Измерение вертикальных углов

Под вертикальным углом (углом наклона) понимают угол в вертикальной плоскости составленный линией горизонта UU¹ и линией визирования UA или UВ (рис.16). Линию горизонта в теодолите технической точности образует ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга. У точных и высокоточных теодолитов алидада вертикального круга имеет свой цилиндрический уровень.

Рисунок 16-Вертикальные углы

Вертикальный угол может принимать положительное и отрицательное значение в зависимости от того выше или ниже линии горизонта расположена точка визирования. На рисунке 16 визирный луч линии UA располагается выше линии горизонта UU′, следовательно, ν имеет положительный знак, а UВ ниже линии горизонта, следовательно, знак угла наклона ν отрицательный.

При измерении углов наклона перекрестие сетки нитей наводят на визирные знаки; в качестве последних обычно используют вехи или рейки.

Измерение вертикального угла выполняют в следующей последовательности:

1. Теодолит устанавливают на штатив и приводят его в рабочее положение.

2. При положении зрительной трубы круг лево (КЛ) вращением наводящего винта зрительной трубы наводят среднюю нить сетки нитей на визирную цель (веху, рейку).

3. Убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу и записывают его в журнал измерений.

4. Открепляют зрительную трубу и алидаду горизонтального круга, переводят зрительную трубу через зенит и снова наводят на ту же точку визирной цели.

5. Убедившись, что пузырек цилиндрического уровня находится в нуль-пункте, снимают отсчет по вертикальному кругу (КП) и записывают его в журнал измерений (табл.2).

Примечание: при снятии отсчета по шкале вертикального круга необходимо внимательно следить за знаком у градусных штрихов лимба. Если перед градусным штрихом стоит знак минус, то отсчет по шкале алидады следует вести от -0.

Таблица 2- Журнал измерения вертикальных углов

№ станции	№ точки наблюд.	Отсчеты по вертикальному кругу	Место нуля МО	Вертикальный угол ν
КЛ	КП
	А	3º15′30″	- 3º19′00″	- 0º01′45″	3º17′15″
В	-1º45′00″	1º41′00″	-0º02′00″	-1º43′00″
С	2º13′00″	-2º16′30″	-0º01′45″	2º14′45″

МО_ср = -0º01′50″ ≈ -0º02′00″

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ НИТЯНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ

Нитяной дальномер относится к классу оптических дальномеров с постоянным параллактическим углом и переменным базисом. Он образован верхней и нижней нитями сетки. Их проекции на нивелирную рейку (рис. 17) отсекают на ней отрезок n. Обозначив расстояние между верхней и нижней нитью буквой р, из подобных треугольников можно написать:

D = (f / p) n +с, (12)

где с – постоянное слагаемое;

f – фокусное расстояние объектива.

В современных теодолитах с мало и его, как правило, не учитывают при измерении расстояния нитяным дальномером.

 

с

Рисунок 17-Схема устройства нитяного дальномера

Отношение (f / p) называется коэффициентом нитяного дальномера и обозначается буквой К. Коэффициент нитяного дальномера К является одной из главных метрологических характеристик зрительных труб, так как при съемочных работах длины линий, в основном, измеряют нитяным дальномером. Конструктивно во всех геодезических приборах К =100.

Дальномерное расстояние определяем по формуле:

D = Кп + с, (13)

 

 

Пример. Отсчеты по дальномерным нитям по рейке равны 2225 мм и 2052 мм.

Тогда: n = 2225 - 2052= 183 мм =18,3 см,

D = Kn =100 * 18,3 см = 1830 см= 18,3 м.

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕВЫШЕНИЙ МЕТОДОМ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

Определение разности высот точек называют превышением h.

Определение превышений по углу наклона и расстоянию между точками называется тригонометрическим нивелированием.

Последовательность определения превышений:

1. Теодолит устанавливают на точке А (рис.18) и приводят в рабочее положение. На точке В отвесно устанавливают рейку

2. Измеряют высоту прибора i с помощью нивелирной рейки или рулетки с точностью до мм.

