Угловые измерения оптическим

УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМ

ТЕОДОЛИТОМ 4Т30П

методические рекомендации к выполнению лабораторной

работы по дисциплине «Геодезия» для студентов

по направлению подготовки 270800 Строительство

(квалификация «бакалавр»)

 

Курск 2012

УДК 528.4

Составители: А.П. Дубяга, В.К. Капустин

 

Рецензент

Доктор геолого-минералогических наук, профессор В.В. Хаустов

 

 

Угловые измерения оптическим теодолитом 4Т30П: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: А.П. Дубяга, В.К. Капустин. Курск, 2012, 21 с.: ил. 2, табл. 2. Библиогр.: с.18.

 

В методических рекомендациях по выполнению лабораторных работ по курсу «Геодезия» излагается устройство и принцип работы теодолита 4Т30П. Описаны все необходимые поверки для его успешного применения. Дается описание порядка проведения измерений.

Предназначены для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки 270800 Строительство (квалификация «бакалавр»).

 

Текст печатается в авторской редакции.

 

Подписано в печать. Формат 60х84 1/16.

Усл.печ.л.. Уч.-изд. л.. Тираж 100 экз. Заказ. Бесплатно. Юго-Западный государственный университет.

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Содержание

 

1. Цели угловых измерений……………………………………………….4

2. Принципы измерения углов на местности ……………………………4

2.1 Измерение горизонтальных углов………………………………….5

2.2 Измерение вертикальных углов……………………………………6

3. Конструкция теодолита 4Т30П……………………………………… 7

4. Основные технологические операции…………………………………9

5. Поверки прибора……………………………………………………….12

6. Способ приемов для измерения горизонтальных углов……………..14

7. Измерение вертикальных углов в теодолитном ходе………………..15

8. Измерение расстояний нитяным дальномером………………………16

9. Измерение превышений способом тригонометрического нивелирования………………………………………………………….17

 

Библиографический список литературы…………………………….. 18

 

Вопросы для самопроверки………………………………………….. 18

 

Приложение ………………………………………………………….. 20

 

Цели угловых измерений

 

Угловые измерения на местности преследуют две основные цели.

1). Получение информации необходимой для составления контурного (ситуационного) плана местности.

2). Определение высотного положения местных предметов.

В соответствии с поставленными целями разработан специальный угломерный прибор – теодолит, который содержит два различных круга: горизонтальный и вертикальный. В заводских условиях должно быть обеспечено взаимно перпендикулярное положение их плоскостей.

 

Принципы измерения углов на местности

 

Пусть на местности закреплены три геодезических пункта (см. рис.1). Через эти пункты можно единственным образом провести некоторую наклонную плоскость и измерить плоский угол между двумя направлениями. Однако измеренная величина угла будет недостаточна для достижения поставленных целей.

Прежде всего, требуется знать проекцию этого угла на горизонтальную плоскость. Иначе, измерению подлежит двугранный угол между отвесными плоскостями, которым принадлежат геодезические пункты. Такие плоскости в геодезии называются коллимационными. Физически коллимационная плоскость реализуется в приборе за счет вращения зрительной трубы вокруг горизонтальной оси. Мерой указанного двугранного угла служит плоский горизонтальный угол, который измеряется следующим образом. С помощью отвеса центр градуированного круга размещается над вершиной измеряемого угла (см. рис.1а). Плоскость градуированного круга приводится в горизонтальное положение. Неподвижная часть круга называется лимбом. Подвижная часть, которая вращается совместно со зрительной трубой вокруг вертикальной оси и несет на себе элементы отсчетного устройства, называется алидадой. По шкале лимба можно наблюдать горизонтальное направление коллимационной плоскости.

Для определения высотного положения предметов в коллимационных плоскостях последовательно располагается плоскость вертикального круга, центр которого совмещен с горизонтальной осью вращения трубы. На вертикальном круге вращается лимб, а алидада остается неподвижной. По шкале вертикального круга можно наблюдать направления визирной оси в вертикальной плоскости.

Таким образом, теодолит обеспечивает наблюдения двух направлений из некоторой точки местности.

 

Рис. 1 Схема измерения углов на местности

 

Конструкция теодолита 4Т30П

 

Теодолит имеет два круга - вертикальный и горизонтальный.

Вертикальный и горизонтальный круги состоят из лимба и алидады.

Лимб - рабочая мера прибора в виде круговой шкалы. Цена деления шкалы 1 градус.

Алидада – часть прибора, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства.

Зрительная труба – визирное устройство прибора, содержащее объектив, окуляр и сетку нитей.

