Простой теодолит своими руками

Как пользоваться, работать теодолитом

Т еодолит стал первым инструментом, изобретенным человечеством, позволяющий измерять горизонтальные и вертикальные углы. На сегодняшний день он вместе с нивелиром уверенно конкурирует со сложными электронными собратьями, обеспечивая достаточную точность полученных значений. Теодолит неприхотлив, прост в обращении, стоит же на порядок ниже → тахеометра (по ссылке рассказано как работать тахеометром), который является его старшим, более продвинутым собратом. Проведение сложных измерений с помощью теодолита невозможно без вычислительной техники и специальных знаний, а вот уметь определить горизонтальный и вертикальный углы, определить высоту строения, разбить прямоугольник или проверить правильность разбивки осей здания должен уметь каждый строитель. Тем более, как пользоваться теодолитом, при некоторой доле старания, может разобраться даже не специалист.

Содержание:
1. Устройство и принцип работы теодолита.
2. Установка теодолита, подготовка к работе (видео).
3. Взятие отсчётов теодолитом.
3. Точность снятия отсчётов.
4. Определение высоты сооружения теодолитом (+ видео).
5. Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео).
6. Полярный способ съёмки теодолитом.
7. Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка.
8. Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров.
9. Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки.
10. Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки».

Видео-версия статьи

Устройство и принцип работы теодолита

Основа теодолита — зрительная труба, которая вращается в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Труба соединена с микроскопом, с помощью которого можно получать значения углов, нанесённых на лимб, а при использовании специальной дальномерной рейки возможно и определение расстояния между точками как при → работе с нивелиром (как работать нивелиром рассказано по ссылке).

Принцип теодолитной съемки заключается в получении неизвестных значений координат и высот требуемой точки, опираясь на точки с известными значениями.

Перед началом съемки теодолит необходимо привести в рабочее положение. Инструмент устанавливается на штативе над точкой с известными координатами и приводится в горизонтальное положение специальными винтами, расположенными на подставке (1). В окуляр (2) мы видим центр визируемой точки, над которой устанавливаем инструмент, а уровни (3) помогают нам контролировать горизонтальное положение инструмента. Работая зажимными винтами штатива и подставки, добиваемся такого положения, когда инструмент установлен горизонтально над стартовой точкой. У новичков эта процедура вызывает некоторые трудности, а специалисты производят центрирование теодолита менее, чем за минуту. В высокоточных инструментах система центрировки – оптическая, в остальных используется отвес на нити.

Далее визиром (8) грубо наводимся на цель, а винтами (4,7) плавно подводим сетку нитей на центр снимаемого объекта, контролируя процесс с помощью зрительной трубы (9). Так как инструмент оптический, снять отсчет в тёмное время суток невозможно. Для работы нам понадобится настроить зеркальце (10) таким образом, чтобы в систему попадало как можно больше света. После визирования цели берем отсчет, воспользовавшись окуляром микроскопа (11).

Установка теодолита, подготовка к работе (видео)

Взятие отсчётов теодолитом

Отсчёт — это число, состоящие из градусов, минут и секунд (секунд не всегда). Посмотрев в микроскоп увидим верхнюю и нижнюю шкалу, маркированную, соответственно, для снятия отсчётов по вертикальному и горизонтальным кругу.

Есть шкаловый микроскоп и микроскоп-оценщик (штриховой микроскоп). Микроскоп-оценщик сразу показывает нужный угол по горизонтальной и вертикальной оси в градусах и минутах, правда точность немного снижена чем у шкалового микроскопа, поскольку минимальное деление равно 10 минутам, а с точностью до минуты приходится определять на глаз.

Микроскоп-оценщик (слева) и шкаловый микроскоп теодолита

Есть 2 шкалы, которые изменяют своё положение по отношению друг к другу — шкала лимба и шкала алидады. В шкаловом микроскопе на шкалу алидады нанесены цифры от 1 до 6 и 60 делений, соответствующие 60 минутам. Шкала алидады подвижна.

В шкаловом микроскопе значением градусов будет являться то число, которое попало на шкалу алидады для горизонтального угла или, соответственно, вертикального. Значением в минутах будет являться то число, на которое указывает значение градусов шкалы лимба на шкале алидады. К примеру, на снимке ниже мы увидим значения горизонтального и вертикального углов, соответственно, 181 градус 43 минуты и 121 градус 2 минуты

Точность снятия отсчётов

Со временем подшипники в устройстве могут истираться, что негативно сказывается на полученных значениях. Для этого отсчёт берут несколько раз, при разных значениях круга (лимба) микроскопа.

Для исключения коллимационных ошибок зрительную трубу переводят через зенит, попорачивают теодолит на 180 градусов и заново берут отсчёты. Из нескольких значений получается среднее арифметическое, которое и будет верным значением измеряемого угла. Если отсчеты значительно отличаются (более минуты), процедуру следует повторить.

