Как работать с теодолитом и нивелиром
Перейти к содержимому

Как работать с теодолитом и нивелиром

  • автор:

Как работать с теодолитом: инструкция не для новичков

Как работать с теодолитом: инструкция не для новичков

При топографической съемке просто невозможно обойтись без такого прибора, как теодолит. Он дает возможность определять как вертикальные, так и горизонтальные углы, а также магнитные азимуты и расстояния с применением дополнительных приспособлений.
Если вы уже владеете базовыми знаниями об этом устройстве, предлагаем пошаговую инструкцию по работе с ним. Она позволит получить представление как о предварительных настройках инструмента, так и о получении и анализе результатов проводимых вычислений.

Подготовка теодолита к работе

Итак, чтобы получить максимально точные результаты вычислений, необходимо правильно настроить теодолит. Подготовительные мероприятия выполняются в несколько основных этапов.

Установка инструмента.
Чтобы осуществлять измерение горизонтального угла, прибор должен быть установлен в его вершине. Достигается это следующим образом: центр площадки для штатива ставится непосредственно над нужной точкой, а ее поверхность приводится к строго горизонтальному положению. Лишь после этого можно выполнять фиксацию устройства.

izmerenie-uglov-teodolitom1.jpg

Центрирование
Его цель заключается в проецировании оси вращения лимба и алидады по отвесной линии таким образом, чтобы точность для оптического отвеса составляла ± 1-2 мм, а для механического ± 5 мм. Выполняется процедура следующим образом:

  • центрируем штатив с механическим отвесом, стараясь добиться точности около 10-15 мм;
  • монтируем теодолит на штатив;
  • ослабляем становой винт и перемещаем оптический отвес, чтобы добиться наилучшего центрирования.

Горизонтирование
Его контроль осуществляется по цилиндрическому уровню алидады ГУК. Сам процесс горизонтирования выполняется подъемными винтами. Сперва ось движется по двум из них, чтобы передвинуть пузырек уровня точно в центр. Затем алидада поворачивается на 90 градусов и подключается третий винт, с помощью которого вновь нужно отправить пузырек к центру. Оба действия выполняются до тех пор, пока пузырек не будет находиться в центральной зоне при любом положении алидады.

Чтобы получить уверенность в точности проводимых с помощью теодолита, должны быть выполнены два основных условия. Во-первых, ось цилиндрического уровня должна занимать строго горизонтальное положение. Во-вторых, ось вращения необходимо привести к строго вертикальной позиции.

Измеряем горизонтальный угол

  • прибор устанавливается точно в вершину измеряемого угла;
  • точка пересечения в сетке нитей совмещается с видимой точкой рейки, занимающей самую нижнюю позицию;
  • центр сети наводится на вершину правого угла (n-1), после чего снимаются показания по лимбу горизонтального круга, получая значение a1;
  • затем процедура повторяется с левым углом для получения a2;
  • после этого определяется значение угла при круге влево (βкл=а1-а2).

izmerenie-uglov-teodolitom3.jpg

izmerenie-uglov-teodolitom4.jpg

На следующем этапе выполняется второй полуприем, для которого осуществляется разблокировка зрительной трубы. Она переводится через позицию зенита, после чего разблокируется алидада и устройство разворачивается на 180 градусов. В результате мы получаем такие данные (см. рисунок ниже):

  • n – станция;
  • n–1 –- вершина заднего угла;
  • n+1 – вершина переднего угла;
  • а1 – отсчёт на вершину заднего угла;
  • а2 – отсчёт на вершину переднего угла

Если в полученных за два полуприема значения выявляется расхождение, вычисление горизонтального угла осуществляется по такой формуле:

  • βср = (βКЛ + βКП) /2.

Кроме того, нужно взять отсчеты по горизонтальному кругу, для чего выполняются такие действия:

  • по шкале алидады считываем значение отсчетного штриха в градусах;
  • по шкале ГУ, где цена деления равняется 5´, определяем количество минут, считывая их по направлению слева от нуля.

Вертикальные углы: особенности вычислений

  • центр сетки нитей устанавливается на высоту, которая была предварительно отмечена на рейке;
  • рейка приставляется вплотную к окуляру, после чего определяется высота прибора;
  • осуществляется визирование при круге лево и круге права для снятия отсчетов;
  • выполняется оцифровка лимба ВУК. Данная процедура может быть проведена секторным способом, в котором используется два отрицательных и два положительных сектора.
  • определяем количество градусов отсчетного штриха;
  • считываем минуты и переходим к вычислению вертикального угла, для чего применяется формула М0 = (КП + КЛ)/2; v = МО-КП; ν=КЛ−М0.