Сетка нитей (рис.2а)- система штрихов, расположенных в плоскости изображения, даваемого объективом зрительной трубы. Основные штрихи – штрихи сетки нитей зрительной трубы, предназначенные для наведения трубы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Биссектор – два штриха сетки нитей используемые совместно для наведения на визирную цель. Перекрестье сетки - точка пересечения основных штрихов сетки нитей или осей заменяющих их биссекторов. Дальномерные штрихи - штрихи сетки нитей, предназначенные для определения расстояний по рейке.

Подставка (трегер) – нижняя часть прибора, служащая для его установки и горизонтирования.

Колонка – стойка, несущая горизонтальную ось прибора.

Уровень – устройство, служащее для определения положения прибора и его отдельных узлов относительно отвесной линии.

Коллиматорный визир (рис.1) предназначен для грубой наводки на цель. При пользовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25…30 сантиметров от него. Закрепительные винты при этом должны находиться в открепленном состоянии.

Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом алидады после её закрепления, в вертикальной плоскости – наводящим винтом трубы после закрепления соответствующим винтом. Перекрестье сетки нитей должно быть строго совмещено с центром визирной цели. Зрительная труба обоими концами переводится через зенит и фокусируется вращением кремальеры. Окуляр устанавливается по глазу вращением диоптрийного кольца до появления четкого изображения штрихов сетки нитей.

Изображение штрихов и цифр обоих кругов передается в поле зрения микроскопа (рис.2,б), окуляр которого устанавливают по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца. Поворотом и наклоном зеркала достигается оптимальное освещение поля зрения микроскопа.

Накладной уровень при трубе служит для установки визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение при выполнении геометрического нивелирования.

Штатив (рис.2,в) служит для установки теодолита над точкой местности - вершиной измеряемого угла. Ножки 3 штатива шарнирно соединены с головкой 1. Болтами 2 регулируется их вращение в шарнирах. Высоту штатива изменяют выдвижением ножек, после чего их закрепляют винтами 4. Наконечники ножек углубляют в грунт, нажимая ногой на их упоры.

Теодолит устанавливают на плоскость головки и закрепляют становым винтом 7. На крючок внутри винта подвешивают нитяный отвес.

Для удобства наблюдения предметов, расположенных под углами более 45 градусов к горизонту, и центрирования теодолита над точкой с помощью зрительной трубы применяют окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа (рис.2г). Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 80 градусов. Призма заключена в оправу, свободно вращающуюся в обойме. Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофильтром для визирования на Солнце.

Поверки прибора

 

У теодолита различают следующие основные оси.

Z – Z вертикальная ось или ось вращения алидады

горизонтального круга.

T - T горизонтальная ось или ось вращения зрительной

трубы прибора в вертикальной плоскости.

V - V визирная ось, то есть прямая, соединяющая заднюю

главную точку объектива зрительной трубы с

перекрестием сетки нитей.

U – U ось цилиндрического уровня, то есть прямая,

проходящая через нульпункт уровня и касательная к

дуге продольного сечения ампулы.

Взаимное расположение осей теодолита под воздействием различных факторов может изменяться. Проверка взаимного положения осей прибора и приведение их в требуемое соответствие называется ПОВЕРКОЙ.

Для успешной работы с прибором выполняют пять основных поверок

5.1. Поверка цилиндрического уровня

Требуемое условие. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна основной оси прибора.

Проверка условия. Считая уровень поверенным, приводят плоскость лимба в горизонтальное положение. Устанавливают ось цилиндрического уровня параллельно линии двух подъемных винтов и выводят пузырек уровня в нульпункт. Затем, вращая прибор вокруг вертикальной оси, поворачивают на 180 градусов к исходному направлению и проверяют положение пузырька уровня.

Порядок исправления. Действуя исправительными винтами цилиндрического уровня, возвращают пузырек в сторону нульпункта на половину дуги смещения. Для контроля действия повторяют.

5.2. Поверка визирной оси (первая)

Контроль коллимационной ошибки.

Требуемое условие. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения.

Проверка условия. Выбирают удаленную, хорошо различимую визирную цель. Выполняют визирование на эту цель при двух положениях вертикального круга. Записывают отсчеты по горизонтальному кругу КЛ и КП. Величина коллимационной ошибки вычисляется в виде

 

С = (КЛ - КП +или – 180)/2. (1)

Если вычисленное значение коллимационной ошибки превышает двойную точность считывания, то следует исправить положение сетки нитей в горизонтальном направлении.

Порядок исправления. Вычисляют исправленный отсчет по шкале горизонтального круга КП*. С помощью наводящего винта алидады на шкале горизонтального круга устанавливается исправленный отсчет КП*. Перекрестье сетки нитей при этом займет положение рядом с визирной целью. Действуя горизонтальными исправительными винтами сетки нитей, совмещают перекрестье сетки нитей с визирной целью. Для контроля все действия повторяют.

5.3.. Поверка визирной оси (вторая)

Контроль места нуля.