Кроме метода перевода через зенит, существует метод полуприёмов, когда лимб смещается на целое значение угла градусов и отсчёт берётся второй раз. Для перестановки лимба существуют винты (5, 6). Например, значение горизонтального угла составляет 358 градусов 45 минут. После снятия отсчёта, винтом (6) смещают начальную точку лимба на целое значение градусов угла (для удобства), закрепляя его винтом (5). К примеру, сместив лимб на 90°, мы должны получить значение угла по горизонтальному кругу 358°45′ + 90° = 88°45′.

Определение высоты здания, строения теодолитом (+ видео)

Для примера рассмотрим формулу определения высоты здания, строения, столба и т.п. Берём теодолитом и мерной лентой отсчёты значений, указанных на рисунке ниже, и записываем их в таблицу (тетрадь).

Теодолит располагают на расстоянии, не меньшем высоты строения, если это невозможно, то как можно дальше от объекта. Далее по формуле h = h1 + h2 = d(tgv1 + tgv2) вычисляем высоту строения.

Если линия АВ имеет уклон на местности, необходимо рассчитать горизонтальное проложение этой линии, её проекцию на горизонтальную плоскость по формуле d = Scosν снимая отсчёты как показано на рисунке ниже.

Горизонтальное проложение линии

Как определить высоту сооружения расскажет это видео, с расчётами и формулами.

Измерение горизонтального угла теодолитом (+ видео)

Для измерения горизонтального угла теодолитом нужно установить теодолит в один из углов треугольника. Определить правое и левое направление. Где будет располагаться ноль на шкале — не суть важно, мы можем получить значение угла как разность отсчётов двух точек. Навестись на первую точку, взять отсчёт. Воспользовавшись одним из способов выше для проверки значения, взять отсчёт второй раз и вычислить среднее значение, если расхождение не больше 1 минуты, то измерения сделаны верно. Ведём запись в журнал (тетрадь). Далее наводимся на вторую точку, так же берём отсчёт. Если значение правого угла меньше чем левого, к нему нужно прибавить 360 градусов. Разность отсчётов и будет нашим углом.

Полярный способ съемки теодолитом

В строительстве в основном используют два способа съемки – полярный (рис. 1) и способ створов и перпендикуляров (рис 2). Другие способы съёмки теодолитом: способ угловых засечек, линейных засечек, способ вспомогательных створов и способ обхода.

При полярном способе мы отталкиваемся от двух точек с известными значениями. Эти точки можно взять из уже существующего проекта, плана, государственной геодезической сети (при наличии СРО), либо при самостоятельной разработке плана задать эти точки самостоятельно, начиная с самостоятельно определённого ноля по x;y;z координат. Полярный способ бывает замкнутый и разомкнутый.

Рассмотрим для начала разомкнутый способ, который мы потом приведём к замкнутому. Инструмент устанавливается на исходную точку 2, берётся начальный отсчёт на исходную точку 1, либо наоборот. Измеряется расстояние рулеткой, мерной лентой или дальномером до точки теодолитного хода 1, устанавливается метка (колышек заподлицо с землёй, либо вертикальная рейка). Измеряется левый по ходу угол на точку теодолитного хода 1. Дойдя до съёмочной точки 2 мы последовательно вычисляем значения горизонтальных углов к каждой из точек контура (рис. 1). Таким образом так же можно измерить расстояния до точек объекта съёмки и вертикальные углы с любой нужной вам точки теодолитного хода. Далее, пользуясь формулами вычислить необходимые значения и расстояния, многие расчёты приведены в нескольких видео на этой странице.

Последний этап – «привязка» теодолитного хода к известным точкам и создания → плана местности на бумаге (по ссылке рассказано как сделать план или схему местности). Так как контрольные точки находятся в одной системе координат, данный полигон можно привести к замкнутому, доведя ход от контрольной точки 2 до исходной точки 1. Далее нужно вычислить погрешность замкнутого теодолитного хода, которая вычисляется проще, чем для разомкнутого.

Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка

В результате несложных расчётов мы получим невязку, которую сравниваем с допустимой. В случае, если значение в допуске, погрешность пропорционально раскидывается в стороны полигона.

Для замкнутого теодолитного хода погрешность определяется по формуле:

Где сумма углов фактическая (измеренная), а — сумма углов теоретическая, то есть которая должна быть по законам геометрии.

Вычисляется теоретическая сумма углов по формуле:

Где n — число измеренных углов.

Допустимая погрешность суммы углов замкнутого теодолитного хода определяется по формуле:

Если фактическая погрешность больше допустимой, ещё раз проверяем записи, если проблема не в этом, берём отсчёты заново. Если погрешность меньше или равна допустимой вычисляем поправку по формуле:

Значение раскидываем на все углы. Если число получается не целое, в одни углы вводим поправки больше чем в другие.

Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров

Метод створов и перпендикуляров хорошо подходит при разбивочных работах. В этом случае мы откладываем на местности прямые углы, последовательно переставляя инструмент на полученные точки на местности. К примеру, от базисной стороны 1-2 мы получаем контрольное направление 1. Сетка нитей в этом случае играет роль шнурки. Измерив, необходимое расстояние, попадаем в стартовую разбивочную точку, а дальше работаем согласно схеме.

