Геометрическое нивелирование.

Устройство и поверка нивелира Н-3

Нивелированием называется совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот.

В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин нивелирование делится на несколько видов.

Определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного лучаназываетсягеометрическим нивелированием. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров. Они имеют зрительную трубу, цилиндрический уровень или компенсатор, круглый уровень, подставку с подъёмными винтами (см. рис. 1).

Согласно действующему ГОСТу нивелиры изготавливают трёх типов: высокоточные Н-05, точные Н3 (Н3К, Н3КЛ) и технические Н10 (Н10К и Н10КЛ). В названии Н – нивелир; 05, 3 и 10 – средняя квадратическая ошибка превышения на 1 км двойного нивелирного хода; К – компенсатор; Л – лимб.

В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях:

- с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 1);

- с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение (рис. 2 и 3).

Точный нивелир Н3 предназначен для нивелирования III и IV классов, технический нивелир Н-10К для технического нивелирования.

В нивелире Н3 (рис. 1) увеличение зрительной трубы – 31,5^х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого – 10', цилиндрического – 15''.

Рис. 1.

Точный нивелир Н-3: а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню 2 с помощью подъемных винтов 1, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера). Для приближенного наведения трубы на рейку служит визир 5 с мушкой, для точного – наводящий винт 9, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом 8. Резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра 4, вращением кремальеры 6 получают четкое изображение рейки. Перед каждым отсчетом по рейке визирный луч нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом 3. При этом следят за изображением четвертей пузырька цилиндрического уровня 10, которые через систему призм передаются в поле зрения трубы (рис. 2). Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт – изображения четвертей пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис. 2, в). При наклоне оси уровня контакт нарушается (рис. 2, а, б).

Рис.2. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)

Сетка нитей нивелира имеет один вертикальный и три горизонтальных штриха, из которых два крайних (коротких) служат для определения расстояний. Нивелиры с цилиндрическими уровнями требуют тщательной установки по уровню при работе с ними и постоянного контроля положения пузырька уровня при взятии отсчётов. Этого недостатка лишены так называемые авторедукционные нивелиры, у которых линия визирования автоматически устанавливается в горизонтальное положение с помощью специальных компенсаторов.

На рис. 3 приведен точный нивелир третьего поколения с компенсатором и лимбом 3Н-3КЛ, на рис. 4– технический нивелир второго поколения с компенсатором и лимбом 2Н-10КЛ. Данные нивелиры не имеют закрепительного винта, зрительная труба у них наводится на предмет вращением наводящего винта 2, фокусировка трубы осуществляется кремальерой 3 (рис. 3).

Нивелир 2Н10-КЛ предназначен для выполнения технического нивелирования. Предварительная установка нивелира (горизонтирование) осуществляется по круглому уровню с ценой деления 10'. Призменный компенсатор нивелира обеспечивает установку визирной оси в горизонтальное положение при наклонах подставки в пределах ±15'.

Рис. 3. Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом:
1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир

Рис. 4. Технический нивелир 2Н-10КЛ

Техническое нивелирование выполняют для определения высот точек высотного съемочного обоснования и при решении различных инженерно-технических задач при изыскании, строительстве и эксплуатации линейных сооружений и промышленно-гражданском строительстве.

Поверки нивелира Н3

1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения 6нивелира. Вращением подъёмных винтов приводят пузырёк уровня на середину (нуль-пункт). Верхнюю часть нивелира поворачивают на 180 град.. Если пузырёк не сместился , то условие выполнено. В противном случае юстировочными винтами уровня перемещают его кнуль пункту на половину дуги отклонения, затем подъёмными винтами приводят на середину. После этого нивелир поворачивают на 180 град. и если пузырёк опять сместился с середины, исправление повторяется.

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня. Поверку выполняют двойным нивелированием по способу вперёд точек А и В, прочно закреплённых металлическими костылями на расстоянии 50-70 м. один от другого. Если визирная ось зрительной трубы не параллельна оси цилиндрического уровня, то в отсчёты по рейке войдёт погрешность Х.

Геометрическое нивелирование.

