16. Уравнивание углов и приращений координат замкнутого и разомкнутого теодолитного хода. Вычисление дирекционных углов и румбов.

16. Уравнивание углов и приращений координат замкнутого и разомкнутого теодолитного хода. Вычисление дирекционных углов и румбов.

Обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода Увязка углов хода. Значения измеренных углов записывают в графу 2ведомости вычисления координат (табл.3). В графе 4 записывают и подчеркиваютисходный дирекционный угол на верхней строчке) и конечный дирекционный угол аn (на нижней строчке).Вычисляют сумму Σβпр измеренных углов хода. Определяют теоретическую суммууглов:Σβт = а0 - 180° ⋅ n,где n – число вершин хода.Находят угловую невязку:fβ = Σβпр - Σβт.Если невязка fβ не превышает допустимой величиныfβ ДОП= ±1' nто ее распределяют с обратным знаком поровну на все углы хода с округлениемзначений поправок до десятых долей минут. Исправленные этими поправками углы записывают в графу 3 ведомости. Сумма исправленных углов должна равняться теоретической.

17. Угловые измерения. Принцип измерения горизонтального угла. Принципиальная схема устройства теодолита. Горизонтальным углом называют проекциюпространственного углаCAB(рис. 7.1) на горизонтальную плоскостьP. Для измерения горизонтального угла, образуемого направлениямиAСиAВ, необходимо круг с делениями расположить горизонтально, совместив его центр с отвесной линиейAA, проходящей через вершину углаA, и определить число делений круга между проекциями направленийAСиAВна плоскость круга.Вертикальные углыэто углы, расположенные в вертикальной плоскости (рис. 7.2).Углом наклоналинии называют уголмежду направлением линии и её проекцией на горизонтальную плоскость. Углы наклона выше горизонтаположительные, ниже горизонтаотрицательные.Зенитное расстояние– уголzмежду направлением в зенит и направлением линии.

Рис. 7.1. Горизонтальный угол

Рис. 7.2. Вертикальные углы

Горизонтальные и вертикальные углы измеряют теодолитами. Измерение горизонтальных углов. Измерение горизонтального угла выполняют способом приемов. При измерении нескольких углов, имеющих общую вершину, применяют способ круговых приемов. Работу начинают с установки теодолита над центром знака (например, колышка), закрепляющим вершину угла, и визирных целей (вех, специальных марок на штативах) на концах сторон угла. Принципиальная схема устройства теодолита показана на рис. 7.3. В отверстие подставки 2, опирающейся на три подъёмных винта 1, входит ось вращения лимба 3, в которую в свою очередь входит ось алидады 4.

Рис. 7.3. Схема устройства теодолита: ii ось вращения алидады;tt ось вращения трубы;ss визирная ось трубы;uu ось уровня алидады.

Лимбэто стеклянный круг, по скошенному краю которого нанесены деления с оцифровкой от 0 до 360º по часовой стрелке.Алидадаверхняя часть прибора, расположенная соосно с лимбом. Алидада несет стойки 6, на которые опирается осьttвращения зрительной трубы 8 с вертикальным кругом 7. Установка осиiiвращения алидады в отвесное положение выполняется тремя подъёмными винтами подставки по цилиндрическому уровню 5. Вращающиеся части теодолита снабжены закрепительными винтами для их установки в неподвижное положение и наводящими винтами для плавного их вращения. Зрительная труба служит для обеспечения точности наведения на визирные цели. Трубы бывают с прямым и обратным изображением.

Рис. 7.4. Зрительная труба

Оптическая система трубы (рис. 7.4.) состоит из объектива 1, окуляра 2 и фокусирующей линзы 3, которую с помощью специального устройства кремальеры 5, перемещают вдоль геометрической оси трубы. Между фокусирующей линзой и окуляром помещена сетка нитей 4 – деталь, несущая стеклянную пластину с нанесёнными на нее вертикальными и горизонтальными штрихами. При измерении углов перекрестие штрихов – центр сетки нитей, наводят на изображение визирной цели. Сетка нитей имеет четыре исправительных винта, позволяющих перемещать ее в горизонтальном и вертикальном направлениях. Линия, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называетсявизирной осью.Увеличением трубыназывается отношение угла, под которым изображение предмета видно в трубе, к углу, под которым предмет виден невооружённым глазом. Практически увеличение трубы равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Трубы геодезических приборов имеют увеличение от 15  до 50  и более.Полем зрениятрубы называется пространство, видимое в трубу при её неподвижном положении. Обычно оно бывает от 1 до 2º. Визированием называют наведение трубы на цель.Точность визированиязависит от увеличения трубы и приближенно равна ,гдеv  – увеличение зрительной трубы, а 60– средняя разрешающая способность глаза. Для визирования трубу фокусируют “по глазу” и “по предмету”. При этом, глядя в трубу, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются чёткого изображения сетки нитей, а перемещением фокусирующей линзы 3чёткого изображения наблюдаемого предмета.Отсчётные устройства служат для взятия отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Они снабжены отсчетными микроскопами. Различают микроскопы штриховые, шкаловые и микроскопы с оптическими микрометрами.В штриховом микроскопе отсчет с точностью 1берут по положению нулевого штриха алидадыа(рис. 7.5,а), интерполируя минуты на глаз.

Рис. 7.5. Поле зрения отсчётных микроскопов:а  штрихового (отсчёт по горизонтальному кругу 159º46’, по вертикальному 350º48’); б  шкалового (отсчёт по горизонтальному кругу 295º36’, по вертикальному 4º47’); в  оптического микрометра (отсчет 145º23’14’’).Шкаловый микроскоп имеет две шкалы, совмещённые с лимбами вертикального и горизонтального кругов (рис. 7.5,б). Отсчёты берут по градусным штрихам лимбов. Шкала вертикального круга теодолита 2Т30 имеет два ряда подписей. Если перед градусным делением отсутствует знак, отсчёт делают так же, как и по горизонтальному кругу. Если перед цифрой градусов стоит минус, то минуты считывают по шкале от -0 до -6 (справа налево).Точные теодолиты снабжены микроскопами с оптическим микрометром (рис. 7.5,в). Градусы отсчитывают по основной шкале после совмещения верхнего и нижнего изображений штрихов горизонтального (или вертикального) круга, а минуты и секунды читают по шкале микрометра.

