Теодолиты и теодолитная съемка

Министерство общего и профессионального  образования Свердловской области

 

Государственное образовательное  учреждение среднего

профессионального образования Свердловской области

Уральский железнодорожный техникум

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р Е Ф Е Р А Т

 

 

 

По предмету:                 «Геодезия»

 

 

 

 

Студент               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург, 2010

Содержание

1. Теодолиты.  Название, устройство, поверки……………………….. 3

2. Теодолитная  съемка. Производство теодолитной  съемки…………9

Список литературы ……………………………………………………..12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теодолиты.  Название, устройство, поверки

Теодолиты – устройства, которые предназначены для измерения  вертикальных и горизонтальных углов  на местности. Происхождение слова "теодолит" связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos - длинный, далеко. Теодолиты, в зависимости от точности, могут применяться в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения. Также теодолиты нашли применение в прикладной геодезии, при проведении изыскательских работ. К тому же, теодолиты используют в промышленности при монтаже элементов конструкций машин, а также механизмов, строительстве промышленных сооружений и для выполнения иных задач.

Теодолиты различаются  по точности, способу отсчитывания по лимбу, по конструкции, назначению и другим признакам.

По точности теодолиты  делятся на:

• высокоточные, с помощью которых горизонтальный угол измеряется одним полным приемом со средней квадратической погрешностью от ± 0,5" до ± 1";
• точные, позволяющие измерять горизонтальный угол одним приемом со средней квадратической погрешностью от ± 2" до ± 15";
• технические - со средней квадратической погрешностью от ± 20" до ± 60".

Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтального  угла указывается в шифре теодолита  цифрами, например, Т2, Т5, Т30. В случае применения зрительной трубы с прямым изображением в шифре теодолита добавляется буква П, например, 2Т30П - теодолит со средней квадратической погрешностью измерения горизонтального угла ± 30" и с трубой прямого изображения. Цифра 2 впереди шифра обозначает, что это теодолит второго поколения, то есть более совершенный, чем теодолит марки Т30.

У первых теодолитов в  центре угломерного круга на острие иголки помещалась линейка, которая  могла свободно вращаться на этом острие (как стрелка компаса). В линейке были сделаны вырезы и в них натянуты нити, играющие роль отсчетных индексов. Центр угломерного круга помещали в вершину измеряемого угла и надежно его закрепляли. Поворачивая линейку, совмещали ее с первой стороной угла и брали отсчет N1 по шкале угломерного круга. Затем совмещали линейку со второй стороной угла и брали отсчет N2. Разность отсчетов N2 и N1 равна значению угла. Подвижная линейка называлась алидадой, а сам угломерный круг назывался лимбом. Для совмещения линейки-алидады со сторонами угла применялись примитивные визиры.

Современные теодолиты, сохранив идею измерения угла, конструктивно значительно  отличаются от старинных теодолитов. Во-первых, для совмещения алидады  со сторонами угла используется зрительная труба, которую можно вращать по высоте и по азимуту. Во-вторых, для отсчета по шкале лимба имеется отсчетное приспособление. В-третьих, вся конструкция теодолита закрыта прочным металлическим кожухом и т.д.

Для плавного вращения алидады и  лимба имеется система осей, а  сами вращения регулируются зажимными и наводящими винтами. Для установки теодолита на земле применяется специальный штатив, а совмещение центра лимба с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла, осуществляется с помощью оптического центрира или нитяного отвеса.

 

 

 

Стороны измеряемого угла проектируются  на плоскость лимба подвижной  вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси.

Визирная ось трубы (или визирная линия) - это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и  оптический центр объектива трубы.  

 

 
Рис. 1

Теодолит состоит из следующих частей (Рис.1):

• Лимб - угломерный круг с делениями от 0^o до 360^o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис не показан).
• 2 - Алидада - подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство - зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой.
• 3 - Зрительная труба: крепится на подставках на алидадной части.
• Система осей - обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.
• 4 - Вертикальный круг: служит для измерения вертикальных углов.
• 5 - Подставка с тремя подъемными винтами.
• 6-11 - Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита (лимба (8,9), алидады(6,7), трубы (10,11). Зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие - микрометренными.
• Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.
• 12 - винт перестановки лимба;
• 13 - уровень при алидаде горизонтального круга;
• 14 - уровень вертикального круга;
• 15 - винт фокусировки трубы;
• 16 - окуляр микроскопа отсчетного устройства.

