16. Уравнивание углов и приращений координат замкнутого и разомкнутого теодолитного хода. Вычисление дирекционных углов и румбов.

Обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода Увязка углов хода. Значения измеренных углов записывают в графу 2ведомости вычисления координат (табл.3). В графе 4 записывают и подчеркиваютисходный дирекционный угол на верхней строчке) и конечный дирекционный угол аn (на нижней строчке).Вычисляют сумму Σβпр измеренных углов хода. Определяют теоретическую суммууглов:Σβт = а0 - 180° ⋅ n,где n – число вершин хода.Находят угловую невязку:fβ = Σβпр - Σβт.Если невязка fβ не превышает допустимой величиныfβ ДОП= ±1' nто ее распределяют с обратным знаком поровну на все углы хода с округлениемзначений поправок до десятых долей минут. Исправленные этими поправками углы записывают в графу 3 ведомости. Сумма исправленных углов должна равняться теоретической.

17. Угловые измерения. Принцип измерения горизонтального угла. Принципиальная схема устройства теодолита. Горизонтальным углом называют проекциюпространственного углаCAB(рис. 7.1) на горизонтальную плоскостьP. Для измерения горизонтального угла, образуемого направлениямиAСиAВ, необходимо круг с делениями расположить горизонтально, совместив его центр с отвесной линиейAA, проходящей через вершину углаA, и определить число делений круга между проекциями направленийAСиAВна плоскость круга.Вертикальные углыэто углы, расположенные в вертикальной плоскости (рис. 7.2).Углом наклоналинии называют уголмежду направлением линии и её проекцией на горизонтальную плоскость. Углы наклона выше горизонтаположительные, ниже горизонтаотрицательные.Зенитное расстояние– уголzмежду направлением в зенит и направлением линии.

Рис. 7.1. Горизонтальный угол	Рис. 7.2. Вертикальные углы

Горизонтальные и вертикальные углы измеряют теодолитами. Измерение горизонтальных углов. Измерение горизонтального угла выполняют способом приемов. При измерении нескольких углов, имеющих общую вершину, применяют способ круговых приемов. Работу начинают с установки теодолита над центром знака (например, колышка), закрепляющим вершину угла, и визирных целей (вех, специальных марок на штативах) на концах сторон угла. Принципиальная схема устройства теодолита показана на рис. 7.3. В отверстие подставки 2, опирающейся на три подъёмных винта 1, входит ось вращения лимба 3, в которую в свою очередь входит ось алидады 4.

Рис. 7.3. Схема устройства теодолита: ii ось вращения алидады;tt ось вращения трубы;ss визирная ось трубы;uu ось уровня алидады.

Лимбэто стеклянный круг, по скошенному краю которого нанесены деления с оцифровкой от 0 до 360º по часовой стрелке.Алидадаверхняя часть прибора, расположенная соосно с лимбом. Алидада несет стойки 6, на которые опирается осьttвращения зрительной трубы 8 с вертикальным кругом 7. Установка осиiiвращения алидады в отвесное положение выполняется тремя подъёмными винтами подставки по цилиндрическому уровню 5. Вращающиеся части теодолита снабжены закрепительными винтами для их установки в неподвижное положение и наводящими винтами для плавного их вращения. Зрительная труба служит для обеспечения точности наведения на визирные цели. Трубы бывают с прямым и обратным изображением.

Рис. 7.4. Зрительная труба

Оптическая система трубы (рис. 7.4.) состоит из объектива 1, окуляра 2 и фокусирующей линзы 3, которую с помощью специального устройства кремальеры 5, перемещают вдоль геометрической оси трубы. Между фокусирующей линзой и окуляром помещена сетка нитей 4 – деталь, несущая стеклянную пластину с нанесёнными на нее вертикальными и горизонтальными штрихами. При измерении углов перекрестие штрихов – центр сетки нитей, наводят на изображение визирной цели. Сетка нитей имеет четыре исправительных винта, позволяющих перемещать ее в горизонтальном и вертикальном направлениях. Линия, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей, называетсявизирной осью.Увеличением трубыназывается отношение угла, под которым изображение предмета видно в трубе, к углу, под которым предмет виден невооружённым глазом. Практически увеличение трубы равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Трубы геодезических приборов имеют увеличение от 15^до 50^и более.Полем зрениятрубы называется пространство, видимое в трубу при её неподвижном положении. Обычно оно бывает от 1 до 2º. Визированием называют наведение трубы на цель.Точность визированиязависит от увеличения трубы и приближенно равна,гдеv^– увеличение зрительной трубы, а 60– средняя разрешающая способность глаза. Для визирования трубу фокусируют “по глазу” и “по предмету”. При этом, глядя в трубу, вращением диоптрийного кольца окуляра добиваются чёткого изображения сетки нитей, а перемещением фокусирующей линзы 3чёткого изображения наблюдаемого предмета.Отсчётные устройства служат для взятия отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Они снабжены отсчетными микроскопами. Различают микроскопы штриховые, шкаловые и микроскопы с оптическими микрометрами.В штриховом микроскопе отсчет с точностью 1берут по положению нулевого штриха алидадыа(рис. 7.5,а), интерполируя минуты на глаз.

в)

Рис. 7.5. Поле зрения отсчётных микроскопов:а  штрихового (отсчёт по горизонтальному кругу 159º46’, по вертикальному 350º48’); б  шкалового (отсчёт по горизонтальному кругу 295º36’, по вертикальному 4º47’); в  оптического микрометра (отсчет 145º23’14’’).Шкаловый микроскоп имеет две шкалы, совмещённые с лимбами вертикального и горизонтального кругов (рис. 7.5,б). Отсчёты берут по градусным штрихам лимбов. Шкала вертикального круга теодолита 2Т30 имеет два ряда подписей. Если перед градусным делением отсутствует знак, отсчёт делают так же, как и по горизонтальному кругу. Если перед цифрой градусов стоит минус, то минуты считывают по шкале от -0 до -6 (справа налево).Точные теодолиты снабжены микроскопами с оптическим микрометром (рис. 7.5,в). Градусы отсчитывают по основной шкале после совмещения верхнего и нижнего изображений штрихов горизонтального (или вертикального) круга, а минуты и секунды читают по шкале микрометра.

18. Типы теодолитов. Устройство теодолита 2Т30 или VEGА Teo 20/Разновидности теодолитов. В зависимости от точности теодолиты подразделяют на высокоточные (Т1), точные (Т2, Т5) и технические (Т15, Т30, Т60). Цифрами здесь указана точность измерения горизонтального угла одним приемом в лабораторных условиях, выраженная в секундах.Различаются теодолиты и по конструкции. Так, для измерения вертикальных углов точные теодолиты снабжены уровнем при вертикальном круге. У технических теодолитов такого уровня нет, его роль выполняет уровень при алидаде горизонтального круга. Есть теодолиты, в которых уровень при вертикальном круге заменен автоматическим компенсатором углов наклона (теодолиты Т5К, Т15К). Теодолиты бывают с трубами прямого и обратного изображения. В первом случае в шифр теодолита добавляют букву П (Т5КП, Т15КП, Т15МКП). Маркшейдерские теодолиты (Т30М, Т15М), предназначенные для подземных работ, где возможно наличие взрывоопасного газа метана, изготавливают в специальном исполнении. Электронные теодолиты (например, Т5Э) обеспечивают автоматическое считывание отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Угломерная часть электронного теодолита представляет собой растровый датчик накопительного типа. Датчиком угла служит стеклянный круг с нанесенным на него штрих-кодом. Сигнал, прочитанный фотоприемником, поступает в электронную часть датчика угла, обрабатывается и выводится в градусной мере на дисплей и в память прибора. Наличие двухосевого компенсатора обеспечивает автоматический ввод поправок за наклон в отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам.Электронный теодолит является важной частью современного универсального прибора – электронного тахеометра.

Принципиальная схема теодолита

19. Проверки и юстировки теодолита 2Т30 VEGА.Независимо от марки теодолита при его покупке или получении со склада теодолит должен быть осмотрен с точки зрения его технического состояния. Прежде всего необходимо проверить комплектность прибора в соответствии с прилагаемым паспортом. Наблюдением через окуляры проверяется чистота поля зрения зрительной трубы и микроскопа. Движением от руки при открепленных закрепительных винтах проверяется плавность движения зрительной трубы, алидады, лимба и затем надежность закрепления этих частей соответствующими закрепительными винтами. Далее необходимо опробовать работу всех наводящих винтов, диоптрийных колец окуляров зрительной трубы и микроскопа, подъемных винтов. Наблюдением через зрительную трубу проверяется работа фокусирующего устройства как на близлежащие, так и на удаленные точки. В случае неисправности какого-либо устройства необходимо направить теодолит в ремонтную мастерскую. При осмотре теодолита следует также проверить и его устойчивость на штативе. Для этого необходимо укрепить теодолит на штативе и навести зрительную трубу на хорошо видимую точку. Прилагая к штативу крутящий момент в горизонтальной плоскости, смещают сетку нитей с точки в одну, а затем в другую сторону. Если после снятия усилия перекрестие сетки не возвратится на точку, укрепляют винты в шарнирах головки штатива. Проверки теодолита заключаются в установлении правильности выполнения ряда геометрических условий, предъявляемых к прибору. При обнаружении невыполнения каких-либо условий производят исправление, называемое ю с т и р о в к о й .Теодолит должен удовлетворять следующим геометрическим условиям.1. Ось уровня при алидаде горизонтального круга должна бытьперпендикулярна к вертикальной оси теодолита.Для поверки устанавливают уровень по направлению двух подъемныхвинтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек

Рас. 27. Схема поверок теодолита уровня на середину трубки. Замечают отсчет по лимбу и поворачиваюталидаду вместе с уровнем на 180°. Если поставленноеусловие соблюдено (рис. 27, а), пузырек уровня останется на середине.Предположим, что условие в приборе не соблюдается, т. е. +

осьуровня не перпендикулярна вертикальной оси прибора и составляетс ней угол 90°—(рис. 27,б). Тогда при повороте алидады суровнем на 180° ось уровня займет положение u1u'1, и пузырекуровня сместится на п делений. Это смещение будет соответствоватьуглу иОu1, который в соответствии с рис. 27, б будет равен 180°—Следовательно, для того, чтобы ось уровня занялаположение, перпендикулярное вертикальной оси прибора, ее необходимопоставить по направлению биссектрисы углаиОu1 в положениеU0U'0, т. е. сместить на угол что соответствует перемещениюпузырька уровня на половину отклонения, т. е. на л/2 деления.Это перемещение выполняется исправительными винтами уровня.Для контроля поверку повторяют. Если при повторном поворотеалидады на 180° пузырек уровня снова отклонится от серединытрубки более чем на одно деление, снова проводят исправление.Перед выполнением следующих поверок приводят вертикальнуюось теодолита в отвесное положение. Для этого уровень ставятпараллельно двум подъемным винтам и с их помощью приводятпузырек уровня на середину. Поворачивают алидаду на 90° итретьим подъемным винтом вновь приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Если на алидаде горизонтального круга имеются два уровня,расположенные под прямым углом друг к другу, поворот алидадына 90° не проводят, а выводят пузырек второго уровня на серединутретьим подъемным винтом. После этого при любом положенииалидады пузырек уровня не должен отклоняться от середины болеечем на одно деление.

2. Одна из нитей сетки должна быть вертикальна, другая —горизонтальна.3. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.Угол с отклонения визирной оси от перпендикуляра к оси вращениятрубы (рис. 27, в) называется к о л л и м а ц и о н н о йо ш и б к о й . Для выявления коллимационной ошибки выбирают уда-ленную, хорошо видимую точку, расположенную так, чтобы линиявизирования была примерно горизонтальна. Наводят трубу на этуточку при положении вертикального круга справа от трубы и берутотсчет по горизонтальному кругу (КП). Переведя трубу через зенит,т. е. повернув трубу на 180° в вертикальной плоскости, наводятее на ту же точку и снова берут отсчет (КЛ). Величина коллимационнойошибки найдется как

(__Если величина ошибки будет превышать удвоенную точностьотсчетного устройства прибора, вычисляют среднее из минут, полученныхпри КП и КЛ, и устанавливают средний отсчет с помощьюнаводящего винта алидады. При этом произойдет смещение перекрестиясетки нитей относительно изображения наблюдаемого предмета.Ослабив предварительно вертикальные винты сетки нитей(см. рис. 25, в), боковыми винтами передвигают сетку до точногосовмещения перекрестия с изображением предмета. Для контроляповерку повторяют.При поверках оптических теодолитов с односторонним отсчиты-ванием (Т30, Т15 и др.) для исключения влияния эксцентриситетаопределение коллимационной ошибки делается дважды с поворотомлимба после первого определения на 180°. Величину коллимационной

ошибки в этом случае вычисляют по формулеДляустранения коллимационной ошибки в этом случае вычисляютотсчет, исправленный за величину ошибки

и устанавливают этот отсчет с помощью наводящего винта алидады.Смещение сетки нитей с точки устраняют также боковыми исправительнымивинтами сетки нитей.4. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярнак вертикальной оси теодолита.Наводят трубу на высоко расположенную точку М, находящуюсяна стене какого-либо здания. Наклоняют трубу до примерно горизонтальногоположения и отмечают на стене точку m1, в которуюпроектируется перекрестие сетки нитей (рис. 27, г). Повернув трубучерез зенит, повторяют то же действие при другом положениивертикального круга. Если при этом проекция точки М попала вту же точку m1, то условие выполнено. Если проекции т1 и т2не совпали, то условие нарушено, что объясняется неравенствомподставок трубы. В современных теодолитах соблюдение рассматриваемогоусловия гарантируется заводом, если же оно нарушается,5—1098 65то исправление необходимо выполнять в специальной мастерскойили на заводе.5. Ось оптического визира должна быть параллельна визирнойоси зрительной трубы.Для проверки этого условия зрительную трубу наводят на удаленный,хорошо видимый, предмет местности. Затем наблюдаютэтот же предмет через оптический визир. Если его визирная линияотклоняется от наблюдаемого предмета, то необходимо сделатьповорот визира. Для этого открепляют винты, крепящие визир ккорпусу трубы, поворотом визира направляют визирную линию нанаблюдаемый предмет, после чего винты снова закрепляют. Повернувтрубу через зенит, проверяют также второй визир.

20. Измерение горизонтальных углов. Способы приёмов и круговых приёмов.Измерению горизонтального угла предшествует установка теодолитав рабочее положение, которая складывается из следующих действий:а) центрирование прибора; б) приведение плоскости лимба в горизонтальноеположение; в) установка трубы для наблюдений. Центрированиетеодолита заключается в установление центра лимбанад точкой, обозначающей вершину измеряемого угла.Выполняется центрирование при помощи нитяного отвеса. Перемещениемштатива вместе с теодолитом добиваются, чтобы отвеснаходился примерно над точкой, обозначающей вершину измеряемогоугла. После этого, нажимая ногой на упоры, имеющиеся внижней части штатива, уточняют положение отвеса, одновременноследя за тем, чтобы головка штатива была примерно горизонтальна.Окончательного совмещения острия отвеса с точкой достигают перемещениемтеодолита по головке штатива, открепив предварительностановой винт, после чего этот винт снова закрепляют.При работе с теодолитом, имеющим оптический центрир, послепредварительного центрирования по нитяному отвесу, теодолит перемещаютпо головке штатива до совмещения изображения точки,обозначающей вершину измеряемого угла, с центром окружностейоптического центрира. Центрирование в этом случае выполняетсяточнее, чем при использовании нитяного отвеса.Приведение плоскости лимба в горизонтальное положение иливертикальной оси прибора в отвесное положение выполняется спомощью подъемных винтов при подставке и фиксируется по уровню,расположенному на алидаде горизонтального круга. Установкатрубы для наблюдений складывается из установки трубы по глазуи по предмету.Измерение горизонтального угла теодолитом может быть выполненоразличными способами: способом приемов, способом повторений,способом круговых приемов. При инженерных работах наиболеераспространенным является способ приемов. Для измеренияугла этим способом приводят теодолит в рабочее положение и,__ Рис. 28. Схемы измерения горизонтальныхуглов закрепив лимб, вращением алидады наводят зрительную трубу направую точку А (рис. 28, а). Взяв отсчет по горизонтальномукругу а, вращением алидады наводят на левую точку С и берутотсчет с. Величина измеряемого угла

Выполненные действия составляют один полуприем. Для контроляи ослабления погрешностей измеряют угол вторым полуприемом.Между полуприемами переводят трубу через зенит и изменяютположение лимба. У теодолитов с металлическими кругами и двумяотсчетными устройствами лимб смещается примерно на 90°, у оптическихтеодолитов с односторонним отсчитыванием — на 1—2°.Закрепив лимб и открепив алидаду, снова наводят трубу, соответственно,на точки А и С. Выполненные два полуприема составляютодин прием. Из результатов измерений угла в полуприемах берутсреднее значение, если расхождение между двумя значениями углане превышает двойной точности отсчетного устройства. Примерзаписи измерения угла способом приемов приведен в табл. 7.

Для повышения точности измерения горизонтального угла применяютспособ повторений. При способе повторений уголизмеряется несколько раз в каждом полуприеме путем последовательногооткладывания этого угла на лимбе. При этом, для умень-Рис. 28. Схемы измерения горизонтальныхугловшения ошибки отсчитывания по лимбу, отсчет снимается толькопри начальном наведении на одну из точек (с) и конечном наведениина вторую точку (а). Тогда величина угла будет равна

где п — число повторений.Порядок работы при измерении горизонтального угла способомповторений заключается в следующем. Установив теодолит надвершиной измеряемого угла, точкой В (рис. 28, а) закрепляют алидадутак, чтобы отсчет на лимбе был близким к нулю и движениемлимба наводят зрительную трубу на левую точку С. Пусть отсчетс равен 0°20'. В этом положении лимбзакрепляют. Вращая алидадупо ходу часовой стрелки, наводят зрительную трубу на правуюточку А. Отсчет по горизонтальному кругу в этом случае не снимаетсяили записывается его приближенное значение для контроля.Открепляют лимб и вторым вращением его наводят зрительнуютрубу на левую точку. Снова закрепляют лимб и вращением алидадынаводят трубу на правую точку. Далее вращением лимба, уже втретий раз, наводят на левый предмет и, открепив алидаду, снованаводят на правую точку. При измерении угла тремя повторениямипосле третьего наведения на правую точку снимается отсчет.Пусть этот отсчет а будет равен 220°30'. Таким образом, дуга,соответствующая измеряемому углу, была отложена на лимбетри раза и суммарное значение получилось равным 3/? == 220°30'—0°20' = 220° 10'. Следовательно, величина измеряемогоугла, полученного из одного полуприема, будет равна__

Если при отложении угла нуль алидады перешел через нулевойштрих лимба, к последнему отсчету добавляется 360°.Для измерения угла вторым полуприемом переводят трубу череззенит и повторяют те же действия, но в обратном направлении сточки А на точку С, вращая алидаду против хода часовой стрелки,а лимб вместе с алидадой — по ходу часовой стрелки. Из результатовизмерения угла в двух полуприемах берется среднее значение.Измерение горизонтального угла способом повторений требует большоговнимания при использовании закрепительных и наводящихвинтов лимба и алидады.В некоторых случаях при измерении горизонтальных углов наодной точке необходимо измерить не один угол, а несколько. Например,при привязке теодолитного хода к сторонам геодезическойсети, кроме поворотного угла теодолитного хода, необходимо измеритьодин или два примычных угла на пункты геодезическойсети. В этих случаях удобнее измерять углы с п о с о б о м к р у г о выхприемов.Установив теодолит над точкой В (рис. 28, б), выбирают исходноенаправление, например, ВС и, установив отсчет, близкийк нулю, движением лимба наводят на исходную точку. Закрепивлимб, движением алидады по ходу часовой стрелки последовательновизируют на все точки, каждый раз отсчитывая по шкале горизонтальногокруга. Полуприсм заканчивают повторным наведениемна исходную точку. При этом полученный отсчет должен отличатьсяот первоначального не более чем на удвоенную точность отсчета.Переведя зрительную трубу через зенит, выполняют второй полуприем,вращая алидаду в обратном направлении, т. е. против ходачасовой стрелки. Далее вычисляют средние значения отсчетов изполуприемов, записывая значения градусов из первого полуприема.Взяв среднее из отсчетов на исходный пункт в начале и концеприема, приводят направления к исходному, вычитая из среднихотсчетов на каждое направление средний отсчет на исходное направление.При необходимости повысить точность результатов углы измеряютнесколькими приемами, выполняя перестановку лимба междуприемами на 180° : п, где п — число приемов.Дополнительным контролем при измерении углов способом круговыхприемов является постоянство двойной коллимационной ошибки2с, получаемой как разность отсчетов на одноименные направленияпри круге право и круге лево. Колебания этой величины недолжны превышать удвоенной точности отсчетного приспособления.Пример записи измерения горизонтальных углов способом круговыхприемов приведен в табл. 8.Таблица 8Журнал измерения горизонтальных углов способом круговых приемовТеодолит 2Т30 № 30791

На точность измерения горизонтальных углов, кроме ошибкиотсчитывания, могут влиять ошибки визирования, ошибки центрированияприбора, ошибки установки вех, на которые проводитсявизирование при измерении угла. Ошибка визирования в современныхтеодолитах незначительна. Так, для теодолита Т30 с увеличениемтрубы v = 20х ошибка визирования будет равна 3".Центрирование теодолита выполняется при помощи нитяногоотвеса с ошибкой порядка 3—5 мм. При использовании оптическогоцентрира ошибка центрирования около 0,5 мм. Ошибки центрированиясильнее сказываются при измерении углов, близких к 180°,и углов, составленных короткими сторонами. Для уменьшения влияниянаклона вех, установленных в конечных точках сторон измеряемогоугла, визирование необходимо проводить на нижнюючасть вехи.

21. Измерение вертикальных углов. Место нуля и приведение его к нулю. Вертикальным углом или углом наклона v называется угол, составленный визирной осью зрительной трубы, наведенной на определяемую точку, с горизонтальной плоскостью. Измерение углов наклона выполняют для определения горизонтальных проекций линий, измеренных стальной лентой, при определении превышения методом тригонометрического нивелирования, при определении высоты сооружения или отдельных его точек, а также при решении ряда других задач на строительной площадке. Измерение вертикальных углов производится с помощью вертикального круга, укрепляемого на оси вращения зрительной трубы теодолита. Лимб вертикального круга 1 (рис. 29, а) жестко связан со зрительной трубой 6, причем нулевой диаметр лимба параллелен визирной оси трубы КК'. При измерении вертикального угла лимб вращается вместе с трубой относительно неподвижной алидады 3.Перед отсчетом по лимбу нулевой диаметр алидады vv' приводится в горизонтальное положение. Для этого у теодолита Т15 и некоторых других моделей с алидадой вертикального круга связан цилиндрический уровень 5. Пузырек этого уровня приводится на середину установочным винтом уровня 2. Отсчет по лимбу покажет величину измеряемого угла наклона. Теодолиты Т30 и 2Т30 не имеют уровня при алидаде вертикального круга, поэтому перед наведением наточку приводится на середину пузырек уровня алидады горизонтального круга с помощью подъемного винта, по направлению которого расположен уровень. Если визирную ось поставить в горизонтальное положение и привести пузырек уровня на середину, то отсчет по лимбу вертикального круга должен быть равен нулю, что будет соответствовать нулевому значению угла наклона. Однако, если ось уровня ии'(рис. 29, б) окажется не параллельной нулевому диаметру алидады vv', последний составит с визирной осью КК' некоторый угол и отсчет по лимбу будет отличаться от нуля. Этот отсчет является местом нуля вертикального круга (М0).Таким образом, м е с т о м нуля в е р т и к а л ь н о г о круга называется отсчет по лимбу вертикального круга, соответствующий горизонтальному положению визирной оси трубы и положению пузырька уровня на середине. Поскольку у теодолитов не имеется приспособления для приведения визирной оси в горизонтальное положение, определение места нуля выполняется путем наведения на какую-либо точку при двух положениях вертикального круга —справа и слева от трубы. Вид формул, по которым вычисляется место нуля и угол наклона, зависит от оцифровки делений на лимбе вертикального круга. Так, у теодолитов с металлическими кругами (ТТ-50, ТТ-5) деления на лимбе подписаны от 0 до 360°по ходу часовой стрелки. В этом случае формулы для вычисления места нуля и угла наклона будут иметь вид Рис. 29. Схемы измерения вертикальных углов

71__

где КП и КЛ — отсчет по лимбу вертикального круга при положении вертикального круга справа и слева от трубы. У теодолита ТЗО деления подписаны от 0 до 360° против хода часовой стрелки. Для этого теодолита

При вычислениях по формулам (42) и (43) к отсчетам, меньшим90°, прибавляется 360°.Пример. При измерении вертикального угла теодолитом ТЗО получены следующие отсчеты: КЛ =3°22'; КП = 176°42'. Место нуля и угол наклона в этом случае найдутся по формулам