Геометрическое 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 точки B над точкой A (рис. 9.1 а) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают нивелирные рейки. Берут отсчет a по задней рейке и отсчет b по передней рейке. Превышение вычисляют по формуле

h = a - b

Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее.

Если известна высота H_A точки А, то высоту H_В точки В вычисляют по формуле

H_B = H_A + h_AB . (9.1)

При нивелировании вперед (рис. 9.1 б) нивелир устанавливают над точкой A и измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибора k. В точке B, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчет b по черной стороне рейки. Вычислив превышение

h = k – b,

по формуле (9.1) находят высоту точки В.

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 высоту H_ГИ горизонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелира

H_ГИ = H_A + k,

а затем – высоты определяемых точек

H₁ = H_ГИ - b₁, H₂ = H_ГИ - b₂, …,

где 1, 2, … - номера определяемых точек.

Если точки А и В, расположены так, что измерить между ними превышение с одной установки нивелира невозможно, превышение измеряют по частям, то есть прокладывают нивелирный 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 А и В равно сумме вычисленных превышений

h_AB = h₁+ h₂ + h₃,

а высота точки В определится по формуле (9.1).

Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов.

В настоящее время отечественными заводами в соответствии с действующим ГОСТом 10529–96 изготавливаются теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и Т30.

Для обозначения модели теодолита используется буква Т и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.

· По точности теодолиты подразделяются на три группы:

– технические Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30";

– точные Т2 и Т5 – до ±2" и ±5";

– высокоточные Т05 и Т1 – до ±1".

ГОСТом 10529 – 96 предусмотрена модификация точных и технических теодолитов. Так, например, теодолит Т5 должен изготовляться в двух вариантах: с цилиндрическим уровнем при алидаде вертикального круга и с компенсатором, заменяющим этот уровень. Теодолит с компенсатором при вертикальном круге обозначается Т5К. Компенсатор представляет собой линзу или призму, подвешенную на четырех тонких проволоках. При наклоне оси вращения теодолита (вертикальной оси) в небольших пределах (1' – 2') линза, сместившись под действием силы тяжести, сместит изображение делений вертикального круга таким образом, что отсчет по нему будет соответствовать отвесному положению оси вращения прибора, т. е. автоматически компенсирует наклон этой оси. Поэтому отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси будет равным или близким 0° даже при не строго отвесном положении оси вращения теодолита. Этот отсчет называют местом нуля.

Технические и эксплуатационные характеристики теодолитов постоянно улучшаются. Шифр обновленных моделей начинается с цифры, указывающей на соответствующее поколение теодолитов: 2Т2, 2Т5К, 3Т5КП, 3Т30, 3Т2, 4Т30П и т. д.

· По конструкции, предусмотренной ГОСТом 10529–96 типы теодолитов делятся на повторительные и неповторительные.

У повторительных теодолитов лимб имеет закрепительный и наводящий винты и может вращаться независимо от вращения алидады.

Неповторительная система осей предусмотрена у высокоточных теодолитов.

2.2.2. Устройство теодолитов

Устройство теодолита основано на принципе измерения горизонтального угла (рис. 15).

При геодезических работах измеряют не угол между сторонами, а его ортогональную (горизонтальную) проекцию, называемую горизонтальным углом. Так, для измерения угла АВС(рис. 15) нужно предварительно спроектировать на горизонтальную плоскость точкиА, В, и Си измерить горизонтальный угол abc= β.

Рассмотрим двугранный угол между вертикальными плоскостями V1 и V2, проходящими через стороны угла АВС. Угол β для данного двугранного угла является линейным. Следовательно, углу β равен всякий другой линейный угол, вершина которого находится в любой точке на отвесном ребре ВВ1 двугранного угла, а стороны его лежат в плоскости, параллельной плоскости М. Итак, для измерения величины угла β можно в любой точке, лежащей на ребре ВВ1 двугранного угла, допустим в точке b1, установить горизонтальный круг с градусными делениями и измерить на нем дугу a1c1, заключенную между сторонами двугранного угла, которая и будет градусной мерой угла a1b1c1, равной β , т. е. угол abc= β.