Как измерять расстояния с помощью теодолита?

izmerenie-uglov-teodolitom6.jpg

Как уже говорилось выше, теодолит может применяться и для измерения расстояний. Осуществляется процедура в несколько этапов, подробно описанных ниже:

  • используем для измерений дополнительные дальномерные штрихи в сетке нитей зрительной трубы;
  • по рейке вычисляем длину интервала (n), после чего используем следующую формулу: D = K*n =100*n.

Для примера возьмем ситуацию, в которой значение верхнего дальномерного штриха составляет 1747 миллиметров, а нижнего – 1856 мм.

В этом случае длина интервала будет равна 1856-1747=109 мм = 10,9 см, а расстояние по приведенной выше формуле – 10,9 метров.

Чем отличается теодолит от нивелира

С его помощью определяют разность высот между нужными точками. Наиболее применим он в строительстве, при планировании и разметке земельных участков. Нивелиры бывают трех типов: оптические, цифровые и лазерные. Отличаются они по принципу работы и своим устройством. Лазерные работают с помощью излучения проецируемого лазерного луча, проецируя вертикальную и горизонтальную линии. Цифровые автоматически собирают, обрабатывают, регистрируют и выдают информацию. С оптическими же нужно работать, потому что настройку и все показания делаются вручную.

NivelirF3.jpg

Рассмотрим работу оптического нивелира.

Основные узлы прибора — это зрительная труба с визирной осью, а также цилиндрический уровень. Туба устроена таким образом, что свободно вращается по кругу, настраивается она специалистом с учета расположения исследуемых точек. Чтобы определить расстояния понадобится нитяной дальномер и рейки с нанесенными делениями. Важно чтобы призма заняла строго горизонтальное положение, если этого не достичь не возможно снять точные данные. Для того, чтобы узнать результат нужно посчитать число делений между дальномерными линиями.

Выставляется нивелир по уровню и фиксируется таким образом, чтобы он как можно меньше подвергался колебаниям.

Цифровые нивелиры работают подобным образом, отличие в том, что показания не вручную берутся, а прибор автоматически их сам получает с рейки.

В лазерных совершенно другое устройство и принцип работы. Лазерный луч формируемый светодиодами и корректируемый магнитами проецируется на поверхность. Есть лазерные нивелиры с автоматическим выравниванием, есть с ручным.

Как работать с теодолитом?

Теодолит – прибор, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов. Также применим для определения расстояний по нитяному дальномеру и магнитных азимутов при помощи буссоли. Используется при геодезических работах, строительстве, проведении топографической съемки и т.п.

Различают два вида теодолитов: оптические и электронные. Более современные электронные модели способны с высокой точностью определить углы, высоту строения, разбить прямоугольник или проверить разбивку осей здания. Теодолит прост в управлении, имеет небольшой вес и доступную цену. В этой статье мы расскажем, как работать с теодолитом для получения максимально точного результата.

Устройство теодолита

Основные элементы из которых состоит теодолит:

  • Лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный).
  • Алидада – подвижная часть теодолита, к которой крепится система отсчитывания по лимбу и визирному устройству.
  • Зрительная труба (визирное устройство) с закрепительным и наводящим винтами.
  • Отвес для центрирования над точкой. Может быть, как оптическим, так и лазерным.
  • Трегер (подставка) с подъемными винтами и круглым уровнем для горизонтирования теодолита.
  • Микроскоп для снятия отсчетов.

Комплектация теодолита зависит от области, в которой он будет применяться. Он может быть дополнен ориентиром-буссолем, дальномерными насадками, визирными маркерами и пр. В некоторых работах используются узкоспециализированные теодолиты: маркшейдерские, астрономические, гироскопические.

Пошаговая инструкция как пользоваться теодолитом

  • 1 шаг. При работе с геодезическим оборудованием, стоит учитывать, что для получений точных результатов измерений необходимо проводить регулярные поверки и юстировки теодолита. Кроме этого требуется делать периодический контроль геометрических параметров, так как результаты работы геодезиста или строителя, порой, не терпят ошибок даже в несколько угловых секунд.
  • 2 шаг. Когда оборудование проверено можно приступать к работе с теодолитом. Для начала необходимо закрепить прибор над точкой с известными координатами, используя штатив-треногу и центрир или нитяной отвес. Приняв ее за точку отсчета, с помощью уровней и наводящих винтов отцентрировать прибор. Итогом должно стать абсолютно горизонтальное положение прибора, а также расположение теодолита строго над точкой.
  • 3 шаг. С помощью визира необходимо предварительно навестись на цель, а винтами навест сетку нитей на цель наиболее точно. Таким образом определяется центр измеряемого объекта. Данные действия производятся с помощью зрительной трубы, но при недостаточности света можно использовать дополнительно специальное зеркало с подсветкой. После выполнения этой процедуры производится снятие отсчетов вертикального и горизонтального углов с помощью микроскопа теодолита.
  • 4 шаг. Для получения высокой достоверности результатов измерений проведение измерений теодолитом рекомендуется повторить несколько раз (приемов). По результатам многократных измерений определяются средние значения вертикальных и горизонтальных углов.