18. Типы теодолитов. Устройство теодолита 2Т30 или VEGА Teo 20/Разновидности теодолитов. В зависимости от точности теодолиты подразделяют на высокоточные (Т1), точные (Т2, Т5) и технические (Т15, Т30, Т60). Цифрами здесь указана точность измерения горизонтального угла одним приемом в лабораторных условиях, выраженная в секундах.Различаются теодолиты и по конструкции. Так, для измерения вертикальных углов точные теодолиты снабжены уровнем при вертикальном круге. У технических теодолитов такого уровня нет, его роль выполняет уровень при алидаде горизонтального круга. Есть теодолиты, в которых уровень при вертикальном круге заменен автоматическим компенсатором углов наклона (теодолиты Т5К, Т15К). Теодолиты бывают с трубами прямого и обратного изображения. В первом случае в шифр теодолита добавляют букву П (Т5КП, Т15КП, Т15МКП). Маркшейдерские теодолиты (Т30М, Т15М), предназначенные для подземных работ, где возможно наличие взрывоопасного газа метана, изготавливают в специальном исполнении. Электронные теодолиты (например, Т5Э) обеспечивают автоматическое считывание отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Угломерная часть электронного теодолита представляет собой растровый датчик накопительного типа. Датчиком угла служит стеклянный круг с нанесенным на него штрих-кодом. Сигнал, прочитанный фотоприемником, поступает в электронную часть датчика угла, обрабатывается и выводится в градусной мере на дисплей и в память прибора. Наличие двухосевого компенсатора обеспечивает автоматический ввод поправок за наклон в отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам.Электронный теодолит является важной частью современного универсального прибора – электронного тахеометра.

Принципиальная схема теодолита

19. Проверки и юстировки теодолита 2Т30 VEGА.Независимо от марки теодолита при его покупке или получении со склада теодолит должен быть осмотрен с точки зрения его технического состояния. Прежде всего необходимо проверить комплектность прибора в соответствии с прилагаемым паспортом. Наблюдением через окуляры проверяется чистота поля зрения зрительной трубы и микроскопа. Движением от руки при открепленных закрепительных винтах проверяется плавность движения зрительной трубы, алидады, лимба и затем надежность закрепления этих частей соответствующими закрепительными винтами. Далее необходимо опробовать работу всех наводящих винтов, диоптрийных колец окуляров зрительной трубы и микроскопа, подъемных винтов. Наблюдением через зрительную трубу проверяется работа фокусирующего устройства как на близлежащие, так и на удаленные точки. В случае неисправности какого-либо устройства необходимо направить теодолит в ремонтную мастерскую. При осмотре теодолита следует также проверить и его устойчивость на штативе. Для этого необходимо укрепить теодолит на штативе и навести зрительную трубу на хорошо видимую точку. Прилагая к штативу крутящий момент в горизонтальной плоскости, смещают сетку нитей с точки в одну, а затем в другую сторону. Если после снятия усилия перекрестие сетки не возвратится на точку, укрепляют винты в шарнирах головки штатива. Проверки теодолита заключаются в установлении правильности выполнения ряда геометрических условий, предъявляемых к прибору. При обнаружении невыполнения каких-либо условий производят исправление, называемое ю с т и р о в к о й .Теодолит должен удовлетворять следующим геометрическим условиям.1. Ось уровня при алидаде горизонтального круга должна бытьперпендикулярна к вертикальной оси теодолита.Для поверки устанавливают уровень по направлению двух подъемныхвинтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек

Рас. 27. Схема поверок теодолита уровня на середину трубки. Замечают отсчет по лимбу и поворачиваюталидаду вместе с уровнем на 180°. Если поставленноеусловие соблюдено (рис. 27, а), пузырек уровня останется на середине.Предположим, что условие в приборе не соблюдается, т. е. +

осьуровня не перпендикулярна вертикальной оси прибора и составляетс ней угол 90°— (рис. 27,б). Тогда при повороте алидады суровнем на 180° ось уровня займет положение u1u'1, и пузырекуровня сместится на п делений. Это смещение будет соответствоватьуглу иОu1, который в соответствии с рис. 27, б будет равен 180°— Следовательно, для того, чтобы ось уровня занялаположение, перпендикулярное вертикальной оси прибора, ее необходимопоставить по направлению биссектрисы углаиОu1 в положениеU0U'0, т. е. сместить на угол что соответствует перемещениюпузырька уровня на половину отклонения, т. е. на л/2 деления.Это перемещение выполняется исправительными винтами уровня.Для контроля поверку повторяют. Если при повторном поворотеалидады на 180° пузырек уровня снова отклонится от серединытрубки более чем на одно деление, снова проводят исправление.Перед выполнением следующих поверок приводят вертикальнуюось теодолита в отвесное положение. Для этого уровень ставятпараллельно двум подъемным винтам и с их помощью приводятпузырек уровня на середину. Поворачивают алидаду на 90° итретьим подъемным винтом вновь приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Если на алидаде горизонтального круга имеются два уровня,расположенные под прямым углом друг к другу, поворот алидадына 90° не проводят, а выводят пузырек второго уровня на серединутретьим подъемным винтом. После этого при любом положенииалидады пузырек уровня не должен отклоняться от середины болеечем на одно деление.

