10035
.pdf51
Внимание: 1. Если в полуприёме отсчёт на точку С оказался меньше отсчёта на точку В, то к отсчёту на точку С надо прибавить 360° и только после этого вычесть отсчёт на точку В.
2. Начинать первый полуприём можно как при КЛ, так и при КП.
ЖУРНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ СПОСОБОМ ПРИЁМОВ
Название |
|
|
Величина угла |
|||
Станц |
Точки |
Отсчёты по горизонтальному |
Из полуприёмов |
|
||
визирова |
кругу теодолита при КЛ и КП |
Средняя |
||||
ия |
β = С – В |
|||||
ния |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
Первый полуприём |
|
|
||
|
С |
КЛ |
156° 48' |
55° 37' |
|
|
А |
В |
КЛ |
101° 11' |
|
55° 36,5' |
|
Второй полуприём (сместить лимб) |
|
|||||
|
|
|
||||
|
С |
КП |
332° 01' |
55° 36' |
|
|
|
В |
КП |
276° 25' |
|
|
10.5. ИЗМЕРЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ ТЕОДОЛИТОМ
Вертикальным углом (углом наклона) линии местности АВ называется угол ν между этой линией и её проекцией на горизонтальную плоскость. Для его измерения необходимо, чтобы визирная ось зрительной трубы теодолита была параллельна линии местности АВ.
Для этого следует измерить высоту инструмента i , отметить её на вешке (рейке), установленной в точке В и наводить среднюю горизонтальную нить сетки на эту метку. Эта операция называется – визирование на высоту инструмента.
Для измерения углов наклона теодолит снабжён вертикальным градуированным кругом, скреплённым со зрительной трубой.
Если установить визирную ось зрительной трубы VV в горизонтальное положение, то нулевой диаметр отсчётного устройства, проходящий через центр вертикального круга и отсчётный индекс И должны совпасть с линией О-О. Несовпадение характеризуется местом нуля (МО) – отсчётом по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы VV горизонтальна, а пузырёк уровня при алидаде горизонтального круга находится в нуль-пункте.
52
Порядок измерения угла наклона следующий:
1.Установив теодолит в точке А и измерив высоту инструмента i, визируют при КЛ на рейку в точке В так, чтобы средняя нить сетки располагалась на отсчёте равном i. Берут отсчёт КЛ = +6° 41'.
2.Переведя трубу через зенит, вновь визируют на рейку в точке В на высоту инструмента i и берут отсчёт КП = – 6° 39'.
Внимание! У современных теодолитов применена секторная оцифровка вертикального круга с указанием знаков «плюс» и «минус». Кроме того, перед взятием отсчётов необходимо обращать внимание на положение пузырька цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга и при необходимости приводить его в нуль-пункт.
3.Вычисляют место нуля МО и угол наклона ν:
Внимание: По трём формулам МО = (КЛ + КП)/2 = (+6° 41' – 6° 39')/2 = +0° 01', должно получиться одно и то
= (КЛ - КП)/2 = (+6° 41' + 6° 39')/2 = +6° 40', |
же значение угла наклона ν, |
||
= КЛ - МО = +6° 41' – 0° 01' = +6° 40', |
который |
может |
быть |
= МО - КП = +0° 01'+ 6° 39' = +6° 40'. |
положителен или отрицателен. |
Для определения МО и ν необходимо выполнить одни и те же действия с той разницей, что при определении МО теодолит можно устанавливать в любом месте и визировать на любую точку. При измерении же угла наклона ν теодолит устанавливают в начальной или конечной точке линии и визируют на высоту инструмента.
10.6. ПРИВЕДЕНИЕ МЕСТА НУЛЯ К НУЛЮ
Величина МО не должна превышать 2t – двойной точности отсчётного устройства теодолита. Если она больше, то производят юстировку, которая называется: «приведение места нуля к нулю», и выполняется следующим образом:
53
1. Измеряют угол наклона ν на любую чётко различимую точку.
Оставляют трубу наведённой на эту точку и вычисляют МО и угол наклона ν. 2. Наводящим винтом 18 зрительной трубы устанавливают на
вертикальном круге отсчёт, равный углу наклона ν (при этом перекрестие сетки сместится с точки наводки).
3. Вертикальными исправительными винтами сетки нитей возвращают перекрестие в точку наводки.
Следует помнить, что МО не зависит от углов наклона ν и его значение в процессе работы не должно меняться.