Обучение работе с теодолитом

С проведением измерений теодолитом может справиться как опытный геодезист, так и начинающий специалист. Это удобное и доступное устройство находит широкое применение в строительстве и геодезии. Вы можете купить теодолит по низкой цене в нашем интернет магазине. А при необходимости наши специалисты могут провести демонстрацию и обучение по работе на приобретенном оборудовании.

Гранит и камень

работа с теодолитом

Перед началом теодолитной съемки, прибор необходимо установить строго над вершиной измеряемого угла, над опорной точкой, с которой проводят измерения. При подземных маркшейдерских съемках иногда устанавливают теодолит под опорной точкой.
Высота расположения оптической трубы прибора должна находиться на уровне глаз.
Прибор устанавливают по оптическому или нитяному отвесу, сначала грубо, «на глаз» перемещая штатив, затем, при помощи перемещения по горизонтальной платформе уточняют положение над вершиной угла (опорной точкой).
Вертикальное положение оси вращения теодолита выполняется при помощи цилиндрического уровня.

После закрепления прибора проверяют правильность установки, вращая теодолит в горизонтальной плоскости и наблюдая за положением пузырька цилиндрического уровня.
Отклонение не должно превышать одно деление шкалы.
Установка оптической трубы должна позволять четко видеть шкалу сетки нитей и наблюдаемый объект съемки. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны быть четко видны.

Измерение угла

Отпускают алидаду и отводят ее влево на 30-40 град., затем обратным вращением наводят на визирную точку первого направления так, чтобы она оказалась справа от бисектора (в поле зрения оптической трубы). Алидаду закрепляют.
Ввинчиванием наводящего винта алидады бисектор наводят на визирную точку и снимают показание с оптического микрометра.

Отпускают винт крепления алидады и наводят на вторую визирную точку, затем снимают показание, следуя тем же шагам, что и при наведении на первую точку.

Далее проводят второй этап съемки, снижающий погрешности, появляющиеся в результате неточной установки теодолита.
Оптическую трубу переводят через зенит в противоположное направление, и по часовой стрелке поворачивают к второй точке измеряемого угла, предварительно отведя алидаду на 30-40 град. влево.
Наводящим винтом наводят бисектор на визирную точку и снимают показания оптического микрометра.
По часовой стрелке наводят алидаду на первую визирную точку и вновь снимают показания микрометра.

В случае если теодолит оснащен окулярным микрометром вместо оптического, результаты измерений повторяют трижды.

На этом практическая часть съемки угла завершена, приступают к вычислениям среднего результата измерений первого и второго этапов, что позволяет уменьшить погрешности съемки.
Расхождение в измерениях угла, полученных в дублирующих съемках не должно превышать двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 эта погрешность составляет 1′).

Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита.

Измерение магнитных азимутов

Теодолит приводится в рабочее состояние, на конце алидады закрепляется буссоль.

устройство теодолита

Вращая алидаду на горизонтальном круге устанавливается нулевой значение. После этого закрепительный винт алидады закручивается, а винт лимба ослабляется и вращением алидады стрелка бруссоли приводится в равновесие со штрихами-индексами, при этом объектив трубы и северная стрелка бруссоли должны совпадать по направлению. Винт лимба закрепляется.
После выполнении этих операций горизонтальный круг оказывается сориентирован по магнитному меридиану Земли.
Затем, вращением алидады, зрительная труба наводится на визирную точку и снимается отсчет по горизонтальному кругу.
Полученный таким образом отсчет и является магнитным азимутом визирной точки.

Измерение расстояния

При помощи теодолита можно измерять линейные расстояния.
Для осуществления этой функции служат дальномерные нити и визирная рейка.
Чтобы определить расстояние L от теодолита до рейки, оптическую трубу прибора наводят на шкалу установленной вертикально рейки. Оценивают длину l отрезка рейки между дальномерными нитями, которая определяется, как разность показаний нижней нити l’’ и верхней нити l’:
l = l’’ — l’.
Чтобы вычислить расстояние до рейки, надо найденную длину отрезка рейки l умножить на 100:
L = l х 100.

Пример:
l’ = 1240 мм, l’’ = 1483 мм, тогда:
l=1483-1240=243 мм
L = 243 х 100 = 24.3 м

При проведении съемки углов теодолитом возникают погрешности, вызываемые различными причинами: ошибка прибора, влияния внешней среды и человеческий фактор.
Приборные ошибки зависят от качества изготовления и класса точности применяемого теодолита, а также его технического состояния. Чаще всего они возникают при плохой калибровке шкал, в том числе лимбовых и оптических, остаточных погрешностей регулировки и юстировки прибора, температурных деформаций в самом приборе и т.д.
Ошибки из-за негативного влияния внешней среды вызываются оптической рефракцией, искажением оптических изображений из-за перемещения слоев воздуха и т. п.
Человеческий фактор влияет на аккуратность установки прибора, выполнения технологии измерений и съема показаний с прибора, а также подсчет результатов измерений.
На результаты маркшейдерских съемок техническим теодолитом погрешности, вызываемые воздействием внешней среды, не оказывают существенного влияния, поскольку допускаемая погрешность крупномасштабных съемок выше, чем при точных мелкомасштабных съемках.