Теодолитом можно разбить прямоугольный полигон или проконтролировать соосность разбитого полигона. Теоретическая сумма углов в замкнутом контуре должна быть равна 360°. Устанавливая последовательно инструмент в каждую из точек объекта, измеряем внутренние углы. К примеру, невязка в 1° на 10-метровом отрезке составляет примерно 20 см. Так что можно оценить допуски в зависимости от класса сооружения, и при необходимости внести коррективы в разбивку осей.

Определение расстояния теодолитом с помощью дальномерной рейки

С помощью теодолита можно определить и расстояние до точки взятия отсчётов, с погрешностью примерно в 10 см. Устанавливаем дальномерную рейку на точку, до которой хотим измерить расстояние. В визирной сетки теодолита есть 2 дальномерных штриха, расположенных сверху и снизу. Измерение расстояние производится просто. Считаем количество сантиметров от одного горизонтального дальномерного штриха до другого и умножаем полученное значение на дальномерный коэффициент трубы, который обычно равен 100.

Определение расстояния теодолитом при помощи дальномерной рейки по дальномерным нитям

На приведённом примере расстояния до рейки будет примерно 19,4 метра.

Геодезия, видеолекция «Теодолитная, тахеометрическая съёмки»

Подробнейшую информацию о работе с теодолитом, с формулами можно узнать из этого видео.

На этом пока всё!

Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!

Источник

Как сделать теодолит своими руками

Описание

Теодолит представляет собой оптический прибор высокой точности, предназначенный для замера углов между выбранными точками «в поле».

Устройство нужно для того, чтобы проводить съемку и измерение как горизонтальных, так и вертикальных углов на рельефе земной поверхности, а также на промышленных и жилых конструкциях. Также он предназначен для измерения дальномерных расстояний.

Практичный и надежный, теодолит сегодня применяется в самых разных сферах хозяйственно-экономической деятельности. Им пользуются и на суше, и на воде: строители и железнодорожники, геодезисты и геологи, полярники и нефтяники. С развитием промышленности и приборостроения постоянно совершенствуется точность измерений и расширяется модельный ряд устройств: на рынке появляются приборы, удовлетворяющие самым разным запросам, как по конструктивным и функциональным особенностям, так и по цене.

В статье рассмотрим устройство инструмента, его принцип действия и применение.

Основы использования в полевых условиях

Теодолит – это не калькулятор, который можно включить и интуитивно разобраться в его кнопочках. Но и ничего сложного работа с теодолитом при соблюдении некоторых базовых рекомендаций не представляет. Основная последовательность операций представляет собой следующие шаги:

Перед началом работы следует ознакомиться с инструкцией к конкретной модели прибора . Многие, даже профессиональные мастера, в силу каких-то своих личных причин упускают этот важный шаг, а ведь именно инструкция по эксплуатации и прочая техническая документация производителя позволит разобраться в предназначении винтов, кнопок и клавиш и выяснить, как работать с теодолитом, быстрее и понятнее попыток самостоятельного изучения.

Помимо общего описания прибора инструкция по использованию обычно содержит последовательность действий при топографических и геодезических изысканиях с наглядными иллюстрациями проведения измерений. Нелишними будут и правила безопасности и правильного хранения инструмента, позволяющие серьезно увеличить срок его службы.

Перед началом непосредственного выполнения измерительных работ выполняется установка теодолита в рабочее положение , которая заключается в последовательном выполнении следующих действий:

надежная фиксация, без каких-либо шатаний, ножек штатива-треноги на поверхности грунта или любой твёрдой поверхности напрямую влияет на точность результирующих показаний;
центрирование прибора над вершиной угла достигается путем совмещения вертикальной оси вращения зрительной трубы с вершинной точкой измеряемого угла;
установка горизонта инструмента – вертикальная ось вращения теодолита должна быть приведена в строго вертикальное по отвесу положение;
правильная постановка зрительной трубы сводится к чёткой фокусировке изображения сетки нитей путем вращения окулярного колена под зрение конкретного человека;
установка системы отсчетов для оптических приборов представляет собой четкую фокусировку изображений шкал или штриховой кодировки горизонтального и вертикального кругов путем вращения колена окуляра микроскопа.

Центрирование прибора и его горизонтирование осуществляется методом последовательных приближений.

В качестве объектов измерения выбираются две опорные точки местности с учетом особенностей участка или контрольные точки строительной конструкции – А и Б. Расстояние между выбранными точками должно попадать в диапазон 100 – 400 метров , конкретная величина этого показателя зависит от масштаба проводимой теодолитной съемки и необходимой точности угловых измерений.

Осуществляется наведение визирной трубы на точку А до ее расположения на вертикальной оси сетки нитей и считываются показания по горизонтальному лимбу, результаты измерения фиксируются в полевом журнале (для оптических теодолитов) или отображаются на жидкокристаллическом дисплее с сохранением во внутренней памяти устройства (для электронных инструментов).