10.7. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ
Точность измерения горизонтальных углов теодолитом зависит от
инструментальных ошибок и от ошибок центрирования прибора и визирных целей.
Инструментальные ошибки:
1. Неперпендикулярность оси вращения трубы SS и основной оси ОО. Её влияние исключают путем измерения углов при КЛ и КП.
2. Коллимационная ошибка за счёт неперпендикулярности визирной оси VV и оси вращения трубы SS. Её влияние исключают путем измерения углов при КЛ и КП.
3. Ошибка визирования – её полностью исключить нельзя, она зависит от качества зрительной трубы.
4. Ошибка отсчитывания – её величина зависит от точности отсчётного приспособления.
Ошибки центрирования:
Эти ошибки возникают за счёт неточного центрирования теодолита в вершине А измеряемого угла и неправильной установки вешек в точках В и С.
Если теодолит установлен в точке А' (вместо А), а вешки в точках В' и С' (вместо В и С), то при измерении горизонтального угла ВАС будет измерен неправильный угол В'А'С'. Для исключения этого необходимо, во-первых,
54
тщательно центрировать теодолит в вершине А измеряемого горизонтального угла. Во-вторых, вешки В' и С' надо устанавливать строго по створу АВ и АС.
Для исключения влияния невертикальности вешек на точность измерения горизонтального угла следует наводить перекрестие сетки нитей на самую нижнюю видимую часть вехи.
11.ПРОСТЫЕ ТЕОДОЛИТЫ И ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАХЕОМЕТРЫ
Упростых теодолитов (в отличие от повторительных теодолитов) нет закрепительного и наводящего винтов лимба.
4Т30П |
К простым |
теодолитам |
относятся, |
например, |
||
технический теодолит 4Т30П, точные теодолиты |
||||||
|
||||||
|
|
|
|
|
||
|
серии Т5 и Т2 и др. |
|
|
|||
|
Теодолит |
4Т30П |
является |
четвёртой |
|
модификацией базовой модели Т30. Отличительной |
|
|
особенностью этого теодолита является наличие |
|
|
рукоятки 1, после лёгкого нажатия на которую можно, |
|
1 |
путём её вращения, производить перестановку лимба, |
|
например, между первым и вторым полуприёмами при |
||
|
||
|
измерении горизонтальных углов, или установить на |
|
|
лимбе любой отсчёт. |
55
2Т5 |
В: -0о34,5' |
|
|
|
|
3Т5КП
Г:127о05,3'
2Т2
Г:17о25'27"
3Т2КП
У теодолита 2Т5 закрепительные винты 2 трубы и 6 алидады соосны с наводящими винтами 3 и 5. Лимб наводящего винта не имеет. Для перестановки лимба необходимо нажать на рукоятку 4 и повернуть его на требуемый угол. Алидада вертикального круга снабжена уровнем 9, пузырёк которого приводится в нуль-пункт винтом 7 и наблюдается через поворотную призму 10 .
Теодолит 2Т5 снабжён шкаловым микроскопом. В поле зрения микроскопа 1 видны изображения градусных делений вертикального В и горизонтального Г кругов и две неподвижные шкалы, длины которых равны расстоянию между соседними градусными делениями В и Г лимбов. Шкалы разделены на 60 частей с ценой деления 1'. Каждый десятый штрих обозначен от 0 до 6. Подсветка отсчётной системы осуществляется зеркалом 8, а её фокусировка – вращением окулярной трубочки микроскопа 1. При отсчёте число градусов оп-ределяется по штриху лимба, расположенного в пределах шкалы, а число минут – непосредственно по шкале. На глаз можно оценить десятую долю наименьшего деления шкалы, поэтому отсчёт по ней производится с точностью 0,1'(на рисунке отсчёт по Г кругу 127 05,3').
56
Шкала теодолита 2Т5 для отсчитывания по вертикальному кругу имеет две оцифровки. Верхняя оцифровка служит для отсчитывания, когда в её пределах находится штрих без знака, а нижняя – когда в пределах шкалы располагается штрих со знаком минус (на нашем рисунке отсчет по вертикальному кругу – 0 34,5').
Теодолит 2Т5К является модификацией теодолита 2Т5. Он снабжён оптическим компенсатором при вертикальном круге вместо уровня 9. Теодолит 3Т5КП – третья модификация теодолита Т5, имеющая зрительную трубу прямого изображения.