В теодолитах различают  три разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба; при этом вращение трубы и вращение алидады снабжаются двумя винтами каждое - зажимным и наводящим. Что касается вращения лимба, то оно оформляется по-разному. В повторительных теодолитах лимб может вращаться только вместе с алидадой; в теодолите Т30 (2Т30 и т.п.) для вращения лимба имеются два винта: зажимной и наводящий, причем они работают только при зажатом винте алидады. В теодолите Т15 первых выпусков лимб скреплялся с алидадой с помощью специальной защелки и в таком положении совместное вращение алидады и лимба регулировалось винтами алидады. В точных и высокоточных теодолитах вращение (перестановка) лимба выполняется специальным бесконечным винтом (позиция 12 на рис. 1б).

Электронные теодолиты – инновационные устройства для измерения углов. При использовании электронных теодолитов исключаются ошибки снятия отсчета, т.к. значения углов выводятся на экран прибора.

Чтобы теодолит обеспечивал  получение неискаженных результатов измерений, он должен удовлетворять соответствующим геометрическим и оптико-механическим условиям. Действия, связанные с проверкой этих условий, называют поверками. Если какое-либо условие не соблюдается, производят его исправление, т.е. юстировку.

Оптико-механические условия:

• зрительные трубы, лупы и микроскопы должны иметь надлежащее увеличение и достаточное поле зрение, обеспечивать четкие изображения предметов наблюдения и отсчетных шкал;
• подвижные части теодолита должны правильно и плавно перемещаться в соответствующих плоскостях.

Геометрические условия:

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита. Поверку производят обычным способом, поворотом алидады на 180 градусов. Юстировку выполняют юстировочным винтом цилиндрического уровня.  
           2. Ось круглого уровня (в теодолите ТБ1) должна быть параллельно оси вращения теодолита. Юстировку круглого уровня производят его юстировочными винтами после точной установки оси вращения теодолита в отвесное положение по выверенному цилиндрическому уровню.  
            3. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.  
      Поверку выполняют обычным способом. Несоблюдение условия вызывает коллимационную ошибку "С". Величина коллимационной ошибки не должна превышать10". 
      Устранение коллимационной ошибки в теодолите Т2 производят юстировочными винтами сетки нитей обычным способом, в теодолите 2Т2 с помощью специального клинового кольца. 
      4. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита. 
      Поверка проводится также, как и в технических теодолитах. Величину угла "i", на который отклоняется ось вращения трубы от положения, перпендикулярного к оси вращения прибора определяют по формуле i=b*p*ctgv/2S,   
      где b/2- линейная ошибка в следствии наклона оси вращения трубы , равная половине расстояния между проекциями точки; 
      v-угол наклона визирной оси при наведении на точку; 
      S-расстояние от горизонтальной проекции точки до теодолита . 
      Значение угла "i" не должно превышать 10". 
      Соблюдение условия гарантируется заводом .  
      5. Вертикальная нить сетки должна лежать в коллимационной плоскости трубы. Поверка производится также как в технических теодолитах. Если будет замечено смещение изображения точки с вертикальной нитки более чем на 3 толщины штриха, то сетку необходимо повернуть. 
      Для этого в теодолите Т2 снимают колпачок, закрывающий юстировочные винты сетки, слегка отпускают винты, скрепляющие окуляр с корпусом трубы, и поворачивают окуляр вместе с сеткой. После чего поверку повторяют. 
      6. Визирная ось оптического центрира должна совпадать с осью вращения теодолита  
      Прибор устанавливают на штативе и приводят ось вращения теодолитом в отвесное положение. Отмечают на листе бумаги, подложенном под штатив, проекцию середины кружка оптического центрира. Затем, медленно вращая алидаду вокруг вертикальной оси, наблюдают за изображением точки. Если в процессе вращения изображение точки остаётся на месте, условие выполнено; в противном случае в теодолите Т2 отвинчивают 2 винта и отсоединяют крышку оптического центрира от боковой крышки теодолита. При этом открываются головки винтов, скрепляющих окулярное колено оптического центрира с боковой крышкой. Слегка освободив эти винты, перемещением окулярного колена в плоскости боковой крышки добиваются совмещения визирной оси оптического ценрира с осью вращения теодолита. В теодолите 2Т2 юстировку выполняют в условии мастерской .