2. Одна из нитей сетки должна быть вертикальна, другая —горизонтальна.3. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.Угол с отклонения визирной оси от перпендикуляра к оси вращениятрубы (рис. 27, в) называется к о л л и м а ц и о н н о йо ш и б к о й . Для выявления коллимационной ошибки выбирают уда-ленную, хорошо видимую точку, расположенную так, чтобы линиявизирования была примерно горизонтальна. Наводят трубу на этуточку при положении вертикального круга справа от трубы и берутотсчет по горизонтальному кругу (КП). Переведя трубу через зенит,т. е. повернув трубу на 180° в вертикальной плоскости, наводятее на ту же точку и снова берут отсчет (КЛ). Величина коллимационнойошибки найдется как

(__Если величина ошибки будет превышать удвоенную точностьотсчетного устройства прибора, вычисляют среднее из минут, полученныхпри КП и КЛ, и устанавливают средний отсчет с помощьюнаводящего винта алидады. При этом произойдет смещение перекрестиясетки нитей относительно изображения наблюдаемого предмета.Ослабив предварительно вертикальные винты сетки нитей(см. рис. 25, в), боковыми винтами передвигают сетку до точногосовмещения перекрестия с изображением предмета. Для контроляповерку повторяют.При поверках оптических теодолитов с односторонним отсчиты-ванием (Т30, Т15 и др.) для исключения влияния эксцентриситетаопределение коллимационной ошибки делается дважды с поворотомлимба после первого определения на 180°. Величину коллимационной

ошибки в этом случае вычисляют по формуле Дляустранения коллимационной ошибки в этом случае вычисляютотсчет, исправленный за величину ошибки

и устанавливают этот отсчет с помощью наводящего винта алидады.Смещение сетки нитей с точки устраняют также боковыми исправительнымивинтами сетки нитей.4. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярнак вертикальной оси теодолита.Наводят трубу на высоко расположенную точку М, находящуюсяна стене какого-либо здания. Наклоняют трубу до примерно горизонтальногоположения и отмечают на стене точку m1, в которуюпроектируется перекрестие сетки нитей (рис. 27, г). Повернув трубучерез зенит, повторяют то же действие при другом положениивертикального круга. Если при этом проекция точки М попала вту же точку m1, то условие выполнено. Если проекции т1 и т2не совпали, то условие нарушено, что объясняется неравенствомподставок трубы. В современных теодолитах соблюдение рассматриваемогоусловия гарантируется заводом, если же оно нарушается,5—1098 65то исправление необходимо выполнять в специальной мастерскойили на заводе.5. Ось оптического визира должна быть параллельна визирнойоси зрительной трубы.Для проверки этого условия зрительную трубу наводят на удаленный,хорошо видимый, предмет местности. Затем наблюдаютэтот же предмет через оптический визир. Если его визирная линияотклоняется от наблюдаемого предмета, то необходимо сделатьповорот визира. Для этого открепляют винты, крепящие визир ккорпусу трубы, поворотом визира направляют визирную линию нанаблюдаемый предмет, после чего винты снова закрепляют. Повернувтрубу через зенит, проверяют также второй визир.

20. Измерение горизонтальных углов. Способы приёмов и круговых приёмов.Измерению горизонтального угла предшествует установка теодолитав рабочее положение, которая складывается из следующих действий:а) центрирование прибора; б) приведение плоскости лимба в горизонтальноеположение; в) установка трубы для наблюдений. Центрированиетеодолита заключается в установление центра лимбанад точкой, обозначающей вершину измеряемого угла.Выполняется центрирование при помощи нитяного отвеса. Перемещениемштатива вместе с теодолитом добиваются, чтобы отвеснаходился примерно над точкой, обозначающей вершину измеряемогоугла. После этого, нажимая ногой на упоры, имеющиеся внижней части штатива, уточняют положение отвеса, одновременноследя за тем, чтобы головка штатива была примерно горизонтальна.Окончательного совмещения острия отвеса с точкой достигают перемещениемтеодолита по головке штатива, открепив предварительностановой винт, после чего этот винт снова закрепляют.При работе с теодолитом, имеющим оптический центрир, послепредварительного центрирования по нитяному отвесу, теодолит перемещаютпо головке штатива до совмещения изображения точки,обозначающей вершину измеряемого угла, с центром окружностейоптического центрира. Центрирование в этом случае выполняетсяточнее, чем при использовании нитяного отвеса.Приведение плоскости лимба в горизонтальное положение иливертикальной оси прибора в отвесное положение выполняется спомощью подъемных винтов при подставке и фиксируется по уровню,расположенному на алидаде горизонтального круга. Установкатрубы для наблюдений складывается из установки трубы по глазуи по предмету.Измерение горизонтального угла теодолитом может быть выполненоразличными способами: способом приемов, способом повторений,способом круговых приемов. При инженерных работах наиболеераспространенным является способ приемов. Для измеренияугла этим способом приводят теодолит в рабочее положение и,__ Рис. 28. Схемы измерения горизонтальныхуглов закрепив лимб, вращением алидады наводят зрительную трубу направую точку А (рис. 28, а). Взяв отсчет по горизонтальномукругу а, вращением алидады наводят на левую точку С и берутотсчет с. Величина измеряемого угла

Выполненные действия составляют один полуприем. Для контроляи ослабления погрешностей измеряют угол вторым полуприемом.Между полуприемами переводят трубу через зенит и изменяютположение лимба. У теодолитов с металлическими кругами и двумяотсчетными устройствами лимб смещается примерно на 90°, у оптическихтеодолитов с односторонним отсчитыванием — на 1—2°.Закрепив лимб и открепив алидаду, снова наводят трубу, соответственно,на точки А и С. Выполненные два полуприема составляютодин прием. Из результатов измерений угла в полуприемах берутсреднее значение, если расхождение между двумя значениями углане превышает двойной точности отсчетного устройства. Примерзаписи измерения угла способом приемов приведен в табл. 7.