Сходимость значений вертикального угла, полученных по трем формулам, свидетельствует о правильности выполненных вычислений. У теодолитов Т15 и 2Т30 деления на лимбе вертикального круга подписаны от 0 до 75° в обе стороны — по ходу и против хода часовой стрелки, причем деления, подписанные по ходу часовой стрелки, сопровождаются знаком минус (рис. 29, а). В этом случае

Например, вертикальный угол измерен теодолитом 2Т30. Получены отсчеты: КЛ =—4°11; КП = +4°12'. Место нуля вертикального круга и угол наклона будут равны

Контролем правильного измерения вертикальных углов является постоянство места нуля на точке стояния прибора. Колебание МО не должно превышать двойной точности отсчетного устройства. Если МО значительно отличается от нуля, возникают трудности при вычислении углов наклона в полевых условиях. Поэтому место нуля приводят к значению, близкому к 0°.Исправление МО у теодолитов, имеющих уровень при алидаде вертикального круга (Т15 и др.) производится следующим образом. С помощью наводящего винта трубы ставят отсчет по вертикальному кругу, равный полученному МО. Визирная ось трубы займет в этот момент горизонтальное положение. Установочным винтом уровня вертикального круга совмещают нуль отсчетного устройства с нулем лимба, при этом пузырек уровня уйдет из нуль-пункта. Исправительными винтами уровня 4 (см. рис. 29,а) приводят пузырек уровня на середину. У теодолитов, не имеющих уровня при алидаде вертикального круга (Т30, 2Т30 и др.) исправление МО производится иначе. По отсчетам, полученным после наведения на точку при положении вертикального круга слева и справа от трубы, вычисляют угол наклона v. Труба при этом должна оставаться наведенной на точку. Наводящим винтом трубы устанавливают отсчет, равный вычисленному значению угла v. Центр сетки нитей после этого сместится с наблюдаемой точки. Действуя вертикальными исправительными винтами сетки нитей, совмещают ее центр с изображением точки. После юстировки места нуля данным способом необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси к оси вращения трубы

22. Линейные измерения. Общие сведения. Подготовка линии к измерению. Измерение линий мерной лентой, рулеткой, светодальномером, спутниковыми приемниками. Ручной лазерный дальномер DISTO.Мерные приборы. Расстояния в геодезии измеряют мерными приборами и дальномерами. Мерными приборами называют ленты, рулетки, проволоки, которыми расстояние измеряют путём укладки мерного прибора в створе измеряемой линии. Дальномеры применяют оптические и светодальномеры.Мерные ленты типа ЛЗ изготавливают из стальной полосы шириной до 2,5 см и длиной 20, 24 или 50 м. Наиболее распространены 20-метровые ленты. На концах лента имеет вырезы для фиксирования концов втыкаемыми в землю шпильками. На ленте отмечены метровые и дециметровые деления. Для хранения ленту наматывают на специальное кольцо. К ленте прилагается комплект из шести (или одиннадцати) шпилек.Рулетки–узкие (до 10 мм) стальные ленты длиной 20, 30, 50, 75 или 100 м с миллиметровыми делениями. Для высокоточных измерений служат рулетки, изготовленные из инвара–сплава (64% железа, 35,5% никеля и 0,5% различных примесей), имеющего малый коэффициент линейного расширения. Для измерений пониженной точности применяют тесьмяные и фиберглассовые рулетки. Компарирование. До применения мерных приборов их компарируют. Компарированием называется сравнение длины мерного прибора с другим прибором, длина которого точно известна.Для компарирования ленты ЛЗ на ровной поверхности (например, досчатой, каменной) с помощью выверенной образцовой ленты отмеряют отрезок номинальной длины (20 м) и укладывают на том же месте проверяемую рабочую ленту. Совместив нулевой штрих ленты с началом отрезка, закрепляют конец ленты в этом положении. Затем ленту растягивают и линеечкой измеряют величину несовпадения конечного штриха ленты с концом отрезка, то есть отличиеlдлины ленты от номинала. В последующем эту величину используют для вычисленияпоправок за компарирование. Ими исправляют результаты измерений лентой. Еслиlне превышает 12 мм, поправкой за компарирование пренебрегают.Для компарирования ленты в полевых условиях на ровной местности закрепляют концы базиса. Базис измеряют более точным прибором (светодальномером, рулеткой или лентой, проверенной на стационарном компараторе), а затем компарируемой лентой. Из сравнения результатов измерений получают поправкуl. Измерения выполняют несколько раз и за окончательный результат принимают среднее.Рулетки, предназначаемые для высокоточных измерений, компарируют на стационарных компараторах, где по результатам проверки длины ленты при разных температурах выводят уравнение её длины:l = l₀ + l +  l₀ (t t₀). (8.1)Здесьlдлина ленты при температуреt;l₀номинальная длина;l  поправка к номинальной длине при температуре компарированияt₀;температурный коэффициент линейного расширения. Для новых рулеток уравнение длины указывают в паспорте прибора. Вешение линии. Перед измерением длины линии на её концах устанавливают вехи. Если длина линии превышает 100 м или на каких-то её участках не видны установленные вехи, то в их створе ставят дополнительные вехи (створом двух точек называют проходящую через них вертикальную плоскость). Вешение обычно ведут«на себя». Наблюдатель становится на провешиваемой линии у вехиA(рис. 8.1,а), а рабочий по его указаниям ставит веху1так, чтобы она закрыла собой вехуB. Таким же образом последовательно устанавливают вехи2, 3и т. д. Установка вех в обратном порядке, то есть«от себя», является менее точной, так как ранее выставленные вехи закрывают видимость на последующие.

Рис. 8.1. Вешение линии: а– “на себя”;б– через препятствие;в– то же (вид в плане).

Если точки AиBнедоступны или между ними расположена возвышенность (рис. 8.1,б, в), то вехи ставят примерно на линииABна возможно большем расстоянии друг от друга, но так, чтобы в точкеCувидеть вехиBиD, а в точкеDвехиAиC. При этом рабочий в точкеCпо указаниям рабочего в точкеDставит свою веху в створ линииAD. Затем рабочий в точкеDпо указаниям рабочего в точкеCпереносит свою веху в точкуD₁, то есть в створ точекCиB. Затем из точкиСвеху переносят в точкуС₁и так далее до тех пор, когда обе вехи окажутся в створеAB.Измерение длин линий лентой. Ориентируясь по выставленным вехам, два мерщика откладывают ленту в створе линии, фиксируя концы ленты втыкаемыми в землю шпильками. По мере продвижения измерений задний мерщик вынимает из земли использованные шпильки и использует их для подсчета числа отложенных лент. Измеренное расстояние равноD=20n+r, гдеnчисло отложенных целых лент иr– остаток (отсчет по последней ленте, меньший 20 м). Длину измеряют дваждыв прямом и обратном направлениях. Расхождение не должно превышать 1/2000 (при неблагоприятных условиях - 1/1000). За окончательное значение принимают среднее.Введение поправок. Измеренные расстояния исправляют поправками за компарирование, за температуру и за наклон.Поправка за компарированиеопределяется по формуле_k = n l ,гдеlотличие длины ленты от 20 м иnчисло уложенных лент. При длине ленты больше номинальной–поправка положительная, при длине меньше номинальной–отрицательная. Поправку за компарирование вводят в измеренные расстояния, еслиl2 мм.Поправка за температуруопределяется по формуле_t=D(tt₀)где термический коэффициент расширения (для стали= 0,0000125);tиt₀температура ленты во время измерений и при компарировании. Поправку_tучитывают, еслиtt₀>10.Поправка за наклонвводится для определения горизонтального проложенияdизмеренного наклонного расстоянияD

d = Dcos, (8.2 гдеугол наклона. Вместо вычисления по формуле (8.2) можно в измеренное расстояниеD ввести поправку за наклон:d=D+, где_ = d  D = D (cos  1) = 2D sin² . (8.3)По формуле (8.3) составляют таблицы, облегчающие вычисления.Поправка за наклон имеет знак минус. При измерениях лентой ЛЗ поправку учитывают, когда углы наклона превышают 1. Если линия состоит из участков с разным уклоном, то находят горизонтальные проложения участков и результаты суммируют.Углы наклона, необходимые для приведения длин линий к горизонту, измеряют эклиметром или теодолитом. Эклиметр имеет внутри коробки 5 (рис. 8.2, а) круг с градусными делениями на его ободе. Круг вращается на оси и под действием укреплённого на нём груза 3 занимает положение, при котором нулевой диаметр круга горизонтален. К коробке прикреплена визирная трубка с двумя диоптрами - глазным 1 и предметным 4.