Для измерения горизонтальных проекций углов между линиями местности в теодолите используется горизонтальный угломерный круг с градусными делениями, называемый лимбом. Стороны угла проектируют на лимб с использованием подвижной визирной плоскости зрительной трубы. Она образуется визирной осью[1] трубы при её вращении вокруг горизонтальной оси. Данную плоскость поочередно совмещают со сторонами угла ВА и ВС, последовательно направляя визирную ось зрительной трубы на точкиА и С. При помощи специального отсчетного приспособления алидады, которая находится над лимбом соосно с ним и перемещается вместе с визирной плоскостью, на лимбе фиксируют начало и конец дуги a1c1(см. рис. 15), беря отсчеты по градусным делениям. Разность взятых отсчетов является значением измеряемого угла β.

Лимб и алидада, используемые для измерения горизонтальных углов, составляют в теодолите горизонтальный круг 17 (рис. 16).Ось вращения алидады горизонтального круга называют основной осью теодолита.

В теодолите также имеется вертикальный круг 18 (рис. 16) с лимбом и алидадой, служащий для измерения вертикальных проекций углов – углов наклона. Принято считать углы наклона выше горизонта положительными, а ниже горизонта – отрицательными. Лимб вертикального круга обычно наглухо скреплён со зрительной трубой и вращается вместе с ней вокруг горизонтальной оси теодолита.

Рис.16. Устройство теодолита Т30: 1 – основание; 2 – исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4 – закрепительный и наводящий винты алидады; 5 – цилиндрический уровень; 6 – наводящий винт зрительной трубы;
7 – кремальера; 8 – закрепительный винт зрительной трубы; 9 – визир;
10 – окуляр зрительной трубы; 11 – окуляр отсчетного микроскопа;
12 – колонка; 13 – подставка; 14 – закрепительный винт лимба;
15 – подъемный винт; 16 – наводящий винт лимба; 17 – горизонтальный круг; 18 – вертикальный круг; 19 – объектив зрительной трубы; 20 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 21 – кронштейн для ориентир-буссоли;

Перед измерением углов центр лимба горизонтального круга с помощью отвеса или оптического центрира устанавливают на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла, а плоскость лимба приводят в горизонтальное положение, используя с этой целью три подъемных винта 15 и цилиндрический уровень 5 (рис. 16). В результате данных действий основная ось теодолита должна совпасть с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла.

Для установки, настройки и наведения теодолита на цели в нем имеется система винтов: становой и подъемные винты, закрепительные (зажимные) и наводящие (микрометренные) винты, исправительные (юстировочные) винты.

Становым винтом теодолит крепят к головке штатива, подъемными винтами – горизонтируют.

Закрепительными винтами скрепляют подвижные части теодолита (лимб, алидаду, зрительную трубу) с неподвижными. Наводящими винтами сообщают малое и плавное вращение закрепленным частям.

Зрительные трубы теодолитов чаще всего бывают астрономические, дающие обратное (перевернутое) изображение. Но в последнее время применяются трубы, которые дают прямое изображение.

При наблюдении предметов на них наводится вполне определенная точка трубы. Такой точкой является центр сетки нитей, представляющий собою пересечение горизонтальной нити и продолженной вертикальной. Сетка нитей (рис.17) видна в поле зрения трубы и изображена на специальной сеточной диафрагме, размещенной вблизи переднего фокуса окуляра. Сеточная диафрагма представляет собою стеклянную пластинку в металлической оправе.

Она может слегка перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях исправительными винтами сетки. Симметрично относительно горизонтальной нити нанесены дальномерные штрихи для определения расстояний.

К оптическим характеристикам зрительной трубы относятся: увеличение, поле зрения, относительная яркость и разрешающая способность, которую принимают за точность визирования трубой.

Увеличение зрительной трубы показывает во сколько раз увеличивается размер предмета, рассматриваемого в зрительную трубу, по сравнению с размером этого же предмета, видимого невооруженным глазом.

Полем зрения трубы называется то пространство, которое видно в трубу при ее неподвижном положении.

Яркость изображения определяется количеством света, которое падает на глаз в секунду времени на квадратный миллиметр изображения. Такая яркость называется абсолютной, ее нельзя выразить определенным числом. Поэтому пользуются относительной яркостью, представляющей собой отношение абсолютной яркости вооруженного зрительной трубой глаза и невооруженного глаза.

