Тема 12. Угловые измерения 1. Принцип

Тема 12. Угловые измерения 1. Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов 2. Теодолит. Классификация теодолитов 3. Устройство теодолита 4. Устройство и теория вертикального круга 5. Исследования поверки и юстировки теодолита 6. Измерение горизонтальных и вертикальных углов 7. Источники ошибок при измерении углов и меры борьбы с ними

Принцип измерения горизонтальных и вертикальных углов Ш Горизонтальный угол – это ортогональная проекция пространственного угла на горизонтальную плоскость. Ш Вертикальным углом (или углом наклона)– называется угол, лежащий в вертикальной (отвесной) плоскости и составленный направлением и его проекцией на

Теодолит (theasthai – смотреть, elitteo – вращать) - геодезический прибор для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов. С помощью теодолита могут быть измерены: Ш горизонтальные углы Ш вертикальные углы Ш магнитные азимуты Технический теодолит 4 Т 30 П Ш расстояния (при помощи

Классификация теодолитов теодолиты по точности высокоточные технические по назначению астрономические маркшейдерские фототеодолиты геодезические По методу регистрации оптические цифровые

Модификации прибора (маркшейдерский, труба с прямым изображением) 2 Т 30 М Порядковый Средняя номер квадратическая модели ошибка измерения угла

Теодолит 4 Т 2 Теодолит 4 Т 30 П

Фототеодолит Цифровой теодолит

Технические характеристики теодолитов

Устройство теодолита

Оптическая схема теодолита 4 Т 30 П

Горизонтальный круг Лимб ( limbus - кайма) – часть угломерных приборов; плоское металлическое или из оптического стекла кольцо, разделенное штрихами на равные доли окружности.

Алидада (alidada, от араб. аль-идада — линейка ) часть угломерных приборов вращающаяся вокруг оси, проходящей через центр лимба.

Отсчетные приспособления: штриховой микроскоп Отсчет по горизонтальному кругу: 70º 03' Отсчет по вертикальному кругу: 15º 36'

Отсчетные приспособления: шкаловый микроскоп Отсчет по горизонтальному кругу: 125º 05, 5' Отсчет по вертикальному кругу: -0º 27'

Уровни Служат для приведения осей инструмента в горизонтальное или отвесное положение и для наблюдений за положением инструмента в процессе измерений. Существует три вида уровней: Цилиндрические Круглые Контактные

Цилиндрический уровень На внешней стороне ампулы цилиндрического уровня наносят через 2 мм шкалу, середина этой шкалы носит название нульпункт. Касательная uu 1 к дуге АОВ продольного сечения внутренней поверхности ампулы в нульпункте О называется осью цилиндрического уровня. Угол на который наклониться ось уровня при перемещении пузырька на одно деление

Цена деления уровня рассчитывается по формуле: Примем дугу AB=2 мм, τ = 45'‘ получим значение радиуса R

Контактный уровень

Круглый уровень Осью круглого уровня – называется нормаль СО к внутренней сферической поверхности ампулы в нульпункте.

Зрительные трубы Зрительная труба – оптический прибор, предназначенный для наблюдения глазом удаленных предметов. Известно три основных типа линзовых зрительных труб: ШАстрономическая зрительная труба ШЗемная зрительная труба ШГолландская зрительная труба (труба Галилея)

Оптическая схема зрительной трубы с внутренней фокусировкой

Сетка нитей – система штрихов, расположенных в плоскости изображения, даваемого объективом зрительной трубы геодезического прибора.

Параллакс сетки нитей – не совмещение плоскости изображения предмета с плоскостью сетки нитей.

Основные оси зрительной трубы Оптическая ось – мнимая линия, проходящая через оптический центр объектива и оптический центр окуляра. Геометрическая ось – мнимая линия, проходящая через центр кожуха трубы. Визирная ось – мнимая линия, проходящая через оптический центр объектива и перекрестье сетки нитей. Визирная ось при вращении трубы вокруг горизонтальной оси образует коллимационную плоскость , при измерении угла эта плоскость должна быть отвесной.

Показатели качества зрительной трубы Увеличением зрительной трубы – называется отношение угла под которым изображение рассматриваемого предмета видно в трубу, к углу под которым предмет виден невооруженным глазом. В зрительных трубах технических теодолитов увеличение колеблется от 20 до 60 крат.

Поле зрения трубы – коническое пространство, видимое в трубу при ее неподвижном положении. Поле зрения предмета влияет на скорость отыскания предмета в трубу.