Для повышения точности измерения горизонтального угла применяютспособ повторений. При способе повторений уголизмеряется несколько раз в каждом полуприеме путем последовательногооткладывания этого угла на лимбе. При этом, для умень-Рис. 28. Схемы измерения горизонтальныхугловшения ошибки отсчитывания по лимбу, отсчет снимается толькопри начальном наведении на одну из точек (с) и конечном наведениина вторую точку (а). Тогда величина угла будет равна

где п — число повторений.Порядок работы при измерении горизонтального угла способомповторений заключается в следующем. Установив теодолит надвершиной измеряемого угла, точкой В (рис. 28, а) закрепляют алидадутак, чтобы отсчет на лимбе был близким к нулю и движениемлимба наводят зрительную трубу на левую точку С. Пусть отсчетс равен 0°20'. В этом положении лимбзакрепляют. Вращая алидадупо ходу часовой стрелки, наводят зрительную трубу на правуюточку А. Отсчет по горизонтальному кругу в этом случае не снимаетсяили записывается его приближенное значение для контроля.Открепляют лимб и вторым вращением его наводят зрительнуютрубу на левую точку. Снова закрепляют лимб и вращением алидадынаводят трубу на правую точку. Далее вращением лимба, уже втретий раз, наводят на левый предмет и, открепив алидаду, снованаводят на правую точку. При измерении угла тремя повторениямипосле третьего наведения на правую точку снимается отсчет.Пусть этот отсчет а будет равен 220°30'. Таким образом, дуга,соответствующая измеряемому углу, была отложена на лимбетри раза и суммарное значение получилось равным 3/? == 220°30'—0°20' = 220° 10'. Следовательно, величина измеряемогоугла, полученного из одного полуприема, будет равна__

Если при отложении угла нуль алидады перешел через нулевойштрих лимба, к последнему отсчету добавляется 360°.Для измерения угла вторым полуприемом переводят трубу череззенит и повторяют те же действия, но в обратном направлении сточки А на точку С, вращая алидаду против хода часовой стрелки,а лимб вместе с алидадой — по ходу часовой стрелки. Из результатовизмерения угла в двух полуприемах берется среднее значение.Измерение горизонтального угла способом повторений требует большоговнимания при использовании закрепительных и наводящихвинтов лимба и алидады.В некоторых случаях при измерении горизонтальных углов наодной точке необходимо измерить не один угол, а несколько. Например,при привязке теодолитного хода к сторонам геодезическойсети, кроме поворотного угла теодолитного хода, необходимо измеритьодин или два примычных угла на пункты геодезическойсети. В этих случаях удобнее измерять углы с п о с о б о м к р у г о выхприемов.Установив теодолит над точкой В (рис. 28, б), выбирают исходноенаправление, например, ВС и, установив отсчет, близкийк нулю, движением лимба наводят на исходную точку. Закрепивлимб, движением алидады по ходу часовой стрелки последовательновизируют на все точки, каждый раз отсчитывая по шкале горизонтальногокруга. Полуприсм заканчивают повторным наведениемна исходную точку. При этом полученный отсчет должен отличатьсяот первоначального не более чем на удвоенную точность отсчета.Переведя зрительную трубу через зенит, выполняют второй полуприем,вращая алидаду в обратном направлении, т. е. против ходачасовой стрелки. Далее вычисляют средние значения отсчетов изполуприемов, записывая значения градусов из первого полуприема.Взяв среднее из отсчетов на исходный пункт в начале и концеприема, приводят направления к исходному, вычитая из среднихотсчетов на каждое направление средний отсчет на исходное направление.При необходимости повысить точность результатов углы измеряютнесколькими приемами, выполняя перестановку лимба междуприемами на 180° : п, где п — число приемов.Дополнительным контролем при измерении углов способом круговыхприемов является постоянство двойной коллимационной ошибки2с, получаемой как разность отсчетов на одноименные направленияпри круге право и круге лево. Колебания этой величины недолжны превышать удвоенной точности отсчетного приспособления.Пример записи измерения горизонтальных углов способом круговыхприемов приведен в табл. 8.Таблица 8Журнал измерения горизонтальных углов способом круговых приемовТеодолит 2Т30 № 30791

На точность измерения горизонтальных углов, кроме ошибкиотсчитывания, могут влиять ошибки визирования, ошибки центрированияприбора, ошибки установки вех, на которые проводитсявизирование при измерении угла. Ошибка визирования в современныхтеодолитах незначительна. Так, для теодолита Т30 с увеличениемтрубы v = 20х ошибка визирования будет равна 3".Центрирование теодолита выполняется при помощи нитяногоотвеса с ошибкой порядка 3—5 мм. При использовании оптическогоцентрира ошибка центрирования около 0,5 мм. Ошибки центрированиясильнее сказываются при измерении углов, близких к 180°,и углов, составленных короткими сторонами. Для уменьшения влияниянаклона вех, установленных в конечных точках сторон измеряемогоугла, визирование необходимо проводить на нижнюючасть вехи.