У теодолита 2Т2 закрепительные винты 3 и 5 трубы и алидады соосны с их наводящими винтами 4 и 6. Перестановка Г лимба осуществляется путём одновременного нажатия на специальную рукоятку и её вращения (на рисунке она не видна). Пузырёк уровня при алидаде вертикального круга приводится в нуль-пункт винтом 7 и наблюдается через поворотную призму 9. Ручка 10 служит для переноски теодолита и для установки на ней визирной вешки.
Теодолит 2Т2 снабжён оптическим микрометром, подсветка которого осуществляется зеркалом 8, а фокусировка – вращением окулярной трубочки микроскопа 1. Оптическая система теодолита передаёт изображения диаметрально противоположных штрихов Г и В кругов в поле зрения отсчётного микроскопа, в котором устроены три окна.
В верхнем окне видны цифры (у нас 17), обозначающие число градусов, и шкала (543210) десятков минут. В центральном окне наблюдаются диаметрально противоположные штрихи горизонтального круга (двойные) или вертикального круга (одинарные). В общем случае изображения верхних и нижних штрихов не совпадают. В боковом окне видны деления оптического микрометра, где цифры слева обозначают минуты, а справа – секунды. Цена наименьшего деления 1", точность отсчитывания составляет десятые доли секунды.
Введение в поле зрения отсчётного микроскопа изображений Г или В круга производится поворотом переключателя, расположенного рядом с рукояткой 2 (на рисунке он не виден). Каждый градус Г и В кругов подписан и разделен на три части, следовательно цена деления лимбов 20'.
Отсчёт производится после совмещения в центральном окне изображений верхних и нижних штрихов лимба вращением рукоятки 2 микрометра. Затем в верхнем окне отсчитывают число градусов (у нас 17 ) и точно по ним отсчитывают десятки минут (20'). В боковом окне отсчитывают по штриху слева минуты (5'), а справа – секунды (27"). Полный отсчёт равен 17 25'27".
Теодолит 3Т2КП – третья модификация теодолита Т2, имеющая зрительную трубу прямого изображения и оптическим компенсатор вместо уровня при алидаде вертикального круга.
Характерной чертой 50–70-х годов нашего столетия явилось широкое внедрение в геодезическое приборостроение достижений физики, оптики,
57
механики, электротехники и др. Появилась тенденция соединения теодолита со светодальномером и микро-ЭВМ. В результате такого синтеза были созданы
электронные тахеометры, которые позволяют автоматизировать процесс угловых и линейных измерений и совместную обработку результатов этих измерений.
С помощью электронного тахеометра можно определять горизонтальные углы, зенитные расстояния, наклонные дальности, горизонтальные проложения, превышения или высоты визируемых точек, приращения координат или координаты точек визирования и др.
S
Z
D
тахеометр
Т
1
h
Так, например, установив прибор в некоторой точке Т и приведя его в рабочее положение, наводят перекрестие сетки или лазерное пятно на точку 1 и на первой странице режима [P1] нажимают клавишу [УСТ 0], а затем клавишу [PАССТ]. На
экране |
отображаются: |
измеренное |
||
расстояние |
(S) |
и |
отсчёты |
по |
вертикальному |
кругу |
(Z) |
и |
|
горизонтальному |
кругу |
(ГУп), который |
Нажимают клавишу [СТОП], а затем клавишу [ SDh], и получают на экране наклонное расстояние S, горизонтальное проложение D и превышение h. Приведенный здесь электронный тахеометр SET 530R/R3 позволяет измерять углы с точностью 5'', дальность измерения расстояний: на одну призму 5000 м с точностью ±(2+2х10-6хD) мм, без отражателя – 350 м с точностью ±(3+2х10-6хD) мм.
На современном этапе особое место отводится тахеометрам с устройством автоматического наведения на точки визирования с помощью лазерного пучка и с измерением расстояний без применения специальных оптических отражателей (пассивное отражение).
58
12. ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Задача линейных измерений заключается в определении горизонтальных проложений линий местности.
Способы линейных измерений подразделяются на непосредственные и косвенные. Непосредственный способ осуществляется с помощью механических мерных приборов. Косвенный – с помощью физико-оптических дальномеров или соответствующих линейно-угловых построений. Для контроля линии измеряют дважды – в прямом и обратном направлениях.
12.1. НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ СПОСОБ ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
В настоящее время этот способ осуществляется с помощью различных рулеток и дорожных колёс. В геодезических работах широко используются тесёмочные, металлические (плоские, желобчатые) и фиберглассовые рулетки длиной 5, 10, 20, 30, 50, 100 м с открытым или закрытым корпусом.