3. Расстояние от теодолита до рейки измеряют нитяным дальномером при КЛ и КП, снимая отсчеты по всем трем нитям.

4. Угол наклона также измеряют при двух положениях вертикального круга. Результаты измерений записывают в таблицу 3.

При измерении превышений тригонометрическим нивелированием особое внимание необходимо обращать на точность приведения пузырька уровня в нуль – пункт. Перед каждым отсчетом по вертикальному кругу следует убедиться в том, что пузырек в нуль–пункте. Это самая существенная погрешность измерения угла наклона, а следовательно и превышения.

По материалам измерений вычисляют значение МО и угла наклона ν. Контролем правильности отсчетов по вертикальному кругу служит постоянство МО. Правильность отсчетов по дальномерным нитям контролируют вычислением полусуммы отсчетов по нижней и верхней нити. Она должна быть равна высоте наведения V

Рисунок 18 - Схема тригонометрического нивелирования

 

Из рисунка 18 видно, что

h_АВ = h′ + i ­ V. (14)

В свою очередь h′ = d tgν, а d = D cos2ν. Подставив в (14) значения аргументов, получим

h_АВ = 0.5 D sin2ν + i ­ V. (15)

Как видно из формулы (15) для получения превышения тригонометрическим нивелированием необходимо измерить четыре величины: угол наклона, расстояние, высоту прибора и высоту наведения.

 

9. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ С ПРИБОРАМИ

 

Необходимым условием при изучении приборов и выполнении работ с ними является строгое соблюдение трудовой дисциплины и правил охраны труда.

Необходимо всегда помнить и соблюдать следующие основные правила:

- чтобы исключить падение теодолита, штативы геодезических приборов в учебных аудиториях устанавливаются только в специаль­ные металлические подставки (трехлучевые звездочки). Установка штатива непосредственно на пол не допускается;

- при распаковке прибор берется за специальную ручку или ко­лонку, а нивелир - за подставку;

- при закреплении прибора на штативе, прибор удерживается левой рукой, а правой - вворачивается, а после окончания работ выворачнвается становой винт. Отпускать прибор можно, только убе­дившись в надёжном закреплении;

- при установке прибора должен обеспечиваться доступ к нему со всех сторон;

- высота установки прибора должна обеспечивать удобство работы замерщика;

- запрещается поворачивать приборы вокруг вертикальной осн. а зрительную трубу относительно горизонтальной оси при зафикси­рованных закрепительных винтах, что приводит к поломке приборов;

- при разворачивании или складывании деревянной нивелирной рейки необходимо быть аккуратным и внимательным, чтобы не по­вредить пальцы рук:

- при работе с нивелирной рейкой реечник должен надежно её удерживать:

- необходимо проявлять осторожность при установке штативов, имеющих острые башмаки:

- в аудитории категорически запрещается снимать оконные рамы для улучшения освещения:

- запрещается включать вилку осветительного прибора в повре­жденную розетку;

- нельзя ставить на электрошнуры тяжелые или острые предметы:

- запрещается разбирать или ремонтировать осветительные при­боры, розетки или выключатели;

- при подготовке к работе источников питания следует соблю­дать требования инструкции по эксплуатации блока аккумуляторных источников питания;

- категорически запрещается наводить зрительную трубу прибо­ров на солнце без специального фильтра, чтобы не выжечь сетчатку глаза;

- в случае травмирования необходимо поставить в известность преподавателя, ведущего занятие, а при необходимости вызвать ско­рую медицинскую помощь по телефону 03. Оказать первую помощь. Медицинская аптечка находится на кафедре «Графика и геодезия»;

- в аудитории запрещается зажигать спички или зажигалки, допускается подсветка отсчётного устройства теодолита при помощи сотового телефона;

при возгорании — обесточить щит освещения на этаже, принять меры по эвакуации людей и попытаться погасить пламя огнетушите­лями, расположенными в аудиториях, в пожарных ящиках на этаже. а также пожарными рукавами, подключенными к гидрантам в пожар­ных ящиках;