Использование нивелиров

Нивелиры используют для определения разности высот между двумя точками на местности. Различают следующие способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и гидростатическое.

Геометрическое нивелирование производится с помощью прибора нивелира и рейки. Прибор устанавливают строго вертикально над опорной точкой, при этом ось оптической трубы нивелира является горизонталью. У второй точки выставляют рейку. Разница высот (превышение) между точками определяется, как разность отсчетов по рейке. Недостаток этого метода проявляется при измерении превышений, имеющих размеры больше, чем длина рейки. При этом приходится переставлять прибор, точность измерений падает.

Тригонометрическое нивелирование также производится с использованием нивелира. Превышение между точками в этом случае определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками с помощью тригонометрических расчетов.

При помощи тригонометрического нивелирования можно измерить превышение любой высоты между взаимно видимыми точками, однако его точность ограничена влиянием на измерение вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно проявляющихся в горной местности. Тем не менее этот метод определения превышений чаще всего применяется на практике, как наиболее универсальный.

При тригонометрическом нивелировании сначала определяется расстояние от нивелира до первой точки при помощи дальномерной сетки и рейки. Для этого вычисляется угол между горизонталью и произвольным отрезком на рейке. Путем несложных тригонометрических подсчетов (зная углы и длину одной из сторон – отрезок рейки), вычисляют расстояние.
Затем наводят оптическую трубу на вторую точку и замеряют угол между горизонталью и этой точкой. Рейка в измерениях на втором этапе не нужна.
Зная горизонтальное расстояние до первой точки, а также углы полученного прямоугольного треугольника, легко вычислить противоположный катет, величина которого и является превышением.

Гидростатическое нивелирование использует принцип сообщающихся сосудов.
Известно, что жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне, поэтому если взять два (или несколько) прозрачных сосуда в качестве мерных линеек и соединить их трубками, то по разности уровней жидкости в сосудах можно с большой точностью определить превышение между точками, в которых установлены сообщающиеся сосуды.
Как вы понимаете, этот метод ограничен длиной трубки, сообщающей сосуды, ну и, конечно же, не пригоден для измерения больших превышений.
Достоинства этого метода – относительная простота, высокая точность , возможность измерять превышение между несколькими точками одновременно, а также возможность проводить замеры между взаимно невидимыми точками.

  • Главная ООО «Гранит»
  • Щебень и автодороги
  • Фундаменты
  • Характеристики щебня
  • Классификация пород
  • Дробилки
  • Основы и история геологии
  • Основы геодезии
  • Минералогия и минералы
  • Маркшейдерское дело
  • Главная ООО «Гранит»
  • Цены на продукцию
  • Банковские реквизиты
  • Протоколы испытаний
  • Малетинский щебень
  • Плотиновский щебень
  • Карты и схемы региона
  • Автомобильные дороги
  • Железные дороги
  • Водные пути
  • Карта пригородов г. Камень-на-Оби
  • Справочная информация
  • Щебень и автодороги
  • Фундаменты
  • Характеристики щебня
  • Свойства горных пород
  • Классификация пород
  • Метаморфические породы
    • Мрамор
    • Гнейс
    • Кварцит
    • Сланец
    • Изверженные породы
      • Граниты
      • Габбро
      • Диориты
      • Диабазы
      • Базальты
      • Сиениты
      • Лабрадориты
      • Осадочные породы
        • Туфопесчаники
        • Дробилки
          • Щековые дробилки
          • Конусные дробилки
          • Мобильные дробилки
          • Основы и история геологии
            • Принципы геологии
            • Разделы геологии
            • Строение Земли
            • Земная кора
            • Мантия и ядро
            • Образование Вселенной
            • Образование планет
            • Основы геодезии
              • Инженерная геодезия
              • История геодезии
              • Форма Земли
              • Рельеф местности
              • Уровенная поверхность
              • План и карта
              • Минералогия и минералы
                • Характеристики минералов
                • Прозрачность и цвет
                • Твердость и плотность
                • Спайность и хрупкость
                • Особые свойства минералов
                • Породообразующие минералы
                • Самоцветы и алмаз
                • Алмазы — мистика и магия
                • Изумруд
                • Рубин
                • Сапфир
                • Аметист
                • Магия камня
                • Камни и Зодиак
                • Самородки

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *