15.Установка теодолита в раб. Положение. Измерение гориз. Углов и магн. Азимутов. Погрешности, возн. При измер. Углов.

Установка теодолита в рабочее положение включает центри­рование по отвесу, нивелирование по уровню, установку зри­тельной трубы и отсчетного микроскопа по глазу, ориентирова­ние по выбранному направлению.

Перед началом работ штатив устанавливают над точкой местности, регулируя его высоту соответственно росту наблюда­теля, при этом головка штатива должна быть в приблизительно горизонтальном положении. Затем на головку штатива ставят теодолит и закрепляют его становым винтом.

Под центрированием понимают установку вертикаль­ной оси теодолита, проходящей через центр лимба на одной от­весной прямой с вершиной угла или съемочной точкой. Центри­рование выполняют по нитяному отвесу, либо с помощью опти­ческого центрира. Для центрирования теодолит перемещают путем нажатия на выступы ножек и вдавливания их в грунт так, чтобы грузик отвеса находился приблизительно над точкой. После этого ослабляют становой винт и передвигают теодолит по головке штатива таким образом, чтобы грузик отвеса ока­зался точно над центром точки. Становой винт после этого за­крепляют. Теодолит ТЗО может быть отцентрирован и при по­мощи зрительной трубы. В этом случае используют специальные окулярные насадки. Объектив зрительной трубы при центриро­вании опускают вниз, так, чтобы отсчет по микроскопу верти­кального круга был равен 270°.

Нитяный отвес позволяет центрировать в безветренную по­году с точностью порядка 5 мм. Для повышения точности при­меняют оптические центриры, встроенные в али­даду горизонтального круга. Центрир состоит из окуляра сетки нитей, фокусирующей линзы с кремальерой, объек­тива и призмы, направляющей луч на 90° вниз. При цент­рировании алидада должна находиться в горизонтальном по­ложении. Оптические центриры позволяют устанавливать при­бор с точностью порядка 0,5 мм.

Установка вертикальной оси прибора в отвесное положение осуществляется по выверенному уровню при горизонтальном круге. Для этого цилиндрический уровень поворотом алидады располагают по направлению двух подъемных винтов и враще­нием их приводят пузырек на середину, после чего поворачи­вают алидаду примерно на 90° по направлению третьего винта. Действуя этим винтом приводят пузырек опять на середину. Правильность установки проверяют 2—3 раза, при этом пузы­рек уровня горизонтального круга должен при всех положениях алидады находиться на середине.

Установка зрительной трубы по глазу имеет целью получе­ние в поле зрения трубы резкого и отчетливого изображения сетки нитей и наблюдаемого объекта. Зрительную трубу наво­дят на небо или хорошо освещенный белый предмет и враще­нием диоптрийного кольца окуляра достигают четкого изобра­жения сетки нитей. Отчетливое изображение наблюдаемого предмета осуществляется вращением кремальеры.

Установка отсчетного микроскопа по глазу необходима для получения отчетливого изображения делений на лимбах гори­зонтального и вертикального кругов. Необходимая яркость изображения достигается вращением зеркала подсветки и диоп­трийного кольца.

Ориентирование заключается в наведении зрительной трубы на выбранную точку и получении при этом заранее заданного отсчета по горизонтальному кругу лимба. Так например, на­чальному направлению углов желают придать нулевой или ка­кой-либо другой отсчет. Ориентирование лимба проводится не всегда.

Измерение горизонтальных углов

Подготовка к измерению углов. Перед измерением горизон­тальных углов теодолит над каждой точкой следует привести в рабочее положение, т. е. произвести центрирование, приведение основной оси прибора в отвесное положение и установку его зри­тельной трубы для визирования по глазу.

Центрирование теодолита заключается в следующем. Сначала теодолит, закрепленный на штативе, центрируют над вершиной измеряемого угла приближенно, пользуясь нитяным отвесом и заглубляя соответствующие ножки штатива в землю. Затем про­изводят точное центрирование, перемещая прибор по головке штатива. Нитяной отвес позволяет центрировать теодолит с по­грешностью около 5 мм. Теодолит ТЗО можно центрировать с точностью до 1 мм при помощи его зрительной трубы, направ­ленной объективом вниз (см. § 38).