- при сложном возгорании сообщить в службу пожаротушения по городскому телефону 101 или по сотовому телефону 112, далее следует выполнить действия, изложенные в предыдущем пункте:

- вычислительные и графические работы должны выполняться при достаточном освещении;

- на рабочем месте необходимо сидеть прямо, туловище должно быть наклонено вперед с прогнутой вперед поясницей и развернутыми плечами;

- во избежание развития близорукости необходимо следить, чтобы расстояние от глаз до рабочей поверхности равнялось примерно 25-30 см;

- для отдыха глаз рекомендуется периодически закрывать глаза или смотреть вдаль:

- при работе на автомобильной дороге нужно выставлять сигнальщиков для своевременного оповещения о приближающемся транспорте;

- во время работы на улице, при выпадении осадков, прибор снять со штатива, протереть от влаги, уложить в упаковочную коробку и уйти в помещение;

- в зимнее время иней с наружных оптических деталей удаляют сухой мягкой салфеткой:

- во избежание появления деформации узлов и расклейки оптических деталей сушка прибора вблизи источников нагревания недопустима;

 

 

ТЕРМИНЫИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Алидада – часть прибора, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчётного устройства.

Бисектор – двойной вертикальный или горизонтальный штрих сетки нитей.

Вертикальная ось – ось вращения алидады горизонтального крута прибора.

Визирная ось – воображаемая линия, соединяющая перекрестие сетки нитей и оптический центр объектива.

Горизонтальная ось – ось вращения зрительной трубы в вертикальной плоскости.

Горизонтирование теодолита – приведение оси вращения теодолита в отвесное положение по уровню, а плоскости лимба в горизонтальное.

Горизонтирующее устройство – установочное приспособление для горизонтировання прибора.

Закрепительное устройство – установочное приспособление для закрепления подвижного узла прибора в заданном положении.

Зрительная труба – визирное устройство геодезического прибора, содержащее объектив, окуляр и сетку нитей, выполненное из системы линз, призм и зеркал.

Коллимационная плоскость – подвижная вертикальная плоскость, проходящая через вертикальную ось прибора и вращающаяся вокруг неё.

Коллимационная погрешность – угол между фактическим положением визирной оси и требуемым положением.

Колонка – стойка, несущая горизонтальную ось прибора.

Круг – деталь геодезического прибора, несущая лимб.

Лимб – рабочая мера теодолита в виде круговой шкалы.

Метрологическое обеспечение – это установление и применение научно-методических приёмов, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Метрологическое обслуживание – это комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на осуществление метрологического обеспечения на различных этапах существования прибора.

Наводящее устройство – установочное приспособление прибора для наведения зрительной трубы на визирную цель.

Нитяной отвес – инструмент для центрирования теодолита, состоящий из нити и груза с конической нижней частью.

Нуль-пункт – средний штрих ампулы уровня, принятый за нуль.

Оптический центрир – оптический инструмент для центрирования теодолита, встроенный в корпус или подставку теодолита, устанавливаемый в трегер или на подставку.

Ось цилиндрического уровня – касательная к дуге внутренней поверхности уровня в нуль-пункте.

Отсчёт по угломерному кругу – угловая величина дуги между нулевым штрихом лимба и индексом алидады.

Отсчётиое устройство – часть конструкции прибора, предназначенная для считывания информации об измеряемой величине.

Поверка – контроль метрологической исправности и определение конкретных значений метрологических характеристик, нормированных в технических документах: проверка выполнения у теодолита ряда необходимых геометрических условий.

Поверка первичная – проводится при выпуске прибора предприятием-изготовителем или после ремонта.

Поверка периодическая – проводится через определённый интервал времени, установленный нормативно-техническими документами, при эксплуатации и хранении.

Поверка эксплуатационная – проводится на месте работ в полевых условиях.

Поверяемые оси – вертикальная, горизонтальная, визирная и ось цилиндрического уровня.

Подставка – нижняя часть прибора, служащая для его установки и горизонтировання.