Для приведения осей и плоскостей прибора в отвесное или горизонтальное положение служат уровни, они бывают двух типов: круглые - для предварительной, грубой установки приборов и цилиндрические - для окончательной, точной установки. Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой отшлифована в виде бочкообразного сосуда, в продольном сечении представляющего дугу окружности некоторого радиуса.

Стеклянные сосуды уровней заполняют эфиром или смесью эфира со спиртом в подогретом состоянии. Когда наполнитель остынет и сожмется в объеме, образуется пространство, заполненное парами наполнителя, то есть пузырек. При изменении температуры пары наполнителя легко переходят из парообразного состояния в жидкое и наоборот, отчего размеры пузырька изменяются. В цилиндрических уровнях добиваются, чтобы длина пузырька составляла примерно 1/3 длины трубки при температуре +20°С. Чтобы можно было судить о перемещении пузырька, на наружной поверхности уровня наносятся штрихи. Расстояние между штрихами обычно равно 2 мм. Середина трубки уровня называется нуль-пунктом. На цилиндрическом уровне нуль-пункт обычно не обозначается, а относительно него штрихи наносятся симметрично. Касательная к внутренней поверхности трубки, проходящая через нуль-пункт вдоль длины цилиндрического уровня, называется осью уровня. Когда середина пузырька уровня совпадает с нуль-пунктом, ось уровня занимает горизонтальное положение. При смещении пузырька уровня на одно деление ось уровня наклоняется на некоторый угол, который называется ценой деления уровня. Чем меньше цена деления уровня, тем чувствительнее, точнее уровень.

Рассмотрим подробно устройство и характеристики теодолита Т30 и его модификаций (2Т30, 4Т30П), которые обычно используются в инженерно-геодезических работах.

Теодолит Т30 (рис.16) и его модификации относятся к разряду технических с повторительной системой вертикальной оси. Система отсчитывания односторонняя. Увеличение трубы 18х (Т30) и 20х (2Т30, 4Т30П), пределы визирования от 1,2 м до бесконечности, цена деления цилиндрического уровня 45". Данные теодолиты применяются для прокладывания теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.

На зрительной трубе (см. рис.16) имеется оптический визир 9, в поле зрения которого виден светлый крест. Этот крест совмещается с целью (предметом), который должен попасть в поле зрения трубы, но изображение предмета может быть размытым (иногда его изображение вообще не будет видно). Чтобы изображение предмета было четким, сначала вращением диоптрийного кольца окуляра трубы 10 получают отчетливое изображение сетки нитей (это действие называется установкой зрительной трубы по глазу). Затем с помощью кремальеры 7 перемещают в трубе специальную фокусирующую линзу до тех пор, пока изображение цели не станет четким, т. е. выполняют установку трубы по предмету. После этого зажимные винты зрительной трубы 8 и алидады горизонтального круга 3 закрепляются, и микрометренными винтами алидады 4 и трубы 6 центр сетки нитей наводится на предмет.

В теодолите Т30 подставка 13 жестко скреплена с основанием 1, служащим одновременно донцем футляра, что позволяет закрывать теодолит футляром, не снимая его со штатива. Ось вращения теодолита устанавливается в отвесное положение с помощью подъемных винтов 15 и цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга 5.

Полая вертикальная ось теодолита позволяет центрировать прибор над точкой местности с помощью зрительной трубы. Прибор снабжается окулярными насадками для зрительной трубы и микроскопа, которые применяют при наблюдении предметов, расположенных относительно горизонта под углом более 45° .

В теодолитах Т30 имеется только один цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга 5, который прикрепляется к подставке зрительной трубы параллельно визирной плоскости. Положение уровня изменяется юстировочными (исправительными) винтами 2. При алидаде вертикального круга уровня нет.

Теодолит по особому заказу может быть укомплектован ориентир-буссолью и уровнем, который прикрепляется к трубе для нивелирования горизонтальным визирным лучом. Обычно к зрительной трубе прикрепляют два визира. При установке уровня на трубе один из визиров должен быть снят.

На рис.18 приведено устройство технического теодолита 4Т30П.