21. Измерение вертикальных углов. Место нуля и приведение его к нулю. Вертикальным углом или углом наклона v называется угол, составленный визирной осью зрительной трубы, наведенной на определяемую точку, с горизонтальной плоскостью. Измерение углов наклона выполняют для определения горизонтальных проекций линий, измеренных стальной лентой, при определении превышения методом тригонометрического нивелирования, при определении высоты сооружения или отдельных его точек, а также при решении ряда других задач на строительной площадке. Измерение вертикальных углов производится с помощью вертикального круга, укрепляемого на оси вращения зрительной трубы теодолита. Лимб вертикального круга 1 (рис. 29, а) жестко связан со зрительной трубой 6, причем нулевой диаметр лимба параллелен визирной оси трубы КК'. При измерении вертикального угла лимб вращается вместе с трубой относительно неподвижной алидады 3.Перед отсчетом по лимбу нулевой диаметр алидады vv' приводится в горизонтальное положение. Для этого у теодолита Т15 и некоторых других моделей с алидадой вертикального круга связан цилиндрический уровень 5. Пузырек этого уровня приводится на середину установочным винтом уровня 2. Отсчет по лимбу покажет величину измеряемого угла наклона. Теодолиты Т30 и 2Т30 не имеют уровня при алидаде вертикального круга, поэтому перед наведением наточку приводится на середину пузырек уровня алидады горизонтального круга с помощью подъемного винта, по направлению которого расположен уровень. Если визирную ось поставить в горизонтальное положение и привести пузырек уровня на середину, то отсчет по лимбу вертикального круга должен быть равен нулю, что будет соответствовать нулевому значению угла наклона. Однако, если ось уровня ии'(рис. 29, б) окажется не параллельной нулевому диаметру алидады vv', последний составит с визирной осью КК' некоторый угол и отсчет по лимбу будет отличаться от нуля. Этот отсчет является местом нуля вертикального круга (М0).Таким образом, м е с т о м нуля в е р т и к а л ь н о г о круга называется отсчет по лимбу вертикального круга, соответствующий горизонтальному положению визирной оси трубы и положению пузырька уровня на середине. Поскольку у теодолитов не имеется приспособления для приведения визирной оси в горизонтальное положение, определение места нуля выполняется путем наведения на какую-либо точку при двух положениях вертикального круга —справа и слева от трубы. Вид формул, по которым вычисляется место нуля и угол наклона, зависит от оцифровки делений на лимбе вертикального круга. Так, у теодолитов с металлическими кругами (ТТ-50, ТТ-5) деления на лимбе подписаны от 0 до 360°по ходу часовой стрелки. В этом случае формулы для вычисления места нуля и угла наклона будут иметь вид Рис. 29. Схемы измерения вертикальных углов

где КП и КЛ — отсчет по лимбу вертикального круга при положении вертикального круга справа и слева от трубы. У теодолита ТЗО деления подписаны от 0 до 360° против хода часовой стрелки. Для этого теодолита

При вычислениях по формулам (42) и (43) к отсчетам, меньшим90°, прибавляется 360°.Пример. При измерении вертикального угла теодолитом ТЗО получены следующие отсчеты: КЛ =3°22'; КП = 176°42'. Место нуля и угол наклона в этом случае найдутся по формулам

Сходимость значений вертикального угла, полученных по трем формулам, свидетельствует о правильности выполненных вычислений. У теодолитов Т15 и 2Т30 деления на лимбе вертикального круга подписаны от 0 до 75° в обе стороны — по ходу и против хода часовой стрелки, причем деления, подписанные по ходу часовой стрелки, сопровождаются знаком минус (рис. 29, а). В этом случае

Например, вертикальный угол измерен теодолитом 2Т30. Получены отсчеты: КЛ =—4°11; КП = +4°12'. Место нуля вертикального круга и угол наклона будут равны

Контролем правильного измерения вертикальных углов является постоянство места нуля на точке стояния прибора. Колебание МО не должно превышать двойной точности отсчетного устройства. Если МО значительно отличается от нуля, возникают трудности при вычислении углов наклона в полевых условиях. Поэтому место нуля приводят к значению, близкому к 0°.Исправление МО у теодолитов, имеющих уровень при алидаде вертикального круга (Т15 и др.) производится следующим образом. С помощью наводящего винта трубы ставят отсчет по вертикальному кругу, равный полученному МО. Визирная ось трубы займет в этот момент горизонтальное положение. Установочным винтом уровня вертикального круга совмещают нуль отсчетного устройства с нулем лимба, при этом пузырек уровня уйдет из нуль-пункта. Исправительными винтами уровня 4 (см. рис. 29,а) приводят пузырек уровня на середину. У теодолитов, не имеющих уровня при алидаде вертикального круга (Т30, 2Т30 и др.) исправление МО производится иначе. По отсчетам, полученным после наведения на точку при положении вертикального круга слева и справа от трубы, вычисляют угол наклона v. Труба при этом должна оставаться наведенной на точку. Наводящим винтом трубы устанавливают отсчет, равный вычисленному значению угла v. Центр сетки нитей после этого сместится с наблюдаемой точки. Действуя вертикальными исправительными винтами сетки нитей, совмещают ее центр с изображением точки. После юстировки места нуля данным способом необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси к оси вращения трубы

