (как в случае с микроскопом). После выставления центра окуляром фиксируется его значение.
- Обработка результатов. Лучше сделать не одно, а несколько измерений. Новый отсчет рекомендуется на известную величину, к примеру, 90°. Если новые измерения отличаются от предыдущих на 90°, то результат можно фиксировать, если нет — производится еще пара подобных измерений с разным отсчетом и вычисляется среднее значение.
Что такое лимб и алидада
Лимб — основная шкала прибора, расположенная на горизонтальном круге
. Она имеет разбивку на 360° (иногда шкала разбивается на грады или гоны, т.е. на 400 частей). Лимб условно неподвижен — во время измерений он зафиксирован винтом. При необходимости лимб открепляется и устанавливается в удобном для измерений положении — например, нулевым значением на определенную точку, относительно которой будут производиться измерения.
Алидада в теодолите
играет роль подвижной шкалы, показывающей угол отклонения от первоначального значения
. Показания определяются при помощи штриха, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях наносится штриховой сектор с нониусом). Любой поворот зрительной трубки вызовет вращение алидады, которая покажет угол отклонения.
Принцип действия
Принцип работы теодолита механического типа основан на наблюдении пользователем через окуляр зрительной трубы изображения контрольных точек конструкции.
После наведения визира на искомую точку наблюдения в окуляре микроскопа со шкальной или штриховой разметкой фиксируются значения горизонтального и вертикального углов: угол направления и угол наклона.
Наводясь последовательно на разные точки инженерно-строительной конструкции, специалист измеряет углы, занося эти показатели в полевой журнал (при использовании оптического типа устройства).
Выполненные геодезистом замеры углов также помогут проконтролировать правильность выполнения проекта.
Использование в работе электронных приборов делает ненужным пункт визуальной фиксации углов: цифровые датчики вертикального и горизонтального кругов автоматически передают отснятые данные в привычном цифровом представлении на жидкокристаллический дисплей инструмента и сохраняют эти показания во внутренней памяти.