Рис. 18. Устройство теодолита 4Т30П: 1 – головка штатива; 2 – основание; 3 – подъемный винт; 4 – наводящий винт алидады; 5 – закрепительный винт алидады; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – окуляр зрительной трубы; 8 – предохранительный колпачок сетки нитей зрительной трубы; 9 – кремальера; 10 – закрепительный винт зрительной трубы; 11 – объектив зрительной трубы; 12 – цилиндрический уровень; 13 – винт поворота лимба; 14 – закрепительный винт; 15 – окуляр отсчетного микроскопа с диоптрийным кольцом; 16 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 17 – колонка; 18 – ориентир-буссоль; 19 – вертикальный круг; 20 – визир; 21 – диоптрийное кольцо окуляра зрительной трубы; 22 – исправительные винты цилиндрического уровня; 23 – подставка

В качестве отсчетных приспособлений в технических теодолитах применяются штриховой и шкаловой микроскопы (рис. 19).

В теодолите Т30 отсчетное приспособление выполнено в виде штрихового микроскопа (рис. 19, а), позволяющего брать отсчеты с точностью 1', а в его модификациях (2Т30, 4Т30П) – шкалового микроскопа тридцатисекундной точности (рис. 19, б, в).

Рис. 19. Поле зрения отсчетных устройств: а – штрихового микроскопа с отсчетами по вертикальному кругу 358°48' , по горизонтальному 70°04'; б – шкалового микроскопа с отсчетами: по вертикальному кругу 1°11,5', по горизонтальному 18°22' ;в – по вертикальному кругу – минус 0°46,5', по горизонтальному – 95°47'.

Изображение штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле зрения микроскопа. Поворотом и наклоном зеркала 16 (см. рис. 18) достигают оптимального освещения поля зрения микроскопа и вращением диоптрийного кольца его окуляра 15 устанавливают по глазу четкое изображение отсчетного устройства.

В верхней части поля зрения отсчётного микроскопа, обозначенной буквой В, видны штрихи вертикального круга; в нижней части, обозначенной буквой Г – штрихи горизонтального круга.

В штриховом микроскопе теодолита Т30 в середине поля зрения виден штрих, относительно которого осуществляется отсчет по лимбу (рис. 19, а). Перед отсчетом по лимбу необходимо определить цену деления лимба. В теодолите Т30 цена деления лимба составляет 10 угловых минут, так как градус разделен на шесть частей. Число минут оценивается на глаз в десятых долях цены деления лимба. Точность отсчета составляет 1'.

В шкаловом микроскопе в поле зрения видна шкала, размер которой соответствует цене деления лимба (рис. 19, б, в). Для теодолита технической точности размер шкалы и цена деления лимба равны 60'. Шкала разделена на двенадцать частей и цена ее деления составляет 5 угловых минут. Если перед числом градусов знака минус нет, отсчет производится по шкале от 0 до 6 в направлении слева направо (рис. 19, б). Если перед числом градусов стоит знак минус, то минуты отсчитываются по шкале вертикального круга от –0 до –6 в направлении справа налево (рис. 19, в). Десятые доли цены деления шкалы берутся на глаз с точностью до 30''.

Чтобы теодолит обеспечивал получение неискаженных результатов измерений, он должен удовлетворять соответствующим геометрическим и оптико-механическим условиям. Действия, связанные с проверкой этих условий, называют поверками. Поверки теодолита выполняются в соответствии с паспортом-инструкцией, прилагаемой к прибору, или инструкцией по проведению технологической поверки геодезических приборов [2].

Если какое-либо условие не соблюдается, с помощью исправительных винтов производят юстировку прибора.

2.2.3. Измерение горизонтального угла способом приёмов

Цель: освоить методику измерения углов и обработки результатов.

Принадлежности: теодолит, штатив, отвес, журнал измерения горизонтальных углов.

Между двумя направлениями, выходящими из общей вершины, можно измерить два угла (рис. 20). Обычно при съёмке измеряют углы, лежащие по ходу справа. Поэтому, зная направление хода, легко установить, какой из двух углов искомый. Направление хода задают в обозначении угла, указывая вначале заднюю точку, затем станцию (вершину угла) и переднюю точку. На местности направление от задней точки через станцию к передней точке является направлением хода, а угол, лежащий справа от этого направления, – искомым углом β.