Далее при ослаблении фиксирующего винта трегера зрительная труба малым ходом плавно перемещается на точку Б со считыванием соответствующих показаний. При необходимости возможна установка дополнительных межевых знаков.

Другим подметодом, дающим совместно с п.4. бÓльшую точность выполняемых работ, является перевод зрительной трубы в точку Б через зенит при несколько ином расположении круга. Допустимое расхождение обоих методов не должно быть более двойной определенной для микроскопа точности.

Результирующее значение измерений, выполненных двумя способами, определяется как среднеарифметическое.

Часто используемый при необходимости измерений из одной опорной точки круговой прием состоит в следующем:

Отсчет со следующей точки выполняется передвижением трубы по часовой стрелке при слегка ослабленных винтах. Затем алидада приводится в исходное положение, визирная труба переводится через зенит, т.е. выполняется п. 5.

Следует помнить, что при расчете среднего арифметического необходимо учитывать погрешность измерений.

Измерение горизонтальных углов может выполняться и без учета положения прибора: зрительная труба поочередно наводится на две опорные точки, являющиеся основой угломерных измерений. Одновременно ведется отсчет по лимбу горизонтального круга. Для определения базовых координат объектных точек следует учитывать разность отсчетов.
Задачей геодезиста является не только получение координат опорных точек, но и контрольная проверка результатов выполненных полевых измерений, анализ и оценка их точности. Для этого разработаны определенные методики с необходимыми формулами расчета. В случае использования в геодезических и инженерно-строительных изысканиях электронных моделей теодолитов расчеты выполняются автоматическим образом с минимальными погрешностями, и их результаты выводятся на жидкокристаллический дисплей.
Теодолит, как и любые высокоточные геодезические приборы, один раз в межповерочный интервал должен подвергаться поверкам, выполняемыми компетентными метрологическими органами или сервисными центрами, обладающими государственной лицензией на проведение такого рода работ, и при необходимости юстировке.

Постепенно теодолиты вытесняются более совершенными и, в то же время, более сложными для понимания и использования приборами, расширенный функционал которых неизменно сказываются на их значительной стоимости. Но, по-прежнему, отлично выполняющие свой функционал недорогие по стоимости теодолиты любых типов остаются любимыми и проверенными помощниками специалистов строительных профессий.

Следуя приведенным несложным рекомендациям по вопросу как пользоваться теодолитом, владелец геодезического теодолита подарит ему долгие годы активной работы с максимально достоверными измерениями и расчетами.

Устройство

Конструкция теодолита состоит из базовых частей, которые усложнялись с развитием техники, оснащая его большим количеством функций. Строение инструмента:

Металлическую треногу с регулируемым штативом и подставкой;
Центровой отвес и пузырьковый цилиндрический уровень для ровной установки устройства на подставку (трегер);
Три выравнивающих подъемных винта трегера для горизонтирования прибора;
Алидаду – верхняя вращающаяся часть прибора, на которой располагаются подвижная зрительная трубка и отсчетный механизм;
Винты алидады – наводящий и закрепляющий;
Вертикальный и горизонтальный (лимб) круги, размеченные на угловые градусы;
Винты горизонтального круга: наводящий и закрепляющий;
Трубку с наводящим и закрепляющим винтами осуществляющими регулировку резкости изображения, окуляром со стороны смотрящего и объективом, обращенным к объекту наблюдения;
Окуляр: в него и в объектив устанавливаются линзы, с нанесенной сеткой (коллимационной плоскостью); или датчикилазер (электронная система);
Кремальеру – винтовой элемент для фокусировки изображения в окуляре;
Опоры для оси вертикального вращения трубки;
Отсчетное устройство – оптический микроскоп (со специальным визиром, шкаловой или штриховой линзой и специальным зеркальцем или автономным источником света для считывания показаний).

В современных моделях могут отсутствовать некоторые составные части (например, винты или оптический визир отсчетного устройство), но, при этом, содержать в конструкции дополнительные элементы, например, фото- видеокамеру, лазерную указку, дисплей и клавишную панель настройки.

Основные части современного теодолита – алидада, зрительная труба, лимб или горизонтальный круг, подставки, цилиндрический уровень, подъемные винты и вертикальный круг.

Горизонтальный круг

Горизонтальный и вертикальный круги теодолита – основные круговые оси прибора, необходимые для замера углового наклона исследуемого объекта.

Горизонтальный круг, или лимб [в переводе с англ. кромкакайма] представляет собой кольцо из стекла, с нанесенными на него штриховыми угловыми числовыми значениями (градусы, минуты, иногда и секунды).

Шкала представляет собой полный круг от 0-го до 359-го градуса.

Шаг лимба зависит от показателя точности теодолита.

Лимб и алидада

Алидадой [от арабской транслитерации – alidade – бок, сторона] называется вся верхняя конструкционная часть теодолита. Она закрепляется на оси непосредственно над лимбом и позволяет конструкции вращаться в горизонтальной плоскости.