Рис. 8.2. Эклиметр: а– устройство;б– измерение угла наклонаДля измерения угла наклонав точкеB(рис. 8.2, б) ставят веху с меткойMна высоте глаза. Наблюдатель (в точкеA), глядя в трубку 2 эклиметра, наводит её на точкуMи нажатием кнопки 6 освобождает круг. Когда нулевой диаметр круга примет горизонтальное положение, против нити предметного диоптра 4 берут отсчёт угла наклона. Точность измерения угла эклиметром 1530. Поверку эклиметра выполняют измерением угла наклона одной и той же линии в прямом и обратном направлениях. Оба результата должны быть одинаковы. В противном случае надо переместить груз 3 в такое положение, при котором отсчёт будет равен среднему из прямого и обратного измерений.Точность измерений лентой в разных условиях различна и зависит от многих причиннеточное укладывание ленты в створ, ее непрямолинейность, изменения температуры ленты, отклонения угла наклона ленты от измеренного эклиметром, неодинаковое натяжение ленты, ошибки фиксирования концов ленты, зависящие от характера грунта и др.

Приближённо точность измерений лентой ЛЗ считают равной 1:2000. При благоприятных условиях она в 1,5 –2 раза выше, а при неблагоприятных–около 1:1000. Измерение расстояний рулетками. Измерения рулеткой, выполняемые для составления плана местности, аналогичны измерениям лентой ЛЗ. Для измерений с более высокой точностью, необходимой, например, в разбивочных работах, выполняемых при строительстве сооружений, измеряемую линию расчищают, выравнивают и разбивают на отрезки по длине рулетки, забивая в створе линии до уровня земли колья и отмечая створ втыкаемыми в них иглами или ножами. При неровной поверхности на неё укладывают доски или даже делают мостки. Для измерения пролёта между соседними иглами (ножами) рулетку укладывают вдоль пролёта и натягивают с той же силой (50 или 100H), что и при компарировании, используя для этого динамометр. Отсчёты по рулетке берут одновременно по команде против двух игл (лезвий ножей). Длину пролётаd_iопределяют по формулеd_i = П  З,где П и Зпередний (больший) и задний отсчёты по шкале рулетки. Полученный результат исправляют поправками за компарирование и температуру, используя уравнение длины рулетки (8.1).Если линия имеет наклон, необходимо учесть поправку,гдеhпревышение между концами пролёта, измеряемое нивелиром.Длина линии определится как сумма длин пролётов. Относительные ошибки расстояний при такой методике измерений 1:50001:10000.8.2. Определение недоступных расстоянийЕсли препятствие (река, обрыв, здание) делает расстояние недоступным для измерения лентой, то его измеряют косвенным методом. Так, для определения недоступного расстояния d измеряют лентой длину базиса b (рис. 8.3, а, б) и углыи. ИзABC находятd = b sin  / sin ( + ),где учтено, чтоsin=sin(180) =sin(+).

Рис. 8.3. Определение недоступного расстояния Для контроля расстояние dопределяют ещё раз из треугольникаABC₁и при отсутствии недопустимых расхождений вычисляют среднее.8.3. Нитяный дальномерТеория нитяного дальномера. Зрительные трубы многих геодезических приборов снабжены нитяным дальномером. Сетка нитей зрительной трубы, кроме основных штрихов (вертикальных и горизонтальных), имеет дальномерные штрихиaиb(рис. 8.4,а). РасстояниеDот оси вращения прибораMM(рис. 8.4,б) до рейки ABравноD = L + f + ,гдеLрасстояние от фокуса объектива до рейки;fфокусное расстояние;расстояние между объективом и осью вращения прибора. Лучи, идущие через дальномерные штрихи сеткиaиbпараллельно оптической оси, преломляются объективом, проходят через его фокусFи проецируют изображения дальномерных штрихов на точкиAиB, так что дальномерный отсчёт по рейке равенn. Обозначив расстояние между дальномерными штрихамиp, из подобных треугольниковABFиabFнаходимL = n f / p. Обозначивf / p = Kиf +  = c, получаемD = K n + c, гдеKкоэффициент дальномера и cпостоянная дальномера.

Рис. 8.4. Нитяный дальномер: а) – сетка нитей;б) – схема определения расстояния При изготовлении прибораfиpподбирают такими, чтобыK=100, а постояннаяcбыла близкой к нулю. ТогдаD = 100n. Точность измерения расстояний нитяным дальномером1/300. Определение горизонтального проложения линии, измеренной нитяным дальномером. При измерении наклонной линии отсчёт по рейке это отрезокn = AB(рис. 8.5). Если бы рейку наклонить на угол, то отсчёт был бы равенn₀ = A₀B₀ = ncosи наклонное расстояниеD=Kn₀+c = Kncos+c.

Рис. 8.5. Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

Умножив наклонное расстояние Dнаcos, получим горизонтальное расстояниеd = K ncos²+ c cos.Прибавив и отнявс cos², после преобразований получимd= (Kn+с)cos²+ 2ccossin²(2).Вторым слагаемым по его малости пренебрежем. Получимd= (Kn+с)cos². Вычисления упрощаются, если воспользоваться составленными с использованием этой формулы «Тахеометрическими таблицами».8.4. Светодальномеры, электронные тахеометрыСветодальномер–прибор, измеряющий расстояние по времени прохождения его световым сигналом. В комплект светодальномера входят приёмопередатчик и отражатель. Приемопередатчик 1 (рис. 8.6) устанавливают на штативе на одном конце измеряемой линии, а отражатель 2 на специальной вешке или тоже на штативе – на другом.

Рис. 8.6. Измерение расстояния светодальномером

Приёмопередатчик излучает световой сигнал, принимает его после возвращения от отражателя, измеряет время t, прошедшее от излучения до приёма, и вычисляет расстояниеD = vt/2.Здесьv– скорость света (при средних условияхv 299710 км/с). Времяtнеобходимо измерять с высокой точностью. Так, для точности в расстоянии 1 см время надо знать с ошибкой не более 10^-10 с. Измерение времени выполняется фазовым или импульсным методом.

Рис. 8.7. Схема импульсного светодальномера

В импульсном светодальномере (рис. 8.7) лазерный источник излучения 3 под воздействием генератора импульсов 2 периодически посылает через объектив 4 световой импульс. Одновременно переключатель 7 запускает счётчик 8 временных импульсов, поступающих от высокочастотного генератора 1. Световой импульс, отразившись от отражателя 5, поступает на преобразователь 6, который через переключатель 7 останавливает счётчик 8. Число импульсов, сосчитанное счётчиком 8, пропорционально прошедшему времени и, следовательно, измеряемому расстоянию. Для повышения точности измерения выполняются многократно и результаты осредняются процессором 9. Измеренное расстояние высвечивается на табло. Измеренное расстояние исправляют поправками за атмосферное давление, температуру и влажность воздуха, влияющие на скорость света. Для получения горизонтального проложения вводят поправку за наклон. Конструктивно приемопередатчик представляет собой отдельный прибор, насадку на теодолит или блок, входящий в состав электронного тахеометра. По их назначению принято различать светодальномеры для построения государственных геодезических сетей, светодальномеры для прикладной геодезии и маркшейдерии и светодальномеры для топографических съёмок. Точность топографических светодальномеров 2 – 3 см, а применяемых в прикладной геодезии 2 – 3 мм. Отражатели бывают призменные и плёночные. Основным элементом призменного отражателя (рис. 8.8б) является стеклянная трипельпризма отражающая световые лучи в тех направлениях, откуда они пришли. Для увеличения дальности измерений изготавливают многопризменные отражатели. Плёночный отражатель представляет собой отражающую свет пластиковую плёнку размером 11 см и больше, на которую нанесены штрихи (например, вертикальный и горизонтальный). Дальность измерений с пленочными отражателями меньше, чем с призменным. Но зато пленочный отражатель можно закрепить там, где установить призменный отражатель невозможно, например – приклеить в нужном месте на сооружение. Кроме того, пленочные отражатели гораздо дешевле призменных. При выполнении угловых измерений центр штрихов на отражателе служит визирной целью.Существуют светодальномеры, использующие диффузное отражение сигнала от предметов и не требующие отражателя. Таким дальномером является "лазерная рулетка" Disto фирмы Leica (Швейцария). Прибор используют без штатива, с руки. Световой луч наводят на нужные объекты и на шкале читают расстояния до 200 м с точностью 1,5 мм.