Поле зрения – коническое пространство, видимое глазом через неподвижно установленную трубу.

Сетка нитей – система штрихов, нанесённых на линзу окуляра и видимых в плоскости изображения даваемого объективом зрительной трубы.

Уровень – устройство, служащее для определения положения прибора и его отдельных узлов относительно отвесной линии.

Цена деления лимба – величина дуги лимба между ближайшими штрихами.

Цена деления уровня – центральный угол, соответствующий одному делению ампулы уровня.

Центрирование – совмещение центра лимба горизонтального круга с отвесной линией, проходящей через точку стояния прибора.

Юстировка – приведение значений метрологических характеристик прибора в соответствие с требованиями нормативных технических документов; устранение несоответствия необходимых геометрических условий геодезического прибора.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫИ ЗАДАНИЯ

 

1. Что такое теодолит?

2. Какие измерения можно выполнить теодолитом?

3. Как делятся теодолиты по точности?

4. Какие теодолиты относятся к техническим?

5. Перечислите основные элементы теодолита?

6. Опишите устройство теодолита 4Т30П.

7. Что такое поверка геодезических приборов?

8. Что такое юстировка геодезических приборов?

9. Для чего необходимо выполнять поверки?

10.Сколько поверок необходимо выполнить теодолиту техниче­ской точности?

11.Как поверяется цилиндрический уровень?

12.Как поверяется коллимационная ошибка?

13.Как поверяется место нуля?

14.Как поверяется положение сетки нитей?

15.Что такое реи?

16.Как поверяется реи?

17.Как исправляется параллакс?

18.Что служит контролем приведения прибора 4Т30П в рабочее положение?

19.Как оцифрован горизонтальный круг теодолита 4Т30П?

20.Как оцифрован вертикальный круг теодолита 4Т30П?

21.В чём отличие оцифровки шкалы горизонтального и вертикального круга?

22.Назовите цену наименьшего деления шкалы теодолита 2Т30П.

23.Назовите цену наименьшего деления шкалы теодолита 4Т30П.

24.При помощи какого элемента осуществляется предваритель­ное грубое наведение прибора на объект?

25.Какими винтами осуществляется точное наведение прибора на объект?

26.Каким винтом осуществляется перестановка лимба горизон­тального круга теодолита 4Т30П?

27.Какая защита предусмотрена на перестановочном винте лимба горизонтального крута теодолита 4Т30П?

28.При помощи чего можно измерить магнитный азимут линии?

29.Из каких действий состоит измерение теодолитом горизон­тального утла полным приёмом?

30. Назовите допустимую величину расхождения между значениями измеренных углов, полученных в разных полуприемах одного полного приёма.

31.Как измерить расстояние теодолитом, используя рейку нивелирную и дальномерные нити сетки нитей

32.Перечислите основные требования безопасной работы с приборами?

33.Перечислите основные требования охраны труда при работе в камеральных условиях.

34.Назовите меры защиты глаз.

35.Установить теодолит 2Т30П или 4Т30П на штатив и привести его в рабочее положение.

36.Изменяя положение зрительной трубы теодолита, считать отсчёты по отсчётным устройствам горизонтального н вертикального круга не менее чем в пяти направлениях.

37.Выполнить теодолиту поверку цилиндрического уровня и при необходимости юстировку.

38.Выполнить теодолиту поверку коллимационной ошибки и при необходимости юстировку.

39.Выполнить теодолиту поверку вертикальной и горизонтальной осей.

40.Выполнить теодолиту поверку сетки нитей и при необходимости юстировку.

41.Выполнить теодолит поверку места нуля и при необходимости юстировку.

42.Выбрать две точки и измерить между ними правый по ходу лежащий угол двумя полуприёмами. Выполнить измерение двух-трёх углов.

43.Установить нивелирную рейку н. пользуясь дальномерными штрихами сетки нитей, определить расстояние между прибором и рейкой. Выполнить не менее пяти измерений.

44.Выполнить измерения вертикальных углов при двух положениях вертикального круга (КЛ и КП) на пять различных точек. Вычислить средние значения.