Алидада включает в себя колоннообразные опоры: на одной из них располагается вертикальный замерный круг, а в другую вмонтирован микроскоп отсчетного устройства, с помощью которого можно точно определить угол заданный поворотом алидады по окружности лимба. Между опорами располагается подвижный в вертикальной плоскости цилиндр трубки. Алидада и лимб закрываются герметичными кожухами из металла или высокопрочного пластика для предохранения от загрязнения и деформации.

Алидада, трубка и лимб являются ведущими подвижными элементами прибора. Алидада задает отсчет относительно исследуемых точек, после чего для фиксации системы координат кольцо лимба вращается и закрепляется винтами относительно исследуемых точек.

Любой угломерный прибор, как правило, состоит из следующих элементов:

Зрительной трубы. Имеет определённую кратность увеличения. Крепится к трегерным колонкам.
Вертикального и горизонтального круга (лимба). По ним производят отсчёт.
Шкалового или штрихового микроскопа. Нужен для того, чтобы снимать показания с кругов.
Поворотной линейки (алидады), жёстко скреплённой с лимбами. На ней нанесены штрихи.
Наводящих и закрепительных винтов, которые нужны для плавной настройки и фиксации положения устройства.
Центрира (оптического отвеса). Позволяет определить координаты прибора над точкой местности.
Штатива для установки прибора.

Поверка и юстировка

Перед началом работы большинство измерительных приборов необходимо откалибровать и убедиться, что он работает корректно, а измеряемые геометрические величины не выходят за пределы установленных погрешностей. Такая процедура называется поверкой. Если же после ее завершения обнаруживаются, что аппарат работает некорректно, необходимо произвести юстировку – то есть с помощью винтов или клавиш корректно выставить «нулевые» показатели прибора.

Для корректной работы теодолита, при первой эксплуатации следует убедиться, что:

Основная вертикаль прибора расположена параллельно колоннообразным опорам и перпендикулярно горизонтальному замерному кругу и алидаде;
Нити в оптической сетке трубки соответственно совпадают с горизонталью (определяется горизонтальным круговым вращением с фокусом на удаленной точке) и вертикалью (определяется с помощью удаленного отвеса на нитке);
Визирные оси в объективах трубки совпадают и составляют точный перпендикуляр к горизонтальной оси алидады – то есть если трубку перевернуть на 180 градусов, визирная ось не сместиться ни влево, ни вправо от базового значения;
Ось, на которой крепится сама трубка, не имеет перекосов по высоте и составляет перпендикуляр с основной вертикальной осью прибора теодолита;
Горизонтальные оси на обоих объективах должны быть параллельны.

В современных приборах, корпус которых пломбируют, за соблюдение этих показателей отвечает изготовившее устройство предприятие. Если по какому-то из пунктов поверки наблюдаются расхождения, следует обратиться в специализированную мастерскую или к представителю компании-изготовителя.

Разновидности теодолитов

Прежде, чем взять в руки угломерный прибор и начать с ним работу, нужно изучить модели теодолитов, которые представлены на современном рынке.

Подобный геодезические приборы классифицируют по следующим параметрам:

Точность . Основной параметр, который влияет на стоимость прибора – средняя квадратическая ошибка определения углов. Бывают высокоточные, точные и технические теодолиты.
Область применения (геодезический, астрономический, маркшейдерский).
Конструкция отсчетного устройства (простая, повторительная). Приборы с простой конструкцией оснащены алидадой, жёстко скреплённой с вертикальной цилиндрической осью. В приборе повторительного типа возможно как одновременное вращение алидады и лимба, так и автономное. При такой конструкции возможно неоднократное измерение одного и того же угла.
Физическая природа носителя информации (оптический, электронный). Главным преимуществом первого варианта является абсолютная независимость от элементов питания. Кроме этого, отсутствие электронного оснащения позволяет работать с оптическим теодолитом при самых неблагоприятных погодных условиях. Действие электронных приборов основано на двоичной системе исчисления, которая позволяет уменьшить объем данных и осуществлять записи измерений прямо на карту памяти устройства. Благодаря электронной памяти можно забыть про многостраничные полевые журналы. При этом существенно повышается скорость съёмки и уменьшается количество неточностей при снятии отсчёта.

Принцип работы

Базовый принцип действия прибора заключается в наведении зрительной трубки на цель, после чего, с помощью геометрической проекции наблюдаемых через объектив горизонтальной и вертикальной осей, через отсчетное устройство по лимбу возможно измерить углы отклонения каждой оси.

Для того, чтобы работать с теодолитом, от оператора требуется определенный уровень знаний в области геометрии, механики и астрономической геодезии, а также практические навыки обращения с высокоточными устройствами. Существующие в промышленности электронные приборы во многом упрощают эксплуатацию, но и в принципах их работы желательно разобраться заранее.