Разрешающая способность зрительной трубы Разрешающую способность зрительной трубы можно выразить формулой: На величину критического угла зрения оказывают влияние следующие факторы: контрастность изображения, освещенность, форма и цвет рассматриваемого предмета, состояния приземного слоя атмосферы, толщины штрихов сетки нитей.

Устройство и теория вертикального круга Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона v или зенитных расстояний z. На рисунке ВН – горизонтальная линия, определяемая на вертикальном круге отсчетом, равным месту нуля МО. BZ – отвесная линия, определяемая на

Вертикальный круг теодолита

Место нуля вертикального круга Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, когда визирная ось зрительной трубы и ось уровня на алидаде вертикального круга параллельны и занимают горизонтальное положение.

Принцип измерения вертикальных углов

Основные оси теодолита ОО – ось вращения инструмента UU – ось цилиндрического уровня VV – визирная ось трубы GG – ось вращения трубы JJ – вертикальная

Общий осмотр прибора Вращение алидадной части теодолита должно быть плавным, без задержек. Закрепительные винты должны вращаться без усилий. Вращение наводящих и микрометренных винтов должно быть плавным. Оптические детали и уровни не должны иметь видимых повреждений. Изображение объектов и сетки нитей в зрительной трубе должно быть четким. Изображения в отсчетных устройствах должны быть четкими.

Условия проведения поверок Температура окружающего воздуха должна быть в пределах (+20 ± 5)°С. Скорость изменения температуры должна быть не более 3°С в час. Относительная влажность не более 90%. Условия видимости должны быть благоприятными, колебания изображения – минимальными. На приборы не должны попадать прямые солнечные лучи. Скорость ветра не должна превышать 4 м/с. Измерения должны проводиться при полном отсутствии осадков.

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения прибора UU┴ОО

Одна нить сетки нитей зрительной трубы должна быть горизонтальна, другая вертикальна.

Визирная ось должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы VV┴GG

Порядок проведения поверки: Ш При положении теодолита КЛ 1 наводят зрительную трубу на удаленную визирную цель (угол наклона не должен превышать 2 ) и производят отсчет по горизонтальному кругу. Ш При положении теодолита КП 1 производят отсчет на ту же визирную цель. Ш Освободив закрепительный винт горизонтального круга, поворачивают алидадную часть теодолита вместе с лимбом примерно на 180 и снова закрепляют (для теодолита 4 Т 30 П прибор поворачивается в подставке при закрепленной алидаде). Ш Наводят зрительную трубу на ту же точку и берут отсчеты при КЛ 2 и КП 2. Ш Далее вычисляют коллимационную погрешность по формуле:

Если коллимационная ошибка более допустимого значения, производят юстировку. Действуя микрометренным винтом алидады устанавливают на лимбе исправленный отсчет: При этом центр сетки нитей зрительной трубы сместиться с визирной цели. Боковыми юстировочными винтами сетки нитей совмещают ее перекрестье с изображением точки (предварительно слегка ослабив

Место нуля вертикального круга должно быть известно и равно нулю Место нуля М 0 вертикального круга определяют визированием на четко видимую точку при двух положениях круга и взятием отсчетов КЛ и КП по вертикальному кругу. Необходимы 2 -3 точки. Перед взятием отсчетов приводят пузырек уровня при вертикальном круге на середину (за

Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита GG┴OO.

В практике геодезических работ наиболее широко применяются два способа измерения горизонтальных углов: – Способ приемов, используемый при определении горизонтальных углов между двумя направлениями. – Способ круговых приемов, используемый, если при вершине угла больше двух направлений.

Измерение угла Подготовительные работы Приведение теодолита в рабочее положение Измерение угла Обработка результатов измерений

Горизонтирование инструмента

Измерение угла одним приемом

Измерение углов способом круговых приемов

Журнал измерения углов способом круговых приемов

Источники ошибок при измерении углов 1. Инструментальные ошибки 2. Ошибки вызванные воздействием внешних условий 3. Ошибки собственно измерения угла

Влияние коллимационной ошибки на измеряемое направление

Влияние наклона оси вращения трубы на измеряемое направление

Влияние ошибки центрирования инструмента

Влияние погрешности установки вешки

Точность измерения угла теодолитом Ошибки собственно измерения угла Ошибка визирования Ошибка отсчитывания

Штативы

Визирные цели