22. Линейные измерения. Общие сведения. Подготовка линии к измерению. Измерение линий мерной лентой, рулеткой, светодальномером, спутниковыми приемниками. Ручной лазерный дальномер DISTO.Мерные приборы. Расстояния в геодезии измеряют мерными приборами и дальномерами. Мерными приборами называют ленты, рулетки, проволоки, которыми расстояние измеряют путём укладки мерного прибора в створе измеряемой линии. Дальномеры применяют оптические и светодальномеры.Мерные ленты типа ЛЗ изготавливают из стальной полосы шириной до 2,5 см и длиной 20, 24 или 50 м. Наиболее распространены 20-метровые ленты. На концах лента имеет вырезы для фиксирования концов втыкаемыми в землю шпильками. На ленте отмечены метровые и дециметровые деления. Для хранения ленту наматывают на специальное кольцо. К ленте прилагается комплект из шести (или одиннадцати) шпилек.Рулетки–узкие (до 10 мм) стальные ленты длиной 20, 30, 50, 75 или 100 м с миллиметровыми делениями. Для высокоточных измерений служат рулетки, изготовленные из инвара–сплава (64% железа, 35,5% никеля и 0,5% различных примесей), имеющего малый коэффициент линейного расширения. Для измерений пониженной точности применяют тесьмяные и фиберглассовые рулетки. Компарирование. До применения мерных приборов их компарируют. Компарированием называется сравнение длины мерного прибора с другим прибором, длина которого точно известна.Для компарирования ленты ЛЗ на ровной поверхности (например, досчатой, каменной) с помощью выверенной образцовой ленты отмеряют отрезок номинальной длины (20 м) и укладывают на том же месте проверяемую рабочую ленту. Совместив нулевой штрих ленты с началом отрезка, закрепляют конец ленты в этом положении. Затем ленту растягивают и линеечкой измеряют величину несовпадения конечного штриха ленты с концом отрезка, то есть отличиеlдлины ленты от номинала. В последующем эту величину используют для вычисленияпоправок за компарирование. Ими исправляют результаты измерений лентой. Еслиlне превышает 12 мм, поправкой за компарирование пренебрегают.Для компарирования ленты в полевых условиях на ровной местности закрепляют концы базиса. Базис измеряют более точным прибором (светодальномером, рулеткой или лентой, проверенной на стационарном компараторе), а затем компарируемой лентой. Из сравнения результатов измерений получают поправкуl. Измерения выполняют несколько раз и за окончательный результат принимают среднее.Рулетки, предназначаемые для высокоточных измерений, компарируют на стационарных компараторах, где по результатам проверки длины ленты при разных температурах выводят уравнение её длины:l = l0 +l +l0 (t t0). (8.1)Здесьlдлина ленты при температуреt;l0номинальная длина;l поправка к номинальной длине при температуре компарированияt0;температурный коэффициент линейного расширения. Для новых рулеток уравнение длины указывают в паспорте прибора. Вешение линии. Перед измерением длины линии на её концах устанавливают вехи. Если длина линии превышает 100 м или на каких-то её участках не видны установленные вехи, то в их створе ставят дополнительные вехи (створом двух точек называют проходящую через них вертикальную плоскость). Вешение обычно ведут«на себя». Наблюдатель становится на провешиваемой линии у вехиA(рис. 8.1,а), а рабочий по его указаниям ставит веху1так, чтобы она закрыла собой вехуB. Таким же образом последовательно устанавливают вехи2, 3и т. д. Установка вех в обратном порядке, то есть«от себя», является менее точной, так как ранее выставленные вехи закрывают видимость на последующие.

Рис. 8.1. Вешение линии: а– “на себя”;б– через препятствие;в– то же (вид в плане).

Если точки AиBнедоступны или между ними расположена возвышенность (рис. 8.1,б, в), то вехи ставят примерно на линииABна возможно большем расстоянии друг от друга, но так, чтобы в точкеCувидеть вехиBиD, а в точкеDвехиAиC. При этом рабочий в точкеCпо указаниям рабочего в точкеDставит свою веху в створ линииAD. Затем рабочий в точкеDпо указаниям рабочего в точкеCпереносит свою веху в точкуD1, то есть в створ точекCиB. Затем из точкиСвеху переносят в точкуС1и так далее до тех пор, когда обе вехи окажутся в створеAB.Измерение длин линий лентой. Ориентируясь по выставленным вехам, два мерщика откладывают ленту в створе линии, фиксируя концы ленты втыкаемыми в землю шпильками. По мере продвижения измерений задний мерщик вынимает из земли использованные шпильки и использует их для подсчета числа отложенных лент. Измеренное расстояние равноD=20n+r, гдеnчисло отложенных целых лент иr– остаток (отсчет по последней ленте, меньший 20 м). Длину измеряют дваждыв прямом и обратном направлениях. Расхождение не должно превышать 1/2000 (при неблагоприятных условиях - 1/1000). За окончательное значение принимают среднее.Введение поправок. Измеренные расстояния исправляют поправками за компарирование, за температуру и за наклон.Поправка за компарированиеопределяется по формулеk = nl ,гдеlотличие длины ленты от 20 м иnчисло уложенных лент. При длине ленты больше номинальной–поправка положительная, при длине меньше номинальной–отрицательная. Поправку за компарирование вводят в измеренные расстояния, еслиl2 мм.Поправка за температуруопределяется по формулеt=D(tt0)где термический коэффициент расширения (для стали= 0,0000125);tиt0температура ленты во время измерений и при компарировании. Поправкуtучитывают, еслиtt0>10.Поправка за наклонвводится для определения горизонтального проложенияdизмеренного наклонного расстоянияD

d = Dcos, (8.2 гдеугол наклона. Вместо вычисления по формуле (8.2) можно в измеренное расстояниеD ввести поправку за наклон:d=D+, где = d D = D (cos 1) = 2D sin 2 . (8.3)По формуле (8.3) составляют таблицы, облегчающие вычисления.Поправка за наклон имеет знак минус. При измерениях лентой ЛЗ поправку учитывают, когда углы наклона превышают 1. Если линия состоит из участков с разным уклоном, то находят горизонтальные проложения участков и результаты суммируют.Углы наклона, необходимые для приведения длин линий к горизонту, измеряют эклиметром или теодолитом. Эклиметр имеет внутри коробки 5 (рис. 8.2, а) круг с градусными делениями на его ободе. Круг вращается на оси и под действием укреплённого на нём груза 3 занимает положение, при котором нулевой диаметр круга горизонтален. К коробке прикреплена визирная трубка с двумя диоптрами - глазным 1 и предметным 4.

Рис. 8.2. Эклиметр: а– устройство;б– измерение угла наклонаДля измерения угла наклонав точкеB(рис. 8.2, б) ставят веху с меткойMна высоте глаза. Наблюдатель (в точкеA), глядя в трубку 2 эклиметра, наводит её на точкуMи нажатием кнопки 6 освобождает круг. Когда нулевой диаметр круга примет горизонтальное положение, против нити предметного диоптра 4 берут отсчёт угла наклона. Точность измерения угла эклиметром 1530. Поверку эклиметра выполняют измерением угла наклона одной и той же линии в прямом и обратном направлениях. Оба результата должны быть одинаковы. В противном случае надо переместить груз 3 в такое положение, при котором отсчёт будет равен среднему из прямого и обратного измерений.Точность измерений лентой в разных условиях различна и зависит от многих причиннеточное укладывание ленты в створ, ее непрямолинейность, изменения температуры ленты, отклонения угла наклона ленты от измеренного эклиметром, неодинаковое натяжение ленты, ошибки фиксирования концов ленты, зависящие от характера грунта и др.