Рис. 20. Схема измерения горизонтального угла способом приёмов

При измерении горизонтальный угол определяется как разность отсчетов по горизонтальному кругу (рис. 20)

где З – отсчёт по горизонтальному кругу при наблюдении задней точки (В), П – отсчет при наблюдении передней точки (А).

Так как деления на горизонтальном круге подписаны с возрастанием по часовой стрелке, то отсчет на заднюю точку должен быть всегда больше отсчета при наблюдении передней точки. В том случае, когда нулевое деление на горизонтальном круге размещается внутри измеряемого угла, отсчёт на заднюю точку будет меньше отсчёта на переднюю точку, тогда для получения величины угла к отсчету на заднюю точку необходимо добавить 360°.

При измерении горизонтальных углов применяются следующие способы:1) приемов; 2) повторений; 3) круговых приемов.

В способе приемов горизонтальный угол измеряется при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы (см. табл.2), называемых полуприемамипри "круге лево" (Л) и при "круге право" (П).

2.2.4. Установка теодолита в рабочее положение

Перед началом измерений следует проверить взаимодействие подвижных частей теодолита. Подъемные и наводящие винты установить в среднее положение. Не следует излишне затягивать зажимные винты алидады и трубы. Окончательное наведение трубы осуществлять однообразным вращением, лучше ввинчиванием. Всегда необходимо пользоваться средней частью винтовой нарезки всех наводящих устройств. После наведения на предмет не прилагать к трубе, подставкам трубы и алидаде каких-либо усилий, которые могут вызвать смещение частей теодолита.

Для измерения горизонтального угла теодолит ставится над вершиной измеряемого угла, центрируется и горизонтируется. Центрирование и горизонтирование взаимно зависимы, поэтому после горизонтирования необходимо проверить центрирование и, если нужно, произвести исправление, а затем проверить горизонтирование.

Центрирование теодолита выполняют в следующей последовательности. К крючку станового винта подвешивают нить отвеса. Головку штатива располагают приблизительно горизонтально над вершиной угла. После закрепления ножек штатива центрирование достигается передвижением теодолита по головке штатива при ослабленном становом винте. При этом острие отвеса совмещают с точкой закрепления вершины угла. Поскольку длины сторон измеряемого угла в аудитории малы, отклонение отвеса от точки должно быть не более 2 мм.

Точное центрирование теодолита Т30 и 2Т30 производят зрительной трубой, повёрнутой объективом вниз, при этом теодолит горизонтируют, на вертикальном круге устанавливают отсчёт, равный 180° - МО и передвижением теодолита по головке штатива добиваются совмещения креста сетки нитей с точкой вершины угла.

Для горизонтирования теодолита цилиндрический уровень устанавливают по направлению двух подъёмных винтов (рис. 21, а) и вращением этих винтов в разные стороны приводят пузырёк в нуль-пункт. Далее поворачивают теодолит на 90° (рис. 21, б) и вращением третьего подъёмного винта приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. После этого возвращают прибор в первоначальное положение (рис. 21, а), и если пузырёк уровня отклонился от нуль-пункта, вращением винтов А и В снова приводят его нуль-пункт. Затем поворачивают теодолит на 180° (рис. 21, в). Если пузырёк остался на середине или сместился менее чем на одно деление, то вертикальная ось вращения теодолита приведена в отвесное положение. Если пузырёк отклонился от нуль-пункта более чем на одно деление, то необходимо исправить положение уровня при алидаде горизонтального круга, т. е. выполнить юстировку уровня. Для этого пузырёк возвращают к нуль-пункту на половину дуги отклонения, действуя исправительными винтами цилиндрического уровня. Их вращают с помощью специальной шпильки, которая входит в комплект прибора. Если пузырёк уровня требуется сместить по направлению к исправительным винтам, то верхний винт следует ослабить, а нижний подтянуть. После юстировки уровня действия по горизонтированию теодолита повторяют.

Рис. 21 Схема горизонтирования теодолита

Внимание! Перемещение пузырька исправительными винтами цилиндрического уровня начинают всегда с ослабления одного из винтов и вращают их в одном направлении.