Место нуля это отсчет по шкале вертикального круга в том случае, когда визирная ось зрительной трубы горизонтальна, а пузырек цилиндрического уровня находится в нульпункте. Требуемое условие. Место нуля должно быть близко к нулю.

Проверка условия. Выбирают удаленную, хорошо различимую цель. Выполняют визирование на эту цель при двух положениях круга. Записывают отсчеты по шкале вертикального круга. Величина места нуля вычисляется по формуле

 

MO = (L + R)/2, (2).

где L - отсчет при круге слева,

R - отсчет при круге справа,

 

 

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются теодолиты по точности измерений?

2. В чем различие между оптическими и механическими теодолитами?

3. Перечислить наименование позиций Рис.1.

4. Из чего состоят круги теодолита?

5. Как устроена сетка нитей?

6. Назначение коллиматорного визира.

7. Порядок точного визирования на цель.

8. Что понимается под полем зрения трубы?

9. Назначение штатива и окулярных насадок.

10. Устройство шкал микроскопа. Производство отсчетов.

11. Как выполнить ориентирование лимба горизонтального круга?

12. Что нужно сделать, если отсутствует изображение сетки нитей?

13. По какой причине отсчеты по шкале горизонтального круга будут неизменными при визировании на различные цели?

14. В чем состоит способ повторений при измерении горизонтальных углов?

15. Назначение уровня и порядок его поверки.

16. Что называется поверкой?

17. Какие различают оси у прибора?

18. Как выполнить поверку визирной оси?

19. Как выполнить поверку наклона сетки нитей?

20. Перечислить названия поверок.

21. Порядок приведения теодолита в рабочее положение при измерении горизонтального угла.

22. С какой целью измеряются горизонтальные углы?

23. Последовательность измерения горизонтального угла способом приемов.

24. Контроль работы на станции при измерении горизонтальных углов.

25. Что должно быть отражено в журнале измерения горизонтальных углов?

26. Сколько можно измерить горизонтальных углов с одной вершины теодолитного хода? В чем состоит отличие записи результатов наблюдений.

27. С какой целью измеряются вертикальные углы?

28. Контроль на станции при измерении вертикальных углов.

29. Измерение превышений. Контроль результатов.

30. Измерение расстояний. Контроль результатов.

 

Приложение

УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМ

ТЕОДОЛИТОМ 4Т30П

методические рекомендации к выполнению лабораторной

работы по дисциплине «Геодезия» для студентов

по направлению подготовки 270800 Строительство

(квалификация «бакалавр»)

 

Курск 2012

УДК 528.4

Составители: А.П. Дубяга, В.К. Капустин

 

Рецензент

Доктор геолого-минералогических наук, профессор В.В. Хаустов

 

 

Угловые измерения оптическим теодолитом 4Т30П: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы / Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: А.П. Дубяга, В.К. Капустин. Курск, 2012, 21 с.: ил. 2, табл. 2. Библиогр.: с.18.

 

В методических рекомендациях по выполнению лабораторных работ по курсу «Геодезия» излагается устройство и принцип работы теодолита 4Т30П. Описаны все необходимые поверки для его успешного применения. Дается описание порядка проведения измерений.

Предназначены для студентов всех форм обучения по направлениям подготовки 270800 Строительство (квалификация «бакалавр»).

 

Текст печатается в авторской редакции.

 

Подписано в печать. Формат 60х84 1/16.

Усл.печ.л.. Уч.-изд. л.. Тираж 100 экз. Заказ. Бесплатно. Юго-Западный государственный университет.

305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Содержание

 

1. Цели угловых измерений……………………………………………….4

2. Принципы измерения углов на местности ……………………………4

2.1 Измерение горизонтальных углов………………………………….5

2.2 Измерение вертикальных углов……………………………………6

3. Конструкция теодолита 4Т30П……………………………………… 7

4. Основные технологические операции…………………………………9

5. Поверки прибора……………………………………………………….12

6. Способ приемов для измерения горизонтальных углов……………..14

7. Измерение вертикальных углов в теодолитном ходе………………..15

8. Измерение расстояний нитяным дальномером………………………16

9. Измерение превышений способом тригонометрического нивелирования………………………………………………………….17

 

Библиографический список литературы…………………………….. 18

 

Вопросы для самопроверки………………………………………….. 18

 

Приложение ………………………………………………………….. 20

 

Цели угловых измерений

 

Угловые измерения на местности преследуют две основные цели.

1). Получение информации необходимой для составления контурного (ситуационного) плана местности.

2). Определение высотного положения местных предметов.

В соответствии с поставленными целями разработан специальный угломерный прибор – теодолит, который содержит два различных круга: горизонтальный и вертикальный. В заводских условиях должно быть обеспечено взаимно перпендикулярное положение их плоскостей.