В упрощенном виде, процедура работы с теодолитом, не зависимо от его типа, сводится к следующим действиям:

Размещение штатива и выравнивание теодолита по горизонтальной поверхности, принимаемой за линию отсчета;
Наведение поочередно на две условные отметки объекта, сначала «на глаз» с помощью трубки, а затем более точно наводящими винтами;
Фиксация значений расположения точек вертикальной или горизонтальной нитью на визире. Двигаться при этом нужно по часовой стрелке;
Проведение расчетов на основании данных, зафиксированных на горизонтальном или вертикальном лимбе при фокусе на каждой из точек. Таким образом, будет получено нужное значение угла между прямыми, на которых расположены искомые отметки.

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка теодолита к работе включает в себя три основных этапа: центрирование, горизонтирование и фокусировку.

Центрирование

Подразумевает установку прибора со штативом над центральной зоной измерительного пункта. Во время геодезических операций для центрирования используют нитяной отвес или оптический центрир. Точность выполняемой работы и точность центрирована взаимосвязаны. На глаз определяют центральную точку геодезического пункта. Над этим центральным сектором размещают прибор.

Нижняя область станового винта оснащена крючком, на который следует подвесить нитяной отвес. Наблюдая за остриём груза отвеса и передвигая ножки штатива, фиксируют прибор с точностью 3–5 см. Так, чтобы расстояние между остриём грузика и центром не превышало 3–5 см. Далее следует вдавить треногу в землю, осуществляя контроль по грузику за нахождением прибора относительно центра.

Последним шагом должно быть ослабевание станового винта штатива. При перемещении трегера пальцами правой руки острие грузика отвеса должно очутиться прямо над центром. Выполнив это, можно затянуть становой винт.

Горизонтирование

Конечная цель этого этапа — добиться, чтобы горизонтальный круг теодолита оказался в горизонтальной плоскости. Ось вращения же должна принять отвесное положение. Теодолит должен быть развернут так, чтобы цилиндрический уровень поворотной линейки расположился вдоль двух подъемных винтов.

Ослабевая или затягивая подъёмные винты, приводят уровневый пузырёк в нулевой пункт. Пузырёк может быть как с левой стороны от середины, так и с правой. От этого зависит, в каком направлении нужно вращать подъёмные винты.

Дальше теодолит разворачивают на 90 градусов. Подключают третий подъёмный винтик. Пузырь приводят к нулевому пункту.

Контроль горизонтирования проводят посредством разворачивания прибора в несколько различных положений. Горизонтирование считается выполненным успешно, если в любом произвольном положении пузырёк уровня отклоняется от середины не больше чем на одну риску.

Рассматриваемая схема применима, если алидада горизонтального круга оснащена цилиндрическим уровнем. Некоторые теодолиты при поворотной линейке имеют круглый уровень. При таком раскладе прибор фиксируют в произвольном положении. Начинают поочерёдно вращать три подъёмных винтика, приводя мембранную капсулу к нулевой отметке. Осуществляют контроль качества проделанного горизонтирования.

Выполнив последовательно центрирование и горизонтирование теодолита, можно обнаружить, что ось вращения прибора приняла отвесное положение и проходит через центр геодезического пункта.

Фокусировка

Фокусируют сетку нитей этого геодезического девайса перед самым началом измерительных работ. Вращают диоптрическое кольцо окуляра наблюдательной трубы прибора до того, пока не появится чёткая картина сетки нитей.

Фокусируют шкалу отсчетного механизма путём вращения диоптрического кольца микроскопа, пока не будет наблюдаться чёткая градация шкалы. Проводя фокусировку и последующие измерения, стараются добиться достаточного освещения шкалы, используя зеркало подсветки.

Перед началом замеров проводится установка теодолита в рабочее положение. От того, насколько надежно закреплен прибор, зависит максимальная точность вычислений. Приведение теодолита в рабочее положение заключается в его установке над точкой: центрирование, горизонтирование, а также установка трубы для проведения наблюдений.

Центрирование теодолита служит для совмещения лимба горизонтального круга с линией отвеса, которая проходит через точку расположения прибора. Горизонтирование теодолита приводит оси вращения в отвесное состояние. Плоскость лимба занимает в это время горизонтальное положение.

Первичное горизонтирование делается в процессе установки штатива, а точная регулировка производится винтами с использованием цилиндрического уровня. Однако теодолитом нужно еще уметь пользоваться. Чтобы получить необходимые для этого знания, естественно, было бы неплохо пройти хотя бы начальный обучающий курс, поскольку обращение с таким высокоточным прибором не терпит небрежности.

Подготовка к работе

Для того чтобы проводить качественные замеры на местности, теодолит важно установить и привести в рабочее положение.

Для этого последовательно проводится ряд предварительных операций.

Центрирование

Это первый этап развертывания прибора, который подразумевает выбор центральной точки отсчета при проведении замеров. Когда точка определена, оператор укрепляет над ней штатив, после чего, используя оптику (центрир) или нить с грузом, закрепленную на штативе (отвес), выравнивает площадку так, чтобы она располагалась по линии центра и параллельно нити отвеса. Таким образом, размещенный на штативе теодолит не будет отклоняться по вертикальной оси.

