Глава 5. Измерения в геодезии
Главным предметом изучения науки геодезия является планета Земля: её форма, размеры, внешнее гравитационное поле, физическая поверхность и её изображение на чертежах и макетах.
Метод измерений является основным в этом изучении. Виды измерений:
- угловые - измерение горизонтальных и вертикальных углов;
- линейные - определение длин отрезков линий местности;
- высотные - определение высот (альтитуд) точек земной поверхности;
- гравиметрические - определение ускорений силы тяжести Земли в различных точках.
- 66 -
Угловые измерения.
5.1.1. Принцип измерения горизонтального угла
Пусть на местности имеются три точки В, А, и С (рис. 5.1), расположенные на разных высотах. Необходимо измерить горизонтальный угол при вершине В между направлениями ВА и BC. Этот угол определяется проекцией abc угла ABC на горизонтальную плоскость H. Проекция abc служит мерой двугранного угла, образованного отвесными проектирующими плоскостями P и Q.
Расположим над
вершиной измеряемого угла параллельно
горизонтальной плоскости разделённый
в градусной мере круг, центр которого
совмещён с произвольной точкой b'
отвесной линии Bb.
Тогда угол β
(рис.5.2) между радиусами b'c'
и b'a'
- сечениями
круга плоскостями P
и Q
- выразит измеряемый горизонтальный
угол. Если штрихи делений оцифрованы
по ходу часовой стрелки, а a'
и c'
- отсчёты по градуированному
кругу, то
.
Рис.5.1. Принцип измерения Рис.5.2. Схема измерения
горизонтального угла горизонтального угла
Рассмотренный принцип измерения горизонтального угла осуществлён в геодезическом приборе - теодолите (рис. 5.3).
Теодолит имеет круг 1 из оптического стекла, по краю которого нанесены штрихи, образующие кольцо делений - лимб. Оцифровка
градусных штрихов лимба производится обычно по часовой стрелке от 0 до 360º. Величина центрального угла (дуги) лимба, соответствующая одному делению, называется ценой деления лимба. Цена делений лимбов современных теодолитов равна: 5', 10',
- 67 -
20', 1º. Центр лимба с помощью нитяного или оптического отвеса совмещается с отвесной линией, проходящей через вершину В (см. рис. 5.1) измеряемого угла. На плоскость лимба проектируются стороны ВА и ВС измеряемого угла. При измерении угла лимб неподвижен и горизонтален.
Над лимбом помещена алидада 2 - часть теодолита, вращающаяся соосно с лимбом и несущая: уровень 3, зрительную трубу 7, вертикальный круг 6 и отсчетные устройства. Для предотвращения механических повреждений, попадания пыли и влаги, лимб и алидада закрыты металлическим кожухом.
Теодолит снабжен зажимными и наводящими винтами лимба, алидады и зрительной трубы; исправительными (юстировочными) винтами цилиндрического уровня, оси вращения зрительной трубы и сетки нитей.
Рис.5.3. Принципиальная схема теодолита:
1 - горизонтальный круг (ГК), 2 - алидада горизонтального круга, 3 – цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга, 4 - колонки оси вращения зрительной трубы, 5 - вертикальный круг (ВК), 6 - алидада вертикального круга, 7 – зрительная труба, 8 - ось вращения зрительной трубы (НН') 9 - зажимной винт зрительной трубы,10 - кремальера, 11 - подставка теодолита, 12 - три подъемных винта, 13 - головка штатива, 14 - ножки штатива, 15 - становой винт, 16 - крючок нитяного отвеса, ZZ' – ось вращения теодолита, UU' - ось цилиндрического уровня, VV' – визирная ось зрительной трубы,
- 68 -