Установка теодолита, т. е. приведение плоскости горизон­тального лимба в горизонтальное, а основной оси прибора в отвесное положение, выполняется с помощью подъемных вин­тов и цилиндрического уровня, укрепленного на алидаде горизон­тального круга. Для этого цилиндрический уровень ставят по направлению двух подъемных винтов подставки и, вращая их в противоположных направлениях, устанавливают пузырек в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду на 90° и посредством третьего подъемного винта вновь приводят пузырек в нуль-пункт. В правильно установленном теодолите пузырек цилиндриче­ского уровня не должен отклоняться от нуль-пункта более чем на половину одного деления ампулы при любом положении али­дады на лимбе.

Установка зрительной трубы для визирования по глазу за­ключается в получении отчетливого изображения сетки нитей и наблюдаемого предмета. Для получения резкого изображения сетки нитей зрительную трубу наводят на небо или белый освещенный предмет и вращают окулярную трубочку. Четкости изображения наблюдаемого предмета добиваются перемещением фокусирующей линзы, находящейся внутри зрительной трубы, для чего вращают кремальерное кольцо.

Измерение горизонтальных углов. При измерении горизон­тальных углов необходимо учитывать возможность появления в результатах измерения погрешностей, обусловленных неточной юстировкой теодолита.

Горизонтальные углы между пунктами могут быть правыми или левыми по ходу. Последовательность наведения зрительной трубы на задний и передний по ходу пункты зависит от того, какой угол (правый или левый) надо измерить. При этом следует учитывать направление (по ходу часовой стрелки или против) возрастания подписей делений лимба.

Рис. VI.18. Измерение горизонтальных углов:

а - способом приёмов;

б - способом повторений.

И змерение угла способом приемов. В теодо­литах ТЗО, ТТ-50, ТТ-5 и других деления лимба подписаны по ходу часовой стрелки. Для измерения ими горизонтального угла (рис. VI.18) теодолит устанавливают над вершиной этого угла (над точкой 2), приводят его в рабочее положение, закрепляют лимб и, освободив алидаду, последовательно визируют зритель­ной трубой на вехи, поставленные в точках / и 3, лежащих на сторонах горизонтального угла.

Если точка / считается задней, а точка 3 передней, то угол р будет правым по ходу. Для точного наведения центра сетки нитей зрительной трубы на визирную цель пользуются наводящими винтами алидады горизонтального круга и зрительной трубы, а после наведения на каждую точку (1 и 3) берут отсчеты по первому и второму верньерам.

Обозначим средние отсчеты по двум верньерам при визиро­вании на заднюю точку 1 через 3, а на переднюю точку 3 — че­рез П. В первом случае им соответствует дуга аа₁ во втором — аа₂ (рис. VI. 18, а). Тогда искомый угол

Β=З-П (VI. 10)

Указанные действия с теодолитом составляют первый полу­прием измерения угла: если надписи делении на лимбе горизон­тального круга возрастают по ходу часовой стрелки, то угол меж­ду двумя направлениями равен отсчету на заднюю точку минус отсчет на переднюю точку.Закончив измерение угла первым полуприемом, зрительную трубу переводят через зенит, открепляют горизонтальный лимб, поворачивают его по часовой стрелке приблизительно на 90° и вновь закрепляют. После этого приступают к измерению угла β при втором положении вертикального круга (при КЛ, если в первом полуприеме измеряли при КП), выполняя все действия, как и в первом полуприеме. Это — второй полуприем измерения горизонтального угла β. Запись всех отсчетов по верньерам и вы­числение измеряемого угла производят в журнале.

Два полуприема составляют полный .прием измерения угла. За окончательное значение измеряемого угла принимают среднее значение из двух полуприемов;

Два результата измерения одного и того же угла, полученные в первом и втором полуприемах, не должны различаться между собой на величину больше 2t — двойной точности верньера; в противном случае проверяют записи и вычисления в журнале, и при необнаружении погрешностей углы измеряют вновь.

Точность измерения горизонтальных углов

Общая погрешность измерения горизонтальных углов теодо­литом определяется погрешностями, возникающими в самом при­боре; неточностями, допускаемыми при установке визирных целей (вех) над точками и при центрировании теодолита над вершиной измеряемого угла; погрешностями визирования и, наконец, по­грешностями отсчетов по микроскопу или верньерам.