2. Теодолитная  съемка. Производство теодолитной  съемки

Теодолитная съемка - горизонтальная геодезическая съёмка местности, выполняемая для получения контурного плана местности (без высотной характеристики рельефа) с помощью теодолита. В отличие от тахеометрической съёмки и фототеодолитной съёмки, при теодолитной съемки высотных характеристик рельефа местности не определяют. Обычно применяется в равнинной местности, в населённых пунктах, на железнодорожных узлах, застроенных участках и прочее.

             Теодолитная съемка выполняется в два этапа: построение съемочной сети и съемка контуров. Съемочная сеть строится с помощью теодолитных ходов.                 

            Теодолитные ходы представляют собой системы ломаных линий, в которых горизонтальные углы измеряются техническими теодолитами, а длины сторон — стальными мерными лентами и рулетками либо оптическими дальномерами. По точности теодолитные ходы подразделяются на разряды: ходы 1 разряда — с относительной погрешностью не ниже 1 .2000, 2 разряда — не ниже 1 : 1000. Обычно теодолитные ходы нужны не только для выполнения съемки ситуации местности, но и служат геодезической основой для других видов инженерно-геодезических работ. Теодолитные ходы развиваются от пунктов плановых государственных геодезических сетей и сетей сгущения. 
 
           По форме различают следующие виды теодолитных ходов:  
1) разомкнутый ход, начало и конец которого опираются на пункты геодезического обоснования;  
2) замкнутый ход (полигон) - сомкнутый многоугольник, обычно примыкающий к пункту геодезического обоснования;  
3) висячий ход, один из концов которого примыкает к пункту геодезического обоснования, а второй конец остается свободным. 
 
           Форма теодолитных ходов зависит от характера снимаемой территории. Так, для съемки полосы местности при трассировании осей линейных объектов (дорог, трубопроводов, ЛЭП и т.п.) прокладывают разомкнутые ходы. При съемках населенных пунктов, строительных площадок, промплощадок предприятий и других.

Съемочные работы выполняют с пунктов съемочной сети способами: прямоугольных координат, линейных засечек, угловых засечек, полярных координат.

Способ прямоугольных  координат (перпендикуляров) обычно применяют при наличии строительной сетки. В качестве исходных данных для разбивки точки этим способом используются прямоугольные координаты пунктов строительной сетки и точек сооружения.

На пересеченной местности  линейные измерения и построения мерными лентами и рулетками  затруднены или даже невозможны. В  этом случае точки проекта рекомендуется выносить способом прямой угловой засечки, требующей построения на местности только двух горизонтальных углов. Преимущества способа проявляются и в том случае, когда расстояния до пунктов разбивочной сети велики.

Способ полярных координат широко используется для выноса точек в натуру при любых формах разбивочных сетей. На ближайшем к сооружению пункте А устанавливают теодолит, от стороны разбивочной сети строят угол  и фиксируют направление на местности точкой. Затем в полученном направлении откладывают расстояние d и закрепляют положение разбиваемой точки Р. Значения горизонтального угла и расстояния находят из решения обратной геодезической задачи.

Способ линейной засечки может быть использован, если расстояние от выносимой точки до пунктов разбивочной сети меньше длины мерного прибора. Положение на местности искомой точки Р получают на пересечении двух дуг, радиусы которых равны проектным расстояниям  и  до пунктов А и В разбивочной сети.

Результаты теодолитной  съемки отражают в абрисе (схематический план, сделанный от руки, с обозначением данных полевых измерений, необходимых для построения точного плана или профиля).  Все зарисовки в абрисах необходимо вести четко и аккуратно, располагая объекты с таким расчетом, чтобы оставалось свободное место для записей результатов измерений.

По результатам теодолитной  съемки может быть составлен план без изображения рельефа. Для  получения плана с изображением рельефа необходимо произвести нивелирование  поверхности, на которой выполнялась  теодолитная съемка. Сочетание теодолитной съемки и нивелирования поверхности целесообразно применять для получения плана строительного участка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Дьякова Б.Н. Учебное пособие: Геодезия. Общий Курс. – Москва: ЦИТ СГГА, 2002.

2. Куштин И.Ф., Куштин В.И. Инженерная геодезия. — Ростов-на-Дону: ФЕНИКС, 2002.

3. Попов В.Н., Чекалин С.И. Геодезия: Учебник. – Москва: Издательство МГГУ, 2007.