Измерение горизонтальных углов.
1) Способ приемов.
Теодолит устанавливают над вершиной угла так, чтобы головка штатива была приблизительно горизонтальна, а груз отвеса находился над колышком, обозначающим вершину угла, или вблизи него.
Убедившись в устойчивости прибора, ослабляют становой винт и выполняют более точное центрирование, перемещая теодолит в небольших пределах на головке штатива. Далее подъемными винтами приводят прибор в рабочее положение, располагая уровень горизонтального круга вначале вдоль двух подъемных винтов, а затем, повернув алидаду на 90° - по направлению третьего винта. Проверив после этого еще раз точность центрирования, устанавливают алидаду на отсчет близкий к 0° (например 0°12,5´ в табл. 1) и движением лимба наводят трубу на левую визирную цель I (рис 1, а).
Рисунок 1
Как только визирная цель I попала в поле зрения трубы, закрепляют лимб и вращением его наводящего винта совмещают центр сетки с нижним концом вехи, обозначающим точку I; записывают в журнал (табл. 1) отсчет 0°12,5´ (1). Открепляют алидаду и, поворачивая её, наводят трубу на видимую цель П311 вначале грубо, а затем точно с помощью наводящего винта алидады; записывают в журнал отсчёт по шкаловому микроскопу 64°22,5´ (2). На этом заканчивается первый полуприём. Во втором полуприёме трубу переводят через зенит, и все наблюдения проводят при круге право (отсчёты 180°13,5´ и 244°22,5´). Значение горизонтального угла в каждом полуприеме получают как разность отсчетов на П311 и I точки. Если оба значения угла различаются между собой не более, чем на двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 – на 2´) за окончательный результат принимают среднее арифметическое – (64°10´+64°09´)/2=64°09,5´ это и будет окончательное значение угла β.
Таблица 1
2) Способ круговых приемов.
Если при какой-либо точке О требуется измерить несколько горизонтальных углов (рис. 1 б), то пользуются способом круговых приемов. В этом способе прибор центрируют над точкой О, приводят в рабочее положение и выбирают в качестве начального направление на достаточно удаленный и хорошо видимый пункт 1. Установив на лимбе отсчет, близкий к нулю (0°02´, табл.2) движением лимба наводят центр сетки зрительной трубы на точку 1 и записывают полученный при этом отсчет. Закрепив лимб и вращая алидаду по часовой стрелке, последовательно визируют визируют на точки 2, 3 и 4 при круге лево; отсчеты записывают в журнал (см. табл. 2), полуприем заканчивается повторным наведением и отсчетом на начальный пункт 1 (0°01´). Сравнивая между собой начальный и конечный отсчеты на точку 1 («замыкание горизонта») убеждаются, что их расхождение не превышает двойной точности отсчетного устройства (1´ для теодолита Т30) и приступают ко второму полуприему.
Таблица 2
Переводят трубу через зенит, визируют на начальный пункт 1 при круге право, берут отсчет и записывают его в последней строке таблицы (180°03´). Наблюдения остальных пунктов во втором приеме выполняют, вращая алидаду против часовой стрелки и записывая результаты в графу «П». Для контроля измерений вычисляют величину С=Л-П. Колебания величины 2С не должно превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита. При обработке результатов вычисляют средние значения из отсчетов при круге лево и круге право. Далее вычисляют среднее значение из отсчетов на начальную точку и выписывают в графе средних отсчетов над точкой 1. Приведенные направления вычисляют как разность средних отсчетов на данную точку и среднего из двух наведений на точку 1. Так, приведенное направление на точку 3 равно 70°01´-0°02´=70°59´.
Измерение вертикальных углов.
Вертикальный угол – это плоский угол, лежащий в вертикальной плоскости. К вертикальным углам относятся угол наклона и зенитное расстояние. Угол между горизонтальной плоскостью и направлением линии местности называется углом наклона и обозначается буквой ν. Углы наклона бывают положительные и отрицательные.