23. Задачи и методы нивелирования. Способы геометрического нивелирования. Нивелирный ход.. Методы нивелированияНивелированиемназывается измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить. В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды нивелирования.Геометрическое нивелированиеметод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Этоосновной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения. Тригонометрическое нивелированиеметод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.Барометрическое нивелированиеосновано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности0.5 м, в горной1.5 м.Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС иGPSвыполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точкамис точностью 1015 мм.9.2. Геометрическое нивелированиеГеометрическое нивелирование выполняют, используя нивелир и нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых вертикально нивелирных реек. Оцифровка шкал на рейках возрастает от пятки рейки вверх. Если на пятке рейки расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию от пятки до луча визирования. Геометрическое нивелирование выполняют двумя способами“из середины” и “вперед”.

Рис. 9.1. Нивелирование: а  из середины; б  вперед; ee – исходная уровенная поверхность

Нивелирование из середины– основной способ. Для измерения превышения точкиB над точкойA(рис. 9.1а) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точкахАиВустанавливают нивелирные рейки. Берут отсчетaпо задней рейке и отсчетbпо передней рейке. Превышение вычисляют по формулеh = a  b Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее. Если известна высотаH_AточкиА, то высотуH_ВточкиВвычисляют по формулеH_B = H_A + h_AB. (9.1) Принивелировании вперед(рис. 9.1б) нивелир устанавливают над точкойAи измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибораk. В точкеB, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчетb по черной стороне рейки. Вычислив превышениеh = k – b, по формуле (9.1) находят высоту точкиВ. На строительной площадке, где на земляных работах, укладке бетона или асфальта и пр. требуется с одной стоянки нивелира определить высоты многих точек, сначала вычисляют общую для всех точек высотуH_ГИгоризонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелираH_ГИ = H_A + k, а затем – высоты определяемых точек

H₁ = H_ГИ  b₁,H₂ = H_ГИ  b₂, …,

где 1, 2, … номера определяемых точек. Если точкиАиВ, расположены так, что измерить между ними превышение с одной установки нивелира невозможно, превышение измеряют по частям, то есть прокладываютнивелирный ход (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Нивелирный ход

Превышения вычисляют по формулам (см. рис. 9.2):h₁=a₁b₁;h₂=a₂b₂;h₃=a₃b₃;Превышение между конечными точками хода АиВравно сумме вычисленных превышенийh_AB = h₁ + h₂ + h₃,а высота точкиВопределится по формуле (9.1).

24. Нивелиры. Классификация и типы. Устройство нивелира с цилиндрическим уровнем и с компенсатором.9.3. НивелирыОтечественная и зарубежная промышленность выпускает приборы различной конструкции и точности. По устройству различают следующие типы нивелиров. Нивелиры с уровнем при трубе снабжены точным цилиндрическим уровнем, приводимым для измерений вместе со зрительной трубой в горизонтальное положение вручную. Нивелирами с уровнем при трубе являются нивелиры российского производства Н-3, Н-05, 3Н5Л и др. Нивелиры с компенсатором углов наклонаотличаются наличием устройства, автоматически приводящего визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение. Компенсатор работает в пределах 1215, поэтому прибор предварительно устанавливают в рабочее положение по круглому уровню. Такими нивелирами являются Н-3К, 3Н2КЛ и др.Нивелиры с оптическим микрометром(например, нивелир Н-05) имеют перед объективом стеклянную пластину, повороты которой вокруг ее горизонтальной оси смещают лучи света параллельно самим себе. Это позволяет наводить визирную ось точно на штрих рейки. Величина смещения измеряется оптическим микрометром, чем достигается высокая точность отсчета по рейке.Лазерные нивелирыизлучают видимый пучок света. Отсчет берут по световому пятну на рейке.Цифровые нивелирыавтоматически формируют отсчет по рейке, шкала которой представляет собой штриховой код. Снабжены компенсатором углов наклона. Отсчеты по рейкам регистрируются на магнитном носителе. Примером такого прибора является нивелирSDL30M, Япония. По точности нивелиры делят навысокоточные, точные и техническиев зависимости от величины средней квадратической погрешностиm_hизмерения превышения на 1 км двойного хода (табл. 9.1). Таблица 9.1

Типы нивелиров	Точность	Примеры нивелиров
Высокоточные	mh0,5 мм	Н-05 (Россия), PL1 (Япония)
Точные	mh3 мм	3Н2КЛ, Н-3, Н-3К (Россия), С300 (Япония), DSZ3(Китай)
Технические	mh5 мм	3Н5Л (Россия), АТ20D(Китай)

9.4. Нивелир с уровнем при трубе Нивелиром с уровнем при трубе является, например, нивелир Н-3. Его устройство показано на рис. 9.3. Для выполнения измерений нивелир устанавливают на штативе и подъемными винтами 7 приводят в нульпункт пузырек круглого уровня 5. Пользуясь закрепительным 3 и наводящим 4 винтами, наводят зрительную трубу на рейку. Вращением диоптрийного кольца окуляра 10 фокусируют трубу “по глазу” и вращением головки фокусирующего винта 2 “по предмету”. В поле зрения трубы будут видны штрихи сетки нитей, изображение нивелирной рейки и в отдельном окошкеизображения двух половинок цилиндрического уровня (рис. 9.4).

Рис. 9.3. Устройство нивелира Н-3:1  зрительная труба; 2  фокусирующий винт зрительной трубы; 3, 4 – закрепительный и наводящий винты; 5 – круглый уровень; 6 – исправительные винты круглого уровня; 7 – подъемные винты; 8  подставка; 9 – элевационный винт; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом для фокусировки трубы по глазу; 11 – исправительные винты цилиндрического уровня; 12 – цилиндрический уровень. Вращая элевационный винт 9 (рис. 9.3), изменяющий наклон трубы 1 и цилиндрического уровня 12, приводят ось уровня в горизонтальное положение. Ось уровня горизонтальна, если его пузырек находится в нульпункте, на что указывает совмещение концов изображений половинок уровня в поле зрения трубы (рис. 9.4). Отсчет берут по среднему штриху сетки нитей.

Рис. 9.4. Поле зрения зрительной трубы нивелира: отсчет по рейке равен 1449 мм

25. Проверки и юстировки нивелира Н-3 или VEGА. Поверки нивелира

Необходимая точность нивелирования может быть достигнута только в том случае, если обеспечено верное взаиморасположение основных осей нивелира. Для контроля предъявляемых к прибору требований в начале и периодически в ходе работ выполняют поверки нивелира. Основными поверками являются следующие. Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения прибора. Подъемными винтами нивелира приводят пузырек круглого уровня в нульпункт. Поворачивают нивелир на 180вокруг оси его вращенияii(рис. 9.5). Если после поворота пузырек остался в нульпункте, проверяемое условие выполнено – ось круглого уровняeeпараллельна оси вращения прибораii.Если пузырек ушел из нульпункта, исправительными винтами 2 изменяют наклон уровня так, чтобы пузырек сместился в сторону нульпункта на половину отклонения. Для поворота исправительных винтов пользуются шпилькой.

Рис. 9.5. Оси и исправительные винты нивелира: ss – визирная ось зрительной трубы; ii – ось вращения прибора; uu – ось цилиндрического уровня; ee – ось круглого уровня; 1 – исправительные винты цилиндрического уровня; 2 – исправительные винты круглого уровня

Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.У высокоточных и точных нивелиров проекция на отвесную плоскость угла между осью цилиндрического уровня и визирной осью не должна превышать 10". Это означает, что при расстоянии до рейкиd= 100 м допустима ошибка в отсчете по рейке из-за непараллельности оси уровня и визирной оси, не превышающая= 5 мм, где ρ = 206 265"число секунд в одном радиане. Поверка выполняется путем измерения одного и того же превышения дваждыиз середины и с неравными расстояниями до реек. На расстоянии 75 – 100 м друг от друга закрепляют две точки, на которые устанавливают рейки (рис. 9.6). В середине, на равных расстояниях от реек устанавливают нивелир и, приводя пузырек цилиндрическогоуровня в нульпункт, берут отсчетыaиbпо рейкам и вычисляют превышение. Если визирная ось трубы не параллельна оси уровня и потому наклонена на уголi, то вместо верных отсчетовaиbбудут прочтены отсчетыa₁иb₁. Вследствие равенства расстояний до реек ошибки в обоих отсчетах будут одинаковыми,a=b. Вычисленное при этом превышение будет равноh = a₁ – b₁ = (a + a) – (b + b) = a – b.Следовательно, несмотря на ошибки отсчетов, вызванные непараллельностью оси уровня и визирной оси трубы, превышение, вычисленное по измерениям из серединыверное.