Горизонтирование

После того как прибор будет ровно стоять по вертикали, необходимо также произвести выравнивание по горизонтальной оси. Эта процедура называется горизонтированием и осуществляется тремя подъемными винтами горизонтальной алидады. Ориентироваться, в зависимости от модели прибора, необходимо на цилиндрический или круглый уровень алидады горизонтального круга. Оперируя винтами, оператор приводит воздушный пузырек уровня в положение 0. Допустимое отклонение не должно превышать 1 деление на уровне.

Фокусировка

После того, как теодолит выровнен и закреплен по центру точки отсчета, проводится фокусировка – настройка точности прорисовки сетки зрительной трубки и отсчетного устройства. Первая осуществляется поворотом окулярного кольца трубки до тех пор, пока нити сетки не будут видны максимально четко.

Для фокусировки второму оператору следует вращать диоптрийное кольцо на отсчетном устройстве, добиваясь четкого видения штрихов-делений на шкале микроскопа.

Во время строительства очень важно правильно заложить фундамент. От этого будет зависеть дальнейшее возведение здания. На начальной стадии проводятся измерения с помощью различных профессиональных приборов: нивелиров, дальномеров, тахеометров. Теодолит заменяет их все. С его помощью можно измерить углы и расстояние (если встроен дальномер) между стенами, перегородками, элементами конструкции.

Совет специалиста. На глинистой, болотистой почве рекомендуется устанавливать железобетонные сваи. Их также используют при строительстве домов в непосредственной близости от других зданий. Сваи должны иметь вертикальное положение. Если отклонение будет больше 1,5 — 2°, нужно предпринимать меры по выравниванию. Если сваи будут под наклоном, вся постройка может перекоситься и со временем разрушиться.

Перед тем, как выезжать на место, нужно обязательно проверить исправность всех элементов теодолита: зрительной трубы (хорошо ли она закреплена и вращается), винтов, блока управления, ампул уровней, целостность оптических линз и поверхностей, а также наличие всех деталей в комплекте (кисти, отвеса, дождевика, трегера, штатива и других).

Подготовка — первый и самый важный этап в измерениях. От него будет зависеть все дальнейшие. Если теодолит будет установлен неверно, результаты работы будут неудачные.

На строительной площадке нужно найти ровную поверхность, в грунт которой крепко вставляем штатив. Удаленность от предмета измерения не должна превышать минимального расстояния визирования, указанного в паспорте устройства. Обычно этот показатель составляет от 1 до 2 метров. Отрегулируйте высоту ножек таким образом, чтобы она соответствовала вашему росту. Помните, что штатив должен быть строго вертикален.

Чтобы закрепить теодолит, нужно установить трегер (подставку), а затем на него сам прибор. Воспользуйтесь цилиндрическим уровнем, чтобы отрегулировать ровность всех установок. Пузырек должен быть посередине колбы. Правильность можно также проверить, применив отвес, который предусмотрен в комплекте, и визир над зрительной трубой. Крест в объективе визира должен быть направлен точно на объект.

На следующем этапе настраивается и закрепляется зрительная труба. Для того, чтобы изображение объекта в окуляре было четким, плавно поворачивайте колёсико на трубе. Если техника оснащена не только прямым, но и перевернутым изображением, поверните зрительную трубу на 180 градусов и посмотрите, совпадает ли прицел с объектом.

60 делений шкалы (каждое обычно соответствует 1 угловой минуте) должны быть хорошо различимы. Буквы H и V около шкал соответствуют горизонтальному и вертикальному кругам, которые тоже нужно отрегулировать. Устойчивое положение всех элементов обеспечивается закручивающимися винтами. Перед измерением нужно также помнить про блокировку компенсатора, которая осуществляется с помощью специальной кнопки или винта.

Замер угла оптическим теодолитом при установке фундамента осуществляется следующим образом. На местах, где предполагается возводить стены, должен быть временный каркас из досок. С помощью оптического теодолита направляем окуляр на определенную точку на одной из временных стен, и берем ее за ноль. Затем направляем объектив на точку стены, которая находится по отношению к ней под углом.

Из координат на правое направление вычитаем данные на левое направление. Если значения на правое направление будут меньше, нужно прибавить к ним 360 градусов. Также измеряем все углы здания. Горизонтальные углы должны быть прямыми. По аналогичной системе измеряется вертикальный угол, только вычитаем из координат нижнего направления координаты верхнего.

При использовании цифрового прибора измерения проводятся гораздо проще и быстрее. Рассмотрим этот процесс на примере модели теодолита CST/berger DGT10 F0340543N0. Выставляем цель – данная точка будет считаться за ноль, для этого нажимаем на кнопку «OSET». Далее «переводим» зрительную трубу на другой объект и закрепляем.

На экране появятся цифры, которые и будут координатами данного горизонтального угла. Запоминаем показания, нажатием на кнопку «HOLD». Для измерения вертикального угла зрительную трубу направляем на нужную точку и фиксируем положение винтами с двух сторон. После этого можно делать замер по выше представленной технологии.

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.