После центрирования и горизонтирования подготавливают зрительную трубу к наблюдениям.

Сначала устанавливают окуляр по глазу, для чего направляют трубу на какой – либо светлый фон и вращают диоптрийное кольцо окуляра так, чтобы нити сетки были видны резко очерченными. Затем – по предмету. Для этого с помощью визира наводят трубу на заднюю точку и добиваются четкого её изображения вращением кремальерного винта, т. е. перемещением фокусирующей линзы в трубе изображение предмета совмещают с плоскостью сетки нитей.

Далее закрепляют зажимные винты зрительной трубы и алидады горизонтального круга, и наводящими винтами алидады и трубы изображение точки приводят в центр сетки нитей (рис. 22).

Если изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей, то при перемещении глаза относительно окуляра центр сетки нитей будет смещаться с наблюдаемой точки. Такое явление называют параллаксом. Он устраняется небольшим поворотом кремальеры.

2.2.5. Порядок измерения горизонтального угла

Каждый студент получает задание по измерению угла в виде записи, обозначающей угол между двумя направлениями, исходящими из одной точки. По заданной записи угла студент определяет направление хода и искомый угол, лежащий справа от этого направления.

В примере (рис. 23) измеряемый угол АОВ, задней точкой являетсяА, передней – В. Направление хода и угол β, который нужно измерить, показаны на рисунке.

Рис. 23. Горизонтальный угол АОВ

В первом полуприёме угол измеряют при круге лево (Л). Вначале трубу наводят на заднюю точкуА и берут отсчёт в микроскопе по горизонтальному кругу 56°39', далее открепляют алидаду, наводят трубу на переднюю точку В и берут отсчёт по горизонтальному кругу 131°25.5'. Особое внимание здесь следует обратить на то, чтобы в течение всего полуприёма лимб оставался неподвижным. Если случайно будет повёрнут закрепительный или микрометренный винт лимба, наблюдение в полуприёме следует произвести заново. Затем вычисляют величину угла в полуприёме, как разность отсчётов: отсчёт «назад» минус отсчёт «вперёд». Если отсчёт на заднюю точку окажется меньше отсчёта на переднюю точку, то к отсчёту «назад» необходимо прибавить 360°:

56°39.0'

+360°00.0'

416°39.0'

–131°25.5'

285°13.5'

Полученную величину угла в полуприёмеЛ 285°13.5' записывают в соответствующую графу журнала, и переходят ко второму полуприёмуП. Важно, чтобы при втором полуприёме отсчёты были сделаны на другой части лимба. Поэтому при переходе к П нужно открепить лимб, повернуть его примерно на 90° и закрепить закрепительный винт лимба. Целесообразно, чтобы не делать лишнюю фокусировку трубы, наблюдения во втором полуприеме начинать с передней точки. Поэтому сначала берут отсчет переднюю точку, а затем на заднюю. Угол вычисляют так же, как и в полуприёмеЛ. Если расхождение в величинах угла при Л и П не превышает 2t, где t – точность прибора, вычисляют среднее значение угла. В противном случае нужно сделать ещё один полуприём, добиваясь указанной точности результатов.

Таблица 2

Журнал измерения горизонтального угла способом приёмов

Стан-ция	Точки набл.	Положение ВК, Л/П	Отсчеты по горизонтальному кругу	Величина угла в полуприёме	Средняя величина угла
град	мин	град	мин	град	мин
О	А	Л	(1)	56	39	(3)	285	13.5	(7)	285	14
В	(2)	131	25.5
А	П	(5)	311	27	(6)	285	14.5
В	(4)	236	45.5

Примечание: цифры в скобках указывают последовательность записей.

За окончательное значение принимается среднее арифметическое из значений угла, полученных в двух полуприемах.

Инструмент не снимают со станции до тех пор, пока не будет вычислено среднее значение угла.

В инженерной практике с горизонтальными углами одновременно измеряют вертикальные (углы наклона n). Их вычисляют по одной из формул:

- у теодолита Т30

где Л и П – отсчёты по вертикальному кругу при его положениях слева и справа относительно зрительной трубы; МО – место нуля вертикального круга;

- теодолита 2Т30

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 726; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!