Угол между вертикальным направлением и направлением линии местности называется зенитным расстоянием и обозначается буквой Z. Зенитные расстояния всегда положительные (рис.2).
Рис.2
Угол наклона и зенитное расстояние одного направления связаны соотношением:
Z + ν = 90,
или
ν = 90 – Z,
или
Z = 90 – ν.
Вертикальный круг теодолита. Вертикальный круг теодолита предназначен для измерения вертикальных углов, то-есть, углов наклона или зенитных расстояний.
Вертикальный круг большинства теодолитов устроен следующим образом: лимб вертикального круга жестко соединен с трубой (насажен на один из концов оси трубы), центр лимба совмещен с геометрической осью вращения трубы, а его плоскость перпендикулярна этой оси. Деления на лимбе наносят по разному: либо от 0 до 360, либо от 0 до 180 в обе стороны со знаками “плюс” и “минус” или без знаков и т.д. Для отсчета по лимбу имеется алидада. Основные части алидады: отсчетное приспособление, цилиндрический уровень (или компенсатор) и микрометренный винт.
Пузырек уровня в момент отсчета приводится в нуль-пункт, то есть, ось уровня служит указателем горизонтального направления. Отсчетным индексом является нулевой штрих отсчетного приспособления. Ось уровня и линия отсчетного индекса (линия, соединяющая отсчетный индекс с центром лимба) должны быть параллельны; при выполнении этого условия линия отсчетного индекса будет горизонтальна в момент взятия отсчета по вертикальному кругу.
Взаимное положение лимба и зрительной трубы должно удовлетворять условию: визирная линия трубы и нулевой диаметр лимба должны быть параллельны.
Оба условия вместе составляют так называемое главное условие вертикального круга теодолита; оно читается так: визирная линия трубы должна занимать горизонтальное положение, когда отсчет по лимбу равен нулю и пузырек уровня находится в нульпункте. На практике оба эти условия могут не выполняться и имеет место случай, изображенный на рис.3-а.
Во-первых, при насаживании лимба на ось трубы между нулевым диаметром лимба и визирной линией трубы остается малый угол x. Во-вторых, линия отсчетного индекса может быть непараллельна оси уровня и между ними существует малый угол y. Таким образом, хотя отсчет по лимбу равен нулю, визирная линия трубы занимает наклонное положение, и угол наклона ее равен:
ν = x + y.
Рис.3
Если установить визирную линию горизонтально (рис.3-б), то отсчет по лимбу станет равным:
N = 360 – (x + y).
Этот отсчет называется местом нуля вертикального круга и обозначается М0.
Таким образом, место нуля вертикального круга теодолита – это отсчет по лимбу вертикального круга при горизонтальном положении визирной линии трубы и оси уровня вертикального круга.
Для конкретного теодолита формулы для вычисления угла наклона и места нуля приводятся в паспорте. Например, для теодолитов 2Т30 и Т15 эти формулы имеют вид:
М0 = 0.5. (NL + NR),
ν = 0.5. (NL – NR),
ν = NL – M0,
ν = M0 – NR.
Положение вертикального круга, при котором отсчет по лимбу вертикального круга равен (с точностью до M0) углу наклона, считается основным; у большинства современных теодолитов основным положением является КЛ.
Для измерения углов наклона удобно иметь М0 близким к нулю, поэтому нужно регулярно выполнять поверку места нуля, которая предусматривает следующие действия:
наведение трубы на точку при КЛ, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
перевод трубы через зенит, наведение трубы на точку при КП, приведение пузырька уровня в нульпункт и взятие отсчета по вертикальному кругу,
вычисление по соответствующим формулам места нуля М0 и угла наклона ν.
Если М0 получается большим, то при основном положении круга нужно навести трубу на точку и микрометренным винтом алидады установить отсчет, равный углу наклона; при этом пузырек уровня отклонится от нульпункта. Исправительными винтами уровня привести пузырек в нульпункт.