Приближённо точность измерений лентой ЛЗ считают равной 1:2000. При благоприятных условиях она в 1,5 –2 раза выше, а при неблагоприятных–около 1:1000. Измерение расстояний рулетками. Измерения рулеткой, выполняемые для составления плана местности, аналогичны измерениям лентой ЛЗ. Для измерений с более высокой точностью, необходимой, например, в разбивочных работах, выполняемых при строительстве сооружений, измеряемую линию расчищают, выравнивают и разбивают на отрезки по длине рулетки, забивая в створе линии до уровня земли колья и отмечая створ втыкаемыми в них иглами или ножами. При неровной поверхности на неё укладывают доски или даже делают мостки. Для измерения пролёта между соседними иглами (ножами) рулетку укладывают вдоль пролёта и натягивают с той же силой (50 или 100H), что и при компарировании, используя для этого динамометр. Отсчёты по рулетке берут одновременно по команде против двух игл (лезвий ножей). Длину пролётаdiопределяют по формулеdi = П  З,где П и Зпередний (больший) и задний отсчёты по шкале рулетки. Полученный результат исправляют поправками за компарирование и температуру, используя уравнение длины рулетки (8.1).Если линия имеет наклон, необходимо учесть поправку ,гдеhпревышение между концами пролёта, измеряемое нивелиром.Длина линии определится как сумма длин пролётов. Относительные ошибки расстояний при такой методике измерений 1:50001:10000.8.2. Определение недоступных расстоянийЕсли 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и. ИзABC находятd = b sin  / sin ( + ),где учтено, чтоsin=sin(180) =sin(+).

Рис. 8.3. Определение недоступного расстояния Для контроля расстояние dопределяют ещё раз из треугольникаABC1и при отсутствии недопустимых расхождений вычисляют среднее.8.3. Нитяный дальномерТеория нитяного дальномера. Зрительные трубы многих геодезических приборов снабжены нитяным дальномером. Сетка нитей зрительной трубы, кроме основных штрихов (вертикальных и горизонтальных), имеет дальномерные штрихиaиb(рис. 8.4,а). РасстояниеDот оси вращения прибораMM(рис. 8.4,б) до рейки ABравноD = L + f + ,гдеLрасстояние от фокуса объектива до рейки;fфокусное расстояние;расстояние между объективом и осью вращения прибора. Лучи, идущие через дальномерные штрихи сеткиaиbпараллельно оптической оси, преломляются объективом, проходят через его фокусFи проецируют изображения дальномерных штрихов на точкиAиB, так что дальномерный отсчёт по рейке равенn. Обозначив расстояние между дальномерными штрихамиp, из подобных треугольниковABFиabFнаходимL = n f / p. Обозначивf / p = Kиf + = c, получаемD = K n + c, гдеKкоэффициент дальномера и cпостоянная дальномера.

Рис. 8.4. Нитяный дальномер: а) – сетка нитей;б) – схема определения расстояния При изготовлении прибораfиpподбирают такими, чтобыK=100, а постояннаяcбыла близкой к нулю. ТогдаD = 100n. Точность измерения расстояний нитяным дальномером1/300. Определение горизонтального проложения линии, измеренной нитяным дальномером. При измерении наклонной линии отсчёт по рейке это отрезокn = AB(рис. 8.5). Если бы рейку наклонить на угол, то отсчёт был бы равенn0 = A0B0 = ncosи наклонное расстояниеD=Kn0+c = Kncos+c.

Рис. 8.5. Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

Умножив наклонное расстояние Dнаcos, получим горизонтальное расстояниеd = K ncos 2 + c cos.Прибавив и отнявс cos 2 , после преобразований получимd= (Kn+с)cos 2 + 2ccossin 2 (2).Вторым слагаемым по его малости пренебрежем. Получимd= (Kn+с)cos 2 . Вычисления упрощаются, если воспользоваться составленными с использованием этой формулы «Тахеометрическими таблицами».8.4. Светодальномеры, электронные тахеометрыСветодальномер–прибор, измеряющий расстояние по времени прохождения его световым сигналом. В комплект светодальномера входят приёмопередатчик и отражатель. Приемопередатчик 1 (рис. 8.6) устанавливают на штативе на одном конце измеряемой линии, а отражатель 2 на специальной вешке или тоже на штативе – на другом.

Рис. 8.6. Измерение расстояния светодальномером

Приёмопередатчик излучает световой сигнал, принимает его после возвращения от отражателя, измеряет время t, прошедшее от излучения до приёма, и вычисляет расстояниеD = vt/2.Здесьv– скорость света (при средних условияхv 299710 км/с). Времяtнеобходимо измерять с высокой точностью. Так, для точности в расстоянии 1 см время надо знать с ошибкой не более 10 -10 с. Измерение времени выполняется фазовым или импульсным методом.