Для уменьшения или полного исключения погрешностей, появ­ляющихся в самом приборе при измерении угла, применяют со­ответствующую методику таких измерений. Так, например, изме­рение угла при КП и при КЛ позволяет исключить коллимацион­ную погрешность (оставшуюся после юстировки теодолита) и погрешность, вызываемую неперпендикулярностью горизон­тальной оси вращения трубы к основной оси теодолита. Отсчеты делений лимба по двум верньерам исключают погрешность, воз­никающую за счет эксцентриситета алидады.

Незначительную величину имеют погрешности измерения углов, обусловленные неточностью в нанесении делений на лимбе и верньерах, так как в современных приборах такие деления наносят с погрешностью, не превышающей 3". Так же малы по­грешности измерения углов, вызванные неперпендикулярностью плоскости лимба к основной оси теодолита: при уклонении лимба от горизонтального положения на 10' и отвесном положении основной оси погрешность в измеренном угле не превысит 1". Для теодолитов с точностью отсчетного устройства в 30" или 1' такие погрешности в расчет можно не принимать.

Заметными могут быть погрешности из­мерения угла при неточном центрировании теодолита над его вершиной. Так, если вершиной угла ЛВС (рис. VI. 19) является точка В, а теодолит установлен над ней с погрешностью е, так что его основная ось проходит через точку В', то вместо угла будет измерен угол , а погрешность изме­рения составит величину . Произведем оценку возможной величины при е = 2см длине сторон угла ВА = ВС= 20 м. Тогда приближенно получим

TgΔβ₁=-(e/AB)=0,001 и

следовательно, в нашем примере угол будет измерен с погрешностью 6,8', для умень­шения которой до 0,5' потребуется снизить погрешность е центрирования теодолита до 1,5 мм.

Рис. VI. 19. Влияние внецентренной установки теодолита на погрешность

измерения горизон­тального угла.

Для уменьшения погрешностей измерения углов вследствие наклона вех необходимо устанавливать их по возможности отвесно и визировать на их низ, так как при отклонении верхнего конца вехи от верти­кали всего на 1 — 2 см погрешность угла может достигать 2 —3’при длинах его сторон около 20 м.

На точность результатов измерения углов влияет также укло­нение основной оси теодолита от отвесного положения, поэтому устанавливают ее отвесно при помощи выверенного цилиндри­ческого уровня на алидаде и особенно тщательно устанавливать теодолит по уровню в горной местности, где при визировании на предметы визирная ось зрительной трубы имеет большие углы наклона.

Погрешность визирования, т. е. совмещения изображения центра сетки нитей с изображением визирной цели, будет тем меньше, чем больше увеличение зрительной трубы. Для трубы с увеличением она равна при­близительно 3", что существенно меньше точности отсчета по микроскопу или верньеру.

Принимая точность отсчета по штриховому микроскопу t₁ =0,1μ (где μ — цена деления лимба), можно допустить, что средняя квадратическая погрешность m₀ отсчета составляет половину точности отсчета t₁ т. е. m₀ = 0,5t₁. Величину же измеряемого угла получают как разность отсчетов З и П, взятых с погрешностями m_З и m_З при визировании на заднюю и переднюю точки. Поэтому средняя квадратическая погрешность измерение угла, зависящая от точности отсчетов, при m_З = m_П=m₀ будет равна m΄_β=m₀√2. С такой погрешностью измеряют угол одним полуприемом, а так как горизонтальные углы измеряют двумя полу приемами (при К.П и КЛ), то средний результат измерения угла будет в √2 раз точнее результата каждого полуприема, иными словами, средняя квадратическая погрешность измерения угла одним приемом m_β=m΄_β/√2. Предельную погрешность измеряемого угла принимают равной удвоенной средней квадратической погрешности, т. е. 2/m_β, тогда m_βпред=0,1μ. Для теодолита ТЗО при μ= 10' погрешность m_β=±30", а m_βпред= ±1΄. Для верньерных теодолитов m_βпред принимается равной 2t — двойной точности верньера, поэтому и предельное расхождение между значениями угла, полученными в первом и втором полуприемах, ограничивают величиной 2t, равной 1΄ для теодолитов ТЗО, ТТ-5 и ТТ-50.