Рис. 9.6. Поверка цилиндрического уровня. Измерения из середины

Нивелир переносят и устанавливают на расстоянии 23 м от одной из реек (рис. 9.7). Берут отсчетb₂по ближней рейке.Ввиду малости расстояния до рейки погрешность в отсчетеb₂, вызванная наклоном луча визирования, мала. Поэтому отсчет b₂считают безошибочным.

Рис. 9.7. Поверка цилиндрического уровня. Измерения с неравными расстояниями до реекВычисляют отсчет, который должен быть на дальней рейке, если луч визирования горизонтален: a₀ = b₂ + h. Наводят нивелир на дальнюю рейку и берут фактический отсчетa₂. Сравнивают вычисленный и фактический отсчеты. Если вычисленный a₀и фактический a₂отсчеты различаются меньше, чем на 5 мм, то считают, что ось цилиндрического уровняuu (рис. 9.5) параллельна визирной осиss. Если вычисленный и фактический отсчеты различаются больше, чем на 5 мм, то положение цилиндрического уровня необходимо исправить.Для этого элевационным винтом наводят средний штрих сетки нитей на отсчетa₀по дальней рейке. При этом пузырек цилиндрического уровня уйдет из нульпункта. Вертикальными исправительными винтами приводят пузырек цилиндрического уровня в нульпункт, совмещая изображения концов половинок пузырька в поле зрения трубы. У нивелиров с компенсатором углов наклона цилиндрического уровня нет, и при выполнении поверки добиваются выполнения следующего условия.Визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальна в пределах работы компенсатора. Поверка выполняется в том же порядке, как и поверка цилиндрического уровня. Но при этом различие вычисленного a₀и фактического a₂отсчетов указывает на негоризонтальность визирной оси трубы. Для исправления снимают колпачок, закрывающий исправительные винты сетки нитей зрительной трубы, и с помощью вертикальных исправительных винтов, наводят среднюю нить сетки нитей на отсчет по дальней рейке, равный вычисленному отсчетуa₀.

26. Виды съема местности. Общий порядок и последовательность выполнения работ при съемке местности.Топографической съемкойназывается комплекс работ по созданию плана местности. План может быть составлен в графическом виде или с применением современных технологий – в цифровом виде как цифровая модель местности (ЦММ).различают съемки:наземные, когда работы по сбору информации о местности выполняют на земной поверхности;аэрокосмические, когда сбор информации выполняется с помощью приборов, находящихся на летательных аппаратах (самолетах, вертолетах, искусственных спутниках Земли и др.).В зависимости от применяемых приборов среди наземных видов съемки различают: теодолитную, мензульную, тахеометрическую, стереофотограмметрическую (фототеодолитную) и сканерную. При этом фототеодолитные и сканерные съемки используют аппаратуру и методы, аналогичные применяемым в аэрокосмических съемках, поэтому они будут рассмотрены отдельно (см. разд. 13). В ряде случаев выполняется съемка только контуров местных предметов (без отображения рельефа). Такую съемку называютгоризонтальной, иликонтурной. Съемку только рельефа называютвертикальной. При картографировании больших территорий основными являются аэрофототопографическая и космическая съемки. При выполнении работ под строительство различных объектов обычно применяют наземные виды съемки: тахеометрическую и теодолитную и реже – мензульную. Вид съемки выбирают с учетом экономических затрат на ее выполнение, площади снимаемого участка, наличия геодезических приборов, подготовленности исполнителей и др. Наземная съемка местности включает создание съемочной сети, съемку подробностей, обработку результатов измерений с составлением плана местности.

Съемочная сеть– это совокупность закрепляемых на местности точек, положение которых в плане и по высоте определяют в принятой для съемки системе координат и высот. Плановую съемочную сеть чаще всего создают в виде системы замкнутых и разомкнутых теодолитных ходов. В таких ходах длиной до 1,2 км относительные невязки не должны превышать 1:2000, а угловые невязки –, гдеn– число углов в ходе. Съемочная сеть должна опираться не менее чем на два исходных пункта высшего класса. Высоты пунктов съемочной сети определяют, как правило, методом геометрического нивелирования. Сеть должна быть привязана не менее чем к двум реперам высшего класса. При этом невязки ходов (в миллиметрах) не должны превышать, гдеL– длина хода, км.При съемке с сечением рельефа через 2 и 5 м, а также при съемке всхолмленной местности с сечением рельефа через 1 м высотное съемочное обоснование можно создавать методом тригонометрического нивелирования. В этом случае высотные невязки в ходах не должны превышать допуска0,0004, гдеP– длина хода иn– число линий в ходе. Для съемки небольших участков местности съемочная сеть может быть построена в местной системе координат и высот без привязки к пунктам высшего класса. Часть пунктов съемочной сети (23 пункта на съемочный планшет) закрепляют на местностизнаками долговременной сохранностибетонными пилонами, заложенными в землю на глубину до 80 см. Остальные пункты закрепляютвременными знакамиметаллическими трубами, деревянными столбами, кольями. Опираясь на пункты съемочной сети, выполняютсъемку подробностейконтуров и рельефа местности. При съемке подробностей определяют положение съемочных пикетов – точек, расположенных в характерных местах контуров или рельефа. Нанеся пикеты на план, рисуют контуры местных предметов и горизонтали.

27. Горизонтальная (теодолитная съемка). Полевые работы при горизонтальной съемки.Теодолитная съемкаТеодолитнойсъемкой называют горизонтальную съемку, выполняемую с помощью теодолита и мерных приборов (лент, рулеток) или дальномера. Теодолитную съемку выполняют для составления крупномасштабных контурных планов внутриквартальной застройки городов, населенных пунктов в сельской местности, внутризаводских территорий, железнодорожных станций, подъездных путей промышленных предприятий. Съемочной основой теодолитной съемки служат, как правило, теодолитные ходы (замкнутые и разомкнутые). При необходимости сгущение съемочной сети может быть выполнено путем определения координат дополнительных точек засечкамиполярной, линейной, угловой, опирающимися на пункты проложенных ранее теодолитных ходов.

28. Способы съемки ситуации при горизонтальной (теодолитной) съемки. Съемку ситуации выполняют путем измерений, связывающих положение характерных контурных точек объектов с пунктами съемочной основы. Наиболее распространены следующие способы съемки.Способ прямоугольных координат обычно применяют при съемке объектов с четкими контурами. Так, при съемке здания (см. рис. 11.2,а) из каждой характерной точки его контура на сторону теодолитного хода опускают перпендикуляр и измеряют расстояние по стороне хода до основания перпендикуляра (координатаx) и длину перпендикуляра (координатаy). Расстояния измеряют рулеткой или лентой. Для контроля выполняют обмер здания.

Рис. 11.1 Двухзеркальный экер: а – вид прибора: 1, 2 – окна; 3, 4 – зеркала; б – ход лучей: 2 – пункт съемочной сети; Q – направление перпендикуляра При построении перпендикуляров длиной более 8 м пользуются экером. Экер (рис. 11.1,а) имеет два зеркала3и4, расположенных под углом = 45°. Луч, падающий на одно из зеркал, после двойного отражения выходит под прямым угломк исходному направлению. Действительно (см. рис. 11.1б): = 180  ( + ) = 180  [(180  2) + (180  2)] = 180  360 + + 2(  ) = 180  2[180  (  )] = 180  2. Следовательно, при=45°имеем = 90.Экер позволяет находить на стороне теодолитного хода1–2(см. рис. 11.2,а) точку, в которой линия хода и направление на съемочный пикет (угол здания) взаимно перпендикулярны. В этой точке в окне экера(см.рис. 11.1,а) видна веха, установленная на пункте теодолитного хода, а под ней в зеркале – изображение угла здания.