Для выполнения высокоточных измерений важно знать все тонкости при обращении с геодезическим прибором. От навыков геодезиста во многом зависит, в какой степени полученные при измерении цифры будут соответствовать реальному положению вещей, окажется ли достаточно прочной и долговечной возводимая конструкция.

Данный геодезический прибор имеет ряд преимуществ:

С его помощью можно проводить точнейшие угловые измерения, невзирая на экстремальные климатические условия и специфику местности. Без помех работает в интервале температур от -25 до 50 градусов.
На точность полученных данных не оказывают влияние нестандартные условия работы, поэтому теодолит можно брать даже в экспедиции.
Компактный размер облегчает транспортировку прибора.
Элементарная и быстрая калибровка и юстировка.

Измерение вертикальных углов теодолитом – как сделать это самостоятельно?

Вначале прибор необходимо достаточно надежно закрепить на штативе. Далее выбирают две точки объекта, проводимых измерений. Зрительную трубу при помощи винта и диоптрийного кольца наводят на выбранные точки.

После этого вертикальная нить зрительной трубы совмещается с одной из точек и проводится считывание данных с горизонтального круга. Постепенно ослабляя винт фиксации, трубу перемещают по часовой стрелке на другую точку и также снимаются показания.

Измерение углов теодолитом иногда делают с применением кругового приема, который целесообразен в случае, когда приходится проводить измерения из одной точки. Для этого теодолит устанавливается в нужном месте. Лимб должен быть как можно ближе к нулю.

Затем начинают вращать алидаду до полного совмещения нулевого штриха микроскопа с нулевым штрихом на лимбе. Далее следует немного ослабить зажим и направить трубу на точку. По окончании замеров, затягивают стопорный винт и делают расчеты.

Измерение горизонтальных углов теодолитом проводится вне зависимости от его положения. Для проведения таких замеров зрительную трубу поочередно наводят на пару точек, между которыми необходимо провести замер и одновременно проводится отсчет по горизонтальному кругу. Величину угла определяют на основании разницы отсчетов.

Измерение горизонтальных углов с использованием теодолита проходит в две или три стадии, в зависимости от типа устройства. Если используется классический теодолит, к двум измерительным добавится одна вычислительная.

Принимая, что вершиной искомого угла является установленный прибор, оператор наводит вертикальную нить сетки зрительной трубки на первую отметку и фиксирует значение на горизонтальном лимбе. В современных теодолитах с электронной «начинкой» отметка определяется на лимбе автоматически и закрепляется как 0 с помощью кнопок на панели прибора; в традиционных – отмечается оператором через окуляр отсчетного устройства и заносится в журнал измерений.

После этого по часовой стрелке трубка наводится на вторую отметку. Электронный прибор, при этом, высчитает угол сам и выведет показания на экран. При работе с традиционным устройством, оператор должен будет через микроскоп снять показания с горизонтального лимба и, путем геометрических операций, вычислит значение искомого угла.

Алгоритм работы с прибором

С помощью треноги устанавливают теодолит.
Наблюдательная труба направляется в сторону двух опорных точек.
Наведя прибор на первую точку, производят фиксацию и измерение вертикальной нити.
Проводят отсчёт по горизонтальному кругу. Полученные данные заносят на бумагу. Аналогичную операцию проводят с другой точкой.
Наблюдательную трубку переводят, минуя зенит, а затем меняют положение круга.
В случае незначительных расхождений останавливаются на среднем значении.
Показания лимба должно быть нулевым или стремиться к этому значению.
Алидаду вращают до тех пор, пока не совпадут нулевые отметки на лимбе и микроскопе.
Проводят следующий круг измерений.

Чтобы прибор постоянно показывал правильные значения, следует позаботиться об условиях его хранения. Лучше всего хранить теодолит в специальном кейсе. Укладывают и достают прибор, придерживая его за подставки или рукоятки. Завершив работу с прибором, прежде чем убрать его в кейс, ослабляют винты, расположенные на зрительной трубе и алидаде.

Когда устанавливают штатив, то ослабляют винты. Выполнив регулировку, винты полностью зажимают. Становым винтом выполняют надёжную фиксацию теодолита сразу же после того, как он будет установлен на штатив. Наводящие и подъёмные винты не расслабляют и не зажимают до упора. При перемещении теодолита на небольшие расстояния его закидывают на плечи вместе со штативом. Большие расстояния прибор должен преодолевать, будучи убранным в кейс.

Что такое нивелир

В картографических и геодезических измерениях в паре с теодолитом применяется еще одно устройство – нивелир.

Прибор служит для определения горизонтали поверхности и измерения разницы в высотах на ландшафте или строящемся объекте.

Главное отличие в том, что по конструкции нивелир проще теодолита, но для работы с ним при проведении расчетов нужен помощник. В базовой комплектации устройство также состоит из трубки, установленной на штативе, но, в отличие от теодолита, нивелир имеет только одну горизонтальную плоскость вращения.

Именно по ней оператор ориентирует сетку трубки прибора, проводя измерения. При этом разница в высотах фиксируется с помощью размеченной рейки, которую в точке измерений вертикально держит помощник.

Источник