Рис. 8.7. Схема импульсного светодальномера

В импульсном светодальномере (рис. 8.7) лазерный источник излучения 3 под воздействием генератора импульсов 2 периодически посылает через объектив 4 световой импульс. Одновременно переключатель 7 запускает счётчик 8 временных импульсов, поступающих от высокочастотного генератора 1. Световой импульс, отразившись от отражателя 5, поступает на преобразователь 6, который через переключатель 7 останавливает счётчик 8. Число импульсов, сосчитанное счётчиком 8, пропорционально прошедшему времени и, следовательно, измеряемому расстоянию. Для повышения точности измерения выполняются многократно и результаты осредняются процессором 9. Измеренное расстояние высвечивается на табло. Измеренное расстояние исправляют поправками за атмосферное давление, температуру и влажность воздуха, влияющие на скорость света. Для получения горизонтального проложения вводят поправку за наклон. Конструктивно приемопередатчик представляет собой отдельный прибор, насадку на теодолит или блок, входящий в состав электронного тахеометра. По их назначению принято различать светодальномеры для построения государственных геодезических сетей, светодальномеры для прикладной геодезии и маркшейдерии и светодальномеры для топографических съёмок. Точность топографических светодальномеров 2 – 3 см, а применяемых в прикладной геодезии 2 – 3 мм. Отражатели бывают призменные и плёночные. Основным элементом призменного отражателя (рис. 8.8б) является стеклянная трипельпризма отражающая световые лучи в тех направлениях, откуда они пришли. Для увеличения дальности измерений изготавливают многопризменные отражатели. Плёночный отражатель представляет собой отражающую свет пластиковую плёнку размером 11 см и больше, на которую нанесены штрихи (например, вертикальный и горизонтальный). Дальность измерений с пленочными отражателями меньше, чем с призменным. Но зато пленочный отражатель можно закрепить там, где установить призменный отражатель невозможно, например – приклеить в нужном месте на сооружение. Кроме того, пленочные отражатели гораздо дешевле призменных. При выполнении угловых измерений центр штрихов на отражателе служит визирной целью.Существуют светодальномеры, использующие диффузное отражение сигнала от предметов и не требующие отражателя. Таким дальномером является "лазерная рулетка" Disto фирмы Leica (Швейцария). Прибор используют без штатива, с руки. Световой луч наводят на нужные объекты и на шкале читают расстояния до 200 м с точностью 1,5 мм.

23. Задачи и методы нивелирования. Способы геометрического нивелирования. Нивелирный ход.. Методы нивелированияНивелированиемназывается измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить. В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды нивелирования.Геометрическое нивелированиеметод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Этоосновной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения. Тригонометрическое нивелированиеметод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.Барометрическое нивелированиеосновано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности0.5 м, в горной1.5 м.Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС иGPSвыполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точкамис точностью 1015 мм.9.2. Геометрическое нивелированиеГеометрическое нивелирование выполняют, используя нивелир и нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых вертикально нивелирных реек. Оцифровка шкал на рейках возрастает от пятки рейки вверх. Если на пятке рейки расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию от пятки до луча визирования. Геометрическое нивелирование выполняют двумя способами“из середины” и “вперед”.

Рис. 9.1. Нивелирование: а  из середины; б  вперед; ee – исходная уровенная поверхность

Нивелирование из середины– основной способ. Для измерения превышения точкиB над точкойA(рис. 9.1а) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точкахАиВустанавливают нивелирные рейки. Берут отсчетaпо задней рейке и отсчетbпо передней рейке. Превышение вычисляют по формулеh = a b Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее. Если известна высотаHAточкиА, то высотуHВточкиВвычисляют по формулеHB = HA + hAB. (9.1) Принивелировании вперед(рис. 9.1б) нивелир устанавливают над точкойAи измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибораk. В точкеB, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчетb по черной стороне рейки. Вычислив превышениеh = k – b, по формуле (9.1) находят высоту точкиВ. На строительной площадке, где на земляных работах, укладке бетона или асфальта и пр. требуется с одной стоянки нивелира определить высоты многих точек, сначала вычисляют общую для всех точек высотуHГИгоризонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелираHГИ = HA + k, а затем – высоты определяемых точек

где 1, 2, … номера определяемых точек. Если точкиАиВ, расположены так, что измерить между ними превышение с одной установки нивелира невозможно, превышение измеряют по частям, то есть прокладываютнивелирный ход (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Нивелирный ход

Превышения вычисляют по формулам (см. рис. 9.2):h1=a1b1;h2=a2b2;h3=a3b3;Превышение между конечными точками хода АиВравно сумме вычисленных превышенийhAB = h1 + h2 + h3,а высота точкиВопределится по формуле (9.1).

24. Нивелиры. Классификация и типы. Устройство нивелира с цилиндрическим уровнем и с компенсатором.9.3. НивелирыОтечественная и зарубежная промышленность выпускает приборы различной конструкции и точности. По устройству различают следующие типы нивелиров. Нивелиры с уровнем при трубе снабжены точным цилиндрическим уровнем, приводимым для измерений вместе со зрительной трубой в горизонтальное положение вручную. Нивелирами с уровнем при трубе являются нивелиры российского производства Н-3, Н-05, 3Н5Л и др. Нивелиры с компенсатором углов наклонаотличаются наличием устройства, автоматически приводящего визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Компенсатор работает в пределах 1215, поэтому прибор предварительно устанавливают в рабочее положение по круглому уровню. Такими нивелирами являются Н-3К, 3Н2КЛ и др.Нивелиры с оптическим микрометром(например, нивелир Н-05) имеют перед объективом стеклянную пластину, повороты которой вокруг ее горизонтальной оси смещают лучи света параллельно самим себе. Это позволяет наводить визирную ось точно на штрих рейки. Величина смещения измеряется оптическим микрометром, чем достигается высокая точность отсчета по рейке.Лазерные нивелирыизлучают видимый пучок света. Отсчет берут по световому пятну на рейке.Цифровые нивелирыавтоматически формируют отсчет по рейке, шкала которой представляет собой штриховой код. Снабжены компенсатором углов наклона. Отсчеты по рейкам регистрируются на магнитном носителе. Примером такого прибора является нивелирSDL30M, Япония. По точности нивелиры делят навысокоточные, точные и техническиев зависимости от величины средней квадратической погрешностиmhизмерения превышения на 1 км двойного хода (табл. 9.1). Таблица 9.1

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