4

1

2

3

2

Рис. 11.2 Способы съемки ситуации:

в)

г)

а – прямоугольных координат; б – угловой засечки; в – линейной засечки; г – полярных координат Способ угловой засечкиприменяют при съемке удаленных или недоступных объектов. Так, для определения положения центра водонапорной башни (рис. 11.2,б) на пунктах съемочной сети1и2теодолитом измеряют горизонтальные углы₁и₂. Наилучший уголдля засечки90. Практически уголдолжен быть в пределах от 30до 150.Способ линейной засечки (рис. 11.2,в). Положение точкиMопределяют, измеряя расстояния до точек, положение которых известно. Способ удобен, когда расстояния не превышают длины применяемого мерного прибора.Способ полярных координат (рис. 11.2,г). Для определения положения точки1измеряют горизонтальный уголи расстояниеd. Результаты выполненных в ходе съемки измерений записывают в полевой журнал. Одновременно составляютабрис – схематический чертеж, на котором в произвольном масштабе показывают расположение пунктов съемочной сети и снимаемых объектов, характеристики снимаемых объектов и результаты измерений.

29. Способы нивелирования поверхности. .1. Методы нивелированияНивелированиемназывается измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить. В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды нивелирования.Геометрическое нивелированиеметод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Этоосновной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения.Тригонометрическое нивелированиеметод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.Барометрическое нивелированиеосновано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности0.5 м, в горной1.5 м.Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС иGPSвыполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точкамис точностью 1015 мм.

30. Тригонометрическое нивелирование. Сущность и формулы для определения превышения.Тригонометрическое нивелированиеметод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках. Тригонометрическое нивелирование выполняется с помощью наклонного луча визирной оси теодолита путем измерения вертикальных углов, а расстояния измеряются лентой или дальномером. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений по измеренным вертикальным углам и расстояниям. Для определения превышения между точкамиАиB(рис. 9.9) на точкеАустанавливают теодолит, а на точке B– рейку. Теодолитом измеряют угол наклона. Если известно горизонтальное расстояниеdмежду точкамиАиB, то превышениеhвычисляют по формуле:h = dtg+kl, (9.4) гдеугол наклона,kвысота прибора,lвысота визирования. Если расстояниеABизмерено нитяным дальномером, то горизонтальное расстояние равноd=Kncos², гдеK– коэффициент дальномера и n – отсчет по рейке. Подставляя это выражение дляdв (9.4) получаемh=Kncos2tg+k–lи окончательноh = Kn sin2+ k – l

Рис. 9.9. Тригонометрическое нивелирование

Формула (9.5) находит применение при тахеометрической съемке местности и носит название тахеометрической формулы для превышений.

31. Нитяной дальномер. Теория и формулы для определения расстояний по нитяному дальномеру.Определение горизонтальных проложений линий, измеренных нитяным дальномером.

Наиболее распространенным оптическим дальномером является н и т я н ы й д а л ь н о м е р с постоянным параллактическим углом. Этот дальномер имеется в зрительных трубах геодезических приборов и состоит из двух горизонтальных штрихов, называемых дальномерными нитями, расположенных симметрично относительно центрального штриха сетки нитей (рис. 34, б). В комплект дальномера входит дальномерная рейка с делениями. Если в начальную точку измеряемой линии установить прибор, а в конечную точку дальномерную рейку, то при горизонтальном положении визирного луча искомое расстояние будет равно

Из подобия треугольников AFB иaFb имеем

Откудагдеп — величина переменной базы, выраженная числом делений дальномерной рейки, видимых в трубу между дальномерными нитями; f—фокусное расстояние объектива;Р — расстояние между дальномерныминитями. Отношениедля данного прибора постоянно и называется к о э ф ф и ци н т о м д а л ь н о м е р а . Кроме того, будем считать,

Рис. 34. Схемы измерения расстояний нитяным дальномером:а — параллактический треугольник; б — схема нитяного дальномера; а — схема определения нитяны м дальномером горизонтального проложения линии что f+=с — постоянное слагаемое дальномера. Тогда, в соответствии с (54), получаемd =Кп + с. (55)В современных теодолитах, имеющих трубы с внутренней фокусировкой, постоянное слагаемоес близко к нулю. Пренебрегая этой величиной, получимКоэффициент дальномера обычно равен 100, что соответствует углу = 34,38'. Для определенияК на ровной местности мерной лентой откладывают расстояния 50, 100 и 150 м и делают по дальномерной рейке отсчеты, которые приК =100 должны быть те же, что и отмеренные лентой, но в сантиметрах. Если коэффициент дальномера оказался не равен 100, изготавливают рейку специально для данного дальномера или составляют таблицу поправок. При определении расстояния по формуле (56) предполагается, что дальномерная рейка находится перпендикулярно линии визирования. Однако при определении наклонных расстояний линия визирования, очевидно, не будет перпендикулярна к вертикально стоящей рейке (рис. 34,в). Поэтому для вычисления горизонтального расстоянияd необходимо от отсчетап, сделанного по рейке, перейти к отсчетуп', соответствующему перпендикулярному положению рейкиА'В' к визирному лучу. Для этого рассмотрим треугольникВМВХ. Угол в вершинеМ этого треугольника равен углу наклона линии визированияv, а угол при точкеВ1 близок к 90°. Поэтому можем записать

С учетом (56) получими горизонтальная проекция линии будет равнаТочность определения расстояний нитяным дальномером характеризуется относительной ошибкой порядка 1 : 400. На точность нитяного дальномера значительное влияние оказывает толщина дальномерных нитей, снижающая точность от- считывания по рейке. Этот недостаток устранен в д а л ь н о м е р а х д в о й н о г о и з о б р а ж е н и я . Перед объективом трубы такого дальномера устанавливается оптический клинК или компенсатор, закрывающий половину светового отверстия объектива (рис. 35). Визирный луч, проходя через оптический клин, отклонится на некоторый параллактический угол в точкуМ1 В результате

наблюдатель увидит два изображения рейки, смещенных на величину базы b.Измерение расстояния от прибора до рейки в этом случае будет зависеть от типа применяемого дальномера. В дальномерах с постоянным параллактическим углом путем совмещения двух изображений рейки измеряется величина базы b. В дальномерах с постоянной базой перемещением линзового компенсатора с помощью специальной шкалы измеряют величину параллактического угла В нашей стране серийно выпускаются три типа дальномеров: ДНР-5, ДН-8, Д-2. Д а л ь н о м е р ДНР-5 (дальномерная насадка редукционная) относится к дальномерам двойного изображения с постоянным параллактическим углом и переменной базой. Этот прибор позволяет измерять расстояния от 20 до 120 м со средней квадратической ошибкой 5 см на 100 м расстояния, т. е. относительной ошибкой порядка 1 : 2000. Прибор представляет собой насадку на зрительную трубу теодолита с наружным диаметром объектива 46 мм. Применяется, в основном, с теодолитами типа Т5, Т15. При работе с теодолитами типа Т30, у которых наружный диаметр оправы объектива равен 38 мм, для установки дальномерной насадки используется переходное кольцо. Постоянный параллактический угол у дальномера ДНР-5 задастся дальномерным оптическим клином, закрывающим половину поля зрения трубы. В комплекте прибора имеются две дальномерные рейки разной длины с сантиметровыми делениями. Рейки при измерениях устанавливаются вертикально в подставке на штатив по круглому уровню. Особенностью дальномера ДНР-5 является наличие редуцирующего клина, который вместе с дальномерным клином закрываетполовину объектива зрительной трубы. При наклонах зрительной трубы редуцирующий клин изменяет отсчет по дальномерной рейке, приводя измеряемое расстояние к горизонту. Дальномерный клин прибора подбирается с таким углом, чтобы коэффициент дальномера был равен 100. Расстояния при использовании дальномера ДНР-5 определяются по формуле(55), в ко- торой значениеп соответствует величине базыЬ, выраженной в делениях дальномерной рейки. Д а л ь н о м е р ДН-8 относится к дальномерам с переменным параллактическим углом и постоянной базой. Дальномер позволяет измерять расстояния с относительной ошибкой 1/1200—1/1500. Прибор представляет собой насадку к зрительной трубе теодолита с наружным диаметром оправы объектива 46 мм. Измерение параллактических углов осуществляется линзовым компенсатором, состоящим из измерительных и установочных линз, перемещающихся независимо друг от друга. Дальномерная рейка представляет собой штангу, на которой укреплены две пары марок, образующих две базы размерами 1018 мм и 550 мм. Рейка укрепляется на штативе и устанавливается горизонтально по круглому уровню. Расстояние при использовании дальномера ДН-8 определяется по формулегдес — постоянное слагаемое дальномера, , — параллактический угол, выраженный в делениях шкалы линзового компенсатора. По малости угла можно записать

Обозначив bр" =К — коэффициент дальномера, получим