Длина линии измеряется по частям путем последовательной укладки мерного прибора в её створе. Створ – это отвесная плоскость, проходящая через конечные точки А и В данной линии.
Створ фиксируют с помощью вех, устанавливаемых в начальной А и конечной В точках. При значительной длине линии или сложном рельефе её провешивают, то есть устанавливают дополнительно ряд вешек в створе. Измеряют наклонную длину отрезков Li линии и их углы наклона i.
Горизонтальное проложение аb измеряемой линии вычисляют следующим образом:
аb = L1 + L2 + L3 + l + lt + lk ,
59
где l , |
lt |
, lk – суммарные поправки за наклон, за температуру и за |
||||||
компарирование. |
|
|
|
|
вешка |
|
||
|
вешка |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
L1 |
|
|
L2 |
|
L3 |
В |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
А |
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а |
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
аb – с т в о р линии АВ |
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
Поправка за наклон линии местности |
|
|||||
|
|
|
|
|
lν1 = L1 – l1 = L1 – L1 cos 1 = |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
L1 |
|
|
= L1 (1-cos 1) = 2L1 sin2 ( 1/2), |
|||
|
|
1 |
h1 |
lν2 = 2L2 sin2 ( 2/2), и т. д. |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
А |
|
|
|
Суммарная поправка за наклон равна |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
l1 |
|
|
сумме поправок для всех наклонных отрезков: |
|||
|
|
|
|
|
lν = lν1 + lν2 +...+ lνn . |
Поправка за наклон l всегда отрицательна. При угле наклона местности меньше 2 поправка за наклон мала и её можно не учитывать. Если вместо угла наклона известно превышение h между концами измеряемого отрезка, то
поправка за наклон будет: |
|
|
|
|
|
|
||
|
h 2 |
|
|
|
h 2 |
|
h 4 |
|
l 1 = |
1 |
при h1 |
1,5 м |
или l 1 = |
1 |
+ |
1 |
при h1 1,5 м, |
2L |
2L |
8L 3 |
||||||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
и так далее для каждого наклонного отрезка.
Поправка за температуру
lt = ( t – tk )L ,
где = 0,0000125 – коэффициент теплового линейного расширения стали; t – температура, при которой производятся измерения; tk – температура, при которой производилось компарирование мерного прибора (tk 20 ). Знак поправки lt определяется знаком разности ( t – tk ), причем поправку учитывают, если разность эта больше 8 .
60
Поправка за компарирование
Компарирование – это сравнение длины мерного прибора с длиной эталона. Расхождение l равно (lф – l0) , где lф – фактическая длина мерного прибора, определяется на компараторе; l0 – номинальная длина, которая должна быть. Суммарная поправка за компарирование равна lК = n l , где n - число откладываний мерного прибора на линии АВ. Знак поправки соответствует знаку разности (lф – l0).
Точность измерения расстояний стальной рулеткой зависит от следующих ошибок: компарирования; отклонения рулетки от створа; искривления рулетки в горизонтальной и вертикальной плоскостях; пренебрежения поправками за наклон (все это систематические ошибки); непостоянства натяжения рулетки в 10 кг; неточного учёта поправок за наклон и температуру (случайные ошибки).
Относительная ошибка измерений стальной рулеткой составляет 1/3000 в благоприятных условиях (асфальт, дорога, ровная местность) и 1/1000 в неблагоприятных условиях (пересеченная местность, болото, кустарник). В среднем она равна 1/2000.
12.2. КОСВЕННЫЙ СПОСОБ ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Применяемые приборы – светодальномеры, радиодальномеры,
оптические дальномеры. Принцип измерения расстояний свето– или радиодальномерами основан на временном (импульсном), фазовом или частотном методах.
Принцип измерения расстояний оптическими дальномерами основан на оптико-механическом решении параллактического треугольника. Так, если в точку В измеряемой линии поместить базис известной длины b, а в точке А измерить уголна концы этого базиса, то можно вычислить высоту треугольника d, которая и является искомым расстоянием АВ:
d b2 ctg 2 .
Существуют оптические дальномеры с постоянным базисом b и переменным параллактическим углом и дальномеры с постоянным углом и переменным базисом b. К последним относится нитяный дальномер в зрительных трубах геодезических приборов, а